一种分离回收O2和O3的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种分离回收O2和O3的方法及装置，属于氧气回收技术领域。是从大气空气中分离回收O2和O3，具体是用风机收集大气空气，并使其逐级通过多个气体分离过滤器，分离回收O2和O3，并将其余成分释放到大气中。也可从工业臭氧发生中分离O2和O3，是通过O2供给系统向臭氧发生器供给O2，臭氧发生器将O2部分转化为O3，将O2和O3的混合气体通过高分子膜过滤器，将O3和O2分离，分离出的O2导入回收到O2供给系统，分离出的O3进入工业应用。本发明专利技术实现了从大气空气或臭氧发生系统分离回收O2和O3，可广泛推广于工业应用，具有一定的环保和经济价值。

【技术实现步骤摘要】
一种分离回收O2和O3的方法及装置
本专利技术属于氧气回收
，具体涉及一种分离回收O2和O3的方法及装置。
技术介绍
氧在自然界中具有广泛的分布，在众多的工业领域，均需要用氧气。目前，臭氧已经被广泛应用于水处理、医药、食品工业等众多领域。众所周知，现有技术中典型的臭氧发生工艺使用O2生产O3，具有相对短的半衰期，因此臭氧总是通过臭氧发生器现场生产。臭氧发生器的主要原理是电晕式放电，在臭氧发生器中，电晕放电元件的存在提供了一个电容式负载，O3由O2在放电的直接作用下产生。这种电晕式放电使稳定的氧分子破裂并形成两个氧自由基，这些自由基可以与氧分子结合形成O3。在多数情况下，只有10%的供应O2被转化为O3，未转化的O2与所需的O3一起被导入应用中并被浪费。分离和回收利用O2将使O2的总消耗量降低约80％。人类活动产生的污染物气体主要包括初级污染物和刺激污染物。其中初级污染物主要包括：硫氧化物（SOx），特别是二氧化硫，化学式为SO2的化合物，煤和石油通常含有硫化合物，其燃烧后产生二氧化硫；氮氧化物（NOx），氮氧化物，特别是二氧化氮，在高温燃烧下产生；一氧化碳（CO），CO无色，无味，有毒，但无刺激性，由燃料（如天然气、煤或木材）不完全燃烧产生；挥发性有机化合物（VOC），VOC是一种众所周知的室外空气污染物，分为甲烷（CH4）和非甲烷（NMVOCs）两类；颗粒物，又名颗粒物质（PM），大气颗粒物质，或细微颗粒物，是悬浮在气体中的固体或液体状微小颗粒；氨（NH3），产生于农业生产过程，氨指化学式为NH3的化合物，通常以气体形式存在，具有刺激性气味。次级污染物包括：由气态初级污染物和光化学烟雾中的化合物产生的颗粒物，烟雾是一种空气污染，典型的烟雾由大量燃煤的区域中烟气和二氧化硫的混合物造成，现代烟雾通常不来自煤，而是来自车辆和工业的废气排放，其在大气中在太阳紫外线的作用下形成次级污染物，并与初级污染物结合形成光化学烟雾；地面臭氧由NOx和VOC形成，臭氧（O3）是对流层的主要组份，也是特定区域的平流层（常称为臭氧层）的重要组份，光化学和化学反应中有许多涉及臭氧驱动的在大气层中日夜发生的化学过程，然而在因人类活动（多为化石燃料的燃烧）造成的反常高臭氧浓度的情况下，臭氧也是一种污染物，同时是烟雾的组分之一；过氧乙酰硝酸酯（PAN）。由于占地面积小，能源效率高，模块化设计便捷的特点，膜技术对于现有工艺来讲，是潜在的替代方案。可能用到膜技术的主要气体分离包括：1）分离H2/CO2以制备燃料电池所用的氢气；2）用于烟气或石灰炉废气中的CO2/N2分离，以便隔离CO2；3）用于天然气处理或沼气净化中的CO2/CH4分离；4）分离O2/N2以制备富氧空气或纯氮气。从加油站或油田空气中通过膜回收有机蒸汽，可减少大气中污染物的排放，同时提高工艺效率和经济收益。气体和/或蒸汽的选择性分离要求薄膜能够根据分子性质进行分离。这种薄膜可以是无机多孔膜，例如沸石或介孔硅石，根据分子尺寸或渗透种类的可冷凝性进行分离。膜的材质也可以为金属，多用于氢气的分离，根据进行化学分裂和重化合反应的可能性来实现。市售最常见且种类最多的薄膜是高分子膜，其分离依据俗称为溶液扩散机制的原理。尽管存在一些内在限制，使用高分子膜进行气体分离研究的主要目标之一便为材料研究，以求突破此类限制。现今使用分子设计和建模技术，一方面用于支持和解释试验结果，另一方面用于预测膜的性能。因此，从大气空气及臭氧发生器中分离和回收氧气，具有现实的意义和一定的经济价值，本专利技术的目的是提供一种利用高分子膜系统分离回收O2和O3的方法及装置。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种分离回收O2和O3的方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种分离回收O2和O3的方法，是从大气空气中分离回收O2和O3的方法，步骤为：使用风机收集大气空气，并使其逐级通过多个气体分离过滤器，分离回收O2和O3，并将大气空气的其余成分释放到大气中。进一步地，所述的气体分离过滤器为高分子膜过滤器。上述一种分离回收O2和O3的方法，具体步骤为：（1）使用风机收集大气空气，使其进入第一级高分子膜过滤器以分离去除N2和CO，N2和CO经过管道和减震装置后被重新释放到大气空气中，剩余气体通过管道进入第二级高分子膜过滤器；（2）气体在第二级高分子膜过滤器内分离去除NO，NO经过管道和缓冲装置后被重新释放到大气空气中，剩余气体通过管道进入第三级高分子膜过滤器；（3）气体在第三级高分子膜过滤器内分离O2，O2通过管道被导入O2处理系统中回收利用，剩余气体通过管道进入第四级高分子膜过滤器；（4）气体在第四级高分子膜过滤器内分离去除NO2和CO2，NO2和CO2经过管道和缓冲装置后被重新释放到大气空气中，剩余气体通过管道进入第五级高分子膜过滤器；（5）气体在第五级高分子膜过滤器内分离O3，O3通过管道导入臭氧工艺回收利用，剩余气体经过管道和缓冲装置后被重新释放到大气空气中。用于完成上述分离回收O2和O3的方法的装置，包括通过管路依次连接的风机、第一级高分子膜过滤器、第二级高分子膜过滤器14、第三级高分子膜过滤器、第四级高分子膜过滤器、第五级高分子膜过滤；其中所述的第一级高分子膜过滤器通过第一级管道连接第一级减震装置；所述的第二级高分子膜过滤器通过第二级管道连接第二级减震装置；所述的第三级高分子膜过滤器通过第三级管道与O2处理系统连接；所述的第四级高分子膜过滤器通过第四级管道连接第四级减震装置；所述的第五级高分子膜过滤分别通过臭氧管道与臭氧工艺连接，通过第五级管道连接第五级减震装置。更进一步地，一种分离回收O2和O3的方法，是从工业臭氧发生中分离O2和O3，然后回收利用O2的方法，步骤为：通过O2供给系统向臭氧发生器供给O2，臭氧发生器将O2部分转化为O3，将臭氧发生器排出的O2和O3的混合气体通过高分子膜过滤器，将O3和O2分离，分离出的O2导入回收到O2供给系统，分离出的O3进入工业应用。用于完成上述一种分离回收O2和O3的方法的装置，包括O2供给系统、O2储存容器、臭氧发生器、高分子膜过滤系统，所述的O2供给系统、O2储存容器和臭氧发生器通过管路依次连接，所述的臭氧发生器的排气口与高分子膜过滤系统连通，O2和O3的混合气体在高分子膜过滤系统分离，所述的O2通过管路回收输入到O2储存容器，O3进入工业应用。所述的高分子膜为陶瓷材料制成的聚酰胺膜。在一个典型的高分子膜应用中，气体混合物可以通过由高分子聚合物（如陶瓷材料制成的聚酰胺）制成的膜来进行有效分离。膜可以作为一个可渗透障碍层来分离气体混合物，不同的化合物在通过该可渗透障碍层时，或以不同的速率通过，或无法通过。膜可以是高分子聚合物等，而气体分子的渗透则根据其尺寸，扩散率，或溶解度而有所不同。此外，已知高分子膜可分离最小的分子，如O2，CO2，O3等。每类膜根据各自应用设计，以分离特定压力和流量下的目标分子。此外，本领域技术人员来会了解主要存在3种扩散机制：（a）分子筛是指由于膜孔太小而不能使成分通过的情况，由于气体分子过小，此机制不适用于气体应用中；（b）克努森扩散（Knudsendiffusion）发生在非常低的压力下，其中较轻的分子在稳定较大孔隙中能更快地移动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分离回收O

【技术特征摘要】
1.一种分离回收O2和O3的方法，是从大气空气中分离回收O2和O3的方法，其特征在于，步骤为：使用风机收集大气空气，并使其逐级通过多个气体分离过滤器，分离回收O2和O3，并将大气空气的其余成分释放到大气中。2.根据权利要求1所述的一种分离回收O2和O3的方法，其特征在于，所述的气体分离过滤器为高分子膜过滤器。3.根据权利要求1或2所述的一种分离回收O2和O3的方法，其特征在于，步骤为：（1）使用风机收集大气空气，使其进入第一级高分子膜过滤器以分离去除N2和CO，N2和CO经过管道和减震装置后被重新释放到大气空气中，剩余气体通过管道进入第二级高分子膜过滤器；（2）气体在第二级高分子膜过滤器内分离去除NO，NO经过管道和缓冲装置后被重新释放到大气空气中，剩余气体通过管道进入第三级高分子膜过滤器；（3）气体在第三级高分子膜过滤器内分离O2，O2通过管道被导入O2处理系统中回收利用，剩余气体通过管道进入第四级高分子膜过滤器；（4）气体在第四级高分子膜过滤器内分离去除NO2和CO2，NO2和CO2经过管道和缓冲装置后被重新释放到大气空气中，剩余气体通过管道进入第五级高分子膜过滤器；（5）气体在第五级高分子膜过滤器内分离O3，O3通过管道导入臭氧工艺回收利用，剩余气体经过管道和缓冲装置后被重新释放到大气空气中。4.用于完成权利要求1至3任一项所述方法的装置，其特征在于，包括通过管路依...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦恩斯科特小福特，郎建峰，
申请(专利权)人：山西北极熊环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山西,14