[发明专利]紧凑式高效低能耗空气磁力分离技术(二)

说明书

本发明主要涉及从空气中获取氧气和氮气的技术，特别是有关空气磁力分离技术。采用本发明技术，可以在常温常压的条件下，紧凑地、高效地、低能耗地获取富氧空气以及富氮空气，也可以用来紧凑地、高效地、低能耗地获取纯氧气以及纯氮气。

本发明是属于同一个发明人的发明专利申请文件“紧凑式高效低能耗空气磁力分离技术”的补充与拓展，所说发明专利申请文件“紧凑式高效低能耗空气磁力分离技术”的中国专利申请日是1997年2月20日，中国专利申请号是97100910.4，预定公开日是1997年10月8日。

从空气中获取氧气和氮气，现在常用的方法有三种，它们是低温精馏法、变压吸附法和膜分离技术。低温精馏法，是利用液化空气中氧气和氮气等气体组分之间的沸点差异来实现精馏分离的，这种方法发展历史久，技术成熟。变压吸附法，是利用分子筛对空气中氧和氮的平衡吸附量各不相同，通过改变体系压力，实现吸附和脱附过程循环，达到氧气和氮气分离目的。膜分离技术，是利用具有选择性通透功能的膜，在外界压力作用下，使空气中的氧和氮有选择地通过膜界面，达到空气分离目的。低温精馏法和变压吸附法技术成熟，产气量高，但设备复杂，操作费用高，控制繁琐：而膜分离技术虽然设备简单，操作也简单，但是制膜困难，膜的使用寿命较短，并且，气体渗透通过膜时阻力大，气体渗透通量小，产气量小，此外，膜分离设备体积庞大，不利于应用，总之，技术上还不能令人满意。上述的三种空气分离方法，能量消耗都比较高，以其中的相对而言能耗略低的膜分离技术为例，据中国甘肃省兰州市段家滩508号《膜科学与技术》编辑部出版的《膜科学与技术》杂志1989年第1期第39页至41页介绍，以及，据中国长春市斯大林大街108号吉林省科学技术情报研究所编辑出版的中文杂志《日本的科学与技术》1986年第3期第25页至第26页介绍，用膜分离富氧装置每分钟制取12升含氧量约为30％到40％的富氧空气，所需消耗电能功率约为300瓦至340瓦，该例涉及的膜分离富氧装置的尺寸约为长70厘米、宽40厘米、高80厘米，该装置的重量约为100公斤。

除了前文所述的三种常用的空气分离方法之外，另有一种用磁力来进行空气分离的方法，它是利用了氧气在不均匀磁场中可被强烈地吸引的特殊性质。据北京中国科学技术情报研究所编辑，北京科学技术文献出版社出版的《国外科技动态》1988年第1期第36至37页，以及，中国专利报社国际部编辑，北京中国专利报社出版的《世界发明》1989年第6期第6页至第8页介绍，日本特公昭42-15361等专利文献展示了一种空气磁力分离制氧技术，该空气磁力分离制氧技术的原理以及装置是这样的：使空气进入一个筒状容器内，在该筒状容器的内壁从筒口向内依次排列着永久磁铁块组和电磁铁组，通入强电流使各个电磁铁保持强的磁场，当空气在筒状容器内流动经过时，空气中的氧气分子，由于众所周知的可被磁场吸引的性质，被磁场吸引到安置在筒状容器内壁表面的永久磁铁块以及电磁铁附近，这样，留在筒状容器内轴心附近的空气就是缺氧的富氮空气，而靠近筒状容器内壁的空气，就是富氧空气，如此，在一个不太大的空间内，主要是利用电磁铁的强磁场，使空气中的氧气与氮气分离。使用该装置，可以同时获取富氧空气和富氮空气，并且，占用空间不太大，但是，需消耗大量的电能来维持由电磁铁组产生的高磁场强度，同时，还必须设法解决电磁铁组因为通过大电流而产生的发热、升温问题，这些不足之处使得这种制氧技术在应用上受到限制；该技术装置的不足之处还在于，虽然在该技术装置中使用了一些永久磁铁块，但那些永久磁铁块的设置方位、设置方式使得那些永久磁铁块实际上几乎不能发挥有效作用。除上述的空气磁力分离制氧装置外，经检索发明专利公报以及实用新型专利公报，可以知道，近年来，陆续地有涉及空气磁力分离技术的专利文件发表，但是，其中绝大部分的发明构思，均是试图以数量很少的永久磁铁来达到大流量获取富氧空气的目的，而这样的目的，仅仅通过利用小量的永磁铁实际上难以达到。

在实际应用中，人们通常期望能够实际地大流量地获得富氧空气，在这样的前提之下，人们才会注意到应如何降低制气能耗、降低制气成本、减小装置体积、减轻装置重量等等问题。