CN100372592C - 三塔流程变压吸附气体分离工艺 - Google Patents

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一种三塔流程变压吸附气体分离工艺，使用三个周期性循环交替吸附工作、再生的吸附塔，工作时，从吸附塔的进气口通入压缩原料气，成品气从出气口排出，再生时，先从该吸附塔的出气口逆向回吹压缩原料气进行初步再生，经设定时间后再改为逆向回吹成品气进行深度再生，再经设定时间后停止再生，切换为工作状态；吸附塔逆向回吹再生的总时间为切换总周期的1/3，即始终为一塔再生、二塔吸附工作。本发明的工艺使用初步和深度再生，回吹清洗效果好，可以大幅降低分子筛再生的时间，使再生时间降到吸附工作时间的一半以下，整个流程切换周期中的吸附工作时间比例大大增加，生产效率提高，减少成品气回吹消耗量，并有效降低工艺能耗和生产成本。

Description

三塔流程变压吸附气体分离工艺
技术领域：本发明涉及一种变压吸附气体分离工艺，特别是空气变压吸附分离工艺。
背景技术：现在进行工业气体分离的方法最常见的是变压吸附工艺，即PSA工艺。一般在工艺流程中对吸附塔再生时都是采用成品气回吹再生方式，吸附塔内的分子筛再生时间长，往往与吸附工作时间相等或更长，造成工艺流程的有效吸附时间短，效率不高，而且成品气回吹消耗量大，运行耗能多。如果调整吸附和再生的周期时间比，则会使分子筛再生不充分，影响产品质量。因此，不论吸附塔采用二个、三个或更多个的编组形式，处于再生状态的吸附塔数量都会多于或等于工作的吸附塔数量，即流程切换周期中再生总时间多于吸附工作的总时间，大大影响了生产效率的提高，并增加工艺流程能耗和运行成本。
发明内容：针对现有技术的不足，本发明提供一种可大幅缩短吸附塔分子筛再生时间，提高工艺生产效率的三塔流程变压吸附气体分离工艺。
本发明包括使用三个吸附塔，通过控制切换，使各塔均周期性循环交替吸附工作、再生，吸附工作时从吸附塔的进气口通入压缩原料气，成品气从出气口排出，再生时则从吸附塔的出气口逆向回吹已生产的成品气，从进气口排出；对一个吸附塔再生时，先从该吸附塔的出气口逆向回吹压缩原料气进行初步再生，经设定时间后，再改为逆向回吹成品气进行深度再生，再经设定时间后停止再生，切换为吸附工作状态；吸附塔逆向回吹再生的总时间为切换总周期的1/3，即始终为一塔再生、二塔吸附工作。
本发明的工艺中先使用压缩原料气回吹进行初步再生，再利用成品气回吹深度再生，回吹清洗效果好，可以大幅降低分子筛再生的时间，使再生时间降到吸附工作时间的一半以下，整个流程切换周期中的吸附工作时间比例大大增加，生产效率提高，减少成品气回吹消耗量，并有效降低工艺能耗和生产成本。
在运行优选状态中，再生状态的吸附塔初步再生时间和深度再生时间均为切换总周期的1/6，这样分配比较合理，适用的原料气体较多，工艺流程的运行比较可靠。而且在吸附塔再生时，从进气口排出气体可进行抽空辅助，这样可加快气流，提高再生效果。
实际中，各吸附塔均可以由一组串联的吸附器构成等同设备，不会影响工艺流程的生产效果。同样，本发明工艺也可采用六个塔、九个塔等递增的塔数编组，也具有等同效果，切换周期中总再生时间和吸附工作时间比例始终保持在1∶2以下。
下面结合附图和实施例进一步说明本发明。
附图说明：附图是实施例的工艺流程示意图。
实施例：如图所示，本实施例采用三个单塔切换，利用压缩空气分离制取氮气，每一吸附塔的进气口设在塔下方，出气口设在上方，在各进气口的逆向排空管路末端还设有真空泵抽空辅助，并设有消音器消除噪声。
当吸附塔A和B工作时，吸附塔C再生，控制阀V1、V3、V6、V7、V9、V12、V13、V14打开，控制阀V2、V4、V5、V8、V10、V11、V15关闭，压缩空气经控制阀V7、吸附塔A、控制阀V1后吸附排出成品氮气。同样，压缩空气经控制阀V9、吸附塔B、控制阀V3后生产出成品氮气。部分压缩空气则经控制阀V14、V6、吸附塔C、控制阀V12、V13、真空泵及消音器对吸附塔C逆向回吹，进行初步再生。经30秒后，控制阀V14关闭，控制阀V15打开，部分成品氮气经控制阀V15、V6、吸附塔C、控制阀V12、V13、真空泵及消音器对吸附塔C回吹进行深度再生，经30秒后，再生完成。
接着，由吸附塔B向C快速均压，切换为吸附塔A和C工作生产氮气，吸附塔B再生。同样，部分压缩空气经控制阀V14、V4、吸附塔B、控制阀V10、V13、真空泵及消音器初步再生，经30秒后，控制阀V14关闭，控制阀V15打开，部分成品氮气经控制阀V15、V4、吸附塔B、控制阀V10、V13、真空泵及消音器对吸附塔B回吹进行深度再生，经30秒后，吸附塔B再生完成。
接着，由吸附塔A向B均压，切换为吸附塔A再生，其余塔工作。同样，部分压缩空气经控制阀V14、V2、吸附塔A、控制阀V8、V13、真空泵及消音器对吸附塔A逆向回吹，进行初步再生。经30秒后，控制阀V14关闭，控制阀V15打开，部分成品氮气经控制阀V15、V2、吸附塔A、控制阀V8、V13、真空泵及消音器进行深度再生，经30秒后，吸附塔A再生完成。
接着，吸附塔C向A均压，又切换为吸附塔C再生，其余塔工作，如此周期循环切换，连续不断生产。
通过调整吸附塔内的分子筛种类，并调整切换周期及其它运行参数，本发明同样可对其它原料气体进行分离，工艺原理及效果是等同的。而且，按不同分子筛的再生难易程度，采用某些分子筛的工艺还可以达到一塔再生、多塔吸附工作的效果，使流程切换周期中的吸附工作时间比例再增加，但工艺原理是一致的。

Claims (5)

1.一种三塔流程变压吸附气体分离工艺，包括使用三个吸附塔，通过控制切换，使各塔均周期性循环交替吸附工作、再生，吸附工作时从吸附塔的进气口通入压缩原料气，成品气从出气口排出，再生时则从吸附塔的出气口逆向回吹已生产的成品气，从进气口排出，其特征为：对一个吸附塔再生时，先从该吸附塔的出气口逆向回吹压缩原料气进行初步再生，经设定时间后，再改为逆向回吹成品气进行深度再生，再经设定时间后停止再生，切换为吸附工作状态；吸附塔逆向回吹再生的总时间为切换总周期的1/3，即始终为一塔再生、二塔吸附工作。
2.根据权利要求1所述的三塔流程变压吸附气体分离工艺，其特征为：再生状态的吸附塔初步再生时间和深度再生时间均为切换总周期的1/6。
3.根据权利要求1或2所述的三塔流程变压吸附气体分离工艺，其特征为：吸附塔再生时，从进气口排出气体还进行抽空辅助。
4.根据权利要求1或2所述的三塔流程变压吸附气体分离工艺，其特征为：压缩原料气为压缩空气。
5.根据权利要求3所述的三塔流程变压吸附气体分离工艺，其特征为：压缩原料气为压缩空气。
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