FR2621670A1 - VALVE BLOCK FOR PRESSURE VARIATION ADSORPTION FACILITIES FOR THE SEPARATION OF GASEOUS MIXTURES, IN PARTICULAR FOR THE EXTRACTION OF OXYGEN AND NITROGEN FROM AIR - Google Patents
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Abstract
Caractérisé en ce que dans le bloc de soupapes, les soupapes d'adsorbeur 2 affectées à un adsorbeur sont reliées ensemble par une conduite de gaz d'adsorbeur 1 en formant une série, le bloc de soupapes présentant un évidement aux soupapes d'adsorbeur 2, les évidements formant une partie des conduites de gaz de production 1, un tuyau 6 étant introduit dans les évidements menant chaque fois par une ramification 5 à une conduite de gaz de production 4, tuyau 6 formant avec l'évidement une fente annulaire et l'axe du tuyau 6 menant à la conduite de gaz de production 4 coupant l'axe de la conduite de gaz d'adsorbeur 1. L'invention concerne un bloc de soupapes pour installations d'adsorption à variation de pression, servant à la séparation de mélanges gazeux, notamment pour l'extraction de l'oxygène et l'azote à partir de l'air.Characterized in that in the valve block the adsorber valves 2 assigned to an adsorber are connected together by an adsorber gas line 1 forming a series, the valve block having a recess at the adsorber valves 2 , the recesses forming part of the production gas pipes 1, a pipe 6 being introduced into the recesses leading each time through a branch 5 to a production gas pipe 4, pipe 6 forming with the recess an annular slot and the 'axis of the pipe 6 leading to the production gas pipe 4 intersecting the axis of the adsorber gas pipe 1. The invention relates to a valve block for pressure-varying adsorption plants, serving for separation gas mixtures, in particular for the extraction of oxygen and nitrogen from air.
Description
I "Bloc de soupapes pour installations d'adsorption àI "Valve block for adsorption plants at
variation de pression, servant à la séparation de mé- pressure variation, used for the separation of
langes gazeux, notamment pour l'extraction de l'oxygè- gaseous substances, in particular for the extraction of oxygen
ne et l'azote à partir de l'air ".ne and nitrogen from the air ".
L'invention est utilisée pour la commande d'installations d'adsorption à variation de pression servant à la séparation de mélanges gazeux par voie d'adsorption, en particulier pour extraire l'oxygène The invention is used for the control of pressure swing adsorption plants for separating gaseous mixtures by adsorption, in particular for extracting oxygen.
et l'azote à partir de l'air.and nitrogen from the air.
Plus précisément, l'invention concerne un More specifically, the invention relates to a
bloc de soupapes pour installations d'adsorption à va- valve block for vacuum adsorption plants
riation de pression, se composant de plusieurs soupa- of pressure, consisting of several
pes d'absorbeur actionnées pneumatiquement disposées dans un bloc, soupapes reliées aux adsorbeurs par des conduites de gaz d'adsorbeur et avec des conduites de gaz de production pour les gaz s'écoulant entrant, pneumatically actuated absorber tubes arranged in a block, valves connected to adsorbers by adsorber gas lines and with production gas lines for incoming flowing gases,
respectivement en sortant des adsorbeurs. respectively leaving the adsorbers.
Pour la séparation des mélanges gazeux, on For the separation of gaseous mixtures,
utilise fréquemment de nos jours le procédé par ad- frequently uses the process by ad-
sorption du fait de son caractère économique et du fait de son efficacité. Les procédés travaillant avec une variation de pression ont particulièrement fait sorption because of its economic nature and because of its efficiency. The processes working with a pressure variation have particularly made
leurs preuves, ces derniers temps pour cette applica- in recent times for this application.
tion. Dans ces procédés, la désorption de l'adsorbant tion. In these processes, desorption of the adsorbent
chargé est réalisée par chute de pression, chute fré- loaded is carried out by pressure drop, fall
quemment complétée par l'application d'un gaz de rin- supplemented by the application of a rinsing gas
çage.cage.
Les installations connues d'adsorption à va- The known vacuum adsorption plants
riation de pression présentent une pluralité de soupa- pressure manifests have a plurality of
pes pour la commande des débits de gaz. Ce soupapes augmentent considérablement la dépense en matériel et en coût. C'est pourquoi, l'on est tenté de limiter la dépense provenant des soupapes. Selon le document DE-OS 3 310 759, on sait pour cela comment assembler, en un bloc de soupapes, pes for the control of gas flows. These valves greatly increase the expense in material and cost. Therefore, one is tempted to limit the expense from the valves. According to DE-OS 3 310 759, it is known for this purpose how to assemble, in a block of valves,
les soupapes intégrées dans les conduites de raccorde- the valves integrated in the connecting pipes
ment principales. Les blocs de soupapes sont chaque fois prévus sur l'entrée gaz et sur la sortie gaz de mainly. The valve blocks are provided each time on the gas inlet and on the gas outlet of
l'adsorbeur. Du fait des blocs de soupapes, la tuyau- adsorber. Because of the valve blocks, the pipe
terie des adsorbeurs est notablement limitée. La configuration constructive de ces blocs de soupapes n'est toutefois pas décrite dans le document DE-OS The adsorption process is significantly limited. The constructive configuration of these valve blocks is however not described in the document DE-OS
3 310 759.3,310,759.
Le but de l'invention est de limiter la dé- The object of the invention is to limit the
pense en matériau et en coût concernant les soupapes think in material and cost concerning the valves
et les tuyauteries de l'adsorbeur dans les installa- and the adsorber pipes in the
tions d'adsorption à variation de pression et de per- pressure swing adsorption
mettre un mode de construction des installations de faible encombrement et est caractérisé en ce que dans put a construction mode of small footprint installations and is characterized in that in
le bloc de soupapes, les soupapes d'adsorbeur affec- the valve block, the adsorber valves
tées à un adsorbeur sont reliées ensemble par une con- adsorber are connected together
duite de gaz d'adsorbeur en formant une série, le bloc de soupapes présentant un évidement aux soupapes d'adsorbeur, les évidements formant une partie des adsorber gas stream forming a series, the valve block having a recess at the adsorber valves, the recesses forming a part of
conduites de gaz de production, un tuyau étant intro- production lines, a pipe being introduced
duit dans les évidements menant chaque fois par une ramification à une conduite de gaz de production, tuyau formant avec l'évidement une fente annulaire et in the recesses each time leading through a branch to a production gas pipe, the pipe forming with the recess an annular slot and
l'axe du tuyau menant à la conduite de gaz de produc- the axis of the pipe leading to the production gas pipe
tion coupant l'axe de la conduite de gaz d'adsorbeur. cutting off the axis of the adsorber gas line.
L'invention a pour but de développer un bloc de soupapes pour installation d'adsorption à variation de pression, dans lequel les soupapes d'adsorbeur de The object of the invention is to develop a valve block for a pressure swing adsorption plant, in which the adsorber valves of
tous les adsorbeurs appartenant à l'installation d'ad- all the adsorbers belonging to the installation of ad-
sorption à variation de pression prévues sur un côté pressure swing sorption provided on one side
de l'adsorbeur sont disposées les unes à côté des au- the adsorber are arranged next to each other
tres dans le volume le plus petit possible. in the smallest possible volume.
Le problème est résolu selon l'invention, en ce que les soupapes d'adsorbeur affectées dans le bloc de soupapes à un adsorbeur sont reliées en formant une The problem is solved according to the invention, in that the adsorber valves affected in the adsorber valve block are connected forming a
série par une conduite de gaz d'adsorbeur. Chaque con- series by an adsorber gas pipe. Each con-
duite de gaz d'adsorbeur mène d'un bloc de soupapes à un adsorbeur et y débouche dans celui-ci sur un côté d'adsorbeur. Des conduites de gaz de production mène en outre au bloc de soupapes, pour les gaz s'écoulant par les conduites de gaz d'adsorbeur, en entrant dans The adsorber gas stream leads from a valve block to an adsorber and opens into it on an adsorber side. Production gas lines also lead to the valve block, for gases flowing through the adsorber gas lines, entering into
les adsorbeurs ou en sortant des adsorbeurs. Les sou- adsorbers or leaving adsorbers. The
papes d'adsorbeur sont reliées aux conduites de gaz de production par des ramifications se trouvant dans le bloc de soupapes et réalisées en règle générale en forme de croix. Une soupape d'adsorbeur ouvre ou ferme The adsorber rods are connected to the production gas lines by branches in the valve block and are generally cross-shaped. An adsorber valve opens or closes
ainsi la liaison entre une conduite de gaz de produc- thus the connection between a production gas pipe
tion et une conduite de gaz d'adsorbeur. Le bloc de and an adsorber gas line. The block of
soupapes présente un évidement sur chacune des soupa- The valves have a recess on each of the valves
pes d'adsorbeur; les évidements forment une partie des conduites de gaz d'adsorbeur. Un tuyau menant par une ramification à une conduite de gaz de production adsorber pes; the recesses form part of the adsorber gas pipes. A pipe leading through a branch to a production gas line
est introduit dans chacun des évidements, tuyau for- is introduced into each of the recesses,
mant une fente annulaire avec l'évidement. La fente annulaire et le tuyau forment une partie d'une soupape d'adsorbeur. L'axe du tuyau menant à la conduite de mant an annular cleft with the recess. The annular slot and the pipe form part of an adsorber valve. The axis of the pipe leading to the pipe of
gaz de production et l'axe de la conduite de gaz d'ad- production gas and the axis of the
sorbeur se coupent chaque fois. De cette manière, on permet que le gaz sortant de la conduite de gaz de production puisse s'écouler dans la conduite de gaz d'adsorbeur, par la ramification dans le tuyau et l'évidement. Du fait qu'une conduite de gaz d'adsorbeur sorbeur cut each time. In this way, it is possible for the gas leaving the production gas duct to flow into the adsorber gas duct, through the branching in the pipe and the recess. Because an adsorber gas pipe
mène de chaque adsorbeur au bloc de soupapes, le nom- leads from each adsorber to the valve block, the name
bre des conduites de gaz d'adsorbeur se trouvant dans of the adsorber gas pipes located in
le bloc de soupapes correspond au nombre des adsor- the valve block corresponds to the number of adsorbers
beurs appartenant à l'installation d'adsorption à variation de pression. Sur le c6té du tuyau, qui est opposé à la bers belonging to the pressure swing adsorption plant. On the side of the pipe, which is opposed to the
conduite de gaz de production, est disposée une mem- production gas line, a mem-
brane qui est en mesure d'obturer l'orifice de passage brane which is able to close the passage opening
formé par l'extrémité du tuyau lorsqu'elle est solli- formed by the end of the pipe when it is
citée par du gaz de commande.cited by control gas.
Du fait que l'orifice d'entrée fait partie d'une soupape d'adsorbeur, la soupape d'adsorbeur est Because the inlet port is part of an adsorber valve, the adsorber valve is
de cette manière fermée, lorsque la membrane est sol- in this closed way, when the membrane is
licitée par le gaz de commande.allowed by the control gas.
Dans les installations d'adsorption à varia- In adsorption plants with variable
tion de pression à trois adsorbeurs, les conduites de gaz d'adsorbeur et les conduites de gaz de production three adsorber pressure units, adsorber gas lines and production gas lines
sont interchangeables entre-elles de par leur disposi- mutually interchangeable by virtue of their
tion sur le bloc de soupapes. C'est pourquoi, les con- on the valve block. This is why
duites de gaz d'adsorbeur peuvent déboucher à la place picks of adsorber gas can lead to the place
des conduites de gaz de production sur le bloc de sou- production gas pipelines on the pressure block
papes au point auquel les conduites de gaz de produc- to the point where the production gas pipes
tion débouchent dans le bloc de soupapes. A cette occasion, les conduites de gaz de production sont dans exit into the valve block. On this occasion, the production gas lines are in
ce cas disposées en un emplacement sur lequel les con- this case arranged in a location on which the
duites de gaz d'adsorbeur sont prévues. Dans ce cas, les soupapes d'adsorbeur situées dans les conduites de gaz de production forment une rangée dans le bloc de soupapes. Afin de permettre un démarrage automatique de l'installation, les soupapes d'adsorbeur à travers lesquelles le mélange de gaz (par exemple de l'air) qui doit être soumis à un processus d'adsorption dans les adsorbeurs entre dans le bloc de soupapes, sont adsorber gas flows are provided. In this case, the adsorber valves in the production gas lines form a row in the valve block. In order to allow an automatic start of the plant, the adsorber valves through which the gas mixture (for example air) which has to be subjected to an adsorption process in the adsorbers enters the block of valves , are
chaque fois pourvues d'un amplificateur de pression. each time provided with a pressure booster.
Un tel amplificateur de pression se compose d'une deuxième membrane et d'un élément de pression, tous les deux disposés sur le côté de la membrane obturant l'orifice de passage qui est -opposé à l'orifice de passage de la soupape d'adsorbeur. La surface de la deuxième membrane sollicitée par le gaz de commande est à cette occasion plus grande que la surface de Such a pressure booster consists of a second membrane and a pressure element, both of which are arranged on the side of the diaphragm closing the passage opening which is opposed to the passage opening of the pressure relief valve. adsorber. The surface of the second membrane solicited by the control gas is on this occasion greater than the surface of the
l'orifice de passage de la soupape d'adsorbeur. L'élé- the orifice of passage of the adsorber valve. The the-
ment de pression est prévu entre les deux membranes et transmet la pression exercée sur la deuxième membrane pressure is provided between the two membranes and transmits the pressure exerted on the second diaphragm
à la membrane disposée sur l'orifice de passage. to the membrane disposed on the passage opening.
De manière appropriée, une soupape d'équili- Suitably, a balance valve
brage de pression est disposée dans le bloc de soupa- pressure break is arranged in the valve block
pes, dans chaque conduite de gaz d'adsorbeur, soupape d'équilibrage reliée aux soupapes d'équilibrage de pression des autres conduites de gaz d'adsorbeur. Dans chaque conduite de gaz d'adsorbeur, les soupapes d'adsorbeur affectées à un adsorbeur et une soupape in each adsorber gas line, a balancing valve connected to the pressure equalizing valves of the other adsorber gas lines. In each adsorber gas line, the adsorber valves assigned to an adsorber and a valve
d'équilibrage de pression sont disposées de cette ma- pressure balances are disposed of this
nière dans le bloc de soupapes. Cette dernière est ou- in the valve block. The latter is
verte lorsqu'un équilibrage de pression doit s'effec- green when pressure balancing is required
tuer entre deu/ adsorbeurs.kill between deu / adsorbers.
Un bloc de soupapes est chaque fois affecté à un côté adsorbeur de plusieurs adsorbeurs. Une A block of valves is each time assigned to an adsorber side of several adsorbers. A
installation d'adsorption à variation de pression pré- pressure swing adsorption plant pre-
sente ainsi deux blocs de soupapes.thus feels two blocks of valves.
Il faut entendre par conduites de gaz de production, au sens de l'invention les conduites à travers lesquelles les gaz de production sont amenés aux blocs de soupapes ou bien sont évacuées des blocs de soupapes. Les gaz de production sont le mélange de For the purposes of the invention, the term "production gas pipes" means the pipes through which the production gases are fed to the valve blocks or are evacuated from the valve blocks. The production gases are the mixture of
gaz à séparer (par exemple de l'air), le gaz de rinça- gas to be separated (eg air), the flushing gas
ge, le gaz résiduel et le gaz obtenu de manière ap- ge, the residual gas and the gas obtained
proximativement pure (par exemple de l'oxygène). Au contraire, on entend par conduites de gaz d'adsorbeur les conduites disposées entre les adsorbeurs et les proximally pure (eg oxygen). On the contrary, adsorber gas pipes are understood to mean the pipes arranged between the adsorbers and the
blocs de soupapes.valve blocks.
D'autres améliorations de l'invention sont caractérisées en ce que le nombre des conduites de gaz d'adsorbeur se trouvant dans celui-ci correspondant au nombre des adsorbeurs appartenant à l'installation d'adsorption à variation de pression; aux orifices de passage des soupapes d'adsorbeur, des membranes, Other improvements of the invention are characterized in that the number of adsorber gas pipes in it corresponding to the number of adsorbers belonging to the pressure swing adsorption plant; to the through-holes of the adsorber valves, membranes,
réalisées de manière susceptible de fournir une obtu- carried out in such a way as to provide an ob-
ration, sont disposées sur celles-ci; les soupapes d'adsorbeur prévues pour l'entrée de gaz d'adsorption ration, are arranged on these; the adsorber valves provided for the entry of adsorption gas
sont pourvues d'un amplificateur de pression; l'am- have a pressure amplifier; am-
plificateur de pression se compose d'une deuxième mem- pressure intensifier consists of a second mem-
brane et d'un élément de pression disposés sur le côté de membrane obturant l'orifice de passage opposé à l'orifice de passage de la soupape d'adsorbeur, la surface de la deuxième membrane sollicitée par le gaz de commande étant à cette occasion plus grande que la brane and a pressure member disposed on the diaphragm side closing the passage opening opposite the passage opening of the adsorber valve, the surface of the second membrane urged by the control gas being on this occasion bigger than the
surface de l'orifice de passage et l'élément de pres- surface of the through hole and the pres-
sion étant prévu entre les deux membranes; les rami- sion being provided between the two membranes; the ramifications
fications sont réalisées en forme de croix; une sou- fications are made in the shape of a cross; a sou-
pape d'équilibrage de pression est disposée dans celui-ci, dans chaque conduite de gaz d'adsorbeur, soupape reliée aux soupapes d'équilibrage de pression de chacune des autres conduites de gaz d'adsorbeur; les installations d'adsorption à variation de pression à trois adsorbeurs, les conduites de gaz d'adsorbeur pressure balancing valve is disposed therein, in each adsorber gas line, valve connected to the pressure equalizing valves of each of the other adsorber gas lines; three adsorber pressure swing adsorption plants, adsorber gas lines
et les conduites de gaz de production sont interchan- and the production gas lines are interchangeable
geables entre-elles dans leur disposition sur le bloc mutable in their arrangement on the block
de soupapes.of valves.
Le bloc de soupapes se compose de manière The valve block consists of
appropriée d'aluminium ou de matière thermoplastique. suitable aluminum or thermoplastic material.
Dans ce dernier cas, un tel bloc de soupapes peut être In the latter case, such a block of valves may be
fabriqué par moulage par injection. manufactured by injection molding.
L'invention procure l'avantage d'une écono- The invention has the advantage of being economically
mie importante en matériau et en poids et d'une bonne présentation des soupapes d'adsorbeur appartenant à l'installation. Exemple de réalisation: L'invention est expliquée en détail à l'aide important material and weight and a good presentation of the adsorber valves belonging to the installation. Example of embodiment: The invention is explained in detail using
d'un exemple de réalisation et d'un dessin, dans le- of an example of realization and a drawing, in the-
quel: - la figure 1 représente une coupe longitudinale dans un bloc de soupapes, - la figure 2 représente une coupe transversale dans un bloc de soupapes, - la figure 3 est une représentation dans l'espace which: FIG. 1 shows a longitudinal section in a valve block, FIG. 2 represents a cross section in a valve block, FIG. 3 is a representation in space.
d'un bloc de soupapes relié au côté inférieur d'adsor- a valve block connected to the lower side of the adsorber
beur.Beur.
Dans une installation d'adsorption à varia- In a variable adsorption plant
tion de pression, l'oxygène doit être extrait de l'air pressure, the oxygen must be extracted from the air
- avec une concentration en volume d'environ 82 %. with a volume concentration of about 82%.
L'installation possède 3 adsorbeurs disposés vertica- The installation has 3 adsorbers arranged vertically
lement l'un à côté de l'autre. Un bloc de soupapes est chaque fois relié en liaison par des conduites de gaz d'adsorbeur au côté inférieur et au côté supérieur de l'adsorbeur. Les deux blocs de soupapes possèdent la même configuration constructive, seul le type des gaz amenés est différent. On décrira en conséquence le next to each other. In each case a valve block is connected by adsorber gas lines to the bottom and top sides of the adsorber. The two valve blocks have the same constructive configuration, only the type of gases supplied is different. We will describe accordingly the
bloc de soupapes affecté au côté inférieur d'adsor- valve block assigned to the lower side of adsorber
beur. Le bloc de soupapes présente la forme d'un carré à la surface de base carrée. Il se compose Beur. The valve block has the shape of a square on the square base surface. It consists
d'aluminium. Les 3 conduites de gaz d'adsorbeur 1 re- aluminum. The 3 adsorber gas lines 1
liant 1 bloc de soupapes à l'autre côté de l'un de chacun des adsorbeurs mènent - ainsi qu'il est visible à la figure 3 - du côté supérieur du bloc de soupapes, dans celui-ci. Dans le bloc de soupapes, 3 soupapes Binding 1 block of valves to the other side of one of each of the adsorbers lead - as is visible in Figure 3 - to the upper side of the valve block, therein. In the valve block, 3 valves
d'adsorbeur 2 sont chaque fois disposées dans les con- adsorber 2 are each arranged in the con-
duites de gaz d'adsorbeur 1, de sorte que le bloc de soupapes présente au total 9 soupapes d'adsorbeur. A adsorber gas lines 1, so that the valve block has a total of 9 adsorber valves. AT
cette occasion, 3 soupapes d'adsorbeur 2 forment cha- this occasion, 3 adsorber valves 2 form each
que fois une rangée sur 3 surfaces extérieures du bloc that once a row on 3 outer surfaces of the block
de soupapes. 3 soupapes d'adsorbeur 2 sont ainsi dis- of valves. 3 adsorber valves 2 are thus dis-
posées l'une derrière l'autre, dans chaque conduite de laid one behind the other, in each
gaz d'adsorbeur i située dans le bloc de soupapes. adsorber gas i located in the valve block.
Le bloc de soupapes présente à chaque soupa- The valve block present at each valve
pe d'adsorbeur 2 un évidement 3 cylindrique, formant une partie des conduites de gaz d'adsorbeur 1. Les conduites de gaz d'adsorbeur 1 se composent ainsi dans le bloc de soupapes d'alésages longitudinaux et des The adsorber gas pipes 1 thus consist in the block of longitudinal bore valves and of the adsorber gas pipes 1.
évidements 3.recesses 3.
Les 3 conduites de gaz de production 4 à travers lesquelles différents gaz sont amenés au bloc de soupapes ou en sont évacués mènent à la quatrième surface extérieure du bloc de soupapes, dans laquelle The three production gas lines 4 through which different gases are passed to or from the valve block lead to the fourth outer surface of the valve block, in which
aucune soupape d'adsorbeur 2 n'est disposée. La dispo- no adsorber valve 2 is disposed. The provision
sition des conduites de gaz de production 4 s'effectue of the production gas lines 4 is
à angle droit par rapport aux conduites de gaz d'ad- at right angles to the gas supply lines
sorbeur 1. Les conduites de gaz de production 4 pré- sorbeur 1. Production gas pipelines 4
sentent dans le bloc de soupapes une ramification 5 en forme de croix, à partir de laquelle 3 conduites de gaz mènent chaque fois par le tuyau 6 introduit vers une soupape d'adsorbeur 2. Chaque tuyau 6 forme avec un évidement 3 une fente annulaire. La surface de la in the valve block there is a cross-shaped branch 5 from which 3 gas lines lead each time through the inlet pipe 6 to an adsorber valve 2. Each pipe 6 forms with a recess 3 an annular slot. The surface of the
fente annulaire correspond à la surface de section in- annular slot corresponds to the cross-sectional area
térieure du tuyau 6.the pipe 6.
L'axe de l'un de chacun des tuyaux 6 coupe à The axis of one of each of the pipes 6 cuts to
cette occasion un axe d'une conduite d'adsorbeur 1. this opportunity an axis of an adsorber pipe 1.
Les 3 conduites de gaz de production 4 se divisent ainsi dans le bloc de soupapes et mènent chaque fois à trois soupapes d'adsorbeur 2. Dans la position ouverte d'une soupape d'adsorbeur 2, le gaz provenant de la conduite de gaz de production 4 peut de ce fait s'écouler dans une conduite de gaz d'adsorbeur 1, o bien ce peut être l'inverse. Une membrane 7 est chaque fois affectée au tuyau 6, à angle droit par rapport à celui-ci, membrane se composant d'un polyuréthane élastique. Du côté de la membrane 7 opposé aux tuyaux 6 est prévue la conduite d'air de commande 8 menant à une soupape de commande. Les soupapes de commande sont réalisées sous forme de soupapes à trois voies. Une voie sert à cette occasion à désaérer la conduite d'air de commande 8 dans le cas o la membrane n'est The three production gas lines 4 are thus divided into the valve block and each lead to three adsorber valves 2. In the open position of an adsorber valve 2, the gas from the gas line Production 4 can therefore flow in an adsorber gas line 1, where it can be the opposite. A membrane 7 is each time assigned to the pipe 6, at right angles to it, a membrane consisting of an elastic polyurethane. On the side of the membrane 7 opposite the pipes 6 is provided the control air line 8 leading to a control valve. The control valves are in the form of three-way valves. A lane is used for this purpose to deaerate the control air duct 8 in the case where the membrane is not
pas sollicitée par l'air de commande. not solicited by the control air.
Pour permettre une meilleure clarté, la con- For greater clarity, the
duite d'air de commande 8 n'est pas représentée sur la figure 3. La disposition des membranes 7 vis-à-vis des tuyaux 9 est telle que, lors de la sollicitations des 8 is not shown in FIG. 3. The arrangement of the membranes 7 with respect to the pipes 9 is such that, during the loading of the
membranes 7 par l'air de commande 8, la membrane 7 ap- membranes 7 by the control air 8, the membrane 7
puie sur le tuyau 6 et obture de ce fait le passage de gaz. Si la soupape d'adsorbeur 2 est ouverte, le gaz s'écoule en partant de la conduite de gaz d'adsorbeur 1, à travers la fente annulaire, en passant sur la the pipe 6 and thereby closes the gas passage. If the adsorber valve 2 is open, the gas flows from the adsorber gas pipe 1, through the annular slot, passing over the
membrane 7, allant dans le tuyau 6, ou inversement. membrane 7, going into the pipe 6, or vice versa.
Sur leur côté extérieur, les soupapes d'adsorbeur 2 On their outer side, the adsorber valves 2
sont pourvues d'un couvercle de soupape à travers le- are provided with a valve cover across the-
quel passe la conduite d'air de commande 8. C'est pourquoi, les couvercles de soupapes des figures 2 et which passes the control air line 8. That is why the valve covers of FIGS.
3 sont pourvus de la référence 2.3 are provided with reference 2.
Les soupapes d'adsorbeur 2 sont ainsi réali- The adsorber valves 2 are thus made
sées sous forme de soupapes pneumatiques se fermant in the form of pneumatic valves closing
lors de la sollicitation par l'air de commande. when solicited by the control air.
Dans une autre forme de réalisation du bloc In another embodiment of the block
de soupape, qui est affecté au côté supérieur de l'ad- valve, which is assigned to the upper side of the
sorbeur (non représenté sur le dessin), outre les 3 soupapes d'adsorbeur 2, une soupape d'équilibrage de pression est encore disposée dans le bloc de soupapes, dans chaque conduite de gaz d'adsorbeur 1 et reliée par une conduite de gaz aux soupapes d'équilibrage de pression de chaque autre conduite de gaz d'adsorbeur sorbeur (not shown in the drawing), besides the 3 adsorber valves 2, a pressure equalization valve is still arranged in the valve block, in each adsorber gas pipe 1 and connected by a gas pipe to the pressure equalizing valves of every other adsorber gas line
1. Ces soupapes d'équilibrage de pression forment cha- 1. These pressure balancing valves
que fois une série dans chaque conduite de gaz d'ad- that once a series in each gas pipe ad-
sorbeur 1, avec les 3 soupapes d'adsorbeur. Elles sont réalisées de la même manière que les soupapes d'adsor- beur 2. Elles sont fermées par sollicitation du gaz de commande pendant le fonctionnement de l'installation sorbeur 1, with the 3 adsorber valves. They are made in the same way as the adsorber valves 2. They are closed by soliciting the control gas during the operation of the installation
d'adsorption à variation de pression, les deux soupa- pressure swing adsorption, the two valves
pes d'équilibrage de pression concernées par l'équili- pressure balancing weights affected by the balancing
brage de pression sont uniquement ouvertes pendant la compensation de pression entre deux adsorbeurs. A cet instant, toutes les soupapes d'adsorbeur 2 disposées dans les deux blocs de soupapes sont fermées. Afin de Pressure breaking is only open during pressure compensation between two adsorbers. At this time, all the adsorber valves 2 disposed in the two valve blocks are closed. In order to
garantir lors du démarrage une ouverture et une ferme- guarantee at start-up an opening and closing
ture plus sûres des 3 soupapes d'adsorbeur 2 reliées à la conduite de gaz de production 4, à travers laquelle l'air comprimé s'écoule dans le bloc de soupapes, ces of the 3 adsorber valves 2 connected to the production gas line 4, through which the compressed air flows into the valve block, these
soupapes d'adsorbeur 2 sont pourvues d'un amplifica- adsorber valves 2 are provided with an amplification
teur de pression. Ces amplificateurs de pression se composent d'une deuxième membrane disposée à distance de la membrane 7 se trouvant sur l'orifice de passage de la soupape d'adsorbeur et d'un élément de pression mobile, prévu entre les deux membranes. La surface de la deuxième membrane sollicitée par le gaz de commande est plus importante que la surface de l'orifice de passage de la soupape d'adsorbeur 2. L'élément de pression transmet la pression exercée sur la deuxième membrane 7 disposée sur l'orifice de passage. De cette manière, une faible pression suffit déjà à fermer les pressure transmitter. These pressure amplifiers consist of a second membrane disposed at a distance from the membrane 7 located on the passage orifice of the adsorber valve and a movable pressure element, provided between the two membranes. The surface of the second membrane urged by the control gas is larger than the surface of the passage opening of the adsorber valve 2. The pressure element transmits the pressure exerted on the second membrane 7 disposed on the passage opening. In this way, a low pressure is already enough to close the
soupapes d'adsorbeur 2 correspondantes, lors du démar- corresponding adsorber valves 2, when starting
rage de l'installation.rage of the installation.
Lors du fonctionnement de l'installation d'adsorption à variation de pression, l'air comprimé passe par la conduite de gaz de production 4 centrale du bloc de soupapes inférieur, l'air comprimé devant During the operation of the pressure swing adsorption plant, the compressed air passes through the central production gas line 4 of the lower valve block, the compressed air in front of which
être soumis à un processus d'adsorption dans un adsor- to be subjected to an adsorption process in an adsorption
beur. L'air comprimé arrive de la conduite de gaz de production 4 vers la ramification 5 et ensuite aux trois tuyaux 6 et ainsi aux trois soupapes d'adsorbeur 2. Deux des trois soupapes d'adsorbeur 2 sont fermées du fait de la sollicitation à l'air comprimé dans la conduite d'air de commande 8, la troisième soupape d'adsorbeur 2, disposée dans la conduite d'adsorbeur Beur. The compressed air arrives from the production gas line 4 to the branch 5 and then to the three pipes 6 and thus to the three adsorber valves 2. Two of the three adsorber valves 2 are closed due to the solicitation of the adsorber. compressed air in the control air line 8, the third adsorber valve 2 disposed in the adsorber line
1, menant à l'adsorbeur dans lequel a lieu le proces- 1, leading to the adsorber in which the process takes place.
sus d'adsorption, est ouverte. L'air comprimé passe par le tuyau 6 dans la soupape d'adsorbeur 2 ouverte, above adsorption, is open. The compressed air passes through the pipe 6 into the adsorber valve 2 open,
en allant sur la membrane 7 dans l'évidement 3 et ar- by going on the membrane 7 in the recess 3 and
rive de celui-ci par la conduite de gaz d'adsorbeur 1 bank of it by the adsorber gas pipe 1
à l'extrémité inférieure de l'adsorbeur en question. at the lower end of the adsorber in question.
La sollicitation de la membrane 7 par l'air de comman- The solicitation of the membrane 7 by the control air
de et ainsi l'ouverture et la fermeture de la soupape of and thus the opening and closing of the valve
d'adsorbeur 2 s'effectue à l'aide d'une commande élec- adsorber 2 is effected by means of an electronic control
tronique selon un plan chronologique, l'air de comman- in chronological order, the control air
de étant à cette occasion chaque fois amené aux soupa- of being on this occasion each time brought to the
pes d'adsorbeur 2 par les soupapes de commande et par of adsorber 2 by the control valves and by
la conduite d'air de commande 8.the control air line 8.
Pendant que le processus d'adsorption a lieu dans un adsorbeur, il y a processus de désorption dans le deuxième adsorbeur, avec rinçage simultané et le While the adsorption process takes place in an adsorber, there is desorption process in the second adsorber, with simultaneous rinsing and
troisième adsorbeur est préparé pour un nouveau pro- third adsorber is prepared for a new
cessus d'adsorption par rinçage à l'oxygène approxima- Oxygen rinse adsorption process approx.
tivement pur. A cette occasion, le gaz de rinçage ve- very pure. On this occasion, the flushing gas
nant du troisième adsorbeur passe par une conduite de gaz d'adsorbeur i voisine, venant par le dessus dans le bloc de soupapes inférieur, s'écoule en descendant à l'intérieur du bloc de soupapes dans cette conduite de gaz d'adsorbeur 2 et va à la soupape d'adsorbeur 2 la plus basse, qui est ouverte, tandis que les deux soupapes d'adsorbeur 2 qui se trouvent au-dessus et disposées dans cette conduite de gaz d'adsorbeur i sont fermées, il s'écoule par la soupape d'adsorbeur 2 la plus basse et ainsi par le tuyau 6 le plus bas et par la ramification inférieure 5, en allant dans la the third adsorber passes through an adjacent adsorber gas line, from above into the lower valve block, flows down into the interior of the valve block into this adsorber gas line 2 and goes to the lowest adsorber valve 2, which is open, while the two adsorber valves 2 which are above and arranged in this adsorber gas line i are closed, it flows through the adsorber valve 2 the lowest and so by the pipe 6 the lowest and by the lower branch 5, going into the
conduite de gaz de production 4 inférieure. La condui- lower production gas line 4. Driving
te de gaz de production 4 inférieure mène comme con- duite de gaz de rinçage au bloc de soupapes affecté au côté supérieur d'adsorbeur et de celui-ci dans le deuxième adsorbeur. Le gaz de rinçage sortant du deuxième adsorbeur, alors fortement contaminé par des The lower production gas stream 4 leads as a flushing gas conduit to the valve block assigned to the adsorber upper side and the adsorber side thereof in the second adsorber. The flushing gas leaving the second adsorber, then strongly contaminated with
impuretés arrive du haut également comme le gaz rési- impurities comes from above also like the gas
duel apparaissant lors de la désorption, passant par la troisième conduite de gaz d'adsorbeur 1 et allant dans le bloc de soupapes. Dans cette conduite de gaz de cet adsorbeur 1, seule la soupape d'adsorbeur 2 est ouverte. Le gaz de rinçage contaminé passe par la duel appearing during desorption, passing through the third adsorber gas pipe 1 and going into the valve block. In this gas line of this adsorber 1, only the adsorber valve 2 is open. Contaminated rinsing gas passes through the
soupape d'adsorbeur 2 supérieure et arrive dans la ra- adsorber valve 2 superior and arrives in the ra-
mification 5 supérieure. Du fait que les deux autres soupapes d'adsorbeur 2 sont fermées, le gaz de rinçage contaminé ne peut s'écouler que par la conduite de gaz de production 4 supérieure, à travers laquelle il mification 5 superior. Because the other two adsorber valves 2 are closed, the contaminated rinsing gas can flow only through the upper production gas line 4, through which it flows.
quitte le bloc de soupapes et l'installation d'adsorp- leaves the valve block and the adsorp-
tion à variation de pression. De cette manière, parmi pressure variation. In this way,
les 9 soupapes d'adsorbeur 2 du bloc de soupapes, pen- the 9 adsorber valves 2 of the valve block,
dant le processus d'adsorption, 3 sont ouvertes et 6 during the adsorption process, 3 are open and 6
sont fermées.are closed.
Après achèvement du processus d'adsorption dans cet adsorbeur, il s'effectue un équilibrage de pression entre le premier et le troisième adsorbeur. A cet instant, les 9 soupapes d'adsorbeur 2 du bloc de After completion of the adsorption process in this adsorber, there is a pressure equalization between the first and the third adsorber. At this moment, the 9 adsorber valves 2 of the block of
soupapes sont fermées.valves are closed.
Lorsque l'équilibrage de pression est termi- When pressure balancing is complete
né s'ensuit le processus suivant d'adsorption dans le troisième adsorbeur. A cette occasion, l'air comprimé The following process of adsorption in the third adsorber follows. On this occasion, compressed air
est en outre dirigé par la conduite de gaz de produc- is also directed by the production gas line
tion 4 centrale dans le bloc de soupapes inférieur, 4 in the lower valve block,
l'air passant par la ramification centrale 5, par cha- the air passing through the central branch 5, by means of
que soupape d'adsorbeur 2, qui est disposée dans la that adsorber valve 2, which is arranged in the
conduite de gaz d'adsorbeur 1 menant au troisième ad- adsorber gas duct 1 leading to the third adsorber
sorbeur. Les deux autres soupapes d'adsorbeur 2 cen- getter. The other two adsorber valves 2 cen-
trales sont fermées à cette occasion. Le gaz de rinça- ge venant du deuxième adsorbeur passe par la conduite d'adsorbeur 1 voisine, venant par le haut dans le bloc trales are closed on this occasion. The rinsing gas from the second adsorber passes through the adjacent adsorber pipe 1, coming from above into the block.
de soupapes, s'écoule à l'intérieur du bloc de soupa- of valves, flows inside the valve block
pes, descendant dans cette conduite de gaz d'adsorbeur 1, vers la soupape d'adsorbeur 2 inférieure qui est ouverte, tandis que les deux soupapes d'adsorbeur 2 qui sont disposées par-dessus dans cette conduite de gaz d'adsorbeur sont fermées, il passe par la soupape weighed down in this adsorber gas line 1 towards the lower adsorber valve 2 which is open, while the two adsorber valves 2 which are disposed over it in this adsorber gas line are closed. he goes through the valve
d'adsorbeur 2 inférieure et ensuite par la ramifica- lower adsorber 2 and then through the branching
tion 5 inférieure dans la conduite de gaz de produc- lower level in the production gas line
tion 4 inférieure. Les deux autres soupapes d'adsor- 4 lower. The other two adsorption valves
beur 2 inférieures disposées dans les conduites de gaz 2 below located in the gas pipes
d'adsorbeur 1 menant au premier adsorbeur et au troi- adsorber 1 leading to the first adsorber and the third
sième adsorbeur, sont fermées à cet instant. Le gaz de sth adsorber, are closed at this time. The gas of
rinçage s'écoulant dans la conduite de gaz de produc- rinsing flowing in the production gas line
tion 4 inférieure est dirigé dans la partie supérieure du premier adsorbeur. Il s'écoule en traversant le premier adsorbeur, sort à sa partie inférieure, dans la troisième conduite d'adsorbeur 1 et s'écoule alors 4 is placed in the upper part of the first adsorber. It flows through the first adsorber, leaves at its lower part, in the third adsorber pipe 1 and then flows
depuis le haut dans le bloc de soupapes. Dans celui- from the top in the valve block. In this
ci, seule la soupape d'adsorbeur 2 supérieure est ou- here, only the upper adsorber valve 2 is
verte dans cette conduite de gaz d'adsorbeur 1. Le gaz de rinçage contaminé passe par la soupape d'adsorbeur green in this adsorber gas line 1. Contaminated rinse gas passes through the adsorber valve
2 supérieure et arrive dans la ramification 5 supé- 2 superior and arrives in the upper 5 branch.
rieure. Du fait que les deux autres soupapes d'adsor- pool. Since the other two adsorption valves
beur 2 supérieures sont fermées, le gaz de rinçage contaminé s'écoule uniquement par la conduite de gaz 2 are closed, the contaminated rinsing gas flows only through the gas line
de production 4 en sortant du bloc de soupapes. 4 out of the valve block.
Si le processus d'adsorption est terminé If the adsorption process is complete
dans le troisième adsorbeur, il s'ensuit un équilibra- in the third adsorber, an equilibrium
ge de pression avec le deuxième adsorbeur, à la suite de quoi s'ensuit un nouveau processus d'adsorption pressure with the second adsorber, followed by a new adsorption process
dans le deuxième adsorbeur. A cette occasion, les sou- in the second adsorber. On this occasion, the
papes d'adsorbeur 2 nécessaires à la commande des écoulements de gaz sont à nouveau ouvertes, respecti- adsorber 2 need to control the flow of gas are opened again, respectively.
vement fermées.closed.
Le bloc de soupape qui est affecté aux trois The valve block that is assigned to the three
adsorbeurs, avec un volume faisant chaque fois 10 li- adsorbers, with a volume each time
tres, possède lui-même un volume de 2600 cm3. Son very, itself has a volume of 2600 cm3. His
poids est de 8600 g.weight is 8600 g.
Claims (4)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD87307818A DD265806A1 (en) | 1987-10-12 | 1987-10-12 | VALVE BLOCK FOR PRESSURE CHANGE ADSORPTION PLANTS |
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FR2621670A1 true FR2621670A1 (en) | 1989-04-14 |
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ID=5592957
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FR8813423A Withdrawn FR2621670A1 (en) | 1987-10-12 | 1988-10-12 | VALVE BLOCK FOR PRESSURE VARIATION ADSORPTION FACILITIES FOR THE SEPARATION OF GASEOUS MIXTURES, IN PARTICULAR FOR THE EXTRACTION OF OXYGEN AND NITROGEN FROM AIR |
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GB (1) | GB2210957A (en) |
HU (1) | HU201390B (en) |
IT (1) | IT1224483B (en) |
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- 1988-10-07 HU HU885217A patent/HU201390B/en not_active IP Right Cessation
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HU201390B (en) | 1990-10-28 |
HUT51363A (en) | 1990-04-28 |
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ST | Notification of lapse |