CN110368780B - 一种节能型变压吸附尾气回收与利用的成套设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节能型变压吸附尾气回收与利用的成套设备，包括进气管路、压缩热再生干燥装置、输气管路、尾气再生管路和氧氮分离装置，所述压缩热再生干燥装置包括第一干燥塔、第二干燥塔，所述第一干燥塔的出口和第二干燥塔的出口分别通过第四单向阀和第三单向阀与尾气再生管路连接；所述第一干燥塔或者第二干燥塔泄压时，先通过小口径气动阀排空，再经过大口径气动阀泄压排空；此外，本发明还公开了一种节能型变压吸附尾气回收与利用的方法。本发明无需加热器加热，避免了大量尾气排空，节约了原料空气的消耗和电能消耗，降低了运行成本。

Description

一种节能型变压吸附尾气回收与利用的成套设备及方法

技术领域

本发明涉及空气分离领域，尤其是一种节能型变压吸附尾气回收与利用的成套设备及方法。

背景技术

近年来，随着工业生产中节能降耗的要求越来越严格以及人们环保意识的不断增强，变压吸附技术由于其工艺简单、高效节能的优点越来越受到重视。变压吸附是一种用于气体净化、分离与提纯的工业技术。它以压力变化为主要操作参数，利用吸附剂对气体组分进行选择性吸附；在加压条件下吸附特定气体组分，在减压条件下脱附被吸附的气体组分，实现不同气体组分的分离。变压吸附工业化可应用空分制备氧气和氮气。

由于空气中含有一定量的水、油、二氧化碳等，而分子筛是变压吸附的核心部分，分子筛对水、油、二氧化碳等的吸附会降低分子筛对氮或者氧的吸附，所以必须在压缩空气进入氧氮分离装置之前除水、油、二氧化碳等杂质。

压缩空气的干燥设备一般有冷冻干燥设备、无热干燥设备、微热干燥设备、鼓风热干燥设备。

冷冻干燥设备采用温度变化除湿原理，利用制冷设备将压缩空气冷却降温，析出相应的水分并通过分离，自动排出，从而使压缩空气获得所需要的干燥程度，但是，这种设备除水效果不好，时间长了会影响分子筛吸附效果，而且也不适用于露点比较高的场合。

无热干燥设备通过压力变化来达到干燥效果，由于空气中容纳水汽的能力与压力成反比，其干燥后一部分干燥再生空气，减压膨胀至大气压，这种压力使膨胀空气变得更加干燥，然后让它流过未接通气流的需要干燥的干燥层，即通过已吸附足够水汽的干燥塔，干燥的再生空气吸出干燥设备里的水分，将其带出干燥设备以达到除湿的目的，但是，此种设备耗能多，一般需要消耗15％左右的压缩空气，消耗空气太大。

微热干燥设备是一种让少量干燥再生空气，经过加热器加热后，再吹过需要再生干燥剂层，产生的高温空气会吸出干燥剂里的水分，将其带出干燥设备，但是，一般需要消耗8％左右的再生气和一定的电耗，而且增加了加热器这个故障点。

鼓风热式干燥设备通过鼓风机将普通空气吹过外置加热器产生的高温空气会吸出干燥剂里的水分，将其带出鼓风热式干燥设备。但是，一般消耗的再生气为3％左右，同样需要消耗电耗，增加了鼓风机和加热器两个故障点。

综上，现有的干燥设备耗能大，一般的变压吸附空分流程工艺在工作过程中，氧氮分离装置的尾气和干燥床层分子筛的再生气都被放空，浪费也较多，配套的无热再生装置必须单独用气再生，用气量大，能耗高，整个变压吸附空分设备的运行成本较高，而且一般的变压吸附空分设备复杂，影响推广使用。

发明内容

本发明的目的是为了解决背景技术中的问题，提供一种节能型变压吸附尾气回收与利用的成套设备及方法。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案实现的：

一种节能型变压吸附尾气回收与利用的成套设备，包括进气管路、压缩热再生干燥装置、输气管路、尾气再生管路和氧氮分离装置，所述进气管路包括第一进气管路和第二进气管路；所述第一进气管路和第二进气管路的进气端连接有离心式压缩机；所述第一进气管路上依次上设置有第一气动阀、冷却器和气液分离器；所述第一进气管路和第二进气管路的出气端与压缩热再生干燥装置连接；

所述压缩热再生干燥装置包括第一干燥塔、第二干燥塔，所述第一干燥塔的入口和第二干燥塔的入口分别通过第一单向阀和第二单向阀与干燥塔再生出气管路连通；所述第一干燥塔的入口经过第二气动阀与第一进气管路连通，出口通过第十一气动阀与第一输气管路连通，所述第二干燥塔的入口通过第三气动阀与第一进气管路连通，出口通过第十二气动阀与第一输气管路连通；所述第一干燥塔的出口和第二干燥塔的出口分别通过第四单向阀和第三单向阀与尾气再生管路连接；所述第一干燥塔的出口和第二干燥塔的出口分别通过第八气动阀和第九气动阀与第二进气管路连接；所述第一干燥塔的出口和第二干燥塔的出口通过第一再生管路连通，第一再生管路上依次串联设置有第十气动阀和再生手动阀，所述第十气动阀与第一干燥塔的出口通过管道连接，所述再生手动阀与第二干燥塔的出口通过管道连接；所述第一干燥塔与第二干燥塔的入口分别通过第六气动阀和第七气动阀与第三消音器连通，所述第一干燥塔与第二干燥塔的入口分别通过第四气动阀和第五气动阀与第三消音器连通，所述第六气动阀的口径和第七气动阀的口径分别小于第四气动阀的口径和第五气动阀的口径；

所述输气管路包括第一输气管路和第二输气管路；所述第一输气管路上依次设置有粉尘过滤器和空气缓冲罐，所述粉尘过滤器的入口端连接压缩热再生干燥装置，出口端连接空气缓冲罐的入口端，所述空气缓冲罐的出口端连接氧氮分离装置；所述氧氮分离装置的出口端连接第二输气管路，所述第二输气管路上连接有产品储存罐；

所述尾气再生管路上设置有尾气回收罐，所述尾气回收罐一端通过管道连接压缩热再生干燥装置，另一端通过管道连接氧氮分离装置。

进一步的，所述氧氮分离装置包括吸附塔，所述吸附塔包括第一吸附塔和第二吸附塔，所述第一吸附塔的入口通过第十七气动阀与第一输气管路连通，出口通过第六单向阀与第二输气管路连通；所述第二吸附塔的入口通过第十八气动阀与第一输气管路连通，出口通过第七单向阀与第二输气管路连通；所述第一吸附塔的入口和第二吸附塔的入口分别通过第十五气动阀和第十六气动阀与尾气回收罐连接，所述尾气回收罐与氧氮分离装置之间依次设置有压力传感器和第五单向阀，所述第五单向阀靠近尾气回收罐；所述第一吸附塔的出口通过第一均压管路与第二吸附塔的入口连接，所述第一均压管路上设置有第十九气动阀；所述第二吸附塔的出口通过第二均压管路与第一吸附塔的入口连接，所述第二均压管路上设置有第二十气动阀；第一吸附塔出口通过第二再生管路与第二吸附塔的出口相连，所述第二再生管路上并联设置有第二十一气动阀和再生阀。

进一步的，所述氧氮分离装置为制备氮气的装置，所述吸附塔内装填有碳分子筛。

进一步的，所述氧氮分离装置为制备氧气的装置，所述吸附塔内装填有沸石分子筛。

进一步的，所述尾气回收罐还连接有尾气排出管路。

进一步的，所述吸附塔内部结构从下至上依次为进气口、气流挡板、气流分布器、氧化铝吸附层、分子筛吸附层、出气口，所述气流挡板紧贴进气口将气体分流，所述气流分布器连接于吸附塔周壁。

进一步的，所述气流分布器包括大孔和小孔，所述大孔的孔径大于小孔的孔径，所述大孔分布于气流分布器的四周边缘，所述小孔分布于气流分布器的中心区域。

一种节能型变压吸附尾气回收与利用的方法，包括以下步骤：

步骤1，离心压缩机排出的大于110℃高温压缩空气进入第二干燥塔对第二干燥塔进行吹扫再生，经过冷却器和气液分离器后进入第一干燥塔，第一干燥塔进入干燥工作状态，获得低露点干燥后的压缩空气，后通过粉尘过滤器进入空气缓冲罐；

步骤2，第一干燥塔处于干燥工作状态，第二干燥塔先通过打开第七气动阀排空，后关闭第七气动阀，第二干燥塔通过打开第五气动阀泄压排空；

步骤3，第一干燥塔处于干燥工作状态，打开第三单向阀，尾气回收罐内的产品尾气进入第二干燥塔，吹冷第二干燥塔的吸附床层；

步骤4，第一干燥塔处于干燥工作状态，依次打开第十气动阀和再生手动阀，第一干燥塔的部分干燥压缩空气进入第二干燥塔，使得第二干燥塔内压力升高；

步骤5，同时打开第八气动阀和第九气动阀，离心压缩机排出的大于110℃高温压缩空气分别进入第一干燥塔和第二干燥塔，直至第一干燥塔和第二干燥塔内的压力达到平衡，完成均压；

步骤6，离心压缩机排出的大于110℃高温压缩空气进入第一干燥塔对第一干燥塔进行吹扫再生，经过冷却器和气液分离器后进入第二干燥塔，第二干燥塔进入干燥工作状态，获得低露点干燥后的压缩空气，后通过粉尘过滤器进入空气缓冲罐；

步骤7，第二干燥塔处于干燥工作状态，第一干燥塔先通过打开第六气动阀排空，后关闭第六气动阀，第一干燥塔通过打开第四气动阀泄压排空；

步骤8，第二干燥塔处于干燥工作状态，打开第四单向阀，尾气回收罐内的产品尾气进入第一干燥塔，吹冷第一干燥塔的吸附床层；

步骤9，第二干燥塔处于干燥工作状态，依次打开第十气动阀和再生手动阀，第二干燥塔的部分干燥压缩空气进入第一干燥塔，使得第一干燥塔内压力升高；

步骤10，同时打开第八气动阀和第九气动阀，离心压缩机排出的大于110℃高温压缩空气分别进入第一干燥塔和第二干燥塔，直至第一干燥塔和第二干燥塔内的压力达到平衡，完成均压；

步骤11，重复步骤1-10。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

1、本发明采用压缩热再生干燥装置来利用离心压缩机压缩至0.7～1.0Mpa，输出大于110℃的高温气体进入第一干燥塔或第二干燥塔，使得其中一个干燥塔内的吸附层升温解析带出水分，再通过冷却器降温至约40℃，并经气液分离器分离出液态水分，而后进入另一个干燥塔干燥后获得低露点的干燥空气，并且利用氧氮分离装置排出的低露点尾气吹冷干燥塔的吸附层，本发明无需加热器加热，避免了大量排空尾气排空造成浪费，仅需消耗压缩空气＜1％，节约了原料空气的消耗和电能的消耗，降低了运行成本。

2、本发明的第一干燥塔或者第二干燥塔泄压时，先通过小口径气动阀排空，再经过大口径气动阀泄压，避免瞬间泄压气流过大，对干燥塔的吸附床层造成破坏；第一干燥塔或者第二干燥塔同时分两次排空泄压，以及第一消音器、第二消音器、第三消音器的合理位置的设置，减少了排空气体时产生的噪音。

3、本发明所述吸附器内设置气流挡板和气流分布器，气流分布器设有大孔和小孔，中间小孔孔径小、四周边缘大孔孔径大，其出口截面积呈不均匀分布，正好符合流体的分布特征，上述合理的结构设计可以节约吸附层的用量，避免强大气流对吸附层的破坏，降低能耗，同时由于气流分散的更加均匀，提高了产品气的纯度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面买描述的仅仅是本发明的一个实施例，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附图。

图1为本发明装置的结构示意图；

图2为本发明吸附塔的结构示意图；

图3为本发明吸附塔内气流分布器的结构示意图。

1-离心压缩机，2-第一气动阀，3-第一进气管路，4-干燥塔再生出气管路，5-冷却器，6-第一干燥塔，7-气液分离器，8-第六气动阀，9-第四气动阀，10-第二气动阀，11-第一单向阀，12-第二单向阀，13-第三气动阀，14-第五气动阀，15-第七气动阀，16-尾气再生管路，17-第二干燥塔，18-粉尘过滤器，19-空气缓冲罐，20-尾气排出管路，21-尾气回收罐，22-第五单向阀，23-第十四气动阀，24-压力传感器，25-第一消声器，26-第十五气动阀，27-第十六气动阀，28-第十八气动阀，29-产品储存罐，30-第二吸附塔，31-第一均压管路，32-第二均压管路，33-第二输气管路，34-第二再生管路，35-第七单向阀，36-出口截止阀，37-第二十一气动阀，38-第六单向阀，39-再生阀，40-第二十气动阀，41-第十九气动阀，42-第一吸附塔，43-第十七气动阀，44-第一输气管路，45-第二消声器，46-第十三气动阀，47-第十二气动阀，48-第一再生管路，49-第十一气动阀，50-再生手动阀，51-第十气动阀，52-第三单向阀，53-第四单向阀，54-第九气动阀，55-第八气动阀，56-第二进气管路，57-第三消声器，101-进气口；102-气流挡板；103-气流分布器；103a-大孔；103b-小孔；104-氧化铝吸附层；105-分子筛吸附层；106-出气口。

具体实施方式

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、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员没有做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。

实施例1：

请参阅图1，一种节能型变压吸附尾气回收与利用的成套设备，包括进气管路、压缩热再生干燥装置、输气管路、尾气再生管路16和氧氮分离装置，所述进气管路包括第一进气管路3和第二进气管路56；所述第一进气管路3和第二进气管路56的进气端连接有离心压缩机1；所述第一进气管路3上依次上设置有第一气动阀2、冷却器5和气液分离器7；所述第一进气管路3和第二进气管路56的出气端与压缩热再生干燥装置连接；

所述压缩热再生干燥装置包括第一干燥塔6、第二干燥塔17，第一干燥塔6、第二干燥塔17内填充有氧化铝吸附层，压缩热再生干燥装置可以出去空气中的水分、油等，所述第一干燥塔6的入口和第二干燥塔17的入口分别通过第一单向阀11和第二单向阀12与干燥塔再生出气管路4连通；所述第一干燥塔6的入口经过第二气动阀10与第一进气管路3连通，出口通过第十一气动阀49与第一输气管路44连通，所述第二干燥塔17的入口通过第三气动阀13与第一进气管路3连通，出口通过第十二气动阀47与第一输气管路44连通；所述第一干燥塔6的出口和第二干燥塔17的出口分别通过第四单向阀53和第三单向阀52与尾气再生管路16连接；所述第一干燥塔6的出口和第二干燥塔17的出口分别通过第八气动阀55和第九气动阀54与第二进气管路56连接；所述第一干燥塔6的出口和第二干燥塔17的出口通过第一再生管路48连通，第一再生管路48上依次串联设置有第十气动阀51和再生手动阀50，所述第十气动阀51与第一干燥塔6的出口通过管道连接，所述再生手动阀50与第二干燥塔17的出口通过管道连接；所述第一干燥塔6与第二干燥塔17的入口分别通过第六气动阀8、第七气动阀15与第三消声器57连通，所述第一干燥塔6与第二干燥塔17的入口分别通过第四气动阀9和第五气动阀14与第三消声器57连通，所述第六气动阀8的口径和第七气动阀15的口径分别小于第四气动阀9的口径和第五气动阀14的口径；

所述输气管路包括第一输气管路44和第二输气管路33；所述第一输气管路44上依次设置有粉尘过滤器18和空气缓冲罐19，所述粉尘过滤器18的入口端连接压缩热再生干燥装置，出口端连接空气缓冲罐19的入口端，所述空气缓冲罐19的出口端连接氧氮分离装置；所述氧氮分离装置的出口端连接第二输气管路33，所述第二输气管路33上连接有产品储存罐29；第一输气管路44上通过第十三气动阀46连接有第二消声器45；

所述尾气再生管路16上设置有尾气回收罐21，所述尾气回收罐21一端通过管道连接压缩热再生干燥装置，另一端通过管道连接氧氮分离装置，尾气回收罐21内的尾气经尾气再生管路16进入压缩热再生干燥装置实现回收与利用。本实施例中，制氮制备时，尾气为产生的25-30％富氧气体可用作富氧燃烧使用；制氧制备时，尾气为富氮气体可用作一般工业用气。

本发明中，所述氧氮分离装置包括吸附塔，所述吸附塔包括第一吸附塔42和第二吸附塔30，所述第一吸附塔42的入口通过第十七气动阀43与第一输气管路44连通，出口通过第六单向阀38与第二输气管路33连通；所述第二吸附塔30的入口通过第十八气动阀28与第一输气管路44连通，出口通过第七单向阀35与第二输气管路33连通；所述第一吸附塔42的入口和第二吸附塔30的入口分别通过第十五气动阀26和第十六气动阀27与尾气回收罐21连接，所述尾气回收罐21与氧氮分离装置之间依次设置有压力传感器24和第五单向阀22，所述第五单向阀22靠近尾气回收罐21；所述第一吸附塔42的出口通过第一均压管路31与第二吸附塔30的入口连接，所述第一均压管路31上设置有第十九气动阀41；所述第二吸附塔30的出口通过第二均压管路32与第一吸附塔42的入口连接，所述第二均压管路32上设置有第二十气动阀40；第一吸附塔42出口通过第二再生管路34与第二吸附塔30的出口相连，所述第二再生管路34上并联设置有第二十一气动阀37和再生阀39。

本发明无需加热器加热，充分利用了吹扫干燥塔的尾气、氧氮分离装置释放的尾气，消耗压缩空气＜1％，节约了原料空气的消耗和电能消耗，降低了运行成本。

实施例2：

请参阅图2、图3，所述的吸附塔，也可称为吸附器、吸附床、分离器，是指装填了吸附剂的容器，吸附剂对空气中较易吸附的组分有较强的吸附能力，如制氮过程中中，采用氧气吸附剂，即吸附氧气的分子筛，氧气是强吸附组分，氮气是弱吸附组分，强吸附组分是相对弱吸附组分而言；制氧过程中，采用氮气吸附剂，即吸附氮气的分子筛，氮气是强吸附组分，氧气是弱吸附组分。本实施例中，所述吸附塔内部结构从下至上依次为进气口101、气流挡板102、气流分布器103、氧化铝吸附层104、分子筛吸附层105、出气口106，所述气流挡板102紧贴进气口将气体分流，所述气流分布器103连接于吸附塔周壁。二氧化碳、多余的水分及其他杂质被氧化铝吸附层104，非产品气被分子筛吸附层105吸附，而产品气作为非吸附组分从吸附器的顶部出气口106排出，第一吸附塔42、第二吸附塔30的产品气排至产品储存罐29中，尾气排至尾气回收罐21中。

本发明中，所述气流分布器103包括大孔103a和小孔103b，所述大孔103a的孔径大于小孔103b的孔径，所述大孔103a分布于气流分布器103的四周边缘，所述小孔103b分布于气流分布器103的中心区域。

气流挡板102和气流分布器103的设置，吸附器中心的气流速度有所下降，四周速度有所提升。气流分布器103中大孔103a和小孔103b的设置有效降低了中心区域的流速，提高了四周的流速，改变了传统结构内部的分布形式。而中间小孔103b孔径小、四周边缘大孔103a孔径大，其出口截面积呈不均匀分布，正好符合流体的分布特征，小孔103b较小的孔径可以使空气承受较大的阻力，从而使四周孔中的流体增加；四周大孔103a较大的孔径保证了气流顺利通过，有效改善了气流分布情况。上述吸附器结构能够保证气流的均匀分布，最大限度地发挥吸附能力；防止氧化铝吸附层104、分子筛吸附层105在周期性气流下蠕动并发生粉化；上述合理的结构设计可以节约氧化铝吸附层104、分子筛吸附层105的用量，降低能耗，延长了设备的使用寿命，提高了设备的稳定性，提高产品纯度。

本发明中，所述氧氮分离装置为制备氮气的装置，所述分子筛吸附层105为碳分子筛吸附层。

还可以，所述氧氮分离装置为制备氧气的装置，所述分子筛吸附层105为沸石分子筛吸附层。

本发明中，所述尾气回收罐21还连接有尾气排出管路20，尾气排出管路20可以连接另一套一种节能型变压吸附尾气回收与利用的成套设备，尾气的充分利用，避免了尾气的排空，节约了原料空气的消耗。

实施例3：

一种节能型变压吸附尾气回收与利用的方法，压缩热再生干燥装置工作包括以下步骤：

步骤1，第一干燥塔6吸附，第二干燥塔17再生，打开第九气动阀54、第二单向阀12、第二气动阀10、第十一气动阀49，离心压缩机1排出的大于110℃高温压缩空气进入第二干燥塔17，对第二干燥塔17进行吹扫再生，进入冷却器5和气液分离器7后进入第一干燥塔6，第一干燥塔6进入干燥工作状态，获得低露点干燥后的压缩空气通过粉尘过滤器18，进入空气缓冲罐19；

步骤2，第一干燥塔6吸附，第二干燥塔17泄压，第一干燥塔6处于干燥工作状态，第二干燥塔17先通过打开小口径阀门第七气动阀15排空，后关闭第七气动阀15，第二干燥塔17通过打开大口径阀门第五气动阀14泄压排空，这样可以避免第二干燥塔17的瞬间压力过大，导致气流冲击力破坏第二干燥塔17的吸附床层，起到保护第二干燥塔17的作用；

步骤3，第一干燥塔6吸附，第二干燥塔17冷吹，第一干燥塔6处于干燥工作状态，打开第三单向阀52，尾气回收罐21内的产品尾气进入第二干燥塔17，吹冷第二干燥塔17的吸附床层，使得第二干燥塔17降温再生；

步骤4，第一干燥塔6吸附，第二干燥塔17升压，第一干燥塔6处于干燥工作状态，依次打开第十气动阀51和再生手动阀50，第一干燥塔6的部分干燥压缩空气进入第二干燥塔17，使得第二干燥塔17内压力升高，避免下一步骤5中第一干燥塔6和第二干燥塔17切换时带来压力的不稳定；

步骤5，第一干燥塔6与第二干燥塔17均压，同时打开第八气动阀55和第九气动阀54，离心压缩机1排出的大于110℃高温压缩空气分别进入第一干燥塔6和第二干燥塔17，直至第一干燥塔6和第二干燥塔17内的压力达到平衡，完成均压；

步骤6，第二干燥塔17吸附，第一干燥塔6再生，打开第八气动阀55、第一单向阀11、第三气动阀13、第十二气动阀47，离心压缩机1排出的大于110℃高温压缩空气进入第一干燥塔6，对第一干燥塔6进行吹扫再生，经过冷却器5和气液分离器7后进入第二干燥塔17，第二干燥塔17进入干燥工作状态，获得低露点干燥后的压缩空气通过粉尘过滤器18，进入空气缓冲罐19；

步骤7，第二干燥塔17吸附，第一干燥塔6泄压，第二干燥塔17处于干燥工作状态，第一干燥塔6先通过打开小口径阀门第六气动阀8排空，后关闭第六气动阀8，第一干燥塔6通过打开大口径阀门第四气动阀9泄压排空，这样可以避免第一干燥塔6的瞬间压力过大，导致气流冲击力破坏第一干燥塔6的吸附床层，起到保护第一干燥塔6的作用；

步骤8，第二干燥塔17吸附，第一干燥塔6冷吹，第二干燥塔17处于干燥工作状态，打开第四单向阀53，尾气回收罐21内的产品尾气进入第一干燥塔6，吹冷第一干燥塔6的吸附床层；

步骤9，第二干燥塔17吸附，第一干燥塔6升压，第二干燥塔17处于干燥工作状态，依次打开第十气动阀51和再生手动阀50，第二干燥塔17的部分干燥压缩空气进入第一干燥塔6，使得第一干燥塔6内压力升高，避免下一步骤10中第二干燥塔17和第一干燥塔6切换时带来压力的不稳定；

步骤10，第二干燥塔17与第一干燥塔6均压，同时打开第八气动阀55和第九气动阀54，离心压缩机1排出的大于110℃高温压缩空气分别进入第一干燥塔6和第二干燥塔17，直至第一干燥塔6和第二干燥塔17内的压力达到平衡，完成均压；

步骤11，第一干燥塔6和第二干燥塔17二塔交替循环操作，重复步骤1-10。

压缩空气经过压缩热再生干燥装置进行干燥后，除去空气中的水、油等，经过粉尘过滤器除去粉尘，进入氧氮分离装置进行制备产品气体，氧氮分离装置工作包括以下步骤：

步骤12，将第十七气动阀43、第十六气动阀27开启一定时间，空气缓冲罐19的空气经第十七气动阀43流入第一吸附塔42，第一吸附塔42工作生产出产品气，一部分依次经过第六单向阀38、出口截止阀36进入产品储存罐29；另一部分经再生阀39回流入第二吸附塔30，对塔内分子筛进行吹扫，以使得分子筛吸附层105得到充分的解吸再生，经第十六气动阀27后，然后与第二吸附塔30中残存的尾气一起经第五单向阀22进入尾气回收罐21，当压力传感器24显示超过管路荷载时，打开第十四气动阀23，经第一消声器25排入大气；

步骤13，将第二十一气动阀37开启一定时间，第一吸附塔42顶部残留的产品气一部分经第二再生管路34流入第二吸附塔30，实现第一吸附塔42顶部对第二吸附塔30顶部的均压过程；

步骤14，将第十九气动阀41开启一定时间，第一吸附塔42顶部残留的产品气经第一均压管路31流入第二吸附塔30，实现第一吸附塔42顶部对第二吸附塔30底部的均压过程；

步骤15，第一吸附塔42残留尾气的一部分通过第十五气动阀26、第五单向阀22进入尾气回收罐21储存，第二吸附塔30进入工作状态；

步骤16，将第十八气动阀28、第十五气动阀26开启一定时间，空气缓冲罐19的空气经第十八气动阀28流入第二吸附塔30，第二吸附塔30工作生产出产品气，一部分依次经过第七单向阀35、出口截止阀36进入产品储存罐29；另一部分经再生阀39回流入第一吸附塔42，对塔内分子筛进行吹扫，以使得分子筛吸附层105得到充分的解吸再生，经第十六气动阀27后，然后与第一吸附塔42中残存的尾气一起经第五单向阀22进入尾气回收罐21，当压力传感器24显示尾气超过管路荷载时，打开第十四气动阀23，经第一消声器25排入大气；

步骤17，将第二十一气动阀37开启一定时间，第二吸附塔30顶部残留的产品气一部分经第二再生管路34流入第一吸附塔42，实现第二吸附塔30顶部对第一吸附塔42顶部的均压过程；

步骤18，将第二十气动阀40开启一定时间，第二吸附塔30顶部残留的产品气经第二均压管路32流入第一吸附塔42，实现第二吸附塔30顶部对第一吸附塔42底部的均压过程；

步骤19，第二吸附塔30残留尾气的一部分通过第十六气动阀27、第五单向阀22进入尾气回收罐21储存，第一吸附塔42进入工作状态；

步骤20，第一吸附塔42和第二吸附塔30二塔交替循环操作，连续产出产品气，重复步骤12-19。

本实施例中，采用顶部均压、上下均压多种均压方式混合使用显著提升产品的纯度，保持了设备运行的稳定性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种节能型变压吸附尾气回收与利用的成套设备，包括进气管路、压缩热再生干燥装置、输气管路、尾气再生管路(16)和氧氮分离装置，其特征在于，所述进气管路包括第一进气管路(3)和第二进气管路(56)；所述第一进气管路(3)和第二进气管路(56)的进气端连接有离心压缩机(1)，所述离心压缩机(1)压缩至0.7～1.0MPa ，输出大于110℃的高温气体通过第二进气管路(56)进入压缩热再生干燥装置；所述第一进气管路(3)上依次上设置有第一气动阀(2)、冷却器(5)和气液分离器(7)；所述第一进气管路(3)和第二进气管路(56)的出气端与压缩热再生干燥装置连接；所述压缩热再生干燥装置包括第一干燥塔(6)、第二干燥塔(17)，所述第一干燥塔(6)的入口和第二干燥塔(17)的入口分别通过第一单向阀(11)和第二单向阀(12)与干燥塔再生出气管路(4)连通；所述第一干燥塔(6)的入口经过第二气动阀(10)与第一进气管路(3)连通，出口通过第十一气动阀(49)与第一输气管路(44)连通，所述第二干燥塔(17)的入口通过第三气动阀(13)与第一进气管路(3)连通，出口通过第十二气动阀(47)与第一输气管路(44)连通；所述第一干燥塔(6)的出口和第二干燥塔(17)的出口分别通过第四单向阀(53)和第三单向阀(52)与尾气再生管路(16)连接；所述第一干燥塔(6)的出口和第二干燥塔(17)的出口分别通过第八气动阀(55)和第九气动阀(54)与第二进气管路(56)连接；所述第一干燥塔(6)的出口和第二干燥塔(17)的出口通过第一再生管路(48)连通，第一再生管路(48)上依次串联设置有第十气动阀(51)和再生手动阀(50)，所述第十气动阀(51)与第一干燥塔(6)的出口通过管道连接，所述再生手动阀(50)与第二干燥塔(17)的出口通过管道连接；所述第一干燥塔(6)与第二干燥塔(17)的入口分别通过第六气动阀(8)和第七气动阀(15)与第三消声器(57)连通，所述第一干燥塔(6)与第二干燥塔(17)的入口分别通过第四气动阀(9)和第五气动阀(14)与第三消声器(57)连通，所述第六气动阀(8)的口径和第七气动阀(15)的口径分别小于第四气动阀(9)的口径和第五气动阀(14)的口径；所述输气管路包括第一输气管路(44)和第二输气管路(33)；所述第一输气管路(44)上依次设置有粉尘过滤器(18)和空气缓冲罐(19)，所述粉尘过滤器(18)的入口端连接压缩热再生干燥装置，出口端连接空气缓冲罐(19)的入口端，所述空气缓冲罐(19)的出口端连接氧氮分离装置；所述氧氮分离装置的出口端连接第二输气管路(33)，所述第二输气管路(33)上连接有产品储存罐(29)；所述尾气再生管路(16)上设置有尾气回收罐(21)，所述尾气回收罐(21)一端通过管道连接压缩热再生干燥装置，另一端通过管道连接氧氮分离装置；

所述氧氮分离装置包括吸附塔，所述吸附塔包括第一吸附塔(42)和第二吸附塔(30)，所述第一吸附塔(42)的入口通过第十七气动阀(43)与第一输气管路(44)连通，出口通过第六单向阀(38)与第二输气管路(33)连通；所述第二吸附塔(30)的入口通过第十八气动阀(28)与第一输气管路(44)连通，出口通过第七单向阀(35)与第二输气管路(33)连通；所述第一吸附塔(42)的入口和第二吸附塔(30)的入口分别通过第十五气动阀(26)和第十六气动阀(27)与尾气回收罐(21)连接，所述尾气回收罐(21)与氧氮分离装置之间依次设置有压力传感器(24)和第五单向阀(22)，所述第五单向阀(22)靠近尾气回收罐(21)；所述第一吸附塔(42)的出口通过第一均压管路(31)与第二吸附塔(30)的入口连接，所述第一均压管路(31)上设置有第十九气动阀(41)；所述第二吸附塔(30)的出口通过第二均压管路(32)与第一吸附塔(42)的入口连接，所述第二均压管路(32)上设置有第二十气动阀(40)；所述第一吸附塔(42)出口通过第二再生管路(34)与第二吸附塔(30)的出口相连，所述第二再生管路(34)上并联设置有第二十一气动阀(37)和再生阀(39)；

所述吸附塔内部结构从下至上依次为进气口(101)、气流挡板(102)、气流分布器(103)、氧化铝吸附层(104)、分子筛吸附层(105)、出气口(106)，所述气流挡板(102)紧贴进气口将气体分流，所述气流分布器(103)连接于吸附塔周壁；

所述气流分布器(103)包括大孔(103a)和小孔(103b)，所述大孔(103a)的孔径大于小孔(103b)的孔径，所述大孔(103a)分布于气流分布器(103)的四周边缘，所述小孔(103b)分布于气流分布器(103)的中心区域。

2.根据权利要求1所述的一种节能型变压吸附尾气回收与利用的成套设备，其特征在于，所述氧氮分离装置为制备氮气的装置，所述分子筛吸附层(105)为碳分子筛吸附层。

3.根据权利要求1所述的一种节能型变压吸附尾气回收与利用的成套设备，其特征在于，所述氧氮分离装置为制备氧气的装置，所述分子筛吸附层(105)为沸石分子筛吸附层。

4.根据权利要求2或3任一项所述的一种节能型变压吸附尾气回收与利用的成套设备，其特征在于，所述尾气回收罐(21)还连接有尾气排出管路(20)。

5.一种根据权利要求1-3任一项所述的节能型变压吸附尾气回收与利用的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，离心压缩机(1)排出的大于110℃高温压缩空气进入第二干燥塔(17)对第二干燥塔(17)进行吹扫再生，经过冷却器(5)和气液分离器(7)后进入第一干燥塔(6)，第一干燥塔(6)进入干燥工作状态，获得低露点干燥后的压缩空气，后通过粉尘过滤器(18)进入空气缓冲罐(19)；

步骤2，第一干燥塔(6)处于干燥工作状态，第二干燥塔(17)先通过打开第七气动阀(15)排空，后关闭第七气动阀(15)，第二干燥塔(17)通过打开第五气动阀(14)泄压排空；

步骤3，第一干燥塔(6)处于干燥工作状态，打开第三单向阀(52)，尾气回收罐(21)内的产品尾气进入第二干燥塔(17)，吹冷第二干燥塔(17)的吸附床层；

步骤4，第一干燥塔(6)处于干燥工作状态，依次打开第十气动阀(51)和再生手动阀(50)，第一干燥塔(6)的部分干燥压缩空气进入第二干燥塔(17)，使得第二干燥塔(17)内压力升高；

步骤5，同时打开第八气动阀(55)和第九气动阀(54)，离心压缩机(1)排出的大于110℃高温压缩空气分别进入第一干燥塔(6)和第二干燥塔(17)，直至第一干燥塔(6)和第二干燥塔(17)内的压力达到平衡，完成均压；

步骤6，离心压缩机(1)排出的大于110℃高温压缩空气进入第一干燥塔(6)对第一干燥塔(6)进行吹扫再生，经过冷却器(5)和气液分离器(7)后进入第二干燥塔(17)，第二干燥塔(17)进入干燥工作状态，获得低露点干燥后的压缩空气，后通过粉尘过滤器(18)进入空气缓冲罐(19)；

步骤7，第二干燥塔(17)处于干燥工作状态，第一干燥塔(6)先通过打开第六气动阀(8)排空，后关闭第六气动阀(8)，第一干燥塔(6)通过打开第四气动阀(9)泄压排空；

步骤8，第二干燥塔(17)处于干燥工作状态，打开第四单向阀(53)，尾气回收罐(21)内的产品尾气进入第一干燥塔(6)，吹冷第一干燥塔(6)的吸附床层；

步骤9，第二干燥塔(17)处于干燥工作状态，依次打开第十气动阀(51)和再生手动阀(50)，第二干燥塔(17)的部分干燥压缩空气进入第一干燥塔(6)，使得第一干燥塔(6)内压力升高；

步骤10，同时打开第八气动阀(55)和第九气动阀(54)，离心压缩机(1)排出的大于110℃高温压缩空气分别进入第一干燥塔(6)和第二干燥塔(17)，直至第一干燥塔(6)和第二干燥塔(17)内的压力达到平衡，完成均压；步骤11，重复步骤1-10。

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