基于PSA技术的高纯、高压制气设备制造技术

本发明专利技术提供了一种基于PSA技术的高纯、高压制气设备，其系统准备时间短、能随时快速分离出合格产品气体，运行成本低，对不同工况适应性强，工作环境友好。其包括气源压缩机，气源压缩机经气液分离器A、冷冻式干燥机、气液分离器B、过滤器A与气源缓冲罐连通，其特征在于：在过滤器A与气源缓冲罐之间紧邻气源缓冲罐处设置有能控制阀前压力的背压阀A；在过滤器A与背压阀A之间设置有气源旁路，气源缓冲罐经气源缓冲罐排气管路、单向阀A与气源旁路相通；气源旁路经阀A与变压吸附气体分离装置连通；变压吸附气体分离装置经输出管路、背压阀B与产品气缓冲罐连通，产品气缓冲罐经过滤器B连接有背压阀C，背压阀C后连接有产品气输出装置。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种基于PSA技术的高纯、高压制气设备，其系统准备时间短、能随时快速分离出合格产品气体，运行成本低，对不同工况适应性强，工作环境友好。其包括气源压缩机，气源压缩机经气液分离器A、冷冻式干燥机、气液分离器B、过滤器A与气源缓冲罐连通，其特征在于：在过滤器A与气源缓冲罐之间紧邻气源缓冲罐处设置有能控制阀前压力的背压阀A；在过滤器A与背压阀A之间设置有气源旁路，气源缓冲罐经气源缓冲罐排气管路、单向阀A与气源旁路相通；气源旁路经阀A与变压吸附气体分离装置连通；变压吸附气体分离装置经输出管路、背压阀B与产品气缓冲罐连通，产品气缓冲罐经过滤器B连接有背压阀C，背压阀C后连接有产品气输出装置。【专利说明】基于PSA技术的高纯、高压制气设备
本专利技术涉及气体压缩设备，具备涉及一种高纯高压制气设备。
技术介绍
工业气体分离常用的变压吸附气体分离(PSA)设备一般由气源压缩机、气液分离器、冷冻式干燥机、过滤器等原料气预处理装置，变压吸附气体分离装置，产品气纯度分析仪、干燥(纯化)装置，增压机，以及为平衡系统气体流速和减小其系统压力波动的气源缓冲罐、产品气缓冲罐(工艺罐)等组成；为了控制变压吸附气体分离装置能输出的合格的产品气，只有通过产品气纯度分析仪、减压阀和其它阀之间的联调，确定输出产品气的流量后，并在系统内达到一定工作压力时，变压吸附气体分离装置才能输出合格的产品气，由于变压吸附气体分离设备在开始工作阶段(或称为启动阶段)，输出的产品气都达不到纯度要求，需要后续输出能达到纯度要求的产品气，对产品气缓冲罐和系统内的先期达不到纯度要求的产品气，进行充兑、置换，只能通过不合格产品气排放管路白白的排空。为了降低产品气的单位成本，人们对变压吸附气体分离装置进行改进，如中国专利号UN 201664568 U的PSA高效率开机装置，也只能对开始工作阶段的不合格的产品气进行低效的利用，不能明显缩短变压吸附气体分离装置的系统准备时间，特别是在输出的产品气纯度要求很高时，系统准备时间不能明显缩短，甚至要超过120min。为了缩短变压吸附气体分离装置的系统准备时间，人们对变压吸附气体分离装置进行改进，如中国专利号UN201394410的快速升高吸附塔压力的变压吸附装置，通过增加流量控制器部分，改进传统工艺，缩短变压吸附塔的升压时间，快速提高吸附塔的工作压力，提高变压吸附设备的产品气质量，但也不能明显缩短系统准备时间。变压吸附气体分离设备用途广泛，近些年来对于变压吸附气体分离设备的改进也很多，但实际情况是，没有提供切实有效的系统准备时间短、能随时快速分离出合格产品气体的气体分离系统控制方法。同时，用户要求变压吸附气体分离设备能适应在多种工况条件下工作，对环境友好，并要求降低设备能耗、降低运行成本。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种基于PSA技术的高纯、高压制气设备，其系统准备时间短、能随时快速分离出合格产品气体，运行成本低，对不同工况适应性强，工作环境友好。为达到上述目的，本专利技术的基于PSA技术的高纯、高压制气设备，包括气源压缩机，所述的气源压缩机经气液分离器A、冷冻式干燥机、气液分离器B、过滤器A与气源缓冲罐连通，其特征在于:在过滤器A与气源缓冲罐之间紧邻气源缓冲罐处设置有能控制阀前压力的背压阀A ;在过滤器A与背压阀A之间设置有气源旁路，所述的气源缓冲罐经气源缓冲罐排气管路、单向阀A与气源旁路相通；所述的气源旁路经阀A与变压吸附气体分离装置连通；所述的变压吸附气体分离装置经输出管路、背压阀B与产品气缓冲罐连通，所述的产品气缓冲罐经过滤器B连接有背压阀C，所述的背压阀C后连接有产品气输出装置。所述的产品气输出装置包括低压产品气输出装置和中、高压产品气输出装置中的至少一个；所述的低压产品气输出装置包括经管道与背压阀C连通的阀C ;所述的中、高压产品气输出装置包括与背压阀C直接连接的阀D、与阀D连接的产品气增压机，在产品气增压机后设置有单向阀C和阀F ;在阀F与单向阀C之间，设置管路与阀E连通。所述的背压阀C与阀D之间设置有阀L，产品气缓冲罐与阀L的排污管经气体回收管路和单向阀D汇集到气源压缩机的二级进气口。在所述的阀F后设置有纯化装置，所述的纯化装置与阀G连通；纯化装置与阀G之间的管路上经阀H连接有中、高压气瓶。所述的中、高压气瓶经减压回充管路与背压阀B的出口管路连通，所述的减压回充管路上设置有阀I和减压阀A。所述的变压吸附气体分离装置与背压阀B之间并联有置换气旁路，所述的置换气旁路上设置有单向阀B和节流阀。所述的气液分离器A、冷冻式干燥机、气液分离器B、过滤器A的排污管和气源缓冲罐的废气排放管汇集到废液分离收集装置，所述的废液分离收集装置上设置有消声器。在所述的过滤器B和背压阀C之间设置有产品气纯度分析仪。在所述的背压阀C后经阀B、减压阀B连接有检测产品气的流量计。采用了上述技术方案后，其优点体现在: 本专利技术的基于PSA技术的高纯、高压制气设备开始工作时，原料气进入气源缓冲罐前，经过背压阀背压，提升到变压吸附气体分离装置的最低工作压力，在较高的压力条件下，原料气中的水分等杂质，被气液分离器A、冷冻式干燥机、气液分离器B、过滤器A有效预分离，使变压吸附气体分离装置在开始工作阶段就获得了满足要求的原料气，从而使变压吸附气体分离装置在开始工作阶段，就为分离出达到纯度要求的产品气创造了可能。设备均压后，经过预分离掉水等杂质的原料气，不通过容积较大的气源缓冲罐，而是直接输入到变压吸附气体分离装置，变压吸附气体分离装置内压力快速提升，迅速达到并超过工作压力(超过工作压力的原料气，部分进入气源缓冲罐，为变压吸附气体分离装置下一次均压和快速升压作准备。)，使通过变压吸附气体分离装置的原料气流量减小，同时又延长原料气通过变压吸附气体分离装置的时间，提高变压吸附气体分离装置的吸附效率，使吸附、分离更彻底，输出的产品气纯度更高，系统准备时间更短、能随时快速分离出合格产品气体。在产品气缓冲罐前设置背压阀B，只有在变压吸附气体分离装置的压力超过最低工作压力时，才会从变压吸附气体分离装置输出分离后的产品气，避免变压吸附气体分离设备在开始工作阶段系统后端还未建立有效背压的情况下，出现输出产品气不合格的情况，确保变压吸附气体分离装置输出的产品气，始终符合纯度要求。变压吸附气体分离装置输出的产品气，经产品气缓冲罐供用户使用或增压后供用户使用。当用户对需求的产品气纯度有变时，或变压吸附气体分离装置工作场地变换导致工况(环境大气压、温度)改变时，以及气源压缩机性能变差原料气量变小时，通过对背压阀的调节，使变压吸附气体分离装置可始终处在正常的工作压力范围内工作，从而确保输出的产品气始终符合要求的纯度，因而本专利技术具备工况适应性好的优点。也避免了在气源流量有变的情况下，按产品气纯度分析仪的检测结果调整产品气流量，间接调整变压吸附气体分离装置使输出产品气纯度到要求的范围内的困难，也避免了因调整的困难，变压吸附气体分离装置长期在高出产品气纯度要求的条件下工作而造成的能源的浪费，因而本专利技术使用成本低。变压吸附气体分离装置输出的产品气，经产品气增压机增压后，通过纯化装置进一步清除掉其中的水分和二氧化碳等杂质，通过中高压气瓶缓冲本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于PSA技术的高纯、高压制气设备，包括气源压缩机（1），所述的气源压缩机（1）经气液分离器A（2）、冷冻式干燥机（3）、气液分离器B（4）、过滤器A（5）与气源缓冲罐（8）连通，其特征在于：在过滤器A（5）与气源缓冲罐（8）之间紧邻气源缓冲罐（8）处设置有能控制阀前压力的背压阀A（7）；在过滤器A（5）与背压阀A（7）之间设置有气源旁路（6），所述的气源缓冲罐（8）经气源缓冲罐排气管路（9）、单向阀A（10）与气源旁路（6）相通；所述的气源旁路（6）经阀A（11）与变压吸附气体分离装置（12）连通；所述的变压吸附气体分离装置（12）经输出管路（15）、背压阀B（18）与产品气缓冲罐（20）连通，所述的产品气缓冲罐（20）经过滤器B（21）连接有背压阀C（23），所述的背压阀C（23）后连接有产品气输出装置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：童学志，柳国庆，孙贵爱，缪忠辉，石卢文，梁璞玉，王雪枫，陈松，朱芳，朱永嘉，
申请(专利权)人：安徽华晶机械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34