專利名稱：：多次順放交錯沖洗變壓吸附工藝的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種變壓吸附方法，具體地說涉及一種多次放交錯沖洗的變壓吸附工藝。技術背景變壓吸附(PressureSwingAdsorption,簡稱PSA)方法是指利用多孔固體吸附劑在一定壓力下，對混合氣體中不同組分具有選擇性吸附的特性，實現(xiàn)混合氣體分離的方法。由于該方法具有工藝簡單、規(guī)模靈活、操作方便，自動化程度高，投資少、能耗低等特點，因此，自變壓吸附技術成功開發(fā)以來得到了快速的發(fā)展，不斷趨向于成熟和完善。隨著變壓吸附裝置的大型化發(fā)展，從早期的數(shù)百標方/時產品到數(shù)萬標方/時的產品量，特別是近年來產品氣量達到數(shù)十萬標方/時的特大型PSA裝置的發(fā)展，在保證產品質量的前提條件下，用戶對產品收率、投資及占地要求越來越苛刻，加上吸附塔體積加大后對氣流在床層內的分布及流動要求更高，傳統(tǒng)的變壓吸附工藝已經無法適應變壓吸附裝置大型化發(fā)展的要求。為了滿足變壓吸附裝置大型化發(fā)展的要求，目前主要圍繞以下兩個方向展開變壓吸附工藝的研究一是提高順放氣的使用效率，進而提高產品氣的收率；二是提高吸附劑的利用率，從而縮短吸附分周期時間，達到降低一次性投資和縮小占地面積的需求。90年代初國內推出了10-3-4/P工藝，即IO臺吸附塔，3塔同時進料，4次均壓工藝，每個步位設定時間為45秒。該工藝沖洗部分主要由兩排順放沖洗程控閥和兩臺調節(jié)閥組成，不同的塔進行順放沖洗控制時的調節(jié)閥相同。該工藝主要應用于2.5MPa(文中所述壓力除特別注明外，全部為表壓)壓力下的中變氣提純氫氣工藝，時序表見表1。從時序表可知，每臺吸附塔在一個循環(huán)周期內依次經歷吸附(A)、第一次壓力均衡降(E1D)、第二次壓力均衡降(E2D)、第三次壓力均衡降(E3D)、第四次壓力均衡降(E4D)、第一步順放(PP1)、第二步順放(PP2)、逆放(D)、第二步沖洗(P2)、第一步沖洗(P1)、第四次壓力均衡升(E4R)、第三次壓力均衡升(E3R)、第二次壓力均衡升(E2R)、第一次壓力均衡升(E1R)、最終升壓(FR)。其余吸附塔也經歷同樣的過程，只是時間上相互錯開。表1:10-3-4/P工藝時序表<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>該工藝采用壓力均分的方法對順放氣進行二次分割，得到不同雜質含量的兩段順放氣，對再生吸附塔進行反序沖洗，實現(xiàn)了二次順放交錯沖洗過程，即雜質含量高的第二步順放氣(PP2)用于剛完成逆放(D)步驟、雜質含量相對較多的吸附塔的沖洗(P2)，雜質含量低的第一步順放(PP1)用于已經完成第二步沖洗(P2)雜質含量相對少的吸附塔沖洗(PI)。該工藝采用兩步順放交錯沖洗使得吸附劑再生效果比較好，有利于提高產品氫氣收率，利用該工藝處理40°C、2.5MPa壓力下的中變氣，產品氫氣的收率達89%。但是，該工藝兩次順放沖洗再生的時間需要90秒以上，為保證順放沖洗的時間，吸附(A)總時間最少需要270秒。這就意味著吸附塔體積及吸附劑的用量增加，投資及占地面積增加。同時由于該流程的配置決定了這種流程難以實現(xiàn)更多次的順放沖洗步驟。由于這種采用壓力均分分割順放氣的方法，很難控制順放氣的雜質含量，所得各級順放氣的雜質濃度梯度并不呈等差(根據(jù)處理氣體的不同，有時一、二、三級順放氣的組分非常接近，三、四級順放氣的組分差異較大；有時一級與二級順放氣的組分相差較大，而二、三和四級順放氣的組分非常接近)，所以若采用壓力均分的方法對順放氣進行三次或三次以上的分割后對再生吸附塔進行反序沖洗，吸附劑的再生效果并不理想，難以達到比二次分割更好的效果。并且三次或三次以上的分割并交錯沖洗，需要更大的吸附塔體積及吸附劑用量，投資及占地面積也相應增加。申請?zhí)枮?00510020305.x的中國專利公開了一種10-3-4/P帶兩個順放罐的二次順放交錯沖洗工藝，即IO臺吸附塔，3塔同時進料，4次均壓工藝，順放過程通過兩臺順放罐進行緩沖，將每個步位時間降到了30秒。該工藝沖洗部分主要由兩排順放沖洗程控閥和四臺調節(jié)閥及兩臺順放緩沖罐組成，不同的塔進行順放沖洗控制時使用不同的調節(jié)閥，該工藝時序表見表2。表2:帶兩個順放罐的10-3-4/P工藝時序表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>該工藝采用壓力均分的方法對順放氣進行兩次分割，得到不同雜質含量的兩段順放氣，將所得順放氣儲存于順放罐，再利用順放罐儲存的順放氣對再生吸附塔進行反序沖洗，實現(xiàn)了二次順放交錯沖洗過程，即雜質含量高的第二步順放氣(PP2)用于剛完成逆放(D)歩驟、雜質含量相對較多的吸附塔的沖洗(P2)，雜質含量低的第一步順放(PP1)用于已經完成第二步沖洗(P2)雜質含量相對少的吸附塔沖洗(P1)。該工藝利用順放罐實現(xiàn)順放氣的交錯沖洗，使得吸附劑再生比較好，有利于提高產品氫氣收率，處理4(TC，2.5MPa壓力下的中變氣，產品氫氣的收率達90%。由于該工藝采用順放罐儲存順放氣，可以在保證同樣再生時間的前提下可縮短順放時間，從而可縮短吸附時間、減小吸附塔的體積及吸附劑的總量。但另一方面又增加了程控閥和順放罐的設備投資和相應的占地面積，不同的塔進行順放沖洗控制時使用不同的調節(jié)閥，使得裝置各個塔的再生效果略有差異。并且該工藝仍采用壓力均分的方法分割順放氣，要保證90秒以上的沖洗再生時間，順放時間降到了30秒，同時又必須分成二次完成，各步位時間無法再減少，因而難以實現(xiàn)三次或以上次的順放交錯沖洗過程，就無法達到更好的再生效果。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術中存在的不足，提供一種產品氣收率高、設備投資少、占地面積小的多次順放交錯沖洗變壓吸附工藝。為了解決上述技術問題，本發(fā)明的變壓吸附系統(tǒng)為多塔連續(xù)運轉系統(tǒng)，每個吸附塔在一次循環(huán)周期中依次經歷吸附(A)、均壓降(ED)、順放(PP)、逆向放壓(D)、沖洗(P)、均壓升(ER)、最終升壓(FR)過程，其特征在于，所述順放步驟中的順放氣排放過程分割為三次或三次以上完成，各次順放氣的雜質組分濃度呈等差遞增分配；所述沖洗步驟的沖洗過程分割為與順放過程相對應的次數(shù)完成，依次利用順放步驟排放的各級順放氣對再生吸附塔進行常壓反序交錯沖洗，即雜質含量最高的順放氣用于剛完成逆放步驟、雜質含量最高的吸附塔的沖洗，雜質含量較低的順放氣用于已經完成前面沖洗過程、雜質含量相對較低的吸附塔的沖洗，雜質含量最低的順放氣用于已經完成前面沖洗過程、雜質含量最少的吸附塔的沖洗。所述順放步驟中的順放氣排放過程最好分割為35次完成，各次順放氣的雜質組分濃度呈等差遞增分配；所述沖洗步驟的沖洗過程分割為與順放過程相對應的次數(shù)完成，依次利用順放步驟排放的各級順放氣對再生吸附塔進行常壓反序交錯沖洗。所述順放氣排放過程的分割方法可以為根據(jù)吸附壓力與順放氣組成的對應關系，確定各級順放氣雜質組分濃度呈等差遞增分配時順放塔內對應的壓力值，根據(jù)所確定的壓力將順放步驟中的順放排放過程分割為三次或三次以上完成，使各次順放氣的雜質組分濃度呈等差遞增。為了提高裝置的整體再生效果、提高產品氣的收率、保證裝置的操作性能、降低裝置的投資，本發(fā)明變壓吸附裝置的每個吸附塔頂部出口管線上設置有兩臺或多臺開/關兩位式程控閥作順放出口閥和沖洗進口閥及四臺交錯分布的調節(jié)閥進行調節(jié)，實現(xiàn)三次或三次以上的順放過程，同時實現(xiàn)相對應次數(shù)的反序交錯沖洗過程。下面進一步詳述本發(fā)明的工藝過程多次順放交錯沖洗變壓吸附工藝，該變壓吸附系統(tǒng)為8個或8個以上的吸附塔組成的連續(xù)運轉系統(tǒng)，每個吸附塔在一次循環(huán)周期中依次經歷以下幾個工藝步驟(1)吸附(A):0.85.0MPa原料氣從吸附塔底部的原料氣管道及程控閥進入吸附塔，原料中的強吸附性雜質組分被吸附塔內的吸附劑吸附，弱吸附性的產品組分穿過吸附劑從吸附塔上部的管道及程控閥后排出并送出界區(qū)，當雜質在凈化氣體中達到規(guī)定濃度，關閉原料及產品程控閥，終止原料氣的進料，停止吸附；(2)均壓降(ED):吸附(A)步驟后，開啟均壓閥門，將塔內死空間中的產品組分向均壓升的吸附塔傳遞，均壓升的吸附塔與該均壓降吸附塔的壓力相等后，關閉均壓閥門，根據(jù)吸附壓力、吸附劑的處理能力、床層數(shù)目的情況，均壓降可分一次或多次完成，可依次簡稱為E1D、E2D、E3D、E4D、……；(3)順放(PP):多次均壓降完成后，吸附塔內還有一部分弱吸附性的產品組分，分別開啟四個調節(jié)閥和相關聯(lián)的程控閥，使得順放氣經過調節(jié)閥減壓穩(wěn)流后去沖洗需要再生的吸附塔，順放過程可以分割為三次或三次以上次的完成，各次順放氣的雜質組分濃度呈等差遞增分配，依次簡稱為PP1、PP2、PP3;(4)逆向放壓(D):在多次順放(PPi)過程結束后，吸附塔內尚殘留的氣體通過床層的進料端排走，逆向放壓終壓為0.020.05MPa;(5)沖洗(P):為了使床層內吸附劑再生得更徹底，采用常壓沖洗的方法，利用順放(pp)步驟吸附塔排出的氣體對該塔進行沖洗，進一步地降低逆向放壓(D)步驟后床層中雜質的分壓，把殘余的雜質從床層的進料端排走，沖洗過程使床層壓力降至0.020.OlMPa，沖洗過程分割為與順放過程相對應的次數(shù)完成，依次利用順放步驟排放的各級順放氣對再生吸附塔進行常壓反序交錯沖洗，依次簡稱為……、P3、P2和P1;(6)均壓升(ER):這步與均壓降(ED)步驟相對應，即利用均壓降(ED)步驟吸附塔排出的氣體進入己結束P步驟的吸附塔，使其壓力逐漸升高，均壓升可分一次或多次完成，依次簡稱為……、E4R、E3R、E2R、E1R;(7)最終升壓(FR):由于E1R步驟無法使吸附塔壓力達到吸附操作壓力，因此需用正處于A步驟的吸附塔所輸出的產品氣的一部分從產品端對該吸附塔升壓，亦可用原料氣從床層進料端對該吸附塔升壓或產品氣和原料氣同時對吸附塔進行最終升壓，直至達到吸附壓力。本發(fā)明根據(jù)吸附壓力與順放氣組成的對應關系，確定各級順放氣雜質組分濃度呈等差遞增分配時順放塔內對應的壓力值，根據(jù)所確定的壓力值將順放步驟中的順放排放過程分割為三次或三次以上完成，得到不同品質的順放沖洗氣，再將不同品質的順放沖洗氣對再生吸附塔進行常壓反序交錯沖洗。本發(fā)明的順放交錯沖洗變壓吸附工藝實現(xiàn)了順放氣的三次或以上次合理有效的分割，提高了順放沖洗氣的使用效率，即降低了再生的順放沖洗氣用量，達到提高產品氣收率的目的。本發(fā)明的變壓吸附裝置在每個吸附塔頂部出口管線上設置有兩臺或多臺開/關兩位式程控閥作順放出口閥和沖洗進口閥，以及至少四臺交錯分布的調節(jié)閥，實現(xiàn)了三次或以上次的順序順放過程，同時實現(xiàn)了相對應次數(shù)的反序交錯沖洗過程，避免了不同吸附塔的順放沖洗過程采用不同調節(jié)閥出現(xiàn)的性能差異，使裝置各個吸附塔的順放沖洗過程完全一致，避免了因調節(jié)閥的性能差異而降低整個裝置的再生效果，從而避免了降低裝置的整體操作性能。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的多次順放交錯沖洗變壓吸附工藝，由于增加了再生的時間，提高了雜質組分的低壓解吸效率，降低了沖洗氣的用量，提高了產品氣的收率。在處理量相同、產品質量相同、達到同樣的解吸效果時，可以得到更高的產品氣收率；與傳統(tǒng)二次順放沖洗工藝相比較，在處理量相同，產品質量相同的時候，吸附分周期時間可以降低30%，裝置投資降低20%;與二次順放緩沖交錯沖洗工藝相比較，在處理量相同，產品質量相同的時候，達到同樣的解吸效果時，可降低裝置的投資和縮小占地面積。減少了兩臺順放緩沖罐，降低了裝置的投資，同時所配套的管線也相應減少，這樣既減小了裝置的投資，也減小了裝置的占地面積。本發(fā)明的變壓吸附裝置中四臺調節(jié)閥和每個吸附塔上帶至少兩臺開/關兩位式程控閥的組合系統(tǒng)，避免了不同吸附塔的順放沖洗過程采用不同調節(jié)閥出現(xiàn)的性能差異，使裝置各個吸附塔的順放沖洗過程完全一致，避免了因調節(jié)閥的性能差異而降低整個裝置的再生效果，從而避免了降低裝置的整體操作性能。當裝置中部分程控閥或調節(jié)閥出故障時，裝置還可以調整為兩次順放交錯沖洗工藝運行，在保證產品質量合格的前提下仍能獲得較高的產品氣收率。并且采用三次或三次以上的順放交錯沖洗工藝，完全可以避免吸附劑的二次污染。下面以10塔工藝說明本發(fā)明專利與傳統(tǒng)變壓吸附工藝的有益效果本發(fā)明10塔工藝吸附總時間比以前的二次順放沖洗工藝至少縮短60秒，順放和沖洗各步位的時間還可進一步縮短到20秒，分周期時間可降到40秒這樣本發(fā)明專利所使用的吸附劑和吸附塔至少比以前的二次順放沖洗工藝減少33%。與常規(guī)的二次順放交錯沖洗及帶兩臺順放罐的二次交錯沖洗相比，具有以下優(yōu)勢與常規(guī)實現(xiàn)三次或以上次的變壓吸附工藝相比，可以減少兩排程控閥和兩臺，節(jié)約投資5070萬元，占總投資的1.01.5%;與常規(guī)的交錯沖洗變壓吸附工藝相比，因為吸附分周期時間降低為60秒，可以節(jié)省投資約1520%;與帶兩順放罐的變壓吸附工藝相比，可以減少兩臺順放緩沖罐，節(jié)約投資60100萬元，占總投資的1.52.0%;與帶兩個順放罐的變壓吸附工藝相比，因為順放、逆放及沖洗的時間增加較多，通過降壓及長時間的布朗運動雜質解吸率大大提高，可以減少約0.5%的沖洗氣用量，即提高0.5°/。的氫氣收率；吸附分周期時間在60秒時裝置的性能最優(yōu)化，操作時間可以在4060秒之間任意設計，以降低裝置的投資；當裝置分周期時間設計達到40秒時，裝置的投資可以再節(jié)約20%;采用三次或以上次的順放交錯沖洗，產品氫氣收率可以提高1.04.0%，以50000Nm7h的PSA提氫裝置為例，一年可以增產氫氣4001600萬NmVh，折合人民幣給240960萬元(氫氣的純利潤保守地按0.6元/Nm3考慮)；每個吸附塔上帶兩臺開/關兩位式程控閥及四臺調節(jié)閥組合的系統(tǒng)，避免了不同吸附塔的順放沖洗過程采用不同調節(jié)閥出現(xiàn)的性能差異，使裝置各個吸附塔的順放沖洗過程完全一致，避免了因調節(jié)闊的性能差異而降低整個裝置的再生效果，從而避免了降低裝置的整體操作性能。當裝置中部分調節(jié)閥出故障時，裝置還可以調整為兩次順放交錯沖洗工藝運行，在保證產品質量合格的前提下仍能獲得較高的產品氣收率。采用三次或以上次的順放交錯沖洗，完全可以避免吸附劑的二次污染。圖1為本發(fā)明IO塔三次順放交錯沖洗變壓吸附工藝流程示意圖，四次順放交錯沖洗變壓吸附工藝流程示意圖與三次流程圖相似，吸附塔的數(shù)目可根據(jù)實際需要而增減。圖2為本發(fā)明12塔五次順放交錯沖洗變壓吸附工藝流程示意圖。具體實施例方式下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述。該實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍，均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。實施例110-2-4/P工藝本實施例為從變換氣中分離回收氫氣的10塔變壓吸附方法，操作壓力為2.4MPa，溫度為4(TC，被處理的原料氣中氫氣的含量為70%，產品氫氣要求H2>99.9%。如圖1所示，本實施例的變壓吸附裝置分為兩個系列，其中T0101、T0103、T0105、T0107、T0109吸附塔組成單系列，T0102、T0104、T0106、TO亂T0110組成雙系列；在單雙系列分別設立一臺調節(jié)閥PV101和PV102，在兩排順放沖洗程控閥之間設置兩臺調節(jié)閥PV103和PV104;單雙系列的兩排順放沖洗調節(jié)閥前后設置手動截止閥門；每個吸附塔頂部出口管線上設置有兩臺開/關兩位式程控閥作順放出口閥和沖洗進口閥。表3:10-2-4/P三次順放交錯沖洗工藝時序表<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>每臺吸附塔在一個循環(huán)周期內依次經歷吸附(A)、第一次壓力均衡降(E1D)、第二次壓力均衡降(E2D)、第三次壓力均衡降(E3D)、第四次壓力均衡降(E4D)、第一步順放(PP1)、第二步順放(PP2)、第三步順放(PP3)、逆放(D)、第三步沖洗(P3)、第二步沖洗(P2)、第一步沖洗(P1)、第四次壓力均衡升(E4R)、第三次壓力均衡升(E3R)、第二次壓力均衡升(E2R)、第一次壓力均衡升(E1R)、最終升壓(FR)。其余吸附塔也經歷同樣的過程，只是時間上相互錯開。根據(jù)該工藝的順放氣組成和順放氣壓力的關系可知，順放氣雜質組分濃度三次等差分割時的壓力對應點如下PP1:0.52MPa(起點壓力)一0.42MPa(結束壓力)；PP2:0.42MPa(起點壓力)一0.31MPa(結束壓力)；PP3:0.31MPa(起點壓力)一0.18MPa(結束壓力)。本實施例的工藝流程見圖1，工藝時序表如表3所示。下面以吸附塔T0101為例進行說明兩排順放沖洗程控閥及四臺調節(jié)閥組合完成整個再生過程的工作原理第一次含微量雜質組分的順放氣(PP1)經過調節(jié)閥PV101穩(wěn)流穩(wěn)壓調節(jié)后進入已經完成第二次沖洗的吸附塔T0108進行最后的第三次沖洗，完成T0108的最終再生過程。第二次含少量雜質組分的順放氣(PP2)經過調節(jié)閥PV103穩(wěn)流穩(wěn)壓調節(jié)后進入已經完成第一次沖洗的吸附塔T0109進行第二次沖洗。第三次含較多雜質組分的順放氣(PP3)經過調節(jié)闊PV102穩(wěn)流穩(wěn)壓調節(jié)后進入剛完成逆放過程的吸附塔T0110進行第一次沖洗。順放完成后，T0101立即進入逆放過程，前期高壓部分經過逆放程控閥及逆放總閥進入解吸氣緩沖罐，后期低壓部分通過逆放調節(jié)閥穩(wěn)流穩(wěn)壓后直接進入解吸氣混合罐。逆放過程隨著塔內壓力不斷降低，大部分雜質組分隨著逆放氣解吸出來，還剩余少部分雜質組分未來得及通過降壓及布朗運行擴散出來，只有通過其它塔的順放氣進行沖洗才能完成再生工作。逆放過程結束后就進入沖洗再生過程，T0101的第三次沖洗由T0102內含較多雜質組分的第三次順放氣，通過調節(jié)閥PV102穩(wěn)流穩(wěn)壓后進行沖洗，完成TOIOI的第一次沖洗。吸附塔T0103的含少量雜質組分的第二次順放氣通過調節(jié)閥PV104穩(wěn)流穩(wěn)壓后去吸附塔T0101進行第二次沖洗。T0104的含微量雜質組分的第一次順放氣通過調節(jié)閥PV101穩(wěn)流穩(wěn)壓后去吸附塔T0101進行第三次沖洗，此時塔TOIOI的雜質組分通過其它吸附塔的三次順序順放氣的反序沖洗后，塔內所有的雜質組分完全沖洗出來，達到再生的目的。通過吸附塔三次依次順放(PP)過程，把順放氣分為含微量雜質組分的順放氣(PP1)，含少量雜質組分的順放氣(PP2)和含較多雜質組分的順放氣(PP3)的三種沖洗氣。沖洗采用與順放過程順序相反的進行反序交錯沖洗，既減少了再生沖洗過程中消耗的有效氣體氫氣的用量，從而提高了氫氣的收率，又避免了吸附塔被二次污染的因素。在保證逆放和沖洗再生效果的前提下，吸附(A)總時間只有120秒，與傳統(tǒng)PSA裝置相比，投資大大降低，再生沖洗時間達到90秒，而氫氣收率比傳統(tǒng)二次順放沖洗工藝增加1.5%，氫氣收率可以達到90.5%以上。通過在變壓吸附系統(tǒng)中設置四臺交錯分布的調節(jié)閥、每個吸附塔頂部出口管線上設置兩臺開/關兩位式程控閥作順放出口閥和沖洗進口閥所組合而成的系統(tǒng)實現(xiàn)了三次順放交錯沖洗，順序順放和反序沖洗過程一一對應控制，控制方式簡單有效，同時避免了不同吸附塔的順放沖洗過程采用不同調節(jié)閥出現(xiàn)的性能差異，使裝置各個吸附塔的順放沖洗過程完全一致，避免了因調節(jié)閥的性能差異而降低整個裝置的再生效果，從而避免了降低裝置的整體操作性能。并且當其中任意一臺調節(jié)閥出現(xiàn)故障時，均可用相對應的另一臺調節(jié)閥實現(xiàn)兩臺調節(jié)閥的功能。即當PV101和PV102之間任意一臺出故障時，均可用另一臺完成兩臺調節(jié)閥的功能；同樣當PV103和PV104之間任意一臺出故障時均可用另一臺完成兩臺調節(jié)閥的功能。當單或雙系列吸附塔上的某一控制元件(含電磁閥、程控閥及調節(jié)閥)出現(xiàn)故障，可切除有故障的一系列，另一系列繼續(xù)運行，真正實現(xiàn)故障元件在線維修。實施例212-3-5/P工藝本實施例為從中變氣中分離回收氫氣的12塔變壓吸附方法，操作壓力為2.7MPa，溫度為4(TC，被處理的原料氣中氫氣的含量為70%，產品氫氣要求H2>99.9%。本實施例的變壓吸附裝置分為兩個系列，其中TOIOI、T0103、T0105、T0107、T0109、T0111吸附塔組成單系列，T0102、T0104、T0106、T0108、TOllO、T0112吸附塔組成雙系列；在單雙系列分別設立一臺調節(jié)閥PV101和PV102，在兩排順放沖洗程控閥之間設置兩臺調節(jié)閥PV103和PV104;每個吸附塔頂部出口管線上設置有兩臺開/關兩位式程控閥作順放出口閥和沖洗進口閥。每臺吸附塔在一個循環(huán)周期內依次經歷吸附(A)、第一次壓力均衡降(E1D)、第二次壓力均衡降(E2D)、第三次壓力均衡降(E3D)、第四次壓力均衡降(E4D)、第五次壓力均衡降(E5D)、第一步順放(PP1)、第二步順放(PP2)、第三步順放(PP3)、第四步順放(PP4)、逆放(D)、第四步沖洗(P4)、第三步沖洗(P3)、第二步沖洗(P2)、第一步沖洗(P1)、第五次壓力均衡升(E5R)、第四次壓力均衡升(E4R)、第三次壓力均衡升(E3R)、第二次壓力均衡升(E2R)、第一次壓力均衡升(E1R)、最終升壓(FR)。其余吸附塔也經歷同樣的過程，只是時間上相互錯開。順放氣雜質組分濃度三次等差分割時的壓力對應點為PP1:0.50MPa(起點壓力)—O,機Pa(結束壓力);PP2:0.40MPa(起點壓力)—0.30MPa(結束壓力);PP3:0.30MPa(起點壓力)—0.簡Pa(結束壓力)。本實施例的工藝時序表如表4所示。該工藝可以實現(xiàn)三次順放交錯沖洗，在保證逆放和沖洗再生效果的前提下，吸附(A)總時間也只有180秒，與傳統(tǒng)PSA裝置相比，投資大大降低，再生沖洗時間達到90秒，而氫氣收率比傳統(tǒng)二次順放沖洗工藝增加2.5%，可達到91.5%。表4:12-3-5/P工藝時序表分周期123456789101112時間s303030303030303030303030303030303030303030303030T0101AAAAAAID2D3D4D5DPP1PP2PP3DP3P2PI5R4R3R2R1RFRTO1021RFRAAAAAAID2D3D4D5DPP1PP2PP3DP3P2PI5R4R3R2RTO1033R2R1RFRAAAAAAID2D3D4D5DPP1PP2PP3DP3P2PI5R4RTO1045R4R3R2R1RFRAAAAAAID2D3D4D5DPP1PP2PP3DP3P2PITO105P2PI5R4R3R2R1RAAAAAAID2D3D4D5DPP1PP2PP3DP3P2TO106DP3P2PI5R4R3R2R1RAAAAAAID2D3D4D5DPP1PP2PP3DTO107PP2PP3DP3P2PI5R4R3R2R1RAAAAAAID2D3D4D5DPP1PP2TO1085DPP1PP2PP3DP3P2PI5R4R3R2R1RAAAAAAID2D3D4D5DTO1093D4D5DPP1PP2PP3DP3P2PI5R4R3R2R1RAAAAAAID2D3DT0110ID2D3D4D5DPP1PP2PP3DP3P2PI5R4R3R2R1RFRAAAAAATO川AAID2D3D4D5DPP1PP2PP3DP3P2PI5R4R3R2R1RFRAAAAT0112AAAAID2D3D4D5DPP1PP2PP3DP3P2PI5R4R3R2R1RFRAA實施例312-2-5/P工藝本實施例為從中變氣中分離回收氫氣的12塔變壓吸附方法，操作壓力為2.7MPa，溫度為4(TC，被處理的原料氣中氫氣的含量為70%，產品氫氣要求H2》99.9%。本實施例的變壓吸附裝置分為兩個系列，其中TOIOI、T0103、T0105、T0107、T0109、T0111吸附塔組成單系列，T0102、T0104、T0106、T0108、TOllO、T0112吸附塔組成雙系列；在單雙系列分別設立一臺調節(jié)閥PV101和PV102,在兩排順放沖洗程控閥之間設置兩臺調節(jié)閥PV103和PV104;每個吸附塔頂部出口管線上設置有兩臺開/關兩位式程控閥作順放出口閥和沖洗進口閥。每臺吸附塔在一個循環(huán)周期內依次經歷吸附(A)、第一次壓力均衡降(E1D)、第二次壓力均衡降(E2D)、第三次壓力均衡降(E3D)、第四次壓力均衡降(E4D)、第五次壓力均衡降(E5D)、第一步順放(PP1)、第二步順放(PP2)、第三步順放(PP3)、第四步順放(PP4)、逆放(D)、第四步沖洗(P4)、第三步沖洗(P3)、第二步沖洗(P2)、第一步沖洗(P1)、第五次壓力均衡升(E5R)、第四次壓力均衡升(E4R)、第三次壓力均衡升(E3R)、第二次壓力均衡升(E2R)、第一次壓力均衡升(E1R)、最終升壓(FR)。其余吸附塔也經歷同樣的過程，只是時間上相互錯開。順放氣雜質組分濃度四次等差分割時的壓力對應點如下PP1:0.50MPa(起點壓力)—0.44MPa(結束壓力);PP2:0.44MPa(起點壓力)一0.36MPa(結束壓力)；PP3:0.36MPa(起點壓力)一0.27MPa(結束壓力)；PP4:0.2藩a(起點壓力)—0.16MPa(結束壓力)。本實施例的工藝時序表如表5所示。表5:12-2-5/P工藝時序表<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>該工藝可以實現(xiàn)四次順放交錯沖洗，在保證逆放和沖洗再生效果的前提下，吸附(A)總時間也只有100秒，與傳統(tǒng)PSA裝置相比，投資大大降低，再生沖洗時間達到100秒，而氫氣收率比傳統(tǒng)二次順放沖洗工藝增加3.5%，可達到92.5%。實施例412-2-4/P工藝本實施例為從中變氣中分離回收氫氣的12塔變壓吸附方法，操作壓力為2.7MPa，溫度為4(TC，被處理的原料氣中氫氣的含量為70%，產品氫氣要求H2》99.9%。如圖2所示，本實施例的變壓吸附裝置分為兩個系列，其中T0101、T0103、T0105、T0107、T0109、T0111吸附塔組成單系列，T0102、T0104、T0106、T0108、TOllO、T0112吸附塔組成雙系列；在單雙系列分別設立兩臺調節(jié)閥PV101和PV102，在兩排順放沖洗程控閥之間設置兩臺調節(jié)閥PV103/4和PV105/6。每個吸附塔頂部出口管線上設置有四臺開/關兩位式程控閥作順放出口閥和沖洗進口閥。每臺吸附塔在一個循環(huán)周期內依次經歷吸附(A)、第一次壓力均衡降(E1D)、第二次壓力均衡降(E2D)、第三次壓力均衡降(E3D)、第四次壓力均衡降(E4D)、第一步順放(PP1)、第二步順放(PP2)、第三步順放(PP3)、第四步順放(PP4)、第五步順放(PP5)、逆放(D)、第五步沖洗(P5)、第四步沖洗(P4)、第三步沖洗(P3)、第二步沖洗(P2)、第一步沖洗(P1)、第四次壓力均衡升(E4R)、第三次壓力均衡升(E3R)、第二次壓力均衡升(E2R)、第一次壓力均衡升(E1R)、最終升壓(FR)。其余吸附塔也經歷同樣的過程，只是時間上相互錯開。順放氣雜質組分濃度五次等差分割時的壓力對應點如下PP1:0.54MPa(起點壓力)—0.4腦Pa(結束壓力);PP2:0.48MPa(起點壓力)—0.41MPa(結束壓力);PP3:0.41MPa(起點壓力)—0.36MPa(結束壓力)；PP4:0.36MPa(起點壓力)—0.28MPa(結束壓力);PP5:0.28MPa(起點壓力)一0.18MPa(結束壓力)。本實施例的工藝流程示意圖如圖2所示，工藝時序表如表5所示。表6:12-2-4/P工藝時序表<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>該工藝可以實現(xiàn)四次順放交錯沖洗，在保證逆放和沖洗再生效果的前提下，吸附(A)總時間也只有80秒，與傳統(tǒng)PSA裝置相比，投資大大降低，沖洗再生時間達到100秒，而氫氣收率比傳統(tǒng)二次順放沖洗工藝增加4.0%，可達到93.0%。實施例58-l-3/P工藝本實施例為從中變氣中分離回收氫氣的8塔變壓吸附方法，操作壓力為2.0MPa，溫度為4(TC，被處理的原料氣中氫氣的含量為69%，產品氫氣要求H2》99.9%。本實施例的變壓吸附裝置分為兩個系列，其中TOIOI、T0103、T0105、T0107吸附塔組成單系列，T0102、T0104、T0106、T0108吸附塔組成雙系列;在單雙系列分別設立一臺調節(jié)閥PV101和PV102，在兩排順放沖洗程控閥之間設置兩臺調節(jié)闊PV103和PV104。每個吸附塔頂部出口管線上設置有兩臺或多臺開/關兩位式程控閥作順放出口閥和沖洗進口閥。每臺吸附塔在一個循環(huán)周期內依次經歷吸附(A)、第一次壓力均衡降(E1D)、第二次壓力均衡降(E2D)、第三次壓力均衡降(E3D)、第一步順放(PP1)、第二步順放(PP2)、第三步順放(PP3)、逆放(D)、第三步沖洗(P3)、第二步沖洗(P2)、第一步沖洗(Pl)、第三次壓力均衡升(E3R)、第二次壓力均衡升(E2R)、第一次壓力均衡升(E1R)、最終升壓(FR)。其余吸附塔也經歷同樣的過程，只是時間上相互錯開。順放氣雜質組分濃度三次等差分割時的壓力對應點如下PP1:0.50MPa(起點壓力)—0.權Pa(結束壓力);PP2:0.權Pa(起點壓力)—0.30MPa(結束壓力)；PP3:0.30MPa(起點壓力)一0.20MPa(結束壓力)。本實施例的工藝時序表如表7所示。表7:8-l-3/P工藝時序表<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>該工藝也可實現(xiàn)三次順放交錯沖洗，在保證逆放和沖洗再生效果的前提下，吸附(A)總時間只有60秒，與傳統(tǒng)PSA裝置相比，投資大大降低，再生沖洗時間達到90秒，而氫氣收率比傳統(tǒng)二次順放沖洗工藝增加1.0%,氫氣收率達87%。權利要求1.一種多次順放交錯沖洗的變壓吸附工藝，其變壓吸附系統(tǒng)為多塔連續(xù)運轉系統(tǒng)，每個吸附塔在一次循環(huán)周期中依次經歷吸附(A)、均壓降(ED)、順放(PP)、逆向放壓(D)、沖洗(P)、均壓升(ER)、最終升壓(FR)過程，其特征在于所述順放步驟中的順放氣排放過程分割為三次或三次以上完成，各次順放氣的雜質組分濃度呈等差遞增分配；所述沖洗步驟的沖洗過程分割為與順放過程相對應的次數(shù)完成，依次利用順放步驟排放的各級順放氣對再生吸附塔進行常壓反序交錯沖洗，即雜質含量最高的順放氣用于剛完成逆放步驟、雜質含量最高的吸附塔進行沖洗，雜質含量較低的順放氣用于已經完成前面沖洗過程、雜質含量相對較低的吸附塔進行沖洗，雜質含量最低的順放氣用于已經完成前面沖洗過程、雜質含量最少的吸附塔進行沖洗。2、根據(jù)權利要求1所述的多次順放交錯沖洗的變壓吸附工藝，其特征在于所述順放步驟中的順放氣排放過程分割為35次完成，各次順放氣的雜質組分濃度呈等差遞增分配；所述沖洗步驟的沖洗過程分割為與順放過程相對應的次數(shù)完成，依次利用順放步驟排放的各級順放氣對再生吸附塔進行常壓反序交錯沖洗。3、根據(jù)權利要求1或2所述的多次順放交錯沖洗的變壓吸附工藝，其特征在于所述順放氣排放過程的分割方法為順放氣雜質組分濃度按等差遞增分配根據(jù)吸附壓力與順放氣組成的對應關系，確定各級順放氣雜質組分濃度呈等差遞增分配時順放塔內對應的壓力值，根據(jù)所確定的壓力將順放步驟中的順放排放過程分割為三次或三次以上完成。4、根據(jù)權利要求1或2所述的多次順放交錯沖洗的變壓吸附工藝，其特征在于所述變壓吸附系統(tǒng)為8個或8個以上的吸附塔組成的連續(xù)運轉系統(tǒng)，變壓吸附系統(tǒng)中設置至少四臺交錯分布的調節(jié)閥、每個吸附塔頂部出口管線上設置有兩臺或多臺開/關兩位式程控閥作順放出口閥和沖洗進口閥，對順放及沖洗過程進行調節(jié)，實現(xiàn)三次或三次以上的順序順放過程，及相對應次數(shù)的反序交錯沖洗過程。5、根據(jù)權利要求3所述的多次順放交錯沖洗的變壓吸附工藝，其特征在于所述變壓吸附系統(tǒng)為8個或8個以上的吸附塔組成的連續(xù)運轉系統(tǒng)，變壓吸附系統(tǒng)中設置至少四臺交錯分布的調節(jié)閥、每個吸附塔頂部出口管線上設置有兩臺或多臺開/關兩位式程控閥作順放出口閥和沖洗進口閥，對順放及沖洗過程進行調節(jié)，實現(xiàn)三次或三次以上的順序順放過程，及相對應次數(shù)的反序交錯沖洗過程。全文摘要本發(fā)明公開了一種多次順放交錯沖洗的變壓吸附工藝，在每個吸附塔頂部出口管線上設置至少四臺交錯分布的調節(jié)閥、每個吸附塔頂部出口管線上設置兩臺或多臺程控閥作順放出口閥和沖洗進口閥，對順放及沖洗過程進行調節(jié)，實現(xiàn)了三次或三次以上的順序順放過程，及相對應次數(shù)的反序交錯沖洗過程。本發(fā)明增加了再生時間，提高了雜質組分的解吸效率，降低了沖洗氣用量，提高了產品氣收率；降低了吸附分周期時間，可降低裝置的投資和縮小占地面積。同時避免了不同吸附塔的順放沖洗過程采用不同調節(jié)閥出現(xiàn)的性能差異，使裝置各個吸附塔的順放沖洗過程完全一致，避免了因調節(jié)閥的性能差異而降低整個裝置的再生效果，從而避免了降低裝置的整體操作性能。文檔編號B01D53/047GK101259359SQ200810044290公開日2008年9月10日申請日期2008年4月25日優(yōu)先權日2008年4月25日發(fā)明者張宏宇,曾凡華,李克兵,殷文華,郜豫川,馬學軍申請人:四川天一科技股份有限公司