專利名稱：真空變壓吸附設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于從一種優(yōu)選氣體和其它氣體的混合物中分離出該優(yōu)選氣體，如氧氣的設(shè)備，特別涉及氣體分離設(shè)備，該設(shè)備使用了一真空變壓吸附(VPSA)工藝并通過完成VPSA工藝的設(shè)備所使用的吹送器回收能量。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中已知的VPSA工藝及系統(tǒng)用于分離一種原料氣混合物中的組分，該氣體混合物包括一種更易吸附的組分(即，一“更優(yōu)”氣體)和一不太容易吸附的組分(即，一“次優(yōu)”氣體)，并從一吸附床上通過，該吸附床在較高的吸附壓力下可選擇性地吸附一更易吸附的組分。此后，吸附床的壓力降至一低解吸壓力(如，真空)，以便更易吸附組分的解吸及其在原料氣體混合物追加量進(jìn)入之前從吸附床排出。在一多層VPSA系統(tǒng)中，吸附床通過上述工序步驟的次序循環(huán)工作，但是在一個(gè)吸附床中的步驟順序與另一吸附床中的步驟順序不同步。完成該步驟順序不同步允許使用同一進(jìn)、排氣系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)工序節(jié)約及節(jié)能。
在傳統(tǒng)的VPSA系統(tǒng)中，通常使用多層吸附床，同時(shí)每一吸附床須經(jīng)過在一周期基礎(chǔ)上的VPSA處理順序，以便能實(shí)現(xiàn)效果。VPSA系統(tǒng)通常用于從一輸入氣流中分離氧氣。在VPSA系統(tǒng)操作期間的某些時(shí)間內(nèi)，一進(jìn)料吹送器或真空吸送器，或兩者均以一“空載”方式工作，此處它們不與相應(yīng)的吸附床相互作用以自動(dòng)使進(jìn)氣或排氣通過所述系統(tǒng)。這種工作后文稱為卸載狀態(tài)。術(shù)語關(guān)閉狀態(tài)在后文將參考用作這樣的狀態(tài)進(jìn)料吹送器和真空吸送器在一段長時(shí)間內(nèi)被設(shè)置在卸載狀態(tài)(空載)，且VPSA系統(tǒng)不產(chǎn)生產(chǎn)品。
在VPSA作業(yè)期間，在作業(yè)期間壓力變化時(shí)，氣流被頻繁膨脹。這種氣體的遷移發(fā)生在吸附床的成品端和進(jìn)入端。在VPSA作業(yè)中，從膨脹氣體產(chǎn)生的能量回收一直是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)目標(biāo)。
最新的VPSA系統(tǒng)，特別是雙層吸附床系統(tǒng)包括使用節(jié)流氣流來實(shí)現(xiàn)壓力輸送氣體的目的的工藝步驟。所述節(jié)流會導(dǎo)致能量損失及附加的低效缺陷?，F(xiàn)有技術(shù)中的能量回收在真空狀態(tài)期間，在VPSA循環(huán)的開始時(shí)使用了自然吸入法。該自然吸入法需要一額外的氣流輸入調(diào)節(jié)系統(tǒng)并在輸入氣體的壓力要求上僅產(chǎn)生較小的降低。而吸氣系統(tǒng)并不能從膨脹氣流回收能量，僅在不產(chǎn)生額外能量消耗的條件下提供一氣流入口。
與氣體分離系統(tǒng)中能量回收有關(guān)的其它現(xiàn)有技術(shù)教導(dǎo)如下。Agrawal等的美國專利5,429,666描述了一種真空變壓吸附(VSA)工藝，該工藝使用了兩個(gè)吸附床，這些吸附床在其間的制品增壓和壓力均衡的情況下工作。在該申請中描述了為進(jìn)料吹送器和真空吸送器的連續(xù)作用而采用的工藝步驟的同步操作。Agrawal等的工藝?yán)昧俗鳛槟芰炕厥展に嚨妮斎霘怏w的自然吸氣。該系統(tǒng)試圖在無需使用一空氣壓縮機(jī)的情況下，通過利用低吸附床壓力而在循環(huán)周期開始時(shí)降低進(jìn)料壓力以允許一部分輸入氣體被直接吸入吸附床，這一外界輸入氣體不能回收由氣體膨脹所產(chǎn)生的能量。
Abel等的美國專利4,995,889描述了一種吸附節(jié)流氣體分離系統(tǒng)的產(chǎn)品流量的方法，特別是在根據(jù)變化不定的消費(fèi)要求而產(chǎn)生的不連續(xù)產(chǎn)品流量的條件下調(diào)節(jié)所述系統(tǒng)產(chǎn)品流量的方法。一控制閥被連至分離設(shè)備的生產(chǎn)線并對通過處于控制閥上游的一可變或固定節(jié)流裝置的產(chǎn)品流量加以控制。一用以探測節(jié)流裝置上游和下游壓力的壓差控制裝置被用來操縱控制閥。
Keefer的美國專利5,096,469詳細(xì)描述了一種吸附氣體分離工藝，該工藝?yán)昧艘灰褐恼駝?dòng)來改變可變排量室的容積以便形成變壓工藝所需的周期性壓力變化。實(shí)際上，振動(dòng)流體的慣性會在氣體分離室間產(chǎn)生能量交換。
Servido等的美國專利5,183,483描述了一種用于一變壓吸附(PSA)處理的氣動(dòng)控制工藝。通過使用兩個(gè)三相閥和一簡單的壓縮機(jī)而使吸氣、解吸及均衡相位聯(lián)系起來。通過控制三相閥的工作，壓縮機(jī)可用來吸氣和解吸或也可空載工作。
Baksh等的美國專利5,518,526描述了一種PSA工藝，該工藝重復(fù)不同的步驟以減少總循環(huán)時(shí)間并提高效率和產(chǎn)量。其中，所描述的一獨(dú)特的步驟是在經(jīng)歷一均衡上升步驟中對一吸附床的同步抽空，而同時(shí)另一吸附床則經(jīng)歷一均衡下降步驟。
在循環(huán)周期內(nèi)的下一步驟為在吸附床相對端同步進(jìn)行生產(chǎn)和輸送壓力，繼而進(jìn)氣增壓至理想的吸附壓力。
Smolarek(此處為申請人)的美國專利5,042,994描述了一種控制一PSA系統(tǒng)的方法，該方法通過在氮?dú)馍a(chǎn)操作期間，對一可變?nèi)莘e存貯容器的監(jiān)控。工藝循環(huán)周期包括兩個(gè)進(jìn)料吹送器和真空吸送器處于空轉(zhuǎn)的步驟。第一步為一在前解除吸附床的逆流氧預(yù)加壓步驟，而此時(shí)吸附床則進(jìn)行產(chǎn)品氮?dú)獾呐欧拧Ｔ趯勺內(nèi)莘e制品儲藏容器的狀態(tài)監(jiān)制以便確定消費(fèi)要求變化時(shí)的一關(guān)閉步驟期間，第二步在處理設(shè)備空轉(zhuǎn)且不被使用時(shí)進(jìn)行。因此，Smolarek指出空轉(zhuǎn)時(shí)間應(yīng)與消費(fèi)者的要求量成正比。Smolarek還提到在關(guān)閉狀態(tài)下，能量的降低及節(jié)能通過根據(jù)消費(fèi)者要求而相應(yīng)空轉(zhuǎn)設(shè)備并同時(shí)保持產(chǎn)品純度而得以實(shí)現(xiàn)。
雖然針對變壓吸附(PSA)和VPSA工藝和設(shè)備已產(chǎn)生了實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)效果，但是仍存在繼續(xù)提高效率的要求。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種能夠表現(xiàn)出能量利用經(jīng)濟(jì)性的變壓吸附系統(tǒng)。
一種VPSA設(shè)備，該設(shè)備包括第一吸附床和第二吸附床，用于向吸附床提供一股大致在大氣壓下的氣體混合物氣流的進(jìn)料吹送器，及用于除去吸附床的氣流并將所述氣體排至大氣壓下的空間的真空吸送器。所述VPSA工藝通過所述真空吸送器而使第一吸附床為抽氣作好了準(zhǔn)備，同時(shí)第二吸附床處于真空狀態(tài)并由進(jìn)料吹送器為增壓作好了準(zhǔn)備。一單馬達(dá)，通過一公共軸被連至所述進(jìn)料吹送器和真空吸送器，以便同時(shí)操作這兩個(gè)裝置；一導(dǎo)管/閥體裝置，當(dāng)吸附床分別處于增壓/抽氣狀態(tài)時(shí)，至少在一部分處理時(shí)間期間工作，以使進(jìn)料吹送器與處于真空狀態(tài)的所述第二吸附床連通，且同時(shí)使真空吸送器與將被抽空的第一吸附床連通。因此，使進(jìn)料吹送器在氣體膨脹狀態(tài)下工作并通過所述公共軸將膨脹能量傳遞至真空吸送器。
本發(fā)明的另一實(shí)施例包括輔助導(dǎo)管和閥體，這些裝置將由進(jìn)料吹送器伸出的輸入管和輸入真空吸送器的輸出管相連通。當(dāng)系統(tǒng)處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，吸附床與真空吸送器隔離且進(jìn)料吹送器和真空吸送器空轉(zhuǎn)并處于卸載狀態(tài)。在這種條件下，操作所述閥體使進(jìn)料吹送器通過排氣管排出氣流，從而在進(jìn)料吹送器和真空吸送器上產(chǎn)生一更低的壓降。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，使用了獨(dú)立的馬達(dá)來驅(qū)動(dòng)進(jìn)料吹送器和真空吸送器，但在關(guān)閉期間，使進(jìn)料吹送器與第二吸附床(處于真空狀態(tài))相連，以使進(jìn)料吹送器以氣體膨脹方式工作。將一發(fā)電機(jī)連至進(jìn)料吹送器馬達(dá)并形成輸入電源的電能，從而產(chǎn)生以后或當(dāng)前用以驅(qū)動(dòng)真空吸送器的能量保證。


圖1為一簡圖，用于說明能夠體現(xiàn)本發(fā)明最佳方式的VPSA系統(tǒng)。
圖2為VPSA系統(tǒng)的方框圖，說明了本發(fā)明的一優(yōu)選方案。
具體實(shí)施例方式
從后文中能夠了解到，圖1中本發(fā)明的最佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)使VPSA系統(tǒng)10能補(bǔ)償與膨脹氣流有關(guān)的能量并將該能量直接送至真空吸送器。VPSA系統(tǒng)10包括一對吸附床12和14，它們通過控制閥18和20分別被連接至一輸出成品容器16。
應(yīng)理解，雖然后文的描述僅考慮了吸附床12和14，但所述系統(tǒng)可采用輔助層，如現(xiàn)有技術(shù)中所公知的那樣。此外，在氣體分離工藝的上下文中對所述系統(tǒng)作了描述，但是，已知變壓氣體分離系統(tǒng)可適于其它的分離，在該處從一種更優(yōu)氣體和一種次優(yōu)氣體的混合物中分離一種更優(yōu)氣體和/或一種次優(yōu)氣體并作為產(chǎn)品輸出。在以下所描述的實(shí)施例中，次優(yōu)氣體(氧氣)作為產(chǎn)品輸出(在吸附床用于吸附氮?dú)獾那闆r下)。因此，本發(fā)明被認(rèn)為適于分離合適氣體的所有工藝。
一進(jìn)料吹送器22通過一進(jìn)料管24和進(jìn)料閥26和28被分別連接至吸附床12和14。一真空吸送器30通過一排氣管32和排氣閥34和36被分別連接至吸附床12和14。一控制器38能夠以已知方式使每一前述元件工作以便一輸入空氣39分為一被送至用于儲存的產(chǎn)品容器16中的氧氣輸出氣流(通過導(dǎo)管40)。
進(jìn)料吹送器22和真空吸送器30均由一馬達(dá)50操縱，該馬達(dá)通過一公共軸52與所述進(jìn)料吹送器和真空吸送器相連。通過這種配置，如下文將進(jìn)一步描述的那樣，當(dāng)進(jìn)料吹送器22以氣體膨脹方式工作時(shí)，產(chǎn)生的膨脹能量通過軸52被輸送至真空吸送器30，從而能使輸入馬達(dá)50的電能減小，即使在低能耗的條件下，仍能使真空吸送器30保持其工作水平。
一第一卸載閥54被連接在進(jìn)氣管24和排氣管32之間，且一第二卸載閥56還使排氣管32連接至一真空消音器58。真空消音器58能通過排氣管60排出來自真空吸送器30氣流。當(dāng)一控制閥62被開啟并使進(jìn)氣管24與真空消音器58連通時(shí)，真空消音器58通過排氣管60排氣操作且使真空吸送器30和進(jìn)料吹送器22排氣。
從后文能夠了解到，馬達(dá)50和公共軸52連接進(jìn)料吹送器22和真空吸送器30的結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)上形成了一整體裝置，在VPSA工作周期的部分期間，由于傳送至進(jìn)料吹送器22的氣體膨脹能量的結(jié)果，該裝置能使真空吸送器30在減小的電能下工作。在這一氣體膨脹時(shí)期間提供給馬達(dá)50的電能通過控制器38以正比下降。
其次，包括卸載閥54，56和62及其與真空消音器58互連的管線結(jié)構(gòu)能夠在卸載期間，允許進(jìn)料吹送器22向真空吸送器30形成的負(fù)壓區(qū)排氣。這一動(dòng)作會在所述吸送器未加載時(shí)的循環(huán)時(shí)期，使真空吸送器30和進(jìn)料吹送器22間產(chǎn)生的壓力提高降低并減小它們的合成動(dòng)力牽引。
如以上所述，在分離過程的幾個(gè)工序步驟期間，VPSA系統(tǒng)通常使吸附床12和14被分別加壓并處于真空狀態(tài)。例如，VPSA系統(tǒng)使用一清洗和重疊均衡循環(huán)，其中從一吸附床除去的連續(xù)廢料產(chǎn)生一膨脹輸入氣流，該氣流能與一股真空能級廢氣流同時(shí)產(chǎn)生需要的能量。在這種措施期間，當(dāng)輸入氣流由進(jìn)料吹送器22被送至吸附床12時(shí)，吸附床12處于例如62.01-89.57kPa(9-13磅/英寸2)的真空狀態(tài)。這一措施在進(jìn)料管24內(nèi)形成了真空狀態(tài)，從而在整個(gè)步驟期間形成了輸入氣體的膨脹。輸入氣體流量也必須在此期間被限制，從而通過對由于膨脹而通過進(jìn)料吹送器22的氣流輸入流量加以限制對排氣工作從工藝觀點(diǎn)上看是有益的。
同時(shí)，吸附床14必須通過真空吸送器30穿過排氣管32和真空消音器58至排氣管70的操作而被抽空。在該時(shí)刻，廢氮?dú)鈴奈酱?4除去并通過排氣管70被排至大氣。在這樣的時(shí)期，吸附床14經(jīng)歷了一個(gè)壓降而進(jìn)入真空狀態(tài)(例如，從約110.24kPa降至89.57kPa(從約16降至13磅/英寸2))。
因此，當(dāng)輸入氣體通過進(jìn)料吹送器22從輸入氣體入氣口39進(jìn)入導(dǎo)管24時(shí)，輸入氣體被膨脹且膨脹能量被傳送至進(jìn)料吹送器22，該進(jìn)料吹送器又通過軸52將機(jī)械動(dòng)力送至真空吸送器30。此時(shí)，控制器38能降低根據(jù)從進(jìn)料吹送器22輸入的膨脹能量而輸入馬達(dá)50的電能。此時(shí)，馬達(dá)50和公共軸52能使膨脹氣體直接通過進(jìn)料吹送器22將能量送至真空吸送器30，該真空吸送器同時(shí)在壓縮狀態(tài)下工作以通過排氣管32，從吸附床14抽出氣體。
除通過上述結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)節(jié)能以外，還能獲得一種更為緊湊的設(shè)備布局，同時(shí)通過省略另一驅(qū)動(dòng)馬達(dá)及一馬達(dá)起動(dòng)器而降低系統(tǒng)的費(fèi)用。一單馬達(dá)的設(shè)置還能簡化起動(dòng)控制。一共用驅(qū)動(dòng)馬達(dá)同時(shí)起動(dòng)兩吸送器，消除了任何可能導(dǎo)致不能同時(shí)起動(dòng)吸送器的可能性，該可能性可在機(jī)器上產(chǎn)生某些過載而導(dǎo)致不希望的磨損。
在VPSA工作周期的某些時(shí)刻，通過中斷吸附床12和14的周期性工作，隔離吸附床并使進(jìn)料吹送器22和真空吸送器30排氣而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的卸載。在加載操作期間，進(jìn)料吹送器22和真空吸送器30通過氣體被送至或送出吸附床12和14而分別被加載。進(jìn)料閥26或28根據(jù)吸附床被吸附而被打開或關(guān)閉。排氣閥34和36根據(jù)吸附床被吸附也被打開或關(guān)閉。在加載操作期間，卸載閥54，56和62可被關(guān)閉。根據(jù)VPSA的循環(huán)周期，進(jìn)料吹送器和真空吸送器或其中任一個(gè)在部分所述循環(huán)周期期間能夠被卸載。
當(dāng)在VPSA循環(huán)周期達(dá)到進(jìn)料吹送器22和真空吸送器30將被卸載的時(shí)刻時(shí)，卸載閥54和56被打開而進(jìn)料閥26，28和排氣閥34，36則被關(guān)閉。當(dāng)這一情況發(fā)生時(shí)，真空吸送器30以一種循環(huán)方式工作，而進(jìn)料吹送器22通過卸載閥54將氣體(在卸載期間)排入真空吸送器30所占用的再循環(huán)回路(即，真空吸送器30，導(dǎo)管60，真空消音器58，卸載閥56和排氣管32)。
在處于卸載狀態(tài)時(shí)，圖1的系統(tǒng)一般在卸載閥54，56打開而第三卸載閥62關(guān)閉的條件下工作。在與導(dǎo)管尺寸有關(guān)的某些設(shè)備布置條件下，如果能在卸載導(dǎo)管內(nèi)實(shí)現(xiàn)壓降的進(jìn)一步降低的話，那么在卸載狀態(tài)下，最好打開第三卸載閥62是有益的。整個(gè)壓降的附加降低將會產(chǎn)生額外的節(jié)能效果。
在處于卸載狀態(tài)時(shí)，圖1的系統(tǒng)可在所述吸附床的進(jìn)料閥和真空閥處于關(guān)閉的狀態(tài)下工作。在與導(dǎo)管尺寸有關(guān)的某些設(shè)備布置條件下，如果能在卸載導(dǎo)管內(nèi)實(shí)現(xiàn)壓降的進(jìn)一步降低的話，那么在卸載狀態(tài)下，可最好打開這些閥室是有益的。壓降上的這一附加降低將會產(chǎn)生額外的節(jié)能效果。在這種情況下，除卸載閥54，56和62被打開以外，進(jìn)料和排氣閥26，34和/或28，36也被打開。此外，如果進(jìn)料閥和排氣閥如上述那樣被打開的話，第一卸載閥54可從所述系統(tǒng)中省去。
所述吸附床閥體的打開需用一控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)能在卸載期間，在所述吸附床上保持理想的壓力值。這些壓力值被控制為與卸載壓力相等以消除任何進(jìn)、出吸附床的氣流。在卸載導(dǎo)管內(nèi)增大壓降的進(jìn)料閥和真空閥的打開能被應(yīng)用于一層和多層吸附床系統(tǒng)中作為如何在一60噸每日的氧氣VPSA系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)關(guān)閉/卸載的實(shí)施例，在滿載生產(chǎn)的正常循環(huán)期間，第一和第三卸載閥54，56和第三卸載閥62均被關(guān)閉。在卸載期間，第三卸載閥62向卸載進(jìn)料吹送器22打開，而卸載閥54，56仍保持關(guān)閉。在關(guān)閉期間，卸載閥54，56被打開，而卸載閥62可如上所述被打開或關(guān)閉。當(dāng)進(jìn)料吹送器22的卸載排氣壓降為3.445kPa(0.5磅/英寸2)時(shí)，對于圖2系統(tǒng)的次優(yōu)系統(tǒng)來說，真空卸載吸氣壓降為6.89kPa(1.0磅/英寸2)。通過執(zhí)行圖1所描述的本發(fā)明，在進(jìn)料卸載排氣壓降為1.378kPa(0.2磅/英寸2)時(shí)，真空卸載吸氣壓降為2.067kPa(0.3磅/英寸2)。如果設(shè)備流量降至總流量的66％，在能耗上的降低預(yù)計(jì)為5％。
在關(guān)閉條件下的改進(jìn)由執(zhí)行關(guān)閉控制的方法產(chǎn)生。當(dāng)實(shí)際要求降低時(shí)，系統(tǒng)通過在與實(shí)際要求率成反比的一段時(shí)間內(nèi)，對其設(shè)備卸載并空轉(zhuǎn)循環(huán)而作用。因此，當(dāng)對機(jī)器卸載所需的時(shí)間量占據(jù)了整個(gè)工藝周期時(shí)間的較大比例時(shí)，流量上的顯著降低加強(qiáng)了本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。例如當(dāng)流量降至33％時(shí)，能耗上的改進(jìn)為10％。
通過對來至進(jìn)料吹送器22的膨脹輸入氣流的利用，本發(fā)明能量回收的狀況可根據(jù)本發(fā)明排氣能量的降低狀況而獨(dú)立進(jìn)行(如上文所述，通過卸載閥54和56及其它閥體的使用而實(shí)現(xiàn))。這種能量回收系統(tǒng)適于通過一進(jìn)料吹送器產(chǎn)生一股膨脹氣流的任何工作周期。
現(xiàn)參見圖2，圖2所示為本發(fā)明的一次優(yōu)實(shí)施例，其中進(jìn)料吹送器22和真空吸送器30均分別由獨(dú)立的馬達(dá)70和72驅(qū)動(dòng)。但在這種情況下，馬達(dá)70包括一發(fā)電機(jī)構(gòu)件74，其輸出端通過導(dǎo)線76被連至電源。一消音器78通過進(jìn)料卸載閥80被連至進(jìn)料吹送器22。
真空吸送器30通過一真空卸載閥82被連至一消音器58，且排氣管32通過排氣閥84被連至消音器58，當(dāng)在真空狀態(tài)下，一吸附床上的壓力上升，另一吸附床上的壓力下降時(shí)，控制器38使進(jìn)料吹送器22連至真空狀態(tài)下，壓力上升的吸附床上。此時(shí)，由進(jìn)料吹送器22產(chǎn)生的膨脹能量通過馬達(dá)70被送至發(fā)電機(jī)74，該發(fā)電機(jī)通過導(dǎo)線76將能量送入電源。因此，能量存儲量(energy credit)被累加。
此時(shí)(或在某一其它時(shí)間)，真空吸送器30從在壓降狀態(tài)下的所述吸附床除去氣體。在這種狀態(tài)下，當(dāng)以前所獲得的能量存儲量被用于彌補(bǔ)輸入能量的消耗時(shí)，向馬達(dá)72的輸入能量能夠由發(fā)電機(jī)74產(chǎn)生的能量部分提供或全部由電源獲得。以此方式來實(shí)現(xiàn)節(jié)能。但是應(yīng)懂得，作為需要的機(jī)電機(jī)器轉(zhuǎn)換器的結(jié)果，會降低總體能量貯存效果的固有能量損失，這一系統(tǒng)的效率低于圖1所描述的最佳實(shí)施例。
應(yīng)懂得前面所描述的內(nèi)容僅是對發(fā)明的說明。在不脫離本發(fā)明的條件下，本領(lǐng)域有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員能夠作出不同的選擇及改進(jìn)。因此，本發(fā)明意在包括所有落入權(quán)利要求書范圍內(nèi)的所有選擇方案、改進(jìn)及變化。
權(quán)利要求
1.一種真空變壓吸附(VPSA)設(shè)備，該設(shè)備用于通過分選工藝，從優(yōu)選氣體及次優(yōu)選氣體的混合物中生產(chǎn)所述優(yōu)選氣體，所述VPSA設(shè)備包括排氣裝置，用于使氣體排放至大致為大氣壓下的空間；進(jìn)料吹送器裝置，用于從處于大致為大氣壓下的一源頭，通過一進(jìn)料管向所述吸附床裝置提供一股所述氣體混合物氣流；真空吸送器裝置，用于通過一排氣管，從所述吸附床裝置除去氣流并通過所述排氣裝置將所述氣體排出；閥體裝置，用于可選擇地使所述進(jìn)料管與所述排氣管連通，及；控制裝置，在VPSA處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，用以使所述進(jìn)料吹送器裝置和真空吸送器裝置與所述吸附床裝置隔離，并用于打開所述閥體裝置以能使所述進(jìn)料吹送器裝置通過所述排氣裝置排氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的VPSA設(shè)備，其中所述的閥體裝置還包括一第一卸載閥體，被連接在所述進(jìn)氣管和所述排氣管和真空吸送器裝置之間；一第二卸載閥體，被連接在所述排氣管和所述排氣裝置之間；及其中所述控制裝置在關(guān)閉期間能使所述第一卸載閥和所述第二卸載閥均打開，以降低穿過所述進(jìn)料吹送器裝置和真空吸送器裝置的壓力差。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的VPSA設(shè)備，其中所述的閥體裝置還包括一第三閥體，被連接在所述進(jìn)氣管和所述排氣裝置之間；及其中所述控制裝置在關(guān)閉期間能另外打開所述第三閥體，以降低穿過所述進(jìn)料吹送器裝置和真空吸送器裝置的壓力差。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的VPSA設(shè)備，還包括進(jìn)氣閥裝置，用于使所述進(jìn)氣管與所述吸附床裝置連通；排氣閥裝置，用于使所述排氣管與所述吸附床裝置連通；其中所述控制裝置在關(guān)閉期間能另外打開所述進(jìn)氣閥裝置和所述排氣閥裝置，以降低穿過所述進(jìn)料吹送器裝置和真空吸送器裝置的壓力差。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的VPSA設(shè)備，還包括進(jìn)氣閥裝置，用于使所述進(jìn)氣管與所述吸附床裝置連通；排氣閥裝置，用于使所述排氣管與所述吸附床裝置連通；其中所述控制裝置在關(guān)閉期間能另外打開所述進(jìn)氣閥裝置和所述排氣閥裝置，以降低穿過所述進(jìn)料吹送器裝置和真空吸送器裝置的壓力差。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的VPSA設(shè)備，其特征在于所述控制裝置能夠使所述進(jìn)料吹送器裝置和真空吸送器裝置在一空載狀態(tài)下工作。
7.一種真空變壓吸附(VPSA)設(shè)備，該設(shè)備用于通過分選工藝，從優(yōu)選氣體及次優(yōu)選氣體的混合物中生產(chǎn)所述優(yōu)選氣體，所述VPSA設(shè)備包括至少一第一吸附床和一第二吸附床，所述分選過程在一預(yù)定處理時(shí)間期間工作，以使所述第一吸附床為在一壓力值上的抽空作好準(zhǔn)備，該壓力值要求向一被連接的真空吸送器輸入能量以完成所述抽空，且所述第二吸附床處于真空狀態(tài)并為增壓作好準(zhǔn)備；進(jìn)料吹送器裝置，用于從處于大致為大氣壓下的一源頭，向所述第一吸附床或所述第二吸附床提供所述氣體混合物氣流；真空吸送器裝置，用于從所述第一吸附床或所述第二吸附床除去氣流并將所述氣體排至在大致為大氣壓下的空間；一馬達(dá)/發(fā)電機(jī)，被連至一電源，用于操作所述進(jìn)料吹送器裝置；一馬達(dá)，用于操作所述真空吸送器；和導(dǎo)管/閥體裝置，在所述VPSA設(shè)備的關(guān)閉期間工作，用以使所述進(jìn)料吹送器裝置與所述第二吸附床連通，以便所述真空狀態(tài)使所述進(jìn)料吹送器裝置在氣體膨脹狀態(tài)下工作并將膨脹能量傳遞至所述發(fā)電機(jī)以使產(chǎn)生的電能進(jìn)入所述電源。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的VPSA設(shè)備，其特征在于所述優(yōu)選氣體為氧氣而所述混合物為空氣。
全文摘要
一種VPSA設(shè)備，該設(shè)備包括第一吸附床和第二吸附床，用于大致在大氣壓下向吸附床提供氣體混合物氣流的進(jìn)料吹送器，及用于除去氣流并將所述氣體排至在大氣壓下的一空間的真空吸送器，單馬達(dá)，通過一公共軸被連至所述進(jìn)料吹送器和真空吸送器，以便同時(shí)操作這兩個(gè)裝置；和導(dǎo)管/閥體裝置，當(dāng)吸附床分別處于增壓/抽氣狀態(tài)時(shí)，至少在所述預(yù)定處理時(shí)間的部分期間內(nèi)工作，以使進(jìn)料吹送器與所述第二吸附床連通且同時(shí)使真空吸送器與將被抽空的第二吸附床連通。
文檔編號B01D53/04GK1432424SQ0214403
公開日2003年7月30日 申請日期2002年9月30日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月30日
發(fā)明者J·斯莫拉雷克, M·J·思尼克羅皮, H·R·肖德 申請人:普萊克斯技術(shù)有限公司