[发明专利]具有可变生产流速的通过吸附作用处理气体的方法和设备

说明书

本发明涉及一种通过压力回转吸附作用处理气体的方法，其变压范围为高于大气压的高循环压力至低于大气压的低循环压力。尤其涉及一种从大气中制取氧气的方法。

本发明的目的在于提供一种方法和设备，该方法和设备可以使一个单级吸附器，或一组吸附器用在生产流速变化很大的情况下，尤其是用在要求在一定时间内，使额定流速变化成低速运转的情况，同时尽可能使循环的最大压力保持在恒定值。

基于上述目的，本发明的主题是一种通过压力回转吸附作用处理气体的方法，其变压范围为高于大气压的高循环压力至低于大气压的低循环压力，其特征在于：

用一吸附器，其上连接有至少一个容器，和一可逆转的压缩机/泵；

在吸附器内进行一循环，该循环包括生产阶段、包括一净化步骤的再生阶段，该阶段中的逆流泵使循环压力降至低压、以及包括一最大后并流再压缩步骤的再压缩阶段；和

在生产阶段，净化步骤和最后再压缩步骤的过程中，当生产流速从初始值DN降低(或增大)到第二个变化较大的值D时，机器的转速就降低(或增大)，在生产阶段由吸附器排出的产品气体的流动截面就相应地减少(或增加)，从而，生产阶段、净化步骤和最后再压缩步骤的持续时间就增加(或减少)。

本发明的另一个主题是一种能够使上述方法得以实施的设备。依据本发明的一方面，该设备包括：

一吸附器，其称作出口的一端经由一带有可调开启度的阀门的管路与至少一个容器相连。

一可逆转的压缩机/泵，它与吸附器的另一端(入口)相连。

一与可逆转的压缩机/泵相连接的变速器。

现在参照附图通过非限定性的说明对本发明的实施例予以描述，其中：

图1为本发明的氧气生产设备的示意图；

图2为图1所示设备完成循环的实施例的示意图，该设备在额定速度状况下运行；

图3是和图2相对应的示意图，表示可逆转机的转速；

图4和图5是分别与图2和图3相对应的示意图，只是设备在低速状况下运行。

图1所示的设施用来从大气中生产富氧空气，或不纯净的氧气、(为方便起见，称为氧气)，其纯度一般介于90％～95％之间。

在所示实施例中，整套设施主要包括一个单级吸附器1，两个容器2和3，一个可逆转的多叶压缩机/泵4，最好是罗茨型的，与机器4相连接的变速器5，以及一电控单元6。吸附器1的出口7(即经由该出口将气体排走)，经由一带有可调开启度的阀门9的管路8与容器2连接。出口7还经由一带有可调开启度的阀门11的另一管路10与容器3连接。

在机器4的两个入口/出口中，其中一个口直接与吸附器的入口12连接，入口12位于吸附器的与出口7相对的另一端。另一个口直接与大气相通。这里的“直接”，指的是在于在相关的管路上不设阀门。

从容器3引出产品管路13，流量计14用来测量通过产品管路13所运输气体的流速。流量计14把代表所测得流速的信号传递给电控单元6，电控单元6把信号传递给变速器5以及阀门9和阀门11。依靠该信号所传递的信息，来调节机器4的转速，以及阀门9和阀门11的开启度，这一点在下文中将详细描述。

依靠所述设备，在吸附器1内实现如图2所示的循环，以便在额定流速DN生产氧气。循环周期T可以是一分钟至几分钟。在本实施例中，T＝90秒。图2中，以时间t为横座标以绝对压力P为纵座标，带箭头的线表示出入于吸附器的气体的运动状态和目的地。

现在参照图1至图3，说明一个完整循环的实施例。该循环在两个极限压力之间变化，称之为高压或最大压力PM，其压力大致在大气压和2×10⁵Pa之间，更确切一点，在1至1.6×10⁵Pa之间，以及低压或最小压力p^m，其压力大致在0.2～6.5×10⁵Pa之间。

循环包括如下几个连续步骤：

(a)从t＝0到t₁(＝20S)，利用被处理的环境空气进行最后并流的再压缩步骤，在这个步骤中，机器4被用作压缩机以其额定速度VN(图3)运转。阀门9和阀门11关闭，压力由一中间压力PI增至将近高压PM；

(b)从t₁到t₂(＝30S)，几乎是等压生产步骤，压力保持在高循环压力PM。在这个步骤中，机器4仍被当作压缩机以速度VN运转，阀门11打开，产品气体(不纯的氧气)经由吸附器的出口7排至容器3；