專(zhuān)利名稱(chēng)：從混合氣中分離回收吸附相產(chǎn)品的變壓吸附方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從混合氣中分離回收吸附相產(chǎn)品的變壓吸附(PSA)方法，特別是涉及一種在分離回收吸附相產(chǎn)品過(guò)程中包含有置換步驟的變壓吸附方法。
背景技術(shù)：
變壓吸附方法是利用多孔固體吸附劑在一定壓力下，對(duì)混合氣體中不同組分具有選擇性吸附的特性，實(shí)現(xiàn)混合氣體的分離。根據(jù)需要分離的產(chǎn)品在吸附床中處于的吸附或非吸附狀態(tài)，可分為吸附相產(chǎn)品和非吸附相產(chǎn)品。現(xiàn)有的分離回收合成氨變換氣中的二氧化碳、從脫除二氧化碳后水煤氣、半水煤氣中分離回收一氧化碳、以及分離回收混合氣體中的烴類(lèi)組分，如從煉油廠(chǎng)催化裂化干氣中分離回收以C2及C2以上烴類(lèi)組分為主的混合氣等吸附相產(chǎn)品的變壓吸附技術(shù)中，為了提高吸附相產(chǎn)品的含量，采用了返回部分產(chǎn)品氣置換吸附床的工藝。該置換過(guò)程中不可避免的會(huì)從置換廢氣中排放出一些產(chǎn)品氣體，尤其是要求產(chǎn)品氣純度較高時(shí)，由置換廢氣排放的產(chǎn)品氣組分更多，造成了產(chǎn)品氣組分回收率降低，影響了變壓吸附裝置的經(jīng)濟(jì)效益。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種從混合氣中分離吸附相產(chǎn)品的變壓吸附方法，該方法在包含有置換步驟的變壓吸附過(guò)程中可提高產(chǎn)品的回收率。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的變壓吸附系統(tǒng)包括變壓吸附1段和變壓吸附2段，它們分別由至少二個(gè)裝填有吸附劑的吸附塔構(gòu)成，每個(gè)吸附塔至少依次循環(huán)經(jīng)歷吸附、置換、逆放、抽空、最終升壓步驟，且變壓吸附1段的置換廢氣作為原料氣進(jìn)入變壓吸附2段。
本發(fā)明采用兩段相互連接的變壓吸附裝置，每個(gè)吸附塔至少依次循環(huán)經(jīng)歷吸附、置換、逆放、抽空、最終升壓五個(gè)步驟。根據(jù)具體工藝的壓力、純度等參數(shù)，在吸附和逆放步驟之間還可包括至少一次或多次均壓降步驟，并在抽空步驟之后緊接至少一次或多次均壓升；均壓降步驟可緊接吸附步驟之后，也可在置換步驟之后進(jìn)行。在變壓吸附過(guò)程中，第1段變壓吸附裝置處理進(jìn)入變壓吸附系統(tǒng)的原料氣中的吸附相產(chǎn)品。由逆放氣和抽空氣獲得吸附相組分的產(chǎn)品氣，直接返回部分產(chǎn)品氣或返回部分經(jīng)加壓的產(chǎn)品氣，對(duì)完成吸附步驟的吸附塔，從吸附塔原料氣入口端的置換進(jìn)口進(jìn)入進(jìn)行置換，或?qū)υ谖讲襟E后經(jīng)過(guò)均壓降的吸附塔進(jìn)行置換，置換吸附塔空隙中和吸附劑上吸附的少量非吸附相產(chǎn)品的雜質(zhì)，以提高吸附塔中吸附相產(chǎn)品組分的含量。變壓吸附的置換步驟中從吸附塔出口端放出的氣體稱(chēng)為置換廢氣。變壓吸附1段的置換廢氣作為原料氣進(jìn)入變壓吸附2段，通過(guò)再次吸附進(jìn)一步回收易吸附的產(chǎn)品氣體以達(dá)到提高產(chǎn)品氣含量和回收率的目的。與現(xiàn)有包含置換步驟的從吸附相獲得產(chǎn)品的變壓吸附法比較，在相同的條件下，即原料氣含量相同時(shí)，產(chǎn)品的回收率可提高5％～50％。
為進(jìn)一步提高產(chǎn)品的回收率，還可將變壓吸附2段的置換廢氣和變壓吸附1段的置換廢氣混合后進(jìn)入變壓吸附2段再進(jìn)行吸附。
本發(fā)明的吸附步驟中選用的吸附劑為活性炭、活性氧化鋁、硅膠和分子篩中的至少一種。吸附劑的選擇和組合使用可依據(jù)被處理的混合氣體的組成或含量變化而定。
上述變壓吸附方法中變壓吸附1段的吸附步驟表壓大于0.05MPa，變壓吸附2段的吸附步驟壓力為變壓吸附1段的置換廢氣壓力，兩段變壓吸附的置換步驟表壓大于OMPa、逆放步驟表壓大于OMPa、抽空步驟表壓為-0.03～-0.09MPa，原料氣溫度為5-60℃。
本發(fā)明的變壓吸附方法適用于在包含有置換步驟的從吸附相獲得產(chǎn)品的變壓吸附系統(tǒng)，例如從合成氨變換氣中分離回收二氧化碳、從脫除二氧化碳后的水煤氣、半水煤氣中分離回收一氧化碳、以及分離回收混合氣體中的烴類(lèi)組分，如從煉油廠(chǎng)催化裂化干氣中回收以C2及C2以上烴類(lèi)組分為主的混合氣。
本發(fā)明的上述變壓吸附工藝中，在每一個(gè)吸附塔的一次循環(huán)中都要經(jīng)歷吸附、置換、逆放、抽空、最終升壓步驟，以及根據(jù)吸附壓力、吸附廢氣濃度要求、分離回收吸附相產(chǎn)品純度要求等工藝條件，可對(duì)均壓降、均壓升步驟進(jìn)行合理的取舍、排列和次數(shù)設(shè)置。每個(gè)吸附塔都將經(jīng)歷相同的步驟，各塔只是在時(shí)間上相互錯(cuò)開(kāi)，以使裝置連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行。
本發(fā)明上述變壓吸附分離回收中可供采用的各步驟具體過(guò)程如下·吸附A含易吸附和不易吸附組分的混合氣體從吸附塔原料氣進(jìn)口進(jìn)入吸附床，混合氣體中的易吸附組分被吸附塔中裝填的吸附劑吸附，不易吸附的組分從吸附塔出口排出被稱(chēng)為吸附廢氣。本步驟實(shí)現(xiàn)易吸附組分和不易吸附組分的分離。
·均壓降ED均壓降步驟是將吸附步驟完成或置換步驟完成的吸附塔，通過(guò)管道和程控閥與進(jìn)入均壓升步驟的吸附塔或均壓罐連通，回收均壓降步驟吸附塔中的有用組分和壓力，提高吸附塔中吸附相組分的含量。均壓降步驟根據(jù)吸附壓力可設(shè)置成1次，或多次，如一均降E1D、二均降E2D。各次均壓降可以連續(xù)進(jìn)行或分開(kāi)進(jìn)行。
·置換RP返回部分逆放和抽空獲得的吸附相產(chǎn)品氣，對(duì)完成吸附步驟的吸附塔，從吸附塔原料氣入口端的置換進(jìn)口進(jìn)入吸附床，利用吸附相組分含量較高的產(chǎn)品氣對(duì)吸附床空隙中的雜質(zhì)，和吸附劑中吸附的少量雜質(zhì)進(jìn)行置換，提高吸附塔中吸附相組分的含量。在本發(fā)明置換步驟中，從吸附塔置換廢氣出口排出的置換廢氣，進(jìn)入變壓吸附2段被用作變壓吸附2段的原料氣。
·逆放D對(duì)置換步驟完成或置換步驟完成后又進(jìn)行了均壓降步驟的吸附塔，開(kāi)啟吸附塔原料氣入口端的逆放閥，排出吸附塔中的氣體，降低吸附塔的壓力，使吸附在吸附塔中的吸附相組分部分解吸出吸附劑，獲得吸附相產(chǎn)品。
·抽空V利用真空泵對(duì)逆放后的吸附塔進(jìn)行抽空，進(jìn)一步降低吸附塔的壓力，使吸附在吸附劑中的吸附相產(chǎn)品進(jìn)一步解吸出吸附劑，獲得吸附相產(chǎn)品。
·均壓升ER將抽空步驟完成后的吸附塔，通過(guò)管道和程控閥與處于均壓降步驟的吸附塔或均壓罐連接，使壓力較高的均壓降步驟吸附塔或均壓罐中的氣體進(jìn)入均壓升的吸附塔，以升高均壓升吸附塔的壓力，并回收部分均壓降氣體中的吸附相產(chǎn)品。均壓升步驟根據(jù)吸附壓力可設(shè)置成1次，或多次，如二均升E2R、一均升E1R。均壓升的次數(shù)與均壓降的次數(shù)相對(duì)應(yīng)。
·最終升壓FR利用吸附廢氣對(duì)吸附塔進(jìn)行升壓，使之達(dá)到吸附壓力，準(zhǔn)備進(jìn)入下一吸附步驟。
以下通過(guò)具體實(shí)施方式
的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段做出的各種替換或變更，均包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1提取二氧化碳工藝流程示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例2提取一氧化碳工藝流程示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例3提取以C2及C2以上烴類(lèi)組分為主的混合氣工藝流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1本實(shí)施例為從合成氨變換氣中分離回收二氧化碳的變壓吸附法，原料氣流量15000Nm3/h，吸附壓力0.75MPa，溫度10℃，被處理的原料氣成分組成如表1所示表1原料氣組成

如圖1所示，本實(shí)施例變壓吸附系統(tǒng)由變壓吸附1段PSA-1和變壓吸附2段PSA-2構(gòu)成。PSA-1各吸附塔的容積為29立方米，PSA-2各吸附塔的容積為19立方米。兩段各吸附塔中裝填的吸附劑由上至下分別為活性炭、硅膠、活性氧化鋁，其裝填的高度比例均為1∶5∶1。PSA-1由8個(gè)吸附塔、1個(gè)逆放罐、1個(gè)真空罐、3臺(tái)真空泵、1個(gè)置換廢氣緩沖罐、1個(gè)產(chǎn)品混合罐、1個(gè)置換氣緩沖罐、2臺(tái)置換氣壓縮機(jī)、2臺(tái)產(chǎn)品氣壓縮機(jī)以及相應(yīng)的管道和程控閥連接而成，其中后四者為PSA-1和PSA-2共用。PSA-1中各吸附塔每一次循環(huán)均經(jīng)歷吸附A、一均降E1D、二均降E2D、置換RP、逆放D、抽空V、二均升E2R、一均升E1R、最終升壓FR九個(gè)步驟，其程序運(yùn)行時(shí)序、各步驟表壓值見(jiàn)表2表2 PSA-1工作時(shí)序表

變壓吸附系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，由計(jì)算機(jī)按一定程序控制各程控閥的開(kāi)關(guān)?，F(xiàn)以圖1所示PSA-1中吸附塔A為例，敘述PSA-1工序的各工藝步驟吸附A開(kāi)啟程控閥KV1A和KV2A，原料氣即變換氣進(jìn)入吸附塔A，在床層內(nèi)吸附劑對(duì)CO2進(jìn)行吸附，而H2、O2、N2、CH4等不易吸附組分作為吸附廢氣通過(guò)程控閥KV2A自吸附塔A頂部排出。當(dāng)吸附時(shí)間到后，關(guān)閉閥KV1A和KV2A，終止吸附，此時(shí)原料氣進(jìn)入已最終升壓后的另一吸附塔進(jìn)行吸附。
一均降E1D開(kāi)啟程控閥KV5A和KV5E，完成吸附后的吸附塔A與完成二均升后的吸附塔E進(jìn)行均壓，當(dāng)兩個(gè)吸附塔壓力基本平衡后，關(guān)閉閥KV5A，完成吸附塔A的一均降。
二均降E2D開(kāi)啟程控閥KV7A和KV7F，吸附塔A內(nèi)的氣體進(jìn)入吸附塔F，與完成抽空的吸附塔F進(jìn)行壓力均衡，當(dāng)兩個(gè)吸附塔壓力基本平衡后，關(guān)閉閥KV7A和KV7F，完成吸附塔A的二均降。
置換RP開(kāi)啟程控閥KV3A和KV4A，來(lái)自逆放和抽空獲得的吸附相產(chǎn)品氣經(jīng)產(chǎn)品混合罐5、置換氣壓縮機(jī)組10、置換氣緩沖罐6進(jìn)入吸附塔A，對(duì)完成均壓降步驟的吸附床進(jìn)行置換，以提高吸附相組分的含量。被置換出的雜質(zhì)及部分CO2作為置換廢氣通過(guò)閥KV4A自吸附塔A頂部排出，進(jìn)入置換廢氣緩沖罐7，作為PSA-2的原料氣。當(dāng)置換時(shí)間到后，關(guān)閉閥KV3A和KV4A，終止置換。
逆放D開(kāi)啟程控閥KV6A和KV7、KV8，置換步驟完成的吸附床排出吸附相組分，降低吸附塔A壓力。逆放氣經(jīng)閥KV6A、KV7進(jìn)入逆放罐1，再經(jīng)過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)閥HV1、真空罐2、KV8、真空泵組8進(jìn)入產(chǎn)品混合罐5。當(dāng)吸附塔A壓力降至常壓后，關(guān)閉閥KV7和KV8，逆放完成。
抽空V繼續(xù)開(kāi)啟閥KV6A，同時(shí)開(kāi)啟程控閥KV9，通過(guò)真空泵組8對(duì)逆放后的吸附床進(jìn)行抽空，真空泵組8抽出的氣體與逆放氣相混合，一部分作為產(chǎn)品氣經(jīng)產(chǎn)品氣壓縮機(jī)組11加壓后輸出，另一部分作為置換氣經(jīng)置換氣壓縮機(jī)組10加壓后返回系統(tǒng)。抽空進(jìn)一步降低吸附塔A的壓力，使吸附在吸附劑中的吸附相產(chǎn)品充分解吸，獲得吸附相產(chǎn)品，完成吸附劑再生。抽空完成后，關(guān)閉閥KV6A和KV9。
二均升E2R開(kāi)啟程控閥KV7D和KV7A，吸附塔D內(nèi)氣體進(jìn)入吸附塔A，完成一均降的吸附塔D與完成抽空的吸附塔A進(jìn)行壓力均衡，兩塔壓力基本相等時(shí)，關(guān)閉閥KV7D和KV7A，完成吸附塔A的二均升。
一均升E1R開(kāi)啟閥KV5A和KV5E，完成二均升吸附塔A與完成吸附后的吸附塔E進(jìn)行均壓，當(dāng)兩個(gè)吸附塔壓力基本平衡后，關(guān)閉閥KV5E，完成吸附塔A的一均升。
最終升壓FR繼續(xù)開(kāi)啟閥KV5A，通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)閥HV3，利用吸附廢氣對(duì)完成均壓升步驟的吸附塔A進(jìn)行升壓，使之達(dá)到吸附壓力，準(zhǔn)備進(jìn)入吸附步驟。
至此，吸附塔A在一個(gè)周期內(nèi)的所有步驟均執(zhí)行完畢，并開(kāi)始進(jìn)入下一次循環(huán)，其它7個(gè)吸附塔所執(zhí)行的步驟與吸附塔A相同，只是在時(shí)間上相互錯(cuò)開(kāi)，以保證分離過(guò)程連續(xù)進(jìn)行。
每個(gè)吸附塔壓力隨工藝步驟的變化呈周期性變化，根據(jù)實(shí)際操作情況，吸附壓力可以適當(dāng)調(diào)整，則其它步驟壓力相應(yīng)發(fā)生變化。
本實(shí)施例中PSA-2由4個(gè)吸附塔、1個(gè)逆放罐、1個(gè)真空罐、1臺(tái)真空泵以及相應(yīng)的管道和程控閥連接而成。各吸附塔每一次循環(huán)均經(jīng)歷吸附A、均壓降ED、置換RP、逆放D、抽空V、均壓升ER、最終升壓FR七個(gè)步驟，各塔經(jīng)歷的循環(huán)步驟及表壓值如表3所列表3 PSA-2工作時(shí)序表

現(xiàn)以吸附塔I為例，敘述PSA-2工序的各工藝步驟吸附A開(kāi)啟程控閥KV1I和KV2I，來(lái)自PSA-1的置換廢氣通過(guò)置換廢氣緩沖罐7經(jīng)閥KV1I進(jìn)入吸附塔I，在床層內(nèi)吸附分離CO2，而H2、O2、N2、CH4等不易吸附組分作為吸附廢氣通過(guò)閥KV2I自吸附塔I頂部排出。當(dāng)吸附區(qū)的前沿向上移動(dòng)到床層的一定位置時(shí)，吸附時(shí)間到后，關(guān)閉閥KV1I和KV2I，終止吸附，此時(shí)原料氣進(jìn)入已最終升壓后的另一吸附塔進(jìn)行吸附。
均壓降ED開(kāi)啟程控閥KV5I和KV5K，完成吸附后的吸附塔I與完成抽空后的吸附塔K進(jìn)行均壓，當(dāng)兩個(gè)吸附塔壓力基本平衡后，關(guān)閉閥KV5I，完成吸附塔I的均壓降。
置換RP開(kāi)啟程控閥KV3I和KV4I，來(lái)自逆放和抽空獲得的吸附相產(chǎn)品氣經(jīng)產(chǎn)品混合罐5、置換氣壓縮機(jī)組10、置換氣緩沖罐6進(jìn)入吸附塔I，對(duì)完成均壓降步驟的吸附床進(jìn)行置換，以提高吸附相組分的含量。被置換出的雜質(zhì)及部分CO2作為置換廢氣通過(guò)閥KV4I自吸附塔I頂部排出，置換時(shí)間到后，關(guān)閉閥KV3I和KV4I，終止置換。
逆放D開(kāi)啟程控閥KV6I和KV10、KV11，置換步驟完成的吸附床排出吸附相組分，降低吸附塔I壓力。逆放氣經(jīng)閥KV6I、KV10進(jìn)入逆放罐3，再經(jīng)過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)閥HV2、真空罐4、KV11、真空泵9進(jìn)入產(chǎn)品混合罐5。當(dāng)吸附塔I壓力降至常壓后，關(guān)閉閥KV10和KV11，逆放完成。
抽空V繼續(xù)開(kāi)啟閥KV6I，同時(shí)開(kāi)啟程控閥KV12，通過(guò)真空泵9對(duì)逆放后的吸附床進(jìn)行抽空，真空泵9抽出的氣體與逆放氣相混合，一部分作為產(chǎn)品氣經(jīng)產(chǎn)品氣壓縮機(jī)組11加壓后輸出，另一部分作為置換氣經(jīng)置換氣壓縮機(jī)組10加壓后返回系統(tǒng)。抽空進(jìn)一步降低吸附塔I的壓力，使吸附在吸附劑中的吸附相產(chǎn)品充分解吸，獲得吸附相產(chǎn)品，完成吸附劑再生。抽空完成后，關(guān)閉閥KV6I和KV12。
均壓升ER開(kāi)啟閥KV5I和KV5K，完成抽空后的吸附塔I與完成吸附后的吸附塔K進(jìn)行均壓，當(dāng)兩個(gè)吸附塔壓力基本平衡后，關(guān)閉閥KV5K，完成吸附塔I的均壓升。
最終升壓FR繼續(xù)開(kāi)啟閥KV5I，通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)閥HV4，利用吸附廢氣對(duì)完成均壓升步驟的吸附塔I進(jìn)行升壓，使之達(dá)到吸附壓力，準(zhǔn)備進(jìn)入吸附步驟。
至此，吸附塔I在一個(gè)周期內(nèi)的所有步驟均執(zhí)行完畢，并開(kāi)始進(jìn)入下一次循環(huán)，其它3個(gè)吸附塔所執(zhí)行的步驟與吸附塔I相同，只是在時(shí)間上相互錯(cuò)開(kāi)，以保證分離過(guò)程連續(xù)進(jìn)行。
每個(gè)吸附塔壓力隨工藝步驟的變化呈周期性變化，根據(jù)實(shí)際操作情況，吸附壓力可以適當(dāng)調(diào)整，則其它步驟壓力相應(yīng)發(fā)生變化。
本實(shí)施例分離回收的吸附相產(chǎn)品組成如表4所示表4產(chǎn)品氣組成

回收率是指從變壓吸附裝置獲得的產(chǎn)品中被回收組分絕對(duì)量占進(jìn)入變壓吸附裝置的原料氣中被回收組分絕對(duì)量百分比。在原料氣含量相同時(shí)，只經(jīng)歷此實(shí)施例中PSA-1進(jìn)行CO2的分離回收，其CO2的回收率為58％，在本實(shí)施例產(chǎn)品氣中CO2的回收率上升到87％。
實(shí)施例2本實(shí)施例為從水煤氣中分離回收一氧化碳的變壓吸附方法，原料氣流量500Nm3/h，吸附壓力0.25MPa，溫度50℃，原料氣組成如表5所示表5原料氣組成

本實(shí)施例中PSA-1各吸附塔的容積為5立方米，PSA-2各吸附塔的容積為1立方米。兩段各吸附塔中裝填的吸附劑由上至下分別為分子篩、活性炭、活性氧化鋁，其裝填高度比例均為4∶1∶1。如圖2所示，PSA-1由4個(gè)吸附塔、1個(gè)逆放罐、1個(gè)真空罐、3臺(tái)真空泵、1個(gè)置換廢氣緩沖罐、1個(gè)產(chǎn)品混合罐、1個(gè)置換氣緩沖罐、1臺(tái)置換氣壓縮機(jī)、1臺(tái)產(chǎn)品氣壓縮機(jī)以及相應(yīng)的管道和程控閥連接而成，其中后四者為PSA-1和PSA-2共用。每個(gè)塔每一次循環(huán)均經(jīng)歷吸附A、均壓降ED、置換RP、逆放D、抽空V、均壓升ER、最終升壓FR七個(gè)步驟，其程序運(yùn)行時(shí)序、各步驟表壓值見(jiàn)表6表6 PSA-1工作時(shí)序表

本實(shí)施例中，原料氣在PSA-1吸附塔A與實(shí)施例1的原料氣在其PSA-1吸附塔A經(jīng)過(guò)的工藝步驟相比，不同之處在于，本實(shí)施例的均壓降、均壓升步驟各僅為一次，其開(kāi)啟的程控閥均為KV5A和KV5C。均壓降時(shí)由完成吸附后的吸附塔A與完成抽空后的吸附塔C進(jìn)行均壓，均壓升時(shí)由完成抽空后的吸附塔A與完成吸附后的吸附塔C進(jìn)行均壓。兩實(shí)施例的其余工藝步驟內(nèi)容均相同，故不再重復(fù)述之。
吸附塔A在一個(gè)周期內(nèi)的所有步驟均執(zhí)行完畢，并開(kāi)始進(jìn)入下一次循環(huán)，其它3個(gè)吸附塔所執(zhí)行的步驟與吸附塔A相同，只是在時(shí)間上相互錯(cuò)開(kāi)，以保證分離過(guò)程連續(xù)進(jìn)行。
每個(gè)吸附塔壓力隨工藝步驟的變化呈周期性變化，根據(jù)實(shí)際操作情況，吸附壓力可以適當(dāng)調(diào)整，則其它步驟壓力相應(yīng)發(fā)生變化。
如圖2所示，本實(shí)施例的PSA-2由3個(gè)吸附塔、1個(gè)逆放罐、1個(gè)真空罐、1臺(tái)真空泵以及相應(yīng)的管道和程控閥連接而成。每一循環(huán)過(guò)程經(jīng)歷吸附A、置換RP、逆放D、抽空V、最終升壓FR五個(gè)步驟，其各塔運(yùn)行時(shí)序、表壓值見(jiàn)表7。
表7 PSA-2工作時(shí)序表

本實(shí)施例的置換廢氣在PSA-2中吸附塔E經(jīng)歷的工藝步驟與實(shí)施例1中置換廢氣于吸附塔I經(jīng)歷的步驟相比，少了均壓降、均壓升步驟，其余步驟內(nèi)容均相同，故不再重復(fù)。
至此，吸附塔E在一個(gè)周期內(nèi)的所有步驟均執(zhí)行完畢，并開(kāi)始進(jìn)入下一次循環(huán)，其它2個(gè)吸附塔所執(zhí)行的步驟與吸附塔E相同，只是在時(shí)間上相互錯(cuò)開(kāi)。本實(shí)施例分離回收的吸附相產(chǎn)品組成如表8所示表8產(chǎn)品氣組成

原料氣含量相同時(shí)，與單純通過(guò)本實(shí)施例中PSA-1進(jìn)行CO的分離回收法相比，本實(shí)施例產(chǎn)品氣中CO的回收率可從65％上升到76％。
實(shí)施例3本實(shí)施例為從煉油廠(chǎng)催化裂化干氣中回收以C2及C2以上烴類(lèi)組分為主的混合氣的變壓吸附法，干氣流量25000Nm3/h，吸附壓力0.60MPa，溫度30℃，其氣體成分組成如表9所示表9干氣成分組成

表中C4表示含4個(gè)碳原子的烴類(lèi)氣體，如正丁烷、異丁烷、異丁烯、正丁烯、反丁烯；C5+表示含5個(gè)和5個(gè)以上碳原子的烴類(lèi)氣體。
本實(shí)施例中PSA-1各吸附塔的容積為56立方米，PSA-2各吸附塔的容積為10立方米。兩段各塔中裝填的吸附劑由上至下分別為分子篩、硅膠、活性炭、活性氧化鋁，裝填高度比例均為1∶4∶2∶1。如圖3所示，PSA-1由10個(gè)吸附塔、1個(gè)逆放罐、1個(gè)真空罐、10臺(tái)真空泵、1個(gè)置換廢氣緩沖罐、1個(gè)產(chǎn)品混合罐、1個(gè)置換氣緩沖罐、3臺(tái)置換氣壓縮機(jī)、3臺(tái)產(chǎn)品氣壓縮機(jī)以及相應(yīng)的管道和程控閥連接而成，其中后四者為PSA-1和PSA-2共用。每塔每一次循環(huán)均經(jīng)歷吸附A、置換RP、一均降E1D、二均降E2D、逆放D、抽空V、二均升E2R、一均升E1R、最終升壓FR九個(gè)步驟，其程序運(yùn)行時(shí)序見(jiàn)表10表10 PSA-1工作時(shí)序表

受頁(yè)邊距的限制，表中均壓降和均壓升的表示符號(hào)中的E被省略掉；表中第三行的表壓值未列出，該值分別為0.60、0.55、0.30、0.05、0.02、-0.08、0.05、0.30、0.59，單位MPa。
現(xiàn)以圖3所示PSA-1中吸附塔A為例，敘述PSA-1工序的各工藝步驟吸附A開(kāi)啟程控閥KV1A和KV2A，來(lái)自界區(qū)外的催化裂化干氣作為原料氣進(jìn)入吸附塔A，在床層內(nèi)吸附劑對(duì)C2H4、C2H6及C2以上烴類(lèi)組分等易吸附組分進(jìn)行吸附，而H2、O2、N2、CH4等不易吸附組分作為吸附廢氣通過(guò)閥KV2A自吸附塔A頂部排出。當(dāng)吸附時(shí)間到后，關(guān)閉閥KV1A和KV2A，終止吸附，此時(shí)原料氣進(jìn)入已最終升壓后的另一吸附塔進(jìn)行吸附。
置換RP開(kāi)啟程控閥KV3A和KV4A，來(lái)自逆放和抽空獲得的吸附相產(chǎn)品氣經(jīng)產(chǎn)品混合罐5、置換氣壓縮機(jī)10、置換氣緩沖罐6進(jìn)入吸附塔A，對(duì)完成吸附步驟的吸附床進(jìn)行置換，以提高吸附相組分的含量。被置換出的雜質(zhì)及部分C2H4、C2H6及C2以上烴類(lèi)組分作為置換廢氣通過(guò)閥KV4A自吸附塔A頂部排出，進(jìn)入置換廢氣緩沖罐7，作為PSA-2的原料氣。置換時(shí)間到后，關(guān)閉閥KV3A和KV4A，終止置換。
一均降E1D開(kāi)啟程控閥KV5A和KV5G，完成置換后的吸附塔A與完成二均升后的吸附塔G進(jìn)行均壓，當(dāng)兩個(gè)吸附塔壓力基本平衡后，關(guān)閉閥KV5A，完成吸附塔A的一均降。
二均降E2D開(kāi)啟程控閥KV7A和KV7H，吸附塔A內(nèi)的氣體進(jìn)入吸附塔H，與完成抽空的吸附塔H進(jìn)行壓力均衡，當(dāng)兩個(gè)吸附塔壓力基本平衡后，關(guān)閉閥KV7A和KV7H，完成吸附塔A的二均降。
逆放D開(kāi)啟程控閥KV8A，均壓降步驟完成的吸附床排出吸附相組分，降低吸附塔A壓力。逆放氣經(jīng)閥KV8A進(jìn)入逆放罐1，再經(jīng)過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)閥HV1、真空罐2、程控閥KV9、KV10、真空泵組8進(jìn)入產(chǎn)品混合罐5。當(dāng)吸附塔A壓力降至常壓后，關(guān)閉閥KV8A，逆放完成。
抽空V開(kāi)啟程控閥KV6A，同時(shí)開(kāi)啟閥KV9，通過(guò)真空泵組8對(duì)逆放后的吸附床進(jìn)行抽空，真空泵組8抽出的氣體與逆放氣相混合，一部分作為產(chǎn)品氣經(jīng)產(chǎn)品氣壓縮機(jī)組11加壓后輸出，另一部分作為置換氣經(jīng)置換氣壓縮機(jī)組10加壓后返回系統(tǒng)。抽空進(jìn)行到150秒時(shí)開(kāi)啟閥KV10，抽空進(jìn)一步降低吸附塔A的壓力，使吸附在吸附劑中的吸附相產(chǎn)品充分解吸，獲得吸附相產(chǎn)品，完成吸附劑再生。抽空完成，關(guān)閉閥KV6A、KV9和KV10。
二均升E2R開(kāi)啟閥KV7D和KV7A，吸附塔D內(nèi)氣體進(jìn)入吸附塔A，完成一均降的吸附塔D與完成抽空的吸附塔A進(jìn)行壓力均衡，兩塔壓力基本相等時(shí)，關(guān)閉KV7D和KV7A閥，完成吸附塔A的二均升。
一均升E1R開(kāi)啟閥KV5A和KV5E，完成二均升后的吸附塔A與完成吸附后的吸附塔E進(jìn)行均壓，當(dāng)兩個(gè)吸附塔壓力基本平衡后，關(guān)閉閥KV5E，完成吸附塔A的一均升。
最終升壓FR繼續(xù)開(kāi)啟閥KV5A，通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)閥HV3，利用吸附廢氣對(duì)完成均壓升步驟的吸附塔A進(jìn)行升壓，使之達(dá)到吸附壓力，準(zhǔn)備進(jìn)入吸附步驟。
至此，吸附塔A在一個(gè)周期內(nèi)的所有步驟均執(zhí)行完畢，并開(kāi)始進(jìn)入下一次循環(huán)，其它九個(gè)吸附塔所執(zhí)行的步驟與吸附塔A相同，只是在時(shí)間上相互錯(cuò)開(kāi)，以保證分離過(guò)程連續(xù)進(jìn)行。
每個(gè)吸附塔壓力隨工藝步驟的變化呈周期性變化，根據(jù)實(shí)際操作情況，吸附壓力可以適當(dāng)調(diào)整，則其它步驟壓力相應(yīng)發(fā)生變化。
本實(shí)施例PSA-2由6個(gè)吸附塔、1個(gè)逆放罐、1個(gè)真空罐、3臺(tái)真空泵以及相應(yīng)的管道和程控閥連接而成。各塔每一循環(huán)過(guò)程經(jīng)歷吸附A、置換RP、均壓降ED、逆放D、抽空V、均壓升ER、最終升壓FR七個(gè)步驟，各塔運(yùn)行時(shí)序、表壓見(jiàn)表11表11 PSA-2工作時(shí)序表

現(xiàn)以吸附塔K為例，敘述PSA-2工序的各工藝步驟吸附A開(kāi)啟程控閥KV1K和KV2K，來(lái)自PSA-1的置換廢氣通過(guò)置換廢氣緩沖罐7經(jīng)閥KV1K進(jìn)入吸附塔K，在床層內(nèi)吸附分離C2H4、C2H6及C2以上烴類(lèi)組分等易吸附組分，而H2、O2、N2、CH4等不易吸附組分作為吸附廢氣通過(guò)閥KV2K自吸附塔K頂部排出。吸附時(shí)間到后，關(guān)閉閥KV1K和KV2K，終止吸附，此時(shí)原料氣進(jìn)入已最終升壓后的另一吸附塔進(jìn)行吸附。
置換RP開(kāi)啟程控閥KV3K和KV4K，來(lái)自逆放和抽空獲得的吸附相產(chǎn)品氣經(jīng)產(chǎn)品混合罐5、置換氣壓縮機(jī)組10、置換氣緩沖罐6進(jìn)入吸附塔K，對(duì)完成吸附步驟的吸附床進(jìn)行置換，以提高吸附相組分的含量。被置換出的雜質(zhì)及部分C2H4、C2H6及C2以上烴類(lèi)組分作為置換廢氣通過(guò)閥KV4K自吸附塔K頂部排出，進(jìn)入置換廢氣緩沖罐7進(jìn)一步回收。置換時(shí)間到后，關(guān)閉閥KV3K和KV4K，終止置換。
均壓降ED開(kāi)啟程控閥KV5K和KV5N，完成吸附后的吸附塔K與完成抽空可粘附和分布，隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，細(xì)胞進(jìn)一步生長(zhǎng)、分化和增殖。骨髓基質(zhì)細(xì)胞與材料復(fù)合培養(yǎng)7天后，可見(jiàn)細(xì)胞貼壁、聚集成團(tuán)或連接成網(wǎng)狀。HE染色顯示細(xì)胞在材料孔隙內(nèi)增殖并有基質(zhì)分泌。
2.掃描電鏡觀(guān)察骨髓基質(zhì)細(xì)胞與材料符合培養(yǎng)7天后，細(xì)胞在材料表面均可粘附。細(xì)胞呈梭形或多角形，相鄰細(xì)胞間有突起相互連接，細(xì)胞周?chē)芯W(wǎng)狀膠原附著。
3.MTT法檢測(cè)與細(xì)胞單獨(dú)培養(yǎng)相比較，骨髓基質(zhì)細(xì)胞與材料復(fù)合培養(yǎng)1、3、5和7天，細(xì)胞活力無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。
表4 材料對(duì)骨髓基質(zhì)細(xì)胞活力的影響(n＝4，均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差)

P＞0.054.流式細(xì)胞儀檢測(cè)細(xì)胞周期與單獨(dú)細(xì)胞培養(yǎng)相比，骨髓基質(zhì)細(xì)胞與材料復(fù)合培養(yǎng)7天后，各組細(xì)胞周期未見(jiàn)明顯變化，未見(jiàn)異常倍體細(xì)胞(參見(jiàn)表5)。
表5 材料對(duì)骨髓基質(zhì)細(xì)胞周期和倍體水平的影響(n＝4)

5.堿性磷酸酶(ALP)活性定量檢測(cè)隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，骨髓基質(zhì)細(xì)胞與材料復(fù)合培養(yǎng)與單獨(dú)培養(yǎng)兩組細(xì)胞APL活性都用所增加，但同一時(shí)間點(diǎn)兩組間ALP水平無(wú)顯著差異(P＞0.05)。
權(quán)利要求
1.從混合氣中分離回收吸附相產(chǎn)品的變壓吸附方法，其特征在于，該變壓吸附系統(tǒng)包括變壓吸附1段和變壓吸附2段，它們分別由至少二個(gè)裝填有吸附劑的吸附塔構(gòu)成，每個(gè)吸附塔至少依次循環(huán)經(jīng)歷吸附、置換、逆放、抽空、最終升壓步驟，且變壓吸附1段的置換廢氣作為原料氣進(jìn)入變壓吸附2段。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從混合氣中分離回收吸附相產(chǎn)品的變壓吸附方法，其特征在于，所述變壓吸附2段的置換廢氣與變壓吸附1段的置換廢氣混合后進(jìn)入變壓吸附2段。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的從混合氣中分離回收吸附相產(chǎn)品的變壓吸附方法，其特征在于，所述吸附和逆放步驟之間還包括至少一次均壓降步驟，且抽空步驟之后緊接至少一次均壓升步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的從混合氣中分離回收吸附相產(chǎn)品的變壓吸附方法，其特征在于，所述吸附劑為活性炭、活性氧化鋁、硅膠和分子篩中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的從混合氣中分離回收吸附相產(chǎn)品的變壓吸附方法，其特征在于，所述變壓吸附1段的吸附步驟表壓大于0.05MPa，變壓吸附2段的吸附步驟壓力為變壓吸附1段的置換廢氣壓力，兩段變壓吸附的置換步驟表壓大于0MPa、逆放步驟表壓大于0MPa、抽空步驟表壓為-0.03～-0.09MPa，原料氣溫度為5-60℃。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的從混合氣中分離回收吸附相產(chǎn)品的變壓吸附方法，其特征在于，所述分離回收的吸附相產(chǎn)品包括二氧化碳、一氧化碳或以C2及C2以上烴類(lèi)組分為主的混合氣。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種從混合氣中分離回收吸附相產(chǎn)品的變壓吸附方法。該方法中的變壓吸附系統(tǒng)包括變壓吸附1段和變壓吸附2段，它們分別由至少二個(gè)裝填有吸附劑的吸附塔構(gòu)成，每個(gè)吸附塔至少依次循環(huán)經(jīng)歷吸附、置換、逆放、抽空、最終升壓步驟，且變壓吸附1段的置換廢氣作為原料氣進(jìn)入變壓吸附2段。本發(fā)明的變壓吸附方法適用于在包含有置換步驟的從吸附相獲得產(chǎn)品的變壓吸附系統(tǒng)，特別適用于分離回收二氧化碳、一氧化碳或以C
文檔編號(hào)B01D53/047GK1861245SQ20051011824
公開(kāi)日2006年11月15日 申請(qǐng)日期2005年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月1日
發(fā)明者楊云, 趙洪法 申請(qǐng)人:四川天一科技股份有限公司