一种基于变温吸附的整体式制氧装置及制氧方法

1.一种基于变温吸附的整体式制氧装置，其特征在于：包括，第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔、第四吸附塔、第一热空气脱附进气阀、第二热空气脱附进气阀、第三热空气脱附进气阀、第四热空气脱附进气阀、第一热氧气脱附进气阀、第二热氧气脱附进气阀、第三热氧气脱附进气阀、第四热氧气脱附进气阀、第一产品气排气阀、第二产品气排气阀、第三产品气排气阀、第四产品气排气阀、产品气排气阀、第一原料气进气阀、第二原料气进气阀、第三原料气进气阀、第四原料气进气阀、第一氧气冷却排气阀、第二氧气冷却排气阀、第三氧气冷却排气阀、第四氧气冷却排气阀、第一热空气解吸气排气阀、第二热空气解吸气排气阀、第三热空气解吸气排气阀、第四热空气解吸气排气阀、第一热氧气解吸气排气阀、第二热氧气解吸气排气阀、第三热氧气解吸气排气阀、第四热氧气解吸气排气阀、空气加热器、氧气加热器、循环风机、流量调节阀以及送风机；送风机通过原料气路分别与设在第一吸附塔下部的第一原料气进气阀、第二吸附塔下部的第二原料气进气阀、第三吸附塔下部的第三原料气进气阀以及第四吸附塔下部的第四原料气进气阀相连接；空气加热器的一端通过热空气管路以及第一热空气脱附进气阀、第二热空气脱附进气阀、第三热空气脱附进气阀、第四热空气脱附进气阀，分别与第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔、第四吸附塔的顶部相连接；空气加热器的另一端与循环风机的一端相连接；循环风机的另一端通过热空气管路以及第一热空气解吸气排气阀、第二热空气解吸气排气阀、第三热空气解吸气排气阀、第四热空气解吸气排气阀，分别与第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔、第四吸附塔的底部相连接；氧气加热器的一端通过热氧气管路以及第一热氧气脱附进气阀、第二热氧气脱附进气阀、第三热氧气脱附进气阀、第四热氧气脱附进气阀，分别与第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔、第四吸附塔的顶部相连接；氧气加热器的另一端通过热氧气管路以及第一氧气冷却排气阀、第二氧气冷却排气阀、第三氧气冷却排气阀、第四氧气冷却排气阀，分别与第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔、第四吸附塔的底部相连接；第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔、第四吸附塔顶部的第一产品气排气阀、第二产品气排气阀、第三产品气排气阀、第四产品气排气阀通过冷却氧气管路与产品气排气阀的一端相连接，产品气排气阀的另一端与流量调节阀相连接；第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔、第四吸附塔底部的第一热氧气解吸气排气阀、第二热氧气解吸气排气阀、第三热氧气解吸气排气阀、第四热氧气解吸气排气阀通过产品气管路彼此相连，并与产品气管路连接。 2.根据权利要求1所述基于变温吸附的整体式制氧装置，其特征在于，所述第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔、第四吸附塔内装填有整体挤出成型的或玻璃纤维基材负载的蜂窝体制氧吸附剂。 3.根据权利要求2所述基于变温吸附的整体式制氧装置，其特征在于，所述蜂窝体制氧吸附剂包括FAU和LTA分子筛以及基于上述分子筛离子改性后获得的制氧吸附剂。 4.根据权利要求3所述基于变温吸附的整体式制氧装置，其特征在于，所述蜂窝体在塔内密实有序堆填，上下游孔道对齐。 5.根据权利要求4所述基于变温吸附的整体式制氧装置，其特征在于，所述第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔、第四吸附塔的外壁，原料气管路、热空气管路、热氧气管路的外壁敷设有保温管道。 6.权利要求1-5中任一项所述基于变温吸附的整体式制氧装置的制氧方法，其步骤如下：(1)吸附；(2)热空气脱附；(3)热氧气脱附；(4)氧气冷却；所述工艺参数如下：热空气脱附工序中用于脱附的热空气温度在100～150℃；热氧气脱附工序中用于进一步清洗脱附的热氧气温度在100～150℃；所述热空气脱附步骤所用热空气通过循环风机实现空气加热器与吸附塔之间闭路循环。 7.权利要求1-5中任一项所述基于变温吸附的整体式制氧装置的制氧方法，第一吸附塔的工作流程如下：(1)吸附送风机加压后，将经过过滤器过滤除尘并经干燥除水后的洁净空气，送入原料气管路，第一原料气进气阀受控开启，使原料气进入第一吸附塔，氮气在第一吸附塔中被吸附，氧气被富集，第一产品气排气阀打开，富氧气进入冷却氧气管路，第二吸附塔的第二产品气排气阀、第二氧气冷却排气阀打开，富氧产品气进入第二吸附塔的冷却床层，产品气排气阀打开，流量调节阀控制产品气流出量，待第一吸附塔吸附饱和后，第一原料气进气阀、第一产品气排气阀、第二产品气排气阀、第二氧气冷却排气阀关闭，第一吸附塔进入下一工序；(2)、热空气脱附自执行上一热空气脱附工序的第四吸附塔底部流出后的热空气进入热空气管路，第四吸附塔的第四热空气脱附进气阀、第四热空气解吸气排气阀关闭，第一吸附塔的第一热空气脱附进气阀、第一热空气解吸气排气阀打开，热空气管路内的热风，经过循环风机后，送至空气加热器，将温度升至设定值后，通过第一吸附塔的第一热空气脱附进气阀进入第一吸附塔的加热床层解吸，乏气自第一热空气解吸气排气阀流出后，重新被循环风机送至空气加热器加热循环，直至第一吸附塔床层热空气脱附完毕，随后，第一热空气脱附进气阀、第一热空气解吸气排气阀关闭，第一吸附塔进入下一工序；(3)、热氧气脱附正在进行氧气冷却工序的第四吸附塔底部，经第四氧气冷却排气阀流出的较高温度富氧气，进入热氧气管路，经氧气加热器进一步升温后，经打开的第一热氧气脱附进气阀，被送入第一吸附塔，使第一吸附塔内整体式床层进一步清洗解吸，第一热氧气解吸气排气阀打开，流过床层后的富氧气，经产品气管路，送至用户侧使用，随后，第一热氧气脱附进气阀、第一热氧气解吸气排气阀关闭，第一吸附塔进入下一工序；(4)氧气冷却第四吸附塔的第四原料气进气阀打开，第四吸附塔内氮气被吸附，氧气在塔顶富集，第四产品气排气阀、第一产品气排气阀打开，自第四吸附塔的顶部流出的富氧产品气被送入第一吸附塔内，低温富氧产品气对床内高温床层进行吹扫降温，以令其恢复吸附能力，与床层换热后的较高温度富氧气通过第一吸附塔塔底的第一氧气冷却排气阀排入热氧气管路，第一吸附塔床层冷却完毕后，第四产品气排气阀、第一产品气排气阀、第四原料气进气阀关闭，第一吸附塔进入下一吸附循环。 8.根据权利要求7所述基于变温吸附的整体式制氧装置的制氧方法，其特征在于，所述第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔、第四吸附塔的循环时序表如下表所示。 9.根据权利要求8所述基于变温吸附的整体式制氧装置的制氧方法，其特征在于，所述热空气脱附工序中，空气加热器将空气加热至100～150℃；所述热氧气脱附工序中，氧气加热器的出口气体温度为100～150℃；所述氧气冷却工序中，冷却气占全部产品气量的比例在0.1～1之间；所述氧气冷却工序中，在全部产品气均用作冷却气时，富氧气体将全部从进行氧气加热工序的吸附塔底流出，供给用户使用；所述热空气脱附工序中，用于床层脱附的热空气利用循环风机实现在吸附塔与空气加热器间的闭合循环；所述热氧气脱附工序中，氧气加热器热源一部分来自氧气冷却床层时交换的热量。