CN104275069A - 一种减压式变温吸附工艺及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种减压式变温吸附工艺及装置，其流程是，第一步，切换回路，将四个吸附塔分成两组，一组为一个，作为低压主吸附塔，另一组为三个，分为高压预吸附塔、冷吹再生塔、热吹再生塔；冷吹再生塔、热吹再生塔之间的管路上设加热器，热吹再生塔后接冷却器、分离器，分离器输出端接入低压主吸附塔的入口管路；第二步，高压原料气分成两路；一路减压形成低压原料气，进入低压主吸附塔，输出低压产品气；另一路依次进入高压预吸附塔、冷吹再生塔、加热器、热吹再生塔、冷却器、分离器，再进入低压主吸附塔的接入回路，分离器分离的高沸点液体排出。

Description

一种减压式变温吸附工艺及装置

技术领域

本发明涉及变压吸附空分领域，尤其是涉及一种减压式变温吸附工艺及装置。

背景技术

天然气净化方法较多，固体吸附法是其中之一，其利用多孔固体颗粒选择性地吸附流体中极性强的物质依附在其内外表面上，从而使流体混合物得以分离的方法。目前吸附法常用的吸附剂有分子筛、硅胶和活性氧化铝。固体吸附法目前使用较广泛，例如名为“一种油田伴生气脱水脱重烃的装置”（授权公告号CN203256242U）的公开技术，即是采用固体吸附法，但该专利技术的热吹再生气气液分离后，需通过增压机，把压力提高再进入原料气，但仍然存在效率不高、影响吸附剂再生速度的不足，且气液分离后需通过增压机增加了成本。

发明内容

本发明主要目的是提供一种净化效率高的减压式变温吸附工艺。

本发明另一个目的是提供一种净化效率高、吸附剂再生快速的减压式变温吸附装置。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种减压式变温吸附工艺，其特征在于：第一步，切换回路，将四个吸附塔分成两组，一组为一个，作为低压主吸附塔，另一组为三个，分为高压预吸附塔、冷吹再生塔、热吹再生塔；冷吹再生塔、热吹再生塔之间的管路上设加热器，热吹再生塔后接冷却器、分离器，分离器输出端接入低压主吸附塔的入口管路；第二步，高压原料气分成两路；一路减压形成低压原料气，进入低压主吸附塔，输出低压产品气；另一路依次进入高压预吸附塔、冷吹再生塔、加热器、热吹再生塔、冷却器、分离器，再进入低压主吸附塔的接入回路，分离器分离的高沸点液体排出。四个吸附塔分成两组，一组主吸附，一组作吸附剂再生。吸附剂再生过程快速，整个净化过程的效率更高。采用减压形成低压原料气，进入低压主吸附塔，降低主流程的压力，另一回路的附流程不降压，依靠压差将热吹再生气气液分离后直接送入原料气回路。

作为优选，在第二步，高压原料气分为两路，其中减压进入低压主吸附塔的原料气为90-98%，未减压进入高压预吸附塔的原料气为2-10%。既保持吸附剂有效的再生，又能保证较高的净化过程的效率。

作为优选，将四个吸附塔依次分组。使每个吸附塔中的吸附剂逐个得到有效再生。

作为优选，冷吹再生塔由底部进气，热吹再生塔由顶部进气。可有效提高吸附剂再生效率。

本发明一种减压式变温吸附装置，包括四个吸附塔，其特征在于：每个吸附塔的入口、出口各连接四个截止阀，且均直通四个截止阀的出口或入口；连接在吸附塔的出口的截止阀，一个连接产品气输出回路，两个通过加热器连通，一个连接吸附塔的入口端的一个截止阀；吸附塔入口的另三个截止阀，一个接入经减压装置减压的高压原料气回路，一个接入未减压的高压原料气回路，一个连接冷却器、分离器，分离器再接入减压后的原料气回路。分流可通过减压装置进行，也可通过分流装置进行。这种结构，始终有一台吸附塔为低压侧吸附、有一台吸附塔为高压侧吸附、有一台吸附塔处于冷吹过程、有一台吸附塔处于热吹过程；四塔吸附塔交替处于上面的四个状态，完成高沸点组分的分离及系统的连续运行，净化过程效率高、吸附剂再生快速。

作为优选，吸附塔包括构成塔身并内置吸附剂的筒体，筒体两端口分别设置上封头、下封头，下封头内设置下分布器；上封头底端设封遮筒体进入上封头通道的筛网，筛网上设有压紧填料层；筛网周边固定在上封头上，在外力作用下，筛网中部拱起或凹下呈锥形。筛网展开面积大于固定位置的的截面面积，于是中部拱起或凹下呈锥形，而并非现有技术中的展平结构；便于有效传递压紧填料层的重力，且筛网拱起或凹下的变形过程中，不会形成变化的阻力，使紧填料层的重力恒定地传递给吸附剂，使吸附剂受到恒定的压力，从而恒定压实筛网、降低吸附剂粉化速度。

作为优选，压紧填料层包括筛网上堆积有若干个颗粒状的填充物，填充物之间具有可通过气体的间隙。便于透过气流。

作为优选，所述的填充物为石块或瓷球。成本低，不易与介质产生化学反应而改变重力，可保持长时间的使用寿命。

作为优选，上封头底端设置筛网固定支架，筛网固定支架包括两个可夹持筛网边缘的圆环，两圆环通过螺栓构成固定连接，其中一圆环固定在上封头底端。结构合理，易于安装、拆卸、更换筛网。

作为优选，筛网外罩有一层外层筛网，筛网与外层筛网之间设有若干个刚性的连接柱，连接柱外套设一个软质套，连接柱和软质套两端均分别固定在筛网和外层筛网；压紧填料层填充在筛网与外层筛网之间，软质套之外。这种结构，软质套中的可腔体形成可压缩的弹性空间，也就为压紧填料层提供了弹性空间；由于有了弹性空间，释放压紧填料层中的颗粒在向下或向上运动时可相对转动，避免压紧填料层中的颗粒间没有多余的间隙而形成结块的现象，使压紧填料层在筛网上始终可随时上升或下降，不会产生空间不足而挤压结块的状况。另外，外层筛网以及连接柱可使压紧填料层中的颗粒分布均匀。

因此，本发明一种减压式变温吸附工艺既保持吸附剂有效地再生，又能保证较高的净化效率。

本发明一种减压式变温吸附装置具有净化过程效率高、吸附剂再生快速的特点；另外，所采用的吸附塔具有可恒定压实筛网、降低吸附剂粉化速度的有益效果。

附图说明

附图1是本发明的原理示意图。

附图2是本发明的回路示意图。

附图3是本发明的吸附塔的一种结构示意图。

附图4是上封头采用双层筛网结构的一种结构示意图。

附图5是采用双层筛网结构时筛网的一种结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：一种减压式变温吸附工艺，如附图1、附图2所示，第一步，切换回路，将四个吸附塔分成两组，一组为一个，作为低压主吸附塔，另一组为三个，分为高压预吸附塔、冷吹再生塔、热吹再生塔；冷吹再生塔、热吹再生塔之间的管路上设加热器，热吹再生塔后接冷却器、分离器，分离器输出端接入低压主吸附塔的入口管路；

第二步，高压原料气分成两路；一路减压形成低压原料气，进入低压主吸附塔，输出低压产品气；另一路依次进入高压预吸附塔、冷吹再生塔、加热器、热吹再生塔、冷却器、分离器，再进入低压主吸附塔的接入回路，分离器分离的高沸点液体排出。

在第二步中，高压原料气分为两路，其中减压进入低压主吸附塔的原料气为90-98%，未减压直接进入高压预吸附塔的原料气为2-10%。

将四个吸附塔依次分组。

冷吹再生塔由底部进气，热吹再生塔由顶部进气。

实施例2：一种减压式变温吸附装置，如附图2所示，其包括四个吸附塔T101A、T101B、T101C、T101D；每个吸附塔的入口、出口各连接四个截止阀，例如吸附塔T101A入口、出口接截止阀KS101a～KS108a，吸附塔T101B入口、出口接截止阀KS101b～KS108b，吸附塔T101C入口、出口接截止阀KS101c～KS108c, 吸附塔T101D入口、出口接截止阀KS101d～KS108d；每个吸附塔的入口、出口均直通四个截止阀的出口或入口；连接在吸附塔的出口的截止阀，一个连接产品气输出回路，两个通过加热器K3连通，一个连接吸附塔的入口端的一个截止阀；吸附塔入口的另三个截止阀，一个接入经减压装置K4减压的高压原料气回路，一个接入未减压的高压原料气回路，一个连接冷却器K1、分离器K2，分离器K2再接入减压后的低压原料气回路，即进入低压主吸附塔的接入回路。

如附图3所示，吸附塔包括构成塔身并内置吸附剂11的筒体6，筒体6两端口分别设置上封头4、下封头5，下封头5内设置下分布器8；上封头4底端设封遮筒体6进入上封头4通道的筛网10，筛网10上设有压紧填料层12；筛网10周边固定在上封头4上，在外力作用下，筛网10中部拱起或凹下呈锥形。在外力作用下，筛网10中部可上下移动。

上封头4连接有具出口2的出料管道，下封头5连接有具进口1的进料管道，进料管道上连接有具排污口3的排污管道。

压紧填料层12包括筛网10上堆积有若干个颗粒状的填充物，填充物之间具有可通过气体的间隙。填充物为石块或瓷球。

上封头4底端设置筛网固定支架9，筛网固定支架9包括两个可夹持筛网10边缘的圆环，两圆环通过螺栓构成固定连接，其中一圆环固定在上封头4底端。

另外，颗粒堆积时，压紧填料层上升或下降时，颗粒常常需要移动或转动的空间；相邻颗粒的外轮廓一旦契合，相互作用力将使邻近的颗粒形成整体结块，各个颗粒被邻近颗粒限制而不能转动，亦即无转圜空间，颗粒将使无法自由下降或上升，压紧填料层也就受限，重力无法有效传递到吸附剂层，形成无法压实吸附剂的状况。

因此，作为一种进一步改进方案，本发明可以采用双层筛网结构，如附图2、附图3所示，筛网10外罩有一层外层筛网101，筛网10与外层筛网101之间设有若干个刚性的连接柱103，连接柱103外套设一个软质套102，连接柱103和软质套102两端均分别固定在筛网10和外层筛网101；压紧填料层12填充在筛网10与外层筛网101之间，软质套102之外。连接柱103处于软质套102中心位置，与软质套102内壁间的距离可等于连接柱103的高度。连接柱103可为刚性体，软质套102为可变形的弹性体，使筛网10与外层筛网101之间各部位的距离大致不变，虽然上升下降过程中，横截面有变化，但软质套102的变形，让容置填充物的总容置空间不变，填充物的分布状态也不变，始终保持在均匀分布的状态。

软质套为软质材料制作，可在外力下变形；软质套中的可腔体形成可压缩的弹性空间，也就为压紧填料层提供了弹性空间；由于有了弹性空间，释放压紧填料层中的颗粒在向下或向上运动时可相对转动，避免压紧填料层中的颗粒间没有多余的间隙而形成结块的现象，使压紧填料层在筛网上始终可随时上升或下降，不会产生空间不足而挤压结块的状况。另外，连接柱103均匀分布在筛网10上，因此，外层筛网以及连接柱可使压紧填料层中的颗粒分布均匀。

本发明适用于高沸点组分的变温吸附工艺流程，本流程采用四台吸附塔，其工作过程中，始终有一台吸附塔为低压侧吸附，净化后的气体作为产品直接向界外输送；始终有一台吸附塔为高压侧吸附，净化后的气体作为冷吹气送入需要冷吹的吸附塔；始终有一台吸附塔处于冷吹过程；始终有一台吸附塔处于热吹过程；四塔吸附塔交替处于上面的四个状态，完成高沸点组分的分离及系统的连续运行。

以下对本发明的流程作举例说明。为便于叙述，以吸附塔T101A作为一组并作为主吸附塔来举例说明，此时吸附塔T101B、吸附塔T101C、吸附塔T101D作为另外一组。流程是：接入高压原料气，其中将95%的原料气通过减压装置K4进行减压，减压后的气体通过KS101a 阀门进入低压侧吸附的吸附塔T101A，净化后的气体经过KS102a作为产品气送出。其中5%未减压的高压气体通过KS107b 阀门进入高压侧吸附的吸附塔T101B，处理后的气体经过KS105b 阀门和KS106c 阀门进入处于冷吹阶段的吸附塔T101C,气体通过T101C后，气体经过KS104c流出冷吹的吸附塔T101C，进入换热器，将气体加热后，通过KS103d 阀门进入处于热吹状态的吸附塔T101D，气体经过KS108d流出热吹的吸附塔T101D，进入冷却器，将气体冷却到常温后，再通过气液分离器，将液化的高沸点组分分离出来，排出系统，气体经过减压后进入低压原料气总管。

其后，再切换回路分组，将吸附塔T101B作为一组并作为主吸附塔进行净化工作，吸附塔T101C、吸附塔T101D 、T101A作为一组构成另一回路进行吸附剂净化。依次类推，再依次以吸附塔T101C、吸附塔T101D作为一组并作为主吸附塔，如此循环进行。

Claims (10)

1.一种减压式变温吸附工艺，其特征在于：第一步，切换回路，将四个吸附塔分成两组，一组为一个，作为低压主吸附塔，另一组为三个，分为高压预吸附塔、冷吹再生塔、热吹再生塔；冷吹再生塔、热吹再生塔之间的管路上设加热器，热吹再生塔后接冷却器、分离器，分离器输出端接入低压主吸附塔的入口管路；

第二步，高压原料气分成两路；一路减压形成低压原料气，进入低压主吸附塔，输出低压产品气；另一路依次进入高压预吸附塔、冷吹再生塔、加热器、热吹再生塔、冷却器、分离器，再进入低压主吸附塔的接入回路，分离器分离的高沸点液体排出。

2.根据权利要求1所述的一种减压式变温吸附工艺，其特征在于： 在第二步，高压原料气分为两路，其中减压进入低压主吸附塔的原料气为90-98%，未减压进入高压预吸附塔的原料气为2-10%。

3.根据权利要求1所述的一种减压式变温吸附工艺，其特征在于：将四个吸附塔依次分组。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种减压式变温吸附工艺，其特征在于：冷吹再生塔由底部进气，热吹再生塔由顶部进气。

5.一种减压式变温吸附装置，包括四个吸附塔（T101A、T101B、T101C、T101D），其特征在于：每个吸附塔的入口、出口各连接四个截止阀，且均直通四个截止阀的出口或入口；连接在吸附塔的出口的截止阀，一个连接产品气输出回路，两个通过加热器（K3）连通，一个连接吸附塔的入口端的一个截止阀，吸附塔入口的另三个截止阀，一个接入经减压装置（K4）减压的高压原料气回路，一个接入未减压的高压原料气回路，一个连接冷却器（K1）、分离器（K2），分离器再接入减压后的原料气回路。

6.根据权利要求5所述的一种减压式变温吸附装置，其特征在于：吸附塔包括构成塔身并内置吸附剂（11）的筒体（6），筒体（6）两端口分别设置上封头（4）、下封头（5），下封头（5）内设置下分布器（8）；上封头（4）底端设封遮筒体（6）进入上封头（4）通道的筛网（10），筛网（10）上设有压紧填料层（12）；筛网（10）周边固定在上封头（4）上，在外力作用下，筛网（10）中部拱起或凹下呈锥形。

7.根据权利要求5所述的一种减压式变温吸附装置，其特征在于：压紧填料层（12）包括筛网（10）上堆积有若干个颗粒状的填充物，填充物之间具有可通过气体的间隙。

8.根据权利要求7所述的一种减压式变温吸附装置，其特征在于：所述的填充物为石块或瓷球。

9.根据权利要求6或7或8所述的一种减压式变温吸附装置，其特征在于：上封头（4）底端设置筛网固定支架（9），筛网固定支架（9）包括两个可夹持筛网（10）边缘的圆环，两圆环通过螺栓构成固定连接，其中一圆环固定在上封头（4）底端。

10.根据权利要求6或7或8所述的一种减压式变温吸附装置，其特征在于：筛网（10）外罩有一层外层筛网（101），筛网（10）与外层筛网（101）之间设有若干个刚性的连接柱（103），连接柱（103）外套设一个软质套（102），连接柱（103）和软质套（102）两端均分别固定在筛网（10）和外层筛网（101）；压紧填料层（12）填充在筛网（10）与外层筛网（101）之间，软质套（102）之外。