專(zhuān)利名稱(chēng)：吸收式制氧法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工業(yè)制氧領(lǐng)域，特別是一種吸收式制氧法。
背景技術(shù)：
制取氧氣有多種途徑，包括實(shí)驗(yàn)室的化學(xué)制氧和工業(yè)制氧。在工業(yè)界，制取氧氣的 原理是根據(jù)空氣中主要成分是氧氣和氮?dú)?，利用液態(tài)氧氣和液態(tài)氮?dú)獾姆悬c(diǎn)不同，而從液 態(tài)空氣中分離出氧氣。用常規(guī)的方法制取氧氣時(shí)，首先，將空氣除塵凈化，除去二氧化碳和 水蒸氣，然后再用空壓機(jī)加壓，將空氣壓縮并降溫，使空氣液化。再用控制溫度的方法來(lái)蒸 發(fā)液態(tài)空氣中不同沸點(diǎn)的液態(tài)氮?dú)夂鸵簯B(tài)氧氣，沸點(diǎn)較高的液態(tài)氮?dú)馐紫日舭l(fā)出來(lái)，余下 的就是沸點(diǎn)較低的液態(tài)氧氣。這種制氧方法獲得的氧純度較高，但缺點(diǎn)是制取過(guò)程復(fù)雜，特 別是在用空壓機(jī)將空氣壓縮并降至低溫液態(tài)的過(guò)程中，所消耗的電力太多，不利于節(jié)能。一 般工業(yè)上很多地方不需要氧的純度太高，例如工業(yè)煉鋼等場(chǎng)合，只需要氧的濃度遠(yuǎn)高于平 ?？諝庵醒醯臐舛燃纯桑此^富氧就可以了。 本發(fā)明基于工業(yè)上有這方面的實(shí)際需求，提出了一種既簡(jiǎn)單又低能耗收集空氣中 氧氣的方法，該方法制取的氧氣純度不是太高，但可用于一般需要使用富氧的地方。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服普通制氧過(guò)程空壓機(jī)壓縮空氣并降至低溫液態(tài)時(shí)，所消耗的電力太多， 不利于節(jié)能的缺點(diǎn)，可采用較簡(jiǎn)單的富氧制備方法滿足需要，本發(fā)明采用了吸收式富氧制 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(jī)將
常溫空氣壓縮后，經(jīng)冷卻裝置冷卻送入高壓氧氣吸收罐下部；在壓力的推動(dòng)下，冷卻后的壓
縮空氣從高壓氧氣吸收罐下部進(jìn)入后上升，穿過(guò)吸收氧氣鮑爾環(huán)填充空間，再?gòu)臍怏w節(jié)流
減壓閥泄出；與此同時(shí)，當(dāng)冷卻后的壓縮空氣從高壓氧氣吸收罐下部進(jìn)入時(shí)，經(jīng)過(guò)設(shè)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(guò)吸收氧氣鮑爾環(huán)填充空間，使鮑爾
環(huán)表面布滿水膜，這些水膜將壓縮空氣中的氧氣溶解后，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(jié)流減壓閥進(jìn)入另一個(gè)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(guò)釋放氧氣鮑爾環(huán)填充空間，使鮑爾環(huán)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，釋放氧氣后的水溶液流向減壓氧氣釋放罐下部，用設(shè)在減壓氧氣釋放
罐下部的加壓泵，將釋放氧氣后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(huán)填充空間，重復(fù)上述循環(huán)過(guò)程；當(dāng)該系統(tǒng)循環(huán)過(guò)程第一次使用時(shí)，和以后循
環(huán)運(yùn)行中水量不足時(shí)，使用設(shè)在高壓氧氣吸收罐上部的補(bǔ)水噴淋器補(bǔ)水。 由于本方法采用了高壓氧氣吸收罐和減壓氧氣釋放罐，制氧過(guò)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(guī)制氧方法簡(jiǎn)單節(jié)能，使獲得
富氧更經(jīng)濟(jì)更方便。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
附圖為本方法過(guò)程示意圖。 圖中1、空壓機(jī)；2、冷卻裝置；3、高壓氧氣吸收罐；4、吸收氧氣鮑爾環(huán)填充空間； 5、灑水噴淋器；6、補(bǔ)水噴淋器；7、氣體節(jié)流減壓閥；8、富氧水溶液；9、富氧水溶液節(jié)流減 壓閥；10、加壓泵；11、減壓氧氣釋放罐；12、釋放氧氣鮑爾環(huán)填充空間；13、富氧水溶液噴淋 器；14、富氧氣體輸出管；15、釋放氧氣后的水溶液；16、冰水混合層；17、冰塊加入口。
具體實(shí)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(jī)1將常溫空氣壓縮后，經(jīng)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(dòng)下，冷卻后的壓縮空氣從高壓氧氣吸收罐3下部進(jìn)入后上升，穿過(guò)吸收氧氣鮑爾 環(huán)填充空間4，再?gòu)臍怏w節(jié)流減壓閥7泄出；與此同時(shí)，當(dāng)冷卻后的壓縮空氣從高壓氧氣吸 收罐3下部進(jìn)入時(shí)，經(jīng)過(guò)設(shè)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(guò)吸收氧氣鮑爾環(huán)填充空間4，使鮑爾環(huán)表面布滿水膜，這些水膜將壓縮空氣中的氧氣溶解 后，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(jié)流減壓閥9進(jìn)入另一個(gè)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(guò)釋放氧氣鮑爾環(huán)填充空間12，使鮑爾環(huán)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 后的水溶液流向減壓氧氣釋放罐11下部，積聚成釋放氧氣后的水溶液15 ;用設(shè)在減壓氧氣 釋放罐11下部的加壓泵IO，將釋放氧氣后的水溶液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(huán)填充空間4，重復(fù)上述循環(huán)過(guò)程；當(dāng)該系統(tǒng)循環(huán)過(guò)程第一 次使用時(shí)，和以后循環(huán)運(yùn)行中水量不足時(shí)，使用設(shè)在高壓氧氣吸收罐3上部的補(bǔ)水噴淋器6 補(bǔ)水。 又當(dāng)高壓氧氣吸收罐3下部的富氧水溶液8升到高水位時(shí)，補(bǔ)水噴淋器6停止補(bǔ) 水，富氧水溶液8降到低水位時(shí)開(kāi)始補(bǔ)水。循環(huán)中的水有一些消耗，用高壓氧氣吸收罐3上 部的補(bǔ)水噴淋器6，從外界補(bǔ)充水。 加壓泵10在減壓氧氣釋放罐11下部的釋放氧氣后的水溶液15處于缺水時(shí)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要處于低溫環(huán)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的水液處于低溫狀態(tài)。
因此，減壓氧氣釋放罐11下部的釋放氧氣后的水溶液15用冰塊降溫或用制冷機(jī) 制冷。 用本方法制取的氧氣的原理如下 空氣中主要成分是氧氣和氮?dú)?，其中氮?dú)庹?/5，氧氣占1/5，而氧氣易溶于水，氮 氣不太容易溶于水。在0°C附近，氧的可溶解度為4. 89% ，而氮為2. 35% ，氧溶解度遠(yuǎn)高于 氮，該水溶液中氧含量顯著高于氮。如果把溶于同一體積水中的氧氣和氮?dú)舛坚尫懦鰜?lái)，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，把空氣和水處于ot:附近，使溶解度比常溫時(shí)高。又將
該溶解環(huán)境處于加壓的環(huán)境里，并處于氣液接觸表面積極大的鮑爾環(huán)填充空間內(nèi)。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?yàn)槭褂悯U爾環(huán)填充空間，
使氣液接觸表面積提高幾百倍，則可以用較小容積設(shè)備獲取溶解氧和釋放氧的實(shí)用裝置， 制造出富氧。
以下說(shuō)明本發(fā)明富氧收集工作過(guò)程如下 常溫空氣經(jīng)過(guò)空壓機(jī)1加壓后成為10個(gè)氣壓的高壓空氣，經(jīng)過(guò)冷卻裝置2，將壓 縮后產(chǎn)生的熱量散去，冷卻后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(huán)填充空間4，上部有灑水噴淋器5，水噴淋下來(lái)時(shí)，在高壓和鮑 爾環(huán)填充空間的雙重作用下，使氧氣充分地溶于水，而氮?dú)獾娜芙舛缺妊醪睿挥猩倭康娜?解，經(jīng)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(lái)自后工序回收來(lái)的水，如還不夠，可由上部另一補(bǔ)水噴淋器6補(bǔ)充。高壓氧氣吸 收罐3的頂部還有氣體節(jié)流減壓閥7，氣體節(jié)流減壓閥7既保持高壓氧氣吸收罐3內(nèi)有高的 壓力，又可使殘余氣排出。 富氧水溶液8經(jīng)富氧水溶液節(jié)流減壓閥9后，輸?shù)綔p壓氧氣釋放罐11。在減壓氧 氣釋放罐ll內(nèi)，上部有富氧水溶液噴淋器13，中間有釋放氧氣鮑爾環(huán)填充空間12，底部有 釋放氧氣后水溶液15儲(chǔ)存處。這個(gè)減壓氧氣釋放罐ll內(nèi)的壓力同外界大氣差不多，在這 樣的減壓環(huán)境下，原來(lái)溶解在水里的氧氣經(jīng)富氧水溶液噴淋器13噴灑到釋放氧氣鮑爾環(huán) 填充空間12時(shí)，被釋放出來(lái)，因氧含量高，被稱(chēng)為富氧。富氧經(jīng)過(guò)富氧氣體輸出管14輸出。 釋放氧氣后的水溶液15沉積到減壓氧氣釋放罐11底部的儲(chǔ)存處，再由加壓泵10加壓，到 達(dá)高壓氧氣吸收罐3內(nèi)的灑水噴淋器5，這樣整個(gè)工序的水得到合理的循環(huán)回收利用。為 了提高氧溶于水的效率，可在這個(gè)減壓氧氣釋放罐11的下部，開(kāi)一個(gè)冰塊加入口 17，加入 冰塊，與釋放氧氣后的水溶液15形成冰水混合層16，用于使放出氧氣后的水更加降溫。至 于冰水混合層16內(nèi)的冰塊，消耗不夠時(shí)，可由冰塊加入口 17陸續(xù)加入。如果不設(shè)冰塊加入 口 17，也可將減壓氧氣釋放罐11底的釋放氧氣后水溶液15直接用制冷機(jī)制冷，而不使用冰 塊。 另外，為了進(jìn)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(jié)流減壓閥9和加壓泵IO這兩個(gè)器件改成一個(gè)液壓動(dòng)力泵。利 用富氧水溶液8的壓力推動(dòng)液壓動(dòng)力泵，將釋放氧氣后水溶液15加壓，送至高壓氧氣吸收 罐3內(nèi)的灑水噴淋器5，進(jìn)一步節(jié)省電能。
權(quán)利要求
一種吸收式制氧法，該方法將空氣加壓制冷后送入氧氣吸收罐中，其特征在于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(jī)將常溫空氣壓縮后，經(jīng)冷卻裝置冷卻送入高壓氧氣吸收罐下部；在壓力的推動(dòng)下，冷卻后的壓縮空氣從高壓氧氣吸收罐下部進(jìn)入后上升，穿過(guò)吸收氧氣鮑爾環(huán)填充空間，再?gòu)臍怏w節(jié)流減壓閥泄出；與此同時(shí)，當(dāng)冷卻后的壓縮空氣從高壓氧氣吸收罐下部進(jìn)入時(shí)，經(jīng)過(guò)設(shè)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(guò)吸收氧氣鮑爾環(huán)填充空間，使鮑爾環(huán)表面布滿水膜，這些水膜將壓縮空氣中的氧氣溶解后，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(jié)流減壓閥進(jìn)入另一個(gè)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(guò)釋放氧氣鮑爾環(huán)填充空間，使鮑爾環(huán)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，釋放氧氣后的水溶液流向減壓氧氣釋放罐下部，用設(shè)在減壓氧氣釋放罐下部的加壓泵，將釋放氧氣后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(huán)填充空間，重復(fù)上述循環(huán)過(guò)程；當(dāng)該系統(tǒng)循環(huán)過(guò)程第一次使用時(shí)，和以后循環(huán)運(yùn)行中水量不足時(shí)，使用設(shè)在高壓氧氣吸收罐上部的補(bǔ)水噴淋器補(bǔ)水。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸收式制氧法，其特征在于所述補(bǔ)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(shí)開(kāi)始補(bǔ)水，升到高水位時(shí)停止補(bǔ)水。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸收式制氧法，其特征在于所述加壓泵在減壓氧氣釋放罐 下部的釋放氧氣后的水溶液處于缺水時(shí)停止工作。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸收式制氧法，其特征在于所述減壓氧氣釋放罐下部的釋 放氧氣后的水溶液用冰塊降溫或用制冷機(jī)制冷。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)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(jī)將常溫空氣壓縮，經(jīng)冷卻后送入高壓氧氣吸收罐下部，穿過(guò)布滿鮑爾環(huán)的空間，再?gòu)臍怏w節(jié)流減壓閥泄出；與此同時(shí)，設(shè)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(huán)表面布滿水膜，這些水膜將壓縮空氣中的氧氣溶解后，從高壓氧氣吸收罐下部的富氧水溶液節(jié)流減壓閥進(jìn)入減壓氧氣釋放罐上部的富氧水溶液噴淋器，使鮑爾環(huán)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(guò)程簡(jiǎn)單，且不需要消耗太多的電力，使獲得富氧方便經(jīng)濟(jì)。
文檔編號(hào)C01B13/02GK101734624SQ20081014767
公開(kāi)日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2008年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月26日
發(fā)明者劉永言 申請(qǐng)人:成都深藍(lán)高新技術(shù)發(fā)展有限公司