[发明专利]气体分离装置和气体分离方法

说明书

本发明涉及气体分离技术领域，公开了一种气体分离装置和气体分离方法。其中，所述气体分离装置包括吸附塔，吸附塔还具有进气口和多个沿流体流动方向间隔分布的出气口。以制取氮气为例，选择碳分子筛作为吸附剂，由于不同尺寸的气体分子相对扩散速率存在差异，气体混合物的组分可以被有效的分离。由于出气口设置为沿流体流动方向间隔分布，在向所述进气口通入压缩空气后，压缩空气中氧气延流体流动方向逐步被碳分子筛吸附，离进气口越远的出气口氮气的浓度越高。因此，从不同的出气口所释放的氮气的浓度也是不同。这样就实现了能够同时制取不同纯度氮气的效果，克服了现有技术的气体分离装置不能同时制取多种不同纯度氮气的问题。

技术领域

本发明涉及气体分离技术领域，具体地涉及一种气体分离装置和气体分离方法。

背景技术

气体分离装置是指以混合气体为原料，利用物理或化学方法，将其中有用气体进行分离的设备。

以制备(分离)氮气为例，现有技术中，在额定产氮量前提下，目前该领域采用的技术均为每台套制氮机仅能制取一种纯度的氮气。当用户需要制备两种或两种以上不同纯度的氮气时，一种方法是购置两台甚至多台制氮机用以满足需求；另一种方法是购置产氮量大且产氮纯度高的制氮机。

采用上述两种方式满足用户同时需要两种或两种以上纯度的氮气工艺需求会产生以下缺点：其一，设备投资成本以及维护费用高；其二，设备操作及检修工作量大；其三，设备台套增加导致故障点多；其四，采用高纯度氮气代替低纯度氮气使用导致氮气使用成本高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中气体分离装置不能同时制取多种不同纯度气体的问题。

为了实现上述目的，本发明提供第一方面提供一种气体分离装置，包括内部具有空腔且能够填充吸附剂的吸附塔，所述吸附塔还具有进气口和多个沿流体流动方向间隔分布的出气口。

根据吸附剂的选择不同，本发明的气体分离装置可以制取不同气体。以制取氮气为例，选择碳分子筛作为吸附剂，由于不同尺寸的气体分子相对扩散速率存在差异，气体混合物的组分可以被有效的分离。具体而言，碳分子筛内部微孔分布一般在0.28～0.38nm。在该微孔尺寸范围内，氧气可以快速通过微孔孔口扩散到孔内，而氮气却很难通过微孔孔口，从而实现氮气分离。简言之，碳分子筛吸附氧气的能力大于吸附氮气的能力。

由于出气口设置为沿流体流动方向间隔分布，在向所述进气口通入压缩空气后，压缩空气中氧气延流体流动方向逐步被碳分子筛吸附，离进气口越远的出气口氮气的浓度越高。因此，从不同的出气口所释放的氮气的浓度也是不同。这样就实现了能够同时制取不同纯度氮气的效果，克服了现有技术的气体分离装置不能同时制取多种不同纯度氮气的问题。大幅度降低设备投资(购置)成本及维护费用，减少了设备操作及检修工作量，减少了设备台套增加导致的故障点，降低了高纯度氮气代替低纯度氮气使用所导致氮气使用成本高的问题。

进一步地，所述吸附塔包括由多个吸附单元流体连通形成的流体通道，每个所述吸附单元上均设置有所述出气口。

在一种具体实施方式中，多个所述吸附单元流体连通形成循环流体通道。

在另一种具体实施方式中，多个所述吸附单元流体连通形成具有始端和末端的单向流体通道。

进一步地，所述进气口位于所述单向流体通道的始端；所述单向流体通道的始端还设置有排气口。

进一步地，所述进气口、所述出气口以及所述排气口处均设置有用于打开和关闭所述进气口、所述出气口以及所述排气口的阀门。

进一步地，所述阀门设置为气动阀或电动阀。

本发明另一方面提供一种气体分离方法，利用上述气体分离装置同时制取不同纯度的气体，所述气体分离方法包括：

在所述吸附单元内填充吸附剂；