RU122907U1

RU122907U1 - ADSORPTION-MEMBRANE INSTALLATION FOR SEPARATION OF GAS MIXTURES

Info

Publication number: RU122907U1
Application number: RU2012129321/05U
Authority: RU
Inventors: Антон Николаевич Кудинов; Николай Иванович Лагунцов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Аквасервис"
Priority date: 2012-07-12
Filing date: 2012-07-12
Publication date: 2012-12-20

Abstract

1. Адсорбционно-мембранная установка для разделения газовых смесей, содержащая компрессор, по меньшей мере два адсорбера, заполненных твердым адсорбентом, входные патрубки которых подключены к выходу компрессора через первый распределительный клапан для переключения потока сжатого газа из компрессора между адсорберами и снабжены первыми управляющими клапанами для отвода газа, характеризующегося большей величиной адсорбции, из адсорберов в сбросной трубопровод, а выходные патрубки через второй распределительный клапан подключены к мембранному фильтру, один из патрубков отвода которого соединен с потребителем, а второй через вторые управляющие клапаны - с выходными патрубками адсорберов, а также мембранный блок, один из патрубков отвода которого соединен через третьи управляющие клапаны с входными патрубками адсорберов, при этом вход мембранного блока подключен к выходу компрессора, а другой патрубок отвода мембранного блока выполнен с возможностью соединения с потребителем и через вторые управляющие клапаны - с выходными патрубками адсорберов.2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена нагревателями, один из которых установлен перед мембранным блоком, а другой - перед вторыми управляющими клапанами.3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно оснащена охладителем, установленным на выходе компрессора.4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на выходных патрубках адсорберов установлены манометры.5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на сбросном трубопроводе установлены ресивер и манометр.6. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена ре1. An adsorption-membrane installation for separating gas mixtures, comprising a compressor, at least two adsorbers filled with a solid adsorbent, the inlet pipes of which are connected to the compressor output through the first distribution valve to switch the flow of compressed gas from the compressor between the adsorbers and are equipped with first control valves for gas outlet, characterized by a higher adsorption value, from the adsorbers to the discharge pipe, and the outlet pipes through the second distribution valve are connected to a filter, one of the outlet pipes of which is connected to the consumer, and the second through the second control valves to the outlet pipes of the adsorbers, and a membrane unit, one of the pipes of the outlet which is connected through the third control valves to the intake pipes of the adsorbers, while the input of the membrane block is connected to the compressor outlet, and the other outlet pipe of the membrane block is made with the possibility of connection with the consumer and through the second control valves with the outlet pipes of the adsorbers. 2. Installation according to claim 1, characterized in that it is additionally equipped with heaters, one of which is installed in front of the membrane unit, and the other in front of the second control valves. Installation according to claim 1, characterized in that it is additionally equipped with a cooler installed at the compressor outlet. Installation according to claim 1, characterized in that pressure gauges are installed on the outlet nozzles of the adsorbers. Installation according to claim 1, characterized in that a receiver and a manometer are installed on the discharge pipe. Installation according to claim 1, characterized in that it is additionally equipped with a re

Description

Полезная модель относится к адсорбционно-мембранным установкам для разделения газовых смесей и может быть использована для обогащения отдельных компонентов в бинарных и многокомпонентных газовых смесях при различных физико-химических промышленных технологических процессах, в лабораторных условиях, при производстве азота и кислорода из атмосферного воздуха и во многих других областях.The utility model relates to adsorption-membrane units for separating gas mixtures and can be used to enrich individual components in binary and multicomponent gas mixtures in various physicochemical industrial technological processes, in laboratory conditions, in the production of nitrogen and oxygen from atmospheric air, and in many other areas.

Разделение газовых смесей производится различными физико-химическими методами, включая мембранные и адсорбционные. Адсорбционный метод разделения воздуха опирается на принцип селективного поглощения компонентов газовой смеси. Поглощение осуществляется специальными молекулярными ситами в условиях короткоцикловой адсорбции. В основе процесса лежит зависимость поглощения газа адсорбентом от давления: способность адсорбента к поглощению газа прямо пропорциональна давлению. Таким образом, адсорбция идет при повышенном давлении, а процесс десорбции осуществляется путем сброса давления. Обычно циклы сорбции и десорбции определенных газовых компонентов (например, при обогащении азота из воздуха - сорбция кислорода) чередуются по меньшей мере в двух параллельных адсорбционных колоннах на слоях адсорбентов.Gas mixtures are separated by various physicochemical methods, including membrane and adsorption ones. The adsorption method of air separation is based on the principle of selective absorption of the components of the gas mixture. Absorption is carried out by special molecular sieves under conditions of short-cycle adsorption. The process is based on the dependence of gas absorption by an adsorbent on pressure: the ability of an adsorbent to absorb gas is directly proportional to pressure. Thus, adsorption occurs at elevated pressure, and the desorption process is carried out by depressurization. Typically, the sorption and desorption cycles of certain gas components (for example, in the enrichment of nitrogen from air - oxygen sorption) alternate in at least two parallel adsorption columns on adsorbent beds.

Мембранный метод разделения воздуха основан на принципе избирательной проницаемости мембран. Принцип действия мембранных газоразделительных установок заключается в различной скорости проникания газов через полимерную мембрану под действием перепада парциальных давлений на мембране.The membrane air separation method is based on the principle of selective membrane permeability. The principle of operation of membrane gas separation units consists in different rates of gas penetration through the polymer membrane under the influence of the differential pressure of the membrane.

В последнее время находят применение комбинированные установки, в которых используются и адсорбционные колонны, и мембранные блоки, что обеспечивает повышение производительности и степени извлечения конечного продукта из газовой смеси. Так, из уровня техники известна адсорбционно-мембранная установка, описанная в патенте РФ №4223461. Известная установка содержит компрессор для подачи исходной газовой смеси (воздуха), две параллельно расположенные адсорбционные колонны, заполненные твердым адсорбентом, и мембранный блок, установленный на выходе из адсорбционных колонн и обеспечивающий дополнительное обогащение конечного продукта. При этом в качестве конечного продукта используется только один поток, обогащенный азотом или кислородом.Recently, combined installations have been used in which adsorption columns and membrane blocks are used, which provides an increase in productivity and the degree of extraction of the final product from the gas mixture. So, the prior art adsorption-membrane installation described in the patent of the Russian Federation No. 4223461. The known installation comprises a compressor for supplying the initial gas mixture (air), two parallel adsorption columns filled with a solid adsorbent, and a membrane unit installed at the outlet of the adsorption columns and providing additional enrichment of the final product. Moreover, only one stream enriched with nitrogen or oxygen is used as the final product.

Из уровня техники известна также адсорбционно-мембранная установка, описанная в патенте ЕПВ №266884 и являющаяся наиболее близким аналогом заявленной полезной модели. Известная установка также содержит компрессор для подачи исходной газовой смеси (воздуха), две параллельно расположенные адсорбционные колонны, заполненные твердым адсорбентом, мембранный блок, установленный на выходе из адсорбционных колонн и дополнительный мембранный блок, в который подают поток газа, образующийся на стадиях сброса давления и продувки адсорберов. В качестве конечного продукта используется только один поток, обогащенный азотом или кислородом, причем не очищенный от примесей (при прохождении через сорбент продукт загрязняется частицами сорбента за счет его истирания), что ограничивает область применения.The prior art also known adsorption-membrane installation described in patent EPO No. 266884 and which is the closest analogue of the claimed utility model. The known installation also contains a compressor for supplying the initial gas mixture (air), two parallel adsorption columns filled with a solid adsorbent, a membrane unit installed at the outlet of the adsorption columns and an additional membrane unit into which a gas stream is generated, which is formed at the stages of pressure relief and purge adsorbers. As the final product, only one stream is used, enriched with nitrogen or oxygen, and not purified from impurities (when passing through the sorbent, the product is contaminated by sorbent particles due to its abrasion), which limits the scope.

Технический результат, достигаемый при реализации заявленной полезной модели, заключается в повышении качества (степени очистки от частиц аэрозолей) конечного продукта, степени его извлечения и снижении энергетических затрат. Кроме того, обеспечивается возможность одновременного получения двух конечных продуктов - компонентов газовой смеси, как с большей, так и с меньшей величиной адсорбции.The technical result achieved by the implementation of the claimed utility model consists in improving the quality (degree of purification from aerosol particles) of the final product, its degree of extraction, and lowering energy costs. In addition, it is possible to simultaneously obtain two final products - components of the gas mixture, both with a larger and a lower adsorption value.

Указанный технический результат достигается тем, что адсорбционно-мембранная установка для разделения газовых смесей, содержащая компрессор, по меньшей мере два адсорбера, заполненных твердым адсорбентом, входные патрубки которых подключены к выходу компрессора через первый распределительный клапан для переключения потока сжатого газа из компрессора между адсорберами и снабжены первыми управляющими клапанами для отвода газа, характеризующегося большей величиной адсорбции, из адсорберов в сбросной трубопровод, а выходные патрубки подключены через второй распределительный клапан к мембранному фильтру, один из патрубков отвода которого соединен с потребителем, а второй через вторые управляющие клапаны с выходными патрубками адсорберов, а также мембранный блок, один из патрубков отвода которого соединен через третьи управляющие клапаны с входными патрубками адсорберов, при этом вход мембранного блока подключен к выходу компрессора, а другой патрубок отвода мембранного блока выполнен с возможностью соединения с потребителем и через вторые управляющие клапаны - с выходными патрубками адсорберов.The specified technical result is achieved by the fact that the adsorption-membrane installation for separating gas mixtures containing a compressor, at least two adsorbers filled with solid adsorbent, the inlet pipes of which are connected to the compressor output through the first distribution valve to switch the flow of compressed gas from the compressor between the adsorbers and equipped with first control valves for the removal of gas, characterized by a higher adsorption value, from the adsorbers to the discharge pipe, and the outlet pipes they are connected through a second control valve to a membrane filter, one of the branch pipes of the outlet connected to the consumer, and the second through the second control valves to the outlet pipes of the adsorbers, and a membrane unit, one of the branch pipes of which is connected through the third control valves to the inlet pipes of the adsorbers, the input of the membrane unit is connected to the output of the compressor, and the other pipe outlet of the membrane unit is made with the possibility of connection with the consumer and through the second control valves with output nozzles of adsorbers.

Установка может быть снабжена нагревателями, один из которых установлен перед вторым мембранным блоком, а другой перед вторыми управляющими клапанами.The installation can be equipped with heaters, one of which is installed in front of the second membrane unit, and the other in front of the second control valves.

Установка может быть также оснащена охладителем, установленным на выходе компрессора.The unit can also be equipped with a cooler installed at the compressor outlet.

На выходных патрубках адсорберов могут быть установлены манометры.Pressure gauges can be installed on the outlet nozzles of the adsorbers.

На сбросном трубопроводе могут быть установлены ресивер и манометр. Другой ресивер может быть установлен перед вторым упрвляющими клапанами.A receiver and pressure gauge can be installed on the discharge pipe. Another receiver may be installed in front of the second control valves.

Установка может быть снабжена по меньшей мере двумя дополнительными адсорберами для поглощения влаги, углекислого и угарного газов, углеводородов, каждый из которых установлен непосредственно перед входом в адсорбер.The installation can be equipped with at least two additional adsorbers for absorbing moisture, carbon dioxide and carbon monoxide, hydrocarbons, each of which is installed immediately before entering the adsorber.

Установка может быть также снабжена вакуусным насосом, установленным на сбросном трубопроводе.The installation can also be equipped with a vacuum pump mounted on the discharge pipe.

Установка может быть дополнительно снабжена регулируемой воздуходувкой для поддержания стабильного давления на входе компрессора.The unit can be additionally equipped with an adjustable blower to maintain a stable compressor inlet pressure.

Полезная модель поясняется чертежом, на котором изображена принципиальная схема адсорбционно-мембранной установки.The utility model is illustrated in the drawing, which shows a schematic diagram of an adsorption-membrane installation.

Установка включает в себя напорную воздуходувку 1, компрессор 2 и может быть оснащена охладителем 3, установленным на выходе компрессора 2. Параллельно расположенные адсорберы 4 и 5 заполнены твердым адсорбентом, например, гранулированным цеолитом (или углеродным молекулярным ситом). Входные патрубки адсорберов 4 и 5 подключены к компрессору 2 через трехходовой распределительный клапан 6 для переключения потока сжатого газа из компрессора между адсорберами и снабжены управляющими клапанами 7, 8 для отвода газа, характеризующегося большей величиной адсорбции, из адсорберов 4 и 5 в сбросной трубопровод 9, снабженный вакуумным насосом 10. Выходные патрубки адсорберов 4 и 5 подключены к мембранному фильтру 11 через трехходовой распределительный клапан 12. Мембранный фильтр 11 имеет полости высокого и низкого давления, разделенные селективным мембранным элементом, и обеспечивает как повышение концентрации целевого компонента, так и очистку газового потока от органических загрязнителей и твердых частиц, в том числе наночастиц сорбента. Патрубок 13 отвода из полости высокого давления мембранного фильтра 11 соединен с потребителем, а патрубок 14 отвода из полости низкого давления соединен с выходными патрубками адсорберов 4 и 5 через вторые управляющие клапаны 15, 16, обеспечивающие переключение выходящего газового потока, не проникшего через мембрану, между адсорберами 4 и 5.The installation includes a pressure blower 1, compressor 2 and can be equipped with a cooler 3 installed at the outlet of compressor 2. Parallel adsorbers 4 and 5 are filled with a solid adsorbent, for example, granular zeolite (or carbon molecular sieve). The inlet nozzles of the adsorbers 4 and 5 are connected to the compressor 2 through a three-way control valve 6 for switching the flow of compressed gas from the compressor between the adsorbers and are equipped with control valves 7, 8 for venting gas, characterized by a higher adsorption value, from the adsorbers 4 and 5 to the discharge pipe 9, equipped with a vacuum pump 10. The outlet pipes of the adsorbers 4 and 5 are connected to the membrane filter 11 through a three-way distribution valve 12. The membrane filter 11 has cavities of high and low pressure, divided e selective membrane element, and provides as an increase in the concentration of the target component, and a gas stream purification of organic pollutants and particulate matter, including sorbent nanoparticles. The nozzle 13 of the outlet from the high pressure cavity of the membrane filter 11 is connected to the consumer, and the nozzle 14 of the outlet from the low pressure cavity is connected to the outlet nozzles of the adsorbers 4 and 5 through the second control valves 15, 16, which switch the outgoing gas stream that has not penetrated through the membrane between adsorbers 4 and 5.

Установка снабжена также мембранным блоком 17, имеющим полости высокого и низкого давления, разделенные селективным мембранным элементом, с патрубком 18 отвода из полости высокого давления и патрубком 19 отвода из полости низкого давления. Мембранный блок 17 за счет дополнительного обогащения газового потока менее сорбируемым компонентом снижает нагрузку на адсорбент. Патрубок 18 отвода мембранного блока 17 соединен через третьи управляющие клапаны 20, 21 с входными патрубками адсорберов 4 и 5. Вход мембранного блока 17 подключен к выходу компрессора 2, а патрубок 19 отвода мембранного блока 17 может быть соединен с потребителем, а через вторые управляющие клапаны 15, 16 - с выходными патрубками адсорберов 4 и 5.The installation is also equipped with a membrane unit 17 having cavities of high and low pressure, separated by a selective membrane element, with a pipe 18 of the outlet from the cavity of the high pressure and a pipe 19 of the outlet of the cavity of the low pressure. The membrane unit 17 due to the additional enrichment of the gas stream with a less adsorbed component reduces the load on the adsorbent. The pipe 18 of the outlet of the membrane block 17 is connected through the third control valves 20, 21 to the inlet pipes of the adsorbers 4 and 5. The input of the membrane block 17 is connected to the output of the compressor 2, and the pipe 19 of the outlet of the membrane block 17 can be connected to the consumer, and through the second control valves 15, 16 - with outlet pipes of adsorbers 4 and 5.

Установка может быть снабжена нагревателями 22 и 23, один из которых - нагреватель 22 - установлен перед мембранным блоком 17, а другой - нагреватель 23 - перед вторыми управляющими клапанами 15, 16.The installation can be equipped with heaters 22 and 23, one of which is the heater 22 is installed in front of the membrane unit 17, and the other is the heater 23 in front of the second control valves 15, 16.

На выходных патрубках адсорберов 4, 5 могут быть установлены манометры 24, 25.At the outlet nozzles of the adsorbers 4, 5, pressure gauges 24, 25 can be installed.

На сбросном трубопроводе 9 могут быть установлены ресивер 26 и манометр 27. Ресивер 36 может быть также установлен перед вторыми управляющими клапанами 15, 16 или перед нагревателем 23, в случае его наличия.A receiver 26 and a pressure gauge 27 can be installed on the discharge pipe 9. The receiver 36 can also be installed in front of the second control valves 15, 16 or in front of the heater 23, if any.

Установка может быть снабжена дополнительнам адсорбером 28, установленным непосредственно перед входом в адсорбер 4, и дополнительным адсорбером 29, установленным перед входом в адсорбер 5. Дополнительные адсорберы предназначены для поглощения влаги, углекислого и угарного газов, углеводородов.The installation can be equipped with an additional adsorber 28 installed immediately before entering the adsorber 4, and an additional adsorber 29 installed before entering the adsorber 5. Additional adsorbers are designed to absorb moisture, carbon dioxide and carbon monoxide, hydrocarbons.

Установка также снабжена клапанами 31, 32, 33, 34, 35, 37, 38, 39, обеспечивающими переключение направления течения потока газовой смеси.The installation is also equipped with valves 31, 32, 33, 34, 35, 37, 38, 39, providing switching the direction of flow of the gas mixture.

Адсорбционно-мембранная установка для разделения газов работает следующим образом.Adsorption-membrane installation for gas separation is as follows.

Исходная газовая смесь (воздух) сжимается с помощью компрессора 2 и под давлением подается по трубопроводу на охладитель 3, где происходит ее охлаждение.The source gas mixture (air) is compressed using compressor 2 and pressurized through a pipe to cooler 3, where it is cooled.

Часть сжатого и охлажденного воздуха под давлением 4÷8 атмосфер проходит через периодически переключающийся электромагнитный управляющий клапан 6 и поступает в осушитель 28, в котором происходит очистка от влаги и масла, а также от углекислого и угарного газов и углеводородов. Далее осушенный поток поступает в адсорбер 4. При прохождении воздуха через слой адсорбента азот с легкостью им поглощается, а кислород, обладающий меньшей величиной адсорбции и сооотвественно поглощаемый с меньшей скоростью, проскакивает в конец слоя и поступает через открытый для него переключающийся электромагнитный управляющий клапан 12 в мембранный фильтр 11, где проникший и дополнительно обогащенный и очищенный от примесей и продуктов истирания сорбентов поток, обогащенный кислородом, поступает через патрубок отвода 13 к потребителю, а не проникший через мембрану поток выходит через патрубок отвода 14.Part of the compressed and cooled air under a pressure of 4 ÷ 8 atmospheres passes through a periodically switching electromagnetic control valve 6 and enters the dryer 28, in which it is cleaned of moisture and oil, as well as of carbon dioxide and carbon monoxide and hydrocarbons. Then, the dried stream enters adsorber 4. When air passes through the adsorbent layer, nitrogen is easily absorbed by it, and oxygen, which has a lower adsorption value and is correspondingly absorbed at a lower speed, skips to the end of the layer and enters through the 12 V switching solenoid control valve open for it membrane filter 11, where the oxygen-enriched stream that has penetrated and is further enriched and purified from impurities and abrasion products of sorbents enters through the outlet pipe 13 to the consumer nd, not permeate stream exits through outlet pipe 14.

В тоже время сжатый воздух из компрессора 2 поступает на вход нагревателя 22, где он нагревается до температуры, соответствующей оптимальному режиму работы мембранного блока 17. Проходя через мембранный блок 17 воздух разделяется на две фракции - с повышенной (пермеат) и пониженной концентрацией кислорода. Пермеат под давлением выходит из мембранного блока 17 через патрубок отвода 18 и поступает через электромагнитный управляющий клапан 20 на вход адсорбера 4. Не проникший через мембрану поток с пониженной концентрацией кислорода выходит из мембранного блока 17 через патрубок отвода 19 (при закрытом клапане 39 и открытом 38 и 32) и соединяется с непроникшим потоком мембранного фильтра 11 в ресивере 36 и, проходя через нагреватель 23, соединенные потоки поступают на выход адсорбера 5 через электромагнитный управляющий клапан 16. Потоки, поступившие из патрубка отвода 19 мембранного блока 17, и из патрубка отвода 14 из мембранного фильтра 11 объединяются для повышения скорости десорбции, что необходимо для сорбентов с маленькой скоростью десорбции; благодаря этому увеличивается поток продуктового газа.At the same time, compressed air from the compressor 2 enters the inlet of the heater 22, where it is heated to a temperature corresponding to the optimal operating mode of the membrane unit 17. Passing through the membrane unit 17, the air is divided into two fractions - with an increased (permeate) and low oxygen concentration. The permeate under pressure exits the membrane block 17 through the branch pipe 18 and enters through the solenoid control valve 20 to the inlet of the adsorber 4. The stream with a low oxygen concentration that has not penetrated through the membrane leaves the membrane block 17 through the branch pipe 19 (with the valve 39 closed and 38 open and 32) and is connected to the non-penetrated stream of the membrane filter 11 in the receiver 36 and, passing through the heater 23, the connected streams are fed to the output of the adsorber 5 through the electromagnetic control valve 16. The streams from the outlet pipe 19 of the membrane unit 17, and from the outlet pipe 14 of the membrane filter 11 are combined to increase the desorption rate, which is necessary for sorbents with a low desorption rate; this increases the flow of product gas.

В это время в адсорбере 5 происходит сброс давления и откачка накопленного азота безмасляным вакуумным насосом 10 через клапан 8 (клапан 7 и клапан 35 в это время закрыты). Через клапан 34 возможен отбор обогащенного азота при атмосферном давлении.At this time, in the adsorber 5, the pressure is released and the accumulated nitrogen is evacuated by the oil-free vacuum pump 10 through valve 8 (valve 7 and valve 35 are closed at this time). Through valve 34, enriched nitrogen can be sampled at atmospheric pressure.

Через время полуцикла адсорберы 4 и 5 обмениваются своими функциями. Распределительный клапан 6 открыт в сторону адсорбера 5, который задерживает азот и продуцирует кислород. Адсорбер 4 в это время освобождается от накопленного азота, клапан 7 открыт (клапан 8 закрыт). Происходит подмешивание обогащенного кислородом потока с мембранного блока 17 через электромагнитный управляющий клапан 21 (клапан 20 закрыт). А не проникшие потоки мембранного фильтра 11 и мембранного блока 17 после нагревателя 23 поступают в адсорбер 4 через электромагнитный управляющий клапан 15 (клапан 16 закрыт). Такой цикл повторяется многократно. Таким образом, описанный вариант работы установки обеспечивает на выходе поток, обогащенный кислородом (через патрубок 13 отвода из полости высокого давления мембранного фильтра 11), с возможностью отбора обогащенного азота через клапан 34.After a half-cycle, adsorbers 4 and 5 exchange their functions. The distribution valve 6 is open towards the adsorber 5, which traps nitrogen and produces oxygen. The adsorber 4 at this time is freed from the accumulated nitrogen, valve 7 is open (valve 8 is closed). The oxygen-enriched stream is mixed from the membrane unit 17 through an electromagnetic control valve 21 (valve 20 is closed). And the non-penetrated flows of the membrane filter 11 and the membrane block 17 after the heater 23 enter the adsorber 4 through the electromagnetic control valve 15 (valve 16 is closed). Such a cycle is repeated many times. Thus, the described embodiment of the installation provides the outlet stream enriched with oxygen (through the pipe 13 drain from the high-pressure cavity of the membrane filter 11), with the possibility of selection of enriched nitrogen through the valve 34.

Для получения высокообогащенного азота и кислорода с высокой степенью извлечения установка работает следующим образом.To obtain highly enriched nitrogen and oxygen with a high degree of extraction, the installation operates as follows.

Сжатый с помощью компрессора 2 и нагретый посредством нагревателя 22 до температуры, соответствующей оптимальному режиму работы мембранного блока 17, воздух под давлением 4÷8 атмосфер проходит через мембранный блок 17 при закрытом клапане 32. Не проникший через мембрану поток с повышенной концентрацией азота выходит из мембранного блока 17 через патрубок отвода 19 поступает потребителю при открытом клапане 39 и закрытом клапане 38. Проникший через мембранный блок поток пермеата под давлением выходит через патрубок отвода 18 и поступает через электромагнитный управляющий клапан 20 на вход адсорбера 4.Compressed with a compressor 2 and heated by a heater 22 to a temperature corresponding to the optimal operating mode of the membrane unit 17, air under pressure of 4-8 atmospheres passes through the membrane unit 17 with the valve 32 closed. A stream with a high nitrogen concentration that has not penetrated through the membrane exits the membrane block 17 through the branch pipe 19 enters the consumer with the valve 39 open and the valve 38 closed. The permeate stream that has penetrated through the membrane block exits pressure through the branch pipe 18 and enters through the ele solenoid control valve 20 to the input of the adsorber 4.

При прохождении воздуха через слой адсорбента азот с легкостью им поглощается, а кислород, обладающий меньшей величиной адсорбции и соответственно, поглощаемый с меньшей скоростью, проскакивает в конец слоя и поступает через открытый для него переключающийся электромагнитный управляющий клапан 12 в мембранный фильтр 11, где проникший и дополнительно обогащенный и очищенный от примесей и продуктов истирания сорбентов поток, обогащенный кислородом, поступает через патрубок отвода 13 к потребителю, а не проникший через мембрану поток выходит через патрубок отвода 14.When air passes through the adsorbent layer, nitrogen is easily absorbed by it, and oxygen, which has a lower adsorption value and, accordingly, is absorbed at a lower speed, skips to the end of the layer and enters through the open solenoid control valve 12 into the membrane filter 11, where the stream enriched with oxygen, additionally enriched and purified from impurities and abrasion products of sorbents, enters through the outlet pipe 13 to the consumer, and the outlet which does not penetrate through the membrane through the outlet pipe 14.

Далее не проникший поток 14 мембранного фильтра 11 накапливается в ресивере 36, проходит через нагреватель 23 и поступает на выход адсорбера 5 через электромагнитный управляющий клапан 16. В адсорбере 5 происходит сброс давления и откаченный поток, обогащенный азотом, через клапан 8 (клапан 7 в это время закрыт) отправляется на вход установки через открытый клапан 35 (клапан 34 закрыт).Then, the non-penetrated stream 14 of the membrane filter 11 is accumulated in the receiver 36, passes through the heater 23 and is supplied to the output of the adsorber 5 through the electromagnetic control valve 16. In the adsorber 5, pressure is released and the pumped-out stream enriched with nitrogen through valve 8 (valve 7 time is closed) is sent to the input of the unit through open valve 35 (valve 34 is closed).

Через время полуцикла адсорберы 4 и 5 обмениваются своими функциями. Данный вариант работы установки обеспечивает на выходе поток, обогащенный азотом (через патрубок 19 отвода мембранного блока 17), через клапан 39 с возможностью отбора обогащенного кислорода (через патрубок 13 отвода из полости высокого давления мембранного фильтра 11). В этом варианте продуктовые потоки будут меньше относительно первого описанного варианта работы, и степень извлечения будет выше.After a half-cycle, adsorbers 4 and 5 exchange their functions. This embodiment of the installation provides the outlet stream enriched with nitrogen (through the pipe 19 of the outlet of the membrane unit 17), through the valve 39 with the possibility of selection of enriched oxygen (through the pipe 13 of the outlet from the high pressure cavity of the membrane filter 11). In this embodiment, the product flows will be smaller relative to the first described embodiment, and the degree of recovery will be higher.

Эти варианты расширяют область применения данной установки.These options expand the scope of this installation.

Claims

1. An adsorption-membrane installation for separating gas mixtures, comprising a compressor, at least two adsorbers filled with a solid adsorbent, the inlet pipes of which are connected to the compressor output through the first distribution valve to switch the flow of compressed gas from the compressor between the adsorbers and are equipped with first control valves for gas outlet, characterized by a higher adsorption value, from the adsorbers to the discharge pipe, and the outlet pipes through the second distribution valve are connected to a filter, one of the outlet pipes of which is connected to the consumer, and the second through the second control valves to the outlet pipes of the adsorbers, and a membrane unit, one of the pipes of the outlet which is connected through the third control valves to the intake pipes of the adsorbers, while the input of the membrane block is connected to the compressor outlet, and the other outlet pipe of the membrane block is made with the possibility of connection with the consumer and through the second control valves with the outlet pipes of the adsorbers.

2. Installation according to claim 1, characterized in that it is additionally equipped with heaters, one of which is installed in front of the membrane unit, and the other in front of the second control valves.

3. The installation according to claim 1, characterized in that it is additionally equipped with a cooler installed at the output of the compressor.

4. Installation according to claim 1, characterized in that pressure gauges are installed on the outlet nozzles of the adsorbers.

5. Installation according to claim 1, characterized in that the receiver and pressure gauge are installed on the discharge pipe.

6. Installation according to claim 1, characterized in that it is additionally equipped with a receiver installed in front of the second control valves.

7. Installation according to claim 1, characterized in that it is additionally equipped with at least two additional adsorbers for absorbing moisture, carbon dioxide and carbon monoxide, hydrocarbons, each of which is installed immediately before entering the adsorber.

8. Installation according to claim 1, characterized in that it is additionally equipped with a vacuum pump installed on the discharge pipe.

9. Installation according to claim 1, characterized in that it is additionally equipped with an adjustable blower to maintain a stable pressure at the inlet of the compressor.