CN1142006C - 采用两段变压吸附技术从空气中生产富氧的方法 - Google Patents
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Abstract
一种采用两段变压吸附技术从空气中生产富氧的方法，该两段变压吸附装置串联操作；上述第一段和第二段均并联设置有两个或两个以上吸附塔；第一段用于脱除原料空气中的水、二氧化碳及部分氮气；第二段用于进一步脱除其中的氮气；第一段和第二段的吸附塔吸附步骤出口气中氧气的平均浓度分别为21-80%(v)以及30-95%(v)；第一段的每个吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、抽真空VC或逆放BD、二段气升压2ER、最终升压FR工艺步骤，且每个吸附塔在循环周期的时间上是相互错开的；第二段的每个吸附塔在一个循环周期中依次经历吸收A、回收RG、最终升压FR工艺步骤，且每个吸附塔在循环周期上是相互错开的。它可有效提高氧气的回收率。
Description
一、技术领域
本发明涉及以空气为原料生产富氧的方法，尤其是采用两段变压吸附技术从空气中生产富氧的方法。
二、背景技术
目前，采用两段变压吸附技术从空气中生产富氧的方法，国内外还没有公开的专利文献和资料报道。现有技术全都采用一套变压吸附装置从空气中生产富氧，如中国专利公开号CN1035993A、CN1200949A、CN1252322A等均采用一套变压吸附装置从空气中生产富氧，现有技术的吸附塔在解吸放空前，其氧气浓度较高。例如，当生产氧气浓度大于93％(V)的富氧气体时，吸附塔在解吸放空前，其出口处氧气浓度大于60％(V)，再加上变压吸附制氧装置循环时间极短，因此氧气回收率很低，不超过50％(V)，使整个制氧装置的电耗和投资很高。
三、发明内容
本发明的目的就是提供一种采用两段变压吸附技术从空气中生产富氧的方法，该方法能有将效地提高整个装置的氧气回收率。
本发明的技术方案；
本发明采用二段变压吸附装置串联操作，第一段变压吸附装置为两个或两个以上并联操作的吸附塔，用于脱除原料空气中的水、二氧化碳及部分氮气；第二段变压吸附装置为两个或两个以上并联操作的吸附塔，用于将空气中的氮气进一步脱除；第一段变压吸附装置吸附塔吸附步骤出口气中氧气的平均浓度为21-80％(v)，优选为21-50％(v)，最优选为23-45％(v)；第二段变压吸附装置吸附塔吸附步骤出口气中氧气的平均浓度为30-95％(v)，优选为60-93(v)％，最优选为80％-85％(v)；上述第一段变压吸附装置的每个吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、抽真空VC或者逆放BD、二段气升压2ER、最终升压FR变压吸附工艺步骤，且每个吸附塔在循环周期的时间上是相互错开的；第二段变压吸附装置的每个吸附塔在一个循环周期中依次经历吸收A、回收RG、最终升压FR变压吸附工艺步骤，且每个吸附塔在循环周期的时间上是相互错开的。
在第一段变压吸附装置吸附塔的吸附A工艺步骤之后增加均压降ED工艺步骤，在第一段变压吸附装置吸附塔的最终升压FR工艺步骤之前增加均压升ER工艺步骤。
在第二段变压吸附装置吸附塔的吸附A工艺步骤之后增加均压降ED工艺步骤，在第二段变压吸附装置吸附塔的最终升压FR工艺步骤之前增加均压升ER工艺步骤。
在第一段变压吸附装置吸附塔的吸附A工艺步骤之后增加均压降ED工艺步骤，在第一段变压吸附装置吸附塔的最终升压FR工艺步骤之前增加均压升ER工艺步骤；在第二段变压吸附装置吸附塔的吸附A工艺步骤之后增加均压降ED工艺步骤，在第二段变压吸附装置吸附塔的最终升压FR工艺步骤之前增加均压升ER工艺步骤。
第二段变压吸附装置吸附塔回收RG步骤放出的气体先进入中间缓冲罐，然后再将中间缓冲罐中的气体送入第一段变压吸附装置抽真空VC或逆放BD结束后的吸附塔；或第二段变压吸附装置吸附塔回收RG步骤放出的气体直接进入第一段变压吸附装置抽真空VC或逆放BD结束后的吸附塔。
两段变压吸附装置吸附步骤A的压力为0.018～0.3MPa(表压)，优选为0.018～0.2MPa(表压)，最优选为0.15～0.2MPa(表压)，两段变压吸附装置的吸附压力可以相等也可以不相等。第一段变压吸附装置吸附塔内由下到上装填的吸附剂为活性氧化铝及分子筛；第二段变压吸附装置吸附塔内装填的吸附剂只为分子筛。
两段变压吸附装置的吸附塔数量可以相等也可以不相等。
现有技术全都采用一套变压吸附装置从空气中生产产品富氧，在吸附塔吸附结束后和解吸放空前，吸附塔内氧气浓度较高，再加上变压吸附制氧装置循环时间极短，因此氧气回收率很低，使整个制氧装置的电耗和投资很高。本发明采用两段变压吸附技术从空气中生产富氧，第一段变压吸附装置出口处的氧气浓度远低于所需产品富氧浓度，吸附塔在吸附结束后和解吸放空前，吸附塔内氧气浓度远低于现有技术吸附塔在吸附结束后和解吸放空前的氧气浓度；虽然第二段变压吸附装置出口处的氧气浓度与现有技术一样为所需产品富氧浓度，而且吸附塔在吸附结束后和解吸前，吸附塔内氧气浓度略高于现有技术吸附塔在吸附结束后和解吸前的氧气浓度，但是第二段变压吸附装置吸附塔内没有任何气体放空，其吸附剂的降压解吸是通过与刚完成解吸步骤的第一段变压吸附装置吸附塔进行升压来完成的，因此，本发明的氧气损失在第一段变压吸附装置，而第一段变压吸附装置吸附塔在吸附结束后和解吸放空前，吸附塔内氧气浓度远低于现有技术吸附塔在吸附结束后和解吸放空前的氧气浓度，所以，本发明与现有技术相比氧气的回收率大大提高，即在生产同样数量的富氧产品时，消耗的原料空气量大大减少，因而大大地节约了动力消耗和减少了制氧装置投资。电耗最高可节约45％以上，投资最高可节省48％以上。
四、附图说明
图1是本发明实施例1、2、3、4及5的工艺流程图。
图2是本发明实施例1、2、3、4及5第一段变压吸附装置吸附塔的工艺步骤运行程序表。
图3是本发明实施例1、2、3、4及5第二段变压吸附装置吸附塔的工艺步骤运行程序表。
图4是本发明实施例6、7、8、9、10、11、12、13、14及15的工艺流程图。
图5是本发明实施例6、7、8、9、10、11、12、13、14及15第一段变压吸附装置吸附塔的工艺步骤运行程序表。
图6是本发明实施例6、7、8、9、10、11、12、13、14及15第二段变压吸附装置吸附塔的工艺步骤运行程序表。
图7是本发明实施例16的工艺流程图。
图8是本发明实施例16第一段变压吸附装置吸附塔的工艺步骤运行程序表。
图9是本发明实施例16第二段变压吸附装置吸附塔的工艺步骤运行程序表。
五、具体实施方式
本发明原料气是空气，其典型组成如下表：
| 组份 | O2 | N2 | Ar | CO2 | 其它 | ∑ |
| 浓度(％)(V) | 20.93 | 78.03 | 0.932 | 0.03 | 0.078 | 100 |
本发明采用两段变压吸附技术从空气中生产富氧，此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气态水、二氧化碳及部分氮气，吸附塔吸附步骤出口气中氧气的平均浓度为21～80％(V)，吸附塔内由下到上装填的吸附剂为活性氧化铝及分子筛；第二段变压吸附装置用于将第一段变压吸附装置吸附塔吸附步骤流出的中间气中的氮进一步脱除，并把氧提高至所需的浓度，吸附塔内装填的吸附剂为分子筛。两段变压吸附装置吸附步骤A的压力为0.003～0.3MPa(表压)，两段变压吸附装置的吸附压力可以不相等。两段变压吸附装置的每个吸附塔在一个循环中依次经历如下步骤。
第一段变压吸附装置：
(1)吸附A
将空气送入处于吸附步骤的吸附塔进料口，吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附空气中的水、二氧化碳及部分氮气等组分，未吸附的部分氮气和不易吸附的氩气等组分从出口端流出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，随着时间的推移，吸附剂吸附的水、二氧化碳及部分氮气等组分的总量不断增加，当吸附剂吸附上述组分饱和时，停止进气，此时吸附结束。
(2)均压降ED
吸附结束后，吸附塔内死空间气体中氧气浓度较高，这部分氧气需回收利用，为此，把吸附塔内的气体顺着吸附方向从吸附塔出口处降压。死空间气体从吸附塔出口排出进入本段已完成二段气升压步骤的相应吸附塔升压。
(3)逆放BD
吸附或均压降ED结束后，若吸附塔中气体压力高于大气压，则将这部分气体逆向从吸附塔底部放空；若吸附塔中气体压力低于大气压，则不进行逆放BD步骤，直接进入下一步骤。
(4)抽真空VC
逆放BD或均压降ED结束后，从吸附塔底部用真空泵将吸附剂吸附的水、二氧化碳和氮抽出来放空，使吸附剂得到再生。
(5)二段气升压2ER
抽真空VC或逆放BD结束后，利用第二段变压吸附装置吸附塔吸附结束或均压降ED完成后的气体进入已完成抽真空步骤的吸附塔，对吸附塔升压。
(6)均压升压ER
二段气升压2ER结束后，利用本段均压降步骤排出的气体，从出口端进入吸附塔，使吸附塔逐步升高压力。
(7)最终升压FR
均压升压结束后，利用处于吸附步骤的吸附塔出口气从顶端对吸附塔进行升压，直至升到吸附压力，也可以利用原料空气对吸附塔升到吸附压力。
第二段变压吸附装置
(1)吸附A
将第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气送入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的吸附剂选择性地吸附氮气，不易吸附的氧气和氩气等组分从出口端排出进入富氧缓冲罐或下一工段。随着时间的推移，吸附剂吸附的氮气总量不断增加，当吸附剂吸附氮气饱和时，停止进气，此时吸附结束，出口气中氧气浓度控制在产品要求的水平。
(2)均压降ED
吸附结束后，吸附塔内死空间气体从吸附塔出口排出进入本段已完成回收RG步骤的相应吸附塔升压，两塔压力可以相等，也可以不相等，以保证产品富氧浓度满足要求。
(3)回收RG
将吸附塔内气体先逆向放入一个中间缓冲罐，然后再将中间缓冲罐中的气体送入第一段变压吸附装置抽真空VC或逆放BD结束后的吸附塔；或第二段变压吸附装置吸附塔回收RG步骤放出的气体直接进入第一段变压吸附装置抽真空VC或逆放BD结束后的吸附塔。
(4)均压升压ER
回收RG结束后，利用均压降步骤排出的气体，从出口端进入吸附塔，使吸附塔升高压力。
(5)最终升压FR
利用处于吸附步骤的吸附塔出口气从顶端对吸附塔进行升压，直至升到吸附压力。
本发明的实施例1：
本例的原料气为空气。第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在21～23％(V)，第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在93％(V)左右(即产品富氧)。
本实施例的空气组成如下：
| 组份 | O2 | N2 | Ar | CO2 | 其它 | ∑ |
| 浓度(％)(V) | 20.93 | 78.03 | 0.932 | 0.03 | 0.078 | 100 |
温度：≤45℃
压力：0.018MPa(G)
如图1所示，吸附塔A～C共3台组成第一段变压吸附装置，另外还有真空缓冲罐V4及均压缓冲罐V2各一台。吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及分子筛，运行单塔吸附一次均压程序，通过真空泵P1利用真空管线G15对吸附塔抽真空；吸附塔a～c共3台组成第二段变压吸附装置，另外还有均压缓冲罐V3一台。吸附塔内装填的吸附剂为分子筛，运行单塔吸附一次均压程序。本实施例将上述两段变压吸附装置串联操作，第一段变压吸附装置脱除空气中的气态水、二氧化碳及部分氮气，第二段变压吸附装置用于将第一段变压吸附装置吸附塔吸附步骤流出的中间气中的氮进一步脱除，并把氧提高至所需的浓度。第一段和第二段变压吸附装置也可以采用三个以上的吸附塔进行组合，以取掉真空缓冲罐V4及均压缓冲罐V2、V3。
空气进入第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附空气中的气态水、二氧化碳及部分氮气等组分，未吸附的部分氮和不易吸附的氧和氩等组分从出口端排出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的分子筛选择性地吸附氮气，不易吸附的氧和氩等组分从出口端排出进入产品富氧缓冲罐。第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在21～23％(V)，其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、抽真空VC、二段气升压2ER、均压升ER、最终升压FR变压吸附工艺步骤；第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在93％(V)左右，其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、回收RG、均压升ER、最终升压FR变压吸附工艺步骤。现以A塔为例，说明本实施例第一段变压吸附装置吸附塔在一个循环过程中的工艺步骤：
(1)吸附A
此时，A塔已完成最终升压FR步骤，打开程控阀1A、2A，空气经管道G11进入吸附塔A，在A吸附塔中，吸附剂选择性地吸附空气中的气态水、二氧化碳及部分氮气等组分，未吸附的部分氮和不易吸附的氧和氩等组分从出口端经程控阀2A排出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔。随着时间的推移，吸附剂吸附的气态水、二氧化碳及氮气等组分的总量不断增加，当吸附剂吸附上述组分饱和时，停止进气，关闭程控阀1A、2A，此时吸附结束，出口气中氧气浓度控制在21～23％(V)。
(2)均压降ED
吸附结束后，打开程控阀3A、KV10，A塔内的气体经管道G13进入均压缓冲罐V2，当A塔和均压缓冲罐V2压力基本平衡后，关闭程控阀3A、KV10。
(3)抽真空VC
均压降ED结束后，打开程控阀5A，经管道G15、真空泵P1从A塔底部把塔内的气态水、二氧化碳及部分氮气等组分抽出来放空，使吸附剂得到再生，抽真空结束后，关闭程控阀5A。
(4)二段气升压2ER
抽真空VC结束后，打开程控阀4A，中间缓冲罐V1内的气体进入A塔对A塔进行升压，升压结束后，关闭程控阀4A。
(5)均压升ER
二段气升压2ER结束后，打开程控阀3A、KV10，均压缓冲罐V2的气体经管道G13进入A塔内，当A塔和均压缓冲罐V2压力基本平衡后，关闭程控阀KV10。
(6)最终升压FR
均压升结束后，打开程控阀KV6，利用处于吸附步骤的吸附塔出口气从顶端对A塔进行升压，当A塔压力升至吸附压力时，关闭程控阀KV6、3A。
至此，A塔完成了一个循环，又可进入下一个循环。B吸附塔与A塔的循环步骤一样，只是时间上是相互错开的，见图8。
现以a塔为例，说明本实施例第二段变压吸附装置吸附塔在一个循环过程中的工艺步骤：
(1)吸附A
此时，a塔已完成最终升压FR步骤，打开程控阀1a、2a，第一段变压吸附装置出口气经管道G21进入吸附塔a，在a吸附塔中，吸附剂选择性地吸附第一段变压吸附装置出口气中的部分氮气等组分，未吸附的氧和氩及部分氮气等组分从出口端经程控阀2a流出进入富氧产品缓冲罐，随着时间的推移，吸附剂吸附的氮气总量不断增加，当吸附剂吸附氮气饱和时，关闭程控阀1a、2a，停止进气，此时吸附结束，出口气中氧浓度控制在93％(V)左右。
(2)均压降ED
吸附结束后，打开程控阀3a、KV11，a塔内的气体经管道G23进入均压缓冲罐V3，当a塔和均压缓冲罐V3压力基本平衡后，关闭程控阀3a、KV11。
(3)回收RG
均压降结束后，打开程控阀4a，将a塔内的气体逆向放入中间缓冲罐V1，当a塔和中间缓冲罐V1压力基本平衡后，关闭程控阀4a。
(4)均压升ER
回收RG结束后，打开程控阀3a、KV11，均压缓冲罐V3的气体经管道G23进入A塔内，当A塔和均压缓冲罐V3压力基本平衡后，关闭程控阀KV11。
(5)最终升压FR
均压升ER结束后，打开程控阀KV12，利用处于吸附步骤的吸附塔出口气从顶端对a塔进行升压，当a塔压力升至吸附压力时，关闭程控阀KV12、3a。
至此，a塔完成了一个循环，又可进入下一个循环。b吸附塔与a塔的循环步骤一样，只是时间上是相互错开的，见图3。
本实施例结果为产品富氧浓度大于或等于93％(V)。
对于本实施例，采用本发明的工艺方法与现有的所有技术相比，在空气组成及温度、吸附循环时间、吸附剂和仪器仪表质量、动力设备性能、控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命等相同的情况下，折合每标准立方米纯氧电耗降低了45％，整个装置硬件投资减少了25％左右。
本发明的实施例2：
本例的原料气为空气。第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在45～50％(V)，第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在93％(V)左右(即产品富氧)。
本实施例的工艺流程图、第一段变压吸附装置的工艺步骤运行程序表及第二段变压吸附装置的工艺步骤运行程序表与实施例1相同。
本实施例的空气组成如下：
| 组份 | O2 | N2 | Ar | CO2 | 其它 | ∑ |
| 浓度(％)(V) | 20.93 | 78.03 | 0.932 | 0.03 | 0.078 | 100 |
温度：≤45℃
压力：0.003MPa(G)
如图1所示，吸附塔A～C共3台组成第一段变压吸附装置，另外还有真空缓冲罐V2及均压缓冲罐V3各一台。吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及分子筛，运行单塔吸附一次均压程序，通过真空泵P1利用真空管线G15对吸附塔抽真空；吸附塔a～c共3台组成第二段变压吸附装置，另外还有均压缓冲罐V4一台。吸附塔内装填的吸附剂为分子筛，运行单塔吸附一次均压程序。本实施例将上述二段变压吸附装置串联操作，第一段变压吸附装置脱除空气中的气态水、二氧化碳及部分氮气，第二段变压吸附装置用于将第一段变压吸附装置吸附塔吸附步骤流出的中间气中的氮进一步脱除，并把氧提高至所需的浓度。第一段和第二段变压吸附装置也可以采用三个以上的吸附塔进行组合，以取掉真空缓冲罐V4及均压缓冲罐V2、V3。
空气进入第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附空气中的气态水、二氧化碳及部分氮气等组分，未吸附的部分氮和不易吸附的氧和氩等组分从出口端排出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的分子筛选择性地吸附氮气，不易吸附的氧和氩等组分从出口端排出进入产品富氧缓冲罐。第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在45～50％(V)，其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、抽真空VC、二段气升压2ER、均压升ER、最终升压FR变压吸附工艺步骤；第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在93％(V)左右，其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、回收RG、均压升ER、最终升压FR变压吸附工艺步骤。
本实施例结果为产品富氧浓度大于或等于93％(V)。
对于本实施例，采用本发明的工艺方法与现有的所有技术相比，在空气组成及温度、吸附循环时间、吸附剂和仪器仪表质量、动力设备性能、控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命等相同的情况下，折合每标准立方米纯氧电耗降低了30％，整个装置硬件投资减少了12％左右。
本发明的实施例3：
本例的原料气为空气。第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在75～80％(V)，第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在93％(V)左右(即产品富氧)。
本实施例的工艺流程图、第一段变压吸附装置的工艺步骤运行程序表及第二段变压吸附装置的工艺步骤运行程序表与实施例1相同。
本实施例的空气组成如下：
| 组份 | O2 | N2 | Ar | CO2 | 其它 | ∑ |
| 浓度(％)(V) | 20.93 | 78.03 | 0.932 | 0.03 | 0.078 | 100 |
温度：≤45℃
压力：0.018MPa(G)
如图1所示，吸附塔A～C共3台组成第一段变压吸附装置，另外还有真空缓冲罐V2及均压缓冲罐V3各一台。吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及分子筛，运行单塔吸附一次均压程序，通过真空泵P1利用真空管线G15对吸附塔抽真空；吸附塔a～c共3台组成第二段变压吸附装置，另外还有均压缓冲罐V4一台。吸附塔内装填的吸附剂为分子筛，运行单塔吸附一次均压程序。本实施例将上述二段变压吸附装置串联操作，第一段变压吸附装置脱除空气中的气态水、二氧化碳及部分氮气，第二段变压吸附装置用于将第一段变压吸附装置吸附塔吸附步骤流出的中间气中的氮进一步脱除，并把氧提高至所需的浓度。第一段和第二段变压吸附装置也可以采用三个以上的吸附塔进行组合，以取掉真空缓冲罐V4及均压缓冲罐V2、V3。
空气进入第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附空气中的气态水、二氧化碳及部分氮气等组分，未吸附的部分氮和不易吸附的氧和氩等组分从出口端排出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的分子筛选择性地吸附氮气，不易吸附的氧和氩等组分从出口端排出进入产品富氧缓冲罐。第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在75～80％(V)，其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、抽真空VC、二段气升压2ER、均压升ER、最终升压FR变压吸附工艺步骤；第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在93％(V)左右，其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、回收RG、均压升ER、最终升压FR变压吸附工艺步骤。
本实施例结果为产品富氧浓度大于或等于93％(V)。
对于本实施例，采用本发明的工艺方法与现有的所有技术相比，在空气组成及温度、吸附循环时间、吸附剂和仪器仪表质量、动力设备性能、控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命等相同的情况下，折合每标准立方米纯氧电耗降低了10％，整个装置硬件投资减少了1％左右。
本发明的实施例4：
本例的原料气为空气。第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在21～23％(V)，第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在60％(V)左右(即产品富氧)。
本实施例的工艺流程图、第一段变压吸附装置的工艺步骤运行程序表及第二段变压吸附装置的工艺步骤运行程序表与实施例1相同。
本实施例的空气组成如下：
| 组份 | O2 | N2 | Ar | CO2 | 其它 | ∑ |
| 浓度(％)(V) | 20.93 | 78.03 | 0.932 | 0.03 | 0.078 | 100 |
温度：≤45℃
压力：0.018MPa(G)
如图1所示，吸附塔A～C共3台组成第一段变压吸附装置，另外还有真空缓冲罐V2及均压缓冲罐V3各一台。吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及分子筛，运行单塔吸附一次均压程序，通过真空泵P1利用真空管线G15对吸附塔抽真空；吸附塔a～c共3台组成第二段变压吸附装置，另外还有均压缓冲罐V4一台。吸附塔内装填的吸附剂为分子筛，运行单塔吸附一次均压程序。本实施例将上述二段变压吸附装置串联操作，第一段变压吸附装置脱除空气中的气态水、二氧化碳及部分氮气，第二段变压吸附装置用于将第一段变压吸附装置吸附塔吸附步骤流出的中间气中的氮进一步脱除，并把氧提高至所需的浓度。第一段和第二段变压吸附装置也可以采用三个以上的吸附塔进行组合，以取掉真空缓冲罐V4及均压缓冲罐V2、V3。
空气进入第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附空气中的气态水、二氧化碳及部分氮气等组分，未吸附的部分氮和不易吸附的氧和氩等组分从出口端排出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的分子筛选择性地吸附氮气，不易吸附的氧和氩等组分从出口端排出进入产品富氧缓冲罐。第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在21～23％(V)，其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、抽真空VC、二段气升压2ER、均压升ER、最终升压FR变压吸附工艺步骤；第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在60％(V)左右，其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、回收RG、均压升ER、最终升压FR变压吸附工艺步骤。
本实施例结果为产品富氧浓度大于或等于60％(V)。
对于本实施例，采用本发明的工艺方法与现有的所有技术相比，在空气组成及温度、吸附循环时间、吸附剂和仪器仪表质量、动力设备性能、控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命等相同的情况下，折合每标准立方米纯氧电耗降低了32％，整个装置硬件投资减少了13％左右。
本发明的实施例5：
本例的原料气为空气。第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在21～23％(V)，第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在30％(V)左右(即产品富氧)。
本实施例的工艺流程图、第一段变压吸附装置的工艺步骤运行程序表及第二段变压吸附装置的工艺步骤运行程序表与实施例1相同。
本实施例的空气组成如下：
| 组份 | O2 | N2 | Ar | CO2 | 其它 | ∑ |
| 浓度(％)(V) | 20.93 | 78.03 | 0.932 | 0.03 | 0.078 | 100 |
温度：≤45℃
压力：0.018MPa(G)
如图1所示，吸附塔A～C共3台组成第一段变压吸附装置，另外还有真空缓冲罐V2及均压缓冲罐V3各一台。吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及分子筛，运行单塔吸附一次均压程序，通过真空泵P1利用真空管线G15对吸附塔抽真空；吸附塔a～c共3台组成第二段变压吸附装置，另外还有均压缓冲罐V4一台。吸附塔内装填的吸附剂为分子筛，运行单塔吸附一次均压程序。本实施例将上述二段变压吸附装置串联操作，第一段变压吸附装置脱除空气中的气态水、二氧化碳及部分氮气，第二段变压吸附装置用于将第一段变压吸附装置吸附塔吸附步骤流出的中间气中的氮进一步脱除，并把氧提高至所需的浓度。第一段和第二段变压吸附装置也可以采用三个以上的吸附塔进行组合，以取掉真空缓冲罐V4及均压缓冲罐V2、V3。
空气进入第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附空气中的气态水、二氧化碳及部分氮气等组分，未吸附的部分氮和不易吸附的氧和氩等组分从出口端排出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的分子筛选择性地吸附氮气，不易吸附的氧和氩等组分从出口端排出进入产品富氧缓冲罐。第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在21～23％(V)，其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、抽真空VC、二段气升压2ER、均压升ER、最终升压FR变压吸附工艺步骤；第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在30％(V)左右，其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、回收RG、均压升ER、最终升压FR变压吸附工艺步骤。
本实施例结果为产品富氧浓度大于或等于30％(V)。
对于本实施例，采用本发明的工艺方法与现有的所有技术相比，在空气组成及温度、吸附循环时间、吸附剂和仪器仪表质量、动力设备性能、控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命等相同的情况下，折合每标准立方米纯氧电耗降低了8％，整个装置硬件投资将减少5％左右。
本发明的实施例6：
本例的原料气为空气。第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在21～23％(V)，第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在93％(V)左右(即产品富氧)。
图4是本实施例的工艺流程图。
图5是本实施例第一段变压吸附装置的工艺步骤运行程序表。
图6是本实施例第二段变压吸附装置的工艺步骤运行程序表。
本实施例的空气组成如下：
| 组份 | O2 | N2 | Ar | CO2 | 其它 | ∑ |
| 浓度(％)(V) | 20.93 | 78.03 | 0.932 | 0.03 | 0.078 | 100 |
温度：≤45℃
压力：0.1MPa(G)
如图4所示，吸附塔A～C共3台组成第一段变压吸附装置，另外还有均压缓冲罐V2一台。吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及分子筛，运行单塔吸附一次均压程序；吸附塔a～c共3台组成第二段变压吸附装置，另外还有均压缓冲罐V3一台。吸附塔内装填的吸附剂为分子筛，运行单塔吸附一次均压程序。本实施例将上述二段变压吸附装置串联操作，第一段变压吸附装置脱除空气中的气态水、二氧化碳及部分氮气，第二段变压吸附装置用于将第一段变压吸附装置吸附塔吸附步骤流出的中间气中的氮进一步脱除，并把氧提高至所需的浓度。第一段和第二段变压吸附装置也可以采用三个以上的吸附塔进行组合，以取掉均压缓冲罐V2和V3。
空气进入第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附空气中的气态水、二氧化碳及部分氮气等组分，未吸附的部分氮和不易吸附的氧和氩等组分从出口端排出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的分子筛选择性地吸附氮气，不易吸附的氧和氩等组分从出口端排出进入产品富氧缓冲罐。第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在21～23％(V)，其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、逆放BD、二段气升压2ER、均压升ER、最终升压FR变压吸附工艺步骤；第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在93％(V)左右，其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、回收RG、均压升ER、最终升压FR变压吸附工艺步骤。现以A塔为例，说明本实施例第一段变压吸附装置吸附塔在一个循环过程中的工艺步骤：
(1)吸附A
此时，A塔已完成最终升压FR步骤，打开程控阀1A、2A，空气经管道G11进入吸附塔A，在A吸附塔中，吸附剂选择性地吸附空气中的气态水、二氧化碳及部分氮气等组分，未吸附的部分氮和不易吸附的氧和氩等组分从出口端经程控阀2A排出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔。随着时间的推移，吸附剂吸附的气态水、二氧化碳及氮气等组分的总量不断增加，当吸附剂吸附上述组分饱和时，停止进气，关闭程控阀1A、2A，此时吸附结束，出口气中氧气浓度控制在21～23％(V)。
(2)均压降ED
吸附结束后，打开程控阀3A、KV10，A塔内的气体经管道G13进入均压缓冲罐V2，当A塔和均压缓冲罐V2压力基本平衡后，关闭程控阀3A、KV10。
(3)逆放BD
均压降ED结束后，打开程控阀5A，经管道G15从A塔底部把塔内的气态水、二氧化碳及部分氮气等组分解吸出来放空，使吸附剂得到再生，然后关闭程控阀5A。
(4)二段气升压2ER
逆放BD结束后，打开程控阀4A，中间缓冲罐V1内的气体进入A塔对A塔进行升压，升压结束后，关闭程控阀4A。
(5)均压升ER
二段气升压2ER结束后，打开程控阀3A、KV10，均压缓冲罐V2的气体经管道G13进入A塔内，当A塔和均压缓冲罐V3压力基本平衡后，关闭程控阀KV10。
(6)最终升压FR
均压升结束后，打开程控阀KV6，利用处于吸附步骤的吸附塔出口气从顶端对A塔进行升压，当A塔压力升至吸附压力时，关闭程控阀KV6、3A。
至此，A塔完成了一个循环，又可进入下一个循环。B和C吸附塔与A塔的循环步骤一样，只是时间上是相互错开的，见图5。
现以a塔为例，说明本实施例第二段变压吸附装置吸附塔在一个循环过程中的工艺步骤：
(1)吸附A
此时，a塔已完成最终升压FR步骤，打开程控阀1a、2a，第一段变压吸附装置出口气经管道G21进入吸附塔a，在a吸附塔中，吸附剂选择性地吸附第一段变压吸附装置出口气中的部分氮气等组分，未吸附的氧和氩及部分氮气等组分从出口端经程控阀2a流出进入富氧产品缓冲罐，随着时间的推移，吸附剂吸附的氮气总量不断增加，当吸附剂吸附氮气饱和时，关闭程控阀1a、2a，停止进气，此时吸附结束，出口气中氧浓度控制在93％(V)左右。
(2)均压降ED
吸附结束后，打开程控阀3a、KV11，a塔内的气体经管道G23进入均压缓冲罐V3，当a塔和均压缓冲罐V3压力基本平衡后，关闭程控阀3a、KV11。
(3)回收RG
均压降结束后，打开程控阀4a，将a塔内的气体逆向放入中间缓冲罐V1，当a塔和中间缓冲罐V1压力基本平衡后，关闭程控阀4a。
(4)均压升ER
回收RG结束后，打开程控阀3a、KV11，均压缓冲罐V4的气体经管道G23进入A塔内，当A塔和均压缓冲罐V4压力基本平衡后，关闭程控阀KV11。
(5)最终升压FR
均压升ER结束后，打开程控阀KV12，利用处于吸附步骤的吸附塔出口气从顶端对a塔进行升压，当a塔压力升至吸附压力时，关闭程控阀KV12、3a。
至此，a塔完成了一个循环，又可进入下一个循环。b和c吸附塔与a塔的循环步骤一样，只是时间上是相互错开的，见图6。
本实施例结果为产品富氧浓度大于或等于93％(V)。
对于本实施例，采用本发明的工艺方法与现有的所有技术相比，在空气组成及温度、吸附循环时间、吸附剂和仪器仪表质量、动力设备性能、控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命等相同的情况下，折合每标准立方米纯氧电耗降低了38％，整个装置硬件投资减少了31％左右。
本发明的实施例7：
本例的原料气为空气。第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在45～50％(V)，第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在93％(V)左右(即产品富氧)。
本实施例的工艺流程图、第一段变压吸附装置的工艺步骤运行程序表及第二段变压吸附装置的工艺步骤运行程序表与实施例6相同。
本实施例的空气组成如下：
| 组份 | O2 | N2 | Ar | CO2 | 其它 | ∑ |
| 浓度(％)(V) | 20.93 | 78.03 | 0.932 | 0.03 | 0.078 | 100 |
温度：≤45℃
压力：0.1MPa(G)
如图4所示，吸附塔A～C共3台组成第一段变压吸附装置，另外还有均压缓冲罐V2一台。吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及分子筛，运行单塔吸附一次均压程序；吸附塔a～c共3台组成第二段变压吸附装置，另外还有均压缓冲罐V3一台。吸附塔内装填的吸附剂为分子筛，运行单塔吸附一次均压程序。本实施例将上述二段变压吸附装置串联操作，第一段变压吸附装置脱除空气中的气态水、二氧化碳及部分氮气，第二段变压吸附装置用于将第一段变压吸附装置吸附塔吸附步骤流出的中间气中的氮进一步脱除，并把氧提高至所需的浓度。第一段和第二段变压吸附装置也可以采用三个以上的吸附塔进行组合，以取掉均压缓冲罐V2和V3。
空气进入第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附空气中的气态水、二氧化碳及部分氮气等组分，未吸附的部分氮和不易吸附的氧和氩等组分从出口端排出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的分子筛选择性地吸附氮气，不易吸附的氧和氩等组分从出口端排出进入产品富氧缓冲罐。第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在45～50％(V)，其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、逆放BD、二段气升压2ER、均压升ER、最终升压FR变压吸附工艺步骤；第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在93％(V)左右，其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、同收RG、均压升ER、最终升压FR变压吸附工艺步骤。
本实施例结果为产品富氧浓度大于或等于93％(V)。
对于本实施例，采用本发明的工艺方法与现有的所有技术相比，在空气组成及温度、吸附循环时间、吸附剂和仪器仪表质量、动力设备性能、控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命等相同的情况下，折合每标准立方米纯氧电耗降低了23％，整个装置硬件投资减少了18％左右。
本发明的实施例8：
本例的原料气为空气。第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在75～80％(V)，第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在93％(V)左右(即产品富氧)。
本实施例的工艺流程图、第一段变压吸附装置的工艺步骤运行程序表及第二段变压吸附装置的工艺步骤运行程序表与实施例6相同。
本实施例的空气组成如下：
| 组份 | O2 | N2 | Ar | CO2 | 其它 | ∑ |
| 浓度(％)(V) | 20.93 | 78.03 | 0.932 | 0.03 | 0.078 | 100 |
温度：≤45℃
压力：0.1MPa(G)
如图4所示，吸附塔A～C共3台组成第一段变压吸附装置，另外还有均压缓冲罐V2一台。吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及分子筛，运行单塔吸附一次均压程序；吸附塔a～c共3台组成第二段变压吸附装置，另外还有均压缓冲罐V3一台。吸附塔内装填的吸附剂为分子筛，运行单塔吸附一次均压程序。本实施例将上述二段变压吸附装置串联操作，第一段变压吸附装置脱除空气中的气态水、二氧化碳及部分氮气，第二段变压吸附装置用于将第一段变压吸附装置吸附塔吸附步骤流出的中间气中的氮进一步脱除，并把氧提高至所需的浓度。第一段和第二段变压吸附装置也可以采用三个以上的吸附塔进行组合，以取掉均压缓冲罐V2和V3。
空气进入第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附空气中的气态水、二氧化碳及部分氮气等组分，未吸附的部分氮和不易吸附的氧和氩等组分从出口端排出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的分子筛选择性地吸附氮气，不易吸附的氧和氩等组分从出口端排出进入产品富氧缓冲罐。第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在75～80％(V)，其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、逆放BD、二段气升压2ER、均压升ER、最终升压FR变压吸附工艺步骤；第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在93％(V)左右，其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、回收RG、均压升ER、最终升压FR变压吸附工艺步骤。
本实施例结果为产品富氧浓度大于或等于93％(V)。对于本实施例，采用本发明的工艺方法与现有的所有技术相比，在空气组成及温度、吸附循环时间、吸附剂和仪器仪表质量、动力设备性能、控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命等相同的情况下，折合每标准立方米纯氧电耗降低了12％，整个装置硬件投资减少了13％左右。
本发明的实施例9：
本例的原料气为空气。第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在21～23％(V)，第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在60％(V)左右(即产品富氧)。
本实施例的工艺流程图、第一段变压吸附装置的工艺步骤运行程序表及第二段变压吸附装置的工艺步骤运行程序表与实施例6相同。
本实施例的空气组成如下：
| 组份 | O2 | N2 | Ar | CO2 | 其它 | ∑ |
| 浓度(％)(V) | 20.93 | 78.03 | 0.932 | 0.03 | 0.078 | 100 |
温度：≤45℃
压力：0.1MPa(G)
如图4所示，吸附塔A～C共3台组成第一段变压吸附装置，另外还有均压缓冲罐V2一台。吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及分子筛，运行单塔吸附一次均压程序；吸附塔a～c共3台组成第二段变压吸附装置，另外还有均压缓冲罐V3一台。吸附塔内装填的吸附剂为分子筛，运行单塔吸附一次均压程序。本实施例将上述二段变压吸附装置串联操作，第一段变压吸附装置脱除空气中的气态水、二氧化碳及部分氮气，第二段变压吸附装置用于将第一段变压吸附装置吸附塔吸附步骤流出的中间气中的氮进一步脱除，并把氧提高至所需的浓度。第一段和第二段变压吸附装置也可以采用三个以上的吸附塔进行组合，以取掉均压缓冲罐V2和V3。
空气进入第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附空气中的气态水、二氧化碳及部分氮气等组分，未吸附的部分氮和不易吸附的氧和氩等组分从出口端排出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的分子筛选择性地吸附氮气，不易吸附的氧和氩等组分从出口端排出进入产品富氧缓冲罐。第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在21～23％(V)，其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、逆放BD、二段气升压2ER、均压升ER、最终升压FR变压吸附工艺步骤；第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在60％(V)左右，其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、回收RG、均压升ER、最终升压FR变压吸附工艺步骤。
本实施例结果为产品富氧浓度大于或等于60％(V)。对于本实施例，采用本发明的工艺方法与现有的所有技术相比，在空气组成及温度、吸附循环时间、吸附剂和仪器仪表质量、动力设备性能、控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命等相同的情况下，折合每标准立方米纯氧电耗降低了18％，整个装置硬件投资减少了24％左右。
本发明的实施例10：
本例的原料气为空气。第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在21～23％(V)，第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在30％(V)左右(即产品富氧)。
本实施例的工艺流程图、第一段变压吸附装置的工艺步骤运行程序表及第二段变压吸附装置的工艺步骤运行程序表与实施例6相同。
本实施例的空气组成如下：
| 组份 | O2 | N2 | Ar | CO2 | 其它 | ∑ |
| 浓度(％)(V) | 20.93 | 78.03 | 0.932 | 0.03 | 0.078 | 100 |
温度：≤45℃
压力：0.1MPa(G)
如图4所示，吸附塔A～C共3台组成第一段变压吸附装置，另外还有均压缓冲罐V2一台。吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及分子筛，运行单塔吸附一次均压程序；吸附塔a～c共3台组成第二段变压吸附装置，另外还有均压缓冲罐V3一台。吸附塔内装填的吸附剂为分子筛，运行单塔吸附一次均压程序。本实施例将上述二段变压吸附装置串联操作，第一段变压吸附装置脱除空气中的气态水、二氧化碳及部分氮气，第二段变压吸附装置用于将第一段变压吸附装置吸附塔吸附步骤流出的中间气中的氮进一步脱除，并把氧提高至所需的浓度。第一段和第二段变压吸附装置也可以采用三个以上的吸附塔进行组合，以取掉均压缓冲罐V2和V3。
空气进入第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附空气中的气态水、二氧化碳及部分氮气等组分，未吸附的部分氮和不易吸附的氧和氩等组分从出口端排出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的分子筛选择性地吸附氮气，不易吸附的氧和氩等组分从出口端排出进入产品富氧缓冲罐。第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在21～23％(V)，其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、逆放BD、二段气升压2ER、均压升ER、最终升压FR变压吸附工艺步骤；第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在30％(V)左右，其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、回收RG、均压升ER、最终升压FR变压吸附工艺步骤。
本实施例结果为产品富氧浓度大于或等于30％(V)。
对于本实施例，采用本发明的工艺方法与现有的所有技术相比，在空气组成及温度、吸附循环时间、吸附剂和仪器仪表质量、动力设备性能、控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命等相同的情况下，折合每标准立方米纯氧电耗降低了7％，整个装置硬件投资减少了12％左右。
本发明的实施例11：
本例的原料气为空气。第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在21～23％(V)，第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在80％(V)以上(即产品富氧)。
本实施例的工艺流程图、第一段变压吸附装置的工艺步骤运行程序表及第二段变压吸附装置的工艺步骤运行程序表与实施例6相同。
本实施例的空气组成如下：
| 组份 | O2 | N2 | Ar | CO2 | 其它 | ∑ |
| 浓度(％)(V) | 20.93 | 78.03 | 0.932 | 0.03 | 0.078 | 100 |
温度：≤45℃
压力：0.15MPa(G)
如图4所示，吸附塔A～C共3台组成第一段变压吸附装置，另外还有均压缓冲罐V2一台。吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及分子筛，运行单塔吸附一次均压程序；吸附塔a～c共3台组成第二段变压吸附装置，另外还有均压缓冲罐V3一台。吸附塔内装填的吸附剂为分子筛，运行单塔吸附一次均压程序。本实施例将上述二段变压吸附装置串联操作，第一段变压吸附装置脱除空气中的气态水、二氧化碳及部分氮气，第二段变压吸附装置用于将第一段变压吸附装置吸附塔吸附步骤流出的中间气中的氮进一步脱除，并把氧提高至所需的浓度。第一段和第二段变压吸附装置也可以采用三个以上的吸附塔进行组合，以取掉均压缓冲罐V2和V3。
空气进入第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附空气中的气态水、二氧化碳及部分氮气等组分，未吸附的部分氮和不易吸附的氧和氩等组分从出口端排出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的分子筛选择性地吸附氮气，不易吸附的氧和氩等组分从出口端排出进入产品富氧缓冲罐。第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在21～23％(V)，其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、逆放BD、二段气升压2ER、均压升ER、最终升压FR变压吸附工艺步骤；第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在80％(V)以上，其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、回收RG、均压升ER、最终升压FR变压吸附工艺步骤。
本实施例结果为产品富氧浓度大于或等于80％(V)以上。
对于本实施例，采用本发明的工艺方法与现有的所有技术相比，在空气组成及温度、吸附循环时间、吸附剂和仪器仪表质量、动力设备性能、控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命等相同的情况下，折合每标准立方米纯氧电耗降低了30％，整个装置硬件投资减少了38％左右。
本发明的实施例12：
本例的原料气为空气。第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在45～50％(V)，第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在80％(V)以上(即产品富氧)。
本实施例的工艺流程图、第一段变压吸附装置的工艺步骤运行程序表及第二段变压吸附装置的工艺步骤运行程序表与实施例6相同。
本实施例的空气组成如下：
| 组份 | O2 | N2 | Ar | CO2 | 其它 | ∑ |
| 浓度(％)(V) | 20.93 | 78.03 | 0.932 | 0.03 | 0.078 | 100 |
温度：≤45℃
压力：0.15MPa(G)
如图4所示，吸附塔A～C共3台组成第一段变压吸附装置，另外还有均压缓冲罐V2一台。吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及分子筛，运行单塔吸附一次均压程序；吸附塔a～c共3台组成第二段变压吸附装置，另外还有均压缓冲罐V3一台。吸附塔内装填的吸附剂为分子筛，运行单塔吸附一次均压程序。本实施例将上述二段变压吸附装置串联操作，第一段变压吸附装置脱除空气中的气态水、二氧化碳及部分氮气，第二段变压吸附装置用于将第一段变压吸附装置吸附塔吸附步骤流出的中间气中的氮进一步脱除，并把氧提高至所需的浓度。第一段和第二段变压吸附装置也可以采用三个以上的吸附塔进行组合，以取掉均压缓冲罐V2和V3。
空气进入第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附空气中的气态水、二氧化碳及部分氮气等组分，未吸附的部分氮和不易吸附的氧和氩等组分从出口端排出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的分子筛选择性地吸附氮气，不易吸附的氧和氩等组分从出口端排出进入产品富氧缓冲罐。第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在45～50％(V)，其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、逆放BD、二段气升压2ER、均压升ER、最终升压FR变压吸附工艺步骤；第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在80％(V)以上，其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、回收RG、均压升ER、最终升压FR变压吸附工艺步骤。
本实施例结果为产品富氧浓度大于或等于80％(V)以上。
对于本实施例，采用本发明的工艺方法与现有的所有技术相比，在空气组成及温度、吸附循环时间、吸附剂和仪器仪表质量、动力设备性能、控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命等相同的情况下，折合每标准立方米纯氧电耗降低了18％，整个装置硬件投资减少了23％左右。
本发明的实施例13：
本例的原料气为空气。第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在21～23％(V)，第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在85％(V)以上(即产品富氧)。
本实施例的工艺流程图、第一段变压吸附装置的工艺步骤运行程序表及第二段变压吸附装置的工艺步骤运行程序表与实施例6相同。
本实施例的空气组成如下：
| 组份 | O2 | N2 | Ar | CO2 | 其它 | ∑ |
| 浓度(％)(V) | 20.93 | 78.03 | 0.932 | 0.03 | 0.078 | 100 |
温度：≤45℃
压力：0.2MPa(G)
如图4所示，吸附塔A～C共3台组成第一段变压吸附装置，另外还有均压缓冲罐V2一台。吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及分子筛，运行单塔吸附一次均压程序；吸附塔a～c共3台组成第二段变压吸附装置，另外还有均压缓冲罐V3一台。吸附塔内装填的吸附剂为分子筛，运行单塔吸附一次均压程序。本实施例将上述二段变压吸附装置串联操作，第一段变压吸附装置脱除空气中的气态水、二氧化碳及部分氮气，第二段变压吸附装置用于将第一段变压吸附装置吸附塔吸附步骤流出的中间气中的氮进一步脱除，并把氧提高至所需的浓度。第一段和第二段变压吸附装置也可以采用三个以上的吸附塔进行组合，以取掉均压缓冲罐V2和V3。
空气进入第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附空气中的气态水、二氧化碳及部分氮气等组分，未吸附的部分氮和不易吸附的氧和氩等组分从出口端排出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的分子筛选择性地吸附氮气，不易吸附的氧和氩等组分从出口端排出进入产品富氧缓冲罐。第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在21～23％(V)，其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、逆放BD、二段气升压2ER、均压升ER、最终升压FR变压吸附工艺步骤；第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在85％(V)以上，其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、回收RG、均压升ER、最终升压FR变压吸附工艺步骤。
本实施例结果为产品富氧浓度大于或等于85％(V)以上。
对于本实施例，采用本发明的工艺方法与现有的所有技术相比，在空气组成及温度、吸附循环时间、吸附剂和仪器仪表质量、动力设备性能、控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命等相同的情况下，折合每标准立方米纯氧电耗降低了21％，整个装置硬件投资减少了42％左右。
本发明的实施例14：
本例的原料气为空气。第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在45～50％(V)，第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在85％(V)以上(即产品富氧)。
本实施例的工艺流程图、第一段变压吸附装置的工艺步骤运行程序表及第二段变压吸附装置的工艺步骤运行程序表与实施例6相同。
本实施例的空气组成如下：
| 组份 | O2 | N2 | Ar | CO2 | 其它 | ∑ |
| 浓度(％)(V) | 20.93 | 78.03 | 0.932 | 0.03 | 0.078 | 100 |
温度：≤45℃
压力：0.2MPa(G)
如图4所示，吸附塔A～C共3台组成第一段变压吸附装置，另外还有均压缓冲罐V2一台。吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及分子筛，运行单塔吸附一次均压程序；吸附塔a～c共3台组成第二段变压吸附装置，另外还有均压缓冲罐V3一台。吸附塔内装填的吸附剂为分子筛，运行单塔吸附一次均压程序。本实施例将上述二段变压吸附装置串联操作，第一段变压吸附装置脱除空气中的气态水、二氧化碳及部分氮气，第二段变压吸附装置用于将第一段变压吸附装置吸附塔吸附步骤流出的中间气中的氮进一步脱除，并把氧提高至所需的浓度。第一段和第二段变压吸附装置也可以采用三个以上的吸附塔进行组合，以取掉均压缓冲罐V2和V3。
空气进入第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附空气中的气态水、二氧化碳及部分氮气等组分，未吸附的部分氮和不易吸附的氧和氩等组分从出口端排出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的分子筛选择性地吸附氮气，不易吸附的氧和氩等组分从出口端排出进入产品富氧缓冲罐。第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在45～50％(V)，其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、逆放BD、二段气升压2ER、均压升ER、最终升压FR变压吸附工艺步骤；第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在85％(V)以上，其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、回收RG、均压升ER、最终升压FR变压吸附工艺步骤。
本实施例结果为产品富氧浓度大于或等于85％(V)以上。
对于本实施例，采用本发明的工艺方法与现有的所有技术相比，在空气组成及温度、吸附循环时间、吸附剂和仪器仪表质量、动力设备性能、控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命等相同的情况下，折合每标准立方米纯氧电耗降低了12％，整个装置硬件投资减少了25％左右。
本发明的实施例15：
本例的原料气为空气。第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在21～23％(V)，第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在93％(V)左右(即产品富氧)。
本实施例的工艺流程图、第一段变压吸附装置的工艺步骤运行程序表及第二段变压吸附装置的工艺步骤运行程序表与实施例6相同。
本实施例的空气组成如下：
| 组份 | O2 | N2 | Ar | CO2 | 其它 | ∑ |
| 浓度(％)(V) | 20.93 | 78.03 | 0.932 | 0.03 | 0.078 | 100 |
温度：≤45℃
压力：0.3Pa(G)
如图4所示，吸附塔A～C共3台组成第一段变压吸附装置，另外还有均压缓冲罐V2一台。吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及分子筛，运行单塔吸附一次均压程序；吸附塔a～c共3台组成第二段变压吸附装置，另外还有均压缓冲罐V3一台。吸附塔内装填的吸附剂为分子筛，运行单塔吸附一次均压程序。本实施例将上述二段变压吸附装置串联操作，第一段变压吸附装置脱除空气中的气态水、二氧化碳及部分氮气，第二段变压吸附装置用于将第一段变压吸附装置吸附塔吸附步骤流出的中间气中的氮进一步脱除，并把氧提高至所需的浓度。第一段和第二段变压吸附装置也可以采用三个以上的吸附塔进行组合，以取掉均压缓冲罐V2和V3。
空气进入第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附空气中的气态水、二氧化碳及部分氮气等组分，未吸附的部分氮和不易吸附的氧和氩等组分从出口端排出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的分子筛选择性地吸附氮气，不易吸附的氧和氩等组分从出口端排出进入产品富氧缓冲罐。第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在21～23％(V)，其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、逆放BD、二段气升压2ER、均压升ER、最终升压FR变压吸附工艺步骤；第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在93％(V)左右，其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、回收RG、均压升ER、最终升压FR变压吸附工艺步骤。
本实施例结果为产品富氧浓度大于或等于93％(V)左右。
对于本实施例，采用本发明的工艺方法与现有的所有技术相比，在空气组成及温度、吸附循环时间、吸附剂和仪器仪表质量、动力设备性能、控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命等相同的情况下，折合每标准立方米纯氧电耗降低了2％，整个装置硬件投资减少了48％左右。
本发明的实施例16：
本例的原料气为空气。第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在21～23％(V)，第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在93％(V)左右(即产品富氧)。
图7是本实施例的工艺流程图。
图8是本实施例第一段变压吸附装置的工艺步骤运行程序表。
图9是本实施例第二段变压吸附装置的工艺步骤运行程序表。
本实施例的空气组成如下：
| 组份 | O2 | N2 | Ar | CO2 | 其它 | ∑ |
| 浓度(％)(V) | 20.93 | 78.03 | 0.932 | 0.03 | 0.078 | 100 |
温度：≤45℃
压力：0.018MPa(G)
如图7所示，吸附塔A～B共2台组成第一段变压吸附装置，另外还有真空缓冲罐V4及均压缓冲罐V2各一台。吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及分子筛，运行单塔吸附一次均压程序，通过真空泵P1利用真空管线G15对吸附塔抽真空；吸附塔a～b共2台组成第二段变压吸附装置，另外还有均压缓冲罐V3一台。吸附塔内装填的吸附剂为分子筛，运行单塔吸附一次均压程序。本实施例将上述二段变压吸附装置串联操作，第一段变压吸附装置脱除空气中的气态水、二氧化碳及部分氮气，第二段变压吸附装置用于将第一段变压吸附装置吸附塔吸附步骤流出的中间气中的氮进一步脱除，并把氧提高至所需的浓度。第一段和第二段变压吸附装置也可以采用多个吸附塔进行组合，以取掉真空缓冲罐V4及均压缓冲罐V2、V3。
空气进入第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附空气中的气态水、二氧化碳及部分氮气等组分，未吸附的部分氮和不易吸附的氧和氩等组分从出口端排出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的分子筛选择性地吸附氮气，不易吸附的氧和氩等组分从出口端排出进入产品富氧缓冲罐。第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在21～23％(V)，其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、抽真空VC、二段气升压2ER、均压升ER、最终升压FR变压吸附工艺步骤；第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在93％(V)左右，其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、回收RG、均压升ER、最终升压FR变压吸附工艺步骤。现以A塔为例，说明本实施例第一段变压吸附装置吸附塔在一个循环过程中的工艺步骤：
(1)吸附A
此时，A塔已完成最终升压FR步骤，打开程控阀1A、2A，空气经管道611进入吸附塔A，在A吸附塔中，吸附剂选择性地吸附空气中的气态水、二氧化碳及部分氮气等组分，未吸附的部分氮和不易吸附的氧和氩等组分从出口端经程控阀2A排出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔。随着时间的推移，吸附剂吸附的气态水、二氧化碳及氮气等组分的总量不断增加，当吸附剂吸附上述组分饱和时，停止进气，关闭程控阀1A、2A，此时吸附结束，出口气中氧气浓度控制在21～23％(V)。
(2)均压降ED
吸附结束后，打开程控阀3A、KV10，A塔内的气体经管道G13进入均压缓冲罐V2，当A塔和均压缓冲罐V2压力基本平衡后，关闭程控阀3A、KV10。
(3)抽真空VC
均压降ED结束后，打开程控阀5A，经管道G15、真空泵P1从A塔底部把塔内的气态水、二氧化碳及部分氮气等组分抽出来放空，使吸附剂得到再生，抽真空结束后，关闭程控阀5A。
(4)二段气升压2ER
抽真空VC结束后，打开程控阀4A，中间缓冲罐V1内的气体进入A塔对A塔进行升压，升压结束后，关闭程控阀4A。
(5)均压升ER
二段气升压2ER结束后，打开程控阀3A、KV10，均压缓冲罐V2的气体经管道G13进入A塔内，当A塔和均压缓冲罐V2压力基本平衡后，关闭程控阀KV10。
(6)最终升压FR
均压升结束后，打开程控阀KV6，利用处于吸附步骤的吸附塔出口气从顶端对A塔进行升压，当A塔压力升至吸附压力时，关闭程控阀KV6、3A。
至此，A塔完成了一个循环，又可进入下一个循环。B吸附塔与A塔的循环步骤一样，只是时间上是相互错开的，见图8。
现以a塔为例，说明本实施例第二段变压吸附装置吸附塔在一个循环过程中的工艺步骤：
(1)吸附A
此时，a塔已完成最终升压FR步骤，打开程控阀1a、2a，第一段变压吸附装置出口气经管道G21进入吸附塔a，在a吸附塔中，吸附剂选择性地吸附第一段变压吸附装置出口气中的部分氮气等组分，未吸附的氧和氩及部分氮气等组分从出口端经程控阀2a流出进入富氧产品缓冲罐，随着时间的推移，吸附剂吸附的氮气总量不断增加，当吸附剂吸附氮气饱和时，关闭程控阀1a、2a，停止进气，此时吸附结束，出口气中氧浓度控制在93％(V)左右。
(2)均压降ED
吸附结束后，打开程控阀3a、KV11，a塔内的气体经管道G23进入均压缓冲罐V3，当a塔和均压缓冲罐V3压力基本平衡后，关闭程控阀3a、KV11。
(3)回收RG
均压降结束后，打开程控阀4a，将a塔内的气体逆向放入中间缓冲罐V1，当a塔和中间缓冲罐V1压力基本平衡后，关闭程控阀4a。
(4)均压升ER
回收RG结束后，打开程控阀3a、KV11，均压缓冲罐V3的气体经管道G23进入A塔内，当A塔和均压缓冲罐V3压力基本平衡后，关闭程控阀KV11。
(5)最终升压FR
均压升ER结束后，打开程控阀KV12，利用处于吸附步骤的吸附塔出口气从顶端对a塔进行升压，当a塔压力升至吸附压力时，关闭程控阀KV12、3a。
至此，a塔完成了一个循环，又可进入下一个循环。b吸附塔与a塔的循环步骤一样，只是时间上是相互错开的，见图9。
本实施例结果为产品富氧浓度大于或等于93％(V)。
对于本实施例，采用本发明的工艺方法与现有的所有技术相比，在空气组成及温度、吸附循环时间、吸附剂和仪器仪表质量、动力设备性能、控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命等相同的情况下，折合每标准立方米纯氧电耗降低了45％，整个装置硬件投资减少了25％左右。
Claims (6)
1、采用两段变压吸附技术从空气中生产富氧的方法，其特征在于，它采用两段变压吸附装置串联操作；第一段变压吸附装置为两个或两个以上并联操作的吸附塔，用于脱除原料空气中的水、二氧化碳及部分氮气；第二段变压吸附装置为两个或两个以上并联操作的吸附塔，用于将空气中的氮气进一步脱除；第一段变压吸附装置吸附塔吸附步骤出口气中氧气的平均浓度为21-80v％；第二段变压吸附装置吸附塔吸附步骤出口气中氧气的平均浓度为30-95v％；上述第一段变压吸附装置的每个吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、抽真空VC或者逆放BD、二段气升压2ER、均压升ER、最终升压FR变压吸附工艺步骤，且每个吸附塔在循环周期的时间上是相互错开的；第二段变压吸附装置的每个吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、回收RG、均压升ER、最终升压FR变压吸附工艺步骤，且每个吸附塔在循环周期的时间上是相互错开的。
2、根据权利要求1所述的从空气中生产富氧的方法，其特征在于，第二段变压吸附装置吸附塔回收RG步骤放出的气体先进入中间缓冲罐，然后再将中间缓冲罐中的气体送入第一段变压吸附装置抽真空VC或逆放BD结束后的吸附塔；或第二段变压吸附装置吸附塔回收RG步骤放出的气体直接进入第一段变压吸附装置抽真空VC或逆放BD结束后的吸附塔。
3、根据权利要求1所述的从空气中生产富氧的方法，其特征在于，两段变压吸附装置吸附步骤A的压力为表压0.003～0.3MPa，两段变压吸附装置的吸附压力可以相等也可以不相等；第一段变压吸附装置吸附塔内由下到上装填的吸附剂为活性氧化铝及分子筛；第二段变压吸附装置吸附塔内装填的吸附剂只为分子筛。
4、根据权利要求3所述的从空气中生产富氧的方法，其特征在于，所述第一段变压吸附装置吸咐塔吸附步骤出口气中氧气的平均浓度为21-50v％，第二段变压吸附装置吸附塔吸附步骤出口气中氧气的平均浓度为60-93v％；两段变压吸附装置吸附步骤A的压力为表压0.018-0.2Mpa；两段变压吸附装置的吸附压力可以相等也可以不相等。
5、根据权利要求4所述的从空气中生产富氧的方法，其特征在于，所述两段变压吸附装置吸附步骤A的压力为表压0.15-0.2Mpa；所述第一段变压吸附装置吸附塔吸附步骤出口气中氧气的平均浓度为23-45v％；第二段变压吸附装置吸附塔吸附步骤出口气中氧气的平均浓度为80-85v％。
6、根据权利要求5所述的从空气中生产富氧的方法，其特征在于，两段变压吸附装置的吸附塔数量可以相等也可以不相等。
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