CN1109793A - 变压吸附装置用阀的驱动 - Google Patents

Abstract

一种变压吸附装置(10)，其中启动器空气来自储 罐(40)，储罐(40)由一或多个工艺容器(12)抽取已在 其中干燥后的供给气体，或者直接从该系统的压缩机 (32)抽取其供给气体。此外，还备有确保优先从干燥 的气体源抽取启动器空气的装置和即使在装置开始 运行时也能保证设备空气供应的装置。

Description

本发明涉及变压吸附（PSA）法分离空气用装置，具体涉及（但不仅仅是）与这样的装置相连的阀的驱动。

人们知道，使用加压的氮PSA产品气体或原料空气驱动PSA装置的工艺阀门。来自其通常专用压缩机供入PSA设备的原料空气一般同时饱和有油和水，或者如果使用无油压缩机，则至少饱和有水。在初始阶段之后，常常使用产品氮气作为启动器气体，以便避免与饱和供气有关的问题。

上述设置节省单独提供设备空气或者必须从单独的工厂供气中抽回空气的操作的成本。这两种方法都会带来额外花费并增加发生设备事故的可能性。

对于氧PSA系统而言，仍然可以在具有其固有的饱和气体问题的条件下利用此原料空气供给，但是由于安全上的理由不能使用干燥的产品气体。

本发明的目的在于提供一种向PSA装置的工艺阀和仪表供给启动器气体源的装置，该装置减少而且可能消除与上面提到的设置有关的问题。对于氮PSA系统而言，也可以利用它来节省产品气体。虽然在大型设备上很不显著，但是在小型设备上比率却很大。

因此，本发明提供一种变压吸附法分离空气用装置，其中包括一或多个具有入口和出口的压力容器和至少一个控制气体流过所说的一或多个容器用的气体驱动的启动器，所说的一或多个压力容器按流动顺序有第一吸湿材料和第二气体吸附材料，其中还设置有一个接纳一部分所说的空气的储罐，所说的空气在已经过至少一部分所说的吸湿材料之后但是在流过第二气体吸附材料主体之间通过所说的压力容器，导向装置用于将所说干燥空气引入所说储罐，并从所说的储罐到所说的至少一个气体驱动的启动器使之驱动。

该导向装置优选包括管道和阻止干燥空气漏回该压力容器的止回阀。

该导向装置通常还包括驱动阀。

所说的装置最好包括两个或多个压力容器和用于从每个容器吸回干燥空气的装置，以便防止其间的压力不平衡。

所说的装置还可以包括湿空气供给装置，用来直接向所说的储罐供给环境空气。

所说的装置最好还包括第一控制装置，一旦来自所说的一或多个容器的气体供应低于预定的压力时用于将经加压未干燥的环境空气导入所说的储罐中。

所说的第一控制装置适宜包括压力开关。

在一种特别有利的方案中，所说的装置还包括第二控制装置，在接近吸附循环结尾时，启动从所说的一或多个压力容器抽回干燥空气的操作。

所说的第一吸湿材料可以包括氧化铝，沸石，硅胶或类似的干燥材料或其组合。

以下借助于实例，参照后附的表明具有本发明特征的PSA装置的附图1，对本发明作更具体的说明。

参照附图，一种PSA装置10包括一或多个压力容器12，每个压力容器备有一个接受湿环境空气的入口14和一个通过产品气体的出口16。每个容器12按流动顺序包括吸湿材料18（例如，氧化铝，沸石或其组合）和用于吸附进气中一或多种不需要元素的气体吸附材料20。气体吸附材料可以包括沸石或许多适用材料中任何一种。每个容器12均备有入口阀22a，22b和出口阀24a，24b，分别控制空气流入所说的容器和产品气体从中流出。附加的阀26a，26b使每个容器12的入口相连，以在解吸期间排出容器内容物。附加的出口阀30起防止产品气体从装置倒吸的作用而且与阀24a，24b一起可以使一部分产品气体在解吸期间从一个容器通入另一个容器之中。至此，装置10完全是传统型的。虽然二床型PSA装置的操作是本领域中众所周知的因而无须在此作详细说明，但是我们仍对其操作作下列简要说明，以便使本发明的优点能够得到充分理解。

操作时，用压缩机32压缩空气并将其通到一个或另一个容器12中，在其中空气内的水蒸汽和不需要的元素分别被吸附剂18和20的吸附性除去。吸附循环结束时，产品气体P_G可以从容器12中经由阀30放出。在解吸步骤期间，使饱和的吸附剂再生，此时使用从第二容器放出的一小部分产品气体吹扫第一容器以利于被吸附元素的解吸和经由排气道28排入大气中。当需要时，使阀22，24，26和30工作，以实现吸附/解吸过程。

在通常情况下，上面提到的各阀由所连接的启动器A1-A7驱动，A1-A7均利用湿的压缩空气或加压的产品气体驱动启动器。使用这些加压气体来源的缺点是明显的，潮湿的空气会导致腐蚀从而损坏启动器，而使用产品气体在某些情况下可能不安全。

本发明通过提供一种非挥发性并有相当低水含量的加压的启动器气体源减小并可以消除与上面提到的方案有关的问题。

本发明的特征包括储罐40，用于接纳通过至少一部分所说的吸湿吸附剂18后但是在通入第二吸附气体的吸附剂20的主体之前的通过一个或另一个或两个压力容器12的部分空气。设置有导管44和止回阀46形式的导向装置42，用于需要时将干燥空气经储罐40。为了从容器12中放出经过干燥的空气，在一个或两个容器侧面相当于第一吸湿吸附剂18区内某一点的位置上或者处在这个位置和恰好于第二吸附气体的吸附剂20主体内之间处，设置放气点48。为安全起见并保证干燥空气在解吸步骤期间不能反向漏入压力容器12之中，可以在止回阀46ab的下游设置启动器电磁阀50ab。

附加压缩空气源可以直接由压缩机32提供，输送这种未干燥空气的装置包括管道52，止回阀54和选择性启动器电磁阀56。为了保证在干燥空气得不到供应时向储罐40供给经过压缩但未干燥的空气，可以设置一种压力开关形式的第一控制装置58。

如图1所示，为了必要时操作启动器A1-A7以及阀SOV1至SOV3，连接有第二控制装置60。

本发明的操作相当简单，它涉及阀50a，50b和56的定时操作。当容器12中一个处于其循环的吸附阶段操作下时，加压的干燥空气从放气口48（a或b）放出，经过止回阀46（a或b）以及打开的阀50（a或b）通入储罐40之中。最好这样操作阀50，使之仅在解吸循环的最后阶段于生产容器中压力和储罐中空气压力大体相等时打开。这保证一旦止回阀46ab泄漏，则气流不会离开此缓冲器返回到容器之中。利用循环中这一点还保证使用的气体尽可能接近空气，但是干燥的。露点通常为-5℃至-40℃，取决于放气口的位置和定时。

开始阶段，当储罐中没有或几乎没有加压的气体时，经由电磁启动阀56直接从压缩机32供给湿空气。利用此湿空气使设备开始运行，但是立即用来自容器12之一的干燥空气代替。压力开关60适于用作第一控制装置，用来保证仅当由容器12供给的压力不足时才直接从压缩机32吸入空气。另一方面，也可以控制阀56仅在开始时操作。

应当指出，初始阶段转移到储罐40中的水气迅速地被供给的干燥工艺气体除去。此工艺气体通常是含有±0.5%O₂偏差的空气。这样的偏差将要求装置中有二次以上的停车，以提高氧含量至允许的安全线之上，然后维持极短时间。因此，该系统是固有地安全的。

将储罐40中的空气经由管路62供给启动器A1-A7和任何其它系统的启动器。为了启动对于流向储罐的空气流的控制，设置一种连接到全部启动器和阀的第二控制系统64。这样的控制既可以按定时方式进行，在操作循环的特定时刻驱动每个阀，也可以至少部分地基于压力探测结果进行控制，在此情况下根据装置的各部分中产生的压力来驱动各个阀。

应当知道，虽然上面提到的系统从氧化铝/沸石界面周围移出工艺气体，但是它同样适于仅仅使用沸石或类似气体分离介质的系统。此床的这种第一部分用作气体干燥层。

Claims (10)

1、一种变压吸附法分离空气用装置，其中包括一或多个具有入口和出口的压力容器和至少一个控制气体流过所说的一或多个容器用气体驱动的启动器，所说的一或多个压力容器按流动顺序有第一吸湿材料和第二气体吸附材料，其中还设置有一个接纳一部分所说的空气的储罐，所说的空气在已经过至少一部分所说的吸湿材料之后但是在流过第二气体吸附材料主体之前通过所说的压力容器导向装置用于将所说的干燥空气引至所说的储罐，并从所说的储罐通到所说的至少一个气体驱动的启动器使之驱动。

2、按照权利要求1所说的装置，其中所说的导向装置包括管道和用于阻止干燥空气漏回到压力容器的止回阀。

3、按照权利要求2所说的装置，其中所说的导向装置还包括受驱动的阀。

4、按照权利要求1-3中任何一项所说的装置，其中包括二或多个压力容器以及从每个容器吸回干燥空气的装置，用来防止其间的压力不平衡。

5、按照权利要求1-4中任何一项所说的装置，其中还包括湿空气供给装置，用于直接向所说的储罐供给环境空气。

6、按照权利要求5所说的装置，其中还包括第一控制装置，用于当由所说的一或多个容器供给的气体低于预定的压力时，向所说的储罐通入压缩的未干燥的环境空气。

7、按照权利要求6所说的装置，其中所说的第一控制装置包括压力开关。

8、按照上述权利要求中任何一项所说的装置，其中包括第二控制装置，在吸附循环结束或接近结束时，用来启动从所说的一或多个压力容器抽出干燥空气的操作。

9、按照上述权利要求中任何一项所说的装置，其中所说的第一吸湿材料包括氧化铝、沸石或其它除湿材料或其组合。

10、一种基本上如本文中参照附图1所述和如附图1所示的装置。