[发明专利]一种回收不合格氧气的制氧系统及方法

说明书

本发明涉及一种回收不合格氧气的制氧系统及方法，包括吸附单元和与吸附单元连接的产气单元，所述回收不合格氧气的制氧系统还包括不合格氧气回收单元；所述吸附单元包括吸附装置以及与所述吸附装置的进气端连接的压缩空气进气管；所述产气单元包括气体缓冲装置以及与所述气体缓冲装置的出气端连接的产气管；所述不合格氧气回收单元包括不合格氧气回收管，所述不合格氧气回收管的一端与产气管连接，另一端与压缩空气进气管连接。本发明提供的回收不合格氧气的制氧系统及方法能够有效利用低浓度不合格氧气，从而提高了氧气的回收率，节约了能耗。

技术领域

本发明属于气体吸附领域，涉及一种制氧系统，尤其涉及一种回收不合格氧气的制氧系统及方法。

背景技术

变压吸附(PSA)是一种重要的、具有广泛应用的气体分离方法，变压吸附制氧法是低温深冷制氧工艺的重要补充，用于由空气生产氧气的传统变压吸附法通常采用CaA，CaX，NaX以及LiX型等氮吸附剂基于平衡吸附理论制氧，因这些吸附材料对氮气的吸附能力比氧气强，可以实现能效比不错的工业制氧。但在制取较高纯度的氧气时，吸附剂往往还未充分吸附氮气就会将氧气进行排放以保证后续均压、抽空或逆放步骤的顺利进行，氧气回收率低。

现有技术中已经报道了一些变压吸附制氧工艺，例如李杰等人在化学工业与工程(2004)，21(3)：201-205发表了题为变压吸附空分制氧的技术进展的文章，其中公开了两床变压吸附工艺、三床变压吸附工艺以及四床变压吸附工艺，还公开了一系列的改进方法，如将已完成的吸附床层顺放的气体用于已完成再生床层的冲压，应用氧气纯度高的气体对吸附床层进行清洗等方法，这在保证氧气产品浓度的同时，可以提高氧的回收率。

CN 1597054 A提供了一种两段变压吸附制富氧方法，这种方法采用二段变压吸附装置串联操作，第一段变压吸附装置用于脱除空气中的二氧化碳、水和部分氮气，并将氮气提浓，第二段变压吸附装置用于将第一段变压吸附装置吸附塔中流出的中间气中的氮气进一步脱除，并把氧气浓度提高到所需的浓度。这种方法虽然可以提高氧气的回收率，但设备较多，占地面积大，运行成本高。

CN 103768891 A提供了一种提高氧气回收率的两极串联变压吸附制氧方法，该方法中存在两极变压吸附系统，其中第一级系统为装有常规费事等氮吸附剂的基于平衡吸附机理的氧氮分离变压吸附分离系统，第二级系统为装有氧选择性等吸附剂的基于平衡吸附机理的氧氩分离变压吸附分离系统。第一级系统与第二级系统之间设置有贫氧回收回路，将第二级系统中产生的富含氩气的贫氧废弃返回至第一级系统。该方法提高氧气回收率的方法为增加了第二级系统，阀门较多，操作复杂且占地面积大，运行成本高。

这些公开的工艺流程虽然都能提高最终产品中氧气的浓度，提高氧的回收率，但增加了设备规模，且并没有对吸附初始阶段浓度不合格的氧气产气进行处理。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种回收不合格氧气的制氧系统及方法，利用本发明提供的所述回收不合格氧气的制氧系统对吸附初始阶段的不合格氧气进行回收利用，提高了原料气中氧气的回收率，节约了能耗。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种回收不合格氧气的制氧系统，包括吸附单元和与吸附单元连接的产气单元，所述回收不合格氧气的制氧系统还包括不合格氧气回收单元。

本发明提供的回收不合格氧气的制氧系统中的不合格氧气回收单元通过回收不合格氧气并对不合格氧气进行循环利用，提高了氧气的回收率。

所述吸附单元包括吸附装置以及与吸附装置的进气端连接的压缩空气进气管。压缩空气经压缩空气进气管进入吸附装置。

所述产气单元包括气体缓冲装置以及与气体缓冲装置的出气端连接的产气管。所述气体缓冲装置用于储存吸附装置中产出的氧气。