專利名稱：變壓吸附氣體分離工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣體分離工藝，尤其是一種利用置換尾氣經(jīng)過兩次吸附提高產(chǎn)品氣產(chǎn)率的變壓吸附氣體分離工藝。
背景技術(shù)：
目前，在現(xiàn)有的變壓吸附氣體分離技術(shù)中，無論是易吸附相得產(chǎn)品，如變壓吸附制純二氧化碳，還是難吸附相得產(chǎn)品，如變壓吸附制氫技術(shù)，或者是即需要從易吸附相獲得產(chǎn)品又需要從難吸附相獲得產(chǎn)品，如變壓吸附從合成氨變換氣中脫碳用于尿素生產(chǎn)，吸附塔在進(jìn)行均壓降壓ED時(shí)，混合氣都是從吸附塔的底部流入，經(jīng)過吸附塔內(nèi)部的吸附劑吸附后，產(chǎn)品從吸附塔的頂部流出，或者進(jìn)入到下一個(gè)吸附塔進(jìn)行濃度提純，或者直接儲(chǔ)存到貯存器中?，F(xiàn)在氣體分離技術(shù)中，在對(duì)吸附塔內(nèi)部的雜質(zhì)進(jìn)行置換后，置換所得的置換氣直接排放，但是在吸附塔內(nèi)進(jìn)行置換時(shí)，吸附塔內(nèi)的氣體除了雜質(zhì)氣外還存留有部分產(chǎn)品氣， 如果直接將置換氣排放，造成產(chǎn)品氣也同時(shí)被排放，損失了部分產(chǎn)品氣降低了產(chǎn)品氣的產(chǎn)率?，F(xiàn)有的氣體分離裝置在分離氣體的時(shí)候都是一次吸附塔完成吸附后即將產(chǎn)品氣排出或者貯存，接著對(duì)該吸附塔進(jìn)行后序的工作處理，這種吸附方式造成排出的產(chǎn)品氣由于受到吸附塔內(nèi)的吸附劑的影響，產(chǎn)品氣內(nèi)的雜質(zhì)含量較多，無法得到純度高的產(chǎn)品氣。中國專利局于2002年1月9日公告了一份CN1077447C號(hào)專利，名稱為氣體分離的串流變壓吸附方法，該方法在第一、第二、吸附器及產(chǎn)品貯存器串聯(lián)形成的回路中進(jìn)行。原料為含污染物和產(chǎn)品組分的氣體混合物，包括步驟1、進(jìn)料氣體進(jìn)入第一吸附器，作暫時(shí)停留，然后加壓，使吸附劑吸附大部分的污染物組分并產(chǎn)出純凈的產(chǎn)品氣體；2、通過第二吸附器和貯存器排出純凈的產(chǎn)品氣體，第一吸附器并流減壓；3、對(duì)第一、第二、吸附器作逆流放空；4、用貯存器中的純凈氣體對(duì)第一、第二吸附器部分增壓；然后重復(fù)步驟1-4。該方法就使用逆流放空，而且是將兩個(gè)吸附器都放空，沒有使用放空氣，降低了產(chǎn)品氣的產(chǎn)率，同時(shí)也不對(duì)吸附塔內(nèi)部進(jìn)行置換及解析處理，使得吸附塔內(nèi)部的吸附劑吸附較多的雜質(zhì)，長時(shí)間工作后會(huì)逐漸降低吸附的效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決了氣體分離中置換氣被排放，造成部分產(chǎn)品氣損失的缺陷，提供一種置換氣不放空并作為另一吸附塔增壓使用的氣體，同時(shí)還能分離得到置換氣中的產(chǎn)品氣， 提高了產(chǎn)品氣的產(chǎn)率的氣體分離置變壓吸附工藝。本發(fā)明還解決了現(xiàn)有技術(shù)中氣體吸附通過一次吸附塔就排出產(chǎn)品氣造成產(chǎn)品氣純度不高的缺陷，提供一種連續(xù)經(jīng)過兩個(gè)吸附塔進(jìn)行吸附能得到較高純度的產(chǎn)品氣的變壓吸附氣體分離工藝。本發(fā)明還解決了現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)經(jīng)過兩次吸附的吸附塔進(jìn)行逆流放空，會(huì)帶走處于第一吸附塔內(nèi)的產(chǎn)品氣同時(shí)降低產(chǎn)品氣產(chǎn)率的缺陷，提供一種經(jīng)過兩次吸附，并將吸附塔內(nèi)的殘留氣順向轉(zhuǎn)移到另一吸附塔，提高了吸附效果增加產(chǎn)品純度的變壓吸附氣體分離工藝。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種變壓吸附氣體分離工藝，工藝流程包括7個(gè)工序分別為吸附、降壓、置換、放空、抽真空、升壓和充壓，包括如下步驟(1) 吸附工序?yàn)榇?lián)吸附，由兩個(gè)吸附塔共同完成，兩吸附塔分為一級(jí)吸附塔和二級(jí)吸附塔，一級(jí)吸附塔經(jīng)過吸附產(chǎn)生中間氣順向轉(zhuǎn)移給二級(jí)吸附塔，經(jīng)過二級(jí)吸附塔吸附得到產(chǎn)品氣， 產(chǎn)品氣進(jìn)入下一工段；(2)產(chǎn)品氣達(dá)到指標(biāo)開始降壓，二級(jí)吸附塔內(nèi)的氣體降壓轉(zhuǎn)移到下一串聯(lián)吸附的兩個(gè)吸附塔中的二級(jí)吸附塔，原一級(jí)吸附塔內(nèi)的氣體降壓轉(zhuǎn)移到原二級(jí)吸附塔；原二級(jí)吸附塔成為下一串聯(lián)吸附的一級(jí)吸附塔；(3)對(duì)原一級(jí)吸附塔進(jìn)行置換，下一串聯(lián)吸附工序中的一級(jí)吸附塔和二級(jí)吸附塔組合完成吸附工序，高濃度氣體從原一級(jí)吸附塔的底部進(jìn)入順向進(jìn)行置換，置換氣轉(zhuǎn)移到需升壓的吸附塔內(nèi)；(4)串聯(lián)吸附的一級(jí)吸附塔和二級(jí)吸附塔繼續(xù)向另一吸附塔轉(zhuǎn)移，完成降壓，二級(jí)吸附塔再次成為下一串聯(lián)吸附的一級(jí)吸附塔，原一級(jí)吸附塔開始放空；(5)串聯(lián)吸附的一級(jí)吸附塔和二級(jí)吸附塔繼續(xù)向另一吸附塔轉(zhuǎn)移，完成降壓，二級(jí)吸附塔再次成為下一串聯(lián)吸附的一級(jí)吸附塔，原一級(jí)吸附塔開始抽真空，原二級(jí)吸附塔開始放空；(6)原一級(jí)吸附塔轉(zhuǎn)移得到其他吸附塔經(jīng)過壓縮的置換氣，原一級(jí)吸附塔完成升壓工序，串聯(lián)吸附工序中的一級(jí)吸附塔產(chǎn)生的中間氣轉(zhuǎn)移到該串聯(lián)吸附工序中的二級(jí)吸附塔完成串聯(lián)吸附工序的橫向轉(zhuǎn)移，上一串聯(lián)吸附工序中的二級(jí)吸附塔成為一級(jí)吸附塔；(7)將產(chǎn)品氣轉(zhuǎn)移到原一級(jí)吸附塔內(nèi)，使得原一級(jí)吸附塔內(nèi)的壓力達(dá)到吸附壓力，將中間氣轉(zhuǎn)移到本串聯(lián)吸附工序中的一級(jí)吸附塔內(nèi)，使得一級(jí)吸附塔內(nèi)的壓力達(dá)到吸附壓力；(8)如此重復(fù)步驟1-7并不斷橫向轉(zhuǎn)移，至完成所有原料氣分離。作為優(yōu)選，每個(gè)吸附塔都依次完成吸附、降壓、置換、放空、抽真空、升壓并充壓的循環(huán)工序。每一個(gè)吸附塔完成的工序主要由連接該吸附塔的閥門控制，對(duì)應(yīng)工序的閥門開啟，可以進(jìn)行該工序的操作，閥門可以有程序進(jìn)行控制，比如PLC程序進(jìn)行控制，編制程序也是根據(jù)生產(chǎn)需要及吸附塔的工作狀況來設(shè)定。作為優(yōu)選，串聯(lián)吸附工序中的一級(jí)吸附塔和二級(jí)吸附塔同時(shí)完成降壓工序。一級(jí)吸附塔和二級(jí)吸附塔共同組合完成串聯(lián)吸附，吸附后橫向轉(zhuǎn)移，一級(jí)吸附塔進(jìn)入下一工序， 二級(jí)吸附塔變成下一串聯(lián)吸附的一級(jí)吸附塔，二級(jí)吸附塔內(nèi)的壓力高于一級(jí)吸附塔內(nèi)的壓力，一級(jí)吸附塔內(nèi)的壓力高于原料氣的壓力，因此二級(jí)吸附塔變成一級(jí)吸附塔的時(shí)候要降壓，一級(jí)吸附塔完成吸附后降壓。作為優(yōu)選，第一次氣體分離過程中對(duì)應(yīng)升壓工序充入原料氣來完成。第一次吸附循環(huán)的時(shí)候，沒有降壓氣及放空氣和置換氣，因此需要輸入原料氣進(jìn)行升壓，第一次吸附循環(huán)完成后可以使用降壓氣作為升壓氣使用。作為優(yōu)選，每一吸附塔完成氣體分離工序時(shí)氣體從吸附塔的底部進(jìn)入，從吸附塔的頂部排出，始終處于順向流動(dòng)狀態(tài)。吸附塔內(nèi)氣體的流向都是順向流動(dòng)，因此產(chǎn)品氣在吸附塔內(nèi)的濃度梯度從底部到頂部總是從低到高，從吸附塔頂部排出的產(chǎn)品氣的濃度較高。本發(fā)明的有益效果是并列的兩吸附塔串聯(lián)相連共同完成吸附工序，串聯(lián)中的處于前的一級(jí)吸附塔完成吸附后得到中間氣，中間氣轉(zhuǎn)移給二級(jí)吸附塔得到產(chǎn)品氣，始終確保產(chǎn)品氣的純度較高；串聯(lián)吸附工序在吸附塔之間橫向順向轉(zhuǎn)移，保證一級(jí)吸附塔內(nèi)的氣體的濃度和二級(jí)吸附塔內(nèi)的氣體的濃度不變，有利于中間氣的純度穩(wěn)定和產(chǎn)品氣的純度穩(wěn)定；在放空前進(jìn)行置換，保證吸附塔內(nèi)的剩余氣體得到有效利用，尤其是抽真空在放空后進(jìn)行，提高了剩余氣體利用率。


圖1是本發(fā)明一種結(jié)構(gòu)示意圖中1、第一吸附塔，2、第二吸附塔，3、第三吸附塔，4、第四吸附塔，5、第五吸附塔，6、 第六吸附塔。
具體實(shí)施例方式下面通過具體實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。實(shí)施例一種變壓吸附氣體分離工藝(參見附圖1)，有六個(gè)吸附塔并列共同完成氣體分離吸附工序，分別為第一吸附塔1、第二吸附塔2、第三吸附塔3、第四吸附塔4、第五吸附塔5和第六吸附塔6，工藝流程包括7個(gè)工序分別為吸附、降壓、置換、放空、抽真空、升壓和充壓。第一次氣體分離過程中對(duì)應(yīng)升壓工序充入原料氣來完成。以第一吸附塔進(jìn)行吸附為例，步驟如下(1)吸附工序?yàn)榇?lián)吸附，由兩個(gè)吸附塔共同完成包括第一吸附塔和第二吸附塔，兩吸附塔分為一級(jí)吸附塔和二級(jí)吸附塔，第一吸附塔為一級(jí)吸附塔，第二吸附塔為二級(jí)吸附塔，原料氣經(jīng)過閥門KSlOlA順向進(jìn)入到第一吸附塔內(nèi)，一級(jí)吸附塔經(jīng)過吸附產(chǎn)生中間氣從一級(jí)吸附塔頂部經(jīng)閥門KS102A排出，中間氣通過閥門KS1(X3B順向轉(zhuǎn)移給第二吸附塔，經(jīng)過二級(jí)吸附塔吸附得到產(chǎn)品氣，產(chǎn)品氣通過閥門 KS104B排出進(jìn)入下一工段；
(2)產(chǎn)品氣達(dá)到指標(biāo)開始降壓，同時(shí)串聯(lián)吸附橫向轉(zhuǎn)移，二級(jí)吸附塔也就是第二吸附塔內(nèi)的氣體通過閥門KS106B降壓轉(zhuǎn)移到第二串聯(lián)吸附的兩個(gè)吸附塔中的二級(jí)吸附塔也就是第三吸附塔，原一級(jí)吸附塔內(nèi)的氣體通過KS107A降壓轉(zhuǎn)移到原二級(jí)吸附塔內(nèi)也就是第二吸附塔；第二吸附塔成為第二串聯(lián)吸附的一級(jí)吸附塔，第一吸附塔完成降壓，原料氣從閥門KSlOlB順向進(jìn)入第二吸附塔；
(3)串聯(lián)吸附工序橫向轉(zhuǎn)移，第二吸附塔內(nèi)的氣體通過閥門KS107B轉(zhuǎn)移到第三吸附塔，第三吸附塔內(nèi)的氣體通過閥門KS106C轉(zhuǎn)移到第四吸附塔，第三吸附塔和第四吸附塔組成第三串聯(lián)吸附工序的一級(jí)吸附塔和二級(jí)吸附塔，對(duì)第一吸附塔通過閥門KS112A進(jìn)行置換，高濃度氣體從第一吸附塔的底部進(jìn)入順向進(jìn)行置換，此時(shí)第五吸附塔正在升壓，置換氣通過閥門KS108E轉(zhuǎn)移到第五吸附塔內(nèi)，第二吸附開始降壓；
(4)串聯(lián)吸附繼續(xù)橫向轉(zhuǎn)移，第三吸附塔內(nèi)的氣體轉(zhuǎn)移到第四吸附塔，第四吸附塔內(nèi)的氣體轉(zhuǎn)移到第五吸附塔，第四吸附塔和第五吸附塔組成第四串聯(lián)吸附工序的一級(jí)吸附塔和二級(jí)吸附塔，第一吸附塔通過閥門KSllOA開始放空，第二吸附塔通過閥門KS112B開始置換，第三吸附塔通過閥門KS106C開始降壓，此時(shí)第五吸附塔使用產(chǎn)品氣進(jìn)行最終充壓；
(5)串聯(lián)吸附工序繼續(xù)橫向轉(zhuǎn)移，第一吸附塔通過閥門KSlllA開始用真空泵抽真空， 第二吸附塔通過開始放空，第三吸附塔開始置換，置換氣轉(zhuǎn)移給需升壓的吸附塔，第四吸附塔內(nèi)的氣體轉(zhuǎn)移給第五吸附塔進(jìn)行降壓，第五吸附塔內(nèi)的氣體轉(zhuǎn)移到第六吸附塔，第五吸附塔和第六吸附塔成為第無串聯(lián)吸附工序的一級(jí)吸附塔和二級(jí)吸附塔，第一吸附塔完成抽真空后開始升壓，升壓使用置換工序得到的置換氣；
(6)第一吸附塔完成升壓工序，第六吸附塔內(nèi)的氣體轉(zhuǎn)移到第一吸附塔，第五串聯(lián)吸附工序中的一級(jí)吸附塔產(chǎn)生的中間氣轉(zhuǎn)移到第六吸附塔，通過閥門KS109F將中間氣增壓轉(zhuǎn)移到第六吸附塔內(nèi)，完成串聯(lián)吸附工序的橫向轉(zhuǎn)移，第一吸附塔同時(shí)通過閥門KS105A用產(chǎn)品氣進(jìn)行最終充壓，達(dá)到吸附壓力，第二吸附塔開始抽真空并準(zhǔn)備升壓，第三吸附塔開始放空，第四吸附塔開始置換，第五吸附塔開始降壓；
(7)如此重復(fù)步驟1-7并不斷橫向轉(zhuǎn)移，至完成所有原料氣分離。吸附塔可以擴(kuò)展到40臺(tái)，吸附塔相互并列，閥門KSlOl作為原料氣進(jìn)口閥，閥門 KS102作為中間氣出口閥，閥門KS103作為中間氣進(jìn)口閥，閥門KS104作為產(chǎn)品氣出口閥，閥門KS105作為二級(jí)吸附塔最終充壓的產(chǎn)品氣進(jìn)口閥，閥門KS106作為二級(jí)吸附塔降壓成一級(jí)吸附塔的進(jìn)出口閥，閥門KS107作為置換氣出口閥，閥門KS108作為一級(jí)吸附塔降壓的進(jìn)出口閥，閥門KS109作為一級(jí)吸附塔最終充壓的產(chǎn)品氣的進(jìn)口閥，閥門KSllO作為放空氣的出口閥，閥門KS111作為抽真空的出口閥，閥門KS112作為置換氣進(jìn)口閥。以上所述的實(shí)施例只是本發(fā)明的一種較佳方案，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，在不超出權(quán)利要求所記載的技術(shù)方案的前提下還有其它的變體及改型。
權(quán)利要求
1.一種變壓吸附氣體分離工藝，工藝流程包括7個(gè)工序分別為吸附、降壓、置換、放空、抽真空、升壓和充壓，其特征在于包括如下步驟(1)吸附工序?yàn)榇?lián)吸附，由兩個(gè)吸附塔共同完成，兩吸附塔分為一級(jí)吸附塔和二級(jí)吸附塔，一級(jí)吸附塔經(jīng)過吸附產(chǎn)生中間氣順向轉(zhuǎn)移給二級(jí)吸附塔，經(jīng)過二級(jí)吸附塔吸附得到產(chǎn)品氣，產(chǎn)品氣進(jìn)入下一工段；(2)產(chǎn)品氣達(dá)到指標(biāo)開始降壓，二級(jí)吸附塔內(nèi)的氣體降壓轉(zhuǎn)移到下一串聯(lián)吸附的兩個(gè)吸附塔中的二級(jí)吸附塔，原一級(jí)吸附塔內(nèi)的氣體降壓轉(zhuǎn)移到原二級(jí)吸附塔；原二級(jí)吸附塔成為下一串聯(lián)吸附的一級(jí)吸附塔；(3)對(duì)原一級(jí)吸附塔進(jìn)行置換，下一串聯(lián)吸附工序中的一級(jí)吸附塔和二級(jí)吸附塔組合完成吸附工序，高濃度氣體從原一級(jí)吸附塔的底部進(jìn)入順向進(jìn)行置換，置換氣轉(zhuǎn)移到需升壓的吸附塔內(nèi)；(4)串聯(lián)吸附的一級(jí)吸附塔和二級(jí)吸附塔繼續(xù)向另一吸附塔轉(zhuǎn)移，完成降壓，二級(jí)吸附塔再次成為下一串聯(lián)吸附的一級(jí)吸附塔，原一級(jí)吸附塔開始放空；(5)串聯(lián)吸附的一級(jí)吸附塔和二級(jí)吸附塔繼續(xù)向另一吸附塔轉(zhuǎn)移，完成降壓，二級(jí)吸附塔再次成為下一串聯(lián)吸附的一級(jí)吸附塔，原一級(jí)吸附塔開始抽真空，原二級(jí)吸附塔開始放空；(6)原一級(jí)吸附塔轉(zhuǎn)移得到其他吸附塔經(jīng)過壓縮的置換氣，原一級(jí)吸附塔完成升壓工序，串聯(lián)吸附工序中的一級(jí)吸附塔產(chǎn)生的中間氣轉(zhuǎn)移到該串聯(lián)吸附工序中的二級(jí)吸附塔完成串聯(lián)吸附工序的橫向轉(zhuǎn)移，上一串聯(lián)吸附工序中的二級(jí)吸附塔成為一級(jí)吸附塔；(7)將產(chǎn)品氣轉(zhuǎn)移到原一級(jí)吸附塔內(nèi)，使得原一級(jí)吸附塔內(nèi)的壓力達(dá)到吸附壓力，將中間氣轉(zhuǎn)移到本串聯(lián)吸附工序中的一級(jí)吸附塔內(nèi)，使得一級(jí)吸附塔內(nèi)的壓力達(dá)到吸附壓力；(8)如此重復(fù)步驟1-7并不斷橫向轉(zhuǎn)移，至完成所有原料氣分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓吸附氣體分離工藝，其特征在于每個(gè)吸附塔都依次完成吸附、降壓、置換、放空、抽真空、升壓并充壓的循環(huán)工序。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓吸附氣體分離工藝，其特征在于串聯(lián)吸附工序中的一級(jí)吸附塔和二級(jí)吸附塔同時(shí)完成降壓工序。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的變壓吸附氣體分離工藝，其特征在于第一次氣體分離過程中對(duì)應(yīng)升壓工序充入原料氣來完成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的變壓吸附氣體分離工藝，其特征在于每一吸附塔完成氣體分離工序時(shí)氣體從吸附塔的底部進(jìn)入，從吸附塔的頂部排出，始終處于順向流動(dòng)狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用置換尾氣經(jīng)過兩次吸附提高產(chǎn)品氣產(chǎn)率的變壓吸附氣體分離工藝。解決了氣體分離中置換氣被排放，造成部分產(chǎn)品氣損失的缺陷，包括7個(gè)工序分別為吸附、降壓、置換、放空、抽真空、升壓和充壓，吸附工序?yàn)榇?lián)吸附，由兩個(gè)吸附塔共同完成，兩吸附塔分為一級(jí)吸附塔和二級(jí)吸附塔，一級(jí)吸附塔經(jīng)過吸附產(chǎn)生中間氣順向轉(zhuǎn)移給二級(jí)吸附塔，經(jīng)過二級(jí)吸附塔吸附得到產(chǎn)品氣，產(chǎn)品氣進(jìn)入下一工段；并列的兩吸附塔串聯(lián)相連共同完成吸附工序，串聯(lián)中的處于前的一級(jí)吸附塔完成吸附后得到中間氣，中間氣轉(zhuǎn)移給二級(jí)吸附塔得到產(chǎn)品氣，始終確保產(chǎn)品氣的純度較高。
文檔編號(hào)B01D53/047GK102335542SQ201110265088
公開日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2011年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月8日
發(fā)明者胡鴻頻 申請(qǐng)人:杭州東安科技有限公司