[发明专利]一种高效的VPSA制氧工艺及其系统

说明书

本发明提供了一种高效的VPSA制氧工艺，包括均压罐、鼓风机、真空泵、富氧罐和至少3台吸附塔；所述制氧周期中的吸附时间长于抽真空解吸的时间，所有吸附塔按顺序依次与所述均压罐连通顺放均压或连通均压升压，实现吸附塔从吸附到解吸的转换和吸附塔从解吸到吸附的转换。该工艺加大了吸附时间的占比，使吸附剂被充分利用，显著提高了工作效率和吸附剂的利用率。

技术领域

本发明涉及工业制氧技术领域，具体涉及一种高效的VPSA制氧工艺。

背景技术

变压吸附法富氧具有投资少、能耗低、设备简单、操作灵活等优点，特别是在中小规模制氧工艺上，大大降低了生产能耗，广泛应用于化工、医药和环保（垃圾焚烧、工业富氧燃烧和废水处理等）领域。其中真空变压吸附工艺（VPSA）运用抽真空方式对吸附剂进行再生，再生效果较好，同时有效减少了冲洗气量，降低了能耗。

VPSA工艺是以空气为原料，在吸附器内，空气中的水分、二氧化碳和氮气等组分经过下部的分子筛吸附，未被吸附的氧气在吸附塔顶部富积作为产品气输出。现有的吸附塔均压操作是通过塔顶的均压阀门进行的，在这段时间内，吸附塔不能产氧，利用率低，因此，通常设置两个吸附塔，当一只吸附塔产出氧气时，另一只吸附塔处于抽真空再生状态，两只吸附塔交替重复产氧和再生，实现连续抽取氧气，往往工作效率还是不高，吸附剂利用率只有40%。

发明专利CN106698357A公开了一种三塔低压吸附真空解吸制备氧气的方法，装置包括鼓风机、真空泵、第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔、第一均压罐、第二均压罐和氧气缓冲罐。该方法通过增设第一均压罐和第二均压罐收集贫氧气体来提高氧气的利用率，但同一时间只有一个塔在吸附，一个塔在均压，一个塔抽真空，即一个吸附周期内，只有1/3时间在吸附，吸附效率低。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种高效的VPSA制氧工艺。该工艺加大了吸附时间的占比，使吸附剂被充分利用，显著提高了工作效率和吸附剂的利用率。

为了实现发明目的，本发明采用的技术方案是：

一种高效的VPSA制氧工艺，包括均压罐、鼓风机、真空泵、富氧罐和至少3台吸附塔；单个吸附塔的制氧周期包括：

A、吸附：鼓风机将空气送入吸附塔制取氧气并送入富氧罐；

B、顺放均压：吸附塔完成吸附后，关断进出口阀停止送氧，而将塔内气体放入均压罐，使塔内气压与均压罐平衡；

C、真空解析：利用真空泵对吸附塔抽真空，使吸附剂再生；

D、均压升压：利用均压罐内的气体对吸附塔充气均压，使塔内气压与均压罐平衡；

所述制氧周期中的吸附时间长于抽真空解吸的时间，所有吸附塔按顺序依次与所述均压罐连通顺放均压或连通均压升压，实现吸附塔从吸附到解吸的转换和吸附塔从解吸到吸附的转换。

本发明的VPSA制氧工艺同时间处于吸附状态的吸附塔不少于两台。

优选地，若吸附塔为3台，同时间两塔吸附一塔再生；若吸附塔为4台，同时间三塔吸附一塔再生；若吸附塔为5台，同时间三塔吸附两塔再生；若吸附塔为6台，同时间四塔吸附两塔再生。

本发明所述吸附塔的个数为n，将所述制氧周期的步骤依序划分为相同时间的2n个阶段：D+A、（A）_2x、A+B、（C）_2y；

其中，（A）_2x指2x个阶段，每个阶段均为A步骤；（C）_2y指2y个阶段，每个阶段均为C步骤，且x+y=n-1，x≠0，y≠0, x≥y；

所有吸附塔按该阶段划分滚动进行制氧周期循环，且在同个时间段，均压罐只对一个吸附塔均压操作，并分别按顺序对各塔进行顺放均压和均压升压。