[发明专利]一种真空变压吸附制富氧流程

说明书

技术领域

本发明涉及空气分离技术领域，特别涉及一种真空变压吸附(VPSA)空气分离制富氧技术。

背景技术

VPSA制氧工艺的操作包含两个基本步骤：进气吸附和抽空解吸，无论采用几塔流程，每个吸附塔都必须周期性地重复这两个步骤。最初的变压吸附装置规模小，一般采用两塔流程，后来为了扩大规模和节约能耗，又开发出多塔流程。随着新型吸附剂的开发和设备制造工艺的进步，又逐步向两塔流程回归。这是因为采用两塔流程时，当一个塔进行吸附时，另外一个塔可以进行抽空解吸，两个塔互相匹配，可以在最短的时间内完成必须的操作，使吸附剂的利用效率最高，而且两塔流程可以实现吸附塔之间的均压，氧气的收率和能耗也可达到比较好的水平；此外，两塔流程由于工艺简单，设备数量少、投资较低。尽管两塔流程在能耗水平上不如多塔流程，但综合考虑投资和运行费用，两塔流程的长期运行成本最低。

目前，市面上的VPSA制氧工艺存在两大难点，1.解决大直径吸附塔的制造问题并保证吸附塔内气流分布的均匀性；2.分子筛粉化，粉末进入真空泵、氧压机影响制氧装置工作，甚至喷筛。

CN102049170B文件公开了一种VPSA空气分离制富氧流程，主要由两组或两组以上的吸附塔组，以及真空泵、阀门和管道组成，其中每组吸附塔组由上、下两个吸附塔通过管道和阀门连接而成，吸附塔组的下塔装填活性氧化铝、13X分子筛，吸附塔组的上塔装填氧氮分离的分子筛类吸附剂。吸附塔组上塔底部以管道和阀门连接真空泵，下塔底部通过管道与阀门连接另一真空泵。CN101700876B文件公开了一种变压吸附制氮方法，进行两次均压的变压吸附制氮方法。上述两个文件主要提供一种技术方案概括，并未在此前两大难点上有所突破，依然存在塔内气流分布不均匀、分子筛粉化等问题。

发明内容

本发明的目的是解决上述VPSA制氧工艺存在两大难点，1.解决大直径吸附塔的制造问题并保证吸附塔内气流分布的均匀性；2.分子筛粉化，粉末进入真空泵、氧压机影响制氧装置工作，甚至喷筛。提供一种保证吸附塔内气流分布均匀的，防止分子筛粉化的真空变压吸附制富氧方法。

本发明的技术问题主要通过下述技术方案得以解决：

一种真空变压吸附制富氧流程，外界空气从进气口经过鼓风机、换热器，然后进入两个交替工作的吸附塔，吸附塔通过吸附剂吸收空气中的水、二氧化碳、氮气和碳氢化合物，成品氧气进入缓冲罐，其基本步骤是吸附、放压、真空解吸、均压、充压，其特征在于：所述进气口设于两个吸附塔上方，为上进气、下出气，所述吸附塔为多级气流分布器吸附塔，上级气流分布器填装氧氮分离分子筛，下级气流分布器填装活性氧化铝。传统的制富氧流程采用下进气、上出气，特别容易将上塔内的分子筛粉化，粉末进入真空泵、氧压机，甚至导致喷筛。

具体的，制取富氧时，采用循环步骤，吸附塔A上端进气通过所述鼓风机增压开始吸附，吸附塔B通过真空泵抽气开始解吸；吸附塔A产气流入缓冲罐，吸附塔B继续抽气解吸；打开均压阀，两个吸附塔均压，通过吸附塔A向吸附塔B输气平衡；吸附塔B通过所述鼓风机增压开始吸附，吸附塔A通过真空泵抽气开始解吸，吸附塔B产气流入缓冲罐，吸附塔A继续抽气解吸；打开均压阀，两个吸附塔均压，通过吸附塔B向吸附塔A输气平衡。优选的，成品氧气通过氧压机再进入缓冲罐。

进一步，所述吸附塔A与吸附塔B之间设有球阀和调节阀，所述真空泵后设有消声器，消声器设有取样口。取样口随时提供尾气监测，为整个工艺提供纯度样本，有问题时，可通过所述球阀和调节阀调节设备回吹量，保证整个工艺的高质量运行。

进一步，所述缓冲罐设有压力显示装置，及控制压力的安全阀，用于随时调节压力，提高整个工艺的质量和效率。

进一步，所述缓冲罐设有排污口，排污口设有排污阀。

本发明的有益效果是：传统的制富氧流程采用下进气、上出气，特别容易将上塔内的分子筛粉化，粉末进入真空泵、氧压机，导致氧压机活塞环磨损，气阀关闭不严，甚至喷筛。本工艺采用进气口设于两个吸附塔上方，为上进气、下出气，吸附塔为多级气流分布器吸附塔，上级气流分布器填装氧氮分离分子筛，下级气流分布器填装活性氧化铝。致使塔内分子筛不容易筛化，不发生喷筛。再者，在一个吸附塔内设置多级气流分布器，能促使气流分布均匀，提高吸附性能，逐步吸收空气中水、二氧化碳、氮气和碳氢化合物，氧气纯度更高。另外，本工艺消声器设有取样装置，为尾气随便提供纯度样本，保证本工艺的质量。

附图说明

图1是本发明的流程示意图

图2是本发明中吸附塔的结构示意图