具有可变生产流速的通过吸附作用处理气体的方法和设备技术

本发明专利技术涉及在一吸附器（１）上实现一循环的方法。该吸附器（１）一方面经由一带有可调节开启度的阀门（９，１１）的管路（８，１０）与至少一个容器（２，３）相连接，另一方面与一可逆转的压缩机／泵相连接，可逆转的压缩机／泵上连接有变速（５）。本发明专利技术尤其适用于以可变流速的方式从大气中制取氧气。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有可变生产流速的通过吸附作用处理气体的方法和设备本专利技术涉及一种通过压力回转吸附作用处理气体的方法，其变压范围为高于大气压的高循环压力至低于大气压的低循环压力。尤其涉及一种从大气中制取氧气的方法。本专利技术的目的在于提供一种方法和设备，该方法和设备可以使一个单级吸附器，或一组吸附器用在生产流速变化很大的情况下，尤其是用在要求在一定时间内，使额定流速变化成低速运转的情况，同时尽可能使循环的最大压力保持在恒定值。基于上述目的，本专利技术的主题是一种通过压力回转吸附作用处理气体的方法，其变压范围为高于大气压的高循环压力至低于大气压的低循环压力，其特征在于：用一吸附器，其上连接有至少一个容器，和一可逆转的压缩机/泵；在吸附器内进行一循环，该循环包括生产阶段、包括一净化步骤的再生阶段，该阶段中的逆流泵使循环压力降至低压、以及包括一最大后并流再压缩步骤的再压缩阶段；和在生产阶段，净化步骤和最后再压缩步骤的过程中，当生产流速从初始值DN降低(或增大)到第二个变化较大的值D时，机器的转速就降低(或增大)，在生产阶段由吸附器排出的产品气体的流动截面就相应地减少(或增加)，从而，生产阶段、净化步骤和最后再压缩步骤的持续时间就增加(或减少)。本专利技术的另一个主题是一种能够使上述方法得以实施的设备。依据本专利技术的一方面，该设备包括：一吸附器，其称作出口的一端经由一带有可调开启度的阀门的管路与至少一个容器相连。-->一可逆转的压缩机/泵，它与吸附器的另一端(入口)相连。一与可逆转的压缩机/泵相连接的变速器。现在参照附图通过非限定性的说明对本专利技术的实施例予以描述，其中：图1为本专利技术的氧气生产设备的示意图；图2为图1所示设备完成循环的实施例的示意图，该设备在额定速度状况下运行；图3是和图2相对应的示意图，表示可逆转机的转速；图4和图5是分别与图2和图3相对应的示意图，只是设备在低速状况下运行。图1所示的设施用来从大气中生产富氧空气，或不纯净的氧气、(为方便起见，称为氧气)，其纯度一般介于90％～95％之间。在所示实施例中，整套设施主要包括一个单级吸附器1，两个容器2和3，一个可逆转的多叶压缩机/泵4，最好是罗茨型的，与机器4相连接的变速器5，以及一电控单元6。吸附器1的出口7(即经由该出口将气体排走)，经由一带有可调开启度的阀门9的管路8与容器2连接。出口7还经由一带有可调开启度的阀门11的另一管路10与容器3连接。在机器4的两个入口/出口中，其中一个口直接与吸附器的入口12连接，入口12位于吸附器的与出口7相对的另一端。另一个口直接与大气相通。这里的“直接”，指的是在于在相关的管路上不设阀门。从容器3引出产品管路13，流量计14用来测量通过产品管路13所运输气体的流速。流量计14把代表所测得流速的信号传递给电控单元6，电控单元6把信号传递给变速器5以及阀门9和阀门11。依靠该信号所传递的信息，来调节机器4的转速，以及阀门9和阀门11的开启度，这一点在下文中将详细描述。依靠所述设备，在吸附器1内实现如图2所示的循环，以便在额定流速DN生产氧气。循环周期T可以是一分钟至几分钟。在本实施例中，T＝90秒。图2中，以时间t为横座标以绝对压力P为纵座标，带箭头的线表示出入于吸附器的气体的运动状态和目的地。-->现在参照图1至图3，说明一个完整循环的实施例。该循环在两个极限压力之间变化，称之为高压或最大压力PM，其压力大致在大气压和2×105Pa之间，更确切一点，在1至1.6×105Pa之间，以及低压或最小压力pm，其压力大致在0.2～6.5×105Pa之间。循环包括如下几个连续步骤：(a)从t＝0到t1(＝20S)，利用被处理的环境空气进行最后并流的再压缩步骤，在这个步骤中，机器4被用作压缩机以其额定速度VN(图3)运转。阀门9和阀门11关闭，压力由一中间压力PI增至将近高压PM；(b)从t1到t2(＝30S)，几乎是等压生产步骤，压力保持在高循环压力PM。在这个步骤中，机器4仍被当作压缩机以速度VN运转，阀门11打开，产品气体(不纯的氧气)经由吸附器的出口7排至容器3；(c)从t2至t3(＝40S)，为第一并流降压步骤，使压力降至一中高压力，其压力高于PI。在这个步骤中阀门11关闭，阀门9打开，这样，将实际上含有所要制取的产品气体的混合物，由吸附器的出口7排至容器2。在这个步骤中，先采用一降速梯度R1，然后再采用一相反方向的加速梯度R2(图3)，使机器4改变转向。这两个梯度的斜率可以相同，也可以不同。在t3处，机器4的转速为-VN；(d)从t3到t4(＝70S)，净化步骤，通过逆流泵使压力降至低压Pm。在这个步骤中，富含高吸附性组分(氮气及杂质)的气体以逆流的方式从吸附器的入口12被抽取，释放到周围大气中。而且，在这个步骤中，机器4被用作真空泵以速度一VN运转，阀门9和阀门11均关闭；(e)从t4到t5(＝80S)，产品气体的逆流洗提/抽吸步骤，该步骤几乎是在低压Pm下等压进行。在这个步骤中，阀门11的开启度不同于在生产阶段(b)中的开启度，由容器3出来的产品气体以逆流方式进入吸附器，依靠机器4以一VN的速度转动实现同步的逆流抽吸；(f)从t5到T，利用从平衡容器2释放出的气体进行第一逆流再压缩，使压力升至中间压力PI。在这个步骤中，阀门11关闭，阀9打开，但其开启度不同于在第一并流降压步骤(c)的开启度。这样，由容器2来的气体作为逆流经由吸附器的出口7进入。而且，在这个步骤中，先采用一减速-->梯度R3，然后采用一相反方向的加速梯度R4(图3)，使机器4再次改变转向，这两个梯度的斜率可以相同，也可以不同。在T处，机器4的转速为+VN。步骤(b)构成了吸附器的生产阶段，步骤(c)(d)和(e)构成了吸附器的再生阶段，步骤(f)和(a)构成了吸附器的再压缩阶段。当通过管路13的氧气需要量大幅度降低时，生产流速从额定值DN降至D＝α·DN(α＜1)，这一变化被流速计14检测到，电控单元6接收了相关的信息。电控单元6然后同时作用于变速器5及阀门9和阀门11(开启度由开位转换至闭位所用时间)，这样就可以按图4和图5所示的方法改变循环。一方面，在最后再压缩步骤(a)，生产步骤(b)，净化步骤(d)以及洗提步骤(e)这几个阶段中，机器4的转速由于一个因子R的作用而降低。这一点将在下面解释。因而，转速由在步骤(a)和(b)中的+R.VN转变为由在步骤(d)和(e)中的一R.VN。另一方面，步骤(a)(b)、(d)和(e)的持续时间延长了，持续时间为原持续时间的1/R。相反，第一并流降压步骤(c)和第一逆流再压缩步骤(f)的持续时间与按初始流速运行所用时间相比没有变化。因此，在步骤(c)和(f)中，机器4的转速在如前所述的相同的时间间隔内，由+R.VN调换至-R.VN，反之亦然。所以，变速器5通过依次改变梯度R’1，R’2，R’3，R’4(图5)使机器减速和加速。最后，为了使机器在低速运行中保持压力PM和Pm，在步骤(b)和(e)中阀门9和11的开启度要相应地减小。图4所示的循环同样也包括图2中所示的步骤(a)和(f)，但有如下关系：循环周期：T’＝T/α步骤(a)(b)(d)和(e)的持续时间：t’1，t’2-t’1，t’4-t本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过压力回转吸附作用处理气体的方法，其变压范围为高于大气压的高循环压力（ＰＭ）至低于大气压的低循压力（Ｐｍ），其中：一吸附器（１），其上至少连接有一个容器（２，３），和一可逆转的压缩机／泵（４）；在吸附器内进行一循环，该循环包括 生产阶段（ｂ），包括一净化步骤（ｄ）的再生阶段，该阶段中的逆流泵使循环压力降至低压，以及包括一最后并流再压缩步骤的再压缩阶段（ａ）；在生产阶段（ｂ），净化阶段（ｄ）和最后再压缩阶段（ａ）的过程中，当生产流速从额定值ＤＮ降低（或增大）到第 二个变化较大的值Ｄ时，机器（４）的转速就降低（或增大），在生产阶段（ｂ）由吸附器（１）排出的气体的流动截面就相应地减少（或增加），从而，生产阶段（ｂ），净化步骤（ｄ）和最后再压缩步骤（ａ）的持续时间就增加（或减少）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】FR 1996-7-30 96095921、一种通过压力回转吸附作用处理气体的方法，其变压范围为高于大气压的高循环压力(PM)至低于大气压的低循环压力(Pm)，其中：一吸附器(1)，其上至少连接有一个容器(2，3)，和一可逆转的压缩机/泵(4)；在吸附器内进行一循环，该循环包括生产阶段(b)，包括一净化步骤(d)的再生阶段，该阶段中的逆流泵使循环压力降至低压，以及包括一最后并流再压缩步骤的再压缩阶段(a)；在生产阶段(b)，净化阶段(d)和最后再压缩阶段(a)的过程中，当生产流速从额定值DN降低(或增大)到第二个变化较大的值D时，机器(4)的转速就降低(或增大)，在生产阶段(b)由吸附器(1)排出的气体的流动截面就相应地减少(或增加)，从而，生产阶段(b)，净化步骤(d)和最后再压缩步骤(a)的持续时间就增加(或减少)。2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：再生阶段包括至少部分是在循环的低压(Pm)下进行的逆流洗提/泵吸的最后步骤(e)，在此阶段中，贮存于第一个容器(3)内的气体以逆流方式送入吸附器(1)，同时，吸附器内的气体以逆流的方式被抽走；在上述步骤(e)中，当生产流速从上述第一个值DN降低(或增大)到上述第二个值D时，机器(4)的转速，以及位于吸附器(1)和第一个容器(3)之间的气体的流动横截面，也相应地降低(或增大)，从而，洗提/泵吸以及这一步骤(e)所持续的时间就增加(或减少)。3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：再生阶段包括第一并流降压步骤(e)，在此步骤中，气体从吸附器流入第二个容器(2)，再压缩阶段包括第一逆流的再压缩步骤(f)，使用的气体来源于该容器；当生产流速从上述第一值DN降低(或增大)到上述第二值D，第一并流降压步...

【专利技术属性】
技术研发人员：菲利普安德烈亚尼，
申请(专利权)人：液体空气乔治洛德方法利用和研究有限公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]