專利名稱：吸附式氣體凈化設備及應用于該設備中的氣體閥門裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種氣體閥門裝置，尤其涉及一種應用于吸附式氣體凈
化i殳備中的氣體閥門裝置。
背景技術：
通常裝有固體吸附材料例如硅膠、分子篩的變溫、變壓吸附式氣體凈化 設備，都是采用兩個吸附塔輪流工作， 一個吸附工作時，其它一個加熱再生， 然后冷卻備用。吸附材料加熱再生時， 一般都是用一部分凈化后的潔凈氣體 通過一個加熱系統(tǒng)，變成熱氣體，然后讓這部分熱氣體通過已經(jīng)吸附了雜質(zhì)、 需要再生的吸附塔，從而把吸附材料加熱、再生放出所吸附的雜質(zhì)。然后再 用凈化后的潔凈氣體，不經(jīng)過加熱系統(tǒng)，直接通過已經(jīng)加熱再生了的吸附塔， 將吸附材料冷卻或冷吹備用。
為了減少再生用的氣體流量，也有的是采用三個吸附塔輪流工作，第一 個吸附塔工作時，第二個吸附塔加熱再生，第三個冷卻備用。更有一種是帶 中間加熱冷卻器的吸附凈化設備，由三組共六個吸附塔組成，能進一步減少 再生氣的氣量。但是不論是何種方案，都有許多閥門需要定時關閉或打開， 有時要讓原料氣從閥門通過，有時又需要讓再生氣通過，這樣，閥門的嚴密 程度就非常重要。特別是對那些原料氣是易燃易爆的氣體、而再生氣又是空 氣的情況，閥門如果在關閉時關的不嚴密，原料氣和再生氣互相竄氣，就會 帶來爆炸的危險，造成嚴重的后果。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型所要解決現(xiàn)有吸附式氣體凈化設備中閥門如果在關閉時關的不嚴密，原料氣和再生氣互相竄氣，就會帶來爆炸的危險，造成嚴重的后 果的技術問題，提供一種應用于吸附式氣體凈化設備的氣體閥門裝置。
本實用新型解決上述技術問題的技術方案如下 一種應用于吸附式氣體 凈化設備中的氣體閥門裝置，包括通過管道相連接的進氣口和排氣口，在進 氣口處設有第一閥門、在排氣口處設有第二閥門，第一閥門和第二閥門之間 的管道還與一氮氣輸入管道相連接，在該氮氣輸入管道上設有第三閥門。
本實用新型的有益效果是通過采用氣體閥門裝置，在注入有高于或等 于原料氣壓力的氮氣時，可以有效地防止了易燃易爆的原料氣向再生氣管道 的泄漏，從而保證了設備使用的安全，此外，還可以用氮氣置換再生完成后 的吸附塔中所殘留的再生氣，也能用氮氣置換吸附完成后的塔中所殘留的原 料氣，這樣就更能確保原料氣不會和再生氣參混，提高了吸附式氣體凈化設 備使用的安全性。
本實用新型還提供一種吸附式氣體凈化設備，該設備包括吸附塔單元、 再生氣加熱系統(tǒng)和制氮系統(tǒng)，每個吸附塔單元還帶有所述的至少三個氣體閥 門裝置；
所述吸附塔單元的原料氣供氣管道與第一氣體閥門裝置的進氣口相連 接，且該氣體閥門裝置的排氣口與吸附塔單元的供氣管道相連接；所述吸附 塔單元的排氣管道與第二氣體閥門裝置的進氣口相連接，且該氣體閥門裝置 的排氣口與原料氣排氣管道相連接；
所述再生氣加熱系統(tǒng)的供氣管道與第三氣體閥門裝置的進氣口相連接， 且該氣體閥門裝置的排氣口與吸附塔單元的排氣管道相連接；所述再生氣排 氣管道與吸附塔單元的供氣管道相連接；所述制氮系統(tǒng)分別與每個吸附塔單 元的三個氣體閥門裝置的氮氣輸入管道相連接。
在上述技術方案的基礎上，本實用新型還可以做如下改進。
進一步，所述設備還包括穩(wěn)壓閥門，該穩(wěn)壓閥門位于制氮系統(tǒng)的供氣管道上，并連接于所述制氮系統(tǒng)與氣體閥門裝置的氮氣輸入管道之間。
進一步，所述設備還包括放空閥門，該放空閥門位于再生氣排氣管道上，
并與所述吸附塔單元的供氣管道相連接。
進一步，所述再生氣加熱系統(tǒng)包4舌加熱器、加熱閥門和旁通冷吹閥門，
該再生氣加熱系統(tǒng)位于再生氣供氣管道上，并與所述氣體閥門裝置的進氣口
相連接。
進一步，所述設備還包括控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)與氣體閥門裝置相連接， 用于控制氣體閥門裝置中閥門的開啟或者關閉。
進一步，所述設備還包括冷卻系統(tǒng)，所述再生氣加熱系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)可 為一體集成的加熱冷卻系統(tǒng)。


圖l為本實用新型應用于吸附式氣體凈化設備中的氣體閥門裝置的結(jié)構(gòu)
示意圖2為本實用新型吸附式氣體凈化設備第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本實用新型吸附式氣體凈化設備第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本實用新型吸附式氣體凈化設備第三實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解 釋本實用新型，并非用于限定本實用新型的范圍。
圖1為本實用新型應用于吸附式氣體凈化設備中的氣體閥門裝置的結(jié)構(gòu) 示意圖。如圖l所示，所述氣體閥門裝置，包括通過管道相連接的進氣口 a 和排氣口 b，在進氣口 a處設有第一閥門3、在排氣口 b處設有第二閥門4， 第一閥門3和第二閥門4之間的管道還與一氮氣輸入管道c相連接，在該氮
6氣輸入管道c上設有第三閥門10。
本發(fā)明吸附式氣體凈化設備由吸附塔單元、原料氣閥門、再生氣閥門、放空閥門、再生氣加熱系統(tǒng)、加熱閥門、氮氣閥門、穩(wěn)壓閥門、制氮系統(tǒng)和控制系統(tǒng)所組成。所述吸附塔單元包括至少一個吸附塔，原料氣A通過原料氣供氣管道進入吸附式氣體凈化設備，凈化后的原料氣E通過原料氣排氣管道排出。再生氣B通過再生氣供氣管道進入吸附式氣體凈化設備，攜帶了吸附材料所發(fā)出雜質(zhì)的再生氣E通過再生氣排氣管道排出。所述原料氣閥門和再生氣閥門都采用氣體閥門裝置，該氣體閥門裝置包括串聯(lián)連接的第 一閥門和第二閥門。同時，在第一閥門和第二閥門之間的管道還與一氮氣輸入管道相連接，在該氮氣輸入管道上設有第三閥門，即氮氣閥門。各個氮氣閥門又通過管道與氮氣供氣管道上的穩(wěn)壓閥門相連接，氮氣供氣管道又與制氮系統(tǒng)的氮氣出口管相連接。所述吸附塔單元可以用兩個塔，三個塔，也可以用三組共六個塔工作。所述原料氣閥門、再生氣閥門、放空閥門、加熱閥門和氮氣閥門可以用氣動閥門、電動閥門(包括電磁閥)或者手動閥門。所述再生氣加熱系統(tǒng)也可以是加熱冷卻器。所述制氮系統(tǒng)可以是變壓吸附制氮機，也可以是液氮儲罐加汽化器的制氮系統(tǒng)。所述控制系統(tǒng)可以是PLC控制系統(tǒng)、DCS控制系統(tǒng)，在采用手動閥門時，則可以不要控制系統(tǒng)，而用手動控制。
圖2為本實用新型吸附式氣體凈化設備第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，在本實施例中，吸附塔單元包括兩個吸附塔1和2; 23是加熱器；D是制氮系統(tǒng)；兩個吸附塔采用了六個氣體閥門裝置，閥門裝置中的3、 4、 5、6、 13、 14、 15、 16是原料氣閥門;7、 8、 17、 18是再生氣閥門；10、 11、12、 20、 21、 22是氮氣閥門;另外還有放空閥門9、 19;加熱閥門24、 25、;旁通冷吹閥門26;穩(wěn)壓閥門27。
原料氣A經(jīng)過氣體閥門裝置中的原料氣閥門3、 4進入吸附塔1吸附凈化，再通過原料氣閥門5、 6，凈化后的原料氣E流出吸附凈化設備，此時原料氣閥門13、 14、 15、 16、氮氣閥門10、 ll和再生氣閥門7、 8以Ai文空閥9為關閉狀態(tài)。
再生氣B通過加熱閥門24，進入加熱器23加熱，再經(jīng)iti口熱閥門25出來，熱的再生氣經(jīng)過氣體閥門裝置中的兩個串連的再生氣閥門17、 18進入吸附塔2加熱再生其中的吸附材料，然后通過》文空閥門19，攜帶了吸附材料所放出的雜質(zhì)的再生氣C從設備放空；此時加熱閥門26、氮氣閥門22為關閉狀態(tài)；當加熱完成后，打開加熱閥門26關閉24、 25，再生氣不進入再生氣加熱系統(tǒng)，而是通過26直接經(jīng)氣體閥門裝置中的再生氣閥門17、 18進入吸附塔2冷卻其中的吸附材料。
與此同時，氮氣從制氮系統(tǒng)D出來經(jīng)過穩(wěn)壓閥27穩(wěn)壓，氮氣在經(jīng)過穩(wěn)壓閥27后所穩(wěn)定的壓力要等于或略高于原料氣進吸附塔的壓力，然后氮氣分別通過氣體閥門裝置中的氮氣閥12、 20、 21注入到氣體閥門裝置中的再生氣閥門7和8之間、原料氣閥門13、 14之間、原料氣閥門15、 16之間的管道中。此時，因為氣體閥門裝置中的閥門3和4、 5和6、 U和18都在打開的狀態(tài)，氮氣閥門IO、 11、 22應該處于關閉狀態(tài)。
當吸附塔l的吸附材料已不能滿足凈化要求，需要加熱再生時，則切換到吸附塔2工作，而吸附塔l加熱再生；切換的操作和常規(guī)的、有兩個吸附塔的吸附凈化設備的操作相似，這里不再詳述，所不同的是氣體閥門裝置中的每兩個串聯(lián)的閥門要同時開或同時關,此外氮氣閥門也要跟著變化打開或關閉。具體說，閥門13和14、 15和16、 7和8要打開，閥門3和4、 5和6、17和18要關閉，氮氣閥12、 20、 21要關閉，而10、 11、 22要打開。即，若有氣體閥門裝置中的兩個串連的閥門處于關閉狀態(tài)，與其相連的氮氣閥門就要打開。反之，若有氣體閥門裝置中的兩個串連的閥門處于打開狀態(tài)，與其相連的氮氣閥門就要關閉。此外，切換到吸附塔2工作，還要關閉放空閥門19,打開放空閥門9。此時，加熱閥門的操作和吸附塔l工作時一樣，不再重復。
采取本實用新型帶氮氣保護的吸附凈化設備，由于在氣體閥門裝置中的串聯(lián)閥門關閉時，有高于或等于原料氣壓力的氮氣注入在兩個閥門之間，這樣就有效地防止了易燃易爆的原料氣向再生氣管道的泄漏，保證了設備使用的安全。此外，在兩個塔切換時，還可以用氮氣置換再生完成后的塔中所殘留的再生氣，也能用氮氣置換吸附完成后的塔中所殘留的原料氣。例如，吸
附塔l已經(jīng)工作完成，吸附塔2已經(jīng)再生完成，需要切換。此時，可以先關閉再生氣閥門17，打開氮氣閥門22，讓氮氣經(jīng)過氮氣閥門22和再生氣閥門18進入吸附塔2并/Ai文空閥門19放出。這樣，就能將吸附塔2中殘余的再生氣置換并吹出，然后再關閉閥門19、 18、 20、 21，打開閥門13、 14、 15、16,讓原料氣通過吸附塔2吸附凈化。對于吸附塔l,則可以先關閉原料氣閥門3、 6，打開放空閥門9，將吸附塔l中的原料氣放出，然后再打開氮氣閥門ll讓氮氣經(jīng)過閥門11、 5,通過吸附塔1 A/^文空閥門9放出，從而將吸附塔l中殘余的原料氣置換并吹出。此時再關閉原料氣閥門4、 5、打開氮氣閥門10，關閉氮氣閥門12、打開再生氣閥門7、 8,讓再生氣通過吸附塔l加熱、再生和冷吹。這樣就更能確保原料氣不會和再生氣參混。
以上所有閥門的操作都可以用PLC或者DCS控制系統(tǒng)依照時間或者氣體的純度情況來控制。
圖3為本實用新型吸附式氣體凈化設備第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示，在本實施例中，吸附塔單元包括三個吸附塔1、 2和28，該吸附式氣體凈化設備的結(jié)構(gòu)和工作過程和實施例一中的結(jié)構(gòu)和工作過程基本一樣，在此不再贅述。當吸附塔l.在工作時，再生氣B通過閥門33、 34進入吸附塔28冷吹、降溫，從吸附塔28出來后，再通過閥門49、 50it^再生氣加熱系統(tǒng)23加熱，加熱后再通過閥門46、 47進入吸附塔2加熱再生，最后從吸附塔2出來經(jīng)過閥門19放空。當吸附塔1的吸附材料已不能滿足凈化要求^需要加熱再生時，則切換到吸附塔28工作，而吸附塔2冷吹、降溫，吸附塔l加熱再生。不同之處仍然是，所有原料氣閥門和再生氣閥門都采用所述的氣體閥門裝置，圖中3和4、 5和6、 13和14、 15和16、 29和30、31和32就是所述的氣體閥門裝置的原料氣閥門，而7和8、 17和18、 33和34、 41和42、 46和47、 51和52、 39和40、 44和45、 49和50就是所述的氣體閥門裝置的再生氣閥門。同時，在上述的氣體閥門裝置每兩個串連的原料氣閥門之間的管道上又有管道分別與氮氣閥門10、 11、 20、 21、 36、37相連接；在上述的氣體閥門裝置的每兩個串連的再生氣氣閥門之間的管道上又有管道分別與氮氣閥門12、 22、 38、 43、 48、 53、 54、 55、 56相連接，各個氮氣閥門又通過管道與氮氣供氣管道上的穩(wěn)壓岡門27相連接，氮氣供氣管道又與制氮系統(tǒng)D的氮氣出口管相連接。
圖4為本實用新型吸附式氣體凈化設備第三實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，在本實施例中，吸附塔單元包括三個吸附塔單元，每個吸附塔單元包括兩個吸附塔1-1和1-2、 2-1和2-2和3-1和3-2,該吸附式氣體凈化設備的結(jié)構(gòu)和工作流程已在申請?zhí)枮?00920301039.1的實用新型"^兌明書中有詳細的介紹，在此不再贅述。不同之處仍然是，所有原料氣閥門和再生氣閥門都采用所述的氣體閥門裝置，圖中3和4、 5和6、 13和14、 15和16、 29和30、 31和32就是所述的氣體閥門裝置串連的原料氣閥門，同時，在上述每兩個串連的原料氣閥門之間的管道上又有管道分別與氮氣閥門10、 11、 20、21、 36、 37相連接；圖中7和8、 17和18、 33和34、 39和40、 41和42、44和45、 46和47、 49和50、 51和52、就是所述的氣體閥門裝置串連的再生氣閥門。同時，在上述每兩個串連的再生氣氣閥門之間的管道上又有管道分別與氮氣閥門12、 22、 38、 54、 43、 55、 48、 56、 53相連接，各個氮氣閥門又通過管道與氮氣供氣管道上的穩(wěn)壓閥門27相連接，氮氣供氣管道又與制氮系統(tǒng)D的氮氣出口管相連接。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種應用于吸附式氣體凈化設備中的氣體閥門裝置，包括通過管道相連接的進氣口和排氣口，其特征在于在進氣口處設有第一閥門、在排氣口處設有第二閥門，第一閥門和第二閥門之間的管道還與一氮氣輸入管道相連接，在該氮氣輸入管道上設有第三閥門。
2. —種吸附式氣體凈化設備，其特征在于所述設備包括吸附塔單元、 再生氣加熱系統(tǒng)和制氮系統(tǒng)，每個吸附塔單元還帶有如權(quán)利要求1所述的至 少三個氣體閥門裝置；所述吸附塔單元的原料氣供氣管道與第一氣體閥門裝置的進氣口相連 接，且該氣體閥門裝置的排氣口與吸附》荅單元的供氣管道相連接；所述吸附 塔單元的排氣管道與第二氣體閥門裝置的進氣口相連接，且該氣體閥門裝置 的排氣口與原料氣排氣管道相連接；所述再生氣加熱系統(tǒng)的供氣管道與第三氣體閥門裝置的進氣口相連接， 且該氣體閥門裝置的排氣口與吸附塔單元的排氣管道相連接；所述再生氣排 氣管道與吸附塔單元的供氣管道相連接；所述制氮系統(tǒng)分別與每個吸附i荅單 元的三個氣體閥門裝置的氮氣輸入管道相連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的吸附式氣體凈化設備，其特征在于所述設 備還包括穩(wěn)壓閥門，該穩(wěn)壓閥門位于制氮系統(tǒng)的供氣管道上，并連接于所述 制氮系統(tǒng)與氣體閥門裝置的氮氣輸入管道之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的吸附式氣體凈化設備，其特征在于所述設 備還包括放空閥門，該放空閥門位于再生氣排氣管道上，并與所述吸附塔單 元的供氣管道相連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2-4任一所述的吸附式氣體凈化設備，其特征在于 所述再生氣加熱系統(tǒng)包4舌加熱器、加熱閥門和旁通冷吹閥門，該再生氣加熱系統(tǒng)位于再生氣供氣管道上，并與所述氣體閥門裝置的進氣口相連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2-4任一所述的吸附式氣體凈化設備，其特征在于 所迷設備還包括控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)與氣體閥門裝置相連接，用于控制氣 體閥門裝置中閥門的開啟或者關閉。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2-4任一所述的吸附式氣體凈化設備，其特征在于 所述i殳備還包括冷卻系統(tǒng)，所述再生氣加熱系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)可為一體集成的 力口熱冷卻系統(tǒng)。
專利摘要本實用新型涉及一種氣體閥門裝置，特別涉及一種應用于吸附式氣體凈化設備中的氣體閥門裝置，包括通過管道相連接的進氣口和排氣口，在進氣口處設有第一閥門、在排氣口處設有第二閥門，第一閥門和第二閥門之間的管道還與一氮氣輸入管道相連接，在該氮氣輸入管道上設有第三閥門。所述氣體閥門裝置應用于吸附式氣體凈化設備中，當注入有高于或等于原料氣壓力的氮氣時，可以有效地防止了易燃易爆的原料氣向再生氣管道的泄漏，從而保證了設備使用的安全，此外，還可以用氮氣置換再生完成后的吸附塔中所殘留的再生氣，也能用氮氣置換吸附完成后的塔中所殘留的原料氣，這樣就更能確保原料氣不會和再生氣參混，提高了吸附式氣體凈化設備使用的安全性。
文檔編號B01D53/04GK201361512SQ20092014492
公開日2009年12月16日 申請日期2009年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月5日
發(fā)明者楊克劍 申請人:北京國能時代能源科技發(fā)展有限公司;楊克劍