[发明专利]利用热能生产氧气的方法及其装置

说明书

本发明涉及制氧技术领域，具体涉及一种利用热能生产氧气的方法及其装置，该方法利用工业余热，对装置里的二氧化锰、三氧化二铁、四氧化三铁等氧化物进行加热，当温度达到300℃以上时，在催化剂的作用下，氧化物分解释放出氧气。本发明还公开一种利用热能生产氧气的装置，该装置包括反应管、热气入口、空气入口、热气出口和氧气出口，反应装置内部均匀分布有反应管，反应装置的四壁从里到外设置有耐火砖、保温砖和保温棉；氧气出口与反应管的上端相连，空气入口与反应管的下端相连；氧化物进口和氧化物出口分别位于反应管的上下两端管口处。本发明利用热能生产氧气的方法工艺步骤简单易行，所用装置设备简单，实用性强，能耗低，生产成本低。

技术领域

本发明涉及制氧技术领域，具体涉及一种利用热能生产氧气的方法及其装置。

背景技术

氧气是一种无色无味气体，动物呼吸、燃烧和一切氧化过程都需要消耗氧气，氧气与人体健康息息相关，是维持正常生理活动的关键物质之一，也是继氮气之后第二种最广泛使用的工业气体，其在冶炼工艺、化学工业、国防工业、医疗保健等领域也得以广泛应用。从1996年到2015年，全球工业氧气产能从每天75万吨升至每天200万吨。在过去二十年中，全球氧气生产市场保持了5-6％的稳定增长。分子氧的热氧化是各种加工工业中最重要的反应类型之一，所述加工工业包括采用各种类型的富氧、燃烧和还原过程的化学过程。例如，氧气在钢铁工业中具有许多重要用途，包括在高炉、碱性氧气炉和电弧炉中利用富氧进行金属的加热和熔化；与钢铁工业类似，水泥窑和玻璃熔炉也需要富氧。

现有的制氧工艺一般为吸附制氧，主要包括PSA(Pressure SwingAdsorption)制氧和VPSA(Vacuum Pressure Swing Adsorption)制氧，以PSA制氧装置为例：原料空气经空压机压缩后，经过冷干机干燥后进入左吸附塔，此时塔压力升高，压缩空气中的氮分子被沸石分子筛吸附，未被吸附的氧气进入氧气缓冲罐；吸附过程结束后，左吸附塔与右吸附塔通过均压阀连通，使两塔压力达到均衡；均压结束后，压缩空气进入右吸附塔，重复上述吸附过程，同时左吸附塔中被分子筛吸附的氮气解压释放至大气中，吸附饱和的分子筛从而得到再生，如此循环交替，连续生产氧气，制得氧气浓度93±3％。VPSA制氧装置类似也包括空压机、冷干机、空气平衡罐和双吸附塔，体积庞大，占用空间大。

在制氧方法以及装置方面，检索到相关的文献如，申请号为201710685020 .0的中国专利公开了一种名为“一种制氧系统及方法”的发明专利，申请人：广东牧人王电器有限公司，该发明提供一种制氧系统及方法，该系统包括制氧装置，所述制氧装置包括空气压缩机、制氧吸附塔、阀门和储氧罐，所述制氧吸附塔的空气入口与空气压缩机的输出端连接，所述制氧吸附塔的氧气出口与储氧罐连接，所述制氧吸附塔内从上到下依次叠加设置有A吸附层和B吸附层,所述制氧吸附塔在每层的下部分别设置有空气入口，所述制氧吸附塔在每层的上部分别设置有氧气出口，所述制氧吸附塔的底部设置有废气排出口，所述阀门分别设置于制氧吸附塔的各空气入口、氧气出口及废气排出口处；该发明以室外空气为原料，通过制氧吸附塔吸附掉该空气中的氮气、二氧化碳及少量其它气体而制得氧气，其结构简单，减少了装置的投资，降低了制氧成本。

又如，申请号为201721435885 .3的中国专利公开了一种工业真空吸附式制氧设备，专利权人：浙江万泰特钢有限公司，该工业真空吸附式制氧设备，包括空压机，空压机的一侧连接有空气净化器，空气净化器的一侧连接有空气缓冲罐，空气缓冲罐的一侧连接有过滤器，过滤器的一侧分别连接有第一吸附塔和第二吸附塔，第一吸附塔和第二吸附塔之间设置有消声器，第一吸附塔和第二吸附塔的顶端均连接有氮气缓冲罐，氮气缓冲罐的一端分别连接有不合格气体存储罐和合格气体检测器，合格气体检测器的底端连接有氧气存储罐。该实用新型是一种工业真空吸附式制氧设备，该设备可在制氧过程中对管道各处进行安装检测设备，当内部发生异常情况时可及时进行报警提示，同时还可对内部进行取样调查，实时了解制氧情况，实用性强。