專利名稱：帶回收裝置的兩段變壓吸附裝置脫除變換氣中co的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用帶回收裝置的兩段變壓吸附裝置從變換氣中脫除CO2及可根據(jù)需要同時提純高純度CO2的變壓吸附氣體分離技術(shù)的方法，該方法主要應(yīng)用于小氮肥或化肥行業(yè)中，也可用于有類似氣源要求的其它領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
兩段變壓吸附裝置脫除變換氣中CO2的方法，國內(nèi)外雖已有公開的專利文獻報導(dǎo)，但均存在第一段和第二段變壓吸附裝置高壓放空的問題(均壓降壓過程結(jié)束后，吸附器中的壓力大于0.01MPA就為高壓，壓力越高，有效氣體損失越大)，尤其是第二段變壓吸附裝置，由于原料氣中的CO2濃度較低，導(dǎo)致第二段逆放放空后有效氣體H2、N2、CO的大量損失，造成了合成氨、尿素、甲醇的總產(chǎn)量降低，同時這部分易燃、易爆、有毒氣體的放空加大了周邊環(huán)境的污染和安全隱患。本發(fā)明通過回收裝置完全取消了第二段變壓吸附裝置放空這一步驟，將這部分有效氣體回收返回變壓吸附裝置本身，最大化地提高了產(chǎn)量，又減小了環(huán)境污染和安全隱患，提高了吸附劑的利用率。同時裝置可采用多根管道分別對多個吸附器同時抽真空以提高抽空時間及真空度并降低電耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明采用的帶回收裝置的兩段變壓吸附裝置脫除變換氣中CO2的方法，完全取消了第二段變壓吸附裝置中的放空過程及第一段、第二段變壓吸附裝置中的吹掃過程，使有效氣體H2、N2、CO、CO2的回收率達到最大化，并可根據(jù)不同的情況，調(diào)整H2、N2、CO、CO2的比率，從而最大限度地提高合成氨、尿素、甲醇生產(chǎn)的總產(chǎn)量。同時裝置可采用兩根管道分別對吸附器抽真空以提高抽空時間及真空度并降低電耗。
為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下帶回收裝置的兩段變壓吸附裝置脫除變換氣中CO2的方法，第一段變壓吸附裝置作為粗脫二氧化碳裝置，第二段變壓吸附裝置作為精脫二氧化碳裝置，其特征在于所述的第二段變壓吸附裝置在一次循環(huán)中依次經(jīng)歷吸附、均壓降壓、回收過程、抽真空、均壓升壓及終充升壓；將第一段與第二段變壓吸附裝置有機結(jié)合起來的回收過程中的回收裝置是由順放罐、壓縮機、回收罐組成。
所述的第一段變壓吸附裝置依次經(jīng)歷吸附、均壓降壓、置換過程、逆放過程、真空解吸過程、均壓升壓及終充升壓，并回收CO2所述的第一段變壓吸附裝置依次經(jīng)歷吸附、均壓降壓、逆放過程、真空解吸過程、均壓升壓及終充升壓；且不回收CO2所述的順放罐經(jīng)壓縮機與回收罐連通，順放罐與第二段變壓吸附裝置的吸附器出口管道相連通，回收罐與第一段或者第二段變壓吸附裝置的吸附器進/出口管道相連通，或者直接回收作為產(chǎn)品氣。
所述回收裝置中順放罐的壓力控制在-0.05～0.25MPa范圍內(nèi)。
所述回收裝置中的回收罐內(nèi)的高壓氣體作為第一段或者第二段變壓吸附裝置的終充升壓氣體和均壓升壓氣體，從吸附器的底部或頂部分別返回第一段或者第二段變壓吸附裝置中。
所述的高壓氣體的壓力與壓縮機出口的壓力選型范圍在任一段變壓吸附裝置的吸附壓力范圍以下。
所述順放罐或者回收罐是空罐或內(nèi)裝有吸附劑。
所述的第一段或者第二段變壓吸附裝置抽真空步驟中，是用多根管道對多個吸附器或者其任意組合同時進行抽真空。
以下具體予以說明帶回收裝置的兩段變壓吸附裝置脫除變換氣中CO2的方法，在一次循環(huán)中依次包括如下工藝步驟(一)帶回收CO2的第一段變壓吸附裝置A、吸附來自氣水分離器的變換氣，在吸附工作壓力自下而上地經(jīng)吸附器時，氣流中飽和水、硫、二氧化碳被吸附劑選擇性的吸附，脫除二氧化碳后的凈化氣體從吸附塔頂部排出，作為粗脫碳氣輸入第二段變壓吸附裝置。在原料氣通過吸附器的過程中，當雜質(zhì)CO2的吸附前沿到達吸附劑一定高度時，即停止原料氣的輸入和粗脫碳氣的輸出。此時吸附前沿與出口端之間尚留有一段“還未吸附飽和CO2的吸附劑”即未被污染吸附劑的預(yù)留段。
B、均壓降壓吸附過程結(jié)束后，吸附器中仍保留較高的壓力，在吸附器與吸附器之間，或吸附器與均壓罐之間進行壓力均衡，使吸附器的壓力盡量降到最低。
C、置換過程均壓降壓過程結(jié)束后，順著吸附方向用高純度的CO2置換吸附器，將吸附床層死空間內(nèi)的氫氮氣、一氧化碳置換出來；同時可將還沒有達到產(chǎn)品二氧化碳含量要求的氣體放空。
D、逆放過程置換過程結(jié)束后，逆著吸附方向?qū)ξ狡鬟M行減壓直至常壓，使被吸附的部分CO2減壓解吸出來。
E、真空解吸過程逆放過程結(jié)束后，逆著吸附方向?qū)ξ狡鞒檎婵?，進一步降低壓力，使被吸附的CO2最大限度解吸出來。
F、均壓升壓抽空過程結(jié)束后，吸附器從出口端接受其它吸附器或均壓罐均壓降壓氣體的升壓，也可以利用回收罐中的氣體均壓升壓，使吸附器的壓力逐步升高。
G、終充升壓均壓升壓過程結(jié)束后，通過回收塔中的加壓氣或粗脫碳氣或原料氣從吸附器底部或頂部對吸附器進行最終升壓，直至達到本段裝置的吸附壓力，降低裝置的壓力波動。
(二)不帶回收CO2的第一段變壓吸附裝置A、吸附來自氣水分離器的變換氣，在吸附工作壓力自下而上地經(jīng)吸附器時，氣流中飽和水、硫、二氧化碳被吸附劑選擇性的吸附，脫除二氧化碳后的凈化氣體從吸附塔頂部排出，作為粗脫碳氣輸入第二段變壓吸附裝置。在原料氣通過吸附器的過程中，當雜質(zhì)CO2的吸附前沿到達吸附劑一定高度時，即停止原料氣的輸入和產(chǎn)品氣的輸出。此時吸附前沿與出口端之間尚留有一段“還未吸附飽和CO2的吸附劑”即未被污染吸附劑的預(yù)留段。
B、均壓降壓吸附過程結(jié)束后，吸附器中仍保留較高的壓力，在吸附器與吸附器之間，或吸附器與均壓罐之間進行壓力均衡，使吸附器的壓力盡量降到最低。
C、逆放過程均壓過程結(jié)束后，逆著吸附方向?qū)ξ狡鬟M行減壓直至常壓，使被吸附的部分CO2減壓解吸出來。
D、真空解吸過程逆放過程結(jié)束后，逆著吸附方向?qū)ξ狡鞒檎婵?，進一步降低壓力，使被吸附的CO2最大限度解吸出來。
E、均壓升壓抽空過程結(jié)束后，吸附器從出口端接受其它吸附器或均壓罐均壓降壓氣體的升壓，也可以利用回收罐中的氣體均壓升壓，使吸附器的壓力逐步升高。
F、終充升壓均壓升壓過程結(jié)束后，可通過回收塔中的加壓氣或原料氣或粗脫碳氣從吸附器底部或頂部對吸附器進行最終升壓，直至達到吸附壓力，降低裝置的壓力波動。
(三)第二段變壓吸附裝置A、吸附來自第一段變壓吸附裝置的粗脫碳氣，在吸附工作壓力自下而上地經(jīng)吸附器時，二氧化碳被吸附劑選擇性的吸附，脫除二氧化碳后的凈化氣體從吸附器頂部排出，作為產(chǎn)品氣輸入下工段。當CO2雜質(zhì)到達吸附劑一定高度時，即停止原料氣的輸入和產(chǎn)品氣的輸出。此時吸附前沿與出口端之間尚留有一段“還未吸附飽和CO2的吸附劑”即未被污染吸附劑的預(yù)留段。
B、預(yù)回收吸附過程結(jié)束后，由于從吸附器頂部流出的氣體組份與產(chǎn)品氣相當，打開程控閥門，使吸附器中的氣體向壓力較低的地方(如第一段變壓吸附裝置或碳化副塔、壓縮機入口等)回收氣體，提高有效氣體的回收率，降低吸附器中的壓力。此時吸附前沿繼續(xù)向前推進，當壓力基本平衡后，預(yù)回收過程即結(jié)束。
由于吸附過程結(jié)束后，吸附塔中尚保留著與吸附壓力相等的高壓，因此根據(jù)化肥生產(chǎn)中其它工段阻力降通常比變壓吸附裝置的阻力降高的特點即可實施本段裝置的預(yù)回收工藝過程。
本預(yù)回收工藝步驟是根據(jù)需要而設(shè)置的，可以從吸附步驟直接進入均壓降壓。
C、均壓降壓上述過程結(jié)束后，吸附器中仍保留較高的壓力，在吸附器與吸附器之間，或吸附器與均壓罐之間進行壓力均衡，使吸附器的壓力盡量降到最低。
D、回收過程均壓降壓過程結(jié)束后，吸附器中還有一定的壓力，將吸附器中的剩余氣體放入一個順放罐中，再用壓縮機對順放罐加壓至較高壓力后，進入回收罐儲存。
所述順放罐的壓力控制在-0.05～0.25MPa范圍內(nèi)。
所述順放罐中裝有吸附劑填料或未裝吸附劑填料。
所述回收罐中裝填有吸附劑或未裝填吸附劑。
所述較高壓力可根據(jù)裝置的具體情況確定，如第一段或第二段的吸附壓力或均壓壓力。
E、抽空回收過程結(jié)束后，吸附器中的壓力基本上為負壓，通過真空泵抽真空進一步降壓，使吸附劑得到解吸再生。
所述的真空泵抽真空，是指可采用一根管道對吸附器單獨抽真空；也可采用兩根管道分別對兩臺吸附器抽真空或采用兩根管道通過開啟程控閥門同時對吸附器抽真空。
F、均壓升壓抽空過程結(jié)束后，吸附器從出口端接受其它吸附器或均壓罐均壓降壓氣體的升壓，使吸附器的壓力逐步升高。
G、終充升壓均壓升壓過程結(jié)束后，通過回收塔中的加壓氣從吸附器底部或頂部和產(chǎn)品氣從吸附器頂部對吸附塔進行最終升壓，直至達到吸附壓力。
本發(fā)明的優(yōu)點在于本發(fā)明通過回收系統(tǒng)完全取消了第二段變壓吸附裝置中的放空過程及第一段、第二段變壓吸附裝置中的吹掃過程，從而最大化地提高了有效氣體H2、N2、CO、CO2的回收率及吸附劑的利用率，大大減小了環(huán)境污染和安全隱患；同時，本發(fā)明還可根據(jù)不同的情況，調(diào)整H2、N2、CO、CO2的比率，從而最大限度地提高合成氨、尿素、甲醇生產(chǎn)的總產(chǎn)量。同時裝置采用兩根管道分別對吸附器抽真空最大限度提高抽空時間及真空度并降低電耗。


圖1為本發(fā)明實施例1的工藝流程2為本發(fā)明實施例2的工藝流程3為本發(fā)明回收過程中的回收裝置的連接關(guān)系示意圖具體實施方式
實施例1一種帶回收系統(tǒng)的兩段變壓吸附裝置脫除合成氨中CO2的方法，它以合成氨變換氣為原料，通過兩段變壓吸附裝置達到脫除CO2為目的，本例中第一段變壓吸附裝置無需提純回收高純度的CO2。
1、第一段變壓吸附裝置實施步驟第一段變壓吸附裝置的原料氣為來自合成氨系統(tǒng)的變換氣，其中原料氣溫度≤40℃，工作壓力0.80MPa，第一段變壓吸附裝置由八個吸附塔、一臺汽水分離器、二個均壓罐組成，該段裝置吸附器中按優(yōu)化比例裝有活性氧化鋁、活性碳、細孔硅膠三種吸附劑，其原料氣的氣體組份如下組份 H2N2CO CO2CH4其它 總硫 H2O(汽)濃度(V)～54％ ～15％～1％ ～28％ ～1％～1 ＜100mg/m3飽和如圖1所示，第一段變壓吸附裝置實施步驟的特征在于每個吸附器在一次循環(huán)中依次經(jīng)歷以下工藝步驟吸附、一均降、二均降、三均降、四均降、五均降、逆放、抽空、五均升、四均升、三均升、二均升、一均升及終充升壓等步驟。
下面以A塔為例進行說明，參見工藝流程圖(1)吸附來自氣水分離器的變換氣，經(jīng)管道和程控閥門KV1A、KV2A進入第一段變壓吸附裝置并從A吸附器下端進入，以吸附工作壓力自下而上地流經(jīng)吸附床時，氣流中的飽和水、硫、二氧化碳被吸附劑選擇性的吸附，脫除二氧化碳后的氣體經(jīng)出口程控閥門從A吸附器頂部排出，作為粗脫碳氣輸入到第二段變壓吸附裝置。當雜質(zhì)組份的吸附前沿(即指粗脫碳氣中所允許的最大雜質(zhì)濃度)到達吸附床一定高度時，即停止原料氣的輸入和粗脫碳氣的輸出。此時吸附前沿與出口端之間尚留一段“未使用過的吸附劑”--預(yù)留段。
(2)一均降吸附過程停止后，KV-1A和KV-2A閥門關(guān)閉，吸附器中尚保留與吸附壓力相等的高壓，通過打開閥門KV-3A、KV3E使吸附器A、E相通進行壓力均衡，此時A塔的吸附前沿繼續(xù)向前推進，當A、E兩塔壓力基本平衡后，關(guān)閉KV3E，此時，A塔的吸附前沿仍未到達出口端。這一過程的作用是回收A塔死空間的部分有效氣體，其氣體組成純度與輸出的粗脫碳氣基本相同。
(3)二均降一均結(jié)束后，A塔內(nèi)尚有較高的壓力，此時繼續(xù)保持打開KV3A閥并開啟KV2使A塔內(nèi)的氣體放入均壓罐中，使二者壓力平衡，然后同時關(guān)閉KV3A、KV2閥門。
(4)三均降開啟程控閥KV4A、KV4F，讓吸附器A與F連通，當兩塔壓力平衡后，關(guān)KV4F。
(5)四均降繼續(xù)保持打開KV4A，并開啟程控閥KV3，讓A塔氣體繼續(xù)放入均壓罐中，當二者壓力平衡后，關(guān)閉KV3。
(6)五均降四均降結(jié)束后，A塔內(nèi)最后剩余氣體仍有已經(jīng)不太高的壓力，繼續(xù)保持打開KV4A并打開閥KV4G，當吸附器A、G壓力平衡后，同時關(guān)閉KV4A、4G，均壓結(jié)束。均壓的目的是將吸附器壓力降至較低且達到解吸效果最好的目的，并同時回收部分H2、N2氣體。
(7)逆放開啟KV5A，將塔中剩余氣體逆著吸附方向放空至常壓，之后關(guān)閉KV5A。
(8)抽空利用KV6與真空泵連通，對吸附器A實施抽空，以進一步解吸降壓吸附器，抽空結(jié)束，關(guān)閉KV6A。
(9)五均升開啟KV4A、KV4C閥門，使A塔與C塔連通，直至A、C兩塔壓力平衡，五均升結(jié)束。
(10)四均升分時開啟程控閥KV4A、KV3，KV1A，使均壓罐中的氣體充入A塔升壓，當二者壓力平衡后，關(guān)KV3。
(11)三均升開啟程控閥KV4D，使D塔中氣體充入A塔中，當二者壓力平衡后，關(guān)KV4A、KV4D。
(12)二均升開啟程控閥KV3A、KV2使均壓罐中氣體充入A塔，當二者壓力平衡后，關(guān)KV2。
(13)一均升開啟程控閥KV3E，接受從E塔來的氣體升壓，當二者壓力平衡后，關(guān)KV3E。
(14)最終升壓開啟程控閥KV3A、KV1，用回收罐中的氣體和原料氣對A吸附器終充升壓，直至A吸附器升壓至第一段變壓吸附裝置的吸附壓力，關(guān)KV3A、KV1。吸附床為下一循環(huán)的所有準備工作即告完畢，緊接著進行下一循環(huán)過程。
其余七塔的操作步驟與A塔完全相同，只是在時間上按一定程序相互錯開，循環(huán)進行。
2、第二段變壓吸附裝置實施步驟第二段變壓吸附裝置的原料氣為來自第一段變壓吸附裝置經(jīng)升壓后的粗脫碳氣，其中原料氣溫度≤40℃，工作壓力1.70MPa，第二段變壓吸附裝置吸附器中只裝有細孔硅膠這一種吸附劑，該段裝置由八個吸附器、二個均壓罐、一個順放罐、一臺壓縮機、一個回收罐組成。
如圖1所示，第二段變壓吸附裝置實施步驟的特征在于每個吸附器在一次循環(huán)中需經(jīng)歷吸附、一均降、二均降、三均降、四均降、五均降、順向回收、抽空、五均升、四均升、三均升、二均升、一均升、終充升壓等步驟。
下面以A塔為例進行說明，參見工藝流程圖(1)吸附來自第一段變壓吸附裝置的粗脫碳氣，從A吸附器下端進入，在吸附工作壓力自下而上地流經(jīng)吸附床時，氣流中二氧化碳被吸附劑選擇性的吸附，脫除二氧化碳后的凈化氣體經(jīng)KV2A從吸附器頂部排出，作為產(chǎn)品氣輸入下工段。當雜質(zhì)組份的吸附前沿(即指產(chǎn)品中所允許的最大雜質(zhì)濃度)到達吸附床一定高度時，即停止原料氣的輸入和產(chǎn)品氣的輸出。此時吸附前沿同出口端之間尚留一段“未使用過的吸附劑”--預(yù)留段。
(2)一均降吸附過程停止后，KV1A和KV2A閥門關(guān)閉，吸附器中尚保留與吸附壓力相等的高壓，通過打開閥門KV3A、KV3E使吸附器A、E相通進行壓力均衡，此時A塔的吸附前沿繼續(xù)向前推進，當A、E兩塔壓力基本平衡后，關(guān)閉KV3E，此時，A塔的吸附前沿仍未到達出口端。這一過程的作用是回收A塔死空間的部分產(chǎn)品氣，其氣體組成純度與輸出的產(chǎn)品氣基本相同。
(3)二均降一均結(jié)束后，A塔內(nèi)尚有較高的壓力，此時繼續(xù)保持打開KV3A閥并開啟KV2使A塔內(nèi)的氣體放入均壓罐中，使二者壓力平衡，然后同時關(guān)閉KV3A、KV2閥門。
(4)三均降開啟程控閥KV3A、KV3F、讓吸附器A與F連通，當兩塔壓力平衡后，關(guān)KV3A、KV3F。
(5)四均降繼續(xù)保持打開KV4A，并開啟程控閥KV3，讓A塔氣體繼續(xù)放入均壓罐中，當二者壓力平衡后，關(guān)閉KV3。
(6)五均降四均降結(jié)束后，A塔內(nèi)最后剩余氣體仍有已經(jīng)不太高的壓力，繼續(xù)保持打開KV4A并打開閥KV4G，當吸附器A、G壓力平衡后，同時關(guān)閉KV4A、4G，均壓結(jié)束。均壓的目的是將吸附器壓力降至較低且達到解吸效果最好的目的，并同時回收部分H2、N2氣體。
(7)順放回收打開KV5A并打開閥門KV4，將吸附器中剩余氣體順著吸附方向進行回收，進入順放罐。操作員可通過調(diào)節(jié)均壓時間的方式控制順放回收的壓力。
(8)抽空利用KV7A與真空泵連通，對吸附器A實施抽空，以進一步降壓解吸，抽空結(jié)束，關(guān)閉KV7A。
(9)五均升開啟KV4A，KV4C閥門，使A塔與C塔連通，直至A、C兩塔壓力平衡，五均升結(jié)束。
(10)四均升開啟程控閥KV4A、KV3，使均壓罐中的氣體充入A塔升壓，當二者壓力平衡后，關(guān)KV3。
(11)三均升開啟程控閥KV3A、KV3D，使D塔中氣體充入A塔中，當二者壓力平衡后，關(guān)KV3A、KV3D。
(12)二均升繼續(xù)打開程控閥KV3A，并開啟程控閥KV2使均壓罐中氣體充入A塔，當二者壓力平衡后，關(guān)閉KV2。
(13)一均升繼續(xù)打開程控閥KV3A，并開啟程控閥KV3E，接受從E塔來的氣體升壓，當二者壓力平衡后，關(guān)KV3A、KV3E。
(14)最終升壓開啟程控閥KV1、KV3A，用產(chǎn)品氣對A吸附器終充升壓，直至A吸附器升壓至吸附壓力，關(guān)KV5A。吸附床為下一循環(huán)的所有準備工作即告完畢，緊接著進行下一循環(huán)過程。
其余七塔的操作步驟與A塔完全相同，只是在時間上按一定程序相互錯開，循環(huán)進行。
本例實施結(jié)果為凈化產(chǎn)品氣中CO2濃度為0.2％，H2、N2、CO回收率(尤其是N2、CO回收率)比現(xiàn)有技術(shù)明顯大幅度提高，總氨產(chǎn)量明顯增加。
實施例2一種帶回收系統(tǒng)的兩段變壓吸附裝置脫除合成氨中CO2的方法，它以合成氨變換氣為原料，通過兩段變壓吸附裝置達到脫除CO2的目的，本例中第一段變壓吸附裝置需要提純回收高純度的98.5％的CO2用于尿素生產(chǎn)。
1、第一段變壓吸附裝置實施步驟第一段變壓吸附裝置的原料氣為來自合成氨系統(tǒng)的變換氣，其中原料氣溫度≤40℃，工作壓力2.0MPa，第一段變壓吸附裝置由十個吸附塔、一臺汽水分離器、二個均壓罐組成，該段裝置吸附器中按優(yōu)化比例裝有活性氧化鋁、活性碳、細孔硅膠三種吸附劑，其原料氣的氣體組份如下組份 H2N2CO CO2CH4+Ar 總硫H2O(汽)濃度(V)～53.5％～15.5％ ～3％ ～27.5％～0.5％ ＜100mg/m3飽和如圖2所示，第一段變壓吸附裝置實施步驟特征在于每個吸附塔在一次循環(huán)中依次經(jīng)歷以下工藝步驟吸附、一均降、二均降、三均降、四均降、五均降、置換、逆放、抽空、五均升、四均升、三均升、二均升、一均升及終充升壓。
下面以A塔為例進行說明，參見工藝流程圖(1)吸附來自分離器的變換氣，經(jīng)KV1A從A塔下端入口，在吸附工作壓力自下而上地流經(jīng)吸附床時，氣流中二氧化碳被吸附劑選擇性的吸附，脫除二氧化碳后的凈化氣體經(jīng)KV2A從吸附器頂部排出，作為產(chǎn)品氣輸入下工段。當雜質(zhì)組份的吸附前沿(即指產(chǎn)品中所允許的最大雜質(zhì)濃度)到達吸附床一定高度時，即停止原料的輸入和產(chǎn)品氣的輸出。此時吸附前沿同出口端之間尚留一段“未使用過的吸附劑”--預(yù)留段。
(2)一均降打開閥門KV3A，并打開KV3F使吸附器A、F相通進行壓力均衡，此時A塔的吸附前沿繼續(xù)向前推進，當A、F兩塔壓力基本平衡后，關(guān)閉KV3F，此時，A塔的吸附前沿仍未到達出口端。這一過程的作用是回收A塔死空間的部分產(chǎn)品氣，其氣體組成純度與輸出的產(chǎn)品氣基本相同。
(3)二均降一均結(jié)束后，A塔內(nèi)尚有較高的壓力，此時繼續(xù)保持打開KV-3A閥并開啟KV2使A塔內(nèi)的氣體放入均壓罐中，使二者壓力平衡，然后同時關(guān)閉KV3A、KV2閥門。
(4)三均降開啟程控閥KV4A、KV4G，讓吸附器A與G連通，當兩塔壓力平衡后，關(guān)KV4G。
(5)四均降繼續(xù)保持打開KV4A，并開啟程控閥KV3，讓A塔氣體繼續(xù)放入均壓罐中，當二者壓力平衡后，關(guān)閉KV3。
(6)五均降四均降結(jié)束后，A塔內(nèi)最后剩余氣體仍有已經(jīng)不太高的壓力，繼續(xù)保持打開KV4A并打開閥KV4H，當吸附器A、H壓力平衡后，關(guān)閉KV4H，均壓結(jié)束。均壓的目的是將吸附器壓力降至較低且達到解吸效果最好的目的，并同時回收部分H2、N2氣體。
(7)置換均壓降壓過程結(jié)束后，打開KV5A、KV7A，順著吸附方向用高純度CO2氣體和部分大于98.5％的CO2產(chǎn)品置換吸附器，置換氣體進入氣柜或其它地方回收，吸附器的壓力放到氣柜的壓力或與所放處的壓力相等為止。
置換過程可分為兩個階段，第一階段將吸附床層死空間內(nèi)的氫氮氣、一氧化碳置換出來送入氣柜；第二階段二氧化碳含量逐漸升高，對二氧化碳含量還沒有達到98.5％的尿素生產(chǎn)要求的氣體，通過放空總管放空。
(8)逆放開啟KV5A，將A塔中剩余氣體逆著吸附方向放空至常壓，之后關(guān)閉KV5A。
(9)抽空利用KV6A與真空泵連通，對吸附器A實施抽空，以進一步解吸，抽空結(jié)束，關(guān)閉KV6A。
(10)五均升開啟KV4A，KV4D閥門，使A塔與D塔連通，直至A、D兩塔壓力平衡，五均升結(jié)束。
(11)四均升開啟程控閥KV4A、KV3，使均壓罐中的氣體充入A塔升壓，當二者壓力平衡后，關(guān)KV3。
(12)三均升開啟程控閥KV4E，使E塔中氣體充入A塔中，當二者壓力平衡后，關(guān)KV4A、KV4E。
(13)二均升打開程控閥KV3A、KV2使均壓罐中的氣體充入A塔，當二者壓力平衡后，關(guān)KV2。
(14)一均升繼續(xù)開啟程控閥KV3A，開啟程控閥KV3F，接受從F塔來的氣體升壓，當二者壓力平衡后，關(guān)KV3F。
(15)最終升壓開啟程控閥KV1A，關(guān)閉KV2A，用原料氣對A塔升壓，直至A塔升壓至吸附壓力。吸附床為下一循環(huán)的所有準備工作即告完畢，緊接著進行下一循環(huán)過程。
其余九塔的操作步驟與A塔完全相同，只是在時間上按一定程序相互錯開，循環(huán)進行。
2、第二段變壓吸附裝置實施步驟第二段變壓吸附裝置的原料氣為來自第一段變壓吸附裝置粗脫碳氣，其中原料氣溫度≤40℃，工作壓力1.95MPa，第二段變壓吸附裝置吸附器中只裝有細孔硅膠這一種吸附劑，該段吸附裝置由八個吸附器、二個均壓罐、一個順放罐、一臺壓縮機、一個回收罐組成。
如圖2所示，第二段變壓吸附裝置實施步驟的特征在于每個吸附器在一次循環(huán)中需經(jīng)歷吸附、一均降、二均降、三均降、四均降、五均降、順向回收、抽空、五均升、四均升、三均升、二均升、一均升、再加壓等步驟。
下面以A塔為例進行說明，參見工藝流程圖(1)吸附來自第一段變壓吸附裝置的粗脫碳氣，從A吸附器下端進入，在吸附工作壓力自下而上地流經(jīng)吸附床時，氣流中二氧化碳被吸附劑選擇性的吸附，脫除二氧化碳后的凈化氣體經(jīng)KV2A從吸附器頂部排出，作為產(chǎn)品氣輸入下工段。當雜質(zhì)組份的吸附前沿(即指產(chǎn)品中所允許的最大雜質(zhì)濃度)到達吸附床一定高度時，即停止原料氣的輸入和產(chǎn)品氣的輸出。此時吸附前沿同出口端之間尚留一段“未使用過的吸附劑”--預(yù)留段。
(2)一均降吸附過程停止后，KV1A和KV2A閥門關(guān)閉，吸附器中尚保留與吸附壓力相等的高壓，通過打開閥門KV3A、KV3E使吸附器A、E相通進行壓力均衡，此時A塔的吸附前沿繼續(xù)向前推進，當A、E兩塔壓力基本平衡后，關(guān)閉KV3E，此時，A塔的吸附前沿仍未到達出口端。這一過程的作用是回收A塔死空間的部分產(chǎn)品氣，其氣體組成純度與輸出的產(chǎn)品氣基本相同。
(3)二均降一均結(jié)束后，A塔內(nèi)尚有較高的壓力，此時繼續(xù)保持打開KV3A閥并開啟KV2使A塔內(nèi)的氣體放入均壓罐中，使二者壓力平衡，然后同時關(guān)閉KV3A、KV2閥門。
(4)三均降開啟程控閥KV3A、KV3F、讓吸附器A與F連通，當兩塔壓力平衡后，關(guān)KV3A、KV3F。
(5)四均降繼續(xù)保持打開KV4A，并開啟程控閥KV3，讓A塔氣體繼續(xù)放入均壓罐中，當二者壓力平衡后，關(guān)閉KV3。
(6)五均降四均降結(jié)束后，A塔內(nèi)最后剩余氣體仍有已經(jīng)不太高的壓力，繼續(xù)保持打開KV4A并打開閥KV4G，當吸附器A、G壓力平衡后，同時關(guān)閉KV4A、KV4G，均壓結(jié)束。均壓的目的是將吸附器壓力降至較低且達到解吸效果最好的目的，并同時回收部分H2、N2氣體。
(7)順放回收打開KV5A并打開閥門KV4，將吸附器中剩余氣體順著吸附方向進行回收，進入順放罐。操作員可通過調(diào)節(jié)均壓時間的方式控制順放回收的壓力。
(8)抽空利用KV7A與真空泵連通，對吸附器A實施抽空，進一步降壓解吸，抽空結(jié)束，關(guān)閉KV7A。
(9)五均升開啟KV4A，KV4C閥門，使A塔與C塔連通，直至A、C兩塔壓力平衡，五均升結(jié)束。
(10)四均升開啟程控閥KV4A、KV3，使均壓罐中的氣體充入A塔升壓，當二者壓力平衡后，關(guān)KV3。
(11)三均升開啟程控閥KV3A、KV3D，使D塔中氣體充入A塔中，當二者壓力平衡后，關(guān)KV3A、KV3D。
(12)二均升繼續(xù)打開程控閥KV3A，并開啟程控閥KV2使均壓罐中氣體充入A塔，當二者壓力平衡后，關(guān)閉KV2。
(13)一均升繼續(xù)打開程控閥KV3A，并開啟程控閥KV3E，接受從E塔來的氣體升壓，當二者壓力平衡后，關(guān)KV3A、KV3E。
(14)最終升壓開啟程控閥KV5A，用來自回收罐中的氣體和產(chǎn)品氣對A吸附器終充升壓，直至A吸附器升壓至吸附壓力，關(guān)KV5A。吸附床為下一循環(huán)的所有準備工作即告完畢，緊接著進行下一循環(huán)過程。
其余七塔的操作步驟與A塔完全相同，只是在時間上按一定程序相互錯開，循環(huán)進行。
本例實施結(jié)果為凈化產(chǎn)品氣中CO2濃度為0.1％，產(chǎn)品CO2濃度大于98.5％用于生產(chǎn)尿素。H2、N2、CO、CO2回收率(尤其是N2、CO回收率)比現(xiàn)有技術(shù)明顯提高。
權(quán)利要求
1.帶回收裝置的兩段變壓吸附裝置脫除變換氣中CO2的方法，第一段變壓吸附裝置作為粗脫二氧化碳裝置，第二段變壓吸附裝置作為精脫二氧化碳裝置，其特征在于所述的第二段變壓吸附裝置在一次循環(huán)中依次經(jīng)歷吸附、均壓降壓、回收過程、抽真空、均壓升壓及終充升壓；將第一段與第二段變壓吸附裝置有機結(jié)合起來的回收過程中的回收裝置是由順放罐、壓縮機、回收罐組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶回收裝置的兩段變壓吸附裝置脫除變換氣中CO2的方法，其特征在于所述的第一段變壓吸附裝置依次經(jīng)歷吸附、均壓降壓、置換過程、逆放過程、真空解吸過程、均壓升壓及終充升壓，并回收CO2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶回收裝置的兩段變壓吸附裝置脫除變換氣中CO2的方法，其特征在于所述的第一段變壓吸附裝置依次經(jīng)歷吸附、均壓降壓、逆放過程、真空解吸過程、均壓升壓及終充升壓；且不回收CO2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶回收裝置的兩段變壓吸附裝置脫除變換氣中CO2的方法，其特征在于所述的順放罐經(jīng)壓縮機與回收罐連通，順放罐與第二段變壓吸附裝置的吸附器出口管道相連通，回收罐與第一段或者第二段變壓吸附裝置的吸附器進/出口管道相連通，或者直接回收作為產(chǎn)品氣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的帶回收裝置的兩段變壓吸附裝置脫除變換氣中CO2的方法，其特征在于所述回收裝置中順放罐的壓力控制在-0.05～0.25MPa范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的帶回收裝置的兩段變壓吸附裝置脫除變換氣中CO2的方法，其特征在于所述回收裝置中的回收罐內(nèi)的高壓氣體作為第一段或者第二段變壓吸附裝置的終充升壓氣體和均壓升壓氣體，從吸附器的底部或頂部分別返回第一段或者第二段變壓吸附裝置中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的帶回收裝置的兩段變壓吸附裝置脫除變換氣中CO2的方法，其特征在于所述的高壓氣體的壓力與壓縮機出口的壓力選型范圍在任一段變壓吸附裝置的吸附壓力范圍以下。8、根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的帶回收裝置的兩段變壓吸附裝置脫除變換氣中CO2的方法，其特征在于所述順放罐或者回收罐是空罐或內(nèi)裝有吸附劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的帶回收裝置的兩段變壓吸附裝置脫除變換氣中CO2的方法，其特征在于所述的第一段或者第二段變壓吸附裝置抽真空步驟中，是用多根管道分別對吸附器或者其任意組合同時進行抽真空。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種帶回收裝置的兩段變壓吸附裝置脫除變換氣中CO
文檔編號B01D53/047GK1736550SQ20051002129
公開日2006年2月22日 申請日期2005年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月20日
發(fā)明者劉明 申請人:劉明