[发明专利]一种无需外部供电的压缩气体净化系统及工艺

权利要求书

1.一种无需外部供电的压缩气体净化系统，其特征在于：包括换热器(1)、气液分离器(2)、进气管线(33)、吸附器、产品管线(34)、膨胀机(4)、加热器(5)、蓄热器(6)、再生管线(35)、排气管线(36)及阀，气液分离器(2)的进气口连接于换热器(1)的热侧排气口，换热器(1)的热侧进气口连接于原料气入口，气液分离器(2)的排气口连接进气管线(33)的非支路部分，进气管线(33)的两条支路分别通过阀一(331)和阀二(332)连接于吸附器一(31)和吸附器二(32)的进料端；排气管线(36)的两条支路分别通过阀三(361)和阀四(362)连接于吸附器一(31)和吸附器二(32)的进料端；产品管线(34)的两条支路分别通过阀五(341)和阀六(342)连接于吸附器一(31)和吸附器二(32)的出料端；再生管线(35)的两条支路分别通过阀七(351)和阀八(352)连接于吸附器一(31)和吸附器二(32)的出料端；产品管线(34)的非支路部分连接于膨胀机(4)的进气口和产品气出口，膨胀机(4)的排气口连接于换热器(1)的冷侧进气口；蓄热器(6)的下端连接于加热器(5)的上端，蓄热器(6)的上端和加热器(5)的下端分别通过阀九(353)和阀十(354)连接于再生管线(35)的非支路部分，蓄热器(6)的上端和加热器(5)的下端还分别通过阀十一(355)和阀十二(356)连接于换热器(1)的冷侧排气口；膨胀机(4)和加热器(5)之间设有电缆(45)，膨胀机(4)为加热器(5)提供电能；

应用该压缩气体净化系统的工艺，包括步骤如下：

S1：原料气被导入换热器(1)的热侧进气口，在换热器(1)中释放热量后温度降低，然后经换热器(1)的热侧排气口排出；

S2：来自换热器(1)的热侧排气口的气体通过气液分离器(2)后经进气管线(33)通入处于吸附步骤的吸附器，使气体通过该吸附器后变为产品气并排至产品管线(34)；

S3：来自产品管线(34)的气体一部分作为产品气，另一部分被导入膨胀机(4)的进气口，驱动膨胀机(4)发电后气体的压力降低，然后经膨胀机(4)的排气口排出；

S4：来自膨胀机(4)排气口的气体被导入换热器(1)的冷侧进气口，在换热器(1)中吸收热量后温度升高，然后经换热器(1)的冷侧排气口排出；

S5：来自换热器(1)的冷侧排气口的气体经再生管线(35)通入处于再生步骤的吸附器，使气体通过该吸附器后排至排气管线(36)；

所述S5中再生步骤包括加热步骤和冷却步骤，当该吸附器处于加热步骤时，阀十(354)和阀十一(355)开启，阀九(353)和阀十二(356)关闭，气体依次流经蓄热器(6)和加热器(5)；当该吸附器处于冷却步骤时，阀九(353)和阀十二(356)开启，阀十(354)和阀十一(355)关闭，气体依次流经加热器(5)和蓄热器(6)。

2.根据权利要求1所述的无需外部供电的压缩气体净化系统，其特征在于：吸附器一(31)和吸附器二(32)均重复执行包括吸附步骤和再生步骤的循环。

3.根据权利要求1所述的无需外部供电的压缩气体净化系统，其特征在于：所述S1中原料气为空气、天然气或包含挥发性有机化合物的混合气中的一种；原料气的压力处于5-10bar范围内。

4.根据权利要求1所述的无需外部供电的压缩气体净化系统，其特征在于：所述S3中进入膨胀机(4)的气体占原料气质量流量的比例处于5％-15％范围内。

5.根据权利要求1所述的无需外部供电的压缩气体净化系统，其特征在于：所述加热步骤的时长大于冷却步骤的时长；加热步骤中，加热器(5)的排气温度随时间呈下降趋势，从加热步骤开始至加热步骤结束，排气温度的变化幅度大于50℃。

6.根据权利要求1所述的无需外部供电的压缩气体净化系统，其特征在于：所述加热步骤中流经膨胀机(4)的气体质量流量大于在冷却步骤中流经膨胀机(4)的气体质量流量。