TW436316B - Pressure swing process and system using single adsorber and single blower for separating a gas mixture - Google Patents

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Jochen Rainer Fischer
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Description

436316 發明說明（1) 發明背景 用 希望組 在寬的 系統使 品流量 吸、吹 高純度 破、合 需要的 的高成 系統是
變壓吸附分離大量氣體混合物或純化含有低濃 份氣流的方法是已知的。這些方法已被開發和 操作條件、產品純化和產品回收上。許多變壓 用兩個或多個依次循環的吸附床，以維持穩定寸 ，選擇的床經歷各種步驟，包括吸附、降壓、解 掃、壓力平衡、#加壓和其它相關步驟。為 和/或回收有價值的氣體產品，如氫氣、二氧化到 成氣、輕烴等，使用多個過程步驟的多個吸附床a 。產生含有這些有價值組份的進料氣體混合物= 本，以及某些產品所需的高純度證明多床變壓 復雜而高投資的。 附 已開發了許多單床變壓吸附（PSA)方法，這些方法 現有技術中是已知的。這些方法中有許多方法其部份操 是在低於大氣壓下進行的，被稱為變真空吸附（VSA)方法 或變真空-壓力吸附（VPSA)方法。在本說明書中，變壓吸 附（PSA )是一個一般的術語，用於描述所有類型的循環 吸附系統，而不管操作壓力的高低。
可以用PSA回收的其它氣體產品不要求上述產品的高 純度和/或回收率。例如，藉由PSA方法從空氣中分離氧氣 和氮氣’含有90 -9 5%體積氡氣的低純度產品對於許多最終 應用來說是可以接受的，可以使用較簡單的psA系統來提 供這種產品。與前面描述的多床系統相比，更簡單的pSA 系統具有明顯較低的投資和操作成本。用於分離空氣的最
43 63 1 6 五、發明說明（2) 簡單的PSA系統利用一個吸附床，該吸附床與一個或多個 氣體儲罐相連’以使產品流量恆定並提供氣體用於pSA循 環的再生階段的吸附器容器的吹掃和加壓。 US 4561 865公開了一種單床psA系統，該系統包括一 個吸附器容器和一個穩壓罐，與進料壓縮機一起分三個步 驟循環操作。首先’壓縮空氣被引入吸附器容器，在吸附 器容器中提高壓力’同時吸附器容器的流出物被排入到穩 壓罐中。從穩壓罐中排出的一部份氣體作為富氧產品。然 後’中斷吸附器容器進料’吸附器容器向大氣反向（即從 吸附器容器的進料端）放空《在這一放空步驟中，來自穩 1 壓罐的吹掃氣體被引入到吸附器容器的產品端。完成放空 /吹掃步驟後’從吸附器容器產品端（即反向）使吸附器容 器和穩壓罐壓力平衡。這些步驟以循環方式重複。 451137了公開了 一種使用這種pSA方法的標準設備。 US 4892 566公開了一種單床pSA系統，該系統使用一 個與穩壓罐、進料壓縮機、轉換閥連接的吸附器容器以進 行一系列步驟。首先，壓縮的進料空氣被引入吸附器容 器’在吸附器容器中提高壓力，同時吸附器容器的流出物
被排入到穩壓罐中。從穩壓罐中排出的一部份氣體作為富 氧產品。然後’中斷吸附器容器進料，關閉吸附器容器的 出口’吸附器容器向大氣反向（即從吸附器容器的進料端） 放空。來自穩壓罐的吹掃氣體被反向（即從產品端）引入吸 附器谷器’吸附器容器和穩壓罐内的壓力達到平衡。然 後，從進料端用進料空氣使吸附器容器加壓，壓力與穩壓
AIR110〇4*pid 第5頁 4363 1 6 五 、發明說明（3) 罐内的壓力平衡。吸附器容 壓罐的壓力，最後，吸附器錄^壓’使壓力超過穩 衡。這些步驟以循環方式重°。 ^ 壓罐的壓力達到平 us 5032 1 5G公開了—種^床似 、
循環中利用了多個氣體儲罐。 *二氣分離方法，在PSA 氣被輸入到用前一循環的富* 二乳進料儲罐的壓縮空 吸附器容器的流出物直接進：飽和的吸附器容器’ -部份氣體作為富氧產品 了 =罐中’ it從令排出 口，吸附器容器與空氣進料儲罐壓附f容器的出 氮氣產品儲罐中的富氣氣體沖洗 接著’用來自 氣體儲存在空氣進料儲罐中。缺、合器，置換出來的 器反向（即從吸附器容器進料端12 5和的吸附器容 要時，氮氣可以作為產品排中_ ^氮氣產品儲罐。必 中的富氧氣體及.二户s出。最後’用來自產品收集罐 甲的田軋氣體反向吹知吸附器容器以 後，用富氧氣體反向加壓至％料“ ”中的鼠氣’然 式重複。 〇力及附壓力。這些步驟以循環方 一種單容器快速PSA系統公開在us 5〇71 449中， ί = Γ及附層’交替操作，具有連續的進料氣體和兩 奴連續的產品物流。不使用產品穩壓罐。另一種循環操 時間為30秒或更短的快速PSA單吸附床系統公開在us 、 41 94892中。吸附器容器流出物任選通過產品穩壓罐以 緩吸附循環中的流量波動。 ' 真有產品穩壓罐和平衡罐的單床pSA系統公開在 53 70 728中^在這一系統的操作中，壓縮空氣進料被引入
43 63 1 g 五、發明說明（4) 吸附劑床層，使床層從中等壓力加壓到最大吸附壓力’流 出產品從床層排入產品穩壓罐中。然後，吸附劑床層被隔 離，並同向（即從產品端）減壓至中等壓力下的平衡罐。接 著，床層被進一步反向減壓至較低的解吸壓力’用來自 產品穩壓罐的氣體反向$掃床層。然後，用來自平衡罐的 氣體使床層反向加壓至中等壓力》最後，用進料空氣使床 加壓，以循環方式重複這些步驟。 其它單床PSA方法公開在US 4065272 ; 4477 264 ; 5228888 ; 5415683 ; 5658371 ; 5679134 ; 5772737和JP Η9-775 02 和 Η 1 0- 1 9 47080 以及 ΕΡ 077 1 583 Α1 中。 上面引 吹掃和再加 0771583 Α1 使用兩個氣 隙（void)氣 較高的氧氣 器容器的部 吹掃吸附器 分離氮氣的 於儲存富氡 氮!產品以在 上述單 生產富集的 的更廣泛的 證的幾篇文獻公開了使用多個氣體儲罐以提供
壓氣體》US 5370728 和US 5658371 以及EP 公開了在用於分離氧氣的單床空氣分離系統中 體儲罐。一個儲罐用於儲存氧氣純度較低的空 體或部份減壓氣體’另一個儲罐用於儲存純度 產品氣體。氧氣純度較低的儲存氣體用於吸附 份再加壓’ 一部份儲存的高純度產品氣體用於 谷器。US 5032150描述了在PSA系統中從空氣 過程，其中使用了多個氣體儲罐，一個儲罐用 氣體以吹掃吸附器容器，另一儲罐用於儲存富 完成吹掃後從吸附器容器置換氧氣。 床PSA方法和系統能從進料氣體混合物有效地 氣趙產品’其改進促進了這些單床方法和系統 應用。有效地使用產品氣體用於吹掃，使產品
43631β 五、發明說明（5) 的回收達到最大，使進料/抽空鼓風機的能耗最小，這一 點是特別重要的。本發明將在 * 利範圍中，它描徂·^從从 丨队又社甲看辱 右诖蔽H k 種改進的PSA方法和系統，其中， m M p,,在基本恆疋吸附器容器壓力期間和/或再加 歷期間，向吸蚪努六抑丄，， 4行刀σ 體。 今盗引入來自產品氣體儲罐的吹掃氣 ^簡述 本發明涉及—錄八# k阳 進料氣體含有至少if:壓進料氣體的變愿吸附方法， 私’該方法包括以下步驟：f“主夕種不易吸附組 (a) 在進料壓六 壓進料氣體，吸附器办/单吸附器容器的進料端引入加 固體吸附劑，#吸；：:?優J:附易吸附組份的 的吸附器容器流出氣私合二 > 品端排出昌含不易吸附組份 容器流出氣體:“體，向氣體儲罐中引入-部份吸心 (b) 中斷向吸附器容器引入加壓進料氣 μ c出氣體，使吸附器容器減歷二吸附器 J屐小吸附器容器壓力； 罝至其壓力達 從翁抽空從吸附器容器一端繼續排出氣體 礼體儲略向吸附器容 氣體，同時· =出氣體，以至於吸附器容1 =吸附器容器 咐器容器壓力； 中的a力基本保持為最小吸 ⑷藉由向”器容器引入-種或多種再加壓氣體，
A,RU〇〇4 4363 1 β
五、發明說明（6)
容=小吸附器容器壓力再加壓到進料壓力， 的，在這-聯合步驟^疋；:：壓~吹掃聯合步驟中完成 ^ ^ ^ . ^ Ψ 仉吸附器容器的一端抽空氣體， 附器容器的另-Ϊ健存的吸附器容器流出氣體被引入到吸 4 = 2既以至於吸附器容器内的壓力升高到位 最小吸附益谷盗壓力與進料壓力之間的中等壓力； (*e)以循環方式重複步驟（a)_(d)。 組：：f:以疋空軋，*中易吸附組份是氮氣，不易吸附 陽離^ 。該方法可以使用一種或多種選自一價或二價 考離子交換的A型、X型或絲光結構的沸石。 易吸^驟⑻中的至少一部份減壓可以藉由排出富集了不 少組份的空隙氣體來完成。必要時，步驟（b)中的至 體來：：減Π以藉由從吸附器容器向大氣中放空加壓氣 由杯:成。優選地，步驟（b)中的至少一部份減壓可以藉 i吸附益容器達到最小吸附器容器壓力來完成，立 小吸附器容器壓力低於大氣壓。 ’、 =驟.（d)的一部份再加壓可以藉由從氣體儲罐向吸附 器的一端引入儲存的吸附器容器流出氣體來完成，此 f ’不從吸附器容器的另一端抽出氣體。此外或任選地， S驟U)的一部份再加壓可以藉由向吸附器容器的進料端 Y入加壓進料氣體，同時從氣體儲罐向吸附器容器的另一 端引入儲存的吸附器容器流出氣體來完成。必i拉 ^ _ (ΑΛ 几取 乂要時，步驟 的~~部份再加！可以在高至大氣壓的壓力下藉由使吸 附器容器的一端與大氣連通’使大氣空氣流入吸附器容器
AlRU004.ptd 第9頁 436316 五、發明說明（7) 來完成。 在步驟（a)中，可以排放至少一部份富含不易吸附組 份的吸附器容器流出氣體作為最終產品氣體。在步驟 (b)、（ c)和（d)中，可以從氣體儲罐中排放一部份儲存的 吸附器容器流出氣體作為最終產品氣體。任選地，在步驟 (b)中，可以排放至少一部份富含不易吸附組份的空隙氣 體作為最終產品氣體。 本發明的另一方案是一種分離加壓進料氣體的變壓吸 附方法，進料氣體含有至少一種易吸附組份和至少一種不 易吸附組份，該方法包括以下步驟： (a) 在進料壓力下，向單吸附器容器的進料端引入加 壓進料氣體，吸附器容器中含有能優先吸附易吸附組份的 固體吸附劑，從吸附器容器產品端排出富含不易吸附組份 的吸附器容器流出氣體，向氣體儲罐中引入一部份吸附器 容器流出氣體； (b) 中斷向吸附器容器引入加壓進料氣體，在減壓期 間，藉由從吸附器容器的一端排出氣體，直至其中壓力違 到最小吸附器容器壓力，使吸附器容器減壓，在至少一部 份減壓期間内，從氣體儲罐向吸附器容器的另一端引入儲 存的吸附器容器流出氣體； (c) 藉由向吸附器容器引入一種或多種再加壓氣體， 使吸附器容器從最小吸附器容器壓力再加壓到進料壓力； 和 (d) 以循環方式重複步驟（a)-(c)。
AIR]1004.pid 第10頁 436316 五、發明說明（8) 本發明包括一種分離加壓進料氣體的變壓吸附系統， 進料氣體含有至少一種易吸附組份和至少一種不易吸附組 份，.該系統包括： (a)含有能優先吸附易吸附组份的固體吸附劑的單吸 附器容器，其中容器具有進料端和產品端； (b )甩於（1)向吸附器容器進料端引入進料氣體和 (2 )從吸附器容器進料端排出抽空氣體的鼓風機、閥門和 管道； (c) 從吸附器容器產品端排出富含不易吸附組份的吸 附器容器流出氣體的管道； (d) 用於儲存一部份從吸附器容器產品端排出的吸附 器容器流出氣體的氣體儲罐； (e )用於向氣體儲罐引入一部份吸附器容器流出氣體 和從氣體儲罐向吸附器容器輸送吸附器容器流出氣體的管 道； (f) 隔離氣體儲罐和吸附器容器的閥門； (g) 排出至少一部份吸附器容器流出氣體作為富含不 易吸附組份的最終產品氣體的管道和閥門； (h )與（b )和（f )中的閥門相連的控制元件，用於調節 再加壓-吹掃聯合步驟，在這一聯合步驟中從吸附器容器 的一端抽出氣體，同時從儲罐向吸附器容器的另一端引入 儲存的吸附器容器流出氣體，從而使吸附器容器内的壓力 升高到位於最小吸附器容器壓力與進料壓力之間的中等壓 力。
AIR11004.ptd 第U頁 43631g 五、發明說明（9) (h)中的控制元件也可以調節以下步驟：（1 )向吸附器 容器的進料端引入進料氣體，（2)和從吸附器容器進料端 排出抽空氣體。（h)中的控制元件還可以調節（ί )中的閥門 以隔離氣體儲罐和吸附器容器。 (h )中的控制元件還可以調節（b )和（f )中的閥門，以 從吸附器容器的一端抽空氣體，同時從氣體儲罐向吸附器 容器的另一端引入儲存的吸附器容器流出氣體，從而使吸 附器容器内的壓力基本上保持在最小吸附器容器壓力。另 外，（h )中的控制元件還可以調節（b )和（f )中的閥門，使 得當沒有從吸附器容器的另一端抽出氣體時，從氣體儲罐 向吸附器容器的一端引入儲存的吸附器容器流出氣體。最 後，（h )中的控制元件還可以調節（b )和（f )中的閥門，以 向吸附器容器進料端引入加壓進料氣體，同時從氣體儲罐 向吸附器容器的另一端引入儲存的吸附器容器流出氣體。 附圖簡述 圖1是本發明的一種實施方案的流程示意圖。 圖2是吸附器容器和氣體儲罐壓力與本發明中一種過 程循環時間之間的關系曲線。 圖3是吸附器容器和氣體儲罐壓力與本發明中另一過 程循環時間之間的關系曲線。 圖4是圖3所示過程循環的吹掃步驟中吸附器容器壓力 與時間的關系曲線。 圖5是圖3所示過程循環的吹掃步驟中真空鼓風機馬力
AIRli004.pid 第12頁 4363 1 g ^ β年o月 --lS_8812〇382_/ 年 五、發明說明（10) 與時間的關系曲線。 圖6是本發明另一實施方案的流程示意圖。 圖7是使用單個氣體儲罐（圖n的圖3所示的過程循環 ，使用雙氣體儲罐（圖6)的同一循環相比時，其吸附器容 器和氣體儲罐壓力與時間的關系曲線。 發明詳細描％ 本發明是一種PSA方法，該方法獨特而有利地結合利 用了循環的進料、減壓、抽空、吹掃和再加壓步驟，提供 了富含一種進料組份的最終氣體產品。該方法在下面參照 ， 圖1所示變壓吸附系統進行描述β 在對本發明的這一實施方案的描述中，特定術語具有 如下含義。 進料步驟發生在向吸附器容器引入加壓進料氣體的過 程中。減壓定義為從吸附器容器中排出氣體同時伴隨吸附 器容器壓力的下降。減壓可以通過從高於大氣壓直接向大 氣排放氣體或向另一壓力較低的容器或密封體積排放氣體 來實現。減壓也可以藉由抽空來完成，抽空定義為藉由如 真空泵或鼓風機等機械裝置從吸附器容器中排出氣體。抽 ^ 空可以在任何吸附器容器壓力範圍内進行，但通常是在低 於大氣壓下進行’即在真空下進行。再加壓定義為向吸附 器容器引入氣體，同時伴隨吸附器容器壓力的升高。 吹掃定義為向吸附器容器的一端引入吹掃氣體，通常 是產品氣體’同時從容器的另一端排出流出氣體。吹掃可
4363 1 S 五、發明說明（11) 以任何壓力下進行，作遇_古# 延灯彳-敢有效的是在低於大氣壓下造彳于。 正如下面所要描述的，吹掃可以域厭 4J-作弋$ 人评』以減壓、抽空或再加壓過程 中進^ ’因此，在攻播半既 隹人婦V驟的任何時候吸附器容器壓力可 以升高 '下降或保持不變。 ㈣f ί 5體定義為包含在吸附器容器的間隙或顆粒間的 空間内的未吸附翁被，h 4jl & i ί* β A 6 Μ 、體匕括&道和未被吸附劑佔據的死體 積内的氣體。 〇來，吸附器容器的流出氣體，也可以定義為吸附器容 器產品氣·^，儲存在產品氣體儲罐中。從這一儲罐排出的 用於外部4耗的氣體定義為最終產品氣體。 t本發明第一貫施方案的過程步驟在下文參照圖1進行 詳細描述。這一描述以由空氣分離氧氣來説明，但這一方 法還可以用於分離其它氣體混合物，這將在下面解釋。 、1)空氣進料 來自大氣的空氣，優選用已知方法過濾以除去有害的 顆粒物g ，通過進科管道丨、入口消聲器3、管道5、打開 巧閥::7和管道9流入鼓風機11的入口，鼓風機11通常是轉 葉羅次鼓風機’將空氣壓縮到進料壓力，通常在 18-23psia的範固内。在鼓風機後任選使用後冷卻器（未示 出）/加壓進料氣體經打開的閥門1 5和管道1 7及1 9流入吸 ，，容器2j ’容器内含有選擇性吸附氮氣的吸附劑材料， 氮氣是空氣進料中的易吸附組份。吸附器容器2 1開始時通 常處於14.5-1 5. 5 Psia的中等壓力下，這是前—再加壓步 驟（在下面描述）的結果，吸附器容器2丨内的壓力與氣體儲
43^31g 五、發明說明（12) 罐31内的壓力基本相等。加壓進料空氣在吸附器容器内升 高壓力，在約1 3到20秒内達到吸附壓力約1 8-2 3 ps i a。空 氣内的水可以在吸附器容器21上游通過已知方法除去，或 者藉由在吸附器容器的入口端（net end)使用一層能優先 吸附水的吸附劑來除去。 當加壓空氣進料流過吸附器容器時’它富含氧氣，氧 氣是空氣進料中的不易吸附組份。富氧的吸附器容器流出 物通常含有85-95 %體積的氧氣，經管道23、閥門25和管道 2 7排出 罐31。 體。 。一部份吸附器容器流出氣體經管道29進入氣體儲 其餘部份經控制閥33和管道3 5成為最终氡氣產品氣^ 空氣進料步驟繼續進行，一直到吸附劑接近預定的氮 氣穿透量，並在吸附器容器内與進料空氣達到完全吸附平 衡之前。這時通過關閉閥門丨5打開閥門39中斷空氣進料步 驟°空氣進料步驟通常為約13至20秒。 ,· 種或多種優先吸附I氣的吸附 吸附器容器2 1含有 ί自附器容器流出物富含氧氣。$些吸附劑可以 ί旦L i價陽離子交換㈣型、Χ型或絲先結構的沸 石具體例子如NaX、NaA、CaX和CaA型沸石。 ^~成壓/提供產^ 在這一約0，卜2.0秒的短步驟中，吸附器 ‘· 減壓（即與進料步驟相同的流動方向）約〇 n n . " 2 ί = f隙氣體(以及少量的解吸氮氣)作為另7的氧\ 產…“官道27。這一步驟是任選的’回收了有價值：氧
AJR11004,ptd
4363 1 g 五、發明說明（13) 氣產品，減小了將氣體排入大氣睥所發生的噪音^這一步 驟藉由關-閉閥門25打開閥門37來中止。 3. 進一步減壓 其餘的氣體反向（即與進料步驟流動方向相反的方向） 排出’以進一步使吸附器容器減壓，並解吸在空氣進料步 驟中吸附的氮氣，因此，再生了吸附劑以用於下一空氣進 料步驟。這一氣體從管道19、閥門37和管道9由鼓風機U 除去，鼓風機將減壓氣體從管道1 3、閥門39、管線41和消 音器4 3排放’氣體通過消音器後經管道4 5放空到大氣中。 抽空繼續’直到獲得約4 - 8 p s i a的最小吸附器容器壓力。 此外，可以通過打開閥門7、1 5和37 (以及優選打開閥門 3 9 )，使吸附器容器2 1直接向大氣部份減壓β這可以允許 較高的流量和較快的解吸速度。當吸附器容器壓力接近大 氣壓力時’關閉閥門7和1 5 ’保持閥門3 9處於打開狀態， 之後，進一步減壓可以如上文所述藉由使用鼓風機〗丨抽空 來完成。進一步減壓通常約20-36秒，藉由部份打開閥門 2 5來中止。 4..反向產品吹_ 來自氣體儲罐31的產品氣流經部份打開的閥門2 5提供 了反向吹掃氣體，該氣體掃過吸附劑並使殘留的氮氣進一 步解吸。控制吹掃氣體的允許流量使之接近鼓風機丨丨的容 量，以使吸附器容器21中的壓力基本上保持並恆定為約 4-8ps i a的最小吸附器容器壓力。在這里所謂的基本上恆 定是指在吹掃步驟中，吸附器容器的壓力變化不超過約
AIRU004.ptd 第16頁 4363 1 6 五、發明說明（14) (0.5Psia。吹掃步驟為約3至1〇秒，該步驟藉由 閥門25而中止。 5. 反向_J品吹後^部份姦兄再如辱 產品氣體經完全打開的閥門25流入吸附器容豆 流量大於鼓風機11排出氣體的流量，因此，在容器内提/高 了壓力。這-步驟持續約2_5秒’在這期間内壓力升高約 1.5-3‘Opsia，達到中等廢力。在這一期間内，吸附器容 器21的吹掃繼續，吹掃吸附劑並使殘留的氮氣解吸。由於 在吹掃步驟中提高了吸附器容器壓力，因此，鼓風機丨丨的 能耗大大下降。此外’在整個再加壓步驟中不斷提高床層 的壓力’允許再加壓較慢地進行。這樣有助於將殘留氮氣 的削沿朝吸附器容器入口推回，並縮短總的循環時間。這 —步驟藉由關閉閥門37並打開閥門7，從而使鼓風機丨丨空 轉而中止。 6. 產品再加懕 來自氣體儲罐31的產品氣體經管道27和29 '閥門25以 及官逍23流入吸附器容器2〗，從而將容器内的壓力提高到 約8 1 5 p s i a。產品再加壓的程度決定了在空氣進料步驟中 獲得的產品純度；再加壓越高，產品純度也越高。這一產 品再加壓步驟通常為3 — 6秒，藉由打開閥門丨5並關閉閥門 39而中止。 7. 兩端再心_ 。用來自氣體儲罐3 1的產品氣體反向流入容器繼續使吸 附器容器21再加壓，同時’加壓進料空氣從進料鼓風機^
AIR11004.pid 第17頁 43 63 ] 五、發明說明（15) . 經管道1 3、閥門1 5、管道1 7和管道1 9流入容器。這一步驟 持續到吸附器容器21中的壓力與氣體儲罐31中的壓力均等 於通常為約15-1 9psia的壓力。另外，用空氣部份再加壓 可以在低於大氣壓的吸附器容器壓力下，藉由打開閥門 15、37和39(還優選打開閥門7)連通吸附器容器21和大 氣’使空氣吸入吸附器容器直到其壓力接近大氣壓來完 成°然後，在高於大氣壓下，藉由鼓風機Π並關閉閥門37 和39繼續進—步再加壓，直到吸附器容器21内壓力與氣體 儲罐31内的壓力均等於約19_2 4psia。這一兩端再加壓步 驟為約2 - 6秒。 當加壓進料空氣繼續流入吸附器容器時，富氧的吸附 器容器流出氣體開始流出吸附器容器。在這時，兩端再加 壓步驟已完成，空氣進料步驟1開始，循環被重複。 在上述步驟1 — 7的過程中’最终氧氣產品氣體經閥門 3 3 =官道3 5連續排出。在步驟1和2中’來自吸附器容器2 j f管道23和27的總氣流量經管道29儲罐31提供氣體，並經 官道35提供氧氣產品。在步驟3_7中，從氣體儲罐31經管 道29和排出最终氧氣產品。在步驟4_7中，還從氣體儲 罐31經管道29和27排出氣體以用於吸附器容器吹掃和再加 壓。設計的氣體儲罐31具有足夠大的逋積以提供吹掃和苒 力:壓氣體，同時還能在所需壓力和流量下提供最終氡氣產 上述PSA循環藉由閥門γ、1 $、2 5、37和39進行操作， 這二闕Η由$自控制系統5 1的控制信號在所需的時刻打開
436316
和關閉，控制系統51 已知的。可以使用基 力的任何控制器，軟 發的。 使用的硬件和軟件 於微處理器的具有 件可以是使用標準 系統在本領域内是 數字和模擬信號能 商業軟件包易於開 上述PSA循環概括在表1中’該表指明了所述循環中閥 門的位置以及每一循環步驟的持續時間。吸附器容器2 1以 及氟體儲罐31中的絕對壓力作為時間函數的油線示於圖 豊.環和濶門位罟概^ 間段欸圖9Λ 時段 14-15 t 5 - 16 _ 秒 7 1 ς 〇 ^ 37 39 13-20 — ---- 開 開 _ 開 關 關 〇. 5-2.〇 開 關 開 關 開 20-36 關 關 關 開 開 3-10 關 關 部份開 開 開 2 - 5 關 關 開 開 開 3-6 開 關 開 關 開 2-6 開 開 開 關 關 P〇=部份開 c=關 循_環步級 1) 空氣進料 2) 提供產 3) 進一步減學 4) 產品吹掃;:, 5) 產品吹掃 /-再加壓
AIRllOtM.ptd 第19頁 ‘363 1 g 五 發明說明（17) 總循環時間to-tf的通常範圍為45-85秒。 在進一步減壓步驟（3)中，在t2-t3時段内吸附器容器 壓力從吸附器容器進料壓力下降到約大氣壓’然後，在 13-14時段内抽空至最小吸附器容器壓力。 f本發明的另一實施方案中，在進一步減壓步驟（3) 的至夕部份時間内，從氣體儲罐3 1經部份打開的閥門2 5 丨：：產品氣體以提供反向吹掃氣冑，吹掃氣體吹掃吸 由從容器中U 流量由閥門25控制，藉 續 出一股氣流，使得吸附器容器21的壓力連 躓：降化-可選方案概括在表2中 ： 環中閥門的位置，乂及卷一 M擇牛脉褒表4曰明了所述循 H2\ α μ ^及每一循衣y驟的持續時間。吸附器衮 益21以及氣體儲罐31中的絕對 U谷 於圖3。；言一：士防. 1卞馮呀間函數的曲綠+ 所示，“壓秒。如表2和圖3 即開始，則該步驟可以在t2=::二器達到最小壓力時立 的任何部份進行。 間的進一步減壓步驟中 表2 _和閥門位置 ί時間段見圖3 ^ 循環步驟 1 )空氣進料 2)提供產品 曰寺間
t〇'tl 13-20 0.5-2.0 Η_____39 關 關 關 開
43 63 1 g 五、發明說明（18) 3)進一步減壓 t2-t3a 20-36 關 關 1 開 3a)減壓和吹掃t3a-t4 .2-5 關 關 部份開 開 4 )產品吹掃 t4-t5 2-5 關 關 部份開 開 5)產品吹掃 t 5- 16 2-5 關 關 開 開 /再加壓 6)產品再加壓 t6-t7 3-6 開 關 開 關 7)兩端再加壓 2-6 開 開 開 關 開 開 開 開 開 關 閥門位置0=開p〇=部份開〇關 總循環時間to-tf的通常範圍為40-85秒。 本發明的有利特徵是當吸附器容器處於減壓步驟（3) 和/或（3a)時，當吸附器容器處於步驟（4)中的最小吸附器 谷器壓力下抽空時，或在步驟（5)中的反向產品吹掃和部 份產品再加壓期間’從產品氣體儲罐3丨中引入吹掃氣體。 在步驟（3 )、（ 3 a )、（ 4)和（5 )的任何一個中，或其任何組 合中’從氣體儲罐31向吸附器容器21引入吹掃氣體的各種 吹择選擇都是可能的。正如在前述本發明的第一實施方案 中所描述的，優選在步驟（4)和（5)中引入吹掃氣體。此 外’可以僅在步驟（3a)、（4)和（5)中引入吹掃氣體。 圖1所示單床P S A系統按表2和圖3所示循環操作。所使 用的單吸附器容器中含有60 0 lbs的活性氧化鋁（放置在入 口端以除去水）和3 5 0 0 b 1 s X型沸石吸附劑，其中約§ 5 · 6 %
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第21頁 43 S3 1 6 五、發明說明（19) 可交換離子是鋰，約8 _ 0 %是鋅，其餘的是鈉和鉀《操作 PSA系統以每天生產5噸90%體積的氧氣產品，產品儲罐體 積為700立方英尺《吸附器容器和氣體儲罐的壓力曲線如 圖2所示。密切監測步驟（3a)、（4)和（5)的操作，獲得吸 附器容器壓力和抽空氣體流量和組成的操作數據。 得的氣體壓力和流量計算鼓風機的功率。 數 據列於表3。 * τ异的數 ^ 耗時 床層鼓風機 m ，秒 壓力 功率HP 3a 42 7. 5 69. 〇 3a 43 7.2 72. 〇 3a 44 7· 0 73, 5 4 45 6.9 74. 4 4 46 6.8 75. 3 4 47 了.0 73. 5 5 48 ^.2 72. 0 5 49 Β. 1 63. 9 5 5 0 9· 5 50.5 表3 i i)和（5_)的操作赵裨 抽 _出氣體 流量 流量 摩爾％ 功率比 ACFM SCFM ACFM/HP 1704 825 _____ 90. 〇 24. 7 1685 782 91.0 23. 4 1672 753 91.5 22. 8 1665 739 92.0 22.4 1658 725 93. 〇 22.0 1672 753 94. 〇 22.8' 1685 782 94.0 23.4 1754 949 94. 5 27.4 1817 1128 94. 〇 36. 0
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五、發明說明（20) 明，同時吹掃/再加壓和5所示。這*數據說 真空鼓風機的功率比明顯m在這-步驟中， 壓步驟的循環相比，在^掃、“^外’與進行吹掃和再加 的再生e# H + U 知過中的部份再加壓縮短了總 W丹生時間（表1中的步驟3_7)。 竟圖i發明，一個可選和任選的實施方案如圖6的流程示 :補充：體儲Ϊ二實施方案中]吏用附加產品氣體儲罐32 附S3 。乳體儲罐32經管㈣和單向閥30與吸 故办益流出官道27相連，可以如圖所示與氣體儲罐31成 讲-固整體mx是__個單獨的罐β罐31的艘積通常是 罐32巧積的兩倍或更大。只有當管道28(以及管道29和氣 體儲罐31)内的壓力稍微高於氣體儲罐32中的壓力時，由 =小的壓差（通常為〇 · 2 5 - 〇. 5 p s i a)，要求打開閥門3 〇， 單向閥允許氣體流入氣體儲罐32。這樣保證了氣體儲罐 31中的氣體壓力總是低於或近似等於氣體儲罐32中的壓 力’防止氣體從儲罐32回流入管道28，並保證氣體僅從流 量控制閥3 3和管道3 5從儲罐3 2中流出。 在上述表1和2中所描述的循環步驟（1)和（2 )中，吸附.. 器容器21中的壓力高於氣體儲罐31和32中的壓力，吸·附|i 容器流出產品氣體經管道29流入氣體儲罐31，經管道28和 單向閥3 0流入氣體儲罐3 2。最終產品氣體經控制閥3 3和管 道35連續排出。氣體儲罐32中的最低壓力高於管道35中所 需的最終產品氣體壓力幾個ps i。
AtRll〇〇4.ptd 第23頁 ^ 3 β3 1 6 五、發明說明（21) 在表1和2所示的各循環的步驟（3).中，閥門2 5是關閉 的’儲罐31和32中的壓力大約相等，當產品氣體經管道35 排出時，它們以相同的速率下降《在表1的步鄉（4)或表2 的步驟（3a)中’藉由打開閥門25開始吹掃時，因為氣體流 出儲罐3 1，而單向閥3 0是關閉的，隔離了儲罐3 2和31，所 以壓力下降較快。受流經控制閥33和管道35所需的產品流 量支配’儲罐32中的壓力以相應的速率下降，儲罐31中的 壓力以較快的速率下降，該速率受流經閥2 5進入吸附器容 器2 1所需的吹掃流量支配。本發明的這一特徵使得可以利 用來自儲罐31的低壓氣體用於吹掃，而利用來自儲罐31中 的高壓氣體作為最終產品’與前述圖1所示使用單個氣體 儲罐相比，可以更有效地使用可獲得的氣體壓力。這一特 徵進而又降低了真空或抽空模式中操作鼓風機丨丨所需的功 率。 中 產 31 經 壓 27 循 罐
在這一方案中’在表1或2所示的各循環的步驟（？） ’藉由經管道19引入進料氣體和從儲罐31經管道23引入 品氣體，吸附器容器21被加壓。當吸附器容器21和儲罐 中的壓力相等後，來自吸附器容器21的流出產品氣體將 管道29進入儲罐31。當儲罐31中的壓力達到儲罐32中的 力（加上打開單向閥30所需的較小的壓差）時，來自管道-的產品氣體將流入儲罐31和32中，直到表1或2中的&各1 環在時刻t f處完成。然後，按上面所述進行下一循浐。 比較單個產品氣體儲罐31 (圖1 )與圖6所示的任選^儲 方案中的產品氣體儲罐32中的壓力曲線，其結果示如圖
A!R11004.ptd 第24頁 436316 五、發明說明（22) 7°可以看出’產品氣體儲罐32(圖6)中的壓力波動小於產 品氣體儲罐3 1 (圖1)中的壓力波動，這是因為沒有從儲罐 32中排出氣體用於吹掃。與前面描述的使用圖1所示單個 氣*體儲罐31相比，這樣允許更有效利用圖6所示儲罐31中 的氣壓用於吹掃’這是因為氣體可以低於圖1所示儲罐31 中的壓力從圖6所示的儲罐31排出。這一特徵進而又降低 了在真空或抽空模式中操作鼓風機11所需的功率。儲存的 產品氣體可以更有效地利用，因為可以在低於使用單個產 品儲罐的壓力下提供吹掃和再加壓氣體。此外，還可以更 有效地控制最終產品氣體壓力’因為用於這一目的的儲存, 氣體的壓力在每一過程循環中的波動範圍較小，因此，降 低了氣趙儲存容器的體積和成本。 圖6所示方案使用了任選的雙產品氣體儲罐，這並不 限於上述單個吸附器容器過程循環，可以與使用一個或多 個吸附器容器的任何吸附過程循環一起使用。任選地使用 雙產品氣體儲罐允許（丨）當吸附器容器不在進料步驟操作 的時段内，穩定地以所需壓力輸送產品氣體，（2)使用低 壓的儲存氣體以吹掃吸附器容器。 本發明的PSA過程循環已在上面描述，優選用於空氣 分離以獲得氧氣產品。這一過程循環也可以|由使用適‘(當. 的吸附劑和循環時間用於其它氣體混合物的分離。例如: 這一方法可以用於從石油煉製廠的排放氣中回收中等純度 的氫氣、干燥空氣、從天然氣中除去重烴。用於這些分離 過程的吸附劑包括活性碳、A-沸石和X-彿石以及絲光沸
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石 ο 因此，本發 離氣體生產含主 率約為40-75%。 驟（3)和/或（3a) 小吸附器容器壓 掃和部份產品再 谷器引入吹掃氣 一個中，或所有 吹掃氣體的各種 和回收率的多床 的。 明的PSA i 要產品組 本發明的 中減壓時 力下抽空 加壓過程 體。在步 步驟中， 吹掃選擇 系統相比 -程提供一種有效的方法，以分 份約80-95%體積的產品，其回收 有利特徵是：當吸附器容器在步 ’吸附器容器21在步驟（4)的最 時’或在步驟（5)的反向產品吹 中’從產品氣體儲罐3 1向吸附盔驟（3)、（3a)、（4)和（5)的任何 從氣體儲罐3 1向吸附器容器引入 都是可能的。與需要高產品純度 ，單床吸附系統是簡單和低投資 本發 罐、一個 系統的操 的系統， 能力，生 的。第一 大部份水 較高的壓 較低的能 約了捕集 提高了產 間，使循 明的單床系統比 產品味掃和再加 作。聯合吹掃和 縮短了整個循環 產能力是以單位 階段吹掃驅除了 和二氧化碳，與 力下真空吹掃。 s成本下有效地 在床的空隙體積 品回收率。兩端 環時間更短，使 已有系統更 壓閥、以及 再加壓的過 時間，因此 體積吸附劑 吸附在床層 現有技術相 藉由使用高 再生吸附床 中的有價值 再加壓步驟 吸附劑的生 簡單。使用一個緩衝 一個鼓風機 程步驟提供 提高了吸附 的氣體產品 入口附近吸 比，氮氣解 壓吹掃步驟 層。同向解 的產品氣體 大大縮短了 產能力更高 ，簡化了 了更有效 劑的生產 體積定義 附劑上的 吸需要在 ，可以_-在*: 吸步驟節 ，因此， 再加壓時
4 3 63 1 g 五、發明說明（24) 在前面的描述中已完全公開了本發明的主要特徵。本 領域内的技術人員可以理解本發明，並在不脫離本發明基 本精神、不偏離下述申請專利範圍和等價物的條件下，可 以作出各種改進。
AIR11004.pid 第27頁 4363 案號 88120382 /年r月/ >1修正 年月曰_修正 圖式簡單說明 主要元件之圖號說明： 3, 43. ·消聲（音）器 7, 1 5, 25, 3 3, 3 7, 39.,閥門 11_.鼓風機 21..吸附器容器 30..單向閥 31，32..氣體儲罐 51..控制系統 \\ChenlinU9991103\PATEm\airll004Aniend01.ptc 第27-1頁 2000.10.17. 028

Claims (1)

  1. 4363 I 六、申請專利範圍 1. 一種分離加壓進料氣體的變壓吸附方法，進料氣體 含有至少一種易吸附組份和至少一種不易吸附組份，該方 法包括以下步驟： (a) 在進料壓力下，向單吸附器容器的進料端引入加 壓進料氣體，吸附器容器中含有能優先吸附易吸附組份的 固體吸附劑，從吸附器容器產品端排出富含不易吸附組份 的吸附器容器流出氣體，向氣體儲罐中引入一部份吸附器 容器流出氣體； (b) 中斷向吸附器容器引入加壓進料氣體，從吸附器 容器的一端排出氣體，使吸附器容器減壓，直至其壓力達 到最小吸附器容器壓力； (c) 藉由抽空從吸附器容器一端繼績排出氣體，同時 從氣體儲罐向吸附器容器的另一端引入儲存的吸附器容器 流出氣體，以至於吸附器容器中的壓力基本保持為最小吸 附器容器壓力； (d) 藉由向吸附器容器引入一種或多種再加壓氣體， 使吸附器容器從最小吸附器容器壓力再加壓到進料壓力， 其中至少一部份再加壓是在再加壓-吹掃聯合步驟中完成 的，在這一聯合步驟中，從吸附器容器的一端抽空氣體 而同時來自儲罐的儲存的吸附器容器流出氣體被引入-到焱 附器容器的另一端，以至於吸附器容器内的壓力升高到位 於最小吸附器容器壓力與進料壓力之間的中等壓力； (e) 以循環方式重複步驟（a)-(d)。
    AIRlUXM.ptd 第28頁 六、申請專利範圍 2. 如申請專利範圍第1項的方法，其中進料氣體是空 氣，易吸附組份是氮氣，不易吸附組份是氧氣。 3. 如申請專利範圍第1項的方法，其中固體吸附劑是 選自一價或二價陽離子交換的A型、X型或緣光結構的沸 石。 4. 如申請專利範圍第1項的方法，其中步驟（b)中的至 少一部份減壓是藉由排出富集了不易吸附組份的空隙氣體 來完成的。 5. 如申請專利範圍第1項的方法，其中步驟（b)中的至 少一部份減壓是藉由從吸附器容器向大氣中放空加壓氣體 來完成的。 6. 如申請專利範圍第1項的方法，其中步驟（b)中的至 少一部份減壓是藉由抽空吸附器容器達到最小吸附器容器 壓力來完成的。 7. 如申請專利範圍第6項的方法，其中最小吸附器容 器壓力低於大氣壓。 · 8.如申請專利範圍第1項的方法，其中步驟（d)的一部 份再加壓可以藉由從氣體儲罐向吸附器容器的一端引入儲
    AlRn〇〇4.ptd 第29頁 j 63 1 6. 六、申請專利範圍 存的吸附器容器流出氣體來完成， 的另〆端抽出氣體。 此時’不從吸附器容器 9.如申請專利範圍第1項的方法， 份再加壓可以藉由向吸附器容器的嵙、中步驟（d)的一 f 體，同時從氣體儲罐向吸附器容器=端引入加壓進料氣 附器容器流出氣體來完成。 的另一端引入儲存的吸 10♦如申請專利範圍第^員的方法，其中 Ϊ份在高至大氣壓的壓力下藉由使吸附器容器 的-…乳連通，使大氣空氣流入吸附器容器來完成。 π，如申請專利範圍第卜員的方法，其中在步驟⑷ $ # ^ ΐ至少—部份富含不易吸附組价的吸附器容器流出 乳體作為最終產品氣體。 12’如申請專利範圍第1項的方法’其中在步驟（b)、 /)中’從氣體儲罐中排出一部份儲存的吸附器容器 /,,L出乳體作為最終產品氣體。 ‘ * ' 中，3‘如申請專利範圍第4項的方法，其中在步驟（b) 排出至少一部份富含不易吸附組份的空 終產品氣體。 τ軋歴竹马被
    43 63: i g 六、申請專利範圍 14. 一種分離加壓進料氣體的變壓吸附方法，進料氣 體含有至少一種易吸附組份和至少一種不易吸附組份，該 方法包括以下步驟： (a) 在進料壓力下，向單吸附器容器的進料端引入加 壓進料氣體，吸附器容器中含有能優先吸附易吸附組份的 固體吸附劑，從吸附器容器產品端排出富含不易吸附組份 的吸附器容器流出氣體，向氣體儲罐中引入一部份吸附器 容器流出氣體； (b) 中斷向吸附器容器引入加壓進料氣體，在減壓期 間，藉由從吸附器容器的一端排出氣體，直至其中壓力達 到最小吸附器容器壓力，使吸附器容器減壓，在至少一部 份減壓期間内，從氣體儲罐向吸附器容器的另一端引入儲 存的吸附器容器流出氣體； (c) 藉由向吸附器容器引入一種或多種再加壓氣體， 使吸附器容器從最小吸附器容器壓力再加壓到進料壓力； 和 (d )以循環方式重複步驟（a) - (c )。 1 5, —種分離進料氣體的變壓吸附系統，進料氣體含 有至少一種易吸附組份和至少一種不易吸附組份，該系統: 包括： (a )含有能優先吸附易吸附组份的固體吸附劑的單吸 附器容器，其中該容器具有進料端和產品端； (b )用於（1)向吸附器容器進料端引入進料氣體和（2 )
    AIRU004.pid 第31頁 4 3 63 I g 六、申請專利範圍 從吸附器容器進料端排出抽空氣體的鼓風機、閥門和管 道； (C )從吸附器容器產品端排出富含不易吸附組份的吸 附器容器流出氣體的管道； (d )用於儲存一部份從吸附器容器產品端排出的吸附 器容器流出氣體的氣體儲罐； (e)用於向氣體儲罐引入一部份吸附器容器流出氣體 和從氣體儲罐向吸附器容器輸送吸附器容器流出氣體的管 道； (f )隔離氣體儲罐和吸附器容器的閥門； (g)排出至少一部份吸附器容器流出氣體作為富含不 易吸附组份的最終產品氣體的管道和閥門； (h )與（b )和（f )中的閥門相連的控制元件，用於調節 再加壓-吹掃聯合步驟，在這一聯合步驟中從吸附器容器 的一端抽出氣體，同時從儲罐向吸附器容器的另一端引入 儲存的吸附器容器流出氣體，從而使吸附器容器内的壓力 升高到位於最小吸附器容器壓力與進料壓力之間的中等壓 力。 1 6 .如申請專利範圍第1 5項的變壓吸附系統，其中’（幻 中的控制元件也可以調節：（1)向吸附器容器的進料端引 入進料氣體和（2 )從吸附器容器進料端排出抽空氣體。 1 7.如申請專利範圍第1 5項的變壓吸附系統，其中（h)
    AlRU004.ptd 第32頁 4 3 63 ί $ 六、申請專利範圍 中的控制元件還可以調節（f)中的閥門以隔離氣體儲罐和 吸附器容器。 1 8 .如申請專利範圍第1 5項的變壓吸附系統，其中（h) 中的控制元件還可以調節（b )和（f )中的閥門，以從吸附器 容器的一端抽空氣體，同時從氣體儲罐向吸附器容器的另 —端引入儲存的吸附器容器流出氣體，從而使吸附器容器 内的壓力基本上保持在最小吸附器容器壓力。 制一 19控的 的器 中容 申 如 吸 壓 變 的 項 5 Ί < 第 圍 中 其 統 器另 附的 吸器 從容 以器 系附 付門吸 閥向 的罐 中儲 0體 氣 :從 (b時 ΐ即同 _調， JI以體 可氣 還空 件抽 元端 和 器 容 器 附 吸 。 而力 從壓 ， 器 體容 氣器 出附 流吸 器小 容最 器在 附持 吸保 的上 存本 儲基 入力 引壓 端的 一内 20 .如申請專利範圍第1 5項的變壓吸附系統，其中（h) 中的控制元件還可以調節（b )和（f )中的閥門，使得當沒有 從吸附器容器的另一端抽出氣體時，從氣體儲罐向吸附器 容器的一端引入儲存的吸附器容器流出氣體。
    AIRl)004.ptd 第33頁
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI391178B (zh) * 2006-02-06 2013-04-01 Air Liquide 壓縮空氣的製造方法及製造設備
TWI737860B (zh) * 2016-11-28 2021-09-01 美商伊利諾工具工程公司 用於平衡的微脈衝式離子化鼓風機的裝置、控制系統及方法

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2785554B1 (fr) * 1998-11-09 2000-12-22 Air Liquide Unite psa ou vsa a debit et pression de production conjointement regules
FR2792220B1 (fr) * 1999-04-19 2001-06-15 Air Liquide Procede psa mettant en oeuvre un adsorbant a resistance intrinseque favorable a la cinetique d'adsorption
KR100334723B1 (ko) * 2000-02-23 2002-05-10 이태수 단탑형 산소발생장치
US6468328B2 (en) * 2000-12-18 2002-10-22 Air Products And Chemicals, Inc. Oxygen production by adsorption
WO2002049959A1 (fr) * 2000-12-19 2002-06-27 Sumitomo Seika Chemicals Co., Ltd. Procede de recuperation d'oxygene gazeux enrichi
US6551384B1 (en) * 2001-07-05 2003-04-22 Praxair Technology, Inc. Medical oxygen concentrator
US6471744B1 (en) * 2001-08-16 2002-10-29 Sequal Technologies, Inc. Vacuum-pressure swing absorption fractionator and method of using the same
KR100495974B1 (ko) * 2002-01-16 2005-06-17 디지털오토모빌(주) 산소공급기능을 갖는 자동차용 공기정화장치
US6712876B2 (en) * 2002-08-27 2004-03-30 Litton Systems, Inc. Oxygen concentrator system with altitude compensation
US6712877B2 (en) * 2002-08-27 2004-03-30 Litton Systems, Inc. Oxygen concentrator system
US20050072423A1 (en) 2003-10-07 2005-04-07 Deane Geoffrey Frank Portable gas fractionalization system
US7066985B2 (en) 2003-10-07 2006-06-27 Inogen, Inc. Portable gas fractionalization system
US7135059B2 (en) 2003-10-07 2006-11-14 Inogen, Inc. Portable gas fractionalization system
WO2005035037A2 (en) 2003-10-07 2005-04-21 Inogen, Inc. Portable gas fractionalization system
US8020553B2 (en) * 2005-02-09 2011-09-20 Vbox, Incorporated Ambulatory oxygen concentrator containing a three phase vacuum separation system
US7954490B2 (en) 2005-02-09 2011-06-07 Vbox, Incorporated Method of providing ambulatory oxygen
US7686870B1 (en) 2005-12-29 2010-03-30 Inogen, Inc. Expandable product rate portable gas fractionalization system
EP2456541A4 (en) 2009-07-22 2013-03-06 Vbox Inc PROCESS FOR OXYGEN SEPARATION AND DISTRIBUTION
US8496738B1 (en) * 2010-01-27 2013-07-30 Pacific Consolidated Industries, Inc. Nitrogen and oxygen separation using vacuum swing adsorption
US9610532B2 (en) * 2014-12-30 2017-04-04 Pacific Consolidated Industries, Inc. Method and system for high reliability oxygen supply from multiple units
JP6592186B2 (ja) * 2015-08-19 2019-10-16 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． 改善された効率を有する酸素分離器
US10946161B2 (en) 2018-12-05 2021-03-16 Aires Medical LLC Pulsed pressure swing adsorption system and method
CN111634886A (zh) * 2020-05-29 2020-09-08 珠海和佳医疗设备股份有限公司 一种吸附真空解吸制氧设备及方法
CN113509816A (zh) * 2021-08-14 2021-10-19 北京昀霄科技有限公司 一种制氮充氮抽气一体化设备

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3430418A (en) * 1967-08-09 1969-03-04 Union Carbide Corp Selective adsorption process
US3564816A (en) * 1968-12-30 1971-02-23 Union Carbide Corp Selective adsorption process
US3636679A (en) * 1971-01-04 1972-01-25 Union Carbide Corp Selective adsorption gas separation process
US3738087A (en) * 1971-07-01 1973-06-12 Union Carbide Corp Selective adsorption gas separation process
US3788036A (en) * 1972-07-26 1974-01-29 D Stahl Pressure equalization and purging system for heatless adsorption systems
GB1529701A (en) * 1975-01-02 1978-10-25 Boc International Ltd Oxygen enriched air
US4194892A (en) * 1978-06-26 1980-03-25 Union Carbide Corporation Rapid pressure swing adsorption process with high enrichment factor
US4534346A (en) * 1983-03-15 1985-08-13 Guild Associates, Inc. Pressure swing cycle for the separation of oxygen from air
US4477264A (en) * 1983-03-30 1984-10-16 Air Products And Chemicals, Inc. Pressure swing adsorption process for a medical oxygen generator for home use
US4511377A (en) * 1983-11-01 1985-04-16 Greene & Kellogg, Inc. Apparatus for the production of oxygen
US4561865A (en) * 1983-11-01 1985-12-31 Greene & Kellogg, Inc. Single bed pressure swing adsorption gas separation system
JPH0779940B2 (ja) * 1987-09-16 1995-08-30 日本酸素株式会社 吸着分離法
US4892566A (en) * 1989-03-22 1990-01-09 Airsep Corporation Pressure swing adsorption process and system
US5032150A (en) * 1989-11-03 1991-07-16 The Ohio State University Pressure swing adsorption
ES2089202T3 (es) * 1990-03-02 1996-10-01 Air Liquide Procedimiento de produccion de oxigeno mediante separacion de aire por adsorcion.
US5228888A (en) * 1990-03-23 1993-07-20 The Boc Group, Inc. Economical air separator
US5071449A (en) * 1990-11-19 1991-12-10 Air Products And Chemicals, Inc. Gas separation by rapid pressure swing adsorption
US5370728A (en) * 1993-09-07 1994-12-06 Praxair Technology, Inc. Single bed pressure swing adsorption system and process
US5415683A (en) * 1993-11-17 1995-05-16 Praxair Technology, Inc. Vacuum pressure swing adsorption process
US5403385A (en) * 1994-02-08 1995-04-04 Alberta Research Council Serial flow pressure swing adsorption process for gas separation
US5536299A (en) * 1994-09-01 1996-07-16 Praxair Technology, Inc. Simultaneous step pressure swing adsorption process
US5518526A (en) * 1994-10-07 1996-05-21 Praxair Technology, Inc. Pressure swing adsorption process
FR2734172B1 (fr) * 1995-05-19 1997-06-20 Air Liquide Dispositif et procede de separation de gaz par adsorption
JP3793256B2 (ja) * 1995-09-11 2006-07-05 帝人株式会社 酸素濃縮装置
US5658371A (en) * 1995-11-06 1997-08-19 Praxair Technology, Inc. Single bed pressure swing adsorption process for recovery of oxygen from air
FR2746668B1 (fr) * 1996-03-27 1998-04-30 Air Liquide Procede de traitement d'un melange de gaz par adsorption a variation de pression
FR2751892B1 (fr) * 1996-07-30 1998-09-11 Air Liquide Procede et appareil de traitement d'un gaz par adsorption avec un debit variable de production
JPH10194708A (ja) * 1997-01-09 1998-07-28 Teijin Ltd 酸素濃縮装置
US5882380A (en) * 1997-05-14 1999-03-16 Air Products And Chemicals, Inc. Pressure swing adsorption process with a single adsorbent bed

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI391178B (zh) * 2006-02-06 2013-04-01 Air Liquide 壓縮空氣的製造方法及製造設備
TWI737860B (zh) * 2016-11-28 2021-09-01 美商伊利諾工具工程公司 用於平衡的微脈衝式離子化鼓風機的裝置、控制系統及方法

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