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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201310360383.9 (22)申请日 2013.08.16 B01D 53/047(2006.01) (71)申请人上海通学实业有限公司 地址 201505 上海市金山区卫昌路293号2 幢6105室 (72)发明人刘益民 何锦杰 (74)专利代理机构上海智信专利代理有限公司 31002 代理人吴林松 (54) 发明名称 变压吸附气体分离装置 (57) 摘要 本发明公开了一种变压吸附气体分离装置， 其包括，一第一变压吸附单元和一第二变压吸附 单元，该第一变压吸附单元与该第二变压吸附单 元通过一过滤器组连通，该第一变压吸附单元包 括。
2、相互并联的一第一吸附塔和一第二吸附塔，该 第一吸附塔的顶端与该第二吸附塔的顶端之间连 接有相互并联的第一组气动阀、第一组止回阀和 一第一球阀，该第一组气动阀包括相互串联的一 第五气动阀和一第六气动阀，该第一组止回阀包 括相互串联的一第三止回阀和一第四止回阀；该 第三止回阀和该第四止回阀之间的管路上还设有 一支路，该支路与该第二变压吸附单元的一排气 通路连通。本发明提高了再生气的品质和吸附剂 再生效果，降低了生产成本。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书6页 附图3页 (10)申请公布号 CN 104415641 A (43。
3、)申请公布日 2015.03.18 CN 104415641 A 1/1页 2 1.一种变压吸附气体分离装置，包括，一第一变压吸附单元和一第二变压吸附单元， 所述第一变压吸附单元与所述第二变压吸附单元通过一过滤器组连通，其特征在于，所述 第一变压吸附单元包括相互并联的一第一吸附塔和一第二吸附塔，所述第一吸附塔的顶端 与所述第二吸附塔的顶端之间连接有相互并联的第一组气动阀、第一组止回阀和一第一球 阀，所述第一组气动阀包括相互串联的一第五气动阀和一第六气动阀，所述第一组止回阀 包括相互串联的一第三止回阀和一第四止回阀； 所述第三止回阀和所述第四止回阀之间的管路上还设有一支路，所述支路与所述第二 变。
4、压吸附单元的一排气通路连通。 2.如权利要求1所述的变压吸附气体分离装置，其特征在于，所述第二变压吸附单元 包括一第三吸附塔和一第四吸附塔，所述第三吸附塔的底端与所述第四吸附塔的底端之间 连接有相互并联的第二组气动阀、一第九气动阀和第三组气动阀，所述第二组气动阀包括 相互串联的一第十气动阀和一第十一气动阀，所述第三组气动阀包括相互串联的一第七气 动阀和一第八气动阀，所述排气通路设置于所述第七气动阀和所述第八气动阀之间。 3.如权利要求2所述的变压吸附气体分离装置，其特征在于，所述排气通路上连接有 一第二排空消音器。 4.如权利要求2所述的变压吸附气体分离装置，其特征在于，所述过滤器组的进口连 。
5、接至所述第五气动阀和所述第六气动阀之间，所述过滤器组的出口连接至所述第十气动阀 和所述第十一气动阀之间。 5.如权利要求1所述的变压吸附气体分离装置，其特征在于，所述第一吸附塔的底端 与第二吸附塔的底端之间连接有相互并联的一第四组气动阀和一第五组气动阀，所述第四 组气动阀包括相互串联的一第三气动阀和一第四气动阀，所述第五组气动阀包括相互串联 的一第一气动阀和一第二气动阀，一第一排空消音器的一端和一第二球阀的一端均连接至 所述第一气动阀和第二气动阀之间。 权 利 要 求 书CN 104415641 A 1/6页 3 变压吸附气体分离装置 技术领域 0001 本发明涉及一种变压吸附气体分离装置。 。
6、背景技术 0002 利用吸附剂变压分离混合气体的设备包括升压吸附和降压解吸两个过程。其工作 原理是：当一只装有吸附剂的容器（简称吸附塔）在升压吸附产气时，同时另一只吸附塔放 空降压解吸再生，利用部分产品气经过正在降压解吸的吸附剂床层，对吸附剂再生；如此交 替循环工作，不断的输出产品气。其中，工艺设备结构示意图见图1。 0003 如图1所示，现有技术中的变压吸附气体分离装置包括：一第一变压吸附单元和 一第二变压吸附单元。所述第一变压吸附单元与所述第二变压吸附单元通过一过滤器组 6连通。 0004 所述第一变压吸附单元包括相互并联的一第一吸附塔1和一第二吸附塔2。 所述第一吸附塔1的顶端与所述第二。
7、吸附塔2的顶端之间连接有相互并联的第一组气 动阀和一第一球阀17，所述第一吸附塔1的底端与所述第二吸附塔2的底端之间连 接有相互并联的第四组气动阀和第五组气动阀。 0005 所述第一组气动阀包括相互串联的一第五气动阀15和一第六气动阀16，所 述第四组气动阀包括相互串联的一第三气动阀13和一第四气动阀14，所述第五组气 动阀包括相互串联的一第一气动阀11和一第二气动阀12。 0006 一第一排空消音器8的一端和一第二球阀18的一端均连接至所述第一气动 阀11和所述第二气动阀12之间；一原料气5的出口连接至所述第三气动阀13和所 述第四气动阀14之间。 0007 如图1所示，所述第二变压吸附单元。
8、包括一第三吸附塔3和一第四吸附塔4。 所述第三吸附塔3的底端与所述第四吸附塔4的底端之间连接有相互并联的第二组气 动阀、一第九气动阀33和第三组气动阀，所述第三吸附塔3的顶端与所述第四吸附塔 4的顶端之间连接有相互并联的第六组气动阀、第一组止回阀和一第十二气动阀36。 0008 所述第二组气动阀包括相互串联的一第十气动阀34和一第十一气动阀35， 所述第三组气动阀包括相互串联的一第七气动阀31和一第八气动阀32，一第二排空 消音器9设置于所述第七气动阀31和所述第八气动阀32之间。 0009 所述第六组气动阀包括相互串联的一第十三气动阀37和一第十四气动阀 38，所述第一组止回阀包括相互串联的。
9、一第一止回阀39和一第二止回阀40，一第一 节流阀41的一端连接至所述第十三气动阀37和所述第十四气动阀38之间，所述第 一节流阀41的另一端连接至所述第一止回阀39和所述第二止回阀40之间，一产品 气7的进口连接至所述第十三气动阀37和所述第十四气动阀38之间。 0010 所述过滤器组6的进口连接至所述第五气动阀15和所述第六气动阀16之 间，所述过滤器组6的出口连接至所述第十气动阀34和所述第十一气动阀35之间。 0011 采用上述结构的变压吸附气体分离装置的吸附剂依靠自身产品气对其吹扫再生 说 明 书CN 104415641 A 2/6页 4 势必产生以下缺点： 0012 1、造成产品气。
10、的浪费； 0013 2、由于自身产品气露点低等特点，导致吸附剂再生效果不佳。 发明内容 0014 本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中变压吸附气体分离装置产品气 耗量大以及吸附剂再生效果不佳等缺陷，提供一种变压吸附气体分离装置。 0015 本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的： 0016 一种变压吸附气体分离装置，包括，一第一变压吸附单元和一第二变压吸附单元， 所述第一变压吸附单元与所述第二变压吸附单元通过一过滤器组连通，其特点在于，所述 第一变压吸附单元包括相互并联的一第一吸附塔和一第二吸附塔，所述第一吸附塔的顶端 与所述第二吸附塔的顶端之间连接有相互并联的第一组气动阀、第一组。
11、止回阀和一第一球 阀，所述第一组气动阀包括相互串联的一第五气动阀和一第六气动阀，所述第一组止回阀 包括相互串联的一第三止回阀和一第四止回阀； 0017 所述第三止回阀和所述第四止回阀之间的管路上还设有一支路，所述支路与所述 第二变压吸附单元的一排气通路连通。 0018 在本方案中，第一吸附塔的顶端与第二吸附塔的顶端之间连接有相互串联的一第 三止回阀和一第四止回阀，第三止回阀和第四止回阀之间的管路上还设有一与第二变压吸 附单元的一排气通路连通的支路，使得第二变压吸附单元经排气通路排出的气体重新回收 利用，使其进入第一变压吸附单元的第一吸附塔或第二吸附塔内，对第一吸附塔或第二吸 附塔进行冲压或吸附。
12、剂再生，提高部分再生气的品质以及吸附剂再生效果，从而提高吸附 剂吸附性能，同时节约了用于吸附剂再生的成品气的耗量，减少原料气的耗量，降低了用户 的生产成本。 0019 较佳地，所述第二变压吸附单元包括一第三吸附塔和一第四吸附塔，所述第三吸 附塔的底端与所述第四吸附塔的底端之间连接有相互并联的第二组气动阀、一第九气动阀 和第三组气动阀，所述第二组气动阀包括相互串联的一第十气动阀和一第十一气动阀，所 述第三组气动阀包括相互串联的一第七气动阀和一第八气动阀，所述排气通路设置于所述 第七气动阀和所述第八气动阀之间。 0020 在本方案中，所述排气通路设置在第七气动阀和所述第八气动阀之间，使得第三 吸附。
13、塔或第四吸附塔排出的气体经排出通路进入第一变压吸附单元内。 0021 较佳地，所述排气通路上连接有一第二排空消音器。 0022 在本方案中，采用上述结构，使得第二变压吸附单元排出的部分气体经第二消音 器在不影响吸附剂再生效果的情况下进行有效的消声。 0023 较佳地，所述过滤器组的进口连接至所述第五气动阀和所述第六气动阀之间，所 述过滤器组的出口连接至所述第十气动阀和所述第十一气动阀之间。 0024 较佳地，所述第一吸附塔的底端与第二吸附塔的底端之间连接有相互并联的一第 四组气动阀和一第五组气动阀，所述第四组气动阀包括相互串联的一第三气动阀和一第四 气动阀，所述第五组气动阀包括相互串联的一第一。
14、气动阀和一第二气动阀，一第一排空消 音器的一端和一第二球阀的一端均连接至所述第一气动阀和第二气动阀之间。 说 明 书CN 104415641 A 3/6页 5 0025 在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实 例。 0026 本发明的积极进步效果在于： 0027 本发明变压吸附气体分离装置提高了部分再生气的品质，从而提高了吸附剂再生 效果以及吸附剂吸附性能，同时节约吹扫再生的成品气，减少脱附放空气，减少原料气的耗 量，降低了用户运行能耗和生产成本。 附图说明 0028 图1为现有技术中变压吸附气体分离装置的结构示意图。 0029 图2为本发明变压吸附气体分离装。
15、置的较佳实施例的结构示意图。 0030 图3为图2中第一变压吸附单元的气动阀之间的时序表。 0031 图4为图2中第二变压吸附单元的气动阀之间的时序表。 具体实施方式 0032 下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。 0033 如图2所示，本发明变压吸附气体分离装置包括：一第一变压吸附单元和一第二 变压吸附单元。所述第一变压吸附单元与第二变压吸附单元通过一过滤器组6连通。 0034 第一变压吸附单元包括相互并联的一第一吸附塔1和一第二吸附塔2。所述第一 吸附塔1的顶端与第二吸附塔2的顶端之间连接有相互并联的第一组气动阀、第一组止回 阀和一第一球阀17。 0035 其中，。
16、所述第一组气动阀包括相互串联的一第五气动阀15和一第六气动阀16；所 述一组止回阀包括相互串联的一第三止回阀19和一第四止回阀20，并且，所述第三止回阀 19和第四止回阀20之间的管路上还设有一支路，支路与第二变压吸附单元的一排气通路 连通。 0036 在本发明中，第一吸附塔1的顶端与第二吸附塔2的顶端之间连接有相互串联的 一第三止回阀19和一第四止回阀20，第三止回阀19和第四止回阀20之间的管路上还设有 一与第二变压吸附单元的一排气通路连通的支路，使得第二变压吸附单元经排气通路排出 的气体重新回收利用，使其进入第一变压吸附单元的第一吸附塔1或第二吸附塔2内，对第 一吸附塔或第二吸附塔进行冲。
17、压或吸附剂再生，提高部分再生气的品质以及吸附剂再生效 果，从而提高吸附剂吸附性能，同时节约了用于吸附剂再生的成品气的耗量，减少原料气的 耗量，降低了用户的生产成本。 0037 所述第一吸附塔1的底端与第二吸附塔2的底端之间连接有相互并联的第四组气 动阀和第五组气动阀。 0038 其中，所述第四组气动阀包括相互串联的一第三气动阀13和一第四气动阀14；所 述第五组气动阀包括相互串联的一第一气动阀11和一第二气动阀12。 0039 另外，一第一排空消音器8的一端和一第二球阀18的一端均连接至第一气动阀11 和第二气动阀12之间；一原料气5的出口连接至第三气动阀13和第四气动阀14之间。 0040 。
18、此外，如图2所示，第二变压吸附单元包括一第三吸附塔3和一第四吸附塔4。所 述第三吸附塔3的底端与第四吸附塔4的底端之间连接有相互并联的第二组气动阀、一第 说 明 书CN 104415641 A 4/6页 6 九气动阀33和第三组气动阀。 0041 其中，所述第二组气动阀包括相互串联的一第十气动阀34和一第十一气动阀35； 所述第三组气动阀包括相互串联的一第七气动阀31和一第八气动阀32。 0042 进一步，第三吸附塔3的顶端与所述第四吸附塔4的顶端之间连接有相互并联的 第六组气动阀、第二组止回阀和一第十二气动阀36。 0043 其中，第六组气动阀包括相互串联的一第十三气动阀37和一第十四气动阀。
19、38；第 二组止回阀包括相互串联的一第一止回阀39和一第二止回阀40。 0044 更进一步，一第一节流阀41的一端连接至第十三气动阀37和第十四气动阀38之 间，所述第一节流阀41的另一端连接至第一止回阀39和第二止回阀40之间；一产品气7 的进口连接至第十三气动阀37和所述第十四气动阀38之间。 0045 另外，如图2所示，排气通路设置于所述第七气动阀31和第八气动阀32之间。其 中，排气通路上连接有一第二排空消音器9。 0046 此外，过滤器组6的进口连接至所述第五气动阀15和所述第六气动阀16之间，所 述过滤器组6的出口连接至第十气动阀34和第十一气动阀35之间。 0047 以上描述为变。
20、压吸附气体的结构，具体的气动阀开启、关闭通过PLC程序控制，动 作时间、顺序参照图3、图4的时序表。 0048 其中，第一吸附塔1和第二吸附塔2交替循环工作。其具体的工作过程如下： 0049 如图2、图3所示，打开第二气动阀12、第三气动阀13、第五气动阀15，原料气5进 入变压吸附气体分离装置，第一吸附塔1工作，产品气经第五气动阀15输入过滤器组6。第 一吸附塔1的顶部的部分气体通过第一球阀17对第二吸附塔2内吸附剂再生，经第二气动 阀12及第一排空消音器8排出。另外，第二变压吸附单元中的第三吸附塔3或第四吸附塔 4内的部分气体经排气通路以及第三止回阀19对第二吸附塔2内吸附剂再生。 005。
21、0 工作积累240s后，关闭第二气动阀12，第一吸附塔1的顶部的部分气体通过第一 球阀17对第二吸附塔2冲压。第二变压吸附单元中的第三吸附塔3或第四吸附塔4内的 部分气体经排气通路对第二吸附塔2冲压。第一吸附塔1继续工作，120s后切换至第二吸 附塔2工作。 0051 关闭第三气动阀13、第五气动阀15，同时打开第一气动阀11、第四气动阀14、第六 气动阀16，第二吸附塔2工作，产品气经第六气动阀16输入过滤器组6。第二吸附塔2的 顶部的部分气体通过第一球阀17对第一吸附塔1内吸附剂再生，经第一气动阀11及第一 排空消音器8排出。另外，第二变压吸附单元中的第三吸附塔3或第四吸附塔4内的部分 气。
22、体经排气通路以及第四止回阀20对第一吸附塔1内吸附剂再生。 0052 工作积累600s后，关闭第一气动阀11，第二吸附塔2的顶部的部分气体通过第一 球阀17对第一吸附塔1冲压。第二变压吸附单元中的第三吸附塔3或第四吸附塔4内的 部分气体经排气通路对第一吸附塔1冲压。第二吸附塔2继续工作，120s后切换至第一吸 附塔1工作。 0053 第一吸附塔1和第二吸附塔2交替工作一次为一个周期，以上气动阀动作及控制 切换时间均由PLC设定后自动控制。 0054 在第一吸附塔1和第二吸附塔2交替工作的同时，第三吸附塔3和第四吸附塔4 也交替工作，具体工作过程如下所述。 说 明 书CN 104415641 A。
23、 5/6页 7 0055 如图2、图4所示，打开第九气动阀33、第十二气动阀36，第四吸附塔4向第三吸附 塔3均压。 0056 工作积累2s后，关闭第九气动阀33、第十二气动阀36，同时打开第八气动阀32、第 十气动阀34、第十三气动阀37，第三吸附塔3工作，产品气经第十三气动阀37输出。第三 吸附塔3的顶部的部分气体通过第一节流阀41及第一止回阀39对第四吸附塔4内吸附剂 再生。同时第四吸附塔4内气体经第八气动阀32一部分从第二排空消音器9排出，其另一 部分流入第一变压吸附单元中的第一吸附塔1或第二吸附塔2内。 0057 工作积累59s后，关闭第八气动阀32，第三吸附塔3顶部部分气体通过第一。
24、节流阀 41及第一止回阀39对第四吸附塔4冲压，第三吸附塔3继续工作，产品气经第十三气动阀 37输出，1s后切换至第四吸附塔4工作。 0058 工作积累60s后，关闭第十气动阀34和第十三气动阀37，同时打开第九气动阀 33、第十二气动阀36，第三吸附塔3向第四吸附塔4均压。 0059 工作积累62s后，关闭第九气动阀33和第十二气动阀36，同时打开第七气动阀 31、第十一气动阀35以及第十四气动阀38，第四吸附塔4工作，产品气经第十四气动阀38 输出。第四吸附塔4的顶部的部分气体通过第一节流阀41及第二止回阀40对第三吸附塔 3内吸附剂再生。同时第三吸附塔3内气体经第七气动阀31一部分从第二。
25、排空消音器9排 出，其另一部分流入第一变压吸附单元中的第一吸附塔1或第二吸附塔2内。 0060 工作积累119s后，关闭第七气动阀31，第四吸附塔4的顶部的部分气体通过第一 节流阀41及第二止回阀40对第三吸附塔3冲压，第四吸附塔4继续工作，产品气经第十四 气动阀38输出，1s后切换至第三吸附塔3工作。 0061 第三吸附塔3和第四吸附塔4交替工作一次为一个周期，以上气动阀动作及控制 切换时间均由PLC设定后自动控制。 0062 第一吸附塔1和第二吸附塔2交替工作的一个周期为720s，第一吸附塔1和第二 吸附塔2的工作时间均为360s；第三吸附塔3和第四吸附塔4交替工作的一个周期为120s， 。
26、第三吸附塔3和第四吸附塔4的工作时间均为60s。当第一吸附塔1工作时，第三吸附塔3 和第四吸附塔4交替循环三个周期；当第二吸附塔2工作时，第三吸附塔3和第四吸附塔4 也交替循环三个周期。 0063 当第一吸附塔1、第三吸附塔3工作时，第四吸附塔4内气体经第八气动阀32分两 路，一路经第二消音器9排空，另一路经第三止回阀19对第二吸附塔2内吸附剂再生或对 第二吸附塔2冲压。 0064 当第一吸附塔1、第四吸附塔4工作时，第三吸附塔3内气体经第七气动阀31分两 路，一路经第二消音器9排空，另一路经第三止回阀19对第二吸附塔2内吸附剂再生或对 第二吸附塔2冲压。 0065 当第二吸附塔2、第三吸附塔。
27、3工作时，第四吸附塔4内气体经第八气动阀32分两 路，一路经第二消音器9排空，另一路经第四止回阀20对第一吸附塔1内吸附剂再生或对 第一吸附塔1冲压。 0066 当第二吸附塔2、第四吸附塔4工作时，第三吸附塔3内气体经第七气动阀31分两 路，一路经第二消音器9排空，另一路经第四止回阀20对第一吸附塔1内吸附剂再生或对 第一吸附塔1冲压。 说 明 书CN 104415641 A 6/6页 8 0067 在本发明中，对第一吸附塔1或第二吸附塔2冲压时：在不影响第三吸附塔3或第 四吸附塔4内吸附剂解吸再生效果的情况下，提高了第一吸附塔1或第二吸附塔2内的产 品气的品质并减少了切换至该第一吸附塔1或第。
28、二吸附塔2工作时冲压的气量，提高了吸 附剂吸附性能，减少原料空气耗量。 0068 对第一吸附塔1或第二吸附塔2内吸附剂再生时：经第一吸附塔1和第二吸附塔 2的产品气的露点低于经第一吸附塔1、第二吸附塔2、第三吸附塔3和第四吸附塔4的产品 气的露点，使得在不影响第三吸附塔3或第四吸附塔4内吸附剂解吸再生效果的情况下，提 高了吸附塔内吸附剂再生效果，并减少了用于再生的成品气的消耗，提高了吸附剂吸附性 能，减少原料空气耗量。 0069 综上所述，本发明变压吸附气体分离装置提高了部分再生气的品质，从而提高了 吸附剂再生效果以及吸附剂吸附性能，同时节约吹扫再生的成品气，减少脱附放空气，减少 原料气的耗量，降低了用户运行能耗和生产成本。 0070 虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些 仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背 离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更 和修改均落入本发明的保护范围。 说 明 书CN 104415641 A 1/3页 9 图1 说 明 书 附 图CN 104415641 A 2/3页 10 图2 图3 说 明 书 附 图CN 104415641 A 10 3/3页 11 图4 说 明 书 附 图CN 104415641 A 11 。