一種制取氧氣與氮?dú)獾脑O(shè)備和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氣體分離技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種制取氧氣與氮?dú)獾脑O(shè)備和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]自上世紀(jì)60年代末70年代初，以壓縮空氣為原料，通過(guò)碳分子篩單獨(dú)制取氮?dú)饣蜓鯕庠趪?guó)外已經(jīng)得到迅速的發(fā)展，其原理是利用分子篩對(duì)不同氣體分子的吸附性能的差異而將氣體混合物分開。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，以常用的炭分子篩雙罐法制取氮?dú)鉃槔?。炭分子篩對(duì)氧氣和氮?dú)獾姆蛛x作用主要是基于這兩種氣體在炭分子篩表面的擴(kuò)散速率不同，炭分子篩是一種兼具活性炭和分子篩某些特性的炭質(zhì)吸附劑。炭分子篩由很小微孔組成，孔徑分布在0.3nm?Inm之間。較小直徑的氣體(氧氣)擴(kuò)散較快，較多進(jìn)入分子篩固相，這樣氣相中就可以得到氮?dú)獾母患煞?，此過(guò)程即為吸附；一段時(shí)間后，炭分子篩對(duì)氧的吸附達(dá)到平衡，根據(jù)炭分子篩在不同壓力下對(duì)吸附氣體的吸附量不同的特性，降低壓力使炭分子篩解除對(duì)氧的吸附，這一過(guò)程稱為再生。炭分子篩雙罐法通常使用兩個(gè)炭分子篩罐并聯(lián)，交替進(jìn)行加壓吸附和解壓再生，從而獲得連續(xù)的氮?dú)饬鳌?br>[0004]現(xiàn)有技術(shù)的炭分子篩雙罐，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高，不利于普及家庭使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明提出一種制取氧氣與氮?dú)獾脑O(shè)備，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0007]本發(fā)明實(shí)施例提供一種制取氧氣與氮?dú)獾脑O(shè)備，包括:
[0008]—空氣壓縮凈化器，所述空氣壓縮凈化器與進(jìn)氣口連接；
[0009]—壓縮空氣存儲(chǔ)罐，所述壓縮空氣存儲(chǔ)罐與所述空氣壓縮凈化器通過(guò)管路連接；
[0010]內(nèi)部布置有炭分子篩的一炭分子篩罐，所述炭分子篩罐通過(guò)管路與壓縮空氣存儲(chǔ)罐連接，且所述炭分子篩罐與所述壓縮空氣存儲(chǔ)罐之間的管路設(shè)有一第一電磁閥；
[0011 ] —氮?dú)獯鎯?chǔ)罐和一氧氣存儲(chǔ)罐，所述氮?dú)獯鎯?chǔ)罐和所述氧氣存儲(chǔ)罐分別通過(guò)管路與所述炭分子篩罐連接，且所述氮?dú)獯鎯?chǔ)罐與氮?dú)獬隹谕ㄟ^(guò)管路連接、所述氧氣存儲(chǔ)罐與氧氣出口通過(guò)管路連接，所述炭分子篩罐與所述氮?dú)獯鎯?chǔ)罐之間的管路設(shè)有一第二電磁閥，所述炭分子篩罐與所述氧氣存儲(chǔ)罐之間的管路設(shè)有一第三電磁閥。
[0012]可選地，本實(shí)施例的制取氧氣與氮?dú)獾脑O(shè)備還包括:
[0013]一控制器，所述控制器分別與所述第一電磁閥、第二電磁閥和第三電磁閥電連接，以通過(guò)電信號(hào)控制所述第一電磁閥、第二電磁閥和第三電磁閥的啟閉。
[0014]可選地，炭分子篩罐內(nèi)設(shè)有炭分子篩支撐孔板以及筒形中空內(nèi)膽；
[0015]所述筒形中空內(nèi)膽的一端與所述炭分子篩支撐孔板固定連接；
[0016]所述筒形中空內(nèi)膽的膽壁呈鋸齒形排布，且所述膽壁與所述炭分子篩罐的內(nèi)表面密封連接。
[0017]可選地，所述炭分子篩罐還連接有用于采集壓力信號(hào)的壓力傳感器，所述壓力傳感器與所述控制器電連接。
[0018]可選地，所述壓縮空氣存儲(chǔ)罐與所述炭分子篩罐之間還進(jìn)一步連接有活性炭?jī)艋?第一電磁閥連接于所述活性炭?jī)艋夼c所述炭分子篩罐之間。
[0019]可選地，所述活性炭?jī)艋夼c所述炭分子篩罐之間連接有第一過(guò)濾器；
[0020]所述炭分子篩罐與所述氮?dú)獯鎯?chǔ)罐之間連接有第二過(guò)濾器；
[0021 ]所述炭分子篩罐與所述氧氣存儲(chǔ)罐之間連接有第三過(guò)濾器。
[0022]本發(fā)明實(shí)施例還提供一種制取氧氣與氮?dú)獾姆椒?，使用如上所述的設(shè)備，包括:
[0023]101、將空氣吸入空氣壓縮凈化器，然后將凈化后的空氣傳至壓縮空氣存儲(chǔ)罐；
[0024]102、開啟第一電磁閥，關(guān)閉第二電磁閥和第三電磁閥，將壓縮空氣存儲(chǔ)罐中的空氣傳輸至炭分子篩罐;其中，空氣中的氧氣隨著壓力的升高率先轉(zhuǎn)化為液相被所述炭分子篩吸附，氮?dú)獗３譃闅庀啵?br>[0025]103、當(dāng)所述炭分子篩罐內(nèi)的壓力達(dá)到第一壓力時(shí)，關(guān)閉第一電磁閥、開啟第二電磁閥、保持第三電磁閥關(guān)閉，將氮?dú)鈧鬏斨恋獨(dú)獯鎯?chǔ)罐；
[0026]104、當(dāng)所述炭分子篩罐內(nèi)的壓力下降至第二壓力時(shí)，保持第一電磁閥關(guān)閉，關(guān)閉第二電磁閥，開啟第三電磁閥，被吸附的氧氣由液相溢出轉(zhuǎn)化為氣相，并傳輸至所述氧氣存儲(chǔ)觸;
[0027]105、當(dāng)所述炭分子篩罐內(nèi)的壓力下降至第三壓力時(shí)，關(guān)閉第三電磁閥，并返回至步驟102。
[0028]本發(fā)明的有益效果為，通過(guò)采用一個(gè)炭分子篩罐便可以實(shí)現(xiàn)氮?dú)夂脱鯕獾姆蛛x，從而與現(xiàn)有技術(shù)相比，節(jié)省成本，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，有利于家庭的普及使用。
[0029]另外，通過(guò)控制器自動(dòng)控制第一電磁閥、第二電磁閥和第三電磁閥的啟閉，從而可以自動(dòng)控制對(duì)應(yīng)管路的通斷，以實(shí)現(xiàn)氮?dú)夂脱鯕獾闹迫×鞒獭?br>【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1為本發(fā)明實(shí)施例中的制取氧氣與氮?dú)獾脑O(shè)備結(jié)構(gòu)圖；
[0031 ]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中的炭分子篩罐的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖3為本發(fā)明實(shí)施例中的制取氧氣與氮?dú)獾脑O(shè)備在家庭應(yīng)用的示例圖一；
[0033]圖4為本發(fā)明實(shí)施例中的制取氧氣與氮?dú)獾脑O(shè)備在家庭應(yīng)用的示例圖二；
[0034]圖5為本發(fā)明實(shí)施例中的制取氧氣與氮?dú)獾脑O(shè)備在車載應(yīng)用的示例圖；
[0035]圖6為本發(fā)明實(shí)施例中的制取氧氣與氮?dú)獾脑O(shè)備使用方法流程圖。
[0036]附圖標(biāo)記
[0037]100-制取氧氣與氮?dú)獾脑O(shè)備；
[0038]101-過(guò)墻管；102-氮?dú)獬隹冢?103-氮?dú)獗ｕr箱；104-氧氣出口；
[0039]1-空氣壓縮凈化器；
[0040]2-壓縮空氣存儲(chǔ)罐;21-排污閥；22-壓力表;23—安全閥；
[0041 ]3—活性炭?jī)艋?31—排污閥；32-第一過(guò)濾器；
[0042]4-第一電磁閥；
[0043]5 一炭分子篩罐;51—炭分子篩支撐孔板;52—筒形中空內(nèi)膽;53—壓力傳感器；
[0044]6—第二過(guò)濾器;7—第二電磁閥；
[0045]8—氮?dú)獯鎯?chǔ)罐;81—排污閥;82—安全閥;83—壓力表；
[0046]9—氮?dú)獬隹诠?jié)流閥；10—氮?dú)獬隹诳刂崎y；11一氮?dú)獬隹诹髁坑?jì)；
[0047]丨2—第三過(guò)濾器；13—第三電磁閥；
[0048]14一氧氣存儲(chǔ)罐；141 一排污閥；142—安全閥；143-壓力表；
[0049]15-氧氣出口節(jié)流閥；16-氧氣出口控制閥；17-氧氣出口流量計(jì)。
【具體實(shí)施方式】
[0050]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下通過(guò)具體實(shí)施例并參見附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0051]本發(fā)明實(shí)施例提供一種制取氧氣與氮?dú)獾脑O(shè)備100，如圖1所示，該設(shè)備100主要包括:一空氣壓縮凈化器1、一壓縮空氣存儲(chǔ)罐2、一活性炭?jī)艋?、一炭分子篩罐5、一氮?dú)獯鎯?chǔ)罐8和一氧氣存儲(chǔ)罐14、以及一控制器。
[0052]以下對(duì)上述各個(gè)部件的連接關(guān)系進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。其中:
[0053]—空氣壓縮凈化器I，所述空氣壓縮凈化器I與進(jìn)氣口連接?？諝饨?jīng)由空氣壓縮凈化器I，可以去除大量水，粉塵，油霧，從而得到比較潔凈的壓縮空氣。
[0054]一壓縮空氣存儲(chǔ)罐2，所述壓縮空氣存儲(chǔ)罐2與所述空氣壓縮凈化器I通過(guò)管路連接。壓縮空氣存儲(chǔ)罐2上設(shè)有排污閥21，壓力表22，安全閥23。
[0055]當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行到規(guī)定時(shí)間，壓縮空氣存儲(chǔ)罐2上的排污閥21打開，排除罐內(nèi)雜質(zhì)，保持罐內(nèi)潔凈。壓力表22可隨時(shí)監(jiān)控罐內(nèi)壓力。安全閥23在罐內(nèi)壓力超過(guò)設(shè)定值時(shí)，開啟泄壓，保證罐內(nèi)壓力處于安全狀態(tài)。
[0056]—活性炭?jī)艋?，活性炭?jī)艋?與壓縮空氣存儲(chǔ)罐2通過(guò)管路連接?；钚蕴?jī)艋?的作用，是將進(jìn)入其中的空氣去除殘余微量的水、粉塵、油霧，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)壓縮空氣的深度凈化?；钚蕴?jī)艋?上設(shè)有排污閥31。
[0057]內(nèi)部布置有炭分子篩的一炭分子篩罐5，通過(guò)管路與壓縮空氣存儲(chǔ)罐2連接，且所述炭分子篩罐5與活性炭?jī)艋?之間的管路設(shè)有一第一電磁閥4。
[0058]本實(shí)施例中，炭分子篩罐5作為本實(shí)施例中的制取氧氣與氮?dú)獾脑O(shè)備的關(guān)鍵器件，以實(shí)現(xiàn)將進(jìn)入其的空氣進(jìn)行氧氣與氮?dú)獾姆蛛x。與其余部件相比，炭分子篩罐5的成本較尚，
[0059 ]更優(yōu)地，參見圖2，炭分子篩罐5內(nèi)設(shè)有炭分子篩支撐孔板51以及筒形中空內(nèi)膽52，筒形中空內(nèi)膽52的一端與所述炭分子篩支撐孔板51固定連接。筒形中空內(nèi)膽52的膽壁呈鋸齒形排布，且所述膽壁與所述炭分子篩罐5的內(nèi)表面密封連接。炭分子篩布置于炭分子篩罐5內(nèi)的炭分子篩支撐孔板51以及筒形中空內(nèi)膽52處。
[0060]其中，炭分子篩支撐孔板51為耐腐蝕高密度圓形孔板，板上小孔均布，既能支撐炭分子篩，又能起到氣流均布，便于氣體流通。鋸齒形的筒形中空內(nèi)膽52能夠保證內(nèi)膽周邊的填充密度，延長(zhǎng)在內(nèi)膽周邊氣體透過(guò)路徑，避免邊緣與中心吸附狀態(tài)不均勻，從而保證炭分子篩能夠充分分離氧氣和氮?dú)狻?br>[0061]在此需要聲明，由于為家庭使用而并非工業(yè)使用，本實(shí)施例中的所指的氧氣，并非指濃度為100%的氧氣，而是指氧含量大于80%的氧氣;本實(shí)施例中所指的氮?dú)?，也并非為濃?00%的氮?dú)猓侵傅看笥?5%的氮?dú)?。本?shí)施例中所產(chǎn)生的氧氣，可以用于為室內(nèi)保持合適的氧氣濃度;本實(shí)施例中所產(chǎn)生的氮?dú)?，在蔬菜，水果，肉類，糧食等保鮮方面具有突出的優(yōu)點(diǎn)和廣闊的應(yīng)用空間。
[0062]炭分子篩罐5還連接有用于采集壓力信號(hào)的壓力傳感器53，所述壓力傳感器53與所述控制器電連接。該壓力傳感器53可以采集炭分子篩罐5內(nèi)的壓力信號(hào)并傳輸至控制器，從而可以使控制器根據(jù)壓力的大小，發(fā)出對(duì)第一電磁閥4、第二電磁閥7和第三電磁閥13的控制信號(hào)。
[0063]另外，所述氮?dú)獯鎯?chǔ)罐8和所述氧氣存儲(chǔ)罐14分別通過(guò)管路與所述炭分子篩罐5連接，且所述氮?dú)獯鎯?chǔ)罐8與氮?dú)獬隹?102通過(guò)