专利名称：吸附式气体净化设备及应用于该设备中的气体阀门装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种气体阀门装置，尤其涉及一种应用于吸附式气体净
化i殳备中的气体阀门装置。
背景技术：
通常装有固体吸附材料例如硅胶、分子筛的变温、变压吸附式气体净化 设备，都是采用两个吸附塔轮流工作， 一个吸附工作时，其它一个加热再生， 然后冷却备用。吸附材料加热再生时， 一般都是用一部分净化后的洁净气体 通过一个加热系统，变成热气体，然后让这部分热气体通过已经吸附了杂质、 需要再生的吸附塔，从而把吸附材料加热、再生放出所吸附的杂质。然后再 用净化后的洁净气体，不经过加热系统，直接通过已经加热再生了的吸附塔， 将吸附材料冷却或冷吹备用。
为了减少再生用的气体流量，也有的是采用三个吸附塔轮流工作，第一 个吸附塔工作时，第二个吸附塔加热再生，第三个冷却备用。更有一种是带 中间加热冷却器的吸附净化设备，由三组共六个吸附塔组成，能进一步减少 再生气的气量。但是不论是何种方案，都有许多阀门需要定时关闭或打开， 有时要让原料气从阀门通过，有时又需要让再生气通过，这样，阀门的严密 程度就非常重要。特别是对那些原料气是易燃易爆的气体、而再生气又是空 气的情况，阀门如果在关闭时关的不严密，原料气和再生气互相窜气，就会 带来爆炸的危险，造成严重的后果。
发明内容
本实用新型所要解决现有吸附式气体净化设备中阀门如果在关闭时关的不严密，原料气和再生气互相窜气，就会带来爆炸的危险，造成严重的后 果的技术问题，提供一种应用于吸附式气体净化设备的气体阀门装置。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下 一种应用于吸附式气体 净化设备中的气体阀门装置，包括通过管道相连接的进气口和排气口，在进 气口处设有第一阀门、在排气口处设有第二阀门，第一阀门和第二阀门之间 的管道还与一氮气输入管道相连接，在该氮气输入管道上设有第三阀门。
本实用新型的有益效果是通过采用气体阀门装置，在注入有高于或等 于原料气压力的氮气时，可以有效地防止了易燃易爆的原料气向再生气管道 的泄漏，从而保证了设备使用的安全，此外，还可以用氮气置换再生完成后 的吸附塔中所残留的再生气，也能用氮气置换吸附完成后的塔中所残留的原 料气，这样就更能确保原料气不会和再生气参混，提高了吸附式气体净化设 备使用的安全性。
本实用新型还提供一种吸附式气体净化设备，该设备包括吸附塔单元、 再生气加热系统和制氮系统，每个吸附塔单元还带有所述的至少三个气体阀 门装置；
所述吸附塔单元的原料气供气管道与第一气体阀门装置的进气口相连 接，且该气体阀门装置的排气口与吸附塔单元的供气管道相连接；所述吸附 塔单元的排气管道与第二气体阀门装置的进气口相连接，且该气体阀门装置 的排气口与原料气排气管道相连接；
所述再生气加热系统的供气管道与第三气体阀门装置的进气口相连接， 且该气体阀门装置的排气口与吸附塔单元的排气管道相连接；所述再生气排 气管道与吸附塔单元的供气管道相连接；所述制氮系统分别与每个吸附塔单 元的三个气体阀门装置的氮气输入管道相连接。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
进一步，所述设备还包括稳压阀门，该稳压阀门位于制氮系统的供气管道上，并连接于所述制氮系统与气体阀门装置的氮气输入管道之间。
进一步，所述设备还包括放空阀门，该放空阀门位于再生气排气管道上，
并与所述吸附塔单元的供气管道相连接。
进一步，所述再生气加热系统包4舌加热器、加热阀门和旁通冷吹阀门，
该再生气加热系统位于再生气供气管道上，并与所述气体阀门装置的进气口
相连接。
进一步，所述设备还包括控制系统，该控制系统与气体阀门装置相连接， 用于控制气体阀门装置中阀门的开启或者关闭。
进一步，所述设备还包括冷却系统，所述再生气加热系统和冷却系统可 为一体集成的加热冷却系统。
图l为本实用新型应用于吸附式气体净化设备中的气体阀门装置的结构
示意图2为本实用新型吸附式气体净化设备第一实施例的结构示意图； 图3为本实用新型吸附式气体净化设备第二实施例的结构示意图； 图4为本实用新型吸附式气体净化设备第三实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解 释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
图1为本实用新型应用于吸附式气体净化设备中的气体阀门装置的结构 示意图。如图l所示，所述气体阀门装置，包括通过管道相连接的进气口 a 和排气口 b，在进气口 a处设有第一阀门3、在排气口 b处设有第二阀门4， 第一阀门3和第二阀门4之间的管道还与一氮气输入管道c相连接，在该氮
6气输入管道c上设有第三阀门10。
本发明吸附式气体净化设备由吸附塔单元、原料气阀门、再生气阀门、放空阀门、再生气加热系统、加热阀门、氮气阀门、稳压阀门、制氮系统和控制系统所组成。所述吸附塔单元包括至少一个吸附塔，原料气A通过原料气供气管道进入吸附式气体净化设备，净化后的原料气E通过原料气排气管道排出。再生气B通过再生气供气管道进入吸附式气体净化设备，携带了吸附材料所发出杂质的再生气E通过再生气排气管道排出。所述原料气阀门和再生气阀门都采用气体阀门装置，该气体阀门装置包括串联连接的第 一阀门和第二阀门。同时，在第一阀门和第二阀门之间的管道还与一氮气输入管道相连接，在该氮气输入管道上设有第三阀门，即氮气阀门。各个氮气阀门又通过管道与氮气供气管道上的稳压阀门相连接，氮气供气管道又与制氮系统的氮气出口管相连接。所述吸附塔单元可以用两个塔，三个塔，也可以用三组共六个塔工作。所述原料气阀门、再生气阀门、放空阀门、加热阀门和氮气阀门可以用气动阀门、电动阀门(包括电磁阀)或者手动阀门。所述再生气加热系统也可以是加热冷却器。所述制氮系统可以是变压吸附制氮机，也可以是液氮储罐加汽化器的制氮系统。所述控制系统可以是PLC控制系统、DCS控制系统，在采用手动阀门时，则可以不要控制系统，而用手动控制。
图2为本实用新型吸附式气体净化设备第一实施例的结构示意图。如图4所示，在本实施例中，吸附塔单元包括两个吸附塔1和2; 23是加热器；D是制氮系统；两个吸附塔采用了六个气体阀门装置，阀门装置中的3、 4、 5、6、 13、 14、 15、 16是原料气阀门;7、 8、 17、 18是再生气阀门；10、 11、12、 20、 21、 22是氮气阀门;另外还有放空阀门9、 19;加热阀门24、 25、;旁通冷吹阀门26;稳压阀门27。
原料气A经过气体阀门装置中的原料气阀门3、 4进入吸附塔1吸附净化，再通过原料气阀门5、 6，净化后的原料气E流出吸附净化设备，此时原料气阀门13、 14、 15、 16、氮气阀门10、 ll和再生气阀门7、 8以Ai文空阀9为关闭状态。
再生气B通过加热阀门24，进入加热器23加热，再经iti口热阀门25出来，热的再生气经过气体阀门装置中的两个串连的再生气阀门17、 18进入吸附塔2加热再生其中的吸附材料，然后通过》文空阀门19，携带了吸附材料所放出的杂质的再生气C从设备放空；此时加热阀门26、氮气阀门22为关闭状态；当加热完成后，打开加热阀门26关闭24、 25，再生气不进入再生气加热系统，而是通过26直接经气体阀门装置中的再生气阀门17、 18进入吸附塔2冷却其中的吸附材料。
与此同时，氮气从制氮系统D出来经过稳压阀27稳压，氮气在经过稳压阀27后所稳定的压力要等于或略高于原料气进吸附塔的压力，然后氮气分别通过气体阀门装置中的氮气阀12、 20、 21注入到气体阀门装置中的再生气阀门7和8之间、原料气阀门13、 14之间、原料气阀门15、 16之间的管道中。此时，因为气体阀门装置中的阀门3和4、 5和6、 U和18都在打开的状态，氮气阀门IO、 11、 22应该处于关闭状态。
当吸附塔l的吸附材料已不能满足净化要求，需要加热再生时，则切换到吸附塔2工作，而吸附塔l加热再生；切换的操作和常规的、有两个吸附塔的吸附净化设备的操作相似，这里不再详述，所不同的是气体阀门装置中的每两个串联的阀门要同时开或同时关,此外氮气阀门也要跟着变化打开或关闭。具体说，阀门13和14、 15和16、 7和8要打开，阀门3和4、 5和6、17和18要关闭，氮气阀12、 20、 21要关闭，而10、 11、 22要打开。即，若有气体阀门装置中的两个串连的阀门处于关闭状态，与其相连的氮气阀门就要打开。反之，若有气体阀门装置中的两个串连的阀门处于打开状态，与其相连的氮气阀门就要关闭。此外，切换到吸附塔2工作，还要关闭放空阀门19,打开放空阀门9。此时，加热阀门的操作和吸附塔l工作时一样，不再重复。
采取本实用新型带氮气保护的吸附净化设备，由于在气体阀门装置中的串联阀门关闭时，有高于或等于原料气压力的氮气注入在两个阀门之间，这样就有效地防止了易燃易爆的原料气向再生气管道的泄漏，保证了设备使用的安全。此外，在两个塔切换时，还可以用氮气置换再生完成后的塔中所残留的再生气，也能用氮气置换吸附完成后的塔中所残留的原料气。例如，吸
附塔l已经工作完成，吸附塔2已经再生完成，需要切换。此时，可以先关闭再生气阀门17，打开氮气阀门22，让氮气经过氮气阀门22和再生气阀门18进入吸附塔2并/Ai文空阀门19放出。这样，就能将吸附塔2中残余的再生气置换并吹出，然后再关闭阀门19、 18、 20、 21，打开阀门13、 14、 15、16,让原料气通过吸附塔2吸附净化。对于吸附塔l,则可以先关闭原料气阀门3、 6，打开放空阀门9，将吸附塔l中的原料气放出，然后再打开氮气阀门ll让氮气经过阀门11、 5,通过吸附塔1 A/^文空阀门9放出，从而将吸附塔l中残余的原料气置换并吹出。此时再关闭原料气阀门4、 5、打开氮气阀门10，关闭氮气阀门12、打开再生气阀门7、 8,让再生气通过吸附塔l加热、再生和冷吹。这样就更能确保原料气不会和再生气参混。
以上所有阀门的操作都可以用PLC或者DCS控制系统依照时间或者气体的纯度情况来控制。
图3为本实用新型吸附式气体净化设备第二实施例的结构示意图。如图5所示，在本实施例中，吸附塔单元包括三个吸附塔1、 2和28，该吸附式气体净化设备的结构和工作过程和实施例一中的结构和工作过程基本一样，在此不再赘述。当吸附塔l.在工作时，再生气B通过阀门33、 34进入吸附塔28冷吹、降温，从吸附塔28出来后，再通过阀门49、 50it^再生气加热系统23加热，加热后再通过阀门46、 47进入吸附塔2加热再生，最后从吸附塔2出来经过阀门19放空。当吸附塔1的吸附材料已不能满足净化要求^需要加热再生时，则切换到吸附塔28工作，而吸附塔2冷吹、降温，吸附塔l加热再生。不同之处仍然是，所有原料气阀门和再生气阀门都采用所述的气体阀门装置，图中3和4、 5和6、 13和14、 15和16、 29和30、31和32就是所述的气体阀门装置的原料气阀门，而7和8、 17和18、 33和34、 41和42、 46和47、 51和52、 39和40、 44和45、 49和50就是所述的气体阀门装置的再生气阀门。同时，在上述的气体阀门装置每两个串连的原料气阀门之间的管道上又有管道分别与氮气阀门10、 11、 20、 21、 36、37相连接；在上述的气体阀门装置的每两个串连的再生气气阀门之间的管道上又有管道分别与氮气阀门12、 22、 38、 43、 48、 53、 54、 55、 56相连接，各个氮气阀门又通过管道与氮气供气管道上的稳压岡门27相连接，氮气供气管道又与制氮系统D的氮气出口管相连接。
图4为本实用新型吸附式气体净化设备第三实施例的结构示意图。如图4所示，在本实施例中，吸附塔单元包括三个吸附塔单元，每个吸附塔单元包括两个吸附塔1-1和1-2、 2-1和2-2和3-1和3-2,该吸附式气体净化设备的结构和工作流程已在申请号为200920301039.1的实用新型"^兌明书中有详细的介绍，在此不再赘述。不同之处仍然是，所有原料气阀门和再生气阀门都采用所述的气体阀门装置，图中3和4、 5和6、 13和14、 15和16、 29和30、 31和32就是所述的气体阀门装置串连的原料气阀门，同时，在上述每两个串连的原料气阀门之间的管道上又有管道分别与氮气阀门10、 11、 20、21、 36、 37相连接；图中7和8、 17和18、 33和34、 39和40、 41和42、44和45、 46和47、 49和50、 51和52、就是所述的气体阀门装置串连的再生气阀门。同时，在上述每两个串连的再生气气阀门之间的管道上又有管道分别与氮气阀门12、 22、 38、 54、 43、 55、 48、 56、 53相连接，各个氮气阀门又通过管道与氮气供气管道上的稳压阀门27相连接，氮气供气管道又与制氮系统D的氮气出口管相连接。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种应用于吸附式气体净化设备中的气体阀门装置，包括通过管道相连接的进气口和排气口，其特征在于在进气口处设有第一阀门、在排气口处设有第二阀门，第一阀门和第二阀门之间的管道还与一氮气输入管道相连接，在该氮气输入管道上设有第三阀门。
2. —种吸附式气体净化设备，其特征在于所述设备包括吸附塔单元、 再生气加热系统和制氮系统，每个吸附塔单元还带有如权利要求1所述的至 少三个气体阀门装置；所述吸附塔单元的原料气供气管道与第一气体阀门装置的进气口相连 接，且该气体阀门装置的排气口与吸附》荅单元的供气管道相连接；所述吸附 塔单元的排气管道与第二气体阀门装置的进气口相连接，且该气体阀门装置 的排气口与原料气排气管道相连接；所述再生气加热系统的供气管道与第三气体阀门装置的进气口相连接， 且该气体阀门装置的排气口与吸附塔单元的排气管道相连接；所述再生气排 气管道与吸附塔单元的供气管道相连接；所述制氮系统分别与每个吸附i荅单 元的三个气体阀门装置的氮气输入管道相连接。
3. 根据权利要求2所述的吸附式气体净化设备，其特征在于所述设 备还包括稳压阀门，该稳压阀门位于制氮系统的供气管道上，并连接于所述 制氮系统与气体阀门装置的氮气输入管道之间。
4. 根据权利要求3所述的吸附式气体净化设备，其特征在于所述设 备还包括放空阀门，该放空阀门位于再生气排气管道上，并与所述吸附塔单 元的供气管道相连接。
5. 根据权利要求2-4任一所述的吸附式气体净化设备，其特征在于 所述再生气加热系统包4舌加热器、加热阀门和旁通冷吹阀门，该再生气加热系统位于再生气供气管道上，并与所述气体阀门装置的进气口相连接。
6. 根据权利要求2-4任一所述的吸附式气体净化设备，其特征在于 所迷设备还包括控制系统，该控制系统与气体阀门装置相连接，用于控制气 体阀门装置中阀门的开启或者关闭。
7. 根据权利要求2-4任一所述的吸附式气体净化设备，其特征在于 所述i殳备还包括冷却系统，所述再生气加热系统和冷却系统可为一体集成的 力口热冷却系统。
专利摘要本实用新型涉及一种气体阀门装置，特别涉及一种应用于吸附式气体净化设备中的气体阀门装置，包括通过管道相连接的进气口和排气口，在进气口处设有第一阀门、在排气口处设有第二阀门，第一阀门和第二阀门之间的管道还与一氮气输入管道相连接，在该氮气输入管道上设有第三阀门。所述气体阀门装置应用于吸附式气体净化设备中，当注入有高于或等于原料气压力的氮气时，可以有效地防止了易燃易爆的原料气向再生气管道的泄漏，从而保证了设备使用的安全，此外，还可以用氮气置换再生完成后的吸附塔中所残留的再生气，也能用氮气置换吸附完成后的塔中所残留的原料气，这样就更能确保原料气不会和再生气参混，提高了吸附式气体净化设备使用的安全性。
文档编号B01D53/04GK201361512SQ20092014492
公开日2009年12月16日 申请日期2009年3月5日 优先权日2009年3月5日
发明者杨克剑 申请人:北京国能时代能源科技发展有限公司;杨克剑