[发明专利]一种以空气为原料的高纯氧生产方法

说明书

本发明涉及气体分离技术领域，具体为一种以空气为原料的高纯氧生产方法，空气经过水洗塔除去水溶性杂质后进入干燥塔干燥，再经过旋风过滤器除去其中的固体杂质；处理后的空气进入一级富氧机构中，获得的氧气由第一储氧罐进入二级富氧机构中，利用真空泵对第二吸附塔内富集的氧气进行解吸附，解吸附后所分离出的高纯氧进入第二储氧罐储存即可，本申请的技术方案中第一级利用ZMS制备氧含量≥90％的富氧气体，第二级利用CMS去除富氧气体中的Ar和N2，制备出浓度大于99.9％的氧气，完全可以满足工业和医学上使用。

技术领域

本发明涉及气体分离技术领域，具体为一种以空气为原料的高纯氧生产方法。

背景技术

氧气(0₂)化学性质非常活泼，应用非常广泛。在冶金工业中，采用氧气顶吹转炉炼钢，平炉吹氧炼钢。钢铁企业纯氧(≥99.2％)吹炼大大缩短了冶炼时间，井且提高了钢的质量。在机械工业中，氧气主要用于金属的切割和焊接。在化学工业中，氧气主要用于合成氨生产原料气体的氧化。在国防工业中，氧气可作为箭的燃料推进剂。在医疗领域，氧气是产生机体功能活动所需能量的重要物质，是人体生命运动的第一需要。氧疗保健可以促进代谢过程的良性循环，对临床各科的急慢性缺血缺氧症状和因缺氧引起的继发性疾病，具有显著的疗效。比如，心脑血管疾病在急救过程中需要及时补给氧气；心脑血管疾病、呼吸系统疾病，由于其循环系统供氧不足，从而导致新陈代谢异常。

由此可见纯氧的制备在工业中的重要性，随着氧气等空气分离产品应用领域的不断扩大，空气分离技术得到了迅速发展。工业制氧办法主要为深冷法和变压吸附法(PSA)。后者较前者而言，具有操作灵活方便、设备投资少、能耗低、自动化程度高等优点，中小规模空分领域的优势日益明显，并不断向大型化发展，逐步取代深冷法空分技术。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提出了一种以空气为原料的高纯氧生产方法。

为了实现上述的目的，本发明采用以下的技术方案：

一种以空气为原料的高纯氧生产方法，包括以下步骤：

(1)空气经过水洗塔除去水溶性杂质后进入干燥塔干燥，再经过旋风过滤器除去其中的固体杂质；

(2)上述处理后的空气进入一级富氧机构中，所述一级富氧机构由冷凝器、第一空压机、第一稳压罐、第一流量调节计、第一吸附塔、第一储氧罐组成；

空气经过所述冷凝器降温至10-25℃后进入所述第一空压机增压，增压后的空气进入第一稳压罐稳压，再经过第一流量调节计调节流量和压力后进入第一吸附塔内吸附分离，所述第一吸附塔内装填有沸石分子筛，分离出的氧气进入第一储氧罐暂存；

所述沸石分子筛的制备方法如下：

S1：将高岭土研磨均匀，加热至750-800℃煅烧3-5h后恢复室温，将其加入到氢氧化钠溶液中，混合搅拌均匀后再将硅溶胶缓慢加入，以200-300r/min的转速搅拌1-3h，得到溶胶状的混合物A；

S2：分别配置浓度为0.3-0.35mol/L的氯化钴溶液和浓度为1-2mol/L的硅酸钠溶液，搅拌下分别将十六烷基三甲基溴化铵和所述硅酸钠溶液缓慢加入到所述氯化钴溶液中，加毕后继续搅拌5-15min，再用稀盐酸调节体系pH至9-10，继续搅拌2-5h后得到混合物B；

S3：将混合物A与混合物B混合，在微波功率为200-400W下回流预晶化1-3h后转移至高压水热反应釜中，120-140℃晶化3-8d后冷却，抽滤，水洗至中性后，干燥；

S4：将上述干燥后的固体加热至500-550℃活化40-60min，冷却至室温后加入到浓度为0.1-0.3mol/L的氯化锂溶液中，升温至80-85℃搅拌1-5h后抽滤、洗涤、干燥后的固体重新加入新配置的相同浓度的氯化锂溶液中，重复上述操作2-5次后，抽滤、洗涤、干燥后600-700℃下焙烧2-4h即可；