[其他]氣體濃縮方法和裝置

無效

• 申請號: 87102164
• 申請日: 1987-02-12
• 公開（公告）號: CN87102164A
• 公開（公告）日: 1987-11-25
• 發明（設計）人: 薩穆利·萊蒂南
• 申請（專利權）人: 阿哈皮公司
• 主分類號: B01D53/04
• 分類號: B01D53/04;C01B13/02
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 孫令華

本發明涉及的是一種通過吸附對氣體進行濃縮方法和一種相應的氣體濃縮裝置;尤其是用于通過吸附作用從空氣中分離出氧（氣）的方法和裝置。

當前，在工業上制造氧（氣）的方法主要有兩種：一是蒸餾法，二是吸附法。

目前，最主要的方法是在高壓（一般為20-30Mpa）和低溫情況下進行的蒸餾，借此即可把空氣中的不同組分（氮、氧、氬等）即作為相互分開的壓縮液體蒸餾出來。

用被稱之為選擇性吸附的方法也可以將氧從空氣中分離出來，該方法的依據是，某些材料，例如天然沸石或合成沸石，具有多孔性，理論上的孔隙大小為4，而空氣中的分子（例如氧分子）的分子大小為3.8，因此這些材料能夠按不同的方式通過物理粘附將空氣中的不同分子吸附在其孔隙內。

這種類型的吸附過程通常是通過所謂壓力擺動吸附法（PSA）來實現的，使用PSA方法時通過讓再生氣流穿過吸附材料使每一個吸附階段之后該吸附材料仍舊有效，上述的再生氣流的流動方向和要被吸附的供料氣流的流動方向相反。

一般來說，PSA設備包括兩個貯氣罐，因此，在一個罐用于分離氧時另一個罐則用于再生。在美國專利4194890和4263018，英國專利2109266，芬蘭專利申請843014中已經描述過與此吸附過程有關的設備。

水蒸汽可顯著降低沸石吸附氧分子的能力，因此，在聯邦德國專利申請1265144和1259857，歐洲專利申請123911和128545中已經建議在吸附階段之前使用干燥器。

上述這些氣體分離方法具有許多缺點。蒸餾設備龐大復雜的結構可被認為是與蒸餾法有關的主要缺點，因此蒸餾設備從開始就異常昂貴。此外，由于運輸問題，氣體的分配問題變得復雜而特別昂貴，因為盡管通常的工作壓力大約為500Kpa左右，但為了運輸必須將氣體壓縮并保持在大約為20Mpa的高壓下。氣體的壓縮需要大量的能量，這樣就提高了氣體的生產成本。有關的另一些缺點就是，由于高壓并且由于氣體可能從壓力罐中泄漏，所以隨時存在爆炸和著火的潛在危險。

眼下，生產上使用吸附設備還極少。直到最近投入使用的吸附設備的主要缺點是可獲得的氧氣含量不夠大。用目前已知的設備可得的氧氣量約為60%，最高為80%。但這樣的氧氣含量水平對諸如醫用或火焰切割等場合是完全不夠用的，在這些場合的氧氣含量必須超過90%。

另一個明顯的缺點是PSA過程要求的調節和控制系統很復雜。在已知的裝置中，所用的設備主要是微處理機控制的、電或磁操作的功能元件（如電磁閥），但這些元件都不適宜于在諸如海上魚加工廠這樣的潮濕和/或寒冷條件下使用。

本發明的主要目的在于消除與已有的分離方法有關的缺點和不足，并且實現一種新型的吸附設備用于氣體濃縮，尤其是從空氣中生產氧。

使用本發明的方法和裝置就能夠達到這些目的。在所附的權利要求書中提到了本發明的各個不同的特征。

本發明的基礎在于這樣的基本認識，即該設備作為一個組合要包括：將空氣壓縮并加入到該設備的部件，干燥供給的壓縮空氣的第一吸附部件，把優選的氣體組分從送入空氣中分離出來的第二吸附部件;另外氣流以及設備的不同部分均由氣動元件控制和調節。

本發明的主要優點是，整個裝置能夠在所有的環境中，因此也能在潮濕和寒冷條件下準確可靠地工作，這就有助于使用氣動的邏輯和氣動的元件，并且，通過使用本裝置可以獲得的氧氣含量比通過使用已有技術的裝置得到的大得多。

在這一方面有理由強調，在使用氣動的這個術語時意指純氣動操作的那些元件。因此，動力源可以只是壓縮空氣，控制和調節部件不包括任何形式的電器元件。這也和所說的邏輯，即控制系統有關，控制系統的元件包括用壓縮空氣操縱的機械時鐘裝置和存貯器。

按照本發明的一個最佳實施例，控制系統具有集成的結構，其元件中的較大部分被安排在一塊被封閉在一個密封盒內的線路板上。通過在控制系統內使用混合線路板工藝可以得到的好處是可以制造出幾百萬個接頭并可以得到很長的工作壽命。由這種解決方式得到的好處是，控制系統不受潮濕和寒冷的影響。此外，對氣動軟管的要求降低了。另外可以肯定，氣動裝置的使用不會引起任何可能產生火花的危險并且也勿需使用電力，故使用這種設備是很安全的。

按照本發明的優選方式，供給的壓縮空氣是由雙罐吸附干燥器干燥過的。因而設備的工作情況，尤其是在潮濕的條件下，同較早的已知解決方案相比得到了根本的改善。