[发明专利]一种多重能量转换回收的节能低噪制氧设备及方法

说明书

本发明涉及一种多重能量转换回收的真空变压吸附制取高品质氧气的制氧设备及方法，较高压力的粗氧通过粗氧缓冲罐进行缓冲作为后级真空变压吸附制高品质氧气设备的原料气及压力源，较高压力的污氮一路通过真空发生器作为后级真空变压吸附制高品质氧气设备的真空制造压缩气源，二路通过涡流管与换热器组合分别为前级空气干燥预处理装置提供高温再生气及对后级粗氧气源进行冷却，后级真空变压吸附制高品质氧气设备的带压干燥尾气也将辅助空气干燥预处理装置进行再生。采用本发明多重能量转换回收、单压缩动力源可实现低噪音下真空变压吸附低能耗制取高品质氧气，尤其适用于高海拔低气压环境下。

技术领域

本发明涉及空气分离技术领域，尤其涉及一种基于多重能量转换回收的空气分离真空变压吸附制取高品质氧气的制氧设备和方法。

背景技术

在当前节能降耗及静音环保的技术发展趋势下，用户对于变压吸附制氧设备提出了更为严苛的技术要求，真空变压吸附空分制氧技术主要依靠吸附分离材料在低压下对原料气中的氮组分优先吸附特性和真空解吸来制取氧气的，真空变压吸附空分制氧技术相对目前市场上已有空分技术，是低能耗制氧的优选方法。

然而，真空变压吸附制氧设备由于常规配套罗茨风机及罗茨真空泵作为动力设备，设备噪音大，降噪成本高，处理难度大，其低频噪音可以大范围扩散，在设备建设选址上需要优先考虑噪音问题。

此外，高品质氧气一般无法通过变压吸附方法一次性获得，需要多步获取，专利公开号CN201410053554.8、CN201710160677.5及CN201810014893.3均各自介绍了一种通过多步获得高纯度氧气的方法，但系统动力设备均超过单台且流程复杂，对控制系统要求高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述变压吸附制取氮气和氧气的设备和方法的不足，提供一种节能低噪的制取高品质氧气的设备和方法。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供一种多重能量转换回收的真空变压吸附制氧设备，包括空气过滤器、压缩机、压缩空气冷却净化系统、气体干燥净化系统、涡流管VT、换热器HE1、粗氧制备系统、粗氧缓冲罐T1、真空发生器VG、高品质氧制备系统、缓冲检测系统、电磁阀、干燥再生主辅双管道、带压粗氧气源供给管路、干燥洁净空气供给管路；

所述粗氧制备系统一路通过带压粗氧气源供给管路连接高品质氧制备系统，带压粗氧气源供给管路并联的支路上设有粗氧缓冲罐；另一路通过真空发生器VG、干燥再生主辅双管道也与高品质氧制备系统相连，前者为高品质氧制备系统提供真空变压吸附制氧所需要的粗氧压力源，后者为其提供所需要的真空动力源；

所述粗氧制备系统同时一路通过干燥洁净空气供给管路连接气体干燥净化系统，另一路通过涡流管VT、干燥再生主辅双管道也与气体干燥净化系统相连，前者接收气体干燥净化系统提供的干燥洁净压缩空气，后者为气体干燥净化系统提供所需要的热再生气，同时来自高品质氧制备系统的泄放气也通过干燥再生主辅双管道为其提供所需要的干燥再生气；所述涡流管VT冷端与换热器HE1连接作为冷媒，换热器HE1的热媒通道位于高品质氧制备系统前端与所述带压粗氧气源供给管路连通，将粗氧压力源热媒进行冷却从而改善设备性能，通过多重能源转换及回收使得通过单压缩机CP实现真空变压吸附制氧工艺的同时，气体干燥净化系统实现了零再生气耗。

优选地，所述气体干燥净化系统包括吸附干燥塔A、吸附干燥塔B，两塔通过入口压缩空气管道、再生放空管道、干燥再生主辅双管道、置换气管路及干燥洁净空气供给管路连接，两塔间的入口压缩空气管道、再生放空管道、干燥再生主辅双管道、置换气管路及干燥洁净空气供给管路上设置有可通断阀门；入口压缩空气管道内设置调节流量的孔板或者节流阀；再生放空管道与废气排空装置VT1连接，干燥再生主辅双管道一路与涡流管VT热排气端连接，另一路与高品质氧制备系统连接，干燥再生主辅双管道内设置单向阀及调节流量的孔板或者节流阀，干燥洁净空气供给管路一路与仪表连接作为仪表空气源，另一路与粗氧制备系统连接；所述入口压缩空气管道靠近吸附干燥塔A和吸附干燥塔B侧的阀门为常开阀。