一種具有換熱介質(zhì)通道的分子篩吸附塔的制作方法
【專利摘要】一種具有換熱介質(zhì)通道的分子篩吸附塔，其組成：裝于吸附塔容器內(nèi)間隔放置的垂向隔板；相鄰垂向隔板間圍成空間流道，間隔分布的空間流道內(nèi)裝分子篩吸附劑，稱為工藝氣通道；其余空間流道為換熱介質(zhì)通道；吸附塔上、下端分別裝上、下工藝氣封頭，上、下工藝氣封頭端部分別裝工藝氣進(jìn)口和出口；分別裝于容器相對(duì)的兩側(cè)壁上的上、下?lián)Q熱介質(zhì)封頭；上、下?lián)Q熱介質(zhì)封頭端部分別裝換熱介質(zhì)進(jìn)口及出口；工藝氣進(jìn)口及出口分別通過(guò)工藝氣封頭與工藝氣通道連通；換熱介質(zhì)進(jìn)口及出口分別通過(guò)換熱介質(zhì)封頭與換熱介質(zhì)通道連通；由于塔內(nèi)含換熱介質(zhì)通道，可通過(guò)換熱介質(zhì)對(duì)分子篩進(jìn)行加溫或冷卻，減少分子篩再生所需時(shí)間，縮短吸附循環(huán)周期并減少再生氣耗量。
【專利說(shuō)明】一種具有換熱介質(zhì)通道的分子篩吸附塔
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明屬于吸附凈化設(shè)備，具體涉及一種具有換熱介質(zhì)通道的分子篩吸附塔。
【背景技術(shù)】:
[0002]目前采用分子篩吸附實(shí)現(xiàn)氣體混合物的分離是正在興起的分離方式，作為分離和凈化氣體混合物的方法大量應(yīng)用于化工、石油和環(huán)境工程等領(lǐng)域。
[0003]分子篩是一類(lèi)微孔孔徑均一的多空固體，其微孔孔徑與分子尺寸相當(dāng)。尺寸小于微孔孔徑的分子可以進(jìn)入微孔而被吸附，比孔徑大的分子則被排斥在外。分子篩變溫吸附是指在較低溫度下吸附和在較高溫度下再生的循環(huán)過(guò)程。其吸附過(guò)程是以吸附劑表面對(duì)氣體分子的吸附為基礎(chǔ)，利用吸附劑對(duì)不同氣體組分有選擇性的特點(diǎn)，在吸附過(guò)程的較低溫度下吸附混合氣中的某些組分；吸附完成后，通過(guò)熱的再生氣吹掃分子篩，提高溫度使吸附平衡線改變，達(dá)到吸附質(zhì)解吸和吸附劑再生的目的，再生結(jié)束后必須冷卻吸附劑使之用于下一循環(huán)的吸附。近些年，分子篩變溫吸附技術(shù)在天然氣凈化領(lǐng)域中取得了較大進(jìn)步，新型、高效的產(chǎn)品不斷發(fā)現(xiàn)并應(yīng)用。
[0004]在天然氣中酸氣含量較小時(shí)，傳統(tǒng)的采用凈化氣加熱再生的方式可以滿足結(jié)構(gòu)緊湊及耗氣量小的要求。但如果酸氣含量較大，在不改變吸附周期的條件下，則需要分子篩吸附劑裝填量大大增加，致使吸附塔的尺寸增加。如縮小吸附周期，則可減少吸附劑的裝填量和吸附塔高度，但采用凈化氣作為再生氣時(shí)耗氣量將大大增加，甚至當(dāng)吸附周期縮小到一定時(shí)間內(nèi)時(shí)，采用凈化氣作為再生氣時(shí)在吸附周期內(nèi)無(wú)法完成再生或冷吹。
[0005]吸附劑的再生過(guò)程需要加熱解吸，解吸完成后還要進(jìn)行吸附劑的冷卻，冷卻至常溫才算完成吸附劑的再生，才可以循環(huán)使用。再生氣一般可使用凈化氣，或使用外部氣源，但無(wú)論如何再生氣必須是潔凈、干燥的氣體，能將分子篩中的水和酸性氣體吹除掉，而且不會(huì)給分子篩帶來(lái)其它雜質(zhì)。常規(guī)技術(shù)中使用凈化氣作為再生氣時(shí)，主要靠氣體將吸附劑和塔體加熱至解析溫度，而氣體由于本身比熱比較小，在相同的傳熱溫差下，需要的氣體量較大，因此再生氣耗氣量也比較大；且在一定的管徑條件下，將吸附劑加熱至所需溫度需要的時(shí)間會(huì)比較長(zhǎng)，這也使得吸附裝置切換周期不能進(jìn)一步的縮小。

【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0006]本發(fā)明目的在于提供一種具有換熱介質(zhì)通道的分子篩吸附塔，由于吸附塔內(nèi)含有換熱介質(zhì)通道，在分子篩再生過(guò)程中，可通過(guò)換熱介質(zhì)快速加熱或冷卻吸附劑，減少其再生所需時(shí)間，縮短吸附系統(tǒng)循環(huán)周期，進(jìn)而減小吸附劑填裝量并縮小設(shè)備尺寸，同時(shí)還可以降低再生氣的使用量，減少凈化氣的浪費(fèi)。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0008]本發(fā)明提供的具有換熱介質(zhì)通道的分子篩吸附塔，其由下述部件組成:
[0009]一吸附塔容器；
[0010]裝于所述吸附塔容器之內(nèi)間隔放置的垂向隔板；[0011]相鄰的垂向隔板之間圍成空間流道，間隔分布的空間流道內(nèi)裝有分子篩吸附劑；裝有分子篩吸附劑的空間流道為工藝氣通道；其余的空間流道為換熱介質(zhì)通道；
[0012]分別裝于所述吸附塔容器上、下端的上工藝氣封頭和下工藝氣封頭，所述上工藝氣封頭端部和下工藝氣封頭端部分別裝有與相應(yīng)的工藝氣封頭相通的工藝氣進(jìn)口和工藝氣出口 ；
[0013]分別裝于所述吸附塔容器相對(duì)的兩側(cè)壁上的上換熱介質(zhì)封頭和下?lián)Q熱介質(zhì)封頭；所述上換熱介質(zhì)封頭端部和下?lián)Q熱介質(zhì)封頭端部分別裝有與相應(yīng)的換熱介質(zhì)封頭相通的換熱介質(zhì)進(jìn)口及換熱介質(zhì)出口；
[0014]所述的工藝氣進(jìn)口通過(guò)上工藝氣封頭與工藝氣通道相連通；所述的工藝氣出口通過(guò)下工藝氣封頭與工藝氣通道相連通；
[0015]所述的換熱介質(zhì)進(jìn)口通過(guò)上換熱介質(zhì)封頭與換熱介質(zhì)通道相連通；所述的換熱介質(zhì)出口通過(guò)下?lián)Q熱介質(zhì)封頭與換熱介質(zhì)通道相連通。
[0016]所述吸附塔容器及垂向隔板的材質(zhì)為鋁或不銹鋼等金屬材料，其之間才用焊接方式進(jìn)行連接。
[0017]正常的分子篩吸附流程包括吸附過(guò)程及再生過(guò)程，吸附過(guò)程中被凈化的氣體為工藝氣，工藝氣中的雜質(zhì)被吸附到分子篩中；而再生過(guò)程中需要有無(wú)雜質(zhì)的再生反向流過(guò)分子篩，將吸附于其中的雜質(zhì)攜帶出分子篩，使分子篩得到再生，所以本發(fā)明的工藝氣進(jìn)口 4也為再生氣出口，所述工藝氣出口 5也為再生氣進(jìn)口。
[0018]本發(fā)明的具有換熱介質(zhì)通道的分子篩吸附塔具有下述優(yōu)點(diǎn):
[0019]本發(fā)明的具有換熱介質(zhì)通道的分子篩吸附塔，由于吸附塔內(nèi)含有換熱介質(zhì)通道，在分子篩再生過(guò)程中，可通過(guò)換熱介質(zhì)快速加熱或冷卻吸附劑，減少其再生所需時(shí)間，縮短吸附系統(tǒng)循環(huán)周期，進(jìn)而減小吸附劑填裝量并縮小設(shè)備尺寸，同時(shí)還可以降低再生氣的使用量，減少凈化氣的浪費(fèi)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
[0020]圖1是本發(fā)明具有換熱介質(zhì)通道的分子篩吸附塔的結(jié)構(gòu)(剖面)示意圖；
[0021]圖2是本發(fā)明圖1的外形結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3是本發(fā)明圖1的頂剖面示意圖。
實(shí)施例:
[0023]如圖1，圖2及圖3所示，本具有換熱介質(zhì)通道的分子篩吸附塔(實(shí)施例)結(jié)構(gòu)示意圖，由圖可知，本發(fā)明提供的具有換熱介質(zhì)通道的分子篩吸附塔，其由下述部件組成:
[0024]一吸附塔容器；
[0025]裝于所述吸附塔容器之內(nèi)間隔放置的垂向隔板I ;
[0026]相鄰的垂向隔板I之間圍成空間流道，間隔分布的空間流道內(nèi)裝有分子篩吸附劑；裝有分子篩吸附劑的空間流道為工藝氣通道8 ;其余的空間流道為換熱介質(zhì)通道9 ;
[0027]分別裝于所述吸附塔容器上、下端的上工藝氣封頭2和下工藝氣封頭21，所述上工藝氣封頭2端部和下工藝氣封頭21端部分別裝有與相應(yīng)的工藝氣封頭相通的工藝氣進(jìn)口 4和工藝氣出口 5 ；[0028]分別裝于所述吸附塔容器相對(duì)的兩側(cè)壁上的上換熱介質(zhì)封頭3和下?lián)Q熱介質(zhì)封頭31 ;所述上換熱介質(zhì)封頭3端部和下?lián)Q熱介質(zhì)封頭31端部分別裝有與相應(yīng)的換熱介質(zhì)封頭相通的換熱介質(zhì)進(jìn)口 6及換熱介質(zhì)出口 7 ；
[0029]所述的工藝氣進(jìn)口 4通過(guò)上工藝氣封頭2與工藝氣通道8相連通；所述的工藝氣出口 5通過(guò)下工藝氣封頭21與工藝氣通道8相連通；
[0030]所述的換熱介質(zhì)進(jìn)口 6通過(guò)上換熱介質(zhì)封頭3與換熱介質(zhì)通道9相連通；所述的換熱介質(zhì)出口 7通過(guò)下?lián)Q熱介質(zhì)封頭31與換熱介質(zhì)通道9相連通。
[0031]所述吸附塔容器及垂向隔板I的材質(zhì)為鋁或不銹鋼等金屬材料，其之間才用焊接方式進(jìn)行連接。
[0032]正常的分子篩吸附流程包括吸附過(guò)程及再生過(guò)程，吸附過(guò)程中被凈化的氣體為工藝氣，工藝氣中的雜質(zhì)被吸附到分子篩中；而再生過(guò)程中需要有無(wú)雜質(zhì)的再生反向流過(guò)分子篩，將吸附于其中的雜質(zhì)攜帶出分子篩，使分子篩得到再生，所以本發(fā)明的工藝氣進(jìn)口 4也為再生氣出口，所述工藝氣出口 5也為再生氣進(jìn)口。
[0033]本實(shí)施例的具有換熱介質(zhì)通道的分子篩吸附塔用于吸附分離天然氣中的酸性氣體(C02，H2S),其中工藝氣為含雜質(zhì)的天然氣，換熱介質(zhì)通道9內(nèi)的導(dǎo)熱介質(zhì)為礦物型導(dǎo)熱油，工藝氣通道8中填充的分子篩吸附劑為13X型分子篩；
[0034]本實(shí)施例中的吸附塔吸附過(guò)程與常規(guī)工藝相同，吸附過(guò)程完成后，吸附塔進(jìn)入加熱解吸過(guò)程:300°C的礦物型導(dǎo)熱油從換熱介質(zhì)進(jìn)口 6進(jìn)入吸附塔，流經(jīng)換熱介質(zhì)通道9對(duì)工藝氣通道8中的分子篩吸附劑加熱，然后從換熱介質(zhì)出口 7流出，分子篩吸附劑被加熱至2800C，其中的吸附劑被解吸；使用吸附凈化后的工藝氣(不含C02，H2S)作為再生氣，從工藝氣出口 5進(jìn)入吸附塔，反向流過(guò)工藝氣通道8，從工藝氣進(jìn)口 4流出，將分子篩吸附劑中解吸出的雜質(zhì)吹掃出吸附塔外；再生氣保持微小流量，僅起吹掃作用。
[0035]吸附塔內(nèi)分子篩吸附劑解吸完畢后，進(jìn)行冷卻過(guò)程:25°C的導(dǎo)熱油從換熱介質(zhì)入口 6進(jìn)入吸附塔，流經(jīng)換熱介質(zhì)通道9對(duì)工藝氣通道8中的分子篩吸附劑進(jìn)行冷卻，然后從換熱介質(zhì)出口 7流出，分子篩吸附劑被冷卻至30°C ;冷卻過(guò)程中工藝氣通道中通入少量再生氣，保持吸附塔內(nèi)壓力穩(wěn)定。
[0036]應(yīng)用本發(fā)明的吸附塔，再生氣耗氣量小，同時(shí)由于換熱介質(zhì)的作用，可大大縮短加熱解吸及冷卻時(shí)間，顯著減小吸附切換周期，進(jìn)而降低吸附塔尺寸。
【權(quán)利要求】
1.一種具有換熱介質(zhì)通道的分子篩吸附塔，其由下述部件組成: 一吸附塔容器； 裝于所述吸附塔容器之內(nèi)間隔放置的垂向隔板； 相鄰的垂向隔板之間圍成空間流道，間隔分布的空間流道內(nèi)裝有分子篩吸附劑；裝有分子篩吸附劑的空間流道為工藝氣通道；其余的空間流道為換熱介質(zhì)通道； 分別裝于所述吸附塔容器上、下端的上工藝氣封頭和下工藝氣封頭，所述上工藝氣封頭端部和下工藝氣封頭端部分別裝有與相應(yīng)的工藝氣封頭相通的工藝氣進(jìn)口和工藝氣出Π ； 分別裝于所述吸附塔容器相對(duì)的兩側(cè)壁上的上換熱介質(zhì)封頭和下?lián)Q熱介質(zhì)封頭；所述上換熱介質(zhì)封頭端部和下?lián)Q熱介質(zhì)封頭端部分別裝有與相應(yīng)的換熱介質(zhì)封頭相通的換熱介質(zhì)進(jìn)口及換熱介質(zhì)出口； 所述的工藝氣進(jìn)口通過(guò)上工藝氣封頭與工藝氣通道相連通；所述的工藝氣出口通過(guò)下工藝氣封頭與工藝氣通道相連通； 所述的換熱介質(zhì)進(jìn)口通過(guò)上換熱介質(zhì)封頭與換熱介質(zhì)通道相連通；所述的換熱介質(zhì)出口通過(guò)下?lián)Q熱介質(zhì)封頭與換熱介質(zhì)通道相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有換熱介質(zhì)通道的分子篩吸附塔，其特征在于，所述吸附塔容器及垂向隔板的材質(zhì)為鋁或不銹鋼等金屬材料，其之間采用焊接方式連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有換熱介質(zhì)通道的分子篩吸附塔，其特征在于:所述工藝氣進(jìn)口為再生氣出口，所述工藝氣出口為再生氣進(jìn)口。
【文檔編號(hào)】B01D53/02GK103463926SQ201310279581
【公開(kāi)日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月4日
【發(fā)明者】孫兆虎, 吳建光, 吳劍峰, 王國(guó)強(qiáng), 程逵煒, 陳仕林 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所, 中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司