[发明专利]一种变压吸附气体提纯器

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用变压吸附(Pressure Swing Adsorption,PSA)原理的气体提纯装置。

背景技术

变压吸附提纯气体技术是利用吸附剂在高压下吸附杂质组分，在低压下解吸杂质组分，从而将气体提纯出来的一种技术。

自专利US3430418中公开PSA系统的实例后，专利US3564816、US3986849先后在前者的基础上进行了优化，在增加吸附床的同时，增加了均衡步骤，提高了产率，但带来了多阀门、过程繁琐的问题。尽管之后专利US4761165将四纯化罐提纯器的控制阀减少到18个，专利US6146450也在管路配置上降低了复杂性，中国专利申请200380101138.0进一步优化了PSA的工作循环，采用并行的均压流体管路来简化PSA循环，但其包括四纯化罐20个阀门，且每个产品气出口都由阀门控制，依然存在结构和PSA循环上的复杂性。

近年来，随着PSA技术的快速发展，PSA技术在气体的分离提纯领域中得到了大量的应用。但是目前PSA技术中除了存在阀门较多造成的PSA工作循环的复杂性外，还存在各纯化罐之间管路连接的复杂性。由于所连接管路需要多个零件，一方面造成安装的复杂性，另一方面也带来管路中泄漏的风险点较多的问题。针对以上问题，中国专利申请200720171174.X和专利ZL201020669876.2先后设计了PSA上下模块，用于将PSA纯化罐形成一体化。但是根据专利或专利申请中所述结构，提纯的氧气从提纯器中经阀门出来，再经过单向阀直接进入氧气筒。这样，提纯气体进入氧气筒之前没有做压力平衡处理，对于系统压力的平衡性很不利，也就不利于持续提供较高纯度的气体。

目前用于PSA提纯氢气的设备都偏重于大型化，这种大型化的装置虽然有较大的产氢量，但是同时也存在一定的缺陷，比如设备造价较高、建造周期较长、维护费用较高。另外，由于设备较大，进气时间较长，对于产生的氢气纯度不易控制，同时对于像燃料电池这种在工作场所即时需要氢气的发电设备不能满足其即时产电的要求。此外，直接向用氢设备运输氢气既存在运输易燃易爆气体的危险性，又造成氢气储存设备购买和运输上的二次成本。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前PSA提纯氢气大型化带来的建造过程繁琐、建造周期长、总体成本高，且由于设备大、进气时间长而导致不能向像燃料电池这种在工作场所即时需要氢气的设备实时稳定提供高纯度氢气等问题。

本发明提供了一种变压吸附气体提纯器，包括：

一个纯化罐，内含一个吸附床层，并具有原料气入口、废气出口、产品气出口及清洗气入口；

一个产品气缓冲罐，具有产品气入口、产品气出口；

分别与所述纯化罐的原料气入口、废气出口连通的原料气入口阀、废气出口阀；

分别与所述纯化罐的清洗气入口、产品气出口连通的清洗气入口阀、产品气出口阀；

分别与所述产品气缓冲罐的产品气入口、产品气出口连通的产品气入口阀、产品气出口阀；

其特征在于，

所述变压吸附气体提纯器还包括：

一个第一连接构件，具有用于所述纯化罐的原料气入口阀和废气出口阀的原料气入口阀安装孔和废气出口阀安装孔、用于所述产品气缓冲罐的产品气出口阀的产品气出口阀安装孔、用于所述纯化罐的纯化罐第一安装孔、以及用于所述产品气缓冲罐的缓冲罐第一安装孔；

一个第二连接构件，与所述第一连接构件相对设置，具有用于所述纯化罐的清洗气入口阀和产品气出口阀的清洗气入口阀安装孔和产品气出口阀安装孔、用于所述产品气缓冲罐的产品气入口阀的产品气入口阀安装孔、用于所述纯化罐的纯化罐第二安装孔、以及用于所述产品气缓冲罐的缓冲罐第二安装孔；

所述纯化罐和所述产品气缓冲罐位于所述第一连接构件和所述第二连接构件之间，分别经由所述纯化罐第一安装孔和所述纯化罐第二安装孔、以及所述缓冲罐第一安装孔和所述缓冲罐第二安装孔而被安置于所述第一连接构件和所述第二连接构件之间；

所述第一连接构件和第二连接构件分别为一体式构造。

在一个优选的实施方案中，所述纯化罐在其内部包括隔离装置，所述隔离装置包括具有凹槽的隔离框、其周圆卡接至所述隔离框的凹槽内的多孔板、和卡扣件。

在一个优选的实施方案中，所述多孔板通过内密封件卡接至所述隔离框的凹槽内部。

在一个优选的实施方案中，所述隔离框通过外密封件卡接至所述纯化罐的壁部。