CN107008104B - 一种变压吸附装置及有效气回收方法 - Google Patents

Abstract

一种变压吸附装置及有效气回收方法，涉及变压吸附技术领域。变压吸附装置包括吸附单元和有效气回收单元。吸附单元包括吸附塔和原料气管路，吸附塔有第一接口与第二接口，原料气管路连接于第一接口。有效气回收单元的回收口与第一接口连接并选择性地与吸附塔的吸附腔连通，以使有效气回收单元可接收吸附塔的吸附腔内的有效气。其能够充分回收有效气，提高有效气回收率。有效气回收方法包括第一回收操作与第二回收操作至少一者。第一回收操作包括将逆放初期的逆放气和逆放末期的逆放气至少一者回收；第二回收操作包括将冲洗初期的冲洗气和冲洗末期的冲洗气至少一者回收。该方法步骤简单，容易实施，提高了有效气回收率。

Description

一种变压吸附装置及有效气回收方法

技术领域

本发明涉及变压吸附技术领域，具体而言，涉及一种变压吸附装置及有效气回收方法。

背景技术

在变压吸附工艺中，按照再生方式的不同，可以分为冲洗再生流程和抽空再生流程。针对冲洗再生流程，需要采用高含有效气的气体作为冲洗介质，使吸附塔脱吸附而再生。在冲洗过程中，会导致有效气大量损失，使有效气的回收率大大下降。

另一方面地，针对冲洗再生流程，在逆放过程中，特别是逆放初期，由于吸附塔内还有较高的压力，逆放操作也会造成有效气的大量损失。

这些都使得冲洗再生流程的有效气损耗很大，使得整体有效气回收率大大降低，不利于有效资源的充分利用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种变压吸附装置，其能够实现对变压吸附过程中的有效气进行充分回收，提高有效气回收率，实现资源的充分利用。

本发明的另一目的在于提供一种有效气回收方法，其步骤简单，容易实施，能够对变压吸附过程中的有效气进行充分回收，提高有效气回收率，实现资源的充分利用。

本发明的实施例是这样实现的：

一种变压吸附装置，其包括吸附单元和有效气回收单元。吸附单元包括吸附塔和原料气管路，吸附塔具有第一接口与第二接口，原料气管路连接于第一接口。有效气回收单元的回收口与第一接口连接并选择性地与吸附塔的吸附腔连通，以使有效气回收单元可接收吸附塔的吸附腔内的有效气。

该变压吸附装置实现了对变压吸附过程中的有效气进行充分回收，提高有效气回收率，实现资源的充分利用。

一种有效气回收方法，包括第一回收操作与第二回收操作二者中至少一者。第一回收操作包括将吸附单元的逆放过程初期的逆放气和逆放过程末期的逆放气二者中至少一者回收至有效气回收单元；第二回收操作包括将吸附单元的冲洗过程初期的冲洗气和冲洗过程末期的冲洗气二者中至少一者回收至有效气回收单元。

该有效气回收方法步骤简单，容易实施，对变压吸附过程中的有效气进行了充分回收，提高了有效气回收率，实现了对资源的充分利用。

本发明实施例的有益效果是：本发明实施例提供的变压吸附装置利用有效气回收单元对吸附单元的吸附塔中的有效气进行了充分回收。有效气回收单元不仅可以回收吸附单元在逆放过程的逆放气中的有效气，还可以将冲洗过程的冲洗气中的有效气进行回收，使得有效气的回收量大大提高，减少了有效气在整个吸附过程中的损失，提高了有效气回收率，实现了对资源的充分利用。在原料的量相同的情况下，提高了产品气的产出量。

本发明实施例提供的有效气回收方法，步骤简单，容易实施，通过将吸附单元的逆放过程的初期的逆放气以及冲洗过程的末期的冲洗气回收，有效地提高有效气回收率，实现了对资源的充分利用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例1提供的变压吸附装置的示意图；

图2为图1中的变压吸附装置的第一状态示意图；

图3为图1中的变压吸附装置的第二状态示意图；

图4为本发明实施例2提供的变压吸附装置的示意图；

图5为本发明实施例3提供的变压吸附装置的示意图。

图标：1000-变压吸附装置；100-吸附单元；111-第一吸附塔；111b、112b、113b、114b、115b、116b-第一接口管；111a、112a、113a、114a、115a、116a-第二接口管；112-第二吸附塔；113-第三吸附塔；114-第四吸附塔；115-第五吸附塔；116-第六吸附塔；120-产品气管路；121、122、123、124、125、126-产品气阀门；130-终压管路；31、32、33、34、35、36-终压支管；131、132、133、134、135、136-终压支管阀门；137-终压管路阀门；140-顺放气管路；41、42、43、44、45、46-顺放气支管；141、142、143、144、145、146-顺放气支管阀门；147-顺放气管路阀门；148-顺放气收集器；150-冲洗气进口管；51、52、53、54、55、56-冲洗气进口支管；151、152、153、154、155、156-冲洗气进口支管阀门；157-冲洗气进口管阀门；160-原料气管路；61、62、63、64、65、66-原料气支管；161、162、163、164、165、166-原料气支管阀门；170-逆放气管路；71、72、73、74、75、76-逆放气支管；171、172、173、174、175、176-逆放气支管阀门；177-第一逆放阀门；178-第二逆放阀门；180-冲洗气出口管；181、182、183、184、185、186-冲洗气出口阀门；187-冲洗气阀门；188a-回收支管；188-回收支管阀门；189-解吸气缓冲器；200-有效气回收单元；210-有效气收集器；220-压缩机；230-高压气储存器；230a-有效气回输管；300-解吸气管路；2000-变压吸附装置；190-第一回收管路；91、92、93、94、95、96-第一回收管路支管；191、192、193、194、195、196-第一回收管路支管阀门；197-第一回收管路阀门；190a-第二回收管路；91a、92a、93a、94a、95a、96a-第二回收管路支管；191a、192a、193a、194a、195a、196a-第二回收管路支管阀门；197a-第二回收管路阀门；3000-变压吸附装置；31b、32b、33b、34b、35b、36b-有效气回输管支管；131b、132b、133b、134b、135b、136b-有效气回输管支管阀门。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

请参照图1，本实施例提供一种变压吸附装置1000。变压吸附装置1000包括吸附单元100和有效气回收单元200。有效气回收单元200用于回收吸附单元100的逆放过程初期的逆放气，还用于回收吸附单元100的冲洗过程末期的冲洗气。

吸附单元100包括吸附塔组、产品气管路120、终压管路130、顺放气管路140、冲洗气进口管150、原料气管路160、逆放气管路170和冲洗气出口管180。

吸附塔组包括多个并列设置的吸附塔，分别为第一吸附塔111、第二吸附塔112、第三吸附塔113、第四吸附塔114、第五吸附塔115和第六吸附塔116。每个吸附塔均具有用于与吸附塔的吸附腔连通的第一接口和第二接口，其中：

第一吸附塔111的第一接口连通有第一接口管111b，其第二接口连通有第二接口管111a。

第二吸附塔112的第一接口连通有第一接口管112b，其第二接口连通有第二接口管112a。

第三吸附塔113的第一接口连通有第一接口管113b，其第二接口连通有第二接口管113a。

第四吸附塔114的第一接口连通有第一接口管114b，其第二接口连通有第二接口管114a。

第五吸附塔115的第一接口连通有第一接口管115b，其第二接口连通有第二接口管115a。

第六吸附塔116的第一接口连通有第一接口管116b，其第二接口连通有第二接口管116a。

在吸附单元100中，产品气管路120具有用于与第二接口管111a连接的产品气阀门121、用于与第二接口管112a连接的产品气阀门122、用于与第二接口管113a连接的产品气阀门123、用于与第二接口管114a连接的产品气阀门124、用于与第二接口管115a连接的产品气阀门125以及用于与第二接口管116a连接的产品气阀门126。

换句话说，产品气阀门121用于控制产品气管路120与第二接口管111a之间的断开和连通；产品气阀门122用于控制产品气管路120与第二接口管112a之间的断开和连通；产品气阀门123用于控制产品气管路120与第二接口管113a之间的断开和连通；产品气阀门124用于控制产品气管路120与第二接口管114a之间的断开和连通；产品气阀门125用于控制产品气管路120与第二接口管115a之间的断开和连通；产品气阀门126用于控制产品气管路120与第二接口管116a之间的断开和连通。

通过以上设计，产品气管路120可以选择性地与第一吸附塔111、第二吸附塔112、第三吸附塔113、第四吸附塔114、第五吸附塔115和第六吸附塔116中的一者或多者连通，即产品气管路120可以选择性地将第一吸附塔111、第二吸附塔112、第三吸附塔113、第四吸附塔114、第五吸附塔115和第六吸附塔116中的一者或多者的产品气输出。

进一步地，在吸附单元100中，终压管路130具有用于与第二接口管111a连接的终压支管31和终压支管阀门131、用于与第二接口管112a连接的终压支管32和终压支管阀门132、用于与第二接口管113a连接的终压支管33和终压支管阀门133、用于与第二接口管114a连接的终压支管34和终压支管阀门134、用于与第二接口管115a连接的终压支管35和终压支管阀门135以及用于与第二接口管116a连接的终压支管36和终压支管阀门136。

换句话说，终压支管31将第二接口管111a与终压管路130连通，终压支管阀门131设于终压支管31并用于控制终压支管31的开闭。终压支管32将第二接口管112a与终压管路130连通，终压支管阀门132设于终压支管32并用于控制终压支管32的开闭。终压支管33将第二接口管113a与终压管路130连通，终压支管阀门133设于终压支管33并用于控制终压支管33的开闭。终压支管34将第二接口管114a与终压管路130连通，终压支管阀门134设于终压支管34并用于控制终压支管34的开闭。终压支管35将第二接口管115a与终压管路130连通，终压支管阀门135设于终压支管35并用于控制终压支管35的开闭。终压支管36将第二接口管116a与终压管路130连通，终压支管阀门136设于终压支管36并用于控制终压支管36的开闭。

通过以上设计，终压管路130可以选择性地与第一吸附塔111、第二吸附塔112、第三吸附塔113、第四吸附塔114、第五吸附塔115和第六吸附塔116中的一者或多者连通，即终压管路130可以选择性地对第一吸附塔111、第二吸附塔112、第三吸附塔113、第四吸附塔114、第五吸附塔115和第六吸附塔116中的一者或多者进行吸附前的最终升压处理。

具体地，终压管路130还与产品气管路120连通，且终压管路130还设有用于控制终压管路130与产品气管路120之间的连通与断开的终压管路阀门137。即终压管路130是利用产品气管路120中的压力来对各个吸附塔进行吸附前的最终升压处理。更具体地，终压管路阀门137为手动调节阀，便于人工对最终升压处理进行准确控制和操作。需要说明的是，在本发明的其他实施例中，也可以不设置终压管路阀门137，此时，最终升压使得升压控制直接通过终压管路130的支管以及支管阀门来实现。在本发明的又一些实施例中，最终升压也可以通过吸附单元100外部的其他装置实现，并不局限于终压管路130。终压管路130还可以是利用界外的升压气进行最终升压，而不仅限于利用产品气管路120。

进一步地，在本实施例中，在吸附单元100中，顺放气管路140具有用于与第二接口管111a连接的顺放气支管41和顺放气支管阀门141、用于与第二接口管112a连接的顺放气支管42和顺放气支管阀门142、用于与第二接口管113a连接的顺放气支管43和顺放气支管阀门143、用于与第二接口管114a连接的顺放气支管44和顺放气支管阀门144、用于与第二接口管115a连接的顺放气支管45和顺放气支管阀门145以及用于与第二接口管116a连接的顺放气支管46和顺放气支管阀门146。具体的连接方式和终压管路130的支管以及支管阀门的连接方式类似，具体可参照图1，此处不再赘述。

通过以上设计，顺放气管路140可以选择性地与第一吸附塔111、第二吸附塔112、第三吸附塔113、第四吸附塔114、第五吸附塔115和第六吸附塔116中的一者或多者连通，即顺放气管路140可以选择性地将第一吸附塔111、第二吸附塔112、第三吸附塔113、第四吸附塔114、第五吸附塔115和第六吸附塔116中的一者或多者的顺放气导出。

进一步地，在吸附单元100中，冲洗气进口管150具有用于与第二接口管111a连接的冲洗气进口支管51和冲洗气进口支管阀门151、用于与第二接口管112a连接的冲洗气进口支管52和冲洗气进口支管阀门152、用于与第二接口管113a连接的冲洗气进口支管53和冲洗气进口支管阀门153、用于与第二接口管114a连接的冲洗气进口支管54和冲洗气进口支管阀门154、用于与第二接口管115a连接的冲洗气进口支管55和冲洗气进口支管阀门155以及用于与第二接口管116a连接的冲洗气进口支管56和冲洗气进口支管阀门156。具体的连接方式和终压管路130的支管以及支管阀门的连接方式类似，具体可参照图1，此处不再赘述。

通过以上设计，冲洗气进口管150可以选择性地与第一吸附塔111、第二吸附塔112、第三吸附塔113、第四吸附塔114、第五吸附塔115和第六吸附塔116中的一者或多者连通，即冲洗气进口管150可以选择性地向第一吸附塔111、第二吸附塔112、第三吸附塔113、第四吸附塔114、第五吸附塔115和第六吸附塔116中的一者或多者通入冲洗气，实现对相应吸附塔的脱吸附冲洗处理。

具体地，顺放气管路140与冲洗气进口管150之间还连接有顺放气顺放气收集器148，顺放气管路140与顺放气收集器148的进口连通，冲洗气进口管150与顺放气收集器148的出口连通，顺放气管路140和顺放气收集器148之间设有用于控制顺放气管路140和顺放气收集器148连通与断开的顺放气管路阀门147，冲洗气进口管150和顺放气收集器148之间设有用于控制冲洗气进口管150和顺放气收集器148连通与断开的冲洗气进口管阀门157。

以上结构使得顺放气收集器148可以将顺放气收集起来并用作冲洗流程的冲洗气，利用顺放气作为冲洗气，一方面可以避免使用产品气作为冲洗气，有助于提高产品气产出率，降低产品气损耗；另一方面利用顺放气作为冲洗气还有利于对有效气的回收。顺放气管路阀门147和冲洗气进口管阀门157可以保证在阀门开闭的过程中，尽可能使顺放气管路140与冲洗气进口管150中的气流平缓，减小对各个吸附塔的影响。更具体地，冲洗气进口管阀门157为手动调节阀，这样可以提高在冲洗过程中的冲洗气的人工可控性，提高冲洗流程的精准度并节约冲洗气，有利于减小冲洗气的消耗，提高冲洗气的回收率。需要说明的是，在本发明的其他实施例中，还可以不设置顺放气管路阀门147和/或冲洗气进口管阀门157。在本发明的另一些实施例中，冲洗气也可以由产品气来充当，但不限于此。

进一步地，在本实施例中，在吸附单元100中，原料气管路160具有用于与第一接口管111b连接的原料气支管61和原料气支管阀门161、用于与第一接口管112b连接的原料气支管62和原料气支管阀门162、用于与第一接口管113b连接的原料气支管63和原料气支管阀门163、用于与第一接口管114b连接的原料气支管64和原料气支管阀门164、用于与第一接口管115b连接的原料气支管65和原料气支管阀门165以及用于与第一接口管116b连接的原料气支管66和原料气支管阀门166。具体的连接方式和终压管路130的支管以及支管阀门的连接方式类似，具体可参照图1，此处不再赘述。

通过以上设计，原料气管路160可以选择性地与第一吸附塔111、第二吸附塔112、第三吸附塔113、第四吸附塔114、第五吸附塔115和第六吸附塔116中的一者或多者连通，即原料气管路160可以选择性地向第一吸附塔111、第二吸附塔112、第三吸附塔113、第四吸附塔114、第五吸附塔115和第六吸附塔116中的一者或多者通入原料气用于吸附。

进一步地，在吸附单元100中，逆放气管路170具有用于与第一接口管111b连接的逆放气支管71和逆放气支管阀门171、用于与第一接口管112b连接的逆放气支管72和逆放气支管阀门172、用于与第一接口管113b连接的逆放气支管73和逆放气支管阀门173、用于与第一接口管114b连接的逆放气支管74和逆放气支管阀门174、用于与第一接口管115b连接的逆放气支管75和逆放气支管阀门175以及用于与第一接口管116b连接的逆放气支管76和逆放气支管阀门176。具体的连接方式和终压管路130的支管以及支管阀门的连接方式类似，具体可参照图1，此处不再赘述。

通过以上设计，逆放气管路170可以选择性地与第一吸附塔111、第二吸附塔112、第三吸附塔113、第四吸附塔114、第五吸附塔115和第六吸附塔116中的一者或多者连通，即逆放气管路170可以选择性地将第一吸附塔111、第二吸附塔112、第三吸附塔113、第四吸附塔114、第五吸附塔115和第六吸附塔116中的一者或多者的逆放气导出。

进一步地，在吸附单元100中，冲洗气出口管180具有用于与第一接口管111b连接的冲洗气出口阀门181、用于与第一接口管112b连接的冲洗气出口阀门182、用于与第一接口管113b连接的冲洗气出口阀门183、用于与第一接口管114b连接的冲洗气出口阀门184、用于与第一接口管115b连接的冲洗气出口阀门185以及用于与第一接口管116b连接的冲洗气出口阀门186。具体的连接方式和产品气管路120及其阀门的连接方式类似，具体可参照图1，此处不再赘述。

通过以上设计，冲洗气出口管180可以选择性地与第一吸附塔111、第二吸附塔112、第三吸附塔113、第四吸附塔114、第五吸附塔115和第六吸附塔116中的一者或多者连通，即冲洗气出口管180可以选择性地将第一吸附塔111、第二吸附塔112、第三吸附塔113、第四吸附塔114、第五吸附塔115和第六吸附塔116中的一者或多者的冲洗气导出。

进一步地，有效气回收单元200包括有效气收集器210、压缩机220和高压气储存器230。有效气收集器210的出口与压缩机220的进口连通，压缩机220的出口与高压气储存器230的进口连通。有效气回收单元200的有效气的回收口设于有效气收集器210。有效气收集器210由于收集有效气，由有效气收集器210收集的有效气经压缩机220输送至高压气储存器230，最终有效气经有效气回输管230a回输至原料气管路160，从而实现对有效气的回收利用。这样可以使有效气最终转化为产品气，有利于提高有效气的回收率和利用率，以及产品气的产量，实现对资源的充分利用。需要说明的是，在本发明的其他实施例中，还可以不设置高压气储存器230，此时，压缩机220的出口直接与原料气管路160连通。

在本实施例中，有效气收集器210的回收口与逆放气管路170相连，且有效气收集器210的回收口与逆放气管路170之间设有用于控制有效气收集器210的回收口与逆放气管路170连通与断开的第一逆放阀门177。有效气收集器210的回收口还连通有回收支管188a，回收支管188a将有效气收集器210的回收口与冲洗气出口管180连通，且回收支管188a设有用于控制回收支管188a的开闭的回收支管阀门188。

进一步地，逆放气管路170和冲洗气出口管180均与吸附单元100的解吸气管路300的解吸气缓冲器189连接并选择性连通。逆放气管路170与解吸气缓冲器189之间设有用于控制逆放气管路170与解吸气缓冲器189连通和断开的第二逆放阀门178，冲洗气出口管180与解吸气缓冲器189之间设有用于控制冲洗气出口管180与解吸气缓冲器189连通和断开的冲洗气阀门187。解吸气缓冲器189对解吸气具有缓冲作用，可以减小对后续设备的影响。需要说明的是，在本发明的其他实施例中，还可以不设置解吸气缓冲器189，此时，逆放气管路170和冲洗气出口管180均直接与吸附单元100的解吸气管路300连通。

变压吸附装置1000能够对原料气进行连续吸附处理，中途不会出现间断，且对有效气的回收也是连续的，中途无需做任何的停机处理，吸附与回收均为流水线式进行，大大提高了产品气生产效率以及有效气的回收率。

下面以第一吸附塔111为例，对每个吸附塔的吸附与再生流程进行介绍。在某一工作时刻，假定第一吸附塔111正处于吸附阶段，那么，第一吸附塔111的下一阶段将会是均压降。均压降过程中可以包括多个压降过程，在本实施例中，均压降包括一均降和二均降。均压降之后，分别是顺放、逆放、冲洗和均压升。均压升可以包括多个升压过程，在本实施例中，均压升包括一均升和二均升。均压升之后经最终升压后便会重新进入吸附阶段。

其中，在逆放过程中，第一吸附塔111内的压力迅速降低，第一吸附塔111中的杂质气体开始脱吸附，逆放气中的杂质气体的含量不断升高。在现有技术中，逆放气会全部进入解吸气管路300排出，但是在逆放初期，逆放气中的杂质气体含量还较低，有效气含量还较高，将逆放气全部排出将使有效气遭受较大的损失，降低有效气回收率。

在冲洗流程中，冲洗气将第一吸附塔111的吸附腔中的脱吸附出来的杂质气体排出。在现有技术中，冲洗过程的冲洗气也是全部经解吸气管路300排出。在冲洗流程初期，由于杂质气体大量脱吸附，从第一吸附塔111中排出的冲洗气中的杂质气体含量很高。但是随着冲洗的继续，杂质气越来越少，从第一吸附塔111中排出的冲洗气中的杂质气体含量逐渐降低，有效气含量逐渐升高，特别是当冲洗流程进行到一定程度时，从第一吸附塔111中排出的冲洗气中的杂质气体含量已经较低，有效气含量较高。

此时如果停止冲洗，虽然可以减小有效气的损失，但是会使得第一吸附塔111的脱吸附很不充分。因为随着吸附腔中的杂质气体的含量的减少，其脱吸附速率也会降低，才导致从第一吸附塔111中排出的冲洗气中的杂质气体含量下降。实际上，此时第一吸附塔111的吸附腔中仍然具有较多的杂质气体。若此时停止冲洗，可以减小有效气的损失，但第一吸附塔111脱吸附很不充分，对后续吸附流程会造成额外的负担。一方面会使后续吸附流程所能吸附的杂质气体的量大大降低，这将直接导致后续流程中，第一吸附塔111需要更加频繁地进行脱吸附，否则会出现吸附过饱和而出现吸附床穿透。更加频繁地进行脱吸附会使每个吸附塔的各个流程的交替更加频繁，大大提高设备能耗，使运行成本大大提高，同时各个流程更加频繁的交替，加快了设备零部件的损耗，加重了设备损耗成本。另一方面，由于吸附塔脱吸附很不充分，无法得到彻底脱吸附，致使吸附塔的吸附床长期处于吸附状态，与能够彻底脱吸附的吸附床相比，无法得到彻底脱吸附的吸附床在吸附过程中，即使没有达到吸附饱和的状态，也容易出现吸附床穿透的问题，这样将大大提高设备运行的故障概率，加大设备运行成本。以上问题所带来的额外成本远远高于在冲洗流程所节约的有效气所带来的收益。

但如果此时继续进行冲洗，虽然可以避免上述问题的出现，但是会使的大量的有效气体被浪费掉，使有效气的回收率大大下降，不利于资源的充分利用，使原材料投入成本升高。

在本发明的实施例中，通过对逆放初期的逆放气和冲洗后期的冲洗气进行回收，使有效气的损失大大减小，提高有效气的回收率，进而提高产品气的产量。同时，在本实施例中，可以实现连续性的吸附、再生和有效气回收，无需对吸附塔进行停机回收，大大提高了有效气回收效率以及整个变压吸附装置1000的运行效率.其他吸附塔的运行流程与第一吸附塔111相同，在不同时刻，不同的吸附塔可以处于不同的流程节点。

需要说明的是，在本实施例中，当需要对逆放初期的逆放气进行回收时，在打开相应吸附塔与逆放气管路170相连的支管阀门的基础上，再开启第一逆放阀门177并关闭第二逆放阀门178，即可实现对逆放气的回收。当不需要回收时，关闭第一逆放阀门177并开启第二逆放阀门178，即可将逆放气排入解吸气管路300，将其排出。当需要对冲洗后期的冲洗气进行回收时，在打开相应的吸附塔与冲洗气出口管180相连的阀门的基础上，再开启回收支管阀门188并关闭冲洗气阀门187，即可实现对冲洗气的回收。当不需要回收时，关闭回收支管阀门188并开启冲洗气阀门187，即可将冲洗气排入解吸气管路300，将其排出。

下面结合具体流程状态，对变压吸附装置1000的运行流程以及有效气回收方法进行介绍。请参阅表1，表1为变压吸附装置1000的工作时序表。

表1变压吸附装置1000工作时序表

其中：A为吸附；E1D为一均降；E2D为二均降；PP为顺放；RC1为第一次回收；D为逆放；P为冲洗；RC2为第二次回收；E2R为二均升；E1R为一均升；FR为最终升压。

请参阅图2，在某一工作时刻，变压吸附装置1000中的原料气支管阀门161、产品气阀门121、终压支管阀门132、顺放气支管阀门143、冲洗气进口支管阀门154、冲洗气出口阀门184、逆放气支管阀门175、顺放气支管阀门146、终压管路阀门137、冲洗气进口管阀门157、第一逆放阀门177以及冲洗气阀门187处于开启状态，其他阀门均处于关闭状态。

此时，第一吸附塔111(图1中示出)处于吸附阶段，第二吸附塔112(图1中示出)处于最终升压阶段，第三吸附塔113(图1中示出)处于二均升阶段，第四吸附塔114(图1中示出)处于冲洗阶段，第五吸附塔115(图1中示出)处于第一次回收阶段，第六吸附塔116(图1中示出)处于二均降阶段。

该状态下，顺放气收集器148(图1中示出)中的顺放气作为冲洗气对第四吸附塔114(图1中示出)进行冲洗。第四吸附塔114(图1中示出)处于冲洗初期，从第四吸附塔114(图1中示出)中出来的冲洗气中的杂质气体含量还较高，于是该冲洗气直接经冲洗气阀门187进入解吸气缓冲器189(图1中示出)进入解吸气管路300。第五吸附塔115(图1中示出)处于逆放初期，此时第五吸附塔115(图1中示出)的逆放气中的有效气含量较高，于是改逆放气经逆放气支管阀门175和第一逆放阀门177回收至有效气收集器210。

请参阅图3，此时变压吸附装置1000处于图2所示状态的紧接的下一个状态。该状态下，变压吸附装置1000的冲洗气进口支管阀门151、产品气阀门122、原料气支管阀门162、冲洗气进口支管阀门153、冲洗气进口支管阀门154、冲洗气出口阀门184、逆放气支管阀门175、顺放气支管阀门146、顺放气管路阀门147、冲洗气进口管阀门157、回收支管阀门188以及第二逆放阀门178均处于开启状态，其他阀门均处于关闭状态。

此时，第一吸附塔111(图1中示出)处于一均降阶段，第二吸附塔112(图1中示出)处于吸附阶段，第三吸附塔113(图1中示出)处于一均升阶段，第四吸附塔114(图1中示出)处于第二次回收阶段，第五吸附塔115(图1中示出)处于逆放阶段，第六吸附塔116(图1中示出)处于顺放阶段。

该状态下，第四吸附塔114(图1中示出)处于冲洗后期，从第四吸附塔114(图1中示出)出来的冲洗气中的有效气含量较高，于是将该冲洗气经冲洗气出口阀门184和回收支管阀门188回收至有效气收集器210。第五吸附塔115(图1中示出)处于逆放后期，此时从第五吸附塔115(图1中示出)出来的逆放气中的杂质气体含量较高，于是将该逆放气经逆放气支管阀门175和第二逆放阀门178排入解吸气缓冲器189(图1中示出)进入解吸气管路300。

另一方面，第一吸附塔111(图1中示出)在吸附阶段之后进入了一均降阶段，第二吸附塔112(图1中示出)由最终升压阶段进入了吸附阶段，第三吸附塔113(图1中示出)由二均升阶段进入了一均升阶段，第六吸附塔116(图1中示出)由二均降阶段进入了顺放阶段。

上述两个工作状态下收集的有效气均由压缩机220(图1中示出)输送至高压气储存器230(图1中示出)，再由高压气储存器230(图1中示出)返回原料气管路160(图1中示出)。

变压吸附装置1000的后续流程以及流程变换方式可根据表1得出，此处不再赘述。

需要说明的是，在变压吸附装置1000的流程中，利用了在逆放阶段初期和冲洗阶段末期进行有效气收集，即收集逆放阶段初期的逆放气和冲洗阶段末期的冲洗气，实现了对有效气的充分回收和利用。回收的有效气返回原料气管路160(图1中示出)重新经历吸附处理，最终转化成产品气，以提高有效气的回收率，进而提高原料气利用率。同时，在回收有效气的过程中不会对变压吸附造成干扰，并且可以实现吸附、解吸和回收的同时、连续进行，中途无需任何的停机操作，使变压吸附装置1000可以实现连续化生产，大大提高了设备的运行效率，提高了产品气生产率以及有效气回收效率。

由上可知，本实施例中还提供了一种有效气的回收方法，包括第一回收操作与第二回收操作。第一回收操作包括将逆放过程的初期的逆放气回收至有效气回收单元200，第二回收操作包括将冲洗过程的末期的冲洗气回收至有效气回收单元200。以实现对有效气的充分回收。在本方法中，还将顺放过程的顺放气收集至顺放气收集器148(图1中示出)，并在冲洗过程中将顺放气收集器148(图1中示出)中的顺放气作为冲洗气。

需要说明的是，针对逆放气与冲洗气中的有效气浓度可以通过在线取样等手段获得，或者根据吸附塔脱吸附气体浓度变化曲线推导出来，以获得逆放气与冲洗气中有效气浓度的变化情况，根据有效气浓度变化，便于对符合要求的有效气进行回收，从而实现对有效气回收的控制。

进一步地，根据获得的逆放气与冲洗气中有效气浓度的变化情况，可以对回收有效气的时间段进行灵活调整。例如，当杂质气体是某些难解吸的气体时，在冲洗流程的初期，杂质气体并不能及时解吸出来，该种情况下，冲洗流程初期的冲洗气中的有效气体含量还是较高的，可以对冲洗流程初期的冲洗气进行回收以提高有效气回收率。同理，当杂质气体是某些容易解吸的气体时，在逆放初期，由于吸附塔压力迅速降低，杂质气体大量解吸，而在逆放流程的末期，由于吸附塔内部的压力降低速率趋于稳定，杂质气体的解吸速率急速下降，该种情况下，逆放流程末期的逆放气中的有效气体含量快速升高，对逆放流程末期的逆放气进行回收可以进一步提高有效气回收率。

因此，对有效气的回收，包括但不仅限于回收逆放流程初期的逆放气和冲洗流程末期的冲洗气，还可以回收冲洗流程初期的冲洗气和/或逆放流程末期的逆放气，也可以是回收冲洗流程和/或逆放流程中期的有效气。这些都可以根据上述获得的逆放气与冲洗气中有效气浓度的变化情况来选择性回收，只要有效气浓度符合回收要求，就可以进行回收，并不局限于具体的时间段。具体的回收方法和上述的方法相同，此处不再赘述。

需要说明的是，解吸气管路300用于将解吸气排到界外。逆放气管路170和冲洗气出口管180可以看作是解吸气管路300的一部分。在本发明的实施例中，冲洗气和逆放气也可以看作解吸气的一部分，而我们是将冲洗气和逆放气中的有效气体进行回收，也就相当于是对解吸气中的有效气进行回收。

变压吸附装置1000的工作原理是：利用变压吸附装置1000中有效气回收单元200可以在不出现任何停机操作的情况下高效地进行吸附、解吸和有效气回收。利用变压吸附装置1000可以在在逆放阶段初期和冲洗阶段末期对有效气进行收集，大大降低有效气的损失，提高有效气的回收率以及原料气利用率。变压吸附装置1000整体运行效率高，有利于在充分回收有效气的情况下，进一步提高产品气的产率。

实施例2

请参阅图4，本实施例提供一种变压吸附装置2000。与变压吸附装置1000相比，不同的是：变压吸附装置2000的有效气收集器210的回收口不是与逆放气管路170或冲洗气出口管180连接，而是分别与第一回收管路190和第二回收管路190a连接并选择性连通。变压吸附装置2000的有效气收集器210的回收口与第一回收管路190之间连接有第一回收管路阀门197，变压吸附装置2000的有效气收集器210的回收口与第二回收管路190a之间连接有第二回收管路阀门197a。

其中，第一回收管路190具有用于与第一接口管111b(图1中示出)连接的第一回收管路支管91和第一回收管路支管阀门191、用于与第一接口管112b(图1中示出)连接的第一回收管路支管92和第一回收管路支管阀门192、用于与第一接口管113b(图1中示出)连接的第一回收管路支管93和第一回收管路支管阀门193、用于与第一接口管114b(图1中示出)连接的第一回收管路支管94和第一回收管路支管阀门194、用于与第一接口管115b(图1中示出)连接的第一回收管路支管95和第一回收管路支管阀门195以及用于与第一接口管116b(图1中示出)连接的第一回收管路支管96和第一回收管路支管阀门196。具体的连接方式和变压吸附装置1000中的终压管路130(图1中示出)的支管以及支管阀门的连接方式类似，具体可参照图1和图4，此处不再赘述。

通过以上设计，第一回收管路190可以选择性地与第一吸附塔111、第二吸附塔112、第三吸附塔113、第四吸附塔114、第五吸附塔115和第六吸附塔116中的一者或多者连通，即第一回收管路190可以选择性地从第一吸附塔111、第二吸附塔112、第三吸附塔113、第四吸附塔114、第五吸附塔115和第六吸附塔116中的一者或多者回收有效气。

进一步地，第二回收管路190a具有用于与第一接口管111b连接的第二回收管路支管91a和第二回收管路支管阀门191a、用于与第一接口管112b连接的第二回收管路支管92a和第二回收管路支管阀门192a、用于与第一接口管113b连接的第二回收管路支管93a和第二回收管路支管阀门193a、用于与第一接口管114b连接的第二回收管路支管94a和第二回收管路支管阀门194a、用于与第一接口管115b连接的第二回收管路支管95a和第二回收管路支管阀门195a以及用于与第一接口管116b连接的第二回收管路支管96a和第二回收管路支管阀门196a。具体的连接方式和变压吸附装置1000中的终压管路130的支管以及支管阀门的连接方式类似，具体可参照图1和图4，此处不再赘述。

通过以上设计，第二回收管路190a可以选择性地与第一吸附塔111、第二吸附塔112、第三吸附塔113、第四吸附塔114、第五吸附塔115和第六吸附塔116中的一者或多者连通，即第二回收管路190a可以选择性地从第一吸附塔111、第二吸附塔112、第三吸附塔113、第四吸附塔114、第五吸附塔115和第六吸附塔116中的一者或多者回收有效气。

其他结构均与变压吸附装置1000相同。

与变压吸附装置1000不同的是，变压吸附装置2000在回收有效气时，对逆放阶段初期的逆放气和冲洗阶段末期的冲洗气均是通过第一回收管路190和/或第二回收管路190a进行收集。其中，第一回收管路阀门197用于减小第一回收管路190中的气流波动，使气流更加平缓，以减小对后续设备的影响。第二回收管路阀门197a则是用于减小第二回收管路190a中的气流波动，使气流更加平缓，以减小对后续设备的影响。

需要说明的是，在本发明的其他实施例中，第一回收管路190和第二回收管路190a二者中也可以只设置一者，其余部分均采用变压吸附装置1000的设置方式。在本发明的另一些实施例中，也可以不设置第一回收管路阀门197和/或第二回收管路190a，此时，第一回收管路190和/或第二回收管路190a的连通与断开通过相应的支管阀门来进行统一控制。

实施例3

请参阅图5，本实施例提供一种变压吸附装置3000。与变压吸附装置1000相比，不同的是：变压吸附装置3000的有效气回输管230a不是与原料气管路160连接，而使与各个吸附塔的第二接口连接并选择性连通。

具体地，有效气回输管230a具有用于与第二接口管111a连接的有效气回输管支管31b和有效气回输管支管阀门131b、用于与第二接口管112a连接的有效气回输管支管32b和有效气回输管支管阀门132b、用于与第二接口管113a连接的有效气回输管支管33b和有效气回输管支管阀门133b、用于与第二接口管114a连接的有效气回输管支管34b和有效气回输管支管阀门134b、用于与第二接口管115a连接的有效气回输管支管35b和有效气回输管支管阀门135b以及用于与第二接口管116a连接的有效气回输管支管36b和有效气回输管支管阀门136b。具体的连接方式和变压吸附装置1000中的终压管路130的支管以及支管阀门的连接方式类似，具体可参照图1和图5，此处不再赘述。

通过以上设计，有效气回输管230a可以选择性地与第一吸附塔111、第二吸附塔112、第三吸附塔113、第四吸附塔114、第五吸附塔115和第六吸附塔116中的一者或多者连通，即有效气回输管230a可以选择性地对第一吸附塔111、第二吸附塔112、第三吸附塔113、第四吸附塔114、第五吸附塔115和第六吸附塔116中的一者或多者进行升压处理。与变压吸附装置1000不同的是，变压吸附装置3000的有效气回输管230a将高压气储存器230中回收的有效气用于对各个吸附塔进行均压中的升压气，这样在均压过程中时有效气各个吸附塔，最终实现有效气转化为产品气，以提高有效气的回收利用率。

需要说明的是，在本发明的其他实施例中，有效气回输管230a还可以设置用于控制有效气回输管230a自身的开启与关闭的控制阀，用于使通过有效气回输管230a的气流更加平缓，同时也使气流的回输具有更高的可控性。

需要说明的是，在本发明的另一些实施例中，还可以不设置压缩机220和高压气储存器230，而是将有效气收集器210中的有效气直接导到界外用于其他用途。在本发明的另一些实施例中，有效气收集器210、压缩机220和高压气储存器230还可以都不设置，直接将回收的有效气导到界外，用于其他工艺或流程。

综上所述，本发明实施例提供的变压吸附装置1000、变压吸附装置2000和变压吸附装置3000均能够实现对有效气的充分回收，可以在不出现任何停机操作的情况下高效地进行吸附、解吸和有效气回收。可以在逆放阶段初期和冲洗阶段末期对有效气进行收集，大大降低有效气的损失，提高有效气的回收率以及原料气利用率。变压吸附装置1000、变压吸附装置2000和变压吸附装置3000整体运行效率高，有利于在充分回收有效气的情况下，进一步提高产品气的产率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种变压吸附装置，其特征在于，包括：

吸附单元，所述吸附单元包括吸附塔和原料气管路，吸附塔具有第一接口与第二接口，所述原料气管路连接于所述第一接口；以及

有效气回收单元，所述有效气回收单元的回收口与所述第一接口连接并选择性地与所述吸附塔的吸附腔连通，以使所述有效气回收单元可接收所述吸附塔的所述吸附腔内的有效气；

所述吸附单元还包括逆放气管路，所述逆放气管路与所述第一接口连接并选择性地与所述吸附塔的吸附腔连通；所述回收口与所述第一接口为间接连接，所述逆放气管路将所述回收口与所述第一接口间接连接并选择性连通，以使所述有效气回收单元可接收所述逆放气管路内的有效气；所述回收口与所述逆放气管路之间设有用于将所述回收口与所述逆放气管路选择性连通的控制阀；

所述有效气回收单元还包括与所述回收口连通的回收支管，所述回收支管与所述第一接口连接并选择性地与所述吸附塔的吸附腔连通，以使所述有效气回收单元可通过所述回收支管接收所述吸附塔的所述吸附腔内的有效气；

所述吸附单元还包括冲洗气出口管，所述冲洗气出口管与所述第一接口连接并选择性地与所述吸附塔的吸附腔连通；所述回收支管与所述第一接口为间接连接，所述冲洗气出口管将所述回收支管与所述第一接口间接连接并选择性连通，以使所述有效气回收单元可通过所述回收支管接收所述冲洗气出口管内的有效气；所述回收支管设有用于将所述回收支管与所述冲洗气出口管选择性连通的控制阀；

所述逆放气管路与所述冲洗气出口管均与所述吸附单元的解吸气管路连接并选择性连通；

所述有效气回收单元包括有效气收集器和用于将所述有效气收集器中的有效气输送至所述原料气管路的压缩机，所述回收口设于所述有效气收集器；所述有效气回收单元还包括高压气储存器，所述高压气储存器的进口与所述压缩机的出口连通，所述高压气储存器的出口与所述原料气管路连通。

2.根据权利要求1所述的变压吸附装置，其特征在于，所述有效气回收单元包括有效气收集器，所述回收口设于所述有效气收集器，所述有效气收集器的出口与所述第二接口和所述第一接口中至少一者连接并选择性连通，以使所述有效气收集器中的有效气可作为所述吸附单元的升压气。

3.根据权利要求2所述的变压吸附装置，其特征在于，所述有效气回收单元还包括压缩机和高压气储存器，所述压缩机的进口与所述有效气收集器连通，所述压缩机的出口与所述高压气储存器的进口连通，所述高压气储存器的出口与所述第二接口和所述第一接口中至少一者连接并选择性连通，以使所述高压气储存器中的有效气可作为所述吸附单元的升压气。

4.一种有效气回收方法，基于权利要求1-3中任意一项所述的变压吸附装置，其特征在于，包括第一回收操作与第二回收操作二者中至少一者，所述第一回收操作包括将所述吸附单元的逆放过程初期的逆放气和逆放过程末期的逆放气二者中至少一者回收至所述有效气回收单元，所述第二回收操作包括将所述吸附单元的冲洗过程初期的冲洗气和冲洗过程末期的冲洗气二者中至少一者回收至所述有效气回收单元。

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