使用换向鼓风机的vsa气体浓缩器的制作方法

专利名称：使用换向鼓风机的vsa气体浓缩器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于优先将一种气体从不同气体的混合物分离出来如从空气中收集 氧气的气体浓縮器和气体分离器。更具体地，本发明涉及变压吸附和真空变压吸附(VSA，变 压吸附PSA的一种)型气体分离器。
背景技术：
当气体被组合时，它们在有限空间内几乎总是保持均匀分布。即使无限空间如大 气层也包含均匀的气体混合物。通常希望以纯或实质上纯的形式收集气体。收集这样的气 体的一种方法是将它们从均匀气体混合物分离出来，在该气体混合物中一种想要的气体与 其它气体混合。例如，通常希望通过从空气分离出氧气而使氧气浓縮为实质上纯的形式。
大气层中的空气为大约79%的氮、20%的氧及1%的氩的均匀混合物。根据空气 湿度，空气还不同程度地包括水蒸汽。空气还包括小百分比的二氧化碳及痕量的其它气体 如氢、氦、其它惰性气体及小痕量的气态化合物。 —种已知的从空气分离氧(或从气体混合物分离其它想要的气体)的技术是利用 不同气体冷凝为液体的不同冷凝点。当气体混合物中的气体具有广泛不同的冷凝点时，这 样的"液化"特别有效，尤其在至少一冷凝点接近室温时更是如此。例如，用于冷凝空气中 的水蒸汽的冷凝器有效运行，通常只有很少或没有功率输入口 ，以从空气中去除大部分气 态水(即蒸汽或水蒸汽)。 然而，当将要分离的气体具有类似的冷凝温度或冷凝温度明显低于室温时，为 了有效分离气体，需要大量功率及精心制造的机械。当从空气分离氧时，遭遇这样的困 难。氧和氮具有极为相似的冷凝温度且这些冷凝温度大大低于室温(即，氮的冷凝温度 为-320.5° F，氧为-297.3。 F)。因此，从空气有效分离氧的液化需要大量功率输入口及 精心制造的机械，这使得液化在许多情形下不合乎需要。 广泛用于空气分离的第二种技术是膜技术，其中膜用于分离气体。通常在想要的 气体为氮时使用该方法。该方法也可用于提供氧，但通常仅在氮是想要的气体时使用，因为 使用膜技术产生的氧没有使用其它技术获得的氧纯。在使用膜技术的大多数情况下，空气 的氩成分将与氮在一起，而二氧化碳和水将与氧在一起。 用于从气体混合物分离气体的另一技术是利用某些材料相比于另外的气体优先 吸附某一气体的独特特性。例如，已知道将适当大小的分子筛材料用作吸附剂，其相比于氧 优先吸附氮。当空气通过吸附器材料床时，氮被吸附在吸附器材料的表面上。空气的其余部 分实质上完全是氧。这样的吸附器材料也吸附二氧化碳和水蒸汽。在氩通常不被吸附从而 与氧在一起时，即使来自初始空气气体混合物的氩仍然存在时氧通常也可得以有效利用。
这样的变压吸附系统可分为两种一般类型，包括变压吸附(PSA)和真空变压吸附 (VSA) 。 PSA和VSA之间的主要区别在于吸附器材料被使得对先前吸附的气体分子或化合物 进行脱附以复新吸附器材料时的压力。对于PSA，吸附在高于大气压力的压力下发生，脱附 在更低的压力下发生，通常在或接近大气压力。对于VSA，吸附在或高于大气压力时发生，脱附在低于大气压力下至少部分真空时发生。 已知商用的现有技术VSA系统通常以下述系统为代表，如由康涅狄格州Danbury的Praxair提供的系统、宾夕法尼亚州Allentown的Airproducts及其它公司提供的系统、及美国专利4，661，124中描述的系统。在这些系统中，通常提供一个或多个床吸附器。通常使用两个床吸附器。在两床吸附器系统中，一个床吸附器吸附氮及其它不想要的气体，另一个将处于脱附(复新)处理。当前领域的最简单例子是单床吸附器VSA系统的情形。在这些单床吸附器系统中，鼓风机按一个方向旋转。空气从鼓风机的压力侧馈给床吸附器。
当床吸附器上氮饱和时，开启阀以将床吸附器的入口从鼓风机的出口侧改为鼓风机的入口
侧。因此，同一鼓风机用处理空气装满床吸附器并产生真空以对床吸附器进行脱附。在每
一种变压系统(PSA和VSA)中，通常包括缓冲罐使得可实现持续供应氧。 现有技术VSA系统的一个问题在于它们需要非一般复杂性的阀和管道系统。这些
各种各样的零件不仅占用额外的空间，而且还增加了系统的复杂性和重量。它们的复杂性
还导致比所需要的更高的功耗。因此希望提供简洁且轻便的VSA系统以使该系统更易于携
带从而增强该系统的有用性。

发明内容
本发明提供了用于从气体混合物分离想要的气体的真空变压吸附(VSA)气体浓縮器。该气体浓縮器在本发明的最简单形式中包括单一床吸附器，而不是典型现有技术VSA气体浓縮器系统中的两个或两个以上床吸附器。床吸附器具有与出口间隔开的入口。床吸附器位于与周围环境隔离的外壳内。阀位于床吸附器出口的下游。该阀可通过控制器选择性打开和关闭。泵位于床吸附器入口的上游。该泵形成系统的唯一泵。该泵可逆使得其既可将气体混合物驱入床吸附器入口又可在床吸附器上抽真空以将床吸附器内的吸附器材料所吸附的气体抽出系统。本发明的最简单形式使用同一开口用作气体混合物的入口及不想要的所吸附气体的出口。 当本发明的VSA气体浓縮器配置成从空气分离氧时，吸附器和床吸附器配置成优先吸附氮、二氧化碳和水以及空气内的其它不想要的污染气体。氧和氩次优先吸附从而当阀打开时通过出口流出吸附器外壳。当床吸附器开始使其中的吸附器在氮及其它所吸附气体方面变饱和时，泵被逆转并被使得在吸附器外壳上抽真空。 在本发明的优选形式中，缓冲罐和床吸附器之间的阀在真空周期开始时关闭。当
该周期的真空部分结束时，将阀打开短的时间段使得氧可一定程度吹洗吸附器外壳。当在
床吸附器上抽出的该部分真空已去除足够数量的所吸附气体时，吸附器材料被复新并准备
好再次吸附氮和其它气体，泵再次被逆转并被使得将空气抽入床吸附器。 随着处理继续，周期继续通过系统传送氧或其它首选气体。这些首选气体最好提
供给缓冲罐，该缓冲罐可储存这些首选气体以供随后使用。缓冲罐也可能用于在泵逆转气
流从而进入脱附模式之后不久馈送回少量首选气体以吹洗吸附器外壳。 发明目标 因此，本发明的主要目标在于提供通过优先吸附气体混合物内的至少一不想要的气体而从气体混合物浓縮至少一气体的系统。 本发明的另一目标在于提供气体分离器，该气体分离器可通过优先吸附至少一气
5体而使不同的气体相互分离。 本发明的另一目标在于提供通过使用吸附器材料而将一种气体至少部分与气体 混合物内的另一气体分离的方法，吸附器材料相比于气体混合物内的其它气体优先吸附一 种气体。 本发明的另一目标在于提供形式简洁、轻便的气体分离器。 本发明的另一目标在于提供属于简单操作、简单构造且仅具有小量部件的气体分
尚為o 本发明的另一目标在于提供用于通过从空气分离氧而按需传送氧的系统。 本发明的另一目标在于提供真空变压吸附系统，该系统使用单一床吸附器和单一
泵以简化VSA系统。 本发明的另一目标在于使用分子筛真空变压吸附处理分离气体，所述处理使用反 转压气机/鼓风机。 本发明的其它目标通过仔细阅读所包括的附图、权利要求书及本发明的详细描述 可明显看出。


图1是根据本发明优选实施例的本发明系统的示意图，其示出了当运行时空气流 入系统及氧和氮流出系统。
具体实施例方式
参考附图，其中在所有不同附图中同样的附图标记表示同样的部件，在本发明的 优选实施例中，附图标记10(图1)指配置成从空气分离/浓縮氧的氧分离器。在该实施例 中本发明被示为配置成从空气分离氧的同时，通过选择适当的吸附器材料，使用相同或适 当修改的系统，也可优先从气体混合物分离其它气体。 实际上，具体参考图l，其中公开了在本发明优选实施例中描述的氧分离器的基本 细节。氧分离器10包括床吸附器20，床吸附器中包括相比于氧优先吸附氮、C02和水的吸 附器材料。阀30位于床吸附器20的下游。缓冲罐40提供在阀30的下游。鼓风机50形 成位于床吸附器20上游的泵的优选形式。控制器60连接到阀30和鼓风机50 (或其它泵) 以控制阀30的打开和关闭及控制鼓风机50(或其它泵)的运行方向从而将空气提供到床 吸附器20内或抽真空以脱附并从床吸附器20去除氮。通常，在鼓风机和床吸附器之间需 要热交换器以消除压縮空气时产生的热量。在周期的真空阶段期间可绕过热交换器。
继续参考图1，对根据优选实施例的的床吸附器20的细节进行描述。床吸附器20 包括用于包含吸附器材料的外壳22。该外壳22包括与出口 26间隔开的入口 24。入口 24 和出口 26形成接入外壳22的第一和第二端口的优选形式。入口 24和出口 26通常组合到 盖或"端板"中，盖或"端板"可被移除以使能接近外壳22中的吸附部件。否则，外壳22优 选被密封以防止气体泄漏入或泄漏出外壳22。 床吸附器20内的吸附器材料可以是相比于氧优先吸附氮的任何形式的材料。一 种这样的材料是分子筛如nitroxy siliporite。该材料优选按珠形提供，其通常为球形或 可以是不规则的形状。由于珠由外壳22内的分子筛材料组成，气体通路穿过吸附器材料、在吸附器材料之间及在吸附器材料周围延伸。 更优选地，在床吸附器的入口或出口端配置压力通风系统以跨床吸附器截面提供 均匀的气流。在优选配置中，入口 24位于出口 26下方，入口 24在外壳22的最低部分处， 出口 26在外壳22的最高部分处。外壳22可具有多种不同的形状。在一实施例中，外壳22 通常可以为矩形形状。外壳可以是类似压力容器的形状以使在外壳22上抽成的真空量最 大化同时使必须设计在外壳22内的材料强度量(即壁厚或材料选择)最小化。如果吸附 器材料的大小足够小从而可能通过入口 24或出口 26，在入口 24和出口 26处提供过滤器以 将吸附器材料保持在外壳22内。 继续参考图l，对阀30的细节进行描述。阀30插入在从床吸附器20的出口 26延 伸并延伸到缓冲罐40的线路32上。该线路32优选实际上为刚性线路，尤其是阀30和床 吸附器20之间的部分，使得当在床吸附器20上抽真空时，线路32不塌陷。阀30优选被密 封以在关闭位置时防止任何形式的泄漏及在打开位置时仅允许气体沿线路32通过。
阀30优选连接到控制阀30的打开和关闭的控制器60。可选地，阀30可具有内置 在阀30内的控制器，该控制器可进行单次设定然后根据其设置工作。 在阀30通常一次编程然后根据其设置工作的同时，可选地，阀30也可至少部分通 过控制系统进行控制，所述控制系统包括传感器和给阀30的反馈。例如，可邻近阀30或沿 阀30和床吸附器20之间的线路32提供氧传感器以检测接近阀30处的氧浓度水平。邻近 阀30的氮可以是床吸附器30内的吸附器材料氮饱和及氧分离器10需要改变工作模式的 指示，其中改变工作模式使得鼓风机50(或其它泵)反转以抽真空及从吸附器材料脱附氮 并将氮抽出床吸附器20以复新系统。 通常，周期的控制使用压力变换器实现，该压力变换器在适当时间使鼓风机反转。 通常，吹洗周期在真空达到某一预定水平时开始。之后，阀30被打开预定量的时间使得氧 吹洗层能够从床吸附器吹洗剩余的氮。这样，压力和真空周期由压力确定及周期的吹洗部 分时控。 其它传感器也可能用于使氧分离器10能最有效地工作。阀30优选属于以最小量 的润滑剂运行的类型或属于可用与氧处理谐调的润滑剂运行的类型。阀30和氧分离器10 的其它部分还优选由与氧处理谐调的材料形成。例如，黄铜通常在处理氧时有效，这样，当 系统10用于氧分离时，黄铜是阀30可适当由其制成的一种材料。 继续参考图1，对根据本发明优选实施例的缓冲罐40的细节进行描述。缓冲罐40 对本发明的运行不是必需，但其使氧分离器10形式的系统能持续传送氧及缓和系统中的 压力尖峰。在图1中，缓冲罐40包括具有输入口 44和输出口 46的外壳42。然而，缓冲罐 通常不必具有分开的入口和出口，因为其目的简单地作为储罐及使变压吸附过程中固有的 压力波动最小。输入口 44连接到阀30下游侧的线路32。 缓冲罐40在输出口 46上通常具有某些形式的调节阀，该调节阀在缓冲罐40下游 的用氧系统需要氧时将氧传出缓冲罐40。缓冲罐40的输入口 44可保持与法30液体连通。 当床吸附器20有效吸附氮及氧流入缓冲罐40时，缓冲罐40可包含高于大气压力、与床吸 附器20的工作压力匹配的压力、或稍低于床吸附器20的工作压力的氧。
传感器可与缓冲罐40关联，当缓冲罐40接近充满条件时，传感器与控制器60协 作以关闭氧分离器IO。在许多应用中，压縮器位于缓冲罐40的下游以填充氧容器。当氧容器充满时，系统将被关闭。如果需要，也可在缓冲罐40的输出口 46上提供压力调节器，使 得从缓冲罐40供应的氧的压力保持不变。类似地，如果需要以高于缓冲罐40内的压力的 升高压力供应氧，可在缓冲罐40的下游提供氧泵。 最优选地，缓冲罐40不是特别高压力的罐，使得包括鼓风机50 (或其它泵)及床 吸附器20的氧分离器10在向缓冲罐40传送氧时不需要在特别高的压力运行。通过使缓 冲罐40的压力最小化，缓冲罐40(及系统10的其它部件)的重量可得以大大降低。此外， 由于跨鼓风机的压降减小，鼓风机耗用的功率也得以减少。 继续参考图l，对根据本发明优选实施例的鼓风机50(或其它泵)的细节进行描 述。该鼓风机50通常包括连接到驱动器如电动机的壳体52，壳体中具有某些形式的原动 机。在本发明优选实施例中，鼓风机50的壳体52包括直接接入周围环境的入口 54。还在 壳体52上提供排放口 56，该排放口位于鼓风机50最靠近床吸附器20的一侧上。
鼓风机50优选为以直接驱动方式连接到电动机的两叶或三叶旋转鼓风机。在一 实施例中，电动机是5马力三相电动机，旋转鼓风机是两叶或三叶鼓风机，且在大气压力下 运行时每分钟可传送大约100立方英尺。该旋转鼓风机还优选配置成在床吸附器20上抽 真空时具有可接受的性能。 旋转鼓风机的叶优选构造成使得它们在任一方向、在入口 54和排放口 56之间移 动气体穿过鼓风机50时具有大约相似的效率。在本发明的一种形式中，这些叶形式对称， 使得它们在鼓风机50的两个旋转方向均类似地作用于空气。 鼓风机50优选属于正排量类型，使得其在床吸附器20上抽真空时保持适当的性 能，从而当鼓风机50按反转方向运行时氮可被从床吸附器20中的吸附器材料有效地脱附 以从床吸附器20抽出氮并将氮传出入口 54。 最优选地，鼓风机50以直接驱动方式连接到电动机(或通过变速箱)。最优选地， 电动机是三相交流电动机，该电动机可通过使其中的两相反向而容易地反转。这样，控制器 60仅需要使三相电动机的两极反向。在另一实施例中，可使用直流永磁体，其中旋转方向可 通过逆反极性而反向，这进而将使鼓风机的旋转反向。几乎所有三相电动机均能够按如上 面所述反转。直流电动机还可容易从许多制造商获得，该直流电动机通过改变极性而使旋 转方向反向。 其它类型的泵也可用于将空气抽入氧分离器10的床吸附器20及将氮从床吸附器 20抽出来。例如，这样的泵可以是正排量泵，如活塞泵或蠕动泵。其它形式的正排量泵也可 使用，包括内摆线泵、齿轮泵等。也可选择不是严格正排量泵的其它形式的泵，如离心泵或 轴流泵。用于将空气泵入系统及从床吸附器排气的最有效方案取决于最终用户的需求。
继续参考图1，对根据优选实施例的控制器60的细节进行描述。控制器60被示为 通过鼓风机信号线62连接到鼓风机50 (或其它泵)及通过阀信号线64连接到阀30的单 独单元。实际上，控制器60可集成在阀30内或集成在鼓风机50(或其它泵)内，或提供为 如图1中所述的独立单元。还应当理解，控制器60可拆分为两个(或两个以上)单独的装 置，或独立于鼓风机50和阀30，或集成在鼓风机50和阀30内。 控制器60提供控制鼓风机50的运行方向及控制阀30是打开还是关闭的基本功 能。控制系统已被用以简单地对周期进行定时。通常，控制器被配置成对压力或一些其它 输入口作出反应。
鼓风机50的方向控制及阀30的打开和关闭的优选顺序在下面详细描述。控制器
60可以是可编程逻辑设备的形式，或可以是专用集成电路的形式，或可以是专用计算机或
通用个人计算机或其它计算设备的CPU的形式。控制器60可被配置成在中央控制位置如
制造期间具有运行参数集，或可被配置成使能在运行之前和/或期间现场编程。 在使用和运行中，具体参考图l，对本发明氧分离器10的运行的细节进行描述。应
当理解，当分离不同于从空气分离氧的其它气体时，本发明将类似地运行，且本发明用作氧
分离器仅作为本发明的一个例子。 在初始，系统10被配置成阀30关闭，及鼓风机50 (或其它泵)被使得按将气体驱 出床吸附器20(沿箭头E)的方向旋转。这是用于从床吸附器20中的小珠脱附氮的真空周 期。具体地，鼓风机50旋转以使气体抽入入口 54(沿箭头E)。该气体由鼓风机50从床吸 附器20消除并被使得通过排放口 54而沿箭头F远离床吸附器20及进入周围大气中。
氮(或其它不想要的气体)由床吸附器20内的吸附器材料吸附。通常，该吸附器 材料还吸附水蒸汽和二氧化碳，及可能吸附痕量的其它气体包括污染物。
在真空周期的最后部分期间，阀30被打开以使缓冲罐的小量内含物引入床吸附 器。该步骤称为"吹洗阶段"。吹洗阶段用于将氮(及一些二氧化碳和水)清除出管件线路 并释放阀30和鼓风机50之间的空间，但并非可观地进入周围大气。该短的吹洗阶段通常 被定时以与实验计算或确定的量匹配，但也可基于传感器读数结束。该吹洗阶段使真空周 期结束并先于下一吸附周期。 之后，鼓风机被反转以开始吸附周期。空气在鼓风机50的入口 54处抽入鼓风机 (箭头A所示方向)。空气(沿箭头B)流入床吸附器20，其中氮、二氧化碳和水被优先吸 附。在床吸附器中未被吸附的气体(通常为氧和氩的混合物)通过阀30进入缓冲罐40。
床吸附器20也可能一定程度上吸附氧。然而，选择吸附器材料使得其相较氧优先 吸附更多的氮。由于在床吸附器20内存在吸附器材料，实际上只有氧(或其它想要的气 体)可通过出口26离开床吸附器20。通常，氩也与氧保持在一起。由于空气为大约1%的 氩和大约20%的氧，该20 : l的比例通常导致从床吸附器20的出口26排出的气体将为大 约95%的氧和5%的氩。 由于阀30打开，该氧可流过(沿箭头C)阀30并流入缓冲罐40。因此，氧填充缓 冲罐40。如果需要氧，其可从缓冲罐40的输出口46排出(沿箭头D)。床吸附器20内的 吸附器材料最终变得氮及其它化合物如水蒸汽和二氧化碳饱和。饱和点可提前计算并校准 在分离器10内。或者，可提供传感器，如沿邻近阀30的线路32提供，以检测实际上应仅为 氧和氩的混合物内的氮或其它污染物。该传感器可使系统检测床吸附器20内的吸附器材 料的饱和并因而将氧分离器10的工作模式从吸附周期改变为真空周期。触发该改变的其 它传感器可以是压力传感器或容积流等级传感器，或单独的或与时钟或校准表结合。目标 是在床吸附器20饱和之后防止氮或其它污染物通过阀30。 当已检测到饱和正出现或预计将出现时，分离器10通过关闭阀30改变工作模式。 之后，鼓风机50(或其它泵)使其运行方向反向。例如，控制器60可使连接到鼓风机的三 相电动机的三相中的两相反向。之后，鼓风机50被使得按相反方向旋转并开始(沿箭头E) 将气体从排放口 56抽出床吸附器20并抽入鼓风机50，然后通过入口 54抽出鼓风机50并 进入周围环境，即上面所述的真空周期的重复。
控制器60可被编程以从床吸附器20内的吸附器材料有效脱附氮所需要的典型时 间量。通常，控制器60检测床吸附器20中的临界低压力。之后，系统运行按如上所述继续， 返回到脱附周期之后有一短的吹洗阶段。 氧分离器10的这种运行顺序可无限重复。当缓冲罐40充满(或由缓冲罐填充的 容器充满)时，与缓冲罐40关联的适当传感器可表明缓冲罐已满并关闭氧分离器10。当检 测到需要另外的氧量时，如通过缓冲罐40中的压力下降检测，可发送信号给控制器60以重 新使得系统开始运行。 提供在此公开的内容是为了展现本发明的优选实施例及实施本发明的最佳方式。 因此，尽管已按这种方式描述本发明，但很显然在不背离本发明范围和精神的情况下可对 优选实施例进行多种不同的修改。当结构和执行功能的装置看成一样的同时，这种视为同 一意于包括可执行所指定功能的所有结构。当本发明结构被确定为连接在一起的同时，该 语言应被广义地解释为包括直接连接在一起或通过中间结构连接在一起的结构。该连接可 以是永久连接或暂时连接，或刚性方式，或允许绕轴旋转、滑动或其它相对运动同时还提供 某些形式的连接，除非明确限制。
10
权利要求
气体浓缩器，包括吸附器外壳；位于所述吸附器外壳内的吸附器；所述吸附器适于相比于想要的气体优先吸附不想要的气体；所述吸附器外壳具有与出口间隔开的入口；位于所述出口下游的阀；所述阀适于打开和关闭；位于所述入口上游的泵；及所述泵适于在将气体推入所述吸附器外壳和从所述吸附器外壳抽出气体之间逆转。
2. 根据权利要求l的浓縮器，其中所述吸附器适于相比于氧优先吸附氮。
3. 根据权利要求2的浓縮器，其中所述吸附器为固体小珠形式。
4. 根据权利要求1的浓縮器，其中所述吸附器外壳出口位于所述吸附器外壳入口的上方。
5. 根据权利要求1的浓縮器，其中所述阀适于在所述泵从将气体推入所述吸附器外壳 变为从所述吸附器外壳抽出气体之后至少保持打开一定时间。
6. 根据权利要求1的浓縮器，其中所述吸附器外壳适于以低于大气压力的内部压力运 行，并被充分密封以防止不同于通过所述入口和所述出口的泄漏入所述吸附器外壳。
7. 根据权利要求l的浓縮器，其中控制器被连接到所述阀和所述泵，所述控制器适于 在将气体推入所述吸附器外壳和从所述吸附器外壳抽出气体之间控制所述泵的方向，及适 于打开和关闭所述阀。
8. 根据权利要求l的浓縮器，其中所述泵包括连接到可逆电动机的可逆泵。
9. 根据权利要求8的浓縮器，其中所述可逆电动机包括励磁线圈，所述励磁线圈定位 成在流过所述励磁线圈的电流的方向反向时使所述可逆电动机的有理输出口的方向反向。
10. 根据权利要求l的浓縮器，其中缓冲罐位于所述阀的与所述吸附器外壳相对的那
11. 用于使气体混合物中的至少一气体至少部分与其它气体分离的方法，该方法包括 步骤提供包括吸附器外壳的气体浓縮器，所述吸附器外壳包含适于相比于想要的气体优先 吸附不想要的气体的吸附器，所述吸附器外壳具有与第二端口间隔开的第一端口，阀位于 所述第二端口的下游，所述阀适于打开和关闭，及可逆泵位于所述第一端口的上游； 运行所述泵以将气体通过所述第一端口驱入吸附器外壳； 使所述吸附器外壳中的吸附器能相比于想要的气体优先吸附不想要的气体； 在所述运行步骤的至少部分期间保持所述阀打开以使想要的气体能通过所述第二端 口传出所述吸附器外壳；使所述泵反转以通过所述第一端口将气体从所述吸附器外壳驱出； 在所述反转步骤之后关闭所述阀以降低所述吸附器外壳中的压力； 使所述吸附器外壳中的吸附器能脱附不想要的气体并使所述不想要的气体通过所述 第一端口流出所述吸附器外壳； 重复所述运行步骤；重复所述使能步骤；及 重复所述保持步骤。
12. 根据权利要求ll的方法，其中所述关闭步骤在所述反转步骤延迟时间之后进行。
13. 根据权利要求12的方法，还包括步骤通过使所述延迟时间接近所述吸附器外壳 容积与所述泵和所述吸附器外壳之间的管道的容积的和除以所述泵流率而校准所述延迟 时间。
14. 根据权利要求11的方法，其中所述反转步骤包括 将所述泵连接到电动机；及 使所述电动机反转。
15. 根据权利要求ll的方法，其中所述不想要的气体包括氮，及所述气体混合物为空 气，所述想要的气体至少部分为氧。
16. 根据权利要求ll的方法，其中所述吸附器材料包括分子筛。
17. 根据权利要求ll的方法，其中所述泵为旋转鼓风机型泵。
18. 用于使气体混合物中的想要的气体至少部分与不想要的气体分离的气体分离器， 该气体分离器包括吸附器外壳；所述吸附器外壳包含适于相比于想要的气体优先吸附不想要的气体的吸附器； 所述吸附器外壳具有与第二端口间隔开的第一端口； 连接到所述第二端口的阀； 使气体移入所述第一端口的装置；及使气体移动装置反转使得气体被移出所述第一端口的装置。
19. 根据权利要求18的气体分离器，其中所述气体移动装置包括可逆泵。
20. 根据权利要求19的气体分离器，其中所述阀适于独立于所述可逆泵的反转关闭。
全文摘要
本发明公开了使用换向鼓风机的VSA气体浓缩器，其通过真空变压吸附(VSA)过程使一种气体(即氧)与气体混合物(即空气)分离。吸附器材料位于床吸附器内。床吸附器具有入口和出口。阀位于出口的下游。泵如鼓风机提供在床吸附器的上游以将气体混合物驱入床吸附器。吸附器材料选择性地从气体混合物吸附不想要的气体(即氮)而留下想要的气体(即氧)通过出口和所述阀。所述泵可逆。当吸附器材料变得饱和时，泵被反转及在所述床吸附器上抽真空。当泵在该反转方向运行时所述阀关闭。在吸附器材料已脱附不想要的气体之后，所述泵再次反转及重复前述周期。
文档编号B01D53/047GK101721880SQ20091014306
公开日2010年6月9日 申请日期2009年5月26日 优先权日2008年10月20日
发明者T·纳海里 申请人:太平洋联合工业公司