專利名稱：用于分離混合氣體的壓力波動吸附工藝和裝置的制作方法
本申請對應于法國專利申請1997年6月9日9707117號，此處參考地結合了法國申請的公開。
本發(fā)明涉及用于分離混合氣體的壓力波動吸附(PSA)裝置，該裝置包括吸附器和至少一個輸出容器。
單吸附器PSA系統(tǒng)通常包括單個容器(簡單的或稱為分離式的)或兩個容器(也是簡單的或稱為分離式的)。在美國專利4，561，865號(申請人為Greene和Kellogg)、美國專利4，948，391號(申請人為VaccumOptics公司)、美國專利4，892，566號(申請人為Air Sep．公司)、美國專利5，370，728號(申請人為Praxair)、美國專利5，451，683號(申請人為Praxair)、美國專利5，565，018號(申請人為Praxair)、歐洲專利0663229號(申請人為Sumitomo Seika)、歐洲專利0743087號(申請人為L′Air Liquide)之中詳細描述了各種例子。單容器的解決辦法優(yōu)先考慮的是設備的成本，但不可能對循環(huán)進行優(yōu)化，也不能優(yōu)化要存儲的氣體的體積。分離式的多容器的解決辦法允許進行這種優(yōu)化，但是在很高成本的價格下作出的。
本發(fā)明為此目的而提供用于分離的PSA裝置和工藝，它在最小的成本下可完成這種優(yōu)化。
為了做到這點，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，該裝置包括-具有混合氣體的輸入口和氣體出口的吸附器；-第一、第二和第三容器、第三容器具有入口和氣體出口；-在吸附器的出口與第一容器之間建立雙向聯(lián)通的第一裝置；-在吸附器的出口和第二容器之間建立雙向聯(lián)通的第二裝置；以及-建立從吸附器的出口到第三容器的單向聯(lián)通的第三裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，應用這種裝置的工藝包括連續(xù)的生產工步、深增壓工步、洗提工步及再增壓工步，或-在生產工步中，在吸附器的出口處的氣體產品被第二裝置送至第二容器和被第三裝置送至第三容器；-在減壓工步期間，氣體被第一裝置從吸附器的出口送至第一容器；以及-在洗提工步和再增壓工步期間，來自第一和第二容器的氣體被第一和第二裝置分別地順序地送至吸附器的出口。
從實施例的下列描述中本發(fā)明的其它特點和優(yōu)點將變得明顯起來，實施例是通過舉例方法(但沒有一點限制)應用有關的附圖來給出的，其中-

圖1是帶有根據(jù)本發(fā)明的3個容器的單吸附器PSA裝置的示意圖；-圖2和3是根據(jù)本發(fā)明的循環(huán)例子。
在圖1中，可見到用于分離混合氣體的PSA裝置，一般用于從大氣(空氣)中制取氧氣，以及如稍后將看到的該裝置包括吸附器1和可分別與吸附器1的出口相聯(lián)接的3個出口端容器2、3和4。吸附器1的入口6和帶有如上面提到的美國專利4，561，865號中公開的輸送閥或帶有上面提到的歐洲專利0743087中描述的可逆轉動機器的壓縮／吸氣單元7相聯(lián)接。
第一容器2以含有閥9的管路8和出口5聯(lián)接。第二容器3以配置有閥11的管路10和出口5相聯(lián)接。
第三容器4包括出口12或產品出口，出口12可與用戶的管線路相聯(lián)接，而入口13和吸附器1的出口5相聯(lián)接。
在圖1中以破折(虛)線表示的實施例中，入口13通過裝設有單向閥15的第一區(qū)段14A、然后通過第二區(qū)段14B與出口5相聯(lián)接。該裝置還包括用于控制第一(9)及第二(11)聯(lián)通裝置和單元7的順序可編程序控制器(20)。
現(xiàn)將參考表示PSA循環(huán)的階段的圖2來描述這個裝置的工作。
如在這個圖2中將看到的，循環(huán)包括-a)生產階段，在此階段中，系統(tǒng)7向吸附器1輸送要分離的混合氣體的壓力流體，已分離的生產氣體被送至第二和第三容器3和4(閥11被打開而閥9關閉)。
-b)一步工序，在此工序中，前述生產階段a)中的吸附器受到一個第一順流減壓，已降低純度的被分離氣體被送至第一儲氣器2(閥9被打開而閥11關閉)。這個階段的壓力小于到達生產階段末尾時的壓力，單向閥15保持關閉而減壓氣體沒有到達產品容器4。
-c)逆流減壓階段，對循環(huán)的低壓，借助于起到泵作用的系統(tǒng)7。
-d)利用來自第一容器2的中等純度的氣體，在循環(huán)的低壓下的洗提階段(閥9被重新打開)。
-e)利用來自第二容器3的高純度氣體的初始順流再加壓階段(閥11被打開而閥9被關閉)，閥15防止容器4的氣體回流到任何較低壓力的區(qū)域。
-f)利用要分離的混合氣體的第二增壓階段，不放出產品氣體。
這樣一種安排可減小儲存容器的尺寸，同時通過在增高氣體純度情況下分離氣體來實現(xiàn)洗提／再加壓工序。
作為一種改型，管路14B可包括額外增加(或取代單向閥15)一種受控制器20控制的第三電子閥16，以便在生產階段a)期間只把產品氣體連續(xù)地最先送至容器3，和最終僅送至容器4，在工序a)范圍外閥16保持關閉。
作為又一個改型，如圖1上的虛線所表示的，連結有單向閥15的下游區(qū)段14A可和出口5相聯(lián)接，不是直接聯(lián)接，但是通過第二容器3及其聯(lián)接管路10聯(lián)接的(在這種情況下管路14B部分被省略了)。
在圖3中，表示了從圖2的循環(huán)移置過來的循環(huán)，表達的是這后一個改型的循環(huán)。
在生產階段a)中，所有的生產氣體被送至小的第二容器(3)，并且然后從該處送至第三容器4。在階段e)中，剛一打開閥11，裝在第二容器3內氣體為實現(xiàn)它的初始逆流再增壓而流回到吸附器1，單向閥15防止了向第三容器4中的產品氣體的上游方向的任何回流。
作為一種改型，圖3所示的循環(huán)設有包括利用要分離的單種混合氣體來進行的再增壓的中間工序f)，當閥11開啟時，生產階段a)直接導向初始再增壓階段e)。
雖然本發(fā)明是聯(lián)系實際的實施例作的描述，但不局限于那些方面，相反地容許改型和變型，這對技術人員將是明顯的。
權利要求
1．一種用于分離混合氣體的PSA裝置，包括-具有用來供給混合氣體的入口(6)和氣體出口(5)的吸附器(1)；第一、第二和第三容器(2，3，4)，第三容器(4)具有氣體入口(13)和氣體出口(12)；為在吸附器(1)的出口(5)與第一容器(2)之間建立雙向聯(lián)通的第一裝置(8，9)；為在吸附器的出口與第二容器(3)之間建立雙向聯(lián)通的第二裝置(10；11)；以及為在吸附器的出口至第三容器(4)建立單向聯(lián)通的第三裝置(14B；14A，15；16；14C)。
2．根據(jù)權利要求1的裝置，其特征在于，進一步包括用于控制所說的第一和第二裝置的裝置(20)，用來建立聯(lián)通關系，以便相繼地驅動第一裝置和然后第二裝置。
3．根據(jù)權利要求1的裝置，其特征在于，進一步包括用于第二和第三裝置的控制裝置(20)，用來建立聯(lián)通關系，以便順序地驅動第二和第三裝置。
4．用于分離根據(jù)權利要求1的裝置中的混合氣體的一種PSA工藝，包括連續(xù)的生產工序，減壓工序，洗提工序和再壓縮工序，其中-在生產工序(a)期間，吸附器(1)的出口(5)處產生的氣體被第二裝置送至第二容器(3)以及被第三裝置送至第三容器(4)；-在再增壓工序(b)期間，來自吸附器(1)的出口(5)的氣體被第一裝置送至第一容器(2)；以及-在洗提工序(d)和再壓縮工序(e)期間，來自第一和第二容器的氣體被第一和第二裝置順序地分別送至吸附器出口。
5．根據(jù)權利要求4的工藝，其特征在于，減壓工序包括對低循環(huán)壓力的逆流減壓的最終工序(c)。
6．根據(jù)權利要求4的工藝，其特征在于，進一步包括利用要分離的單種混合氣體進行的順流再增壓的中間工序(f)。
7．根據(jù)權利要求4的工藝，其特征在于，最終減壓工序(c)接續(xù)在第一容器的減壓工序(b)之后。
8．根據(jù)權利要求4的工藝，其特征在于，混合氣體是空氣。
全文摘要
本發(fā)明的裝置包括:吸附器(1)和3個出口端容器(2—4),用來分別地建立吸附器與洗提容器(2)及與減壓容器(3)之間的雙向聯(lián)通的第一(8、9)和第二(10,11)裝置,以及用來建立吸附器至產品容器(4)的單向聯(lián)通的第三裝置(14A;15;16)。
文檔編號B01D53/053GK1205910SQ9810982
公開日1999年1月27日 申請日期1998年6月9日 優(yōu)先權日1998年6月9日
發(fā)明者普萊雷·珀蒂, 菲力普·安德烈亞尼, 克里斯廷·莫納雷奧 申請人:液體空氣喬治洛德方法利用和研究有限公司