一种臭氧制备装置的制作方法

本实用新型属于气体分离技术领域，特别涉及一种臭氧制备装置。

背景技术：

臭氧是氧气的一种同素异形体，有鱼腥气味，呈现淡蓝色。臭氧具有强氧化性，具有脱色、氧化、杀菌和除臭的作用。目前，臭氧已广泛应用在饮用水、污水、化工氧化、烟气净化、纸浆漂白、食品加工、医疗及家用等多个领域。

现有工业应用的臭氧通常是将纯氧通入到大型的臭氧发生器，并利用高压发电产生臭氧，臭氧发生器转化效率一般为5～10％，也就是说输入到臭氧发生器内的纯净氧气中不到10％的氧气被转化成臭氧，所以，现有的臭氧发生器输出的产物是少量臭氧和大量氧气的混合气体，其中，氧气大约占混合气体体积的90％，臭氧的浓度低。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种臭氧制备装置，以解决现有技术中采用采用纯氧作为原料，在大型臭氧发生器中制备的臭氧浓度低的问题。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

本实用新型提供了一种臭氧制备装置，所述装置包括鼓风机、第一阀门、第一吸附塔、第二阀门、臭氧发生器、第一真空泵、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第二吸附塔、臭氧使用装置，

存储有氮气吸附剂的所述第一吸附塔具有输入端和输出端，存储有臭氧吸附剂的所述第二吸附塔具有输入端和输出端，所述臭氧发生器具有输入端和输出端；

所述鼓风机的出风口和所述第一吸附塔的输入端连通，所述鼓风机的出风口和所述第一吸附塔的输入端之间设置有所述第一阀门；

所述第一吸附塔的输出端和所述臭氧发生器的输入端连通，所述第一吸附塔的输出端和所述臭氧发生器的输入端之间设置有所述第二阀门；

所述臭氧发生器的输出端和所述第二吸附塔的输入端连通，所述臭氧发生器的输出端和所述第一吸附塔的输入端之间设置有所述第三阀门；

所述第二吸附塔的输出端和所述臭氧发生器的输入端连通，所述第二吸附塔的输出端和所述臭氧发生器的输入端之间设置有所述第五阀门；

所述第二吸附塔的输入端依次和所述第一真空泵、所述臭氧使用装置连通，所述第二吸附塔的输入端和所述第一真空泵之间设置有所述第四阀门。

进一步地，所述装置还包括第二真空泵，所述第二真空泵入风口与所述第一吸附塔的输入端连通。

进一步地，所述装置还包括第三吸附塔，所述第三吸附塔具有输入端和输出端，所述第三吸附塔的输入端分别与所述第一吸附塔的输入端、所述真空泵入风口和所述鼓风机的出风口连通，所述第二阀门具有输入端和输出端，所述第二阀门的输入端与所述第一吸附塔的输出端连通，所述第三吸附塔的输出端分别与所述第一吸附塔的输出端、所述第二阀门的输出端和所述臭氧发生器的输入端连通。

进一步地，所述装置还包括第一缓冲罐，所述第一缓冲罐具有输入端和输出端，所述第一缓冲罐的输出端与所述臭氧发生器的输入端连通，所述第一缓冲罐的输入端分别与所述第三吸附塔的输出端和所述第二阀门的输出端连通。

进一步地，所述装置还包括第四吸附塔，所述第四吸附塔具有输入端和输出端，所述第四阀门具有输入端和输出端，所述第四阀门的输入端与所述第二吸附塔的输入端连通，所述第四吸附塔的输入端分别与所述第四阀门的输出端、所述臭氧发生器的输出端和第一真空泵的入风口连通，所述第四吸附塔的输出端分别与所述第二吸附塔的输出端、所述臭氧发生器的输入端连通。

进一步地，所述第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔和第四吸附塔内均包括顶盖、底盖、塔身以及筛板，其中：

所述塔身沿其轴向设置有贯通的通孔，所述塔身的轴向两端分别通过所述顶盖以及所述底盖密封，所述顶盖以及所述底盖上均设置有连通孔；

所述筛板设置有两个，两个所述筛板沿所述塔身的轴向相对设置在所述通孔内，两个所述筛板之间的所述通孔内设置有吸附剂。

进一步地，所述装置还包括第二缓冲罐，所述第二缓冲罐具有输入端和输出端，所述第二缓冲罐的输入端与所述第一真空泵的入风口连通，所述第二缓冲罐的输出端与所述臭氧使用装置连通。

进一步地，所述装置还包括低温浴槽，所述低温浴槽中有水或水与酒精的混合液，所述第二吸附塔和所述第四吸附塔放置于所述低温浴槽中。

进一步地，所述装置还包括第一气体流量计和第二气体流量计，所述第一气体流量计具有输入端和输出端，所述第一气体流量计的输入端与所述第一缓冲罐的输出端连通，所述第一气体流量计的输出端与所述臭氧发生器的输入端连通，所述第二气体流量计具有输入端和输出端，所述第二气体流量计的输入端与所述第二缓冲罐的输出端连通，所述第二气体流量计的输出端与所述臭氧使用装置连通。

进一步地，所述装置还包括第一压力表和第二压力表，所述第一压力表设置于所述第一缓冲罐与所述第一气体流量计之间，所述第二压力表设置于所述第二缓冲罐与所述臭氧使用装置之间。

本实用新型的有益效果至少包括：

本实用新型通过鼓风机将空气鼓入第一吸附塔内，第一吸附塔内的氮气吸附剂将空气中的氮气吸附，当氮气吸附剂吸附饱和后，关闭第一阀门，打开第二阀门，第一吸附塔内的氧气氧气进入臭氧发生器中，经过臭氧发生器的高压发电作用，将大部分的氧气转化成臭氧，臭氧发生器作用的气体中含有氧气和臭氧，这种氧气和臭氧的混合气体进入第二吸附塔中，混合气体中的臭氧被第二吸附塔中的臭氧吸附剂吸附，臭氧吸附剂吸附饱和后，打开第五阀门，氧气进入臭氧发生器中循环制备臭氧，此时，关闭第三阀门和第五阀门，打开第四阀门，在第一真空泵对第二吸附塔抽真空的作用下，被臭氧吸附剂吸附的臭氧解吸出来，并被第一真空泵泵入臭氧使用装置。本装置将臭氧发生器处理后的气体中的臭氧用臭氧吸附剂吸附，再将臭氧发生器处理气体中的氧气分离回到臭氧发生器进行二次处理，然后采用真空泵将臭氧吸附剂中的臭氧解吸出来，降低了臭氧中的氧气含量，从而提高臭氧的浓度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的一种臭氧制备装置示意图；

图2为第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔和第四吸附塔内结构示意图；

图3为顶盖和底盖的结构示意图；

图4为筛板示意图。

附图标记：1-鼓风机；2-第一阀门；3-第一吸附塔；4-第三吸附塔；5-第二阀门；6-第一缓冲罐；7-第一压力表；8-第一气体流量计；9-臭氧发生器；10-第二真空泵；11-第一真空泵；12-第四阀门；13-第三阀门；14-第二吸附塔；15-第四吸附塔；16-低温浴槽；17-第五阀门；18-臭氧使用装置；19-第二气体流量计；20-第二压力表；21-第二缓冲罐；22-第六阀门；23-第八阀门；24-第七阀门；25-第九阀门；26-第十阀门；27-第十一阀门；28-第十二阀门；29-第十三阀门；30-第十四阀门；

1-1-底盖；1-2-筛板；1-3-吸附剂；1-4-顶盖；1-5-孔。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实用新型提供了一种臭氧制备装置，图1为本实用新型实施例的一种臭氧制备装置示意图，结合图1，所述装置包括鼓风机1、第一阀门2，第一吸附塔3、第二阀门5、臭氧发生器9、第一真空泵11、第三阀门13、第四阀门12、第五阀门17、第二吸附塔14、臭氧使用装置18，

存储有氮气吸附剂的第一吸附塔3具有输入端和输出端，存储有臭氧吸附剂的第二吸附塔14具有输入端和输出端，所述臭氧发生器9具有输入端和输出端；

鼓风机1的出风口和第一吸附塔3的输入端连通，鼓风机1的出风口和第一吸附塔3的输入端之间设置有第一阀门2；

第一吸附塔3的输出端和臭氧发生器9的输入端连通，第一吸附塔3的输出端和臭氧发生器9的输入端之间设置有第二阀门2；

臭氧发生器9的输出端和第二吸附塔14的输入端连通，臭氧发生器9的输出端和第一吸附塔3的输入端之间设置有第三阀门13；

第二吸附塔14的输出端和臭氧发生器9的输入端连通，第二吸附塔14的输出端和臭氧发生器9的输入端之间设置有第五阀门17；

第二吸附塔14的输入端依次和第一真空泵11、臭氧使用装置连通，第二吸附塔14的输入端和第一真空泵11之间设置有第四阀门12。

通过鼓风机1将空气鼓入第一吸附塔3内，第一吸附塔3内的氮气吸附剂将空气中的氮气吸附，当氮气吸附剂吸附饱和后，关闭第一阀门2，打开第二阀门5，第一吸附塔3内的氧气进入臭氧发生器9中，经过臭氧发生器9的高压发电作用，将部分的氧气转化成臭氧，臭氧发生器作用的气体中含有氧气和臭氧，这种氧气和臭氧的混合气体进入第二吸附塔14中，混合气体中的臭氧被第二吸附塔14中的臭氧吸附剂吸附，臭氧吸附剂吸附饱和后，打开第五阀门17，氧气进入臭氧发生器9中循环制备臭氧，此时，关闭第三阀门13和第五阀门17，打开第四阀门12，在第一真空泵11对第二吸附塔14抽真空的作用下，被臭氧吸附剂吸附的臭氧解吸出来，并被第一真空泵11泵入臭氧使用装置18。本装置将臭氧发生器9处理后的气体中的臭氧用臭氧吸附剂吸附，再将臭氧发生器9处理气体中的氧气分离回到臭氧发生器9进行二次处理，然后采用真空泵将臭氧吸附剂中的臭氧解吸出来，降低了臭氧中的氧气含量，从而提高臭氧的浓度。将分离出的氧气导入臭氧发生器9中循环制备臭氧，实现氧气回收，减少浪费，从而极大地降低运行成本，有利于臭氧的推广应用。

进一步地，装置还包括第二真空泵10，第二真空泵10入风口与第一吸附塔3的输入端连通。当第一吸附塔3内随着氧气的吸附，氮气量越来越大，压力越来越大，第二真空泵10可以将第一吸附塔3中的氮气吸出，降低压力，以便可以再次进行空气制氧。

进一步地，装置还包括第三吸附塔4，第三吸附塔4具有输入端和输出端，第三吸附塔4的输入端分别与第一吸附塔3的输入端、第二真空泵10入风口和鼓风机1的出风口连通，第二阀门5具有输入端和输出端，第二阀门5的输入端与第一吸附塔3的输出端连通，第三吸附塔4的输出端分别与第一吸附塔3的输出端、第二阀门5的输出端和臭氧发生器9的输入端连通。将第三吸附塔4与第一吸附塔3并联，同时又可相通，可以交替使用，提高生产效率，在均压时还可以减少气流对吸附剂的损害，减少真空泵和鼓风机的能耗和损耗。同时可根据生产需要在认为有需要的位置设置阀门，以实现通气和断气。

进一步地，装置还包括第一缓冲罐6，第一缓冲罐6具有输入端和输出端，第一缓冲罐6的输出端与臭氧发生器9的输入端连通，第一缓冲罐6的输入端分别与第三吸附塔的输出端和第二阀门5的输出端连通。设置第一缓冲罐6储存氧气，有利于氮气发生器9反应稳定。

进一步地，装置还包括第四吸附塔15，第四吸附塔15具有输入端和输出端，第四阀门12具有输入端和输出端，第四阀门12的输入端与第二吸附塔14的输入端连通，第四吸附塔15的输入端分别与第四阀门12的输出端、臭氧发生器9的输出端和第一真空泵11的入风口连通，第四吸附塔15的输出端分别与第二吸附塔14的输出端、臭氧发生器9的输入端连通。设置第四吸附塔15可以与第二吸附塔14交替作业，提高制备臭氧的效率。交替工作之间有均压过程，均压过程防止气流对吸附剂的破坏，还可避免真空泵对大压力容器抽真空造成的能源浪费。

进一步地，结合图2、图3和图4，第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔和第四吸附塔内均包括顶盖1-4、底盖1-1、塔身1-3以及筛板1-2，其中：

塔身1-3沿其轴向设置有贯通的通孔，塔身1-3的轴向两端分别通过顶盖1-4以及底盖1-1密封，顶盖1-4以及底盖1-1上均设置有连通孔1-5；

筛板1-2设置有两个，两个筛板1-2沿塔身1-3的轴向相对设置在通孔内，两个筛板1-2之间的通孔内设置有吸附剂。其中，第一吸附塔3和第三吸附塔4内为氮气吸附剂，第二吸附塔14和第四吸附塔15内设置有臭氧吸附剂，塔身1-3与顶盖1-4和底盖1-1的密封连接可以采用螺栓、铆钉连接，也可以是其他连接，凡是可以实现本实用新型功能的连接均可。顶盖1-5上的连通孔为输出端，底盖1-1上的连通孔为输入端，本装置实际运行过程中，也存在输入端作为气体出口，输出端作为气体入口的情况，例如，当第一吸附塔3内氮气吸附饱和，与第三吸附塔4均压后，需采用第二真空泵10对第一吸附塔3进行抽真空操作，此时第一吸附塔3内的气体通过第一吸附塔3的输入端顺着第七阀门24被真空泵抽出。因此，不可从输入端和输出端的名字去界定输入端和输出端的作用。

进一步地，装置还包括第二缓冲罐21，第二缓冲罐21具有输入端和输出端，第二缓冲罐21的输入端与第一真空泵11的入风口连通，第二缓冲罐21的输出端与臭氧使用装置连通。第二缓冲罐21用于储存臭氧，使臭氧可以稳定的输出。

进一步地，装置还包括低温浴槽16，低温浴槽16中有水或水与酒精的混合液，第二吸附塔14和第四吸附塔15放置于低温浴槽16中。将第二吸附塔14和第四吸附塔15放置于低温浴槽中，可以增加臭氧的吸附量，同时，低温状态下，臭氧更稳定。

进一步地，装置还包括第一气体流量计8和第二气体流量计19，第一气体流量计8具有输入端和输出端，第一气体流量计8的输入端与第一缓冲罐6的输出端连通，第一气体流量计8的输出端与臭氧发生器9的输入端连通，第二气体流量计19具有输入端和输出端，第二气体流量计19的输入端与第二缓冲罐21的输出端连通，第二气体流量计19的输出端与臭氧使用装置连通。第一气体流量计8和第二气体流量计19可以监测气体流量，从而监测系统是否出现异常。

进一步地，装置还包括第一压力表7和第二压力表20，第一压力表7设置于第一缓冲罐6与第一气体流量计8之间，第二压力表20设置于第二缓冲罐21与臭氧使用装置之间。

同时可根据生产需要在认为有需要的位置设置阀门，以实现通气和断气。比如，按照图1所示，设置第六阀门22、第七阀门24、第八阀门23、第九阀门25、第十阀门26、第十一阀门27、第十二阀门28、第十四阀门29等。也可以根据需要安装其他阀门，为了使装置工作过程更高效，更节能，可在第一吸附塔3和第二阀门5之间，第五阀门17与第二吸附塔14之间设置单向节流阀，使气体可以从第一吸附塔3流出，而不能反向流入第一吸附塔3。

本装置工作时具体如下：空气经过鼓风机1和第一阀门2进入第一吸附塔3，此时第一吸附塔3内的压力上升，在第一吸附塔3内，氮气被吸附，氧气从第一吸附塔3顺着单向节流阀和第二阀门5流入第一缓冲罐6中。同时，打开第二真空泵10和第六阀门22，对第二吸附塔14进行抽真空操作，当第一吸附塔3的氮气吸附剂吸附氮气饱和后，关闭第一阀门2、第二阀门5和第六阀门22，打开第九阀门25，第一吸附塔3内的气体在高压作用下，进入第三吸附塔4。当第一吸附塔3和第三吸附塔4内的压力均衡后，关闭第九阀门25，打开第七阀门24、第八阀门23和第十阀门26，用第二真空泵10对第一吸附塔3进行抽真空操作，空气顺着鼓风机1和第八阀门23进入第三吸附塔4，第三吸附塔4工作，第三吸附塔4内的氮气吸附剂吸附氮气，氧气顺着第十阀门26流入第一缓冲罐6。当时第三吸附塔4的氮气吸附剂吸附氮气饱和后，关闭第七阀门24、第八阀门23和第十阀门26，打开第九阀门25，第三吸附塔4内的气体在高压作用下，进入第一吸附塔3，进行均压。均压过程可以减少气流对吸附剂的冲击影响，还可以降低第第二真空泵10和鼓风机1的能耗。当第一吸附塔3和第三吸附塔4内的压力均衡后，关闭第九阀门25，打开第一阀门2、第六阀门22和第二阀门5，空气经过鼓风机1和第一阀门2进入第一吸附塔3，重复循环操作，不再赘述。

第一缓冲罐6中的氧气在压力调节阀的作用下进入臭氧发生器9，臭氧发生器9产生的低浓度臭氧通过第三阀门13进入第二吸附塔14，第二吸附塔14吸附气体中的臭氧，剩余的氧气顺着第五阀门17流回臭氧发生器。同时，采用第一真空泵11顺着第十一阀门27对第四吸附塔15进行抽真空操作。随着反应的进行，第二吸附塔14内的压力上升，第二吸附塔14内的臭氧吸附饱和，第四吸附塔15内被抽成真空。这时，关闭第三阀门13、第五阀门17和第十一阀门27，打开第十三阀门29，第二吸附塔14内的气体会逐渐进入第四吸附塔15，实现均压。均压过程，虽然第二吸附塔14内吸附的臭氧也解吸出一部分，但这可以减少第二吸附塔14在高压力下直接抽真空所造成的对吸附剂的破坏，节约第二吸附塔14抽真空的能耗。均压结束后，关闭第十三阀门29，打开第四阀门12、第十二阀门28和第十四阀门30，臭氧发生器中的气体顺着第十二阀门28进入第四吸附塔15中，臭氧被第四吸附塔15中的臭氧吸附剂吸附，氧气顺着第十四阀门30回到臭氧发生器9，第一真空泵11对第二吸附塔14进行抽真空操作，臭氧吸附剂中的臭氧在真空的作用下解吸出来，进入到第二缓冲罐21。当第四吸附塔15中的臭氧吸附剂吸附饱和后，关闭第四阀门12、第十二阀门28和第十四阀门30，打开第十三阀门29，第四吸附塔15中的气体流入第二吸附塔14中，实现均压。均压结束后，关闭第十三阀门29，打开第三阀门13、第十一阀门27和第五阀门17，臭氧发生器9中的气体顺着第三阀门13进入第二吸附塔14，重复循环操作，不作赘述。

第二缓冲罐21中的氧气，经过流量和压力调节后可送至臭氧使用装置18进行使用。

本实用新型中鼓风机可以使用山东章鼓的罗茨风机，也可以使用其他任何可以实现本实用新型功能的鼓风机；第一真空泵和第二真空泵均可以是洛科仪器chemker400，也可以是其他类型的可实现本实用新型功能的真空泵；臭氧发生器可以是青岛碧波海诚环保科技有限公司生产的hc-60g臭氧发生器，也可以是其他类型的能实现本实用新型功能的臭氧发生器；本申请中的所有阀门可以采用电磁阀，比如森亚pu225电磁阀，也可以是其他能实现本实用新型功能的阀门；第一压力表和第二压力表可以是上海角欣温度仪表厂生产的y100-0.5mpa普通压力表，也可以是其他能实现本实用新型功能的压力表；第一气体流量计和第二气体流量计可以是北京中科洁创能源技术有限公司生产的七星华创流量计，也可以是任何能实现本实用新型功能的气体流量计。

以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式下的限制，任何所述技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。

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