CN109173586A - 带射流解吸的变压吸附系统及采用其的气体分离方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种带射流解吸的变压吸附系统及采用其的气体分离方法，所述系统包括依次连接的压缩单元、吸附单元、气体收集单元和解吸单元，其中解吸单元包括气动增压装置，气动增压装置的第一进气口与压缩气体管路的出气口连接，第二进气口与第一吸附塔的出气口和第二吸附塔的出气口均连接。本发明通过在变压吸附系统的解吸单元中嵌入气动增压装置，利用压缩气体在气动增压装置中形成的解吸负压，配合少量的产品气冲洗甚至无需使用产品气冲洗，便可实现吸附剂的彻底解吸再生，减少了产品气冲洗的消耗量，降低了设备投资和运行成本，缩短了运行周期，大幅提高了系统的总体效率。

Description

带射流解吸的变压吸附系统及采用其的气体分离方法

技术领域

本发明属于气体分离领域，涉及一种变压吸附系统及采用其的气体分离方法，尤其涉及一种带射流解吸的变压吸附系统及采用其的气体分离方法。

背景技术

氧气与氮气作为基础性工业气体在航空航天、医药化工和食品药品等领域得到了广泛应用。空气中含有大量的氧气和氮气，利用空气中各组分的物理性质不同，可将各组分分离以达到提纯的效果。目前最具代表性的空分技术包括：深冷分离法、变压吸附法和膜分离法。其中，变压吸附法(PSA)是一种重要的、具有广泛应用的气体分离方法，是低温深冷空分工艺的重要补充，用于由空气流生产氧气的传统PSA法通常采用如CaA，CaX，NaX或LiX型等氮吸附剂(又称分子筛)基于平衡吸附理论制氧，可制取氧气浓度约93％的产品气，而用于由空气流生产氮气的传统PSA法通常采用如碳分子筛基于动力学分离特性制氮，甚至可单步法制取纯度达99.9995％以上的高纯氮气，其中，无论是制氧或制氮，无论是单级吸附还是复杂的双级吸附或是多级吸附，通常，不外乎有单塔、双塔、三塔甚至多塔吸附分离工艺，而无论是哪种吸附分离工艺，按吸附分离的阶段不同，都至少将经历吸附和解吸的循环过程，尤其是其中的解吸过程，必须彻底的将吸附的气体(又称易吸附气体)彻底再生干净，回到吸附循环的起点，才能有效维持吸附分离工序的循环高效进行。

通常，吸附剂(分子筛)的在线再生方法主要有如下几种：

1、加热，系统结合变温吸附来设计，即将吸附剂(分子筛)加热到一定的温度，使得吸附的气体有效的逸出，并排除至系统外。

2、降压再生，又分为降低至大气压(常压)或以真空泵抽吸至一定的真空压力下使得吸附剂气相中被吸附的气体(又称易吸附气体)的分压低于吸附剂孔内和表面被吸附气体(又称易吸附气体)的分压，从而使得被吸附气体(又称易吸附气体)能有效的逸出，并排除至系统外，前者设计为常压解吸(PSA)，或者则是真空解吸(又称为VSA，VPSA)。

3、产品气体冲洗，采用产品气体(或者叫难吸附气体)冲洗吸附剂床层，进一步降低吸附剂气相中被吸附的气体(又称易吸附气体)的分压，使吸附剂孔内和表面被吸附气体(又称易吸附气体)能有效的逸出，并排除至系统外。

CN202620982U公开了一种分离含有氢及氯硅烷和/或氯化氢混合气体的变压吸附系统，包括真空泵、均压罐、吸附塔、管道和设置在各管道上的程控阀，在解吸系统中用真空泵对吸附塔进行抽真空再生，以便进行下次吸附，该系统具有回收率高、适用范围广和使用寿命长等优点，然而在解吸过程中需要额外提供真空泵，增加了装置的运行成本和能耗，经济效益和环保效益较低。

CN102091500A公开了一种变压吸附的氧氮联合分离的方法与装置，尤其适合于飞行器使用，该装置包括至少两个装填有吸附剂的吸附塔以及一套将吸附剂吸附的氧气取出的气动真空设备等，采用飞行姿态下取得的压缩空气作为气动真空设备的驱动动力，使吸附塔内因压力降低，吸附剂释放氧气而使吸附剂获得再生，可进一步改善整个系统的安装体积并优化机载设备的总体资源，然而该对比文件仍未有效解决噪音等问题。

CN201132098Y公开的一种空气分离吸附系统，该系统直接利用了空气压缩机工作后产生的真空负压来对吸附塔内残留气体进行解吸，省去了庞大的真空泵系统，降低了功率消耗，减少了运行成本，达到了节能减排的效果。然而，其并未设有消音器以消除流体噪声，易产生噪音污染，同时该申请文件仅公开了一个吸附塔，导致生产过程无法连续进行，降低了设备的运行效率。

目前，在几种常用的解决措施中，采用产品气体冲洗显然是最“昂贵”的方法，尽可能的少浪费产品气是提升系统效率的前提；而加热，因吸附剂导热性能差，设计成变温吸附能耗高、运转周期长，总体效率低下，难以实施；而降压再生，如设计成常压解吸，通常需结合采用较大量的产品气体冲洗才能达到吸附剂彻底再生的目的，产品气体消耗大，效率较低，而采用真空解吸，在满足吸附剂彻底再生方面有其明显的优势，无需产品气体冲洗或者结合少量产品气体冲洗即可达到彻底再生的目的，综合再生效率高，但因真空设备面临的工程化挑战如噪音等问题目前仍难以解决，此外，受到现场条件等客观因素的影响，如安装场地面积有限等问题，往往难以直接采用真空泵，因此，急需一种占地面积小且具有足够理想的经济效益和环保效益的替代方案。

发明内容

针对现有技术中存在的吸附剂解吸不彻底、产品气消耗量大、解吸效率低及需要额外增加抽真空设备等问题，本发明提供了一种带射流解吸的变压吸附系统及采用其的气体分离方法，所述系统及方法通过在解吸回路内嵌入气动增压装置，以压缩气体在气动增压装置入口形成的负压来强化变压吸附的解吸效率，不仅省去了真空泵等昂贵的真空设备，而且极大地减少了产品气冲洗的消耗量，提升了系统的总体运行效率和生产效率。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种变压吸附系统，所述系统包括依次连接的压缩单元、吸附单元、解吸单元以及气体收集单元；

压缩单元，包括压缩装置；

吸附单元，包括并联的第一吸附塔和第二吸附塔；

气体收集单元，包括气体收集装置；

解吸单元，包括气动增压装置，所述气动增压装置包括第一进气口、第二进气口、第一出气口和第二出气口，第一进气口与第一出气口连通，第二进气口与第二出气口连通；

第一进气口与压缩气体管路的出气口连接，第二进气口与第一吸附塔的出气口和第二吸附塔的出气口均连接。

本领域技术人员应知晓，本发明所述的压缩单元还包括与压缩装置连接的气体缓冲装置。

所述的吸附单元还包括进料回路，其中进料回路包括用以选择性的将压缩后的原料气送入吸附塔的切换阀门和必要的管线。

所述的气体收集单元还包括产品气输出回路，产品气输出回路包括用以选择性的将吸附塔与气体收集装置连通的切换阀门和必要的管线。

所述的解吸单元还包括解吸回路和产品气冲洗回路，其中，解吸回路包括用以选择性的将吸附塔与大气接通的切换阀门和必要的管线，产品气冲洗回路包括单独用以选择性的将吸附塔与产品气缓冲罐相连通的切换阀门以及必要的管线。

由于本发明的改进点不在于所述压缩单元、吸附和解吸单元和气体收集单元，在此不作赘述。例如所述变压吸附系统中各组件的连接关系可以为：

压缩装置与气体缓冲装置相连，气体缓冲装置通过进料回路分别与第一吸附塔和第二吸附塔相连，第一吸附塔与第二吸附塔通过切换阀门和必要的管线并联连接，第一吸附塔和第二吸附塔通过产品气输出回路与气体收集装置相连，第一吸附塔和第二吸附塔通过解吸回路与大气相连。

所述变压吸附系统的运行流程为：

原料气经压缩单元压缩后进入吸附单元，在吸附压力下进行吸附、产气并输出至气体收集装置，自气体缓冲装置或外接的压缩空气源引入压缩气体至气动增压装置，在解吸回路中形成解吸负压，实现对吸附塔内吸附剂的解吸再生。

本领域技术人员应知晓变压吸附系统的常规工艺流程为：

来自压缩机的压缩原料气，首先进入冷干机脱除水分，然后进入由多台吸附塔组成的吸附单元，利用塔中装填的吸附剂选择性地吸附混合气体中的强吸附组分，而较难吸附的组分作为产品气由塔顶排出并收集。为实现吸附塔内吸附剂的解吸再生，通常情况下，可对吸附剂进行升温、降压或产品气冲洗等操作，但由于多数吸附剂的导热性能较差，通过升温进行解吸的能耗较高，运行周期较长，总体效率低下，难以工业化应用；通过产品气冲洗则会消耗大量产品气，大大影响系统的生产效率；采用降压解吸在满足吸附剂彻底在生方面具有明显优势，无需产品气冲洗或者结合少量产品气冲洗即可达到完全再生的目的，综合再生效率较高，但因真空设备面临的工程化挑战如噪音污染等问题难以有效解决，同时受到现场安装条件等客观情况的限制，往往难以直接采用真空泵等抽真空设备。

本发明提供的变压吸附系统在解吸回路中嵌入了气动增压装置，使用压缩气体在气动增压装置入口形成的负压来强化变压吸附系统的解吸过程(即射流解吸)，其中，气动增压装置形成的解吸负压在变压吸附系统循环周期的特定的解吸阶段同步工作从而使吸附剂彻底再生，减少了冲洗时的产品气消耗量。

作为本发明优选的技术方案，压缩气体管路的进气口与所述压缩装置的出气口相连，利用变压吸附系统自带的压缩装置提供的压缩气体作为气动增压装置的推动力，省去了外加的压缩空气源。

作为本发明优选的技术方案，所述的气动增压装置内设有活塞。

优选地，所述气动增压装置的驱动力为压缩空气或压缩原料气，以压缩空气或压缩原料气驱动增压装置内的活塞做往复运动以此达到增压的目的。

作为本发明优选的技术方案，所述的气动增压装置的第一出气口和第二出气口分别与消音器连接，可有效降低高压气体的排放噪音。

作为本发明优选的技术方案，所述系统还包括预处理单元，所述的预处理单元包括过滤器和冷干机；压缩后的原料气经压缩单元压缩后进入预处理单元，经预处理后，可有效除去原料气中的油、尘埃等固体杂质除去，保证了系统的长周期稳定运行。

第二方面，本发明提供了一种采用如第一方面所述的变压吸附系统的气体分离方法，所述方法包括如下步骤：

将压缩后的原料气在第一吸附塔和第二吸附塔中交替进行变压吸附并输出产品气，并交替对吸附饱和的第一吸附塔或第二吸附塔进行变压解吸，得到产品气；其中，所述变压解吸过程中使用压缩气体驱动气动增压装置产生解吸负压。

本发明中，可使用变压吸附系统自带的压缩装置产生的压缩气体作为气动增压装置的气体驱动力，省去了额外的压缩空气源，压缩气体经第一进气口进入气动增压装置经第一出气口排出至大气，引射流体经第二进气口进入，经第二出气口排出至大气。

作为本发明的优选方案，所述的原料气选自空气、气化煤、二氧化碳、甲烷、氮气、氢气、烯烃或烷烃中的一种或至少两种的组合。

优选地，所述变压吸附的吸附剂选自CaA沸石、CaX沸石、NaX沸石、LiX沸石、碳分子筛或二氧化碳吸附剂中的一种或至少两种的组合，例如，可以是CaA沸石和LiX沸石的组合、CaX沸石和NaX沸石的组合或NaX沸石和LiX沸石的组合。

作为本发明的优选方案，所述变压吸附的吸附压力不低于大气压力，优选吸附压力为0.01～0.05MPa，例如可以是0.01MPa、0.015MPa、0.02MPa、0.025MPa、0.03MPa、0.035MPa、0.04MPa、0.045MPa或0.05MPa，进一步优选为0.015MPa。

优选地，所述的解吸负压为-0.005～-0.095MPa，例如可以是-0.005MPa、-0.015MPa、-0.025MPa、-0.035MPa、-0.045MPa、-0.055MPa、-0.065MPa、-0.075MPa、-0.085MPa或-0.095MPa，优选-0.075～-0.08MPa，进一步优选-0.075MPa，但并不仅限于所列举的数值，所列范围内其他数值均可行。

优选地，所述压缩气体为压缩后的原料气。

作为本发明的优选方案，所述产品气为氧气和氮气。

优选地，所述氧气纯度≥90％，例如可以是91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％或99％；氮气纯度≥95％，例如可以是95％、96％、97％、98％或99％。

本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明通过在变压吸附系统的解吸回路中嵌入气动增压装置，气动增压装置形成的解吸负压在变压吸附系统循环周期的特定的解吸阶段同步工作，可在不加设真空泵等抽真空设备的基础上实现对吸附剂的解吸再生，且仅需配合少量的产品气冲洗甚至无需使用产品气进行冲洗，提高了系统的生产效率，降低了设备投资且缩短了运行周期。

2、本发明的气动增压装置还通过外接特殊设计的消音器，降低了高压气体的排放噪音。

3、本发明使用的气动增压装置的推动力可选用变压吸附系统自带的压缩装置提供的压缩气体，无需额外提供新的压缩空气源，将传统的变压吸附系统和气动增压装置进行了高度耦合，降低了系统的体积和占地面积，减少了设备投资和运行成本，大大提高了系统的集成度。

4、通过本发明的分离方法可以达到分离效果的典型实例包括用选择氮的吸附剂从空气中回收氮；用选择氧的吸附剂从空气中回收氧；用选择CO₂的吸附剂来从气化煤中富集一氧化碳；用选择CO的吸附剂来从气化煤中祛除二氧化碳以及二氧化碳/甲烷的分离、二氧化碳/氮气的分离、氢气/氮气的分离和烯烃/烷烃的分离等。

附图说明

图1为本发明实施例1中带射流解吸的变压吸附系统的结构示意图。

图2为本发明实施例2中带射流解吸的变压吸附系统的结构示意图。

其中：AB01-压缩机，AF01-第一过滤器，AF02-第二过滤器，AF03-第三过滤器，TC01-冷干机，101A-第一吸附塔，101B-第二吸附塔，PV101-气体缓冲罐，PV102-气体收集罐，102-气动增压装置，XYQ100-第一消音器，XYQ102-第二消音器，QDV100-第一切换阀，QDV101A-第二切换阀，QDV101B-第三切换阀，QDV102A-第四切换阀，QDV102B-第五切换阀，QDV103A-第六切换阀，QDV103B-第七切换阀，QDV104A-第八切换阀，QDV104B-第九切换阀，QDV105A-第十切换阀，QDV105B-第十一切换阀，QDV105C-第十二切换阀，JV105-第十三切换阀，JV02-第十四切换阀。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1

本实施例提供了一种带射流解吸的变压吸附系统及采用其的气体分离方法，如附图1所示的变压吸附系统包括依次连接的压缩单元、吸附单元、解吸单元以及气体收集单元；

压缩单元，包括压缩机AB01和与其连接的气体缓冲罐PV101；

吸附单元，包括第一吸附塔101A和第二吸附塔101B，其中，第一吸附塔101A通过第八切换阀QDV104A和第九切换阀QDV104B与第二吸附塔101B并联连接；

气体收集单元，包括气体收集罐PV102；

解吸单元，包括气动增压装置102，所述气动增压装置包括第一进气口A、第一出气口B、第二进气口C和第二出气口D，第一进气A口与第一出气口B连通，第二进气口C与第二出气口D连通；

气动增压装置的第一进气口A通过第一切换阀QDV100与气体缓冲罐PV101的出气口连通，第二进气口C通过第四切换阀QDV102A和第五切换阀QDV102B分别与第一吸附塔101A和第二吸附塔101B的出气口相连。

气动增压装置的第一出气口B还接入了第一消音器XYQ100，第二出气口D还接入了第二消音器XYQ102。

所述的吸附单元还包括进料回路，其中进料回路包括用以选择性的将压缩后的原料气送入吸附塔的必要的管线以及第二切换阀QDV101A和第三切换阀QDV101B。

所述的气体收集单元还包括产品气输出回路，产品气输出回路包括用以选择性的将吸附塔与气体收集罐连通的必要管线以及第六切换阀QDV103A和第七切换阀QDV103B。

所述的解吸单元还包括解吸回路和产品气冲洗回路，其中，解吸回路包括用以选择性的将吸附塔与大气或接通的必要的管线以及第四切换阀QDV102A和第五切换阀QDV102B，产品气冲洗回路包括单独用以选择性的将吸附塔与产品气缓冲罐相连通的必要的管线和第十切换阀QDV105A、第十一切换阀QDV105B和第十二切换阀QDV105C。

所述系统还包括预处理单元，所述预处理单元包括依次连接的第一过滤器AF01、冷干机TC01、第二过滤器AF02和第三过滤器AF03。

所述变压吸附系统的运行流程为：

原料气经压缩单元压缩后进入吸附和解吸单元，在0.015MPa的吸附压力下进行吸附、产气并输出至气体收集装置，自气体缓冲装置引入压缩气体至气动增压装置，在解吸回路中形成-0.08MPa的解吸负压，实现对吸附塔内吸附剂的解吸再生。

使用上述带气动装置的变压吸附系统分离空气的方法，其步骤包括：

(1)空气经压缩机AB01压缩后输出至气体缓冲罐P101，再顺次经过第一过滤器AF01、冷干机TC01、第二过滤器AF02和第三过滤器AF03后除去油、尘埃等固体杂质；

(2)打开第二切换阀QDV101A、第六切换阀QDV103A和第十四切换阀JV02，压缩空气进入装有沸石吸附剂的第一吸附塔101A，在0.015MPa的吸附压力下进行吸附、产气并输出至气体收集罐PV102；

(3)第一吸附塔101A吸附饱和后，关闭第二切换阀QDV101A，压缩空气停止进入第一吸附塔101A，打开第八切换阀QDV104A和第九切换阀QDV104B，将第一吸附塔101A和第二吸附塔101B连通，吸附饱和的第一吸附塔101A与第二吸附塔101B进行一次或多次交换以回收必要的组分和能源；

(4)打开第十切换阀QDV105A、第十二切换阀QDV105C和第十三切换阀JV105，使用产品气对第一吸附塔101A进行冲洗，打开第一切换阀QDV100和第四切换阀QDV102A，将气体缓冲罐PV101中的压缩空气引入气动增压装置102，解吸回路中产生-0.08MPa的解吸负压，对第一吸附塔101A内的吸附剂进行解吸再生；

(5)打开第三切换阀QDV101B、第七切换阀QDV103B和第十四切换阀JV02，压缩空气进入装有LiX沸石吸附剂的第二吸附塔101B，在0.015MPa的吸附压力下进行吸附、产气并输出至气体收集罐PV102；

(6)第二吸附塔101B吸附饱和后，关闭第三切换阀QDV101B，压缩空气停止进入第二吸附塔101B，打开第八切换阀QDV104A和第九切换阀QDV104B将第一吸附塔101A和第二吸附塔101B连通，吸附饱和的第二吸附塔101B与第一吸附塔101A进行一次或多次交换以回收必要的组分和能源；

(7)打开第十一切换阀QDV105B、第十二切换阀QDV105C和第十三切换阀JV105，使用产品气对第二吸附塔101B进行冲洗，打开第一切换阀QDV100和第五切换阀QDV102B，将气体缓冲罐PV101中的压缩空气引入气动增压装置102，解吸回路中产生-0.08MPa的解吸负压，对第二吸附塔101B内的吸附剂进行解吸再生；

(8)第一吸附塔101A和第二吸附塔101B异相顺序运行，重复上述的分离步骤，不断循环即可实现氧氮分离，并输出纯度为93％，压力为3.5MPa的高压氧气。

上述步骤除指定开启的切换阀之外的其余阀门均处于关闭状态。

实施例2

本实施例提供了一种带射流解吸的变压吸附系统及采用其的气体分离方法，如附图2所示的变压吸附系统包括依次连接的压缩单元、吸附单元、解吸单元以及气体收集单元；

压缩单元，包括压缩机AB01和与压缩机连接的气体缓冲罐PV101；

吸附单元，包括第一吸附塔101A和第二吸附塔101B，其中，第一吸附塔101A通过第八切换阀QDV104A和第九切换阀QDV104B与第二吸附塔101B并联连接；

气体收集单元，包括气体收集罐PV102；

解吸单元，包括气动增压装置102，所述气动增压装置包括第一进气口A、第一出气口B、第二进气口C和第二出气口D，第一进气A口与第一出气口B连通，第二进气口C与第二出气口D连通；

气动增压装置的第一进气口A通过第一切换阀QDV100与外接压缩空气源相连，第二进气口C通过第四切换阀QDV102A和第五切换阀QDV102B与第一吸附塔101A和第二吸附塔101B的出气口均相连。

气动增压装置的第一出气口B还接入了第一消音器XYQ100，第二出气口D还接入了消音器XYQ102。

所述的吸附单元还包括进料回路，其中进料回路包括用以选择性的将压缩后的原料气送入吸附塔的必要的管线以及第二切换阀QDV101A和第三切换阀QDV101B。

所述的气体收集单元还包括产品气输出回路，产品气输出回路包括用以选择性的将吸附塔与气体收集罐连通的必要管线以及第六切换阀QDV103A和第七切换阀QDV103B。

所述的解吸单元还包括解吸回路和产品气冲洗回路，其中，解吸回路包括用以选择性的将吸附塔与大气或接通的必要的管线以及第四切换阀QDV102A和第五切换阀QDV102B，产品气冲洗回路包括单独用以选择性的将吸附塔与产品气缓冲罐相连通的必要的管线和第十切换阀QDV105A、第十一切换阀QDV105B和第十二切换阀QDV105C。

所述系统还包括预处理单元，所述预处理单元包括依次连接的第一过滤器AF01、冷干机TC01、第二过滤器AF02和第三过滤器AF03。

所述变压吸附系统的运行流程为：

原料气经压缩单元压缩后进入吸附和解吸单元，在0.03MPa的吸附压力下进行吸附、产气并输出至气体收集装置，自外接压缩空气源引入压缩空气至气动增压装置，在解吸回路中形成-0.075MPa的解吸负压，实现对吸附塔内吸附剂的解吸再生。

使用上述带气动装置的变压吸附系统分离空气的方法，其步骤包括：

(1)空气经压缩机AB01压缩后输出至气体缓冲罐P101，再顺次经过第一过滤器AF01、冷干机TC01、第二过滤器AF02和第三过滤器AF03后除去油、尘埃等固体杂质；

(2)打开第二切换阀QDV101A、第六切换阀QDV103A和第十四切换阀JV02，压缩空气进入装有NaX沸石吸附剂的第一吸附塔101A，在0.03MPa的吸附压力下进行吸附、产气并输出至气体收集罐PV102；

(3)第一吸附塔101A吸附饱和后，关闭第二切换阀QDV101A，压缩空气停止进入第一吸附塔101A，打开第八切换阀QDV104A和第九切换阀QDV104B，将第一吸附塔101A和第二吸附塔101B连通，吸附饱和的第一吸附塔101A与第二吸附塔101B进行一次或多次交换以回收必要的组分和能源；

(4)打开第十切换阀QDV105A、第十二切换阀QDV105C和第十三切换阀JV105，使用产品气对第一吸附塔101A进行冲洗，打开第一切换阀QDV100和第四切换阀QDV102A，将外接压缩空气源产生的压缩空气引入气动增压装置102，解吸回路中产生-0.075MPa的解吸负压，对第一吸附塔101A内的吸附剂进行解吸再生；

(5)打开第三切换阀QDV101B、第七切换阀QDV103B和第十四切换阀JV02，压缩空气进入装有LiX沸石吸附剂的第二吸附塔101B，在0.03MPa的吸附压力下进行吸附、产气并输出至气体收集罐PV102；

(6)第二吸附塔101B吸附饱和后，关闭第三切换阀QDV101B，压缩空气停止进入第二吸附塔101B，打开第八切换阀QDV104A和第九切换阀QDV104B将第一吸附塔101A和第二吸附塔101B连通，吸附饱和的第二吸附塔101B与第一吸附塔101A进行一次或多次交换以回收必要的组分和能源；

(7)打开第十一切换阀QDV105B、第十二切换阀QDV105C和第十三切换阀JV105，使用产品气对第二吸附塔101B进行冲洗，打开第一切换阀QDV100和第五切换阀QDV102B，将外接压缩空气源产生的压缩空气引入气动增压装置102，解吸回路中产生-0.075MPa的解吸负压，对第二吸附塔101B内的吸附剂进行解吸再生；

(8)第一吸附塔101A和第二吸附塔101B异相顺序运行，重复上述的分离步骤，不断循环即可实现氧氮分离，并输出纯度为93％，压力为3.5MPa的高压氧气。

上述步骤除指定开启的切换阀之外的其余阀门均处于关闭状态。

申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种变压吸附系统，其特征在于，所述系统包括依次连接的压缩单元、吸附单元、解吸单元以及气体收集单元；

压缩单元，包括压缩装置；

吸附单元，包括并联的第一吸附塔和第二吸附塔；

气体收集单元，包括气体收集装置；

解吸单元，包括气动增压装置，所述气动增压装置包括第一进气口、第二进气口、第一出气口和第二出气口，第一进气口与第一出气口连通，第二进气口与第二出气口连通；

第一进气口与压缩气体管路的出气口连接，第二进气口与第一吸附塔的出气口和第二吸附塔的出气口均连接。

2.根据权利要求1所述的变压吸附系统，其特征在于，压缩气体管路的进气口与所述压缩装置的出气口相连。

3.根据权利要求1或2所述的变压吸附系统，其特征在于，所述的气动增压装置内设有活塞；

优选地，所述气动增压装置的驱动力为压缩空气或压缩原料气。

4.根据权利要求1-3任一项所述的变压吸附系统，其特征在于，所述气动增压装置的第一出气口和第二出气口分别与消音器连接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的变压吸附系统，其特征在于，所述系统还包括预处理单元，所述预处理单元包括过滤器和冷干机。

6.一种采用权利要求1-5任一项所述变压吸附系统的气体分离方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

将压缩后的原料气在第一吸附塔和第二吸附塔中交替进行变压吸附并输出产品气，并交替对吸附饱和的第一吸附塔或第二吸附塔进行变压解吸，得到产品气；其中，所述变压解吸过程中使用压缩气体驱动气动增压装置产生解吸负压。

7.根据权利要求6所述的气体分离方法，其特征在于，所述的原料气选自空气、气化煤、二氧化碳、甲烷、氮气、氢气、烯烃或烷烃中的一种或至少两种的组合；

优选地，所述的变压吸附的吸附剂选自CaA沸石、CaX沸石、NaX沸石、LiX沸石、碳分子筛或二氧化碳吸附剂中的一种或至少两种的组合。

8.根据权利要求6或7所述的气体分离方法，其特征在于，所述的变压吸附的吸附压力不低于大气压力，优选吸附压力为0.01～0.05MPa，进一步优选吸附压力为0.015MPa。

9.根据权利要求6-8任一项所述的气体分离方法，其特征在于，所述的解吸负压为-0.005～-0.095MPa，优选-0.075～-0.08MPa，进一步优选-0.075MPa；

优选地，所述压缩气体为压缩后的原料气。

10.根据权利要求6-9任一项所述的气体分离方法，其特征在于，所述产品气为氧气和氮气；

优选地，所述氧气纯度≥90％，氮气纯度≥95％。