CN102380361B - 一种利用产品氮气参与分子筛吸附器再生的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种利用产品氮气参与分子筛吸附器再生的工艺，将出空气分离塔的产品氮气管道和污氮气管道之间用管道连接，并加装控制阀门，将产品氮气引入加温再生用污氮管参与分子筛吸附器再生，不必过多使用节流空气，即可满足分子筛再生气体量的需求。可使更多空气进入塔内参与精馏，从而可以提高气体产量。
Description
技术领域
本发明属于空分装置中分子筛纯化系统技术领域，具体涉及一种利用产品氮气参与分子筛吸附器再生的工艺。
背景技术
分子筛纯化系统用于对空气进行纯化，分子筛吸附空气中的H2O、C2H2、CO2等杂质，为空气分离装置提供干燥、洁净的原料空气。
CN201882925U(CN201020590734.7)提供了一种分子筛纯化系统，包括两个分子筛纯化器，空气通过空气管道分别输入至两个分子筛纯化器中、并输出至主塔，还包括控制两个分子筛纯化器之间通断的升压阀，进一步包括分别向所述两个分子筛纯化器输送氮气的氮气充压管道。所述氮气充压管道进一步包括两个分别控制氮气充压管道与两个分子筛纯化器通断的充压阀。本实用新型的分子筛纯化系统，通过增加氮气充压管道，能够在分子筛纯化系统升压时利用氮气补充充压，系统对空气的总需求量相对稳定，使进主塔的空气量和主塔运行工况平稳无波动，从而保证制氧机组的氧、氩提取率，提高制氧机运行效率，保证了制氧机组的安全运行。CN1919417A(CN200610112538.7)提供了一种空气纯化装置，该空气纯化装置采用三个分子筛吸附器并联工作，分别用卸压阀、增压阀和自动控制阀与需纯化的空气和解吸再生用的污氮气管道相连，阀门按照工艺要求进行开关。采用三吸附器纯化工艺流程：第一台吸附器工作时，第二台吸附器加热解吸和冷吹降温，同时用第二台吸附器冷吹过程出口的温度较高的污氮气加热第三台吸附器，以充分利用分子筛吸附器冷吹过程出口污氮气的余热。节能率达到50％～60％，从而可有效降低空气纯化装置的能耗。本申请引用上述两份专利文件全文作为背景技术。
空气分离装置中的分子筛纯化系统，包括两个或3个分子筛纯化器；控制分子筛纯化器之间通断的强制阀；再生气体加热器；进行分子筛均压使用的均压阀；进行分子筛泄压使用的泄压阀，还包括向分子筛纯化器输送再生用气体的管道及阀门。
分子筛吸附器在使用过程中，空气通过空气管道及阀门分别输入至交替使用的分子筛纯化器中，吸附了空气中的H2O、C2H2、CO2等杂质，纯化后的空气输送至空气分离塔进行精馏分离。为了保证分子筛吸附剂再次具有吸附性能，需要定期将分子筛吸附器加温再生。分子筛吸附器的再生工作一般有降压、加热、吹冷和升压四个步骤组成，其中加热和吹冷阶段必须使用干燥纯净的气体。目前分子筛纯化系统参与分子筛再生所使用气体，为空气分离塔产出的污氮气或部分已被分子筛纯化的洁净空气。在空分系统的开车阶段或者遇到污氮气流量不足的情况，就必须节流旁通部分空气作为再生气体使用，这样操作存在以下弊端：第一、由于空气节流用作分子筛再生气体使用，造成进装置空气量减少，进而导致氧气、氮气、氩气等产品产量也减少。第二、在内压缩流程中，压缩后液态产品量减少，造成主换热器反流冷量减少，使主换热器冷端、下塔底部处于过热状态，严重偏离正常运行工况。第三、空气节流污氮气管使塔外污氮气管压力提高，将产生气阻现象，进一步减少了从塔内取出的污氮气量。第四、造成上塔压力较高，精馏工况也很难建立，提氩系统无法投入。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种利用产品氮气参与分子筛吸附器再生的工艺，不必过多使用节流空气，即可满足分子筛再生气体量的需求。
发明概述
本发明将出空气分离塔的产品氮气管道和污氮气管道之间用管道连接，并加装阀门，即将产品氮气引入加温再生用污氮管，从而解决分子筛吸附器再生气量不足的问题。
发明详述
本发明的技术方案如下：
一种利用产品氮气参与分子筛吸附器再生的工艺，包括两个分子筛吸附器，来自空冷塔的空气通过管道、阀输入至分子筛吸附器中，纯化后的空气输送至空气分离塔进行精馏分离，分别得到产品氧气、产品氮气、产品氩气和污氮气，有再生用的污氮气经过加热装置并通过管道、阀接通到分子筛吸附器中；当一个分子筛吸附器停止工作时，开启加热装置及污氮气阀对停止工作的分子筛吸附器进行再生；其特征在于：将出空气分离塔的产品氮气管道和污氮气管道之间用加装管道I连接，并加装控制阀门，将产品氮气引入加温再生用污氮管参与分子筛吸附器再生；在空分系统正常运行后，保持正流空气的吸附和反流气体的加温再生程序不变，使用产品氮气替换污氮气进行分子筛加温再生。
根据本发明优选的，从空气分离塔输出的产品氮气管道上接出一根管道，并加装控制阀门与污氮气管道进行T连接，所述控制阀门I是一只遥控气动蝶阀I，用于进行产品氮气气量的调整和切断；在污氮气管道I和分子筛吸附器之间加装一只手动蝶阀I，用于确定分子筛纯化器使用氮气或者污氮气时进行通断；污氮气管道同时加装一根去水冷塔的管道，并在此加装的管道上装一只遥控气动蝶阀II。
根据本发明优选的，在空分系统正常运行后，关闭加装的污氮气管道I与分子筛吸附器连接控制阀手动蝶阀I，打开加装管道I上加装的遥控气动蝶阀I，当产品氮气出空气分离塔的压力较低时，通过减少产品氮气去水冷塔阀的开度来调整，控制加装管道I的产品氮气管道压力在8.5-9.5kPa，使其满足分子筛吸附器再生的需要。当上分离塔压力的升高时，打开加装的遥控气动蝶阀II和原有的污氮气去水冷塔的管道阀门来调整，使上分离塔压力降低2kPa，污氮气管道压力由原来的9kPa降低到6kPa。
传统的分子筛纯化系统的流程一般是，空气通过正在使用的分子筛纯化器，纯化器中的吸附剂吸附了空气中的H2O、C2H2、CO2等杂质，纯化后的空气输送至空气分离塔进行精馏分离，得到氧气、氮气、氩气等产品和污氮气，各产品和污氮气引出空气分离塔分别使用。分子筛纯化器中吸附剂动吸附容量达到饱和时，为了保证分子筛吸附剂再次具有吸附性能，需要定期将分子筛吸附器加温再生，即对未使用的分子筛进行加温再生工作，加温再生使用污氮气。污氮气经过加热装置或者通过旁路接通到分子筛吸附器中，对分子筛分别进行加温和冷吹工作，使分子筛纯化系统中吸附剂再次具有吸附能力。两只分子筛纯化器交替使用，完成空气的杂质去除和连续供气(参见附图1)。
本发明的利用产品氮气参与分子筛吸附器再生的工艺流程是，根据设备运行状态不同有两个阶段：
第一阶段是空分系统开车阶段，使用节流空气和污氮气作为再生气，打开加装的手动蝶阀I即污氮管与分子筛吸附器连接控制阀V22，加温再生用气体是通过空气节流污氮管控制阀V16、V17节流到污氮管的空气，或者是从空气分离塔产出的污氮气。加温气通过再生气体加热通过阀V15和加热器EH、分子筛加温再生阀V6，或者通过再生气冷吹通过阀V14、分子筛加温再生阀V6进入分子筛吸附器2(MS2)进行加温、冷吹工作，废气通过分子筛加温再生阀V10由消音器SL排入大气。
第二阶段是在空分系统正常运行后，保持正流空气的吸附和反流气体的加温再生程序不变，使用产品氮气替换污氮气进行分子筛加温再生。关闭加装的手动蝶阀I即污氮管与分子筛吸附器连接控制阀V22，打开加装管道I上加装的遥控气动蝶阀I即氮气去污氮管控制阀V21，如果氮气出装置压力较低，可通过减少氮气去水冷塔阀的开度来调整，将氮气管道压力控制在9kPa左右，使其满足分子筛吸附器再生的需要。此操作可能带来的上塔压力的升高，可通过打开加装遥控气动蝶阀I和原有的污氮气去水冷塔的管道阀门来调整。污氮管压力由原来的9kPa降低到6kPa，并使上塔压力降低2kPa(参见附图2)。
本发明与现有技术相比有益之处在于：
a.可减少或不必使用节流空气，使更多空气进入塔内参与精馏，从而可以提高气体产量。
b.不会引起由于空气节流进污氮气管而带来的污氮通道气阻现象。
c.降低了上塔压力，空压机电耗降低，设备经济性得到提高。
附图说明
图1是传统的分子筛纯化器工艺流程示意图；
图2是本发明采用产品氮气参与分子筛再生的分子筛纯化器工艺流程及管道连接示意图。图中虚线框中的粗线部分是本发明改进部分。
其中，1、分子筛吸附器MS1、2、分子筛吸附器MS2；3、水冷塔C1；4、空气分离塔的下分离塔C2；5、空气分离塔的上分离塔C3；6、空气节流污氮管控制阀V16，7、空气节流污氮管控制阀V17；8、污氮气去水冷塔控制阀V18(原有的)，9、污氮气去水冷塔加装管道II，10、污氮气去水冷塔控制阀V23(加装的遥控气动蝶阀II)，11、产品氮气去用户控制阀V19；12、产品氮气去水冷塔控制阀V20；13、产品氮气管道和污氮气管道之间的加装管道I，14、产品氮气去污氮管控制阀V21(加装的遥控气动蝶阀I)；15、污氮管与分子筛吸附器连接控制阀V22(加装的手动蝶阀I)。
其他设备和阀门标示：消音器SL；加热器EH；分子筛进口阀V1、V2，分子筛升压阀V3、V4；分子筛出口阀V7、V8；分子筛加温再生阀V5、V6、V9、V10；分子筛泄压阀V11、V12；再生气体加热通过阀V15；再生气冷吹通过阀V14；再生气放空阀V13。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
实施例：以分子筛吸附器1(MS1)使用、分子筛吸附器2(MS2)加温再生为例。
一种利用产品氮气参与分子筛吸附器再生的工艺，包括两个分子筛吸附器1(MS1)和分子筛吸附器2(MS2)，来自空冷塔的空气通过管道、阀输入至分子筛吸附器中，纯化后的空气输送至空气分离塔进行精馏分离，分别得到产品氧气、产品氮气、产品氩气和污氮气，有再生用的污氮气经过加热装置并通过管道、阀接通到分子筛吸附器中；当其中一个分子筛吸附器2(MS2)停止工作，通过泄压阀V12排掉分子筛吸附器2(MS2)内气体降压后，开启加热装置及污氮气阀对分子筛吸附器2(MS2)进行再生。将出空气分离塔输出的产品氮气管道接出一根管道13并加装遥控气动蝶阀I作为产品氮气去污氮管控制阀14，与污氮气管道进行T连接，用于进行产品氮气气量的调整和切断；将产品氮气引入加温再生用污氮管参与分子筛吸附器再生。在污氮气管道I和分子筛吸附器2之间加装有手动蝶阀I作为污氮管与分子筛吸附器连接控制阀15，用于确定分子筛纯化器使用氮气或者污氮气时进行通断；污氮气管道同时加装一根去水冷塔3的管道，并在此加装的管道上装一只遥控气动蝶阀II作为污氮气去水冷塔控制阀10。
空气来自空气冷却塔，通过分子筛进口阀V1进入分子筛吸附器1(MS1)，在去除空气中的杂质后，通过分子筛出口阀V7进入空气分离塔进行精馏分离。
分子筛吸附器2(MS2)的加温再生用气体，根据设备运行状态不同有两个阶段：
第一阶段方法是空分系统开车阶段使用节流空气和污氮气作为再生气的流程操作，打开加装的手动蝶阀I即污氮管与分子筛吸附器连接控制阀V22，加温再生用气体是通过空气节流污氮管控制阀V16、V17节流到污氮管的空气，或者是从空气分离塔产出的污氮气。加温气通过再生气体加热通过阀V15和加热器EH、分子筛加温再生阀V6，或者通过再生气冷吹通过阀V14、分子筛加温再生阀V6进入分子筛吸附器2(MS2)进行加温、冷吹工作，废气通过分子筛加温再生阀V10由消音器SL排入大气。
第二阶段方法是在空分系统正常运行后，打开加装管道I上加装的遥控气动蝶阀I即氮气去污氮管控制阀V21，关闭加装的手动蝶阀I即污氮管与分子筛吸附器连接控制阀V22，全部使用氮气作为分子筛吸附器2(MS2)加温再生气体，再生气压力和流量用氮气去水冷塔3控制阀V20调整。当产品氮气出空气分离塔的压力较低时，通过减少产品氮气去水冷塔阀的开度来调整，控制加装管道I的产品氮气管道压力在8.5-9.5kPa，使其满足分子筛吸附器再生的需要。当上分离塔5压力的升高时，打开加装的遥控气动蝶阀II和原有的污氮气去水冷塔的管道阀门来调整，使上分离塔5压力降低2kPa，污氮气管道压力由原来的9kPa降低到6kPa。加温用氮气通过再生气体加热通过阀V15和加热器EH、分子筛加温再生阀V6，或者通过再生气冷吹通过阀V14、分子筛加温再生阀V6进入分子筛吸附器2(MS2)进行加温、冷吹工作，废气通过分子筛加温再生阀V10由消音器SL排入大气。打开污氮气去水冷塔3控制阀V18、V23，使污氮气全部进入水冷塔3进行水冷却。
Claims (2)
1.一种利用产品氮气参与分子筛吸附器再生的工艺，包括两个分子筛吸附器，来自空冷塔的空气通过管道、阀输入至分子筛吸附器中，纯化后的空气输送至空气分离塔进行精馏分离，分别得到产品氧气、产品氮气、产品氩气和污氮气，有再生用的污氮气经过加热装置并通过管道、阀接通到分子筛吸附器中；当一个分子筛吸附器停止工作时，开启加热装置及污氮气阀对停止工作的分子筛吸附器进行再生；其特征在于，将出空气分离塔的产品氮气管道和污氮气管道之间用加装管道I连接，并加装控制阀门，加装管道I与污氮气管道进行T连接,所述控制阀门是一只遥控气动蝶阀I，用于进行产品氮气气量的调整和切断，将产品氮气引入加温再生用污氮气管道参与分子筛吸附器再生；在空分系统正常运行后，保持正流空气的吸附和反流气体的加温再生程序不变，使用产品氮气替换污氮气进行分子筛加温再生；在污氮气管道和分子筛吸附器之间加装一只手动蝶阀I，用于确定分子筛吸附器使用氮气或者污氮气时进行通断；污氮气管道同时加装一根去水冷塔的管道，并在此加装的管道上装一只遥控气动蝶阀II。
2.根据权利要求1所述的利用产品氮气参与分子筛吸附器再生的工艺，其特征在于，
空分系统开车阶段使用节流空气和污氮气作为再生气，打开加装的手动蝶阀I，加温再生用气体是通过空气节流污氮管控制阀V16、V17节流到污氮管的空气，或者是从空气分离塔产出的污氮气；加温再生用气体通过再生气体加热通过阀V15和加热器EH、分子筛加温再生阀V6，或者通过再生气冷吹通过阀V14、分子筛加温再生阀V6进入分子筛吸附器2进行加温、冷吹工作，废气通过分子筛加温再生阀V10由消音器SL排入大气；
在空分系统正常运行后，关闭加装的手动蝶阀I，打开加装管道I上加装的遥控气动蝶阀I，当产品氮气出空气分离塔的压力较低时，通过减少产品氮气去水冷塔阀的开度来调整，控制加装管道I的产品氮气管道压力在8.5－9.5kPa，使其满足分子筛吸附器再生的需要；当上分离塔压力升高时，打开加装的遥控气动蝶阀II和原有的污氮气去水冷塔的管道阀门来调整，使上分离塔压力降低2kPa，污氮气管道压力由原来的9kPa降低到6kPa。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: JINAN IRON AND STEEL CO LTD Free format text: FORMER OWNER: LAIWU IRON CO., LTD. Effective date: 20120323 |
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 271104 LAIWU, SHANDONG PROVINCE TO: 250101 JINAN, SHANDONG PROVINCE |
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20120323 Address after: 250101 Ji'nan Industrial Road, Shandong, No. 21 Applicant after: JINAN IRON AND STEEL Co.,Ltd. Address before: 271104, Xinxing Road, Gangcheng District, Shandong, Laiwu, 21 Applicant before: Laiwu Iron & Steel Co.,Ltd. |
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| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 250101 Ji'nan Industrial Road, Shandong, No. 21 Applicant after: SHANDONG IRON AND STEEL Co.,Ltd. Address before: 250101 Ji'nan Industrial Road, Shandong, No. 21 Applicant before: JINAN IRON AND STEEL Co.,Ltd. |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: JINAN IRON AND STEEL CO LTD TO: SHANDONG IRON AND STEEL CO., LTD. |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130313 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |