CN115306921A - 变压吸附装置及其旋转阀 - Google Patents
变压吸附装置及其旋转阀 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115306921A CN115306921A CN202110497464.8A CN202110497464A CN115306921A CN 115306921 A CN115306921 A CN 115306921A CN 202110497464 A CN202110497464 A CN 202110497464A CN 115306921 A CN115306921 A CN 115306921A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- valve
- port
- valve body
- gas
- arc
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 title claims abstract description 148
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 38
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 38
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 30
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims description 10
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims description 10
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- 238000011112 process operation Methods 0.000 abstract description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 abstract description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 136
- 239000000047 product Substances 0.000 description 61
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 239000012264 purified product Substances 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K11/00—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves
- F16K11/02—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit
- F16K11/06—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only sliding valves, i.e. sliding closure elements
- F16K11/072—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only sliding valves, i.e. sliding closure elements with pivoted closure members
- F16K11/074—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only sliding valves, i.e. sliding closure elements with pivoted closure members with flat sealing faces
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K11/00—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
- B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
- B01D53/0407—Constructional details of adsorbing systems
- B01D53/0446—Means for feeding or distributing gases
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
- B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
- B01D53/047—Pressure swing adsorption
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K11/00—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves
- F16K11/02—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit
- F16K11/08—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only taps or cocks
- F16K11/085—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only taps or cocks with cylindrical plug
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K11/00—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves
- F16K11/10—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with two or more closure members not moving as a unit
- F16K11/14—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with two or more closure members not moving as a unit operated by one actuating member, e.g. a handle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K27/00—Construction of housing; Use of materials therefor
- F16K27/04—Construction of housing; Use of materials therefor of sliding valves
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
- Multiple-Way Valves (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
本发明公开了一种旋转阀，其包括：阀体，其为圆柱体结构，阀体内设有三个流道组；以及阀套，其同轴密封套设在阀体外，阀套均匀开设多个通孔，每个通孔的内端延伸形成竖直槽，竖直槽沿竖直方向分为三段分别对应不同的流道组的端口，通孔处设有切换阀，切换阀使得通孔连通竖直槽的两段，从而将对应的两个流道组切换为工作状态，阀体围绕轴线相对于阀套旋转，以使得多个通孔与处于工作状态的两个流道组的端口相组合连通从而改变工艺操作模式，每一个通孔至多与阀体的一个端口相连通。本发明还公开了一种变压吸附装置。本发明的旋转阀能够切换流道组的工作状态，实现时序工艺的在线切换，满足现场原料波动对工艺条件改进的需求，提升了生产灵活性。
Description
技术领域
本发明涉及变压吸附分离技术领域，特别涉及一种变压吸附装置及其旋转阀。
背景技术
随着氢能源需求的不断增加，对氢气提纯技术提出了更多的要求，传统的变压吸附技术受限于程控阀组的限制，存在吸附周期长（一般为10分钟一个吸附、均压、解吸、增压周期）、占地面积大的不足。特别在小型化供氢的场合，如加氢站，对氢气提纯装置的集成化提出更高要求。
专利文献CN101139088A提出了旋转分子筛微型变压吸附制氧装置的设计理念，然而，该方案需要装填分子筛的塔器进行旋转，限制了装置的放大与操作灵活性。事实上，通过分析可以发现，该专利文献提出的旋转结构并不能实现变压吸附过程。
另有旋转阀技术，如专利文献CN101446361A公开的旋转阀，其具有转子和定子，旋转阀利用至少一个压缩弹簧在转子和定子之间提供接触。弹簧被构造用以对抗使转子和定子分开的压力，并减小阀内转动转子所需要的扭矩大小，同时防止转子和定子之间产生泄漏。使用该旋转阀作为转动部件，虽然无需吸附塔旋转，但是由于维修和更换需要停机操作，一般仅用于非长周期项目。
在长周期项目中，一方面转动部件长时间运行会造成磨损，引起气体泄漏问题，此时往往需要停机进行更换；另一方面，原料可能会产生波动，当原料气的重组分增多时，需要增加内部气吹扫步骤，甚至需要产品气吹扫步骤，才能实现吸附剂床层的彻底解吸，当原料气组成较好时，则无需增加辅助再生步骤。现有技术中的变压吸附装置存在原料适应性较差、工艺调整范围有限等问题，因此难以适用于长周期项目。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的之一在于，提供一种变压吸附装置及其旋转阀，从而改善现有技术的旋转阀及变压吸附装置缺乏操作灵活性，无法适应原料波动等问题。
本发明的另一目的在于，提供一种变压吸附装置及其旋转阀，从而改善现有技术中旋转阀的维修与更换不便，不适用于长周期项目等问题。
为实现上述目的，根据本发明的第一方面，本发明提供了一种旋转阀，其包括：阀体，其为圆柱体结构，阀体内设有三个流道组，三个流道组的端口设置在阀体的表面；以及阀套，其同轴密封套设在阀体外，阀套均匀开设多个通孔，每个通孔的内端延伸形成竖直槽，竖直槽沿竖直方向分为三段分别对应不同的流道组的端口，通孔处设有切换阀，切换阀使得通孔连通竖直槽的两段，从而将对应的两个流道组切换为工作状态，阀体围绕轴线相对于阀套旋转，以使得多个通孔与处于工作状态的两个流道组的端口相组合连通从而改变工艺操作模式，每一个通孔至多与阀体的一个端口相连通。
进一步，上述技术方案中，三个流道组包括一个常开流道组和两个切换流道组。
进一步，上述技术方案中，阀体由至少两个阀块组成，至少两个阀块可拆卸连接，两个切换流道组设置在不同的阀块中。
进一步，上述技术方案中，两个切换流道组对应的工艺时序相同或不同。
进一步，上述技术方案中，常开流道组的一个端口位于阀体的顶面中心，另一个端口位于阀体的侧壁上且水平延伸有弧形槽。
根据本发明的第二方面，本发明提供了一种变压吸附装置，包括：原料气阀，其为上述技术方案中的旋转阀，原料气阀的端口包括设置在顶面中心的进料端口和设置在底面中心的排出端口；产品气阀，其为上述技术方案中的旋转阀，产品气阀的端口包括设置在顶面中心的产品气端口，产品气阀的阀体与原料气阀的阀体按照设定时序同轴、同步旋转；以及多个吸附塔，其底部气道分别与原料气阀的通孔相连通，顶部气道分别与产品气阀的通孔相连通。
进一步，上述技术方案中，产品气阀的三个流道组分别包括：产品气通道，其一个端口为产品气端口，另一个端口位于阀体的侧壁上且水平延伸有第一弧形槽，第一弧形槽用于引导至少一个吸附塔的产品气在产品气端口和与第一弧形槽对齐的通孔之间流动；第一均压通道，其两个端口均设置在阀体的侧壁上，第一均压通道用于引导产品气在与第一均压通道的两个端口对齐的两个通孔之间流动；以及第二均压通道，其两个端口均设置在阀体的侧壁上，第二均压通道用于引导产品气在与第二均压通道的两个端口对齐的两个通孔之间流动。
进一步，上述技术方案中，第一均压通道的数量为2~10个，相邻的第一均压通道的夹角为10°至45°；第二均压通道的数量为2~10个，相邻的第二均压通道的夹角为10°至45°；第一均压通道的布置与第二均压通道的布置相同或不同。
进一步，上述技术方案中，产品气阀的阀体由上阀块、中阀块和下阀块构成，产品气通道设置在中阀块内并穿过上阀块，第一均压通道和第二均压通道分别设置在上阀块和下阀块内，上阀块和下阀块与中阀块可拆卸地连接。
进一步，上述技术方案中，原料气阀的三个流道组分别包括：原料气通道，其一个端口为进料端口，另一个端口位于阀体的侧壁上且水平延伸有第二弧形槽，第二弧形槽用于将进料气流引导至与第二弧形槽对齐的通孔中，第二弧形槽与第一弧形槽的弧度相同、竖直相对；第一排气通道，其一个端口为排出端口，另一个端口为第一尾气入口位于阀体的侧壁上，第一排气通道用于将尾气从与第一尾气入口对齐的通孔引导至排出端口；以及第二排气通道，其与第一排气通道构成F型，第二排气通道的一个端口为排出端口，另一个端口为第二尾气入口位于阀体的侧壁上，第二排气通道用于将尾气从与第二尾气入口对齐的通孔引导至排出端口。
进一步，上述技术方案中，第一尾气入口和/或第二尾气入口水平延伸有第三弧形槽，第三弧形槽用于将尾气从与第三弧形槽对齐的通孔引导至排出端口。
进一步，上述技术方案中，第一弧形槽和第二弧形槽的弧度为π/6~5π/6。
进一步，上述技术方案中，吸附塔的数量大于或等于4个。
进一步，上述技术方案中，设定时序为变压吸附的工艺时序。
进一步，上述技术方案中，变压吸附的工艺时序包括按时间顺序的吸附、均压、再生和增压步骤。
进一步，上述技术方案中，产品气阀的阀体与原料气阀的阀体匀速旋转或步进旋转。
与现有技术相比，本发明具有如下一个或多个有益效果：
1. 本发明通过旋转阀的阀体与阀套结构设计及流道布置相配合，能够切换流道组的工作状态，从而实现不同时序工艺的在线切换，满足现场原料波动对工艺条件改进的需求，提升了生产灵活性；也可以在流道组出现磨损等状况时，及时切换至其他流道组，延长装置的使用周期。
2. 通过旋转阀的分体设计配合可切换工作状态的流道组布置，能够实现阀块（及相应的流道组）在线更换与维修，保证了旋转阀的在线率，提高生产效率，特别适用于长周期项目。
3. 本发明的变压吸附装置采用高度集成的旋转阀设计代替常规变压吸附的多个程控阀组，能够实现10秒至10分钟一个吸附周期的变压吸附过程，节省了物耗；同时，本发明的变压吸附装置仅旋转阀的阀体为转动部件，吸附塔及其他管线为固定布置，进一步解决了装置的集成问题。
上述说明仅为本发明技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本发明的技术手段并可依据说明书的内容予以实施，同时为了使本发明的上述和其他目的、技术特征以及优点更加易懂，以下列举一个或多个优选实施例，并配合附图详细说明如下。
附图说明
图1是根据本发明的一实施方式的变压吸附装置的剖面结构示意图。
图2是根据本发明的一实施方式的产品气阀的阀体在工艺时序一时的流道布置示意图。
图3是根据本发明的一实施方式的产品气阀的阀体在工艺时序二时的流道布置示意图。
图4是根据本发明的一实施方式的原料气阀的阀体在工艺时序一时的流道布置示意图。
图5是根据本发明的一实施方式的原料气阀的阀体在工艺时序二时的流道布置示意图。
图6是根据本发明的一实施方式的变压吸附装置的工作过程示意图，其中变压吸附装置切换为工艺时序一，未示出产品气阀和原料气阀的阀套结构。
图7是根据本发明的一实施方式的变压吸附装置的工作过程示意图，其中变压吸附装置切换为工艺时序二，未示出产品气阀和原料气阀的阀套结构。
图8是根据本发明的一实施方式的变压吸附装置的立体结构示意图。
主要附图标记说明：
10、20、30、40-吸附塔，11、21、31、41-底部气道，12、22、32、42-顶部气道，50-产品气阀，51-阀体，511-上阀块，512-中阀块，513-下阀块，52-阀套，520-通孔，521-竖直槽，522-切换阀，531-产品气通道，5311-产品气端口，5312-端口，5313-第一弧形槽，541、542、543-第一均压通道，551、552-第二均压通道，60-原料气阀，61-阀体，62-阀套，620-通孔，621-竖直槽，622-切换阀，631-原料气通道，6311-进料端口，6312-端口，6313-第二弧形槽，641-第一排气通道，6411-排出端口，6412-第一尾气入口，6413-第三弧形槽，642-第二排气通道，6422-第二尾气入口，70-产品收集管道，80-原料气供气管道，90-尾气收集管道。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其他明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其他元件或其他组成部分。
在本文中，为了描述的方便，可以使用空间相对术语，诸如“下面”、“下方”、“下”、“上面”、“上方”、“上”等，来描述一个元件或特征与另一元件或特征在附图中的关系。应理解的是，空间相对术语旨在包含除了在图中所绘的方向之外物件在使用或操作中的不同方向。例如，如果在图中的物件被翻转，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“下”的元件将取向在元件或特征的“上方”。因此，示范性术语“下方”可以包含下方和上方两个方向。物件也可以有其他取向（旋转90度或其他取向）且应对本文使用的空间相对术语作出相应的解释。
在本文中，术语“第一”、“第二”等是用以区别两个不同的元件或部位，并不是用以限定特定的位置或相对关系。换言之，在一些实施例中，术语“第一”、“第二”等也可以彼此互换。
实施例1
如图1~3所示，本实施例的产品气阀50为根据本发明的旋转阀，产品气阀50包括阀体51和阀套52。阀体51为圆柱体结构，阀体51内设有三个流道组，三个流道组的端口设置在阀体51的表面。阀套52同轴密封套设在阀体51外，阀套52均匀开设多个通孔520，每个通孔520的内端延伸形成竖直槽521，竖直槽521沿竖直方向分为三段分别对应不同的流道组的端口。通孔520处设有切换阀522，切换阀522使得通孔520连通竖直槽521的两段，从而将所连通的竖直槽521的两段对应的两个流道组切换为工作状态。阀体51能够围绕轴线相对于阀套52旋转，以使得多个通孔520与处于工作状态的两个流道组的端口相组合连通从而改变工艺操作模式，每一个通孔520至多与阀体51的一个端口相连通。
产品气阀50的三个流道组包括一个常开流道组和两个切换流道组。常开流道组包括产品气通道531，产品气通道531的两个端口分别为位于阀体51顶面中心的产品气端口5311和位于阀体51的侧壁上的端口5312，端口5312水平延伸有第一弧形槽5313。其中一个切换流道组包括三个第一均压通道541、542和543，第一均压通道541、542和543的端口均设置在阀体51的侧壁上；另一个切换流道组包括两个第二均压通道551和552，第二均压通道551和552的端口均设置在阀体51的侧壁上。在本实施例中，两个切换流道组对应的工艺时序不同，应了解的是，本发明并不以此为限。
在本实施例中，阀体51由上阀块511、中阀块512和下阀块513组成，产品气通道531设置在中阀块512中，并向上穿过上阀块511，第一均压通道541、542和543设置在上阀块511中，第二均压通道551和552设置在下阀块513中。上阀块511和下阀块513均可拆卸。将切换阀522切换至中阀块512和下阀块513中的流道组处于工作状态后，可以将上阀块511拆卸下来；将切换阀522切换至中阀块512和下阀块513中的流道组处于工作状态后，可以将下阀块513拆卸下来。不论是拆卸上阀块511还是下阀块513，产品气通道531不动可保持工作状态，因此无需停机。
实施例2
如图1、4和5所示，本实施例的原料气阀60为根据本发明的旋转阀，原料气阀60包括阀体61和阀套62。阀体61为圆柱体结构，阀体61内设有三个流道组，三个流道组的端口设置在阀体61的表面。阀套62同轴密封套设在阀体61外，阀套62均匀开设多个通孔620，每个通孔620的内端延伸形成竖直槽621，竖直槽621沿竖直方向分为三段分别对应不同的流道组的端口。通孔620处设有切换阀622，切换阀622使得通孔620连通竖直槽621的两段，从而将所连通的竖直槽621的两段对应的两个流道组切换为工作状态。阀体61能够围绕轴线相对于阀套62旋转，以使得多个通孔620与处于工作状态的两个流道组的端口相组合连通从而改变工艺操作模式，每一个通孔620至多与阀体61的一个端口相连通。
原料气阀60的三个流道组包括一个常开流道组和两个切换流道组。常开流道组包括原料气通道631，原料气通道631的两个端口分别为位于阀体61顶面中心的进料端口6311和位于阀体61的侧壁上的端口6312，端口6312水平延伸有第二弧形槽6313。其中一个切换流道组包括第一排气通道641，第一排气通道641的两个端口分别为位于阀体61底面中心的排出端口6411和位于阀体61的侧壁上的第一尾气入口6412，第一尾气入口6412水平延伸有第三弧形槽6413；另一个切换流道包括第二排气通道642，第二排气通道642与第一排气通道641构成F型，第二排气通道642的两个端口分别为位于阀体61底面中心的排出端口6411和位于阀体61的侧壁上的第二尾气入口6422。在本实施例中，两个切换流道组对应的工艺时序不同，应了解的是，本发明并不以此为限。
实施例3
参考图1~7所示，本实施例为根据本发明的变压吸附装置，其包括实施例1中的产品气阀50和实施例2中的原料气阀60，产品气阀50的阀体51与原料气阀60的阀体61按照设定时序同轴、同步旋转。本实施例的变压吸附装置设有四个吸附塔10、20、30和40，相应地，产品气阀50和原料气阀60各有四个通孔。吸附塔10、20、30和40的底部气道11、21、31和41分别与原料气阀60的通孔620相连通，顶部气道12、22、32和42分别与产品气阀50的通孔520相连通。产品气阀50的产品气端口5311连接产品收集管道70，原料气阀60的进料端口6311与原料气供气管道80相连通，排出端口6411与尾气收集管道90相连通。第一弧形槽5313与第二弧形槽6313的弧度相同并且上下严格相对。
在本实施例中，第一弧形槽5313与第二弧形槽6313的弧度均为π/2，第三弧形槽6413的弧度为π/6。产品气阀50的第一均压通道541的两个端口之间的夹角为180°，第一均压通道542的两个端口之间的夹角为90°，第一均压通道543的两个端口之间的夹角为90°，相邻第一均压通道之间的夹角为30°；第二均压通道551的两个端口之间的夹角为180°，第二均压通道552的两个端口之间的夹角为90°，相邻第二均压通道之间的夹角为60°。
在本实施例中，第一弧形槽5313用于引导至少一个吸附塔的产品气在产品气端口5311和与第一弧形槽5313对齐的通孔520之间流动；第一均压通道541、542和543用于引导产品气在与第一均压通道541、542和543的两个端口对齐的两个通孔520之间流动；第二均压通道551和552用于引导产品气在与第二均压通道551和552的两个端口对齐的两个通孔520之间流动。
在本实施例中，第二弧形槽6313用于将进料气流引导至与第二弧形槽6313对齐的通孔620中；第一排气通道641用于将尾气从与第一尾气入口6412对齐的通孔620引导至排出端口6411；第二排气通道642用于将尾气从与第二尾气入口6422对齐的通孔620引导至排出端口6411；第三弧形槽6413用于将尾气从与第三弧形槽6413对齐的通孔620引导至排出端口6411。
本实施例的变压吸附装置可实现两种变压吸附工艺时序，在工作过程中，仅产品气阀50的阀体51和原料气阀60的阀体61同步旋转，其他部件均固定不动。
工艺时序一
产品气阀50的切换阀522使得产品气通道531和第一均压通道541、542和543处于工作状态，原料气阀60的切换阀622使得原料气通道631和第一排气通道641处于工作状态。每个吸附塔在工艺时序一的一个工艺周期中经历吸附、均压一、吹扫再生、均压二和增压的步骤。下面结合图6，说明本实施例的变压吸附装置采用工艺时序一的工作过程。产品气阀50的阀体51和原料气阀60的阀体61沿顺时针方向同步转动，步序间隔为30°。
步序一时，原料气由进料端口6311进入原料气阀60，经由第二弧形槽6313和底部气道11进入吸附塔10的塔底。原料气自下而上经过吸附塔10中的吸附剂床层后，杂质被吸附在床层中，提纯的产品气经塔顶气道12进入通孔，在第一弧形槽5313的引导下进入产品气阀50的产品气通道531并排出。吸附塔10处于吸附步骤。吸附塔20的顶部气道22和吸附塔40的顶部气道42通过第一均压通道541相连通，吸附塔20与吸附塔40进行均压一步骤。吸附塔30的底部气道31与第一排气通道641相连通，吸附塔30内的逆放尾气由上至下排出，实现吸附塔30的逆放再生步骤。
步序二时，吸附塔10仍处于吸附步骤。吸附塔30的顶部气道32和吸附塔40的顶部气道42通过第一均压通道543相连通，吸附塔30的底部气道31经第三弧形槽6413与第一排气通道641相连通，吹扫尾气由上至下排出吸附塔30，进行吸附塔40对吸附塔30的吹扫再生步骤。
步序三时，吸附塔10仍处于吸附步骤。同时，吸附塔10的顶部气道12与吸附塔20的顶部气道22通过第一弧形槽5313相连通，吸附塔10对吸附塔20进行增压，在此过程中，吸附塔20增压至吸附压力，准备接收原料气。吸附塔30的顶部管线32与吸附塔40的顶部管线42通过第一均压通道542相连通，吸附塔30与吸附塔40进行均压二步骤。
步序四时，原料气由进料端口6311进入原料气阀60，经由第二弧形槽6313和底部气道21进入吸附塔20的塔底。原料气自下而上经过吸附塔20中的吸附剂床层后，杂质被吸附在床层中，提纯的产品气经塔顶气道22由第一弧形槽5313进入产品气阀50由产品气通道531排出。吸附塔20处于吸附步骤。吸附塔30的顶部气道32和吸附塔10的顶部气道12通过第一均压通道541相连通，吸附塔30与吸附塔10进行均压一步骤。吸附塔40的底部气道41与第一排气通道641相连通，吸附塔40内的逆放尾气由上至下排出，实现吸附塔40的逆放再生步骤。
工艺时序二
产品气阀50的切换阀522使得产品气通道531和第二均压通道551和552处于工作状态，原料气阀60的切换阀622使得原料气通道631和第二排气通道651处于工作状态。每个吸附塔在工艺时序二的一个工艺周期中经历吸附、均压一、均压二、逆放再生和增压的步骤。下面结合图7，说明本实施例的变压吸附装置采用工艺时序二的工作过程。产品气阀50的阀体51和原料气阀60的阀体61沿顺时针方向同步转动，步序间隔为30°。
步序一时，原料气由进料端口6311进入原料气阀60，经由第二弧形槽6313和底部气道11进入吸附塔10的塔底。原料气自下而上经过吸附塔10中的吸附剂床层后，杂质被吸附在床层中，提纯的产品气经第一弧形槽5313进入产品气阀50由产品气通道531排出。吸附塔10处于吸附步骤。吸附塔20的顶部气道22和吸附塔40的顶部气道42通过第二均压通道551相连通，吸附塔20与吸附塔40进行均压一步骤。吸附塔30的底部气道31与第二排气通道651相连通，吸附塔30内的逆放尾气由上至下排出，实现吸附塔30的逆放再生步骤。
步序二时，吸附塔10仍处于吸附步骤。吸附塔20、30和40均处于切出状态，不进行任何操作。
步序三时，吸附塔10仍处于吸附步骤。同时，吸附塔10的顶部气道12与吸附塔20的顶部气道22通过第一弧形槽5313相连通，吸附塔10对吸附塔20进行增压，在此过程中，吸附塔20增压至吸附压力，准备接收原料气。吸附塔30的顶部管线32与吸附塔40的顶部管线42通过第二均压通道552相连通，吸附塔30与吸附塔40进行均压二步骤。
步序四时，原料气由进料端口6311进入原料气阀60，经由第二弧形槽6313和底部气道21进入吸附塔20的塔底。原料气自下而上经过吸附塔20中的吸附剂床层后，杂质被吸附在床层中，提纯的产品气经第一弧形槽5313进入产品气阀50由产品气通道531排出。吸附塔20处于吸附步骤。吸附塔30的顶部气道32和吸附塔10的顶部气道12通过第二均压通道551相连通，吸附塔30与吸附塔10进行均压一步骤。吸附塔40的底部气道41与第二排气通道651相连通，吸附塔40内的逆放尾气由上至下排出，实现吸附塔40的逆放再生步骤。
本实施例的变压吸附装置可以根据实际项目需要切换至合适的工艺时序，并根据原料波动等现场条件进行在线切换工艺时序，无需停机，保证了生产灵活性。当某一工艺时序对应的产品气阀的阀块需要更换或维修时，也可以实现在线操作，提高了旋转阀的在线率和生产效率，确保长周期项目的连续运行。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。针对上述示例性实施方案所做的任何简单修改、等同变化与修饰，都应落入本发明的保护范围。
Claims (16)
1.一种旋转阀，其特征在于，包括：
阀体，其为圆柱体结构，所述阀体内设有三个流道组，所述三个流道组的端口设置在所述阀体的表面；以及
阀套，其同轴密封套设在所述阀体外，所述阀套均匀开设多个通孔，每个所述通孔的内端延伸形成竖直槽，所述竖直槽沿竖直方向分为三段分别对应不同的流道组的端口，所述通孔处设有切换阀，所述切换阀使得所述通孔连通所述竖直槽的两段，从而将对应的两个流道组切换为工作状态，
所述阀体围绕轴线相对于所述阀套旋转，以使得所述多个通孔与处于工作状态的两个流道组的端口相组合连通从而改变工艺操作模式，每一个所述通孔至多与所述阀体的一个端口相连通。
2.根据权利要求1所述的旋转阀，其特征在于，所述三个流道组包括一个常开流道组和两个切换流道组。
3.根据权利要求2所述的旋转阀，其特征在于，所述阀体由至少两个阀块组成，所述至少两个阀块可拆卸连接，所述两个切换流道组设置在不同的阀块中。
4.根据权利要求2所述的旋转阀，其特征在于，所述两个切换流道组对应的工艺时序相同或不同。
5.根据权利要求2所述的旋转阀，其特征在于，所述常开流道组的一个端口位于所述阀体的顶面中心，另一个端口位于所述阀体的侧壁上且水平延伸有弧形槽。
6.一种变压吸附装置，其特征在于，包括：
原料气阀，其为权利要求1所述的旋转阀，所述原料气阀的端口包括设置在顶面中心的进料端口和设置在底面中心的排出端口；
产品气阀，其为权利要求1所述的旋转阀，所述产品气阀的端口包括设置在顶面中心的产品气端口，所述产品气阀的阀体与所述原料气阀的阀体按照设定时序同轴、同步旋转；以及
多个吸附塔，其底部气道分别与所述原料气阀的通孔相连通，顶部气道分别与所述产品气阀的通孔相连通。
7.根据权利要求6所述的变压吸附装置，其特征在于，所述产品气阀的三个流道组分别包括：
产品气通道，其一个端口为所述产品气端口，另一个端口位于阀体的侧壁上且水平延伸有第一弧形槽，所述第一弧形槽用于引导至少一个所述吸附塔的产品气在所述产品气端口和与所述第一弧形槽对齐的通孔之间流动；
第一均压通道，其两个端口均设置在阀体的侧壁上，所述第一均压通道用于引导产品气在与所述第一均压通道的两个端口对齐的两个通孔之间流动；以及
第二均压通道，其两个端口均设置在阀体的侧壁上，所述第二均压通道用于引导产品气在与所述第二均压通道的两个端口对齐的两个通孔之间流动。
8.根据权利要求7所述的变压吸附装置，其特征在于，所述第一均压通道的数量为2~10个，相邻的所述第一均压通道的夹角为10°至45°；所述第二均压通道的数量为2~10个，相邻的所述第二均压通道的夹角为10°至45°；所述第一均压通道的布置与所述第二均压通道的布置相同或不同。
9.根据权利要求7所述的变压吸附装置，其特征在于，所述产品气阀的阀体由上阀块、中阀块和下阀块构成，所述产品气通道设置在所述中阀块内并穿过所述上阀块，所述第一均压通道和所述第二均压通道分别设置在所述上阀块和所述下阀块内，所述上阀块和所述下阀块与所述中阀块可拆卸地连接。
10.根据权利要求7所述的变压吸附装置，其特征在于，所述原料气阀的三个流道组分别包括：
原料气通道，其一个端口为所述进料端口，另一个端口位于阀体的侧壁上且水平延伸有第二弧形槽，所述第二弧形槽用于将进料气流引导至与所述第二弧形槽对齐的通孔中，所述第二弧形槽与所述第一弧形槽的弧度相同、竖直相对；
第一排气通道，其一个端口为所述排出端口，另一个端口为第一尾气入口位于所述阀体的侧壁上，所述第一排气通道用于将尾气从与所述第一尾气入口对齐的通孔引导至所述排出端口；以及
第二排气通道，其与所述第一排气通道构成F型，所述第二排气通道的一个端口为所述排出端口，另一个端口为第二尾气入口位于所述阀体的侧壁上，所述第二排气通道用于将尾气从与所述第二尾气入口对齐的通孔引导至所述排出端口。
11.根据权利要求10所述的变压吸附装置，其特征在于，所述第一尾气入口和/或所述第二尾气入口水平延伸有第三弧形槽，所述第三弧形槽用于将尾气从与所述第三弧形槽对齐的通孔引导至所述排出端口。
12.根据权利要求10所述的变压吸附装置，其特征在于，所述第一弧形槽和所述第二弧形槽的弧度为π/6~5π/6。
13.根据权利要求6所述的变压吸附装置，其特征在于，所述吸附塔的数量大于或等于4个。
14.根据权利要求6所述的变压吸附装置，其特征在于，所述设定时序为变压吸附的工艺时序。
15.根据权利要求14所述的变压吸附装置，其特征在于，所述变压吸附的工艺时序包括按时间顺序的吸附、均压、再生和增压步骤。
16.根据权利要求6所述的变压吸附装置，其特征在于，所述产品气阀的阀体与所述原料气阀的阀体匀速旋转或步进旋转。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110497464.8A CN115306921A (zh) | 2021-05-08 | 2021-05-08 | 变压吸附装置及其旋转阀 |
| TW111113990A TW202243721A (zh) | 2021-05-08 | 2022-04-13 | 變壓吸附裝置及其旋轉閥 |
| KR1020237042318A KR20240006620A (ko) | 2021-05-08 | 2022-04-29 | 압력 스윙 흡착 장치와, 그 로터리 밸브 |
| EP22806541.3A EP4336073A1 (en) | 2021-05-08 | 2022-04-29 | Pressure swing adsorption device and rotary valve thereof |
| CA3218332A CA3218332A1 (en) | 2021-05-08 | 2022-04-29 | Pressure swing adsorption device and rotary valve thereof |
| JP2023568530A JP2024517291A (ja) | 2021-05-08 | 2022-04-29 | 圧力スイング吸着装置およびその回転弁 |
| PCT/CN2022/090133 WO2022237573A1 (zh) | 2021-05-08 | 2022-04-29 | 变压吸附装置及其旋转阀 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110497464.8A CN115306921A (zh) | 2021-05-08 | 2021-05-08 | 变压吸附装置及其旋转阀 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115306921A true CN115306921A (zh) | 2022-11-08 |
Family
ID=83853397
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110497464.8A Pending CN115306921A (zh) | 2021-05-08 | 2021-05-08 | 变压吸附装置及其旋转阀 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP4336073A1 (zh) |
| JP (1) | JP2024517291A (zh) |
| KR (1) | KR20240006620A (zh) |
| CN (1) | CN115306921A (zh) |
| CA (1) | CA3218332A1 (zh) |
| TW (1) | TW202243721A (zh) |
| WO (1) | WO2022237573A1 (zh) |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2678701B1 (fr) * | 1991-07-04 | 1993-11-05 | Cice Sa | Couples de disques ceramiques pour robinet mitigeur et robinet mitigeur le comportant. |
| CN201059373Y (zh) * | 2007-03-01 | 2008-05-14 | 邹建仁 | 水龙头阀芯 |
| CN101139088B (zh) | 2007-08-10 | 2011-06-01 | 西安交通大学 | 旋转分子筛微型变压吸附制氧装置 |
| US7819948B2 (en) | 2007-10-29 | 2010-10-26 | Air Products And Chemicals, Inc. | Rotary valve |
| CN201836452U (zh) * | 2010-10-29 | 2011-05-18 | 璨镛工业股份有限公司 | 流道切换阀 |
| CN102913494B (zh) * | 2012-09-29 | 2015-02-11 | 浙江大学 | 一种阀芯旋转式四通换向阀 |
| CN103953752B (zh) * | 2014-04-03 | 2016-03-02 | 吴亚利 | 轴端马达油压分配阀组 |
| CN104196790B (zh) * | 2014-07-22 | 2016-06-08 | 武汉钢铁(集团)公司 | 双自由度阀芯旋转内控式高频换向阀 |
| CN107355564A (zh) * | 2017-07-10 | 2017-11-17 | 成都赛普瑞兴科技有限公司 | 一种旋转阀及其组件 |
| CN206874888U (zh) * | 2017-07-10 | 2018-01-12 | 成都赛普瑞兴科技有限公司 | 一种旋转阀及其组件 |
-
2021
- 2021-05-08 CN CN202110497464.8A patent/CN115306921A/zh active Pending
-
2022
- 2022-04-13 TW TW111113990A patent/TW202243721A/zh unknown
- 2022-04-29 KR KR1020237042318A patent/KR20240006620A/ko unknown
- 2022-04-29 EP EP22806541.3A patent/EP4336073A1/en active Pending
- 2022-04-29 WO PCT/CN2022/090133 patent/WO2022237573A1/zh active Application Filing
- 2022-04-29 CA CA3218332A patent/CA3218332A1/en active Pending
- 2022-04-29 JP JP2023568530A patent/JP2024517291A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP4336073A1 (en) | 2024-03-13 |
| CA3218332A1 (en) | 2022-11-17 |
| TW202243721A (zh) | 2022-11-16 |
| JP2024517291A (ja) | 2024-04-19 |
| KR20240006620A (ko) | 2024-01-15 |
| WO2022237573A1 (zh) | 2022-11-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5891217A (en) | Process and apparatus for gas separation | |
| US9101872B2 (en) | Pressure swing adsorption system with indexed rotatable multi-port valves | |
| US5820656A (en) | Process and apparatus for gas separation | |
| EP0512534B1 (en) | Gas separating system and gas recovery system | |
| CA2146806C (en) | Continuous pressure difference driven adsorption process | |
| US20050132881A1 (en) | Indexing rotary dual valve for pressure swing adsorption systems | |
| US20060283325A1 (en) | Oxygen concentrating apparatus and rotary valve | |
| AU2564097A (en) | Flow regulated pressure swing adsorption system | |
| WO2001041900A3 (en) | Process and apparatus for pressure swing adsorption separation of a gas mixture | |
| CN103534003B (zh) | 具有旋转分配器和用于调节流量的装置的吸附净化单元 | |
| KR20180028492A (ko) | 오리피스들에 의한 흐름 조절을 갖는 압력 스윙 흡착기들 | |
| CN101160149A (zh) | 氧浓缩装置 | |
| CA2227483C (en) | Process and apparatus for gas separation | |
| CN115306921A (zh) | 变压吸附装置及其旋转阀 | |
| CN202469081U (zh) | 一种分子筛制氧设备的气体控制阀 | |
| RU2825683C2 (ru) | Устройство адсорбции с колебанием давления и поворотный клапан для него | |
| US20240367088A1 (en) | Pressure Swing Adsorption Device And Rotary Valve Thereof | |
| CN209865695U (zh) | 气流分布器和制氮设备 | |
| DE60019114D1 (de) | Adsorptionselement | |
| CN100563787C (zh) | 具有标引可旋转多通阀的变压吸附系统 | |
| CN107213749B (zh) | 一种co2提纯系统及气体处理系统 | |
| CN219388690U (zh) | 一种阀门控制装置 | |
| CN107185355B (zh) | 一种o2提纯系统及气体处理系统 | |
| RU2023132026A (ru) | Устройство адсорбции с колебанием давления и поворотный клапан для него | |
| CN113277478B (zh) | 一种单换向阀双作用制氧系统及其制氧方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20240110 Address after: 100728 No. 22 North Main Street, Chaoyang District, Beijing, Chaoyangmen Applicant after: CHINA PETROLEUM & CHEMICAL Corp. Applicant after: Sinopec (Dalian) Petrochemical Research Institute Co.,Ltd. Address before: 100728 No. 22 North Main Street, Chaoyang District, Beijing, Chaoyangmen Applicant before: CHINA PETROLEUM & CHEMICAL Corp. Applicant before: DALIAN RESEARCH INSTITUTE OF PETROLEUM AND PETROCHEMICALS, SINOPEC Corp. |