本實(shí)用新型屬于氣體制備領(lǐng)域，具體涉及一種變壓吸附空氣分離設(shè)備。

背景技術(shù)：

變壓吸附空氣分離是一種空氣分離技術(shù)，主要是依靠分子篩（變壓吸附空氣分離設(shè)備的關(guān)鍵部件）在不同壓力下對空氣中各組份氣體的吸附容量和吸附速率的不同來達(dá)到將各組分氣體分離的目的。變壓吸附空氣分離設(shè)備分為制氮設(shè)備和制氧設(shè)備，廣泛應(yīng)用于化工、電子、醫(yī)療、煤炭、冶金、食品儲存等行業(yè)。

變壓吸附空氣分離設(shè)備是一種常用的氣體制備設(shè)備，通過閥門的自動切換，控制兩個塔的交替吸附、解析，達(dá)到分離空氣中氧氣和氮?dú)獾哪康摹，F(xiàn)有的變壓吸附中，當(dāng)兩個吸附塔中的一個處于吸附狀態(tài)并達(dá)到一定的吸附壓力時，打開閥門向后級的緩沖罐送入產(chǎn)品氣，產(chǎn)品氣在緩沖罐內(nèi)經(jīng)過緩沖后向外輸送。

以上的制氣流程在剛啟動時，由于緩沖罐內(nèi)無產(chǎn)品氣，罐內(nèi)壓力即為大氣壓，吸附塔頂部出來的產(chǎn)品氣壓力很高，當(dāng)吸附塔與緩沖罐之間的閥門開啟，吸附塔頂部和緩沖罐之間會產(chǎn)生一個巨大的壓力差，產(chǎn)品氣流速非?？欤瑫a(chǎn)生一個瞬時大氣量被送往緩沖罐，這樣會使吸附塔內(nèi)的吸附狀態(tài)發(fā)生改變，雜質(zhì)氣體有可能會穿過吸附塔內(nèi)的吸附床層，進(jìn)入產(chǎn)品氣中，造成產(chǎn)品氣純度下降。而低純的產(chǎn)品氣進(jìn)入緩沖罐后，需要更多的時間來置換罐內(nèi)低純氣體（空氣），到產(chǎn)出合格純度的產(chǎn)品氣一般耗時約半小時以上，若需要制取高純產(chǎn)品氣，則所需時間更長，在有些需要快速得到合格產(chǎn)品氣的場合，則現(xiàn)有的變壓吸附空氣分離設(shè)備不能滿足要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠快速獲得高純度產(chǎn)品氣的變壓吸附空氣分離設(shè)備。

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的一種技術(shù)方案是：一種變壓吸附空氣分離設(shè)備，包括第一吸附塔、第二吸附塔、緩沖罐、第一進(jìn)氣管路和第二進(jìn)氣管路、第一排氣管路和第二排氣管路、第一出氣管路和第二出氣管路，所述第一吸附塔具有第一進(jìn)/排氣口和第一出氣口，所述第二吸附塔具有第二進(jìn)/排氣口和第二出氣口，所述緩沖罐具有進(jìn)口和出口，所述第一進(jìn)/排氣口分別與第一進(jìn)氣管路和第一排氣管路連接，所述第二進(jìn)/排氣口分別與第二進(jìn)氣管路和第二排氣管路連接，所述第一出氣口與第一出氣管路連接，所述第二出氣口與第二出氣管路連接，所述第一進(jìn)氣管路/第二進(jìn)氣管路用于將空氣導(dǎo)入第一吸附塔/第二吸附塔，所述第一排氣管路/第二排氣管路用于將第一吸附塔/第二吸附塔中的廢氣排出，所述第一出氣管路/第二出氣管路用于將第一吸附塔/第二吸附塔中經(jīng)過吸附處理生成的產(chǎn)品氣輸出到緩沖罐內(nèi)。所述變壓吸附空氣分離設(shè)備還包括一氣動調(diào)節(jié)閥和開關(guān)閥，所述第一出氣管路和第二出氣管路并聯(lián)后通過氣動調(diào)節(jié)閥與緩沖罐的進(jìn)口連接，所述緩沖罐的出口與開關(guān)閥連接，當(dāng)?shù)谝晃剿偷诙剿械囊粋€塔體吸附處理生成產(chǎn)品氣時，將生成產(chǎn)品氣的塔體與緩沖罐導(dǎo)通，驅(qū)使關(guān)閉的氣動調(diào)節(jié)閥的開度逐漸增大并關(guān)閉開關(guān)閥，所述緩沖罐對產(chǎn)品氣進(jìn)行緩沖處理，產(chǎn)品氣在緩沖罐內(nèi)積聚；當(dāng)緩沖罐內(nèi)產(chǎn)品氣的氣壓達(dá)到設(shè)定的送氣壓力，打開開關(guān)閥將緩沖罐內(nèi)的產(chǎn)品氣送出。

具體的，所述第一進(jìn)氣管路和第二進(jìn)氣管路上分別設(shè)置有第一閥門和第二閥門，所述第一排氣管路和第二排氣管路上分別設(shè)置有第三閥門和第四閥門，所述第一出氣管路和第二出氣管路上分別設(shè)置有第五閥門和第六閥門，打開第一閥門/第二閥門能夠讓空氣導(dǎo)入第一吸附塔/第二吸附塔；打開第三閥門/第四閥門能夠讓第一吸附塔/第二吸附塔中的廢氣排出；打開第五閥門/第六閥門同時代開氣動調(diào)節(jié)閥能夠讓第一吸附塔/第二吸附塔中吸附處理生成的產(chǎn)品氣導(dǎo)入緩沖罐。

優(yōu)選的，所述第一閥門至第六閥門以及開關(guān)閥均為程序開關(guān)閥，所述氣動調(diào)節(jié)閥為程序調(diào)節(jié)閥。

進(jìn)一步的，所述變壓吸附空氣分離設(shè)備還包括PLC，所述第一閥門至第六閥門、開關(guān)閥和氣動調(diào)節(jié)閥均與PLC連接，所述PLC能夠控制第一閥門至第六閥門、開關(guān)閥和氣動調(diào)節(jié)閥的開閉以及控制氣動調(diào)節(jié)閥的開度。

以上所涉及到的上下等方位詞，是在所述變壓吸附空氣分離設(shè)備的正常使用時的方位作定義的。

本實(shí)用新型的范圍，并不限于上述技術(shù)特征的特定組合而成的技術(shù)方案，同時也應(yīng)涵蓋由上述技術(shù)特征或其等同特征進(jìn)行任意組合而形成的其它技術(shù)方案。例如上述特征與本申請中公開的（但不限于）具有類似功能的技術(shù)特征進(jìn)行互相替換而形成的技術(shù)方案等。

由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：在第一吸附塔和第二吸附塔與緩沖罐之間增加氣動調(diào)節(jié)閥，同時還在緩沖罐的出口處設(shè)置開關(guān)閥，能夠在停止生產(chǎn)產(chǎn)品氣后保持緩沖罐內(nèi)充裝有一定壓力的產(chǎn)品氣，保證再次打開第一吸附塔或第二吸附塔吸附生產(chǎn)產(chǎn)品氣輸送給緩沖罐時吸附塔與緩沖罐之間的壓差足夠小，產(chǎn)品氣從吸附塔內(nèi)帶出雜質(zhì)氣足夠少，保證進(jìn)入緩沖罐內(nèi)的產(chǎn)品氣的純度，緩慢打開氣動調(diào)節(jié)閥也能保證進(jìn)入緩沖罐內(nèi)的產(chǎn)品氣中雜質(zhì)氣的比例小。本實(shí)用新型無需在再次啟動變壓吸附空氣分離設(shè)備時置換緩沖罐內(nèi)的低純度的產(chǎn)品氣，減少開機(jī)等待時間，能夠快速獲得高純度產(chǎn)品氣。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型變壓吸附空氣分離設(shè)備的流程圖；

其中：1、第一吸附塔；2、第二吸附塔；3、緩沖罐；4、氣動調(diào)節(jié)閥；5、開關(guān)閥；11、第一進(jìn)/排氣口；12、第一出氣口；21、第二進(jìn)/排氣口；22、第二出氣口；31、進(jìn)口；32、出口；101、第一閥門；102、第二閥門；103、第三閥門；104、第四閥門；105、第五閥門；106、第六閥門。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本實(shí)用新型所述的一種變壓吸附空氣分離設(shè)備，包括第一吸附塔1、第二吸附塔2、緩沖罐3、氣動調(diào)節(jié)閥4、開關(guān)閥5、第一進(jìn)氣管路和第二進(jìn)氣管路、第一排氣管路和第二排氣管路、第一出氣管路和第二出氣管路以及用于控制變壓吸附空氣分離設(shè)備中各部件工作的PLC。所述第一吸附塔1具有第一進(jìn)/排氣口11和第一出氣口12，所述第二吸附塔2具有第二進(jìn)/排氣口21和第二出氣口22，所述緩沖罐3具有進(jìn)口31和出口32。所述第一進(jìn)/排氣口11分別與第一進(jìn)氣管路和第一排氣管路連接，所述第二進(jìn)/排氣口21分別與第二進(jìn)氣管路和第二排氣管路連接，所述第一出氣口12與第一出氣管路連接，所述第二出氣口22與第二出氣管路連接。所述第一出氣管路和第二出氣管路并聯(lián)后通過氣動調(diào)節(jié)閥4與緩沖罐3的進(jìn)口31連接，所述緩沖罐3的出口32與開關(guān)閥5連接。

所述第一進(jìn)氣管路和第二進(jìn)氣管路上分別設(shè)置有第一閥門101和第二閥門102。所述第一排氣管路和第二排氣管路上分別設(shè)置有第三閥門103和第四閥門104。所述第一出氣管路和第二出氣管路上分別設(shè)置有第五閥門105和第六閥門106。所述第一閥門101至第六閥門106以及開關(guān)閥5均為程序開關(guān)閥，所述氣動調(diào)節(jié)閥4為程序調(diào)節(jié)閥。所述第一閥門101至第六閥門106、開關(guān)閥5和氣動調(diào)節(jié)閥4均與PLC連接，所述PLC能夠控制第一閥門101至第六閥門106、開關(guān)閥5和氣動調(diào)節(jié)閥4的開閉以及控制氣動調(diào)節(jié)閥4的開度。

所述第一進(jìn)氣管路/第二進(jìn)氣管路用于將空氣導(dǎo)入第一吸附塔1/第二吸附塔2。所述第一排氣管路/第二排氣管路用于將第一吸附塔1/第二吸附塔2中的廢氣排出。所述第一出氣管路/第二出氣管路用于將第一吸附塔1/第二吸附塔2中經(jīng)過吸附處理生成的產(chǎn)品氣輸出到緩沖罐3內(nèi)。

打開第一閥門101/第二閥門102能夠讓空氣導(dǎo)入第一吸附塔1/第二吸附塔2；打開第三閥門103/第四閥門104能夠讓第一吸附塔1/第二吸附塔2中的廢氣排出；打開第五閥門105/第六閥門106同時代開氣動調(diào)節(jié)閥4能夠讓第一吸附塔1/第二吸附塔2中吸附處理生成的產(chǎn)品氣導(dǎo)入緩沖罐3。

第一吸附塔1和第二吸附塔2均具有吸附工作狀態(tài)和解析工作狀態(tài)，兩者交替工作，即第一吸附塔1處于吸附工作狀態(tài)時，第二吸附塔2處于解析工作狀態(tài)；第一吸附塔1處于解析工作狀態(tài)時，第二吸附塔2處于吸附工作狀態(tài)。下面以第一吸附塔1吸附生產(chǎn)產(chǎn)品氣，第二吸附塔2解析向外排出廢氣為例。變壓吸附空氣分離設(shè)備在第一次投入使用時，PLC控制第一閥門101打開讓空氣導(dǎo)入第一吸附塔1，第二閥門102關(guān)閉，第三閥門103關(guān)閉，第四閥門104打開，第五閥門105和第六閥門106都關(guān)閉。當(dāng)?shù)谝晃剿?處于吸附狀態(tài)并達(dá)到一定的吸附壓力時，第五閥門105打開同時氣動調(diào)節(jié)閥4打開向后級的緩沖罐3送產(chǎn)品氣，經(jīng)過緩沖罐3的緩沖處理后，開關(guān)閥5打開，產(chǎn)品氣從出口32向外輸送。在運(yùn)行一定時間后

新設(shè)備投入使用，在變壓吸附空氣分離設(shè)備運(yùn)行一定的時間后，緩沖罐3內(nèi)保有純度較高的產(chǎn)品氣。當(dāng)變壓吸附空氣分離設(shè)備正常停機(jī)時，PLC控制氣動調(diào)節(jié)閥4和開關(guān)閥5同時關(guān)閉，使緩沖罐3內(nèi)密閉，產(chǎn)品氣填充在緩沖罐3內(nèi)使緩沖罐3內(nèi)保持一定氣壓。當(dāng)變壓吸附空氣分離設(shè)備再次啟動時，第一吸附塔1進(jìn)入第一運(yùn)行周期，在第一運(yùn)行周期內(nèi)第五閥門105和第六閥門106保持關(guān)閉，第一閥門101打開使第一吸附塔1吸附工作一段時間后，關(guān)閉第一閥門101，打開第三閥門103，第一吸附塔1吸附后生成的純度低的產(chǎn)品氣從第一進(jìn)/排氣口11和第三閥門103處向外排放。待經(jīng)過設(shè)定時間，第一運(yùn)行周期結(jié)束開始進(jìn)入第二周期，此時第一吸附塔1的第一出氣口12處的產(chǎn)品氣純度非常高，為防止產(chǎn)品氣瞬間大氣量流入緩沖罐3時帶入雜質(zhì)氣而引起產(chǎn)品氣的純度下降，通過PLC程序自動控制，打開第五閥門105，同時使氣動調(diào)節(jié)閥4的開度緩慢的逐漸增大，產(chǎn)品氣緩慢的注入到緩沖罐3中，待緩沖罐3升到一定的壓力，打開開關(guān)閥5向外供應(yīng)產(chǎn)品氣，此時直接供出的產(chǎn)品氣純度較高。這樣的操作方式讓緩沖罐3與第一吸附塔1之間的壓差相差較小，有效減少了產(chǎn)品氣中雜質(zhì)氣的帶入，同時氣動調(diào)節(jié)閥4的使用讓單位時間內(nèi)流入緩沖罐內(nèi)的產(chǎn)品氣中的雜質(zhì)氣含量很低，能夠保證輸出產(chǎn)品氣的純度。本實(shí)用新型的使用，省略了變壓吸附空氣分離設(shè)備為了排出純度較低的產(chǎn)品氣而需要的漫長的開機(jī)過程，理論上約5分鐘以內(nèi)便可產(chǎn)生純度合格的產(chǎn)品氣。對于需要經(jīng)常啟停變壓吸附空氣分離設(shè)備的用戶，加快了變壓吸附空氣分離設(shè)備產(chǎn)出合格氣體的時間，不僅提高了生產(chǎn)效率，同時能節(jié)約出開機(jī)過程耗時漫長所浪費(fèi)的能源，一舉兩得。

如上所述，我們完全按照本實(shí)用新型的宗旨進(jìn)行了說明，但本實(shí)用新型并非局限于上述實(shí)施例和實(shí)施方法。相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的從業(yè)者可在本實(shí)用新型的技術(shù)思想許可的范圍內(nèi)進(jìn)行不同的變化及實(shí)施。