УСТРОЙСТВО АДСОРБЦИИ С КОЛЕБАНИЕМ ДАВЛЕНИЯ И ПОВОРОТНЫЙ КЛАПАН ДЛЯ НЕГО Российский патент 2024 года по МПК B01D53/47 F16K11/85 F16K27/06 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области разделения газов методом адсорбции с колебанием давления, в частности к устройству адсорбции с колебанием давления и к поворотному клапану для него.

Уровень техники

С растущей потребностью в водородном источнике энергии больше требований накладывается на технологии очистки водорода. Традиционная технология адсорбции с колебанием давления ограничивается ограничением программно-управляемых групп клапанов, и существуют такие недостатки как длинный цикл адсорбции (как правило, 10 минут на одну адсорбцию, выравнивание давления, десорбция, цикл повышения давления) и большая занимаемая площадь. Особенно в случае миниатюризированного источника подачи водорода, такого как водородные заправочные станции, более высокие требования накладываются на интеграцию устройств для очистки водорода.

Патентный документ CN101139088A предлагает проектное решение для миниатюрного генератора кислорода с адсорбцией с колебанием давления и вращающимся молекулярным ситом. Однако, это решение требует вращения колонны, заполненной молекулярными ситами, что ограничивает увеличение масштаба и функциональную гибкость устройства. Фактически, может быть обнаружено посредством анализа, что вращающаяся конструкция, предложенная в этом патентном документе, не может реализовывать процесс адсорбции с колебанием давления.

Патентный документ CN101446361A раскрывает поворотный клапан, имеющий ротор и статор, поворотный клапан использует, по меньшей мере, одну пружину сжатия, чтобы обеспечивать контакт между ротором и статором. Пружина конфигурируется, чтобы сопротивляться давлению, которое отделяет ротор и статор и уменьшает величину момента, требуемого для вращения ротора в клапане, в то же время предотвращая утечку между ротором и статором. Хотя использование поворотного клапана в качестве вращающейся части не требует вращения адсорбционно колонны, он, как правило, используется только для недолговременных проектов, поскольку техническое обслуживание и замена требуют остановки операций.

В долговременных проектах, с одной стороны, долговременная работа вращающихся частей будет вызывать износ, вызывая проблемы утечки газа, в это время часто необходимо отключение для замены; с другой стороны, неочищенный газ может флуктуировать, когда тяжелые компоненты неочищенного газа увеличиваются, необходимо добавлять этап продувки внутреннего газа или даже этап продувки получаемого газа для того, чтобы добиваться полной десорбции слоя адсорбента. Когда компонент неочищенного газа является хорошим, нет необходимости добавлять вспомогательный этап регенерации. Устройство адсорбции с колебанием давления, использующее поворотный клапан на предшествующем уровне техники, имеет проблемы, такие как плохая адаптируемость неочищенного газа и ограниченный диапазон регулировки процесса, таким образом, его трудно применять к долговременным проектам.

Информация, раскрытая в этом разделе уровня техники, предназначена только для улучшения понимания общего уровня техники настоящего изобретения, и не должна восприниматься как подтверждение или подразумеваемое утверждение в какой-либо форме о том, что информация составляет предшествующий уровень техники, который хорошо известен специалистам в области техники.

Сущность изобретения

Одной из целей настоящего изобретения является создание устройства адсорбции с колебанием давления и поворотного клапана для него, с тем, чтобы улучшать проблемы, такие как недостаток функциональной гибкости и неспособность адаптироваться к флуктуациям неочищенного газа, и т.д., в поворотном клапане и устройстве адсорбции с колебанием давления предшествующего уровня техники.

Другой целью настоящего изобретения является создание устройства адсорбции с колебанием давления и поворотного клапана для него, с тем, чтобы улучшать проблемы, такие как неудобство технического обслуживания и замены поворотного клапана и непригодность для долговременных проектов на предшествующем уровне техники, и т.д.

Чтобы достигать вышеуказанных целей, согласно первому аспекту настоящего изобретения, настоящее изобретение предлагает поворотный клапан, содержащий:

- Корпус клапана, снабженный первой группой проточных каналов, второй группой проточных каналов и третьей группой проточных каналов, отверстия первой группы проточных каналов, второй группы проточных каналов и третьей группы проточных каналов расположены на поверхности корпуса клапана;

- Гильзу клапана, вставленную соосно герметично снаружи корпуса клапана, и гильза клапана равномерно открыта множеством сквозных отверстий, и внутренний конец каждого сквозного отверстия выполнен с вертикальной канавкой, проходящей вверх и вниз по внутренней стенке гильзы клапана, вертикальная канавка разделена на три участка в вертикальном направлении, которые сообщаются с отверстиями первой группы проточных каналов, второй группы проточных каналов и третьей группы проточных каналов, соответственно, первая группа проточных каналов находится в рабочем состоянии, переключающий клапан предусмотрен в сквозном отверстии, и переключающий клапан переключает одну группу из второй группы проточных каналов и третьей группы проточных каналов в рабочее состояние,

- Корпус клапана вращается вокруг оси вращения относительно гильзы клапана, так что множество сквозных отверстий сообщаются с отверстиями одной группы из второй группы проточных каналов и третьей группы проточных каналов, которая находится в рабочем состоянии, и первой группой проточных каналов посредством заданной комбинации для достижения различных последовательностей процесса, и каждое сквозное отверстие, главным образом, сообщается с отверстиями первой группы проточных каналов, одной группы из второй группы проточных каналов или третьей группы проточных каналов.

Предпочтительно, вторая группа проточных каналов включает множество проточных каналов, и третья группа проточных каналов включает множество проточных каналов.

Предпочтительно, корпус клапана состоит, по меньшей мере, из двух блоков клапана, по меньшей мере, два блока клапана соединяются разъемным образом, и вторая группа проточных каналов и третья группа проточных каналов расположены в различных блоках клапана.

Предпочтительно, вторая группа проточных каналов и третья группа проточных каналов соответствуют одной и той же или различным последовательностям процесса.

Предпочтительно, одно отверстие первой группы проточных каналов расположено в центре верхней поверхности корпуса клапана, а другое отверстие первой группы проточных каналов расположено на боковой стенке корпуса клапана и выполнено с дугообразной канавкой, проходящей горизонтально по внешней боковой стенке корпуса клапана.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения, настоящее изобретение предлагает устройство адсорбции с колебанием давления, содержащее:

- Клапан неочищенного газа, который является поворотным клапаном по п. 1, отверстия клапана неочищенного газа включают подающее отверстие, расположенное в центре верхней поверхности, и выпускное отверстие, расположенное в центре нижней поверхности;

- Клапан получаемого газа, который является поворотным клапаном по п. 1, отверстия клапана получаемого газа включают отверстие для получаемого газа, которое расположено в центре верхней поверхности, и корпус клапана получаемого газа и корпус клапана неочищенного газа вращаются синхронно согласно заданной последовательности; и

- Множество адсорбционных колонн с нижними газопроводами и верхними газопроводами, нижние газопроводы сообщаются соответственно со сквозными отверстиями клапана неочищенного газа, а верхние газопроводы сообщаются соответственно со сквозными отверстиями клапана получаемого газа.

Предпочтительно, первая группа проточных каналов клапана получаемого газа является каналом для получаемого газа, одно отверстие которого является отверстием для получаемого газа, а другое отверстие расположено на боковой стенке корпуса клапана получаемого газа и выполнено с первой дугообразной канавкой, проходящей горизонтально по внешней боковой стенке корпуса клапана получаемого газа, первая дугообразная канавка используется для направления получаемого газа соответствующей адсорбционной колонны, чтобы протекать между отверстием для получаемого газа и сквозным отверстием, совмещенным с первой дугообразной канавкой;

Вторая группа проточных каналов клапана для получаемого газа являются первыми каналами выравнивания давления, оба отверстия которых расположены на боковой стенке корпуса клапана получаемого газа, и первые каналы выравнивания давления используются для направления протекания получаемого газа между двумя сквозными отверстиями, совмещенными с двумя отверстиями первых каналов выравнивания давления;

Третья группа проточных каналов клапана для получаемого газа являются вторыми каналами выравнивания давления, оба отверстия которых расположены на боковой стенке корпуса клапана получаемого газа, и вторые каналы выравнивания давления используются для направления протекания получаемого газа между двумя сквозными отверстиями, совмещенными с двумя отверстиями вторых каналов выравнивания давления.

Предпочтительно, число первых каналов выравнивания давления составляет 2-10, а угол между соседними первыми каналами выравнивания давления равен 10°-45°; число вторых каналов выравнивания давления составляет 2-10, угол между соседними вторыми каналами выравнивания давления равен 10°-45°; расположение первых каналов выравнивания давления является таким же или отличается от расположения вторых каналов выравнивания давления.

Предпочтительно, корпус клапана получаемого газа состоит из верхнего блока клапана, среднего блока клапана и нижнего блока клапана, канал для получаемого газа расположен в среднем блоке клапана и проходит через верхний блок клапана, первые каналы выравнивания давления и вторые каналы выравнивания давления соответственно расположены в верхнем блоке клапана и нижнем блоке клапана, и верхний блок клапана и нижний блок клапана разъемно соединены со средним блоком клапана.

Предпочтительно, первая группа проточных каналов клапана для неочищенного газа является каналом для неочищенного газа, одно отверстие которого является подающим отверстием, а другое отверстие расположено на боковой стенке корпуса клапана и выполнено со второй дугообразной канавкой, проходящей горизонтально по внешней боковой стенке корпуса клапана неочищенного газа, вторая дугообразная канавка используется для направления потока подаваемого газа в сквозное отверстие, совмещенное со второй дугообразной канавкой, вторая дугообразная канавка имеет такой же радиан, что и первая дугообразная канавка, и расположено вертикально напротив первой дугообразной канавки;

Вторая группа проточных каналов клапана для неочищенного газа является первым выпускным каналом, одно отверстие которого является выпускным отверстием, а другое отверстие является первым впускным отверстием для отработавшего газа, расположенным на боковой стенке корпуса клапана неочищенного газа, первый выпускной канал используется для направления отработавшего газа из сквозного отверстия, совмещенного с первым впускным отверстием для отработавшего газа, к выпускному отверстию;

Третья группа проточных каналов клапана неочищенного газа является вторым выпускным каналом, который образует F-образную форму с первым выпускным каналом, одно отверстие второго выпускного канала является выпускным отверстием, а другое отверстие является вторым впускным отверстием для отработавшего газа, расположенным на боковой стенке корпуса клапана неочищенного газа, и второй выпускной канал используется для направления отработавшего газа из сквозного отверстия, совмещенного со вторым впускным отверстие для отработавшего газа, к выпускному отверстию.

Предпочтительно, первое впускное отверстие для отработавшего газа и/или второе впускное отверстие для отработавшего газа выполнены с третьей дугообразной канавкой, проходящей горизонтально по внешней боковой стенке корпуса клапана неочищенного газа, и третья дугообразная канавка используется для направления отработавшего газа из сквозного отверстия, совмещенного с третьей дугообразной канавкой, к выпускному отверстию.

Предпочтительно, радианы первой дугообразной канавки и второй дугообразной канавки равны π/6~5π/6.

Предпочтительно, число адсорбционных колонн больше или равно 4.

Предпочтительно, заданная последовательность является последовательностью процесса адсорбции с колебанием давления.

Предпочтительно, корпус клапана получаемого газа и корпус клапана неочищенного газа вращаются с постоянной скоростью или шаговой скоростью.

Согласно третьему аспекту настоящего изобретения, настоящее изобретение предлагает способ извлечения компонента с более слабой адсорбируемостью из газовой смеси с использованием устройства адсорбции с колебанием давления, описанного выше, множество адсорбционных колонн содержит первую адсорбционную колонну, вторую адсорбционную колонну, третью адсорбционную колонну и четвертую адсорбционную колонну, причем способ может выборочно работать в одной из первой последовательности процесса и второй последовательности процесса.

Предпочтительно, первая последовательность процесса включает следующие последовательности:

Последовательность 1: первая адсорбционная колонна находится на этапе адсорбции, вторая адсорбционная колонна находится на первом этапе повышения давления, третья адсорбционная колонна находится на реверсивно-выпускном этапе регенерации, и четвертая адсорбционная колонна находится на первом этапе снижения давления;

Последовательность 2: первая адсорбционная колонна находится на этапе адсорбции, вторая адсорбционная колонна находится в отключенном состоянии без выполнения какой-либо операции, третья адсорбционная колонна находится на этапе регенерации с продувкой, и четвертая адсорбционная колонна находится на этапе продувки;

Последовательность 3: первая адсорбционная колонна находится на этапе адсорбции+повышения давления, вторая адсорбционная колонна находится на этапе повышения давления с готовностью к адсорбции, третья адсорбционная колонна находится на втором этапе повышения давления, и четвертая адсорбционная колонна находится на втором этапе снижения давления;

Последовательность 4: первая адсорбционная колонна находится на первом этапе снижения давления, вторая адсорбционная колонна находится на этапе адсорбции, третья адсорбционная колонна находится на первом этапе повышения давления, и четвертая адсорбционная колонна находится на реверсивно-выпускном этапе регенерации;

Последовательность 5: вторая адсорбционная колонна находится на этапе адсорбции, третья адсорбционная колонна находится в отключенном состоянии без выполнения какой-либо операции, четвертая адсорбционная колонна находится на этапе регенерации с продувкой, и первая адсорбционная колонна находится на этапе продувки;

Последовательность 6: первая адсорбционная колонна находится на втором этапе снижения давления, вторая адсорбционная колонна находится на этапе адсорбции+повышения давления, третья адсорбционная колонна находится на этапе повышения давления с готовностью к адсорбции, и четвертая адсорбционная колонна находится на втором этапе повышения давления;

Последовательность 7: первая адсорбционная колонна находится на реверсивно-выпускном этапе регенерации, вторая адсорбционная колонна находится на первом этапе снижения давления, третья адсорбционная колонна находится на этапе адсорбции, и четвертая адсорбционная колонна находится на первом этапе повышения давления;

Последовательность 8: третья адсорбционная колонна находится на этапе адсорбции, четвертая адсорбционная колонна находится в отключенном состоянии без выполнения какой-либо операции, первая адсорбционная колонна находится на этапе регенерации с продувкой, и вторая адсорбционная колонна находится на этапе продувки;

Последовательность 9: первая адсорбционная колонна находится на втором этапе повышения давления, вторая адсорбционная колонна находится на втором этапе снижения давления, третья адсорбционная колонна находится на этапе адсорбции+повышения давления, и четвертая адсорбционная колонна находится на этапе повышения давления с готовностью к адсорбции;

Последовательность 10: первая адсорбционная колонна находится на первом этапе повышения давления, вторая адсорбционная колонна находится на реверсивно-выпускном этапе регенерации, третья адсорбционная колонна находится на первом этапе снижения давления, и четвертая адсорбционная колонна находится на этапе адсорбции;

Последовательность 11: четвертая адсорбционная колонна находится на этапе адсорбции, первая адсорбционная колонна находится в отключенном состоянии без выполнения какой-либо операции, вторая адсорбционная колонна находится на этапе регенерации с продувкой, и третья адсорбционная колонна находится на этапе продувки;

Последовательность 12: первая адсорбционная колонна находится на этапе повышения давления с готовностью к адсорбции, вторая адсорбционная колонна находится на втором этапе повышения давления, третья адсорбционная колонна находится на втором этапе снижения давления, и четвертая адсорбционная колонна находится на этапе адсорбции+повышения давления.

Предпочтительно, вторая последовательность процесса включает следующие последовательности:

Последовательность 1: первая адсорбционная колонна находится на этапе адсорбции, вторая адсорбционная колонна находится на первом этапе повышения давления, третья адсорбционная колонна находится на реверсивно-выпускном этапе регенерации, и четвертая адсорбционная колонна находится на первом этапе снижения давления;

Последовательность 2: первая адсорбционная колонна находится на этапе адсорбции, вторая адсорбционная колонна, третья адсорбционная колонна и четвертая адсорбционная колонна, все находятся в отключенном состоянии без выполнения какой-либо операции;

Последовательность 3: первая адсорбционная колонна находится на этапе адсорбции+повышения давления, вторая адсорбционная колонна находится на этапе повышения давления с готовностью к адсорбции, третья адсорбционная колонна находится на втором этапе повышения давления, и четвертая адсорбционная колонна находится на втором этапе снижения давления;

Последовательность 4: первая адсорбционная колонна находится на первом этапе снижения давления, вторая адсорбционная колонна находится на этапе адсорбции, третья адсорбционная колонна находится на первом этапе повышения давления, и четвертая адсорбционная колонна находится на реверсивно-выпускном этапе регенерации;

Последовательность 5: вторая адсорбционная колонна находится на этапе адсорбции, первая адсорбционная колонна, третья адсорбционная колонна и четвертая адсорбционная колонна, все находятся в отключенном состоянии без выполнения какой-либо операции;

Последовательность 6: первая адсорбционная колонна находится на втором этапе снижения давления, вторая адсорбционная колонна находится на этапе адсорбции+повышения давления, третья адсорбционная колонна находится на этапе повышения давления с готовностью к адсорбции, и четвертая адсорбционная колонна находится на втором этапе повышения давления;

Последовательность 7: первая адсорбционная колонна находится на реверсивно-выпускном этапе регенерации, вторая адсорбционная колонна находится на первом этапе снижения давления, третья адсорбционная колонна находится на этапе адсорбции, и четвертая адсорбционная колонна находится на первом этапе повышения давления;

Последовательность 8: третья адсорбционная колонна находится на этапе адсорбции, первая адсорбционная колонна, вторая адсорбционная колонна и четвертая адсорбционная колонна, все находятся в отключенном состоянии без выполнения какой-либо операции;

Последовательность 9: первая адсорбционная колонна находится на втором этапе повышения давления, вторая адсорбционная колонна находится на втором этапе снижения давления, третья адсорбционная колонна находится на этапе адсорбции+повышения давления, и четвертая адсорбционная колонна находится на этапе повышения давления с готовностью к адсорбции;

Последовательность 10: первая адсорбционная колонна находится на первом этапе повышения давления, вторая адсорбционная колонна находится на реверсивно-выпускном этапе регенерации, третья адсорбционная колонна находится на первом этапе снижения давления, и четвертая адсорбционная колонна находится на этапе адсорбции;

Последовательность 11: четвертая адсорбционная колонна находится на этапе адсорбции, первая адсорбционная колонна, вторая адсорбционная колонна и третья адсорбционная колонна, все находятся в отключенном состоянии без выполнения какой-либо операции;

Последовательность 12: первая адсорбционная колонна находится на этапе повышения давления с готовностью к адсорбции, вторая адсорбционная колонна находится на втором этапе повышения давления, третья адсорбционная колонна находится на втором этапе снижения давления, и четвертая адсорбционная колонна находится на этапе адсорбции+повышения давления.

По сравнению с предшествующим уровнем техники, настоящее изобретение имеет одно или более следующих преимуществ:

1. Настоящее изобретение может переключать рабочее состояние групп проточных каналов посредством сопряжения корпуса клапана для поворотного клапана с конструктивным решение гильзы клапана и компоновкой проточных каналов, тем самым, реализуя переключение в режиме онлайн различных последовательностей процессов и удовлетворяя потребность в улучшении условий процесса вследствие колебаний неочищенного газа по месту, что улучшает гибкость производства; оно может также переключать другие группы проточных каналов во время, когда группа проточных каналов изнашивается, с тем, чтобы продлевать срок службы устройства.

2. Посредством сопряжения разъемной конструкции поворотного клапана с компоновкой групп проточных каналов, которая может переключать рабочее состояние, замена и техническое обслуживание в режиме онлайн блока клапана (и соответствующих групп проточных каналов) могут быть реализованы, что гарантирует интенсивность эксплуатации в режиме онлайн для поворотного клапана и улучшает эффективность производства, и особенно подходит для долговременных проектов.

3. Устройство адсорбции с колебанием давления настоящего изобретения применяет сильно интегрированную конструкцию поворотного клапана вместо множества программно-управляемых групп клапанов для традиционной адсорбции с колебанием давления, которая может реализовывать процесс адсорбции с колебанием давления с циклом адсорбции от 10 секунд до 10 минут, тем самым, экономя расход материала; в то же время, в устройстве адсорбции с колебанием давления настоящего изобретения, только корпус клапана для поворотного клапана является вращающейся частью, и адсорбционная колонна и другие трубы расположены неподвижно, что дополнительно решает проблему интеграции устройства.

Вышеприведенное описание является лишь общим обзором технического решения настоящего изобретения. Для того, чтобы лучше понимать техническое средство настоящего изобретения и реализовать его согласно содержимому описания, и сделать вышеуказанные и другие цели, технические признаки и преимущества настоящего изобретения более понятными, один или более предпочтительных вариантов осуществления перечисляются ниже, и подробные описания приводятся ниже со ссылкой на сопровождающие чертежи.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 является структурным схематичным чертежом в поперечном сечении устройства адсорбции с колебанием давления согласно настоящему изобретению.

Фиг. 2 является схематичным чертежом компоновки проточного канала корпуса клапана получаемого газа в первой последовательности процесса согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 3 является схематичным чертежом компоновки проточного канала корпуса клапана получаемого газа во второй последовательности процесса согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 4 является схематичным чертежом компоновки проточного канала корпуса клапана неочищенного газа в первой последовательности процесса согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 5 является схематичным чертежом компоновки проточного канала корпуса клапана неочищенного газа во второй последовательности процесса согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 6 является схематичным чертежом рабочего процесса устройства адсорбции с колебанием давления согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, при этом устройство адсорбции с колебанием давления переключается на первую последовательность процесса, и конструкции гильзы клапана получаемого газа и клапана неочищенного газа не показаны.

Фиг. 7 является схематичным чертежом рабочего процесса устройства адсорбции с колебанием давления согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, при этом устройство адсорбции с колебанием давления переключается на вторую последовательность процесса, и конструкции гильзы клапана получаемого газа и клапана неочищенного газа не показаны.

Фиг. 8 является схематичным видом в перспективе устройства адсорбции с колебанием давления согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

Описание основных ссылочных позиций:

10, 20, 30, 40 - адсорбционная колонна,

11, 21, 31, 41 - нижний газопровод,

12, 22, 32, 42 - верхний газопровод,

50 - клапана получаемого газа,

51 - корпус клапана,

511 - верхний блок клапана,

512 - средний блок клапана,

513 - нижний блок клапана,

52 - гильза клапана,

520 - сквозное отверстие,

521 - вертикальная канавка,

522 - переключающий клапан,

531 - канал для получаемого газа,

5311 - отверстие для получаемого газа,

5312 - отверстие,

5313 - первая дугообразная канавка,

541, 542, 543 - первые каналы выравнивания давления,

551, 552 - вторые каналы выравнивания давления,

60 - клапан неочищенного газа,

61 - корпус клапана,

62 - гильза клапана,

620 - сквозное отверстие,

621 - вертикальная канавка,

622 - переключающий клапан,

631 - канал для неочищенного газа,

6311 - подающее отверстие,

6312 - отверстие,

6313 - вторая дугообразная канавка,

641 - первый выпускной канал,

6411 - выпускное отверстие,

6412 - первое впускное отверстие для отработавшего газа,

6413 - третья дугообразная канавка,

642 - второй выпускной канал,

6422 - второе впускное отверстие для отработавшего газа,

70 - труба для сбора продукта переработки,

80 - труба для подачи неочищенного газа,

90 - труба для сбора отработавшего газа.

Подробное описание вариантов осуществления

Конкретные варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны подробно ниже совместно с сопровождающими чертежами, но следует понимать, что рамки защиты настоящего изобретения не ограничиваются конкретными вариантами осуществления.

Пока явно не сформулировано иное, на протяжении всего описания и формулы изобретения, термин "содержит" или его разновидности, такие как "включает" или "включающий" и т.п., будет пониматься как включающий сформулированные элементы или составные части, но не исключающий другие элементы или другие составные части.

При этом, для удобства описания, пространственно относительные термины, такие как "ниже", "под", "нижний", "на", "над", "верхний" и т.д., могут быть использованы для описания соотношения между одним элементом или признаком и другим элементом или признаком на чертежах. Следует понимать, что пространственно относительные термины предназначены, чтобы охватывать различные ориентации объекта в использовании или работе в дополнение к ориентации, изображенной на чертежах. Например, если объект на чертежах перевернут, элементы, описанные как находящиеся "ниже" или "под" другими элементами или признаками, тогда будут ориентированы "над" другими элементами или признаками. Таким образом, примерный термин "ниже" может охватывать обе ориентации ниже и выше. Объекты могут быть иначе ориентированы (повернуты на 90 градусов или иным образом), и пространственно относительные термины при этом следует интерпретировать соответственно.

В данном документе, термины "первый", "второй" и т.д. используются, чтобы различать два различных элемента или части, и не используются, чтобы ограничивать позиции или относительные соотношения. Другими словами, в некоторых вариантах осуществления, термины "первый", "второй" и т.д. могут также быть взаимно заменены друг с другом.

Фиг. 1 показывает устройство адсорбции с колебанием давления согласно настоящему изобретению, которое включает клапан 50 получаемого газа и клапан 60 неочищенного газа, корпус 51 клапана 50 получаемого газа и корпус 61 клапана 60 неочищенного газа соосно, синхронно вращаются согласно заданной последовательности. Устройство адсорбции с колебанием давления этого варианта осуществления снабжено четырьмя адсорбционными колоннами 10, 20, 30 и 40. Соответственно, клапан 50 получаемого газа и клапан 60 неочищенного газа, каждый, имеют четыре сквозных отверстия. Следует понимать, что устройство адсорбции с колебанием давления может быть снабжено любым числом адсорбционных колонн, пока число адсорбционных колонн соответствует числу сквозных отверстий клапана 50 получаемого газа и клапана 60 неочищенного газа, без отступления от рамок настоящего изобретения.

Вариант осуществления 1

Как показано на фиг. 1-3, клапан 50 получаемого газа является поворотным клапаном согласно варианту осуществления 1 настоящего изобретения, и клапан 50 получаемого газа включает корпус 51 клапана и гильзу 52 клапана. Корпус 51 клапана размещается во внутренней полости гильзы 52 клапана. Корпус 51 клапана является цилиндрической конструкцией, и корпус 51 клапана снабжен тремя группами проточных каналов внутри: первой группой проточных каналов, второй группой проточных каналов и третьей группой проточных каналов. Отверстия первой группы проточных каналов, второй группы проточных каналов и третьей группы проточных каналов расположены на поверхности корпуса 51 клапана. Гильза 52 клапана вставляется соосно герметично снаружи корпуса 51 клапана. Гильза 52 клапана равномерно открыта множеством сквозных отверстий 520. Внутренний конец каждого сквозного отверстия 520 выполнен с вертикальной канавкой 521, проходящей вверх и вниз по внутренней стенке гильзы клапана. Вертикальная канавка 521 разделена на три участка в вертикальном направлении, соответствующих отверстиям первой группы проточных каналов, второй группы проточных каналов и третьей группы проточных каналов, соответственно. Следует понимать, что корпус 51 клапана и внутренняя полость гильзы 52 клапана могут быть столбчатой формы с овальным поперечным сечением, конической формы или любой другой формы с круглым поперечным сечением, перпендикулярным оси вращения поворотного клапана. Уплотнение размещается между корпусом 51 клапана и внутренней полостью гильзы 52 клапана, такое как набивка, кольцевое уплотнение, прокладка или другой упругий материал (не показан), подходящий для предотвращения протекания газа между корпусом 51 клапана и гильзой 52 клапана. Набивка, кольцевое уплотнение, прокладка или другой упругий материал должен иметь низкий коэффициент трения, чтобы предоставлять возможность герметичного скользящего контакта между этим материалом и внешней поверхностью корпуса 51 клапана и/или внутренней поверхностью внутренней полости гильзы 52 клапана.

Переключающий клапан 522 предусматривается в сквозном отверстии 520, и переключающий клапан 522 переключает одну группу из второй группы проточных каналов и третьей группы проточных каналов в рабочее состояние. Корпус 51 клапана может вращаться вокруг оси относительно гильзы 52 клапана, так что множество сквозных отверстий 520 сообщаются с отверстиями одной группы из второй группы проточных каналов и третьей группы проточных каналов, которая находится в рабочем состоянии, посредством комбинации, чтобы изменять рабочий режим процесса. Каждое сквозное отверстие 520, главным образом, сообщается с одним отверстием корпуса 51 клапана.

Три группы проточных каналов клапана 50 получаемого газа включают одну обычно открытую группу каналов (первую группу проточных каналов) и две переключающихся группы каналов (вторую группу проточных каналов и третью группу проточных каналов). Первая группа проточных каналов включает канал 531 для получаемого газа. Два отверстия канала 531 для получаемого газа являются соответственно отверстием 5311 для получаемого газа, расположенным в центре верхней поверхности корпуса 51 клапана, и отверстием 5312, расположенным на боковой стенке корпуса 51 клапана. Отверстие 5312 выполнено с первой дугообразной канавкой 5313, которая проходит горизонтально по внешней боковой стенке корпуса клапана. При этом вторая группа проточных каналов включает три первых канала 541, 542 и 543 выравнивания давления, и отверстия первых каналов 541, 542, 543 выравнивания давления, все расположены на боковой стенке корпуса 51 клапана; третья группа проточных каналов включает два вторых канала 551 и 552 выравнивания давления, и отверстия вторых каналов 551 и 552 выравнивания давления, все расположены на боковой стенке корпуса 51 клапана. В этом варианте осуществления последовательности процесса, соответствующие двум переключающимся группам проточных каналов, являются различными. Следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается раскрытыми конкретными группами проточных каналов. Специалисты в области техники могут выбирать любое подходящее число и структуру групп проточных каналов при необходимости.

В этом варианте осуществления, корпус 51 клапана состоит из верхнего блока 511 клапана, среднего блока 512 клапана и нижнего блока 513 клапана. Канал 531 для получаемого газа расположен в среднем блоке 512 клапана и проходит вверх через верхний блок 511 клапана. Первые каналы 541, 542 и 543 выравнивания давления расположены в верхнем блоке 511 клапана, а вторые каналы 551 и 552 выравнивания давления расположены в нижнем блоке 513 клапана. Верхний блок 511 клапана и нижний блок 513 клапана являются съемными. После того как переключающий клапан 522 переключается на средний блок 512 клапана, и третья группа проточных каналов в нижнем блоке 513 клапана находится в рабочем состоянии, верхний блок 511 клапана может быть разобран; после того как переключающий клапан 522 переключается на вторую группу проточных каналов в верхнем блоке 511 клапана, и средний блок 512 клапана находится в рабочем состоянии, нижний блок 513 клапана может быть разобран. Независимо от того, разобран ли верхний блок 511 клапана или нижний блок 513 клапана, канал 531 для получаемого газа может поддерживаться в рабочем состоянии, таким образом, нет необходимости отключения.

Вариант осуществления 2

Как показано на фиг. 1, 4 и 5, клапан 60 неочищенного газа является поворотным клапаном согласно варианту осуществления 2 настоящего изобретения, и клапан 60 неочищенного газа включает корпус 61 клапана и гильзу 62 клапана. Корпус 61 клапана размещается во внутренней полости гильзы 62 клапана. Корпус 61 клапана является цилиндрической конструкцией, и корпус 61 клапана снабжен тремя группами проточных каналов внутри: первой группой проточных каналов, второй группой проточных каналов и третьей группой проточных каналов. Отверстия первой группы проточных каналов, второй группы проточных каналов и третьей группы проточных каналов расположены на поверхности корпуса 61 клапана. Гильза 62 клапана вставляется соосно герметично снаружи корпуса 61 клапана. Гильза 62 клапана равномерно открыта множеством сквозных отверстий 620. Внутренний конец каждого сквозного отверстия 620 выполнен с вертикальной канавкой 621, проходящей вверх и вниз по внутренней стенке гильзы клапана. Вертикальная канавка 621 разделена на три участка в вертикальном направлении, соответствующих отверстиям первой группы проточных каналов, второй группы проточных каналов и третьей группы проточных каналов, соответственно. Следует понимать, что корпус 61 клапана и внутренняя полость гильзы 62 клапана могут быть столбчатой формы с овальным поперечным сечением, конической формы или любой другой формы с круглым поперечным сечением, перпендикулярным оси вращения поворотного клапана. Уплотнение размещается между корпусом 61 клапана и внутренней полостью гильзы 62 клапана, такое как набивка, кольцевое уплотнение, прокладка или другой упругий материал (не показан), подходящий для предотвращения протекания газа между корпусом 61 клапана и гильзой 62 клапана. Набивка, кольцевое уплотнение, прокладка или другой упругий материал должен иметь низкий коэффициент трения, чтобы предоставлять возможность герметичного скользящего контакта между этим материалом и внешней поверхностью корпуса 61 клапана и/или внутренней поверхностью внутренней полости гильзы 62 клапана.

Переключающий клапан 622 предусматривается в сквозном отверстии 620, и переключающий клапан 622 переключает одну группу из второй группы проточных каналов и третьей группы проточных каналов в рабочее состояние. Корпус 61 клапана может вращаться вокруг оси относительно гильзы 62 клапана, так что множество сквозных отверстий 620 сообщаются с отверстиями одной группы из второй группы проточных каналов и третьей группы проточных каналов, которая находится в рабочем состоянии, посредством комбинации, чтобы изменять рабочий режим процесса. Каждое сквозное отверстие 620, главным образом, сообщается с одним отверстием корпуса 61 клапана.

Три группы проточных каналов клапана 60 неочищенного газа включают одну обычно открытую группу каналов (первую группу проточных каналов) и две переключающихся группы каналов (вторую группу проточных каналов и третью группу проточных каналов). Первая группа проточных каналов включает канал 631 для неочищенного газа, и два отверстия канала 631 для неочищенного газа являются соответственно подающим отверстием 6311, расположенным в центре верхней поверхности корпуса 61 клапана, и отверстием 6312, расположенным на боковой стенке корпуса 61 клапана. Отверстие 6312 выполнено со второй дугообразной канавкой 6313, которая проходит горизонтально по внешней боковой стенке корпуса клапана. Вторая группа проточных каналов включает первый выпускной канал 641, и два отверстия первого выпускного канала 641 соответственно являются выпускным отверстием 6411, расположенным в центре нижней поверхности корпуса 61 клапана, и первым впускным отверстием 6412 для отработавшего газа, расположенным на боковой стенке корпуса 61 клапана. Первое впускное отверстие 6412 для отработавшего газа выполнено с третьей дугообразной канавкой 6413, проходящей горизонтально по внешней боковой стенке корпуса клапана. Третья группа проточных каналов включает второй выпускной канал 642, который образует F-образную форму с первым выпускным каналом 641. Два отверстия второго выпускного канала 642 соответственно являются выпускным отверстием 6411, расположенным в центре нижней поверхности корпуса 61 клапана, и вторым впускным отверстием 6422 для отработавшего газа на боковой стенке корпуса 61 клапана. В этом варианте осуществления последовательности процесса, соответствующие двум переключающимся группам проточных каналов, являются различными. Следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается раскрытыми конкретными группами проточных каналов. Специалисты в области техники могут выбирать любое подходящее число и структуру групп проточных каналов при необходимости.

Обращаясь к фиг. 1-8, устройство адсорбции с колебанием давления включает клапан 50 получаемого газа и клапан 60 неочищенного газа и четыре адсорбционные колонны 10, 20, 30 и 40. Нижние газопроводы 11, 21, 31 и 41 адсорбционных колонн 10, 20, 30 и 40 сообщаются со сквозным отверстием 620 клапана 60 неочищенного газа, соответственно, а верхние газопроводы 12, 22, 32 и 42 сообщаются со сквозным отверстием 520 клапана 50 получаемого газа, соответственно. Отверстие 5311 для получаемого газа клапана 50 получаемого газа соединяется с трубой 70 для сбора продукта, подающее отверстие 6311 клапана 60 неочищенного газа сообщается с трубой 80 для подачи неочищенного газа, и выпускное отверстие 6411 сообщается с трубой 90 для сбора отработавшего газа. Первая дугообразная канавка 5313 и вторая дугообразная канавка 6313 имеют одинаковый радиан и являются строго противоположными в вертикальном направлении.

В этом варианте осуществления, радианы первой дугообразной канавки 5313 и второй дугообразной канавки 6313, обе равны π/2, а радиан третьей дугообразной канавки 6413 равен π/6. Угол между двумя отверстиями первого выравнивающего канала 541 клапана 50 получаемого газа равен 180°, угол между двумя отверстиями первого выравнивающего канала 542 равен 90°, угол между двумя отверстиями первого выравнивающего канала 543 равен 90°, угол между соседними первыми выравнивающими каналами равен 30°; угол между двумя отверстиями второго выравнивающего канала 551 равен 180°, угол между двумя отверстиями вторых каналов 552 выравнивания давления равен 90°, и угол между соседними вторыми выравнивающими каналами равен 60°. Следует отметить, что радианы первой дугообразной канавки 5313, второй дугообразной канавки 6313 и третьей дугообразной канавки 6413, и угол между двумя отверстиями соответствующих первых каналов 541, 542, 543 выравнивания давления и вторых каналов 551, 552 выравнивания давления клапана 50 получаемого газа могут принимать любое другое подходящее значение без отступления от рамок настоящего изобретения. Специалисты в области техники могут выбирать подходящее значение согласно конкретному числу адсорбционных колонн и конкретным требованиям последовательности процесса.

В этом варианте осуществления, первая дугообразная канавка 5313 используется для направления получаемого газа, по меньшей мере, одной адсорбционной колонны, чтобы протекать между отверстием 5311 для получаемого газа и сквозным отверстием 520, совмещенным с первой дугообразной канавкой 5313; первый выравнивающий канал 541, 542 и 543 используется для направления получаемого газа, чтобы протекать между двумя сквозными отверстиями 520, совмещенными с двумя отверстиями 520 первых каналов 541, 542 и 543 выравнивания давления; вторые каналы 551 и 552 выравнивания давления используются для направления получаемого газа, чтобы протекать между двумя сквозными отверстиями 520, совмещенными с двумя отверстиями вторых каналов 551 и 552 выравнивания давления.

В этом варианте осуществления, вторая дугообразная канавка 6313 используется для направления потока неочищенного газа в сквозное отверстие 620, совмещенное со второй дугообразной канавкой 6313; первый выпускной канал 641 используется для направления отработавшего газа из сквозного отверстия 620, совмещенного с первым впускным отверстием 6412 для отработавшего газа, к выпускному отверстию 6411; второй выпускной канал 642 используется для направления отработавшего газа из сквозного отверстия 620, совмещенного со вторым впускным отверстием 6422 для отработавшего газа, к выпускному отверстию 6411; третья дугообразная канавка 6413 используется для направления отработавшего газа из сквозного отверстия 620, совмещенного с третьей дугообразной канавкой 6413, к выпускному отверстию 6411.

Устройство адсорбции с колебанием давления этого варианта осуществления может реализовывать две последовательности процесса адсорбции с колебанием давления: первую последовательность процесса и вторую последовательность процесса. Во время рабочего процесса только корпус 51 клапана 50 получаемого газа и корпус 61 клапана 60 неочищенного газа вращаются синхронно, а другие компоненты, все являются неподвижными.

Рабочий процесс устройства адсорбции с колебанием давления этого варианта осуществления, использующего первую последовательность процесса, будет описан ниже со ссылкой на фиг. 6 и таблицу 1.

Переключающий клапан 522 для клапана 50 получаемого газа вынуждает канал 531 для получаемого газа и первые каналы 541, 542 и 543 выравнивания давления быть в рабочем состоянии, и переключающий клапан 622 для клапана 60 неочищенного газа вынуждает канал 631 для неочищенного газа и первый выпускной канал 641 быть в рабочем состоянии. Каждая адсорбционная колонна проходит этапы адсорбции, первого выравнивания давления, регенерации с продувкой, второго выравнивания давления, реверсивно-выпускной регенерации (или противоточной регенерации) и повышения давления в одном цикле процесса первой последовательности процесса. Корпус 51 клапана 50 получаемого газа и корпус 61 клапана 60 неочищенного газа вращаются синхронно в направлении по часовой стрелке с интервалом последовательности, равным 30°.

Этап 1 - этап адсорбции: неочищенный газ вводится в нижний газопровод адсорбционной колонны, подвергающейся этапу 1, при этом компонент с более сильной адсорбируемостью удаляется посредством адсорбента, а компонент с более слабой адсорбируемостью извлекается из верхнего газопровода адсорбционной колонны в качестве получаемого газа. Все эти получаемые газы являются газами конечной переработки, отправляемыми в выбираемый резервуар для сбора газа конечной переработки и транспортируемыми оттуда к последующим потребителям.

Этап 2 - этап адсорбции+повышения давления: неочищенный газ продолжает вводиться в нижний газопровод адсорбционной колонны, подвергающейся этапу 2, при этом компонент с более сильной адсорбируемостью удаляется посредством адсорбента, а компонент с более слабой адсорбируемостью проходит через верхний газопровод адсорбционной колонны в качестве получаемого газа. Часть получаемого газа отправляется к газу конечной переработки выборочного резервуара для сбора газа конечной переработки и оттуда к последующему потребителю, а другая часть получаемого газа вводится в верхний газопровод другой адсорбционной колонны, которая подвергается этапу повышения давления (этап 10).

Этап 3 - первый этап снижения давления: посредством извлечения газа для снижения давления из верхнего газопровода адсорбционной колонны, подвергающейся этапу 3, адсорбционная колонна начинает снижать давление с давления на этапе 2 до тех пор, пока давление в адсорбционной колонне не упадет до первого промежуточного давления, когда газ для снижения давления вводится в верхний газопровод адсорбционной колонны, подвергающейся первому этапу повышения давления (этап 9). Т.е., этап 3 является первым этапом снижения давления, на котором давление адсорбционной колонны после этапа адсорбции уменьшается до первого промежуточного давления.

Этап 4 - этап продувки: посредством извлечения продувочного газа из верхнего газопровода адсорбционной колонны адсорбционная колонна снижает давление с первого промежуточного давления до тех пор, пока давление в адсорбционной колонне не упадет до второго промежуточного давления, при этом продувочный газ вводится противоточным образом в верхний газопровод адсорбционной колонны, подвергающейся регенерации с продувкой (этап 7). Т.е., этап 4 является этапом продувки, при этом продувочный газ вводится в адсорбционную колонну, подвергающуюся регенерации с продувкой (этап 7).

Этап 5 - второй этап снижения давления: посредством извлечения газа для снижения давления из верхнего газопровода адсорбционной колонны, подвергающейся этапу 5, адсорбционная колонна снижает давление со второго промежуточного давления до тех пор, пока давление в адсорбционной колонне не упадет до третьего промежуточного давления, когда газ для снижения давления вводится в верхний газопровод адсорбционной колонны, подвергающейся второму этапу повышения давления (этап 8). Т.е., этап 5 является вторым этапом снижения давления, при этом адсорбционная колонна снижает давление со второго промежуточного давления до третьего промежуточного давления.

Этап 6 - этап реверсивно-выпускной регенерации: нижний газопровод адсорбционной колонны, подвергающейся этапу 6, сообщается с первым выпускным каналом 641, и реверсивно-выпущенный отработавший газ в адсорбционной колонне выпускается сверху-вниз, чтобы реализовывать этап реверсивно-выпускной регенерации адсорбционной колонны.

Этап 7 - этап регенерации с продувкой: посредством введения продувочного газа в верхний газопровод адсорбционной колонны, подвергающейся этапу 7, нижний газопровод адсорбционной колонны сообщается с первым выпускным каналом 641 через третью дугообразную канавку 6413, отработавший газ продувается сверху-вниз, чтобы выпускаться из адсорбционной колонны, тем самым, выполняя этап регенерации с продувкой адсорбционной колонны, при этом продувочный газ предоставляется из верхнего газопровода адсорбционной колонны, подвергающейся этапу продувки (этап 4).

Этап 8 - второй этап повышения давления: посредством введения газа для повышения давления в верхний газопровод адсорбционной колонны, подвергающейся этапу 8, адсорбционная колонна повышает давление с третьего промежуточного давления до четвертого промежуточного давления, равного или ниже первого промежуточного давления, при этом газ для повышения давления предоставляется из продуктивного конца адсорбционной колонны, подвергающейся второму этапу снижения давления (этап 5).

Этап 9 - первый этап повышения давления: посредством введения газа для повышения давления в верхний газопровод адсорбционной колонны, подвергающейся этапу 9, адсорбционная колонна повышает давление с четвертого промежуточного давления, при этом газ для повышения давления предоставляется из продуктивного конца адсорбционной колонны, подвергающейся первому этапу снижения давления (этап 3).

Этап 10 - этап повышения давления с готовностью к адсорбции: посредством введения получаемого газа в верхний газопровод адсорбционной колонны, подвергающейся этапу 10, давление адсорбционной колонны повышается, при этом получаемый газ предоставляется из верхнего газопровода адсорбционной колонны, подвергающейся этапу 2. В конце этого этапа адсорбционная колонна готова начинать этап 1. Этапы 1-10 повторяются круговым образом. В одном примере, компонент с более сильной адсорбируемостью является газообразным азотом, а компонент с более слабой адсорбируемостью является газообразным кислородом. В другом примере, компонент с более сильной адсорбируемостью является газообразным азотом, а компонент с более слабой адсорбируемостью является газообразным водородом. Следует понимать, что настоящее изобретение может быть использовано для разделения любой другой подходящей смеси газов.

Последовательность 1: адсорбционная колонна 10 находится на этапе 1; адсорбционная колонна 20 находится на этапе 9; адсорбционная колонна 30 находится на этапе 6; адсорбционная колонна 40 находится на этапе 3. Неочищенный газ поступает в клапан 60 неочищенного газа из подающего отверстия 6311 и поступает на дно адсорбционной колонны 10 через вторую дугообразную канавку 6313 и нижний газопровод 11. После того как неочищенный газ проходит через слой адсорбента в адсорбционной колонне 10 снизу-вверх, примеси адсорбируются в слое, и очищенный получаемый газ поступает в сквозное отверстие через верхний газопровод 12, и поступает в канал 531 для получаемого газа клапана 50 получаемого газа в процессе направления первой дугообразной канавки 5313 и выпускается. Адсорбционная колонна 10 находится на этапе адсорбции. Верхний газопровод 22 адсорбционной колонны 20 и верхний газопровод 42 адсорбционной колонны 40 сообщаются через первые каналы 541 выравнивания давления, и адсорбционная колонна 20 и адсорбционная колонна 40 выполняют первый этап выравнивания давления. Нижний газопровод 31 адсорбционной колонны 30 сообщается с первым выпускным каналом 641, и реверсивно-выпущенный отработавший газ в адсорбционной колонне 30 выпускается сверху-вниз, реализуя этап реверсивно-выпускной регенерации адсорбционной колонны 30.

Последовательность 2: адсорбционная колонна 10 находится на этапе 1; адсорбционная колонна 20 находится в выключенном состоянии без выполнения какой-либо операции; адсорбционная колонна 30 находится на этапе 6; адсорбционная колонна 40 находится на этапе 3. Адсорбционная колонна 10 все еще находится на этапе адсорбции. Верхний газопровод 32 адсорбционной колонны 30 и верхний газопровод 42 адсорбционной колонны 40 сообщаются через первые каналы 543 выравнивания давления, а нижний газопровод 31 адсорбционной колонны 30 сообщается с первым выпускным каналом 641 через третью дугообразную канавку 6413. Продувочный отработавший газ выпускается из адсорбционной колонны 30 сверху-вниз, и адсорбционная колонна 40 выполняет этап регенерации с продувкой для адсорбционной колонны 30.

Последовательность 3: адсорбционная колонна 10 находится на этапе 2; адсорбционная колонна 20 находится на этапе 9; адсорбционная колонна 30 находится на этапе 6; адсорбционная колонна 40 находится на этапе 3. Адсорбционная колонна 10 все еще находится на этапе адсорбции. Одновременно, верхний газопровод 12 адсорбционной колонны 10 сообщается с верхним газопроводом 22 адсорбционной колонны 20 через первую дугообразную канавку 5313, и адсорбционная колонна 10 повышает давление адсорбционной колонны 20. В этом процессе, адсорбционная колонна 20 повышает давление до давления адсорбции, готовая принимать неочищенный газ. Верхняя труба 32 адсорбционной колонны 30 сообщается с верхней трубой 42 адсорбционной колонны 40 через первые каналы 542 выравнивания давления, и адсорбционная колонна 30 и адсорбционная колонна 40 выполняют второй этап выравнивания давления.

Последовательность 4: адсорбционная колонна 10 находится на этапе 3; адсорбционная колонна 20 находится на этапе 1; адсорбционная колонна 30 находится на этапе 9; адсорбционная колонна 40 находится на этапе 6. Неочищенный газ поступает в клапан 60 неочищенного газа из подающего отверстия 6311 и поступает на дно адсорбционной колонны 20 через вторую дугообразную канавку 6313 и нижний газопровод 21. После того как неочищенный газ проходит через слой адсорбента в адсорбционной колонне 20 снизу-вверх, примеси адсорбируются в слое, и очищенный получаемый газ поступает в клапан 50 получаемого газа через верхний газопровод 22 из первой дугообразной канавки 5313 и выпускается из канала 531 для получаемого газа. Адсорбционная колонна 20 находится на этапе адсорбции. Верхний газопровод 32 адсорбционной колонны 30 и верхний газопровод 12 адсорбционной колонны 10 сообщаются через первые каналы 541 выравнивания давления, и адсорбционная колонна 30 и адсорбционная колонна 10 выполняют первый этап выравнивания давления. Нижний газопровод 41 адсорбционной колонны 40 сообщается с первым выпускным каналом 641, и реверсивно-выпущенный отработавший газ в адсорбционной колонне 40 выпускается сверху-вниз, реализуя этап реверсивно-выпускной регенерации адсорбционной колонны 40.

Последовательность 5: адсорбционная колонна 10 находится на этапе 4; адсорбционная колонна 20 находится на этапе 1; адсорбционная колонна 30 находится в отключенном состоянии без выполнения какой-либо операции; адсорбционная колонна 40 находится на этапе 7. Адсорбционная колонна 20 все еще находится на этапе адсорбции. Верхний газопровод 12 адсорбционной колонны 10 и верхний газопровод 42 адсорбционной колонны 40 сообщаются через первые каналы 543 выравнивания давления, а нижний газопровод 41 адсорбционной колонны 40 сообщается с первым выпускным каналом 641 через третью дугообразную канавку 6413. Продувочный отработавший газ выпускается из адсорбционной колонны 40 сверху-вниз, и адсорбционная колонна 10 выполняет этап регенерации с продувкой для адсорбционной колонны 40.

Последовательность 6: адсорбционная колонна 10 находится на этапе 5; адсорбционная колонна 20 находится на этапе 2; адсорбционная колонна 30 находится на этапе 10; адсорбционная колонна 40 находится на этапе 8. Адсорбционная колонна 20 все еще находится на этапе адсорбции. Одновременно, верхний газопровод 22 адсорбционной колонны 20 сообщается с верхним газопроводом 32 адсорбционной колонны 30 через первую дугообразную канавку 5313, а адсорбционная колонна 20 повышает давление адсорбционной колонны 30, и в этом процессе, адсорбционная колонна 30 повышает давление до давления адсорбции, готовая принимать неочищенный газ. Верхняя труба 12 адсорбционной колонны 10 сообщается с верхней трубой 42 адсорбционной колонны 40 через первые каналы 542 выравнивания давления, и адсорбционная колонна 10 и адсорбционная колонна 40 выполняют второй этап выравнивания давления.

Последовательность 7: адсорбционная колонна 10 находится на этапе 6; адсорбционная колонна 20 находится на этапе 3; адсорбционная колонна 30 находится на этапе 1; адсорбционная колонна 40 находится на этапе 9. Неочищенный газ поступает в клапан 60 неочищенного газа из подающего отверстия 6311 и поступает на дно адсорбционной колонны 30 через вторую дугообразную канавку 6313 и нижний газопровод 31. После того как неочищенный газ проходит через слой адсорбента в адсорбционной колонне 30 снизу-вверх, примеси адсорбируются в слое, и очищенный получаемый газ поступает в сквозное отверстие через верхний газопровод 32, и поступает в канал 531 для получаемого газа клапана 50 получаемого газа в процессе направления первой дугообразной канавки 5313 и выпускается. Адсорбционная колонна 30 находится на этапе адсорбции. Верхний газопровод 22 адсорбционной колонны 20 и верхний газопровод 42 адсорбционной колонны 40 сообщаются через первые каналы 541 выравнивания давления, и адсорбционная колонна 20 и адсорбционная колонна 40 выполняют первый этап выравнивания давления. Нижний газопровод 11 адсорбционной колонны 10 сообщается с первым выпускным каналом 641, и реверсивно-выпущенный отработавший газ в адсорбционной колонне 10 выпускается сверху-вниз, реализуя этап реверсивно-выпускной регенерации адсорбционной колонны 10.

Последовательность 8: адсорбционная колонна 10 находится на этапе 7; адсорбционная колонна 20 находится на этапе 4; адсорбционная колонна 30 находится на этапе 1; адсорбционная колонна 40 находится в выключенном состоянии без выполнения какой-либо операции. Адсорбционная колонна 30 все еще находится на этапе адсорбции. Верхний газопровод 22 адсорбционной колонны 20 сообщается с верхним газопроводом 12 адсорбционной колонны 10 через первые каналы 543 выравнивания давления, а нижний газопровод 11 адсорбционной колонны 10 сообщается с первым выпускным каналом 641 через третью дугообразную канавку 6413. Продувочный отработавший газ выпускается из адсорбционной колонны 10 сверху-вниз, и адсорбционная колонна 20 выполняет этап регенерации с продувкой для адсорбционной колонны 10.

Последовательность 9: адсорбционная колонна 10 находится на этапе 8; адсорбционная колонна 20 находится на этапе 5; адсорбционная колонна 30 находится на этапе 2; адсорбционная колонна 40 находится на этапе 10. Адсорбционная колонна 30 все еще находится на этапе адсорбции. Одновременно, верхний газопровод 32 адсорбционной колонны 30 сообщается с верхним газопроводом 42 адсорбционной колонны 40 через первую дугообразную канавку 5313, и адсорбционная колонна 30 повышает давление адсорбционной колонны 40. В этом процессе, адсорбционная колонна 40 повышает давление до давления адсорбции, готовая принимать неочищенный газ. Верхняя труба 12 адсорбционной колонны 10 сообщается с верхней трубой 22 адсорбционной колонны 20 через первые каналы 542 выравнивания давления, и адсорбционная колонна 10 и адсорбционная колонна 20 выполняют второй этап выравнивания давления.

Последовательность 10: адсорбционная колонна 10 находится на этапе 9; адсорбционная колонна 20 находится на этапе 6; адсорбционная колонна 30 находится на этапе 3; адсорбционная колонна 40 находится на этапе 1. Неочищенный газ поступает в клапан 60 неочищенного газа из подающего отверстия 6311 и поступает на дно адсорбционной колонны 40 через вторую дугообразную канавку 6313 и нижний газопровод 41. После того как неочищенный газ проходит через слой адсорбента в адсорбционной колонне 40 снизу-вверх, примеси адсорбируются в слое, и очищенный получаемый газ поступает в клапан 50 получаемого газа через первую дугообразную канавку 5313 и выпускается из канала 531 для получаемого газа. Адсорбционная колонна 40 находится на этапе адсорбции. Верхний газопровод 32 адсорбционной колонны 30 и верхний газопровод 12 адсорбционной колонны 10 сообщаются через первые каналы 541 выравнивания давления, и адсорбционная колонна 30 и адсорбционная колонна 10 выполняют первый этап выравнивания давления. Нижний газопровод 21 адсорбционной колонны 20 сообщается с первым выпускным каналом 641, и реверсивно-выпущенный отработавший газ в адсорбционной колонне 20 выпускается сверху-вниз, реализуя этап реверсивно-выпускной регенерации адсорбционной колонны 20.

Последовательность 11: адсорбционная колонна 10 находится в выключенном состоянии без выполнения какой-либо операции; адсорбционная колонна 20 находится на этапе 7; адсорбционная колонна 30 находится на этапе 4; адсорбционная колонна 40 находится на этапе 1. Адсорбционная колонна 40 все еще находится на этапе адсорбции. Верхний газопровод 22 адсорбционной колонны 20 и верхний газопровод 32 адсорбционной колонны 30 сообщаются через первые каналы 543 выравнивания давления, а нижний газопровод 21 адсорбционной колонны 20 сообщается с первым выпускным каналом 641 через третью дугообразную канавку 6413. Продувочный отработавший газ выпускается из адсорбционной колонны 20 сверху-вниз, и адсорбционная колонна 30 выполняет этап регенерации с продувкой для адсорбционной колонны 20.

Последовательность 12: адсорбционная колонна 10 находится на этапе 10; адсорбционная колонна 20 находится на этапе 8; адсорбционная колонна 30 находится на этапе 5; адсорбционная колонна 40 находится на этапе 2. Адсорбционная колонна 40 все еще находится на этапе адсорбции. Одновременно, верхний газопровод 42 адсорбционной колонны 40 сообщается с верхним газопроводом 12 адсорбционной колонны 10 через первую дугообразную канавку 5313, и адсорбционная колонна 40 повышает давление адсорбционной колонны 10. В этом процессе, адсорбционная колонна 10 повышает давление до давления адсорбции, готовая принимать неочищенный газ. Верхняя труба 22 адсорбционной колонны 20 сообщается с верхней трубой 32 адсорбционной колонны 30 через первые каналы 542 выравнивания давления, и адсорбционная колонна 20 и адсорбционная колонна 30 выполняют второй этап выравнивания давления.

Рабочий процесс устройства адсорбции с колебанием давления этого варианта осуществления, использующего вторую последовательность процесса, будет описан ниже со ссылкой на фиг. 7 и таблицу 2.

Переключающий клапан 522 для клапана 50 получаемого газа вынуждает канал 531 для получаемого газа и вторые каналы 551 и 552 выравнивания давления быть в рабочем состоянии, и переключающий клапан 622 для клапана 60 неочищенного газа вынуждает канал 631 для неочищенного газа и второй выпускной канал 651 быть в рабочем состоянии. Каждая адсорбционная колонна подвергается этапам адсорбции, первого выравнивания давления, второго выравнивания давления, реверсивно-выпускной регенерации и повышения давления в одном цикле процесса второй последовательности процесса. Корпус 51 клапана 50 получаемого газа и корпус 61 клапана 60 неочищенного газа вращаются синхронно в направлении по часовой стрелке с интервалом последовательности, равным 30º.

Этап 1 - этап адсорбции: неочищенный газ вводится в нижний газопровод адсорбционной колонны, подвергающейся этапу 1, при этом компонент с более сильной адсорбируемостью удаляется посредством адсорбента, а компонент с более слабой адсорбируемостью извлекается из верхнего газопровода адсорбционной колонны в качестве получаемого газа. Все эти получаемые газы являются газами конечной переработки, отправляемыми в выбираемый резервуар для сбора газа конечной переработки и транспортируемыми оттуда к последующим потребителям.

Этап 2 - этап адсорбции+повышения давления: неочищенный газ продолжает вводиться в нижний газопровод адсорбционной колонны, подвергающейся этапу 2, при этом компонент с более сильной адсорбируемостью удаляется посредством адсорбента, а компонент с более слабой адсорбируемостью проходит через верхний газопровод адсорбционной колонны в качестве получаемого газа. Часть получаемого газа отправляется к газу конечной переработки выборочного резервуара для сбора газа конечной переработки и оттуда к последующему потребителю, а другая часть получаемого газа вводится в верхний газопровод другой адсорбционной колонны, которая подвергается этапу повышения давления (этап 8).

Этап 3 - первый этап снижения давления: посредством извлечения газа для снижения давления из верхнего газопровода адсорбционной колонны, подвергающейся этапу 3, адсорбционная колонна начинает снижать давление с давления на этапе 2 до тех пор, пока давление в адсорбционной колонне не упадет до первого промежуточного давления, когда газ для снижения давления вводится в верхний газопровод адсорбционной колонны, подвергающейся первому этапу повышения давления (этап 7). Т.е., этап 3 является первым этапом снижения давления, на котором давление адсорбционной колонны после этапа адсорбции уменьшается до первого промежуточного давления.

Этап 4 - второй этап снижения давления: посредством извлечения газа для снижения давления из верхнего газопровода адсорбционной колонны, подвергающейся этапу 4, адсорбционная колонна снижает давление со второго промежуточного давления до тех пор, пока давление в адсорбционной колонне не упадет до третьего промежуточного давления, когда газ для снижения давления вводится в верхний газопровод адсорбционной колонны, подвергающейся второму этапу повышения давления (этап 6). Т.е., этап 4 является вторым этапом снижения давления, при этом адсорбционная колонна снижает давление со второго промежуточного давления до третьего промежуточного давления.

Этап 5 - этап реверсивно-выпускной регенерации: нижний газопровод адсорбционной колонны, подвергающейся этапу 5, сообщается с первым выпускным каналом 641, и реверсивно-выпущенный отработавший газ в адсорбционной колонне выпускается сверху-вниз, чтобы реализовывать этап реверсивно-выпускной регенерации адсорбционной колонны.

Этап 6 - второй этап повышения давления: посредством введения газа для повышения давления в верхний газопровод адсорбционной колонны, подвергающейся этапу 6, адсорбционная колонна повышает давление с третьего промежуточного давления до четвертого промежуточного давления, равного или ниже первого промежуточного давления, при этом газ для повышения давления предоставляется из продуктивного конца адсорбционной колонны, подвергающейся второму этапу снижения давления (этап 4).

Этап 7 - первый этап повышения давления: посредством введения газа для повышения давления в верхний газопровод адсорбционной колонны, подвергающейся этапу 7, адсорбционная колонна повышает давление с четвертого промежуточного давления, при этом газ для повышения давления предоставляется из продуктивного конца адсорбционной колонны, подвергающейся первому этапу снижения давления (этап 3).

Этап 8 - этап повышения давления с готовностью к адсорбции: посредством введения получаемого газа в верхний газопровод адсорбционной колонны, подвергающейся этапу 8, давление адсорбционной колонны повышается, при этом получаемый газ предоставляется из верхнего газопровода адсорбционной колонны, подвергающейся этапу 2. В конце этого этапа адсорбционная колонна готова начинать этап 1. Этапы 1-8 повторяются круговым образом. В одном примере, компонент с более сильной адсорбируемостью является газообразным азотом, а компонент с более слабой адсорбируемостью является газообразным кислородом. В другом примере, компонент с более сильной адсорбируемостью является газообразным азотом, а компонент с более слабой адсорбируемостью является газообразным водородом. Следует понимать, что настоящее изобретение может быть использовано для разделения любой другой подходящей смеси газов.

Последовательность 1: адсорбционная колонна 10 находится на этапе 1; адсорбционная колонна 20 находится на этапе 7; адсорбционная колонна 30 находится на этапе 5; адсорбционная колонна 40 находится на этапе 3. Неочищенный газ поступает в клапан 60 неочищенного газа из подающего отверстия 6311 и поступает на дно адсорбционной колонны 10 через вторую дугообразную канавку 6313 и нижний газопровод 11. После того как неочищенный газ проходит через слой адсорбента в адсорбционной колонне 10 снизу-вверх, примеси адсорбируются в слое, и очищенный получаемый газ поступает в клапан 50 получаемого газа через первую дугообразную канавку 5313 и выпускается из канала 531 для получаемого газа. Адсорбционная колонна 10 находится на этапе адсорбции. Верхний газопровод 22 адсорбционной колонны 20 и верхний газопровод 42 адсорбционной колонны 40 сообщаются через вторые каналы 551 выравнивания давления, и адсорбционная колонна 20 и адсорбционная колонна 40 выполняют первый этап выравнивания давления. Нижний газопровод 31 адсорбционной колонны 30 сообщается со вторым выпускным каналом 651, и реверсивно-выпущенный отработавший газ в адсорбционной колонне 30 выпускается сверху-вниз, реализуя этап реверсивно-выпускной регенерации адсорбционной колонны 30.

Последовательность 2: адсорбционная колонна 10 находится на этапе 1. Адсорбционная колонна 10 все еще находится на этапе адсорбции. Адсорбционные колонны 20, 30 и 40, все находятся в отключенном состоянии без выполнения какой-либо операции.

Последовательность 3: адсорбционная колонна 10 находится на этапе 2; адсорбционная колонна 20 находится на этапе 8; адсорбционная колонна 30 находится на этапе 6; адсорбционная колонна 40 находится на этапе 4. Адсорбционная колонна 10 все еще находится на этапе адсорбции. Одновременно, верхний газопровод 12 адсорбционной колонны 10 сообщается с верхним газопроводом 22 адсорбционной колонны 20 через первую дугообразную канавку 5313, и адсорбционная колонна 10 повышает давление адсорбционной колонны 20. В этом процессе, адсорбционная колонна 20 повышает давление до давления адсорбции, готовая принимать неочищенный газ. Верхняя труба 32 адсорбционной колонны 30 сообщается с верхней трубой 42 адсорбционной колонны 40 через вторые каналы 552 выравнивания давления, и адсорбционная колонна 30 и адсорбционная колонна 40 выполняют второй этап выравнивания давления.

Последовательность 4: адсорбционная колонна 10 находится на этапе 3; адсорбционная колонна 20 находится на этапе 1; адсорбционная колонна 30 находится на этапе 7; адсорбционная колонна 40 находится на этапе 5. Неочищенный газ поступает в клапан 60 неочищенного газа из подающего отверстия 6311 и поступает на дно адсорбционной колонны 20 через вторую дугообразную канавку 6313 и нижний газопровод 21. После того как неочищенный газ проходит через слой адсорбента в адсорбционной колонне 20 снизу-вверх, примеси адсорбируются в слое, и очищенный получаемый газ поступает в клапан 50 получаемого газа через первую дугообразную канавку 5313 и выпускается из канала 531 для получаемого газа. Адсорбционная колонна 20 находится на этапе адсорбции. Верхний газопровод 32 адсорбционной колонны 30 и верхний газопровод 12 адсорбционной колонны 10 сообщаются через вторые каналы 551 выравнивания давления, и адсорбционная колонна 30 и адсорбционная колонна 10 выполняют первый этап выравнивания давления. Нижний газопровод 41 адсорбционной колонны 40 сообщается со вторым выпускным каналом 651, и реверсивно-выпущенный отработавший газ в адсорбционной колонне 40 выпускается сверху-вниз, реализуя этап реверсивно-выпускной регенерации адсорбционной колонны 40.

Последовательность 5: адсорбционная колонна 20 находится на этапе 1. Адсорбционная колонна 20 все еще находится на этапе адсорбции. Адсорбционные колонны 10, 30 и 40, все находятся в отключенном состоянии без выполнения какой-либо операции.

Последовательность 6: адсорбционная колонна 10 находится на этапе 4; адсорбционная колонна 20 находится на этапе 2; адсорбционная колонна 30 находится на этапе 8; адсорбционная колонна 40 находится на этапе 6. Адсорбционная колонна 20 все еще находится на этапе адсорбции. Одновременно, верхний газопровод 22 адсорбционной колонны 20 сообщается с верхним газопроводом 32 адсорбционной колонны 30 через первую дугообразную канавку 5313, а адсорбционная колонна 20 повышает давление адсорбционной колонны 30, и в этом процессе, адсорбционная колонна 30 повышает давление до давления адсорбции, готовая принимать неочищенный газ. Верхняя труба 12 адсорбционной колонны 10 сообщается с верхней трубой 42 адсорбционной колонны 40 через вторые каналы 552 выравнивания давления, и адсорбционная колонна 10 и адсорбционная колонна 40 выполняют второй этап выравнивания давления.

Последовательность 7: адсорбционная колонна 10 находится на этапе 5; адсорбционная колонна 20 находится на этапе 3; адсорбционная колонна 30 находится на этапе 1; адсорбционная колонна 40 находится на этапе 7. Неочищенный газ поступает в клапан 60 неочищенного газа из подающего отверстия 6311 и поступает на дно адсорбционной колонны 30 через вторую дугообразную канавку 6313 и нижний газопровод 31. После того как неочищенный газ проходит через слой адсорбента в адсорбционной колонне 30 снизу-вверх, примеси адсорбируются в слое, и очищенный получаемый газ поступает в клапан 50 получаемого газа через первую дугообразную канавку 5313 и выпускается из канала 531 для получаемого газа. Адсорбционная колонна 30 находится на этапе адсорбции. Верхний газопровод 22 адсорбционной колонны 20 и верхний газопровод 42 адсорбционной колонны 40 сообщаются через вторые каналы 551 выравнивания давления, и адсорбционная колонна 20 и адсорбционная колонна 40 выполняют первый этап выравнивания давления. Нижний газопровод 11 адсорбционной колонны 10 сообщается со вторым выпускным каналом 651, и реверсивно-выпущенный отработавший газ в адсорбционной колонне 10 выпускается сверху-вниз, реализуя этап реверсивно-выпускной регенерации адсорбционной колонны 10.

Последовательность 8: адсорбционная колонна 30 находится на этапе 1. Адсорбционная колонна 30 все еще находится на этапе адсорбции. Адсорбционные колонны 10, 20 и 40, все находятся в отключенном состоянии без выполнения какой-либо операции.

Последовательность 9: адсорбционная колонна 10 находится на этапе 6; адсорбционная колонна 20 находится на этапе 4; адсорбционная колонна 30 находится на этапе 2; адсорбционная колонна 40 находится на этапе 8. Адсорбционная колонна 30 все еще находится на этапе адсорбции. Одновременно, верхний газопровод 32 адсорбционной колонны 30 сообщается с верхним газопроводом 42 адсорбционной колонны 40 через первую дугообразную канавку 5313, и адсорбционная колонна 30 повышает давление адсорбционной колонны 40. В этом процессе, адсорбционная колонна 40 повышает давление до давления адсорбции, готовая принимать неочищенный газ. Верхняя труба 12 адсорбционной колонны 10 сообщается с верхней трубой 22 адсорбционной колонны 20 через вторые каналы 552 выравнивания давления, и адсорбционная колонна 10 и адсорбционная колонна 20 выполняют второй этап выравнивания давления.

Последовательность 10: адсорбционная колонна 10 находится на этапе 7; адсорбционная колонна 20 находится на этапе 5; адсорбционная колонна 30 находится на этапе 3; адсорбционная колонна 40 находится на этапе 1. Неочищенный газ поступает в клапан 60 неочищенного газа из подающего отверстия 6311 и поступает на дно адсорбционной колонны 40 через вторую дугообразную канавку 6313 и нижний газопровод 41. После того как неочищенный газ проходит через слой адсорбента в адсорбционной колонне 40 снизу-вверх, примеси адсорбируются в слое, и очищенный получаемый газ поступает в клапан 50 получаемого газа через первую дугообразную канавку 5313 и выпускается из канала 531 для получаемого газа. Адсорбционная колонна 40 находится на этапе адсорбции. Верхний газопровод 32 адсорбционной колонны 30 и верхний газопровод 12 адсорбционной колонны 10 сообщаются через вторые каналы 551 выравнивания давления, и адсорбционная колонна 30 и адсорбционная колонна 10 выполняют первый этап выравнивания давления. Нижний газопровод 21 адсорбционной колонны 20 сообщается со вторым выпускным каналом 651, и реверсивно-выпущенный отработавший газ в адсорбционной колонне 20 выпускается сверху-вниз, реализуя этап реверсивно-выпускной регенерации адсорбционной колонны 20.

Последовательность 11: адсорбционная колонна 40 находится на этапе 1. Адсорбционная колонна 40 все еще находится на этапе адсорбции. Адсорбционные колонны 10, 20 и 30, все находятся в отключенном состоянии без выполнения какой-либо операции.

Последовательность 12: адсорбционная колонна 10 находится на этапе 8; адсорбционная колонна 20 находится на этапе 6; адсорбционная колонна 30 находится на этапе 4; адсорбционная колонна 40 находится на этапе 2. Адсорбционная колонна 40 все еще находится на этапе адсорбции. Одновременно, верхний газопровод 42 адсорбционной колонны 40 сообщается с верхним газопроводом 12 адсорбционной колонны 10 через первую дугообразную канавку 5313, и адсорбционная колонна 40 повышает давление адсорбционной колонны 10. В этом процессе, адсорбционная колонна 10 повышает давление до давления адсорбции, готовая принимать неочищенный газ. Верхняя труба 22 адсорбционной колонны 20 сообщается с верхней трубой 32 адсорбционной колонны 30 через вторые каналы 552 выравнивания давления, и адсорбционная колонна 20 и адсорбционная колонна 30 выполняют второй этап выравнивания давления.

Устройство адсорбции с колебанием давления этого варианта осуществления может быть переключено на подходящую последовательность процесса согласно фактическим потребностям проекта, и последовательность процесса может быть переключена в режиме онлайн согласно условиям на месте, таким как нарушения однородности неочищенного газа, без отключения, тем самым, гарантируя гибкость производства. Вторая последовательность процесса не имеет этапа продувки и соответствующего этапа регенерации с продувкой. Когда неочищенный газ имеет более тяжелые компоненты, он переключается на первую последовательность процесса, а когда компонент неочищенного газа является более хорошим (т.е., менее тяжелые компоненты), он переключается на вторую последовательность процесса. Когда блок клапана получаемого газа, соответствующий некоторой последовательности процесса, нуждается в замене или ремонте, операция в режиме онлайн может также быть реализована, которая улучшает интенсивность эксплуатации в режиме онлайн и эффективность производства для поворотного клапана и гарантирует непрерывную работу долговременных проектов.

Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения были описаны подробно выше со ссылкой на сопровождающие чертежи, однако, настоящее изобретение не ограничивается этим. В рамках технической идеи настоящего изобретения, различные простые модификации могут быть выполнены в техническом решении настоящего изобретения, включающие сочетания соответствующих конкретных технических признаков любым подходящим образом. Для того, чтобы избегать ненужного повтора, различные возможные комбинации дополнительно не описываются в настоящем изобретении. Однако эти простые модификации и комбинации должны также рассматриваться как содержимое, раскрытое в настоящем изобретении, и все относятся к объему охраны настоящего изобретения.

Изобретение относится к области разделения газов методом адсорбции с колебанием давления. Поворотный клапан содержит: корпус клапана, снабженный первой группой проточных каналов, второй группой проточных каналов и третьей группой проточных каналов, отверстия первой группы проточных каналов, второй группы проточных каналов и третьей группы проточных каналов расположены на поверхности корпуса клапана; и гильзу клапана, вставленную соосно герметично снаружи корпуса клапана, и гильза клапана равномерно открыта множеством сквозных отверстий, и внутренний конец каждого сквозного отверстия выполнен с вертикальной канавкой, проходящей вверх и вниз по внутренней стенке гильзы клапана, вертикальная канавка разделена на три участка в вертикальном направлении, которые сообщаются с отверстиями первой группы проточных каналов, второй группы проточных каналов и третьей группы проточных каналов соответственно, первая группа проточных каналов находится в рабочем состоянии, переключающий клапан предусмотрен в сквозном отверстии, и переключающий клапан переключает одну группу из второй группы проточных каналов и третьей группы проточных каналов в рабочее состояние. Изобретение также раскрывает устройство адсорбции с колебанием давления и способ извлечения компонента с более слабой адсорбируемостью из газовой смеси с использованием устройства адсорбции с колебанием давления. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Поворотный клапан, содержащий:

корпус клапана, снабженный первой группой проточных каналов, второй группой проточных каналов и третьей группой проточных каналов, при этом отверстия первой группы проточных каналов, второй группы проточных каналов и третьей группы проточных каналов расположены на поверхности корпуса клапана; и

гильзу клапана, вставленную соосно герметично снаружи корпуса клапана, и гильза клапана равномерно открыта множеством сквозных отверстий, и внутренний конец каждого сквозного отверстия выполнен с вертикальной канавкой, проходящей вверх и вниз по внутренней стенке гильзы клапана, причем вертикальная канавка разделена на три участка в вертикальном направлении, которые сообщаются с отверстиями первой группы проточных каналов, второй группы проточных каналов и третьей группы проточных каналов соответственно, при этом первая группа проточных каналов находится в рабочем состоянии, переключающий клапан предусмотрен в сквозном отверстии, и переключающий клапан переключает одну группу из второй группы проточных каналов и третьей группы проточных каналов в рабочее состояние,

при этом корпус клапана вращается вокруг оси вращения относительно гильзы клапана, так что множество сквозных отверстий сообщаются с отверстиями одной группы из второй группы проточных каналов и третьей группы проточных каналов, которая находится в рабочем состоянии, и первой группой проточных каналов посредством заданной комбинации для достижения различных последовательностей процесса, и каждое сквозное отверстие, главным образом, сообщается с отверстиями первой группы проточных каналов, одной группы из второй группы проточных каналов или третьей группы проточных каналов.

2. Поворотный клапан по п. 1, в котором вторая группа проточных каналов включает множество проточных каналов, и третья группа проточных каналов включает множество проточных каналов.

3. Поворотный клапан по п. 1, в котором корпус клапана состоит, по меньшей мере, из двух блоков клапана, причем по меньшей мере два блока клапана разъемно соединены, и вторая группа проточных каналов и третья группа проточных каналов расположены в различных блоках клапана.

4. Поворотный клапан по п. 1, в котором вторая группа проточных каналов и третья группа проточных каналов соответствуют одной и той же или различным последовательностям процесса.

5. Поворотный клапан по п. 1, в котором одно отверстие первой группы проточных каналов расположено в центре верхней поверхности корпуса клапана, а другое отверстие первой группы проточных каналов расположено на боковой стенке корпуса клапана и выполнено с дугообразной канавкой, проходящей горизонтально по внешней боковой стенке корпуса клапана.

6. Устройство адсорбции с колебанием давления, содержащее:

клапан неочищенного газа, который является поворотным клапаном по п. 1, причем отверстия клапана неочищенного газа включают подающее отверстие, расположенное в центре верхней поверхности, и выпускное отверстие, расположенное в центре нижней поверхности;

клапан получаемого газа, который является поворотным клапаном по п. 1, причем отверстия клапана получаемого газа включают отверстие для получаемого газа, которое расположено в центре верхней поверхности, а корпус клапана получаемого газа и корпус клапана неочищенного газа вращаются синхронно согласно заданной последовательности; и

множество адсорбционных колонн с нижними газопроводами и верхними газопроводами, при этом нижние газопроводы сообщаются соответственно со сквозными отверстиями клапана неочищенного газа, а верхние газопроводы сообщаются соответственно со сквозными отверстиями клапана получаемого газа.

7. Устройство адсорбции с колебанием давления по п. 6, в котором:

первая группа проточных каналов клапана получаемого газа является каналом для получаемого газа, одно отверстие которого является отверстием для получаемого газа, а другое отверстие расположено на боковой стенке корпуса клапана получаемого газа и выполнено с первой дугообразной канавкой, проходящей горизонтально по внешней боковой стенке корпуса клапана получаемого газа, причем первая дугообразная канавка используется для направления получаемого газа соответствующей адсорбционной колонны, чтобы протекать между отверстием для получаемого газа и сквозным отверстием, совмещенным с первой дугообразной канавкой;

вторая группа проточных каналов клапана для получаемого газа является первыми каналами выравнивания давления, оба отверстия которых расположены на боковой стенке корпуса клапана получаемого газа, и первые каналы выравнивания давления используются для направления протекания получаемого газа между двумя сквозными отверстиями, совмещенными с двумя отверстиями первых каналов выравнивания давления; и

третья группа проточных каналов клапана получаемого газа является вторыми каналами выравнивания давления, оба отверстия которых расположены на боковой стенке корпуса клапана получаемого газа, и вторые каналы выравнивания давления используются для направления протекания получаемого газа между двумя сквозными отверстиями, совмещенными с двумя отверстиями вторых каналов выравнивания давления.

8. Устройство адсорбции с колебанием давления по п. 7, в котором число первых каналов выравнивания давления составляет 2-10, а угол между соседними первыми каналами выравнивания давления равен 10-45°; число вторых каналов выравнивания давления составляет 2-10, угол между соседними вторыми каналами выравнивания давления равен 10-45°; причем расположение первых каналов выравнивания давления является таким же или отличается от расположения вторых каналов выравнивания давления.

9. Устройство адсорбции с колебанием давления по п. 7, в котором корпус клапана получаемого газа состоит из верхнего блока клапана, среднего блока клапана и нижнего блока клапана, канал для получаемого газа расположен в среднем блоке клапана и проходит через верхний блок клапана, первые каналы выравнивания давления и вторые каналы выравнивания давления соответственно расположены в верхнем блоке клапана и нижнем блоке клапана, и верхний блок клапана и нижний блок клапана разъемно соединены со средним блоком клапана.

10. Устройство адсорбции с колебанием давления по п. 7, в котором:

первая группа проточных каналов клапана неочищенного газа является каналом для неочищенного газа, одно отверстие которого является подающим отверстием, а другое отверстие расположено на боковой стенке корпуса клапана и выполнено со второй дугообразной канавкой, проходящей горизонтально по внешней боковой стенке корпуса клапана неочищенного газа, вторая дугообразная канавка используется для направления потока подаваемого газа в сквозное отверстие, совмещенное со второй дугообразной канавкой, вторая дугообразная канавка имеет такой же радиан, что и первая дугообразная канавка, и расположена вертикально напротив первой дугообразной канавки;

вторая группа проточных каналов клапана неочищенного газа является первым выпускным каналом, одно отверстие которого является выпускным отверстием, а другое отверстие является первым впускным отверстием для отработавшего газа, расположенным на боковой стенке корпуса клапана неочищенного газа, первый выпускной канал используется для направления отработавшего газа из сквозного отверстия, совмещенного с первым впускным отверстием для отработавшего газа, к выпускному отверстию; и

третья группа проточных каналов клапана неочищенного газа является вторым выпускным каналом, который образует F-образную форму с первым выпускным каналом, одно отверстие второго выпускного канала является выпускным отверстием, а другое отверстие является вторым впускным отверстием для отработавшего газа, расположенным на боковой стенке корпуса клапана неочищенного газа, и второй выпускной канал используется для направления отработавшего газа из сквозного отверстия, совмещенного со вторым впускным отверстием для отработавшего газа, к выпускному отверстию.

11. Устройство адсорбции с колебанием давления по п. 10, в котором первое впускное отверстие для отработавшего газа и/или второе впускное отверстие для отработавшего газа выполнены с третьей дугообразной канавкой, проходящей горизонтально по внешней боковой стенке корпуса клапана неочищенного газа, и третья дугообразная канавка используется для направления отработавшего газа из сквозного отверстия, совмещенного с третьей дугообразной канавкой, к выпускному отверстию.

12. Устройство адсорбции с колебанием давления по п. 10, в котором радианы первой дугообразной канавки и второй дугообразной канавки равны π/6~5π/6.

13. Устройство адсорбции с колебанием давления по п. 6, в котором число адсорбционных колонн больше или равно 4.

14. Устройство адсорбции с колебанием давления по п. 6, в котором заданная последовательность является последовательностью процесса адсорбции с колебанием давления.

15. Устройство адсорбции с колебанием давления по п. 6, в котором корпус клапана получаемого газа и корпус клапана неочищенного газа вращаются с постоянной скоростью или шаговой скоростью.

16. Способ извлечения компонента с более слабой адсорбируемостью из газовой смеси с использованием устройства адсорбции с колебанием давления по п. 10, при этом множество адсорбционных колонн содержит первую адсорбционную колонну, вторую адсорбционную колонну, третью адсорбционную колонну и четвертую адсорбционную колонну, и способ может выборочно работать в одной из первой последовательности процесса и второй последовательности процесса.

17. Способ по п. 16, в котором, когда переключающий клапан для клапана неочищенного газа вынуждает вторую группу проточных каналов клапана неочищенного газа быть в рабочем состоянии, и переключающий клапан для клапана получаемого газа вынуждает вторую группу проточных каналов клапана получаемого газа быть в рабочем состоянии, способ работает в первой последовательности процесса;

причем первая последовательность процесса включает следующие последовательности:

Последовательность 1: первая адсорбционная колонна находится на этапе адсорбции, вторая адсорбционная колонна находится на первом этапе повышения давления, третья адсорбционная колонна находится на реверсивно-выпускном этапе регенерации, и четвертая адсорбционная колонна находится на первом этапе снижения давления;

Последовательность 2: первая адсорбционная колонна находится на этапе адсорбции, вторая адсорбционная колонна находится в отключенном состоянии без выполнения какой-либо операции, третья адсорбционная колонна находится на этапе регенерации с продувкой, и четвертая адсорбционная колонна находится на этапе продувки;

Последовательность 3: первая адсорбционная колонна находится на этапе адсорбции+повышения давления, вторая адсорбционная колонна находится на этапе повышения давления с готовностью к адсорбции, третья адсорбционная колонна находится на втором этапе повышения давления, и четвертая адсорбционная колонна находится на втором этапе снижения давления;

Последовательность 4: первая адсорбционная колонна находится на первом этапе снижения давления, вторая адсорбционная колонна находится на этапе адсорбции, третья адсорбционная колонна находится на первом этапе повышения давления, и четвертая адсорбционная колонна находится на реверсивно-выпускном этапе регенерации;

Последовательность 5: вторая адсорбционная колонна находится на этапе адсорбции, третья адсорбционная колонна находится в отключенном состоянии без выполнения какой-либо операции, четвертая адсорбционная колонна находится на этапе регенерации с продувкой, и первая адсорбционная колонна находится на этапе продувки;

Последовательность 6: первая адсорбционная колонна находится на втором этапе снижения давления, вторая адсорбционная колонна находится на этапе адсорбции+повышения давления, третья адсорбционная колонна находится на этапе повышения давления с готовностью к адсорбции, и четвертая адсорбционная колонна находится на втором этапе повышения давления;

Последовательность 7: первая адсорбционная колонна находится на реверсивно-выпускном этапе регенерации, вторая адсорбционная колонна находится на первом этапе снижения давления, третья адсорбционная колонна находится на этапе адсорбции, и четвертая адсорбционная колонна находится на первом этапе повышения давления;

Последовательность 8: третья адсорбционная колонна находится на этапе адсорбции, четвертая адсорбционная колонна находится в отключенном состоянии без выполнения какой-либо операции, первая адсорбционная колонна находится на этапе регенерации с продувкой, и вторая адсорбционная колонна находится на этапе продувки;

Последовательность 9: первая адсорбционная колонна находится на втором этапе повышения давления, вторая адсорбционная колонна находится на втором этапе снижения давления, третья адсорбционная колонна находится на этапе адсорбции+повышения давления, и четвертая адсорбционная колонна находится на этапе повышения давления с готовностью к адсорбции;

Последовательность 10: первая адсорбционная колонна находится на первом этапе повышения давления, вторая адсорбционная колонна находится на реверсивно-выпускном этапе регенерации, третья адсорбционная колонна находится на первом этапе снижения давления, и четвертая адсорбционная колонна находится на этапе адсорбции;

Последовательность 11: четвертая адсорбционная колонна находится на этапе адсорбции, первая адсорбционная колонна находится в отключенном состоянии без выполнения какой-либо операции, вторая адсорбционная колонна находится на этапе регенерации с продувкой, и третья адсорбционная колонна находится на этапе продувки;

Последовательность 12: первая адсорбционная колонна находится на этапе повышения давления с готовностью к адсорбции, вторая адсорбционная колонна находится на втором этапе повышения давления, третья адсорбционная колонна находится на втором этапе снижения давления, и четвертая адсорбционная колонна находится на этапе адсорбции+повышения давления.

18. Способ по п. 16, в котором, когда переключающий клапан для клапана неочищенного газа вынуждает третью группу проточных каналов клапана неочищенного газа быть в рабочем состоянии, и переключающий клапан для клапана получаемого газа вынуждает третью группу проточных каналов клапана получаемого газа быть в рабочем состоянии, способ работает во второй последовательности процесса;

причем вторая последовательность процесса включает следующие последовательности:

Последовательность 1: первая адсорбционная колонна находится на этапе адсорбции, вторая адсорбционная колонна находится на первом этапе повышения давления, третья адсорбционная колонна находится на реверсивно-выпускном этапе регенерации, и четвертая адсорбционная колонна находится на первом этапе снижения давления;

Последовательность 2: первая адсорбционная колонна находится на этапе адсорбции, вторая адсорбционная колонна, третья адсорбционная колонна и четвертая адсорбционная колонна, все находятся в отключенном состоянии без выполнения какой-либо операции;

Последовательность 3: первая адсорбционная колонна находится на этапе адсорбции+повышения давления, вторая адсорбционная колонна находится на этапе повышения давления с готовностью к адсорбции, третья адсорбционная колонна находится на втором этапе повышения давления, и четвертая адсорбционная колонна находится на втором этапе снижения давления;

Последовательность 4: первая адсорбционная колонна находится на первом этапе снижения давления, вторая адсорбционная колонна находится на этапе адсорбции, третья адсорбционная колонна находится на первом этапе повышения давления, и четвертая адсорбционная колонна находится на реверсивно-выпускном этапе регенерации;

Последовательность 5: вторая адсорбционная колонна находится на этапе адсорбции, первая адсорбционная колонна, третья адсорбционная колонна и четвертая адсорбционная колонна, все находятся в отключенном состоянии без выполнения какой-либо операции;

Последовательность 6: первая адсорбционная колонна находится на втором этапе снижения давления, вторая адсорбционная колонна находится на этапе адсорбции+повышения давления, третья адсорбционная колонна находится на этапе повышения давления с готовностью к адсорбции, и четвертая адсорбционная колонна находится на втором этапе повышения давления;

Последовательность 7: первая адсорбционная колонна находится на реверсивно-выпускном этапе регенерации, вторая адсорбционная колонна находится на первом этапе снижения давления, третья адсорбционная колонна находится на этапе адсорбции, и четвертая адсорбционная колонна находится на первом этапе повышения давления;

Последовательность 8: третья адсорбционная колонна находится на этапе адсорбции, первая адсорбционная колонна, вторая адсорбционная колонна и четвертая адсорбционная колонна, все находятся в отключенном состоянии без выполнения какой-либо операции;

Последовательность 9: первая адсорбционная колонна находится на втором этапе повышения давления, вторая адсорбционная колонна находится на втором этапе снижения давления, третья адсорбционная колонна находится на этапе адсорбции+повышения давления, и четвертая адсорбционная колонна находится на этапе повышения давления с готовностью к адсорбции;

Последовательность 10: первая адсорбционная колонна находится на первом этапе повышения давления, вторая адсорбционная колонна находится на реверсивно-выпускном этапе регенерации, третья адсорбционная колонна находится на первом этапе снижения давления, и четвертая адсорбционная колонна находится на этапе адсорбции;

Последовательность 11: четвертая адсорбционная колонна находится на этапе адсорбции, первая адсорбционная колонна, вторая адсорбционная колонна и третья адсорбционная колонна, все находятся в отключенном состоянии без выполнения какой-либо операции;

Последовательность 12: первая адсорбционная колонна находится на этапе повышения давления с готовностью к адсорбции, вторая адсорбционная колонна находится на втором этапе повышения давления, третья адсорбционная колонна находится на втором этапе снижения давления, и четвертая адсорбционная колонна находится на этапе адсорбции+повышения давления.