CN210978624U - 十二塔变压吸附系统的旋转阀装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及工业气体分离提纯设备技术领域，具体是一种十二塔变压吸附系统的旋转阀装置，包括上阀及下阀，上阀包括上阀体和上阀芯，上阀芯内部分别设有产品气通道、一均升/降通道、二均升/降通道、三均升/降通道、四均升/降通道、最终升压通道、顺放/冲洗一通道、顺放/冲洗二通道、顺放/冲洗三通道、产品气吹扫通道，下阀芯内部分别设有原料进气口、吸附通道、冲洗解析气一排出通道、冲洗解析气二排出通道、冲洗解析气三排出通道、逆放通道、产品气吹扫排出通道及解析气排出总通道。本实用新型专门针对12塔的变压吸附系统设计。

Description

十二塔变压吸附系统的旋转阀装置

技术领域

本实用新型涉及工业气体分离提纯设备技术领域，具体是一种十二塔变压吸附系统的旋转阀装置。

背景技术

随着石油化工和煤化工的高速发展，变压吸附已成为大型工业装置制氢的主要手段。变压吸附工艺复杂，自动化程度高，对程控阀的要求高，程控阀的工作特性直接影响到产品的性能。

在变压吸附生产过程中要求周期性的切换开关阀门，动作频繁且阀门数量多，切换时间也有严格要求，人工操作阀门是无法实现的，必须采用控制系统执行程序来调节程控阀实现工艺操作。

由于变压吸附装置工艺介质多为氢气等易燃易爆气体，为保障装置安全、长周期稳定可靠运行，就对程控阀门的性能提出了一些特殊的要求：首先密封性能要好，周期频繁开关阀门而保持阀门不外漏也不内漏，以保证产品质量和装置安全；阀门开关的速度要快，因阀门通径不同，开关时间会不同，但其开关时间应小于3s，以保证控制程序的执行和产品气的质量；要具备双向耐压性和抗高速气流冲刷性能；另外，根据工艺要求，程控阀门不但要实现开关功能还要有现场阀位指示，并对输入、输出信号不一致进行报警。

现有技术的变压吸附系统中多数采用几十个程控阀门，不仅无法达到上述要求，而且占地面积大，投资成本高；并且功能不够齐全，不能满足变压吸附生产的需要。

针对上述问题，公开号为CN209005510U的中国专利中公开了一种“九塔变压吸附系统的程控阀装置”，上述装置用一个可转动的程控阀代替传统变压吸附装置中的几十个程控阀，大大减少阀门数量，可以节省投资和占地面积。

但是上述装置适用于9塔的变压吸附系统，现有技术中，针对回收率要求高，压力较高(2.4MPa以上)，流量要求大(10000Nm³/h以上)的场合，12塔的变压吸附系统更加适合。12塔的变压吸附系统整体设备十分庞大，程控阀用量较多，项目建设周期长，投资大，后期维护保养费用高。而且这种工况下需要均压次数较多，而用于9塔变压吸附的旋转阀受构造限制，只有三次均压，且无顺放、逆放过程，已经无法满足这种工况。所以研制一种新型的用于12塔结构的变压吸附旋转阀装置显得特别重要。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种十二塔变压吸附系统的旋转阀装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：

一种十二塔变压吸附系统的旋转阀装置，包括上阀及下阀，上阀及下阀均为圆柱体结构。上阀包括上阀体和上阀芯，下阀包括下阀体和下阀芯，上阀芯和下阀芯通过转轴连接，转轴与电机连接，上阀芯可相对于上阀体转动，下阀芯可相对于下阀体转动。

上阀体上开设有十二个上接口，上接口分别通过管道与吸附塔的塔顶连接，下阀体上开设有十二个下接口，下接口分别通过管道与吸附塔的塔底连接。

上阀芯内部分别设有产品气通道、一均升/降通道、二均升/降通道、三均升/降通道、四均升/降通道、最终升压通道、顺放/冲洗一通道、顺放/冲洗二通道、顺放/冲洗三通道、产品气吹扫通道。

下阀芯内部分别设有原料进气口、吸附通道、冲洗解析气一排出通道、冲洗解析气二排出通道、冲洗解析气三排出通道、逆放通道、产品气吹扫排出通道及解析气排出总通道。原料进气口连通吸附通道，通过吸附通道与下阀体的下接口连接，以保证原料气能够不断从吸附塔底部进入。冲洗解析气一排出通道、冲洗解析气二排出通道、冲洗解析气三排出通道分别与解析气排出总通道连通。解析气排出总通道连接解析气缓冲罐至下游使用设备。

12塔变压吸附系统包括12台吸附塔，每个时刻都有两个吸附塔处于吸附状态，每个塔进行四次均压，三次顺放，一次逆放，三次冲洗，一次产品气吹扫，可以最大限度保证产品气回收率，且12塔变压吸附系统中只用一个旋转阀即可运行。上述结构的旋转阀装置可保证12塔变压吸附系统的正常运行。

所述冲洗解析气一排出通道、冲洗解析气二排出通道、冲洗解析气三排出通道分别与解析气排出总通道之间设有止回阀，防止气流倒串。

所述产品气通道与吸附通道设置在同一竖直线上，同步转动，以保证每个吸附塔进原料和出产品同步进行。

所述一均升/降通道将相隔两个吸附塔的上接口连通，实现间隔两个位置的吸附塔均压；二均升/降通道将相隔三个吸附塔的上接口连通，实现间隔三个位置的吸附塔均压；三均升/降通道将相隔四个吸附塔的上接口连通，实现间隔四个位置的吸附塔均压；四均升/降通道将相隔五个吸附塔的上接口连通，实现间隔五个位置的吸附塔均压。

所述顺放/冲洗一通道将相隔四个吸附塔的上接口连通，实现间隔四个位置的吸附塔再生，并在下阀芯的相应位置设置排出口，便于解析气排至解析气排出总通道；顺放/冲洗二通道将相隔三个吸附塔的上接口连通，实现间隔三个位置的吸附塔再生，并在下阀芯的相应位置设置排出口，便于解析气排至解析气排出总通道；顺放/冲洗三通道将相隔两个吸附塔的上接口连通，实现间隔两个位置的吸附塔再生，并在下阀芯的相应位置设置排出口，便于解析气排至解析气排出总通道。

逆放通道置于下阀芯，位于逆时针方向顺放三通道的后边，连接解析气排出总通道，实现吸附塔内压力排放至尾气压力。

产品气吹扫通道置于上阀芯，位于逆时针方向逆放通道的后边，且该通道连接产品气通道；并在下阀芯同一竖直位置设置开口，该开口连接解析气排出总通道，实现吸附塔的彻底再生。

所述最终升压通道将产品气通道与吸附塔的塔顶接口连接，以完成均升后的最终升压，为下一吸附周期做准备。

所述电机通过调速齿轮箱与转轴连接，并有变频器控制，以保证动力传输稳定且转速随意可调。

本实用新型所达到的有益效果是：

本实用新型专门针对12塔的变压吸附系统设计，适合回收率要求高，压力较高(2.4MPa以上)，流量要求大(10000Nm³/h以上)的场合，满足12塔的变压吸附系统运行的需求。

本实用新型用一个可转动的旋转阀代替传统变压吸附装置中的几十个程控阀，大大减少阀门数量，可以节省投资和占地面积。

旋转阀的转动周期完全可由驱动电机变频器的转速来控制，可以自由调节吸附周期，从而可以提高吸附效率，减少吸附剂的用量。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型结构示意图；

图2是本实用新型上阀的结构示意图；

图3是本实用新型下阀的结构示意图。

图中：1、上阀体；2、上阀芯；3、产品气通道；4、转轴；5、调速齿轮箱；6、电机；7、变频器；8、下阀体；9、下阀芯；10、原料进气口；11、上接口；12、解析气排出总通道；13、下接口；14、止回阀；15、顺放/冲洗三通道；16、顺放/冲洗二通道；17、顺放/冲洗一通道；18、产品气吹扫通道；19、四均升/降通道；20、三均升/降通道；21、二均升/降通道；22、一均升/降通道；23、最终升压通道；24、吸附通道；25、逆放通道；26、冲洗解析气三排出通道；27、冲洗解析气二排出通道；28、冲洗解析气一排出通道；29、产品气吹扫排出通道。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例：

如图1所示，一种十二塔变压吸附系统的旋转阀装置，包括上阀及下阀，上阀及下阀均为圆柱体结构。上阀包括上阀体1和上阀芯2，下阀包括下阀体8和下阀芯9，上阀芯2和下阀芯9通过转轴4连接，转轴4与电机6连接，上阀芯2可相对于上阀体1转动，下阀芯9可相对于下阀体8转动。所述电机6通过调速齿轮箱5与转轴4连接，并有变频器7控制，以保证动力传输稳定且转速随意可调。

上阀体1上开设有十二个上接口，上接口分别通过管道与吸附塔的塔顶连接，下阀体8上开设有十二个下接口，下接口分别通过管道与吸附塔的塔底连接。其中，上、下阀体的十二个接口均以A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L十二字母标示，接口A与系统中的1塔连接，接口B与2塔连接，接口C与3塔连接，接口D与4塔连接，接口E与5塔连接，接口F与6塔连接，接口G与7塔连接，接口H与8塔连接，接口I与9塔连接，接口J与10塔连接，接口K与11塔连接，接口L与12塔连接.

如图1、图2所示，上阀芯2内部分别设有产品气通道3、一均升/降通道22、二均升/降通道21、三均升/降通道20、四均升/降通道19、最终升压通道23、顺放/冲洗一通道17、顺放/冲洗二通道16、顺放/冲洗三通道15、产品气吹扫通道18，各个通道设置在上阀芯2内部，图中为了直观理解，绘制成结构示意图。

所述一均升/降通道22将相隔两个吸附塔的上接口连通，实现间隔两个位置的吸附塔均压；二均升/降通道21将相隔三个吸附塔的上接口连通，实现间隔三个位置的吸附塔均压；三均升/降通道20将相隔四个吸附塔的上接口连通，实现间隔四个位置的吸附塔均压；四均升/降通道19将相隔五个吸附塔的上接口连通，实现间隔五个位置的吸附塔均压。

所述顺放/冲洗一通道17将相隔四个吸附塔的上接口连通，实现间隔四个位置的吸附塔再生，并在下阀芯9的相应位置设置排出口，便于解析气排至解析气排出总通道12；顺放/冲洗二通道16将相隔三个吸附塔的上接口连通，实现间隔三个位置的吸附塔再生，并在下阀芯9的相应位置设置排出口，便于解析气排至解析气排出总通道12；顺放/冲洗三通道15将相隔两个吸附塔的上接口连通，实现间隔两个位置的吸附塔再生，并在下阀芯9的相应位置设置排出口，便于解析气排至解析气排出总通道12。

产品气吹扫通道18置于上阀芯2，位于逆时针方向逆放通道的后边，且该通道连接产品气通道3；并在下阀芯同一竖直位置设置开口，该开口连接解析气排出总通道12，实现吸附塔的彻底再生。

所述最终升压通道23将产品气通道3与吸附塔的塔顶接口连接，以完成均升后的最终升压，为下一吸附周期做准备。

如图1、图3所示，下阀芯9内部分别设有原料进气口10、吸附通道24、冲洗解析气一排出通道28、冲洗解析气二排出通道27、冲洗解析气三排出通道26、逆放通道25、产品气吹扫排出通道29及解析气排出总通道12，各个通道设置在下阀芯9内部。原料进气口10连通吸附通道24，通过吸附通道24与下阀体8的下接口连接，以保证原料气能够不断从吸附塔底部进入。冲洗解析气一排出通道28、冲洗解析气二排出通道27、冲洗解析气三排出通道26分别与解析气排出总通道12连通。解析气排出总通道12连接解析气缓冲罐至下游使用设备。

所述冲洗解析气一排出通道28、冲洗解析气二排出通道27、冲洗解析气三排出通道26分别与解析气排出总通道12之间设有止回阀14，防止气流倒串。

逆放通道25置于下阀芯9，位于逆时针方向顺放三通道的后边，连接解析气排出总通道12，实现吸附塔内压力排放至尾气压力。

所述产品气通道3与吸附通道24设置在同一竖直线上，同步转动，以保证每个吸附塔进原料和出产品同步进行。

12塔变压吸附系统包括12台吸附塔，每个时刻都有两个吸附塔处于吸附状态，每个塔进行四次均压，三次顺放，一次逆放，三次冲洗，一次产品气吹扫，可以最大限度保证产品气回收率，且12塔变压吸附系统中只用一个旋转阀即可运行。

12塔变压吸附系统旋转阀装置的具体工作过程，举例说明，以1塔运行过程为例：

当吸附通道24转至1塔接口位置时，1塔吸附，转离后停止吸附；

1塔开始一均降，通过旋转阀上阀芯利用一均升/降通道22，将1塔内气体排入刚完成二均升的4塔；

接着是二均降，通过旋转阀上阀芯利用二均升/降通道21，将1塔内气体排入刚完成三均升的5塔；

其次是三均降，通过旋转阀上阀芯利用三均升/降通道20，将1塔内气体排入刚完成四均升的6塔；

然后是四均降，通过旋转阀上阀芯利用四均升/降通道19，将1塔内气体排入刚完成产品气吹扫的7塔；

1塔进入再生过程，首先是顺放一，通过旋转阀上阀芯利用顺放/冲洗一通道17，将1塔内残余气体由顶部排入刚完成冲洗二的9塔内；

再是顺放二，通过旋转阀上阀芯利用顺放/冲洗二通道16，将1塔内残余气体由顶部排入刚完成冲洗三的10塔内；

然后是顺放三，通过旋转阀上阀芯利用顺放/冲洗三通道15，将1塔内残余气体由顶部排入刚完成逆放的11塔内；

然后是逆放，通过旋转阀下阀芯利用逆放通道25，将1塔内残余气体由底部排入解析气排出总通道；

然后进入冲洗流程，首先是冲洗三，通过旋转阀上阀芯利用顺放/冲洗三通道15，将3塔内残余气体由顶部排入刚完成逆放的1塔内，1塔冲洗解析气通过旋转阀下阀芯利用冲洗解析气三排出通道26，排入解析气排出总通道12；

接着是冲洗二，通过旋转阀上阀芯利用顺放/冲洗二通道16，将4塔内残余气体由顶部排入刚完成冲洗三的1塔内，1塔冲洗解析气通过旋转阀下阀芯利用冲洗解析气二排出通道27，排入解析气排出总通道12；

其次是冲洗一，通过旋转阀上阀芯利用顺放/冲洗一通道17，将5塔内残余气体由顶部排入刚完成冲洗二的1塔内，1塔冲洗解析气通过旋转阀下阀芯利用冲洗解析气一排出通道28，排入解析气排出总通道12；

再是产品气吹扫，通过旋转阀上阀芯利用产品气吹扫通道18，将产品气体由顶部排入刚完成冲洗一的1塔内，对1塔吸附剂进行彻底再生，1塔吹扫解析气通过旋转阀下阀芯产品气吹扫排出通道29，排入解析气排出总通道12；

再生完毕后，开始升压，先是四均升，7塔内气体通过旋转阀上阀芯利用四均升/降通道19，由顶部排入1塔(该过程对应7塔四均降)；

先是三均升，8塔内气体通过旋转阀上阀芯利用三均升/降通道20，由顶部排入1塔(该过程对应8塔三均降)；

接着是二均升，9塔内气体通过旋转阀上阀芯利用二均升/降通道21，由顶部排入1塔(该过程对应9塔二均降)；

然后是一均升，10塔内气体通过旋转阀上阀芯利用一均升/降通道22，由顶部排入1塔(该过程对应10塔一均降)；

最终由产品气管线对1塔进行最终升压，完成一个吸附周期。

其他塔的工作过程与上述1塔工作过程相似。

Claims (9)

1.一种十二塔变压吸附系统的旋转阀装置，包括上阀及下阀，上阀及下阀均为圆柱体结构，上阀包括上阀体和上阀芯，下阀包括下阀体和下阀芯，上阀芯和下阀芯通过转轴连接，其特征在于，转轴与电机连接，上阀体上开设有十二个上接口，下阀体上开设有十二个下接口，上阀芯内部分别设有产品气通道、一均升/降通道、二均升/降通道、三均升/降通道、四均升/降通道、最终升压通道、顺放/冲洗一通道、顺放/冲洗二通道、顺放/冲洗三通道、产品气吹扫通道，下阀芯内部分别设有原料进气口、吸附通道、冲洗解析气一排出通道、冲洗解析气二排出通道、冲洗解析气三排出通道、逆放通道、产品气吹扫排出通道及解析气排出总通道，原料进气口连通吸附通道，冲洗解析气一排出通道、冲洗解析气二排出通道、冲洗解析气三排出通道分别与解析气排出总通道连通。

2.根据权利要求1所述的十二塔变压吸附系统的旋转阀装置，其特征在于，所述冲洗解析气一排出通道、冲洗解析气二排出通道、冲洗解析气三排出通道分别与解析气排出总通道之间设有止回阀。

3.根据权利要求1所述的十二塔变压吸附系统的旋转阀装置，其特征在于，所述产品气通道与吸附通道设置在同一竖直线上。

4.根据权利要求1所述的十二塔变压吸附系统的旋转阀装置，其特征在于，所述一均升/降通道将相隔两个吸附塔的上接口连通；二均升/降通道将相隔三个吸附塔的上接口连通；三均升/降通道将相隔四个吸附塔的上接口连通；四均升/降通道将相隔五个吸附塔的上接口连通。

5.根据权利要求1所述的十二塔变压吸附系统的旋转阀装置，其特征在于，所述顺放/冲洗一通道将相隔四个吸附塔的上接口连通；顺放/冲洗二通道将相隔三个吸附塔的上接口连通；顺放/冲洗三通道将相隔两个吸附塔的上接口连通。

6.根据权利要求1所述的十二塔变压吸附系统的旋转阀装置，其特征在于，逆放通道置于下阀芯，位于逆时针方向顺放三通道的后边，连接解析气排出总通道。

7.根据权利要求1所述的十二塔变压吸附系统的旋转阀装置，其特征在于，产品气吹扫通道置于上阀芯，该通道连接产品气通道，并在下阀芯同一竖直位置设置开口，该开口连接解析气排出总通道。

8.根据权利要求1所述的十二塔变压吸附系统的旋转阀装置，其特征在于，所述最终升压通道将产品气通道与吸附塔的塔顶接口连接。

9.根据权利要求1所述的十二塔变压吸附系统的旋转阀装置，其特征在于，所述电机通过调速齿轮箱与转轴连接，并有变频器控制。

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