用于雙床真空變壓吸附系統的回轉閥技術方案

一種有周邊開口的可旋轉轉鼓的雙室、四端口回轉閥用于雙床ＶＰＳＡ（真空變壓吸附）系統取代分開的閥選擇性地使真空和／或空氣源和放空口與吸附室相連，通過降低能耗、增加可靠性、降低復雜性和成本，來生產低成本的富氧氣體。（*該技術在2019年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及用于從空氣中選擇吸附氮氣生產富氧氣流的真空變壓吸附系統，特別涉及用多點閥操作此系統的設備和方法。近年來利用真空變壓吸附(VPSA)系統分離空氣生產氧氣或氮氣已變得在經濟上有吸引力。此類系統所采用的循環一般時間相對較短。VPSA系統的改進涉及縮短每個步驟的時間。此時間縮短使工藝閥的操作在成功操作新循環中相當關鍵。已發現開關工藝閥所需時間是重要因素。目前可用于此類操作的自動閥在其響應循環需要的能力方面受限制。目前使用眾多的VPSA系統。這些系統一般采用多個分開的雙點閥按具體循環引導流體的流動。這些閥通過復雜且昂貴的管道系統相互連接。結果，這些VPSA系統的輔助投資成本高，系統最優化受閥的物性限制，導致操作成本高。例如，US5 549 733公開了一種用于由空氣生產氧氣的真空型循環，其設備中包括六個獨立的自動閥來控制循環。另一例US5 223 004中，通過壓力變化再生吸附劑且使用兩個吸附器的此類氣體吸附分離方法也包括至少六個自動閥控制循環的流動、壓力和定時。US5 144 440中公開的以三床法利用真空變壓吸附系統生產富氧空氣的方法使用多個單獨的自動閥。有兩個閥件用旋塞引導流動的閥組件公開在US5 114 441中用于氧濃縮器系統。US5 122 164中公開的雙床變壓吸附法使用六個自動閥控制循環，以及兩個自動閥用于均壓步驟。因此希望省去VPSA系統中與進料和真空系統相連的所有或多數閥底部滑動管道和轉換閥。考慮到現有技術的這些問題和不足，因此，本專利技術的目的之一是提供一種利用更少的閥從流體如空氣中選擇性去除所要組分如氮氣的系統。本專利技術另一目的是提供進一步省去連接系統組成部分的多余管道的這種系統。本專利技術再一目的是提供循環時間和效率改進的VPSA系統。本專利技術再另一目的是提供一種使用較少能量的VPSA系統。本專利技術的其它目的和優點部分是顯而易見的，部分由說明書中體現。本專利技術實現了上述和其它目的和優點，這些目的和優點對于本領域技術人員是顯而易見的，一方面，本專利技術涉及從流體混合物中分離組分的設備，包括在第一壓力下的流體源、在與所述第一壓力不同的第二壓力下的流體源、和至少一個室，該室包含從所述流體中選擇吸附一組分的吸附劑。所述設備還包括可操作地通過第一流動通道與所述第一壓力流體相連并通過第二流動通道與所述第二壓力流體相連的閥。所述閥還通過第一流動端口與所述室相連，通過第二流動端口與放空口相連。所述閥有多個位置同時使所述第一和第二流動通道與所選流動端口互連。閥處于第一位置適于使所述第一或第二流動通道與所述第一流動端口相連，以提供在所述第一或第二壓力流體和所述室間形成流動。閥處于第二位置適于使所述第一或第二流動通道與所述第二流動端口相連，以提供在所述第一或第二壓力流體和所述放空口間形成流動。另一方面，本專利技術提供一種從流體混合物中分離組分的設備，包括進料流體源、真空源、及第一和第二室，每個室均包含從所述流體中選擇吸附一組分的吸附劑。優選地，所述進料流體源包括進料空氣源，所述室包含從空氣中選擇吸附氮氣的吸附劑床。所述設備還包括可操作地與通過第一流動通道與所述進料流體源或真空源相連、通過第一流動端口與所述第一室相連和通過第二流動端口與所述第二室相連的閥。所述閥有多個位置同時使所述第一流動通道與所選流動端口互連。閥處于第一位置適于使所述第一流動通道與所述第一流動端口相連，以提供在所述流體源或所述真空源與所述第一室之間的流動通道。閥處于第二位置適于使所述第一流動通道與所述第二流動端口相連，以提供在所述第二流體源或所述真空源與所述第二室之間的流動通道。優選地，所述閥有兩個閥部分。第一閥部分可操作地與所述進料流體源相連，第二閥部分可操作地與所述真空源相連。在第一位置，所述閥同時使所述流體源與所述第一室相連并使所述真空源與所述第二室相連。在第二位置，所述閥同時使所述流體源與所述第二室相連并使所述真空源與所述第一室相連。所述閥可進一步包括與通至大氣的放空口相連的第三流動端口。再另一方面，本專利技術提供一種從流體混合物中分離組分的設備，包括進料流體源、真空源、及第一和第二室，每個室均包含從所述流體中選擇吸附一組分的吸附劑。所述設備還包括有第一和第二部分的閥。所述第一閥部分可操作地與通過第一流動通道與所述進料流體源相連、通過第一流動端口與所述第一室相連、通過第二流動端口與所述第二室相連和通過第三流動端口與通至大氣的放空口相連。所述第二閥部分可操作地通過第二流動通道與所述真空源相連、通過第四流動端口與所述第一室相連、通過第五流動端口與所述第二室相連和通過第六流動端口與通至大氣的放空口相連。所述閥有多個位置使所述流動通道與所述流動端口互連。閥處于第一位置適于使所述第一流動通道與所述第一流動端口相連并使所述第二流動通道與所述第五流動端口相連。閥處于第二位置適于使所述第一流動通道與所述第三流動端口相連并使所述第二流動通道與所述第四流動端口相連。閥處于第三位置適于使所述第一流動通道與所述第二流動端口相連并使所述第二流動通道與所述第四流動端口相連。閥處于第四位置適于使所述第一流動通道與所述第三流動端口相連并使所述第二流動通道與所述第四流動端口相連。在優選實施方案中，所述閥有一殼體，所述流動端口布置在所述殼體的外壁上。所述閥可還包括適于使所述流動通道與所述流動端口相連的轉鼓，其中所述第一和第二閥部分沿轉鼓的軸縱向間隔開。所述轉鼓可在閥中兩室之間分開，兩室之一對應于所述第一閥部分，另一室對應于所述第二閥部分。各室可相互獨立地定位。所述閥可包括可繞縱軸旋轉的室中分開的轉鼓部分。在優選的回轉閥中，流動端口布置在其外壁上。所述閥可還包括可旋轉而在各位置間移動并含有使流動通道與流動端口相連的開口的內部旋塞件。所述閥可進一步包括在殼體和內部旋塞件之間的動密封，其可伸縮的允許旋塞在各位置之間更自由地移動。在相關的方面中，本專利技術提供一種從流體混合物中分離組分的方法。首先提供在第一壓力下的流體源、在與所述第一壓力不同的第二壓力下的流體源、和適于選擇性地從所述流體中除去一組分的室。還提供可操作地通過第一流動通道與所述第一壓力流體相連、通過第二流動通道與所述第二壓力流體相連、通過第一流動端口與所述室相連和通過第二流動端口與放空口相連的閥。所述閥有多個位置同時使所述第一和第二流動通道與所選流動端口互連。所述方法包括將所述閥移至第一位置使所述第一或第二流動通道與所述第一流動端口相連，以提供在所述第一或第二壓力流體與所述室之間形成流動。所述方法進一步包括將所述閥移至第二位置使所述第一或第二流動通道與所述第二流動端口相連，以提供在所述第一或第二壓力流體與所述放空口間形成流動。在另一相關方面中，本專利技術提供一種從流體混合物中分離組分的方法。提供進料流體源；真空源；和第一和第二室，各室均適于選擇性地從所述流體中除去一組分。優選地，所述進料流體源包括進料空氣源和室，所述室包含用于選擇性地從空氣中吸附氮氣的吸附劑。還提供可操作地通過第一流動通道與進料流體源或真空源相連、通過第一流動端口與所述第一室相連和通過第二流動端口與所述第二室相連的閥。所述閥有多個位置同時使所述第一流動通道與所選流動端口互連。所述方法包括將所述閥移至第一位置使所述進料流體源與所述第一室相連并將流體(本文檔來自技高網...

【技術保護點】
從流體混合物中分離組分的設備，包括：在第一壓力下的流體源；在與所述第一壓力不同的第二壓力下的流體源；至少一個室，該室包含從所述流體中選擇吸附一組分的吸附劑；和可操作地通過第一流動通道與所述第一壓力流體相連并通過第二流動通道與 所述第二壓力流體相連、通過第一流動端口與所述室相連和通過第二流動端口與放空口相連的閥，所述閥有多個位置同時使所述第一和第二流動通道與所選流動端口互連；所述閥處于第一位置適于使所述第一或第二流動通道與所述第一流動端口相連，以提供在所述第一或第二壓力流體和所述室間形成流動，所述閥處于第二位置適于使所述第一或第二流動通道與所述第二流動端口相連，以提供在所述第一或第二壓力流體和所述放空口間形成流動。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：J斯莫拉雷克，LC昆，
申請(專利權)人：普萊克斯技術有限公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]