吸收式制氧法的製作方法

2023-05-18 22:26:16

專利名稱：吸收式制氧法的製作方法
技術領域：
本發明屬於工業制氧領域，特別是一種吸收式制氧法。
背景技術：
製取氧氣有多種途徑，包括實驗室的化學制氧和工業制氧。在工業界，製取氧氣的 原理是根據空氣中主要成分是氧氣和氮氣，利用液態氧氣和液態氮氣的沸點不同，而從液 態空氣中分離出氧氣。用常規的方法製取氧氣時，首先，將空氣除塵淨化，除去二氧化碳和 水蒸氣，然後再用空壓機加壓，將空氣壓縮並降溫，使空氣液化。再用控制溫度的方法來蒸 發液態空氣中不同沸點的液態氮氣和液態氧氣，沸點較高的液態氮氣首先蒸發出來，餘下 的就是沸點較低的液態氧氣。這種制氧方法獲得的氧純度較高，但缺點是製取過程複雜，特 別是在用空壓機將空氣壓縮並降至低溫液態的過程中，所消耗的電力太多，不利於節能。一 般工業上很多地方不需要氧的純度太高，例如工業煉鋼等場合，只需要氧的濃度遠高於平 常空氣中氧的濃度即可，即所謂富氧就可以了。 本發明基於工業上有這方面的實際需求，提出了一種既簡單又低能耗收集空氣中 氧氣的方法，該方法製取的氧氣純度不是太高，但可用於一般需要使用富氧的地方。

發明內容
為了克服普通制氧過程空壓機壓縮空氣並降至低溫液態時，所消耗的電力太多， 不利於節能的缺點，可採用較簡單的富氧製備方法滿足需要，本發明採用了吸收式富氧制 備方法。 該方法的主體有高壓氧氣吸收罐和減壓氧氣釋放罐等組成，該方法先用空壓機將
常溫空氣壓縮後，經冷卻裝置冷卻送入高壓氧氣吸收罐下部；在壓力的推動下，冷卻後的壓
縮空氣從高壓氧氣吸收罐下部進入後上升，穿過吸收氧氣鮑爾環填充空間，再從氣體節流
減壓閥洩出；與此同時，當冷卻後的壓縮空氣從高壓氧氣吸收罐下部進入時，經過設在高壓
氧氣吸收罐上部的灑水噴淋器噴出水溶液，水溶液灑過吸收氧氣鮑爾環填充空間，使鮑爾
環表面布滿水膜，這些水膜將壓縮空氣中的氧氣溶解後，成為富氧水溶液，流向高壓氧氣吸
收罐下部，從高壓氧氣吸收罐下部的富氧水溶液節流減壓閥進入另一個減壓氧氣釋放罐上
部的富氧水溶液噴淋器；富氧水溶液灑過釋放氧氣鮑爾環填充空間，使鮑爾環表面布滿富
氧水膜，這些水膜中的氧氣在減壓空間中得到充分釋放；氧氣從減壓氧氣釋放罐頂部的富
氧氣體輸出管輸出，釋放氧氣後的水溶液流向減壓氧氣釋放罐下部，用設在減壓氧氣釋放
罐下部的加壓泵，將釋放氧氣後的水溶液壓入高壓氧氣吸收罐上部的灑水噴淋器，噴淋在
吸收氧氣鮑爾環填充空間，重複上述循環過程；當該系統循環過程第一次使用時，和以後循
環運行中水量不足時，使用設在高壓氧氣吸收罐上部的補水噴淋器補水。 由於本方法採用了高壓氧氣吸收罐和減壓氧氣釋放罐，制氧過程不必壓縮空氣直
到液化，溫度更接近常溫。因此，不需要消耗太多的電力，比常規制氧方法簡單節能，使獲得
富氧更經濟更方便。


下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。
附圖為本方法過程示意圖。 圖中1、空壓機；2、冷卻裝置；3、高壓氧氣吸收罐；4、吸收氧氣鮑爾環填充空間； 5、灑水噴淋器；6、補水噴淋器；7、氣體節流減壓閥；8、富氧水溶液；9、富氧水溶液節流減 壓閥；10、加壓泵；11、減壓氧氣釋放罐；12、釋放氧氣鮑爾環填充空間；13、富氧水溶液噴淋 器；14、富氧氣體輸出管；15、釋放氧氣後的水溶液；16、冰水混合層；17、冰塊加入口。
具體實施例方式
圖中所示，本方法的主體由高壓氧氣吸收罐3和減壓氧氣釋放罐ll等組成，該方 法先用空壓機1將常溫空氣壓縮後，經冷卻裝置2冷卻送入高壓氧氣吸收罐3下部；在壓 力的推動下，冷卻後的壓縮空氣從高壓氧氣吸收罐3下部進入後上升，穿過吸收氧氣鮑爾 環填充空間4，再從氣體節流減壓閥7洩出；與此同時，當冷卻後的壓縮空氣從高壓氧氣吸 收罐3下部進入時，經過設在高壓氧氣吸收罐3上部的灑水噴淋器5噴出水溶液，水溶液灑 過吸收氧氣鮑爾環填充空間4，使鮑爾環表面布滿水膜，這些水膜將壓縮空氣中的氧氣溶解 後，成為富氧水溶液8，流向高壓氧氣吸收罐3下部，從高壓氧氣吸收罐3下部的富氧水溶 液節流減壓閥9進入另一個減壓氧氣釋放罐11上部的富氧水溶液噴淋器13 ;富氧水溶液8 灑過釋放氧氣鮑爾環填充空間12，使鮑爾環表面布滿富氧水膜，這些水膜中的氧氣在減壓 空間中得到充分釋放；氧氣從減壓氧氣釋放罐11頂部的富氧氣體輸出管14輸出，釋放氧氣 後的水溶液流向減壓氧氣釋放罐11下部，積聚成釋放氧氣後的水溶液15 ;用設在減壓氧氣 釋放罐11下部的加壓泵IO，將釋放氧氣後的水溶液15壓入高壓氧氣吸收罐3上部的灑水 噴淋器5，噴淋在吸收氧氣鮑爾環填充空間4，重複上述循環過程；當該系統循環過程第一 次使用時，和以後循環運行中水量不足時，使用設在高壓氧氣吸收罐3上部的補水噴淋器6 補水。 又當高壓氧氣吸收罐3下部的富氧水溶液8升到高水位時，補水噴淋器6停止補 水，富氧水溶液8降到低水位時開始補水。循環中的水有一些消耗，用高壓氧氣吸收罐3上 部的補水噴淋器6，從外界補充水。 加壓泵10在減壓氧氣釋放罐11下部的釋放氧氣後的水溶液15處於缺水時停止 工作。 為了使氧氣在水中的溶解度較高，高壓氧氣吸收罐3要處於低溫環境，冷卻裝置2 和冰水混合層16、冰塊加入口 17都是為了使供給高壓氧氣吸收罐3的水液處於低溫狀態。
因此，減壓氧氣釋放罐11下部的釋放氧氣後的水溶液15用冰塊降溫或用制冷機 製冷。 用本方法製取的氧氣的原理如下 空氣中主要成分是氧氣和氮氣，其中氮氣佔4/5，氧氣佔1/5，而氧氣易溶於水，氮 氣不太容易溶於水。在0°C附近，氧的可溶解度為4. 89% ，而氮為2. 35% ，氧溶解度遠高於 氮，該水溶液中氧含量顯著高於氮。如果把溶於同一體積水中的氧氣和氮氣都釋放出來，則 可以獲得比自然界空氣中氧含量高得多的氣體，這就是富氧獲得的基本原理。
為了提高獲得富氧的效率，把空氣和水處於ot:附近，使溶解度比常溫時高。又將
該溶解環境處於加壓的環境裡，並處於氣液接觸表面積極大的鮑爾環填充空間內。例如，壓
力提高到常壓的10倍，氣體的體積溶解度提高也接近10倍；又因為使用鮑爾環填充空間，
使氣液接觸表面積提高几百倍，則可以用較小容積設備獲取溶解氧和釋放氧的實用裝置， 製造出富氧。
以下說明本發明富氧收集工作過程如下 常溫空氣經過空壓機1加壓後成為10個氣壓的高壓空氣，經過冷卻裝置2，將壓 縮後產生的熱量散去，冷卻後的高壓空氣送入高壓氧氣吸收罐3 ;在高壓氧氣吸收罐3的 中間部分有吸收氧氣鮑爾環填充空間4，上部有灑水噴淋器5，水噴淋下來時，在高壓和鮑 爾環填充空間的雙重作用下，使氧氣充分地溶於水，而氮氣的溶解度比氧差，只有少量的溶 解，經氧充分溶解的水沉到高壓氧氣吸收罐3的底部。高壓氧氣吸收罐3的上部灑水噴淋 器5的水來自後工序回收來的水，如還不夠，可由上部另一補水噴淋器6補充。高壓氧氣吸 收罐3的頂部還有氣體節流減壓閥7，氣體節流減壓閥7既保持高壓氧氣吸收罐3內有高的 壓力，又可使殘餘氣排出。 富氧水溶液8經富氧水溶液節流減壓閥9後，輸到減壓氧氣釋放罐11。在減壓氧 氣釋放罐ll內，上部有富氧水溶液噴淋器13，中間有釋放氧氣鮑爾環填充空間12，底部有 釋放氧氣後水溶液15儲存處。這個減壓氧氣釋放罐ll內的壓力同外界大氣差不多，在這 樣的減壓環境下，原來溶解在水裡的氧氣經富氧水溶液噴淋器13噴灑到釋放氧氣鮑爾環 填充空間12時，被釋放出來，因氧含量高，被稱為富氧。富氧經過富氧氣體輸出管14輸出。 釋放氧氣後的水溶液15沉積到減壓氧氣釋放罐11底部的儲存處，再由加壓泵10加壓，到 達高壓氧氣吸收罐3內的灑水噴淋器5，這樣整個工序的水得到合理的循環回收利用。為 了提高氧溶於水的效率，可在這個減壓氧氣釋放罐11的下部，開一個冰塊加入口 17，加入 冰塊，與釋放氧氣後的水溶液15形成冰水混合層16，用於使放出氧氣後的水更加降溫。至 於冰水混合層16內的冰塊，消耗不夠時，可由冰塊加入口 17陸續加入。如果不設冰塊加入 口 17，也可將減壓氧氣釋放罐11底的釋放氧氣後水溶液15直接用制冷機製冷，而不使用冰 塊。 另外，為了進一步提高效率，可以在水中加入助溶劑，以提高氧溶解到水中的比 例。還可以將富氧水溶液節流減壓閥9和加壓泵IO這兩個器件改成一個液壓動力泵。利 用富氧水溶液8的壓力推動液壓動力泵，將釋放氧氣後水溶液15加壓，送至高壓氧氣吸收 罐3內的灑水噴淋器5，進一步節省電能。
權利要求
一種吸收式制氧法，該方法將空氣加壓製冷後送入氧氣吸收罐中，其特徵在於其主體有高壓氧氣吸收罐和減壓氧氣釋放罐等組成，該方法先用空壓機將常溫空氣壓縮後，經冷卻裝置冷卻送入高壓氧氣吸收罐下部；在壓力的推動下，冷卻後的壓縮空氣從高壓氧氣吸收罐下部進入後上升，穿過吸收氧氣鮑爾環填充空間，再從氣體節流減壓閥洩出；與此同時，當冷卻後的壓縮空氣從高壓氧氣吸收罐下部進入時，經過設在高壓氧氣吸收罐上部的灑水噴淋器噴出水溶液，水溶液灑過吸收氧氣鮑爾環填充空間，使鮑爾環表面布滿水膜，這些水膜將壓縮空氣中的氧氣溶解後，成為富氧水溶液，流向高壓氧氣吸收罐下部，從高壓氧氣吸收罐下部的富氧水溶液節流減壓閥進入另一個減壓氧氣釋放罐上部的富氧水溶液噴淋器；富氧水溶液灑過釋放氧氣鮑爾環填充空間，使鮑爾環表面布滿富氧水膜，這些水膜中的氧氣在減壓空間中得到充分釋放；氧氣從減壓氧氣釋放罐頂部的富氧氣體輸出管輸出，釋放氧氣後的水溶液流向減壓氧氣釋放罐下部，用設在減壓氧氣釋放罐下部的加壓泵，將釋放氧氣後的水溶液壓入高壓氧氣吸收罐上部的灑水噴淋器，噴淋在吸收氧氣鮑爾環填充空間，重複上述循環過程；當該系統循環過程第一次使用時，和以後循環運行中水量不足時，使用設在高壓氧氣吸收罐上部的補水噴淋器補水。
2. 根據權利要求1所述的吸收式制氧法，其特徵在於所述補水噴淋器在高壓氧氣吸 收罐下部的富氧水溶液降到低水位時開始補水，升到高水位時停止補水。
3. 根據權利要求1所述的吸收式制氧法，其特徵在於所述加壓泵在減壓氧氣釋放罐 下部的釋放氧氣後的水溶液處於缺水時停止工作。
4. 根據權利要求1所述的吸收式制氧法，其特徵在於所述減壓氧氣釋放罐下部的釋 放氧氣後的水溶液用冰塊降溫或用制冷機製冷。
全文摘要
本發明公開了一種吸收式制氧法，該方法的主體有高壓氧氣吸收罐和減壓氧氣釋放罐等，先用空壓機將常溫空氣壓縮，經冷卻後送入高壓氧氣吸收罐下部，穿過布滿鮑爾環的空間，再從氣體節流減壓閥洩出；與此同時，設在高壓氧氣吸收罐上部的灑水噴淋器噴出水溶液，使鮑爾環表面布滿水膜，這些水膜將壓縮空氣中的氧氣溶解後，從高壓氧氣吸收罐下部的富氧水溶液節流減壓閥進入減壓氧氣釋放罐上部的富氧水溶液噴淋器，使鮑爾環表面布滿富氧水膜，這些水膜中的氧氣充分釋放，成為含氧高的富氧，從富氧氣體輸出管輸出。本方法過程簡單，且不需要消耗太多的電力，使獲得富氧方便經濟。
文檔編號C01B13/02GK101734624SQ20081014767
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月26日 優先權日2008年11月26日
發明者劉永言 申請人:成都深藍高新技術發展有限公司