一种带气动增压装置的变压吸附系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种带气动增压装置的变压吸附系统，所述系统包括依次连接的压缩单元、吸附单元、气体收集单元和气动增压装置，气动增压装置的第一进气口与气体缓冲装置的出气口连接，第二进气口与气体收集装置的出气口连接；或，第一进气口与气体缓冲装置的出气口连接，第二进气口与第一吸附塔的出气口和第二吸附塔的出气口均连接，第二出气口与气体收集装置连接。本实用新型专利技术通过在变压吸附系统的产品气输出回路内嵌入气动增压装置，可在不加设压缩机等增压设备的基础上满足客户对产品气的较高使用压力的需求，有助于进一步降低变压吸附系统的占地面积，有利于设备的一体化布置。

A Pressure-swing Adsorption System with Pneumatic Supercharging Device

【技术实现步骤摘要】
一种带气动增压装置的变压吸附系统
本技术属于气体分离领域，涉及一种变压吸附系统，尤其涉及一种带气动增压装置的变压吸附系统。
技术介绍
氧气与氮气作为基础性工业气体在航空航天、医药化工和食品药品等领域得到了广泛应用。空气中含有大量的氧气和氮气，利用空气中各组分的物理性质不同，可将各组分分离以达到提纯的效果。目前最具代表性的空分技术包括：深冷分离法、变压吸附法和膜分离法。深冷分离法通过将气态空气冷凝成液态空气，然后从液态空气中分离出液氮后再气化成气氮，整个过程工艺要求高，出氮的时间较长，能耗比较大，一般应用于大型的氮气生产装备中；而膜分离法是利用了中空纤维膜的渗透选择性，让空气中的氧气透过膜层排空，而被阻隔在一侧的氮气得到浓聚，膜分离法的装置简单、能耗低且污染少，但由于中空纤维膜的造价昂贵，在一定程度上影响了膜分离制氮设备的普及。变压吸附法(PSA)作为一种被广泛应用的气体分离方法，是深冷分离工艺的重要补充，用于由空气流生产氧气的传统PSA法通常采用如CaA，CaX，NaX，LiX型等氮吸附剂(又称分子筛)基于平衡吸附理论制氧，可制取氧气浓度约93％的产品气，而用于由空气流生产氮气的传统PSA法通常采用如碳分子筛基于动力学分离特性制氮，甚至可单步法制取纯度达99.9995％以上的高纯氮气。然而无论是制氧或制氮，无论是单级吸附还是复杂的双级吸附、多级吸附，当用户需要较高的使用压力时，仅仅通过配备更高压力的空气压缩设备进而提高吸附压力来增加产品气压力是不现实的。CN104418312A公开了一种变压吸附制氮方法，变压吸附系统借助于吸附剂的吸附特性，将空气压缩后通过吸附剂床层，空气中的氧分子被吸附，从吸附器出口便可得到高纯度的氮气，最后通过氮气增压机增压至15MPa灌充至氮气瓶，该方法具有出氮时间短、投资成本低，操作使用方便，维护修理费用低，生产氮气纯度高等特点，然而该方法仍需增加额外的产品气压缩设备，且将氮气增压机设置在缓冲罐后，增大了缓冲罐的体积，不利于减少设备占地。CN204958398U公开了一种利用环氧丙烷尾气的制氮装置，空气离心压缩装置与空气净化模块连接，空气净化模块与制氮模块连接，制氮模块采用变压吸附制氮机制备氮气，制氮模块还与增压装置和气液分离模块连接，同样地，该制氮装置在储存罐后加设了增压装置。CN102091500A公开了一种变压吸附的氧氮联合分离的方法与装置，尤其适合于飞行器使用，该装置包括至少两个装填有吸附剂的吸附塔以及一套将产品氧气与氮气继续增压至更高压力的气动压缩装置等，使用来自飞行器引擎压气机或环控系统的压缩空气作为气动增压设备的驱动力；可将低压气体压缩至150bar以上，并可选择性的将氧气、氮气充入随机携带的高压气瓶内备用。然而，配备的气动增压装置设在产品缓冲罐后，不利于减小设备体积。为满足用户对高压产品气的需求，通常情况下，将另外配置产品气压缩机将低压气体压缩，然而，增压设备造价不菲，吸附系统的投资成本将大大提高，此外，在很多情况下，受到现场条件如安装场地面积有限、安装布置和振动噪音过大等客观因素的影响，难以直接采用增压设备，因此，急需一种经济高效且占地面积小的替代方案以解决上述问题。
技术实现思路
针对现有技术中存在的设备造价高、占地面积大、分离效率低及需要额外增加压缩机等压缩设备等问题，本技术提供了一种带气动增压装置的变压吸附系统，所述系统通过在产品气输出回路内嵌入气动增压装置可将产品气直接压缩至所需压力，省去了压缩机等昂贵的压缩设备，节省了设备的投资成本，减小了系统体积和占地面积。为达此目的，本技术采用以下技术方案：第一方面，本技术提供了一种变压吸附系统，所述系统包括依次连接的压缩单元、吸附和解吸单元以及气体收集单元；压缩单元，包括压缩装置和与压缩装置连接的气体缓冲装置；吸附和解吸单元，包括并联的第一吸附塔和第二吸附塔；气体收集单元，包括气体收集装置；还包括气动增压装置，所述气动增压装置包括第一进气口、第二进气口、第一出气口和第二出气口，第一进气口与第一出气口连通，第二进气口与第二出气口连通；第一进气口与气体缓冲装置的出气口连接，第二进气口与气体收集装置的出气口连接；或，第一进气口与气体缓冲装置的出气口连接，第二进气口与第一吸附塔的出气口和第二吸附塔的出气口均连接，第二出气口与气体收集装置连接。本领域技术人员应知晓，本技术中所述的吸附和解吸单元还包括进料回路和解吸回路，其中进料回路包括用以选择性的将压缩后的原料气送入吸附塔的切换阀门和必要的管线，解吸回路包括用以选择性的将吸附塔与大气或抽真空设备接通的切换阀门和必要的管线；所述的气体收集单元还包括产品气输出回路，产品气输出回路包括用以选择性的将吸附塔与气体收集装置连通的切换阀门和必要的管线。由于本技术的改进点不在于所述压缩单元、吸附和解吸单元和气体收集单元，在此不作赘述。例如所述变压吸附系统中各组件的连接关系可以为：压缩装置与气体缓冲装置相连，气体缓冲装置通过进料回路分别与第一吸附塔和第二吸附塔相连，第一吸附塔与第二吸附塔通过切换阀门和必要的管线并联连接，第一吸附塔和第二吸附塔通过产品气输出回路与气体收集装置相连，第一吸附塔和第二吸附塔通过解吸回路与大气或抽真空装置相连。所述变压吸附系统的运行流程为：原料气经压缩单元压缩后进入吸附和解吸单元，在吸附压力下进行吸附操作得到产品气，在解吸压力下对吸附塔进行解吸，吸附剂再生；自气体缓冲装置引入压缩空气至气动增压装置，产品气经气动增压后输出并收集。本领域技术人员应知晓变压吸附系统的常规工艺流程为：来自压缩机的压缩原料气，首先进入冷干机脱除水分，然后进入由多台吸附塔组成的吸附和解吸单元，利用塔中装填的吸附剂选择性地吸附混合气体中的强吸附组分，而较难吸附的组分作为产品气由塔顶排出、收集并增压。为满足工业生产对高压产品气的需求，需要另外选型产品气压缩机对输出的产品气进行增压处理，但显然，通过加设压缩机等压缩设备需要额外增加系统的投资和运行成本，尤其是增压氧气一类危险气体的增压设备的造价不菲，同时，由于安装现场的面积有限、震动噪音过大等客观情况的存在，限制了变压吸附系统的一体化布置。本技术提供的变压吸附系统在产品气输出回路中嵌入了气动增压装置，通过控制阀控制气动增压装置的增压过程与变压吸附系统循环周期中的产品气输出阶段同步工作，可在不加设压缩机等增压设备的基础上满足工业生产对产品气较高使用压力的要求，有助于进一步降低变压吸附系统的占地面积，提高设备的一体化布置，同时，由于气动增压装置嵌入了产品气输出回路中，可进一步降低高压气体排放时产生的噪音。作为本技术优选的技术方案，所述的气动增压装置内设置有活塞，通过压缩气体驱动活塞实现对产品气的增压效果。作为本技术优选的技术方案，所述气动增压装置的驱动力为压缩的原料气或压缩空气，以压缩空气或压缩原料气驱动增压装置内的活塞做往复运动以此达到增压的目的，优选使用压缩原料气作为气动增压装置的驱动力，可省去外设的压缩空气源，节省了设备投资。作为本技术优选的技术方案，所述的气动增压装置的第一出气口与消音器连接，可有效降低高压气体的排放噪音。作为本技术优选的技术方案，变压吸附系统还包括预处理单元，所述预处本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变压吸附系统，其特征在于，所述系统包括依次连接的压缩单元、吸附和解吸单元以及气体收集单元；压缩单元，包括压缩装置和与压缩装置连接的气体缓冲装置；吸附和解吸单元，包括并联的第一吸附塔和第二吸附塔；气体收集单元，包括气体收集装置；还包括气动增压装置，所述气动增压装置包括第一进气口、第二进气口、第一出气口和第二出气口，第一进气口与第一出气口连通，第二进气口与第二出气口连通；第一进气口与气体缓冲装置的出气口连接，第二进气口与气体收集装置的出气口连接；或，第一进气口与气体缓冲装置的出气口连接，第二进气口与第一吸附塔的出气口和第二吸附塔的出气口均连接，第二出气口与气体收集装置连接。

【技术特征摘要】
1.一种变压吸附系统，其特征在于，所述系统包括依次连接的压缩单元、吸附和解吸单元以及气体收集单元；压缩单元，包括压缩装置和与压缩装置连接的气体缓冲装置；吸附和解吸单元，包括并联的第一吸附塔和第二吸附塔；气体收集单元，包括气体收集装置；还包括气动增压装置，所述气动增压装置包括第一进气口、第二进气口、第一出气口和第二出气口，第一进气口与第一出气口连通，第二进气口与第二出气口连通；第一进气口与气体缓冲装置的出气口连接，第二进气口与气体收集装置的出气口连接；或，第一进气口与气体缓冲装置的出气口连接，第二进气口与第一吸附塔的出气口和第二吸附塔的出气口均连接，第二出气口与气体收集装置连接。2.根据权利要求1所述的变压吸附系统，其特征在于，所述的气动增压装置内设置有活塞。3.根据权利要求2所述的变压吸附系统，其特征在于，所述气动增压装置的驱动力为压缩的原料气或...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢东红，申广浩，朱泓菡，王斌，吴仁杰，盛俊峰，严富兵，蔡风平，
申请(专利权)人：上海穗杉实业股份有限公司，陕西莫格医用设备有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31