CN111318137A - 一种基于四塔的干燥、纯化工艺及装置 - Google Patents
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Abstract
为解决现有的两塔吸附式干燥工艺和设备能耗高的技术问题，本发明提供了一种基于四塔的干燥、纯化工艺及装置。本发明根据再生需要合理选择再生方式，即采用A1、B1塔大量吸附水分，而A2、B2塔吸附其余杂质气体。A1、B1塔采用鼓风外加热方式再生，A2、B2塔采用干气微热再生方式再生，干气微热再生对成品气耗气量较小且能够长时间持续输出高品质的成品气。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于四塔的干燥、纯化工艺及装置。
背景技术
锂电池在生产过程中需要用到洁净的，水分及杂质气体均达标的产品气，该产品气中的水和杂质气体含量直接影响着锂电池的续航能力。目前压缩空气后处理主要包括空分及常规的吸附式干燥，由于空分投资费用高，故大多选择吸附式干燥工艺实现水和杂质气体的脱附，较常用的方式是采用两塔吸附式干燥工艺和设备，其中一塔进行吸附纯化，另一塔进行再生，该两塔吸附式干燥工艺和设备具有运行能耗高的缺点。
发明内容
为解决现有的两塔吸附式干燥工艺和设备能耗高的技术问题，本发明提供了一种基于四塔的干燥、纯化工艺及装置。
本发明的技术解决方案为：
一种基于四塔的干燥、纯化工艺，其特殊之处在于，包括以下步骤：
1】利用干燥纯化塔A1和A2同时对气体进行吸附纯化，干燥纯化塔B1和B2分别再生
1.1】吸附纯化
1.1.1】使气体先流经装载有第一吸附剂的干燥纯化塔A1进行吸附干燥及纯化，去除气体中的水分及部分杂质气体，再流经装载有第二吸附剂的干燥纯化塔A2进行吸附干燥及纯化，去除气体中的杂质气体和残余水分；
1.1.2】对步骤1.1.1】处理后所得气体进行过滤，去除气体中的第一吸附剂和第二吸附剂粉尘，得到成品干气；
1.1.3】将步骤1.1.2】所得成品干气一部分引入用气系统，另一部分引入后续环节；
1.2】再生
A】干燥纯化塔B1再生
A1】卸压：将干燥纯化塔B1内的压力卸至常压；
A2】大气加热：向干燥纯化塔B1内送入加热后的大气，对塔内的第一吸附剂进行加热解析，使第一吸附剂中的杂质气体和残余水分随着热气从干燥纯化塔B1排出至大气；
A3】闭式循环吹冷：加热解析至设定时间或设定温度后，停止加热，对干燥纯化塔B1进行闭式循环吹冷；
A4】均压：吹冷结束后，从干燥纯化塔A1或B2引一部分干气至干燥纯化塔B1内，对干燥纯化塔B1进行均压，使干燥纯化塔B1内压力上升至设定值；
B】干燥纯化塔B2再生
B1】卸压：将干燥纯化塔B2内的压力卸至常压；
B2】干气微热再生：从干燥纯化塔A2引出部分成品干气至干燥纯化塔B2内，利用干燥纯化塔B2内的残余热量对塔内的第二吸附剂进行解析，使第二吸附剂中的杂质气体和残余水分随着热气从干燥纯化塔B2排出；
B3】干气吹冷：解析至设定时间或设定温度后，继续从干燥纯化塔A2向干燥纯化塔B2引入成品干气，对干燥纯化塔B2进行吹冷至设定温度，吹冷气从干燥纯化塔B2排出；
B4】均压：吹冷结束后，关闭干燥纯化塔B2的放空阀，继续从干燥纯化塔A2向干燥纯化塔B2引入干气对干燥纯化塔B2进行均压，使干燥纯化塔B2内压力上升至设定值；
2】切换
按照工作要求进行切换，切换后，所述干燥纯化塔A1和A2分别进行再生，干燥纯化塔B1和B2同时进行吸附纯化，吸附纯化和再生方法与步骤1】相同。
进一步地，在所述步骤A2】-A3】之间，还有干气加热环节，具体如下：
大气加热至设定时间或设定温度后，停止引入大气，持续从干燥纯化塔A1或B2引出一部分干气，对引出的干气进行加热后送入干燥纯化塔B1内，对塔内的第一吸附剂进一步加热解析，使第一吸附剂中的杂质气体和残余水分随着热气从干燥纯化塔B1排出至大气。
进一步地，在所述步骤A2-A3】之间，还有干气置换环节，具体如下：
大气加热解析至设定时间或设定温度后，先停止向干燥纯化塔B1引入加热后的大气，然后从干燥纯化塔A1或B2向干燥纯化塔B1引入干气，利用塔内残余热量继续对塔内第一吸附剂进行解析，使第一吸附剂中的杂质气体和残余水分随着热气从干燥纯化塔B1排出至大气；
此时，步骤A3】相应的替换为：
A3】解析至设定时间或设定温度后，对干燥纯化塔B1进行闭式循环吹冷。
进一步地，在所述步骤A2-A3】之间，还有依次进行干气加热和干气置换的环节，具体如下：
干气加热:
大气加热至设定时间或设定温度后，停止引入大气，从干燥纯化塔A1或B2引出一部分干气，经加热后送入干燥纯化塔B1内，对塔内的第一吸附剂进一步加热解析，使第一吸附剂中的杂质气体和残余水分随着热气从干燥纯化塔B1排出至大气；
干气置换：
干气加热解析至设定时间或设定温度后，停止加热，继续从干燥纯化塔A1或B2向干燥纯化塔B1引入干气，利用塔内残余热量继续对塔内第一吸附剂进行解析，使第一吸附剂中的杂质气体和残余水分随着热气从干燥塔B1排出至大气；
此时，步骤A3】相应的替换为：
A3】解析至设定时间或设定温度后，对干燥纯化塔B1进行闭式循环吹冷。
进一步地，步骤B2】中，从干燥纯化塔A1或B2引出干气后，先对干气进行加热后，再送入干燥纯化塔B2内，此时，利用加热后的干气和塔内残余热量对塔内的第二吸附剂进行解析；相应的，步骤B3】中先需要停止加热后，再利用干气进行吹冷。
进一步地，在步骤1】之前，先利用冷冻法去除原料气中含有的大多数水分并对原料气体进行降温，再对原料气体内所含固体颗粒、液态水进行分离、过滤。
本发明还提供了一种基于四塔的干燥、纯化装置，包括原料气进气管路、成品气输出管路、设置在成品气输出管路上的后置过滤器、连接在原料气进气管路末端的第一管路和第二管路；
其特殊之处在于：
第一管路上沿原料气进气方向依次设置有阀门A1、干燥纯化塔A1、阀门A4、干燥纯化塔A2；
第二管路上沿原料气进气方向依次设置有阀门B1、干燥纯化塔B1、阀门B4、干燥纯化塔B2；
干燥纯化塔A1、B1中均装有用于去除水和部分杂质气体的第一吸附剂，干燥纯化塔A2、B2中均装有用于去除杂质气体和残余水分的第二吸附剂；干燥纯化塔A2、B2的上端口分别连接有第三管路和第四管路，第三管路和第四管路末端同时与所述成品气输出管路连通，第三管路和第四管路之间还设置有用于连通干燥纯化塔A2、B2上端口的第五管路；
第三管路和第四管路上分别设置有阀门A7和阀门B7；第五管路上设置有阀门A6和阀门B6；
在第三管路与第五管路之间还连接有第六管路；
干燥纯化塔A2、B2的下端口、干燥纯化塔A1、B1的上端口通过第七管路相连通；第七管路上设置有阀门A3和阀门B3；
从第七管路上、位于阀门A3、阀门B3之间引出第八管路；
第八管路的另一端连接有第九管路和第十管路；第九管路上依次串接有阀门F7和第一表冷器；第十管路上依次串接有辅助加热器、阀门F6和鼓风机；第九管路和第十管路的另一端连接有第十一管路；第十一管路上设置有阀门F17；
第十管路上、位于辅助加热器和阀门F6之间处，连接有第十二管路，第十二管路的另一端连接有第十三管路和第十四管路；第十三管路的另一端与干燥纯化塔B1的上端口连通；第十四管路的另一端与干燥纯化塔A1的上端口连通；第十三管路和第十四管路上分别设置有阀门F8和阀门F9；
第十管路上、位于阀门F6和鼓风机之间处，连接有第十五管路，第十五管路上依次设置有阀门F4和第二表冷器；
干燥纯化塔A1、B1的下端口通过第十六管路相连通；第十六管路上设置有阀门A2和阀门B2；
第十六管路上、位于阀门A2和阀门B2之间处连接有第十七管路；第十六管路、第十七管路均与所述第十五管路连通；
第十七管路上设置有放空阀F5；
干燥纯化塔A2的下端口处通过管路连接有卸压阀F10和放空阀A5；
干燥纯化塔B2的下端口处通过管路连接有卸压阀F11和放空阀B5；
干燥纯化塔A1的下端口处通过管路连接有卸压阀F2；
干燥纯化塔B1的下端口处通过管路连接有卸压阀F3。
进一步地，所述第六管路上设置有加热器，且加热器位于阀门A6与阀门B6之间。
进一步地，所述阀门A4位于所述第十四管路与干燥纯化塔A1的上端口之间；所述阀门B4位于所述第十三管路与干燥纯化塔B1的上端口之间。
进一步地，还包括预冷却单元和设置在所述原料气进气管路上的前置过滤器；所述预冷却单元用于去除原料气中含有的大多数水分并对原料气进行降温；所述预冷却单元的输出端与前置过滤器的输入端相连。
进一步地，所述杂质气体包括二氧化碳、一氧化碳、硫化氢、氮氧化物和/或六氟化硫。
本发明的有益效果：
1、本发明根据再生需要合理选择再生方式，即采用A1、B1塔大量吸附水分，而A2、B2塔吸附其余杂质气体，所以在A1、B1塔装填较为经济的活性氧化铝，而A2、B2塔吸附其他杂质要根据气体特性选择不同类型的分子筛，活性氧化铝在较低再生温度下变可以实现很好的再生效果，所以选用鼓风外加热作为活性氧化铝的再生方式，而分子筛如果选用鼓风外加热方式，需要的再生温度较高，受阀门耐温等因素影响，加热温度又不宜过高，所以如果选择鼓风外加热再生方式的话会造成分子筛被环境空气内的水分污染，不能得到彻底的再生，影响切换后对其他杂质气体的吸附效果，所以分子筛塔选择微加热的再生方式做再生，采用部分成品气，在不污染分子筛的前提下对分子筛进行再生，由于其他杂质一般对再生温度要求不高，所以采用成品气再生时不会造成成品气耗量太大。
2.由于可根据再生条件的不同，上下采用不同的再生方式，因此在满足成品气品质要求的前提下，相对于两塔吸附纯化方案，能耗更低。
3.可以缩短再生时间，同理可以缩短吸附时间(即降低吸附剂装填量)，降低设备成本。
4.本发明可长时间持续输出常压露点-72℃～(-78)℃、杂质气体含量小于5ppm的成品气，能满足对气体纯化要求较高的场合(例如高品质电池生产用气要求或风洞试验等场合)。
5.本发明通过在干气加热和干气置换前先进行大气加热，减少了投资和运行成本。
6.本发明利用塔内和管道内已有的干气进行闭式循环吹冷，进一步降低了运行费用，可在仅消耗少量成品气的条件下满足成品气的指标。
7.本发明中干燥纯化塔A1、B1再生过程中，通过在干气加热和闭式循环吹冷之间增加干气置换环节，通过干气洗涤吸附剂，进一步提高了成品气的指标。
8.本发明先用冷冻法去除饱和气体中的大多数水分并对原料气体进行降温，对原料气体中的固体颗粒、液态水进行分离，能耗更小，而且降温后的气体由于温度较低，更有有利于吸附纯化。
附图说明
图1是本发明基于四塔的干燥、纯化工艺实施例中吸附环节的工艺流程图。
图2是本发明基于四塔的干燥、纯化工艺实施例中干燥纯化塔B1再生环节的工艺流程图。
图3是本发明基于四塔的干燥、纯化工艺实施例中干燥纯化塔B2再生环节的工艺流程图。
图4是本发明基于四塔的干燥、纯化装置实施例的原理示意图一。
图5是本发明基于四塔的干燥、纯化装置实施例的原理示意图二。
附图标记说明：
1-原料气进气管路；2-前置过滤器；3-第一管路；4-第二管路；5-第三管路；6-第四管路；7-成品气输出管路；8-第五管路；9-第六管路；10-加热器；11-第七管路；12-第八管路；13-第九管路；14-第十管路；15-第一表冷器；16-辅助加热器；17-鼓风机；18-第十一管路；19-第十二管路；20-第十三管路；21-第十四管路；22-第十五管路；23-第二表冷器；24-第十六管路；25-第十七管路；26-后置过滤器。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。
如图1-3所示，本实施例提供的基于四塔的干燥、纯化工艺，包括以下步骤：
1】利用干燥纯化塔A1和A2同时吸附纯化、干燥纯化塔B1和B2分别再生
1.1】吸附纯化
1.1.1】对原料气体内所含固体颗粒、液态水进行分离、过滤；
1.1.2】使经步骤1.1.1】处理后所得气体先流经装载有第一吸附剂的干燥纯化塔A1进行吸附干燥及纯化，去除气体中的水分及部分杂质气体，再流经装载有第二吸附剂的干燥纯化塔A2进行吸附干燥及纯化，去除气体中的杂质气体和残余水分；
1.1.3】对步骤1.1.2】处理后所得气体进行过滤，去除气体中的第一吸附剂和第二吸附剂粉尘，得到成品干气；
1.1.4】将步骤1.1.3】所得成品干气一部分引入用气系统，另一部分引入后续环节；
1.2】再生
A】干燥纯化塔B1再生
A1】卸压：将干燥纯化塔B1内的压力卸至常压；
A2】大气加热：向干燥纯化塔B1内送入加热后的大气，对塔内的第一吸附剂进行加热解析，使第一吸附剂中的杂质气体和残余水分随着热气从干燥纯化塔B1排出至大气；
A3】干气加热：大气加热至再生出口温度达到设定温度或者加热持续设定时间后，停止引入大气，持续从干燥纯化塔A1或B2引出一部分干气，经加热后送入干燥纯化塔B1内，对塔内的第一吸附剂进一步加热解析，使第一吸附剂中的杂质气体和残余水分随着热气从干燥纯化塔B1排出至大气；
A4】干气置换：利用干气加热至再生出口温度达到设定温度或者加热持续设定时间后，停止加热，继续持续从干燥纯化塔A1向干燥纯化塔B1引入干气，利用塔内残余热量继续对塔内第一吸附剂进行解析(此过程中塔内吸附剂边解析边降温)，使第一吸附剂中的杂质气体和残余水分随着热气从干燥纯化塔B1排出至大气；
A5】闭式循环吹冷：干气置换设定时间或者干燥纯化塔B1内温度降至设定温度后，对干燥纯化塔B1进行闭式循环吹冷至再生出口温度为设定温度；
A6】均压：吹冷结束后，持续从干燥纯化塔A1或B2引一部分干气至干燥纯化塔B1内，对干燥纯化塔B1进行均压，使干燥纯化塔B1内压力上升至设定值(与干燥纯化塔A1内压力相当)；
在一些对成品气品质要求不是特别高的场合，可以省去上述步骤A3】、A4】中的其中一环，也可以将上述步骤A3】、A4】都省去。
B】干燥纯化塔B2再生
B1】卸压：将干燥纯化塔B2内的压力卸至常压；
B2】干气加热：持续从干燥纯化塔A2引出部分成品干气，并对引出的成品干气加热后(也可以不加热，但是加热后解析效果更好)送至干燥纯化塔B2内，利用加热后的干气对塔内的第二吸附剂进行解析，使第二吸附剂中的杂质气体和残余水分随着热气从干燥纯化塔B2排出至大气；在其他实施例中，也可以直接将从干燥纯化塔A2引出的成品干气送入干燥纯化塔B2内，此时利用干燥纯化塔B2内的参余热量对塔内的第二吸附剂进行解析；
B3】干气吹冷：解析设定时间或者干燥纯化塔B2内温度降至设定温度后，继续从干燥纯化塔A2向干燥纯化塔B2引入成品干气，对干燥纯化塔B2进行吹冷至设定温度，吹冷气从干燥纯化塔B2排出至大气；
B4】均压：吹冷结束后，关闭干燥纯化塔B2的放空阀，继续引入干气对干燥纯化塔B2进行均压，使干燥纯化塔B2内压力上升至设定值(与干燥纯化塔A2内压力相当)；
干燥纯化塔B1、B2的再生无先后顺序，可以同时进行，要求干燥纯化塔B1、B2的再生应在干燥纯化塔A1、A2吸附穿透前结束。
2】切换
按照工作要求进行切换(由于干燥纯化塔A2持续输出的成品气指标会随着时间推移有一个下降的趋势，当干燥纯化塔A2输出的成品气指标接近用户要求指标上限时，就需要切换，利用干燥纯化塔B1、B2吸附纯化，以保证整个过程中输出的成品气指标始终满足用户要求)，切换后，干燥纯化塔A1、A2分别进行再生，干燥纯化塔B1、B2同时进行吸附纯化，吸附纯化和再生原理与步骤1】相同。
如图3所示，本发明实施例提供的基于四塔的干燥、纯化装置，包括原料气进气管路1、设置在原料气进气管路1上的前置过滤器2、成品气输出管路7、设置在成品气输出管路7上的后置过滤器26、连接在原料气进气管路1末端的第一管路3和第二管路4；
第一管路3上沿原料气进气方向依次设置有阀门A1、干燥纯化塔A1、阀门A4、干燥纯化塔A2；
第二管路4上沿原料气进气方向依次设置有阀门B1、干燥纯化塔B1、阀门B4、干燥纯化塔B2；
干燥纯化塔A1、B1中均装有用于去除水和部分杂质气体的第一吸附剂(优选成本较低的活性氧化铝)，干燥纯化塔A2、B2中均装有用于去除杂质气体和残余水分的第二吸附剂(根据杂质气体特性选择不同类型的分子筛)；
干燥纯化塔A2、B2的上端口分别连接有第三管路5和第四管路6，第三管路5和第四管路6末端同时与所述成品气输出管路7连通，第三管路5和第四管路6之间还设置有用于连通干燥纯化塔A2、B2上端口的第五管路8；
第三管路5和第四管路6上分别设置有阀门A7和阀门B7；第五管路8上设置有阀门A6和阀门B6；
在第三管路5与第五管路8之间还连接有第六管路9，第六管路9上设置有加热器10，且加热器10位于阀门A6与阀门B6之间；在其他实施例中，若不需要对从干燥纯化塔A2或B2引出的干气进行加热，则在第六管路9上不设置加热器10；
干燥纯化塔A2、B2的下端口、干燥纯化塔A1、B1的上端口通过第七管路11相连通；第七管路11上设置有阀门A3和阀门B3；
从第七管路11上、位于阀门A3、阀门B3之间引出第八管路12；
第八管路12的另一端连接有第九管路13和第十管路14；第九管路13上依次串接有阀门F7和第一表冷器15；第十管路14上依次串接有辅助加热器16、阀门F6和鼓风机17；第九管路13和第十管路14的另一端连接有第十一管路18；第十一管路18上设置有阀门F17；
第十管路14上、位于辅助加热器16和阀门F6之间处，连接有第十二管路19，第十二管路19的另一端连接有第十三管路20和第十四管路21；第十三管路20的另一端与干燥纯化塔B1的上端口连通；第十四管路21的另一端与干燥纯化塔A1的上端口连通；第十三管路20和第十四管路21上分别设置有阀门F8和阀门F9；
第十管路14上、位于阀门F6和鼓风机17之间处，连接有第十五管路22，第十五管路22上依次设置有阀门F4和第二表冷器23；
干燥纯化塔A1、B1的下端口通过第十六管路24相连通；第十六管路24上设置有阀门A2和阀门B2；
第十六管路24上、位于阀门A2和阀门B2之间处连接有第十七管路25；第十六管路24、第十七管路25均与所述第十五管路22连通；
第十七管路25上设置有放空阀F5；
干燥纯化塔A2的下端口处通过管路连接有卸压阀F10和放空阀A5；
干燥纯化塔B2的下端口处通过管路连接有卸压阀F11和放空阀B5；
干燥纯化塔A1的下端口处通过管路连接有卸压阀F2；
干燥纯化塔B1的下端口处通过管路连接有卸压阀F3。
前置过滤器2和后置过滤器26上分别连接有排污阀F1和排污阀F9；排污阀F1和排污阀F9可以排除进气夹带的固体颗粒、液态水及液态油；排污阀F1和排污阀F9优选手动排污阀，可以排除吸附剂粉化的粉尘，延长滤芯寿命。
以下结合图4，说明本发明基于四塔的干燥、纯化装置的工作过程：
干燥纯化塔A1、A2进行吸附纯化工作时，干燥纯化塔B1、B2分别进行吸附剂再生；干燥纯化塔B1、B2吸附再生结束，两组干燥纯化塔通过阀门进行切换；切换后，干燥纯化塔B1、B2进行吸附纯化工作，干燥纯化塔A1、A2进行吸附剂再生；如此循环。具体为：
1】干燥纯化塔A1、A2吸附纯化、干燥纯化塔B1、B2分别再生：
1.1】吸附纯化：
经前置冷冻式脱水后的原料气，从原料气进气管路1输入，由前置过滤器2去除原料气中的固体颗粒、液态水及液态油后，经阀门A1进入装有第一吸附剂的吸附塔A1脱出水和部分杂质气体后，再经阀门A4进入装有第二吸附剂的吸附塔A2对杂质气体和残余的水分进行深度脱附，最后再由后置过滤器26去除气体中夹带的第一吸附剂和第二吸附剂粉尘后，输出油、水、尘、杂质气体均达标的洁净空气。
1.2】再生：
A】干燥纯化塔B1再生
A1】卸压：
阀门A1、A4、A7打开，阀门B1、B4、B7关，卸压阀F3打开，对干燥纯化塔B1进行卸压至常压。
A2】大气加热(即鼓风外加热再生)：
打开阀门F17、F6，鼓风机17抽取环境气体经阀门F6、辅助加热器16加热到设定温度后由阀门B3进入干燥纯化塔B1对其进行加热解析，使得干燥纯化塔B1内的第一吸附剂中的杂质气体和残余水分随着热气从干燥纯化塔B1、阀门B2、放空阀F5排出至大气。
A3】干气加热：由于鼓风机17吸环境气体加热后，干燥纯化塔B1内第一吸附剂残余含水量不能达到残余含水量指标的要求，故需要取部分干气对塔内第一吸附剂进行二次加热，以达到满足吸附剂吸附阶段设定时间内持续输出合格的气体的要求，二次加热阶段流程为：当再生出口温度达到80-110℃时，关闭鼓风机17及F17、F6，打开阀门F9，从干燥纯化塔A1内取部分干气经辅助加热器16加热至180-230℃后由阀门B3进入干燥纯化塔B1对干燥纯化塔B1进行干气加热再生，深度解析干燥纯化塔B1内的第一吸附剂，使第一吸附剂中的杂质气体和残余水分随着热气由阀门B2、放空阀F5排出至大气。(或打开阀门F8取干燥纯化塔B2的再生气经加热器16加热到180-230℃后由阀门B3进入干燥纯化塔B1对干燥纯化塔B1进行干气加热再生，深度解析干燥纯化塔B1内的第一吸附剂，使第一吸附剂中的杂质气体和残余水分随着热气由阀门B2、放空阀F5排出至大气)。
A4】干气置换：
关闭辅助加热器16，继续经阀门F9从干燥纯化塔A1内取部分干气输入至干燥纯化塔B1内，依靠干燥纯化塔B1内残余热量继续对干燥纯化塔B1进行解析，解析气由阀门B2、放空阀F5排出至大气；或经阀门F8从再生塔B2取干气由阀门B3进入干燥纯化塔B1内对其进行解析。
A5】闭式循环吹冷：由于成品气成本太高，故采用闭式循环吹冷以大幅度降低吹冷过程中的能耗，流程为：打开阀门F4、F7，启动鼓风机17，气流经由鼓风机17、阀门F4、第二表冷器23、阀门B2、干燥纯化塔B1、阀门B3、F7、第一表冷器15返回至鼓风机17入口，利用干燥纯化塔B1及相关管道内的干气对干燥纯化塔B1进行闭式循环吹冷，热量由第一表冷器15、第二表冷器23交由循环水或冷冻水带出；当干燥纯化塔B1再生出口温度为40-60摄氏度时，闭式循环吹冷结束；
1.3】均压
吹冷结束后由于干燥纯化塔B1内不带压，为避免切换时的冲击，需在切换前对干燥纯化塔B1进行均压，流程为：关闭阀门B2，打开阀门F9(或F8)，从干燥纯化塔A1(或B2)中取部分干气由阀门B3进入干燥纯化塔B1对干燥纯化塔B1进行冲压至与干燥纯化塔A1压力平衡后，关闭阀门F9(或F8)，停止均压，设备进入待机阶段，等待切换。
B】干燥纯化塔B2再生
B1】卸压：打开阀门F11，将干燥纯化塔B2内的压力卸至常压；
B2】干气加热：打开加热器10、阀门B6、放空阀B5，持续从干燥纯化塔A2引出部分成品干气，成品干气经加热器10、阀门B6进入干燥纯化塔B2内，利用加热后的干气对塔内的第二吸附剂进行干气加热解析，使第二吸附剂中的杂质气体和残余水分随着热气从干燥纯化塔B2下端口、放空阀B5排出(当需要从干燥纯化塔B2引部分干气进入干燥纯化塔B1时，热气从放空阀B5排出至干燥纯化塔B1；否则，热气由放空阀B5排出至大气)；在其他实施例中，也可以关闭加热器10，不对成品干气加热，而是直接将从干燥纯化塔A2引出的成品干气送入干燥纯化塔B2内，此时利用干燥纯化塔B2内的残余热量对塔内的第二吸附剂进行解析；
B3】干气吹冷：解析设定时间或者干燥纯化塔B2内温度降至设定温度后，关闭加热器10，继续从干燥纯化塔A2向干燥纯化塔B2引入成品干气，对干燥纯化塔B2进行吹冷至设定温度，吹冷气从干燥纯化塔B2下端口、放空阀B5排出(当需要从干燥纯化塔B2引部分干气进入干燥纯化塔B1时，吹冷气从放空阀B5排出至干燥纯化塔B1；否则，吹冷气由放空阀B5排出至大气)；
B4】均压：吹冷结束后，关闭干燥纯化塔B2下端的放空阀B5，继续从干燥纯化塔A2向引入干气对干燥纯化塔B2进行均压，使干燥纯化塔B2内压力上升至设定值(与干燥纯化塔A2内压力相当)；
干燥纯化塔B1、B2的再生无先后顺序，一般同时进行，要求干燥纯化塔B1、B2的再生应在干燥纯化塔A1、A2吸附穿透前结束。
2】进行工作状态切换，切换后干燥纯化塔B1、B2吸附纯化、干燥纯化塔A1、A2分别再生：
干燥纯化塔A1、A2与干燥纯化塔B1、B2之间的工作状态切换通过阀门实现，干燥纯化塔A1、A2内的吸附剂进行再生的同时干燥纯化塔B1、B2内的吸附剂进行吸附，其原理与步骤1】相同。
上述步骤中，当引入干燥纯化塔B1内的干气需要从干燥纯化塔B2取时，阀门F8应位于阀门B4上方，即阀门B4位于第十三管路20与干燥纯化塔B1的上端口之间；同样的，当引入干燥纯化塔A1内的干气需要从干燥纯化塔A2取时，阀门F9应位于阀门A4的上方，即阀门A4位于第十四管路21与干燥纯化塔A1的上端口之间；此时，管路连接关系如图5所示。
Claims (11)
1.一种基于四塔的干燥、纯化工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1】利用干燥纯化塔A1和A2同时对气体进行吸附纯化，干燥纯化塔B1和B2分别再生
1.1】吸附纯化
1.1.1】使气体先流经装载有第一吸附剂的干燥纯化塔A1进行吸附干燥及纯化，去除气体中的水分及部分杂质气体，再流经装载有第二吸附剂的干燥纯化塔A2进行吸附干燥及纯化，去除气体中的杂质气体和残余水分；
1.1.2】对步骤1.1.1】处理后所得气体进行过滤，去除气体中的第一吸附剂和第二吸附剂粉尘，得到成品干气；
1.1.3】将步骤1.1.2】所得成品干气一部分引入用气系统，另一部分引入后续环节；
1.2】再生
A】干燥纯化塔B1再生
A1】卸压：将干燥纯化塔B1内的压力卸至常压；
A2】大气加热：向干燥纯化塔B1内送入加热后的大气，对塔内的第一吸附剂进行加热解析，使第一吸附剂中的杂质气体和残余水分随着热气从干燥纯化塔B1排出至大气；
A3】闭式循环吹冷：加热解析至设定时间或设定温度后，停止加热，对干燥纯化塔B1进行闭式循环吹冷；
A4】均压：吹冷结束后，从干燥纯化塔A1或B2引一部分干气至干燥纯化塔B1内，对干燥纯化塔B1进行均压，使干燥纯化塔B1内压力上升至设定值；
B】干燥纯化塔B2再生
B1】卸压：将干燥纯化塔B2内的压力卸至常压；
B2】干气微热再生：从干燥纯化塔A2引出部分成品干气至干燥纯化塔B2内，利用干燥纯化塔B2内的残余热量对塔内的第二吸附剂进行解析，使第二吸附剂中的杂质气体和残余水分随着热气从干燥纯化塔B2排出；
B3】干气吹冷：解析至设定时间或设定温度后，继续从干燥纯化塔A2向干燥纯化塔B2引入成品干气，对干燥纯化塔B2进行吹冷至设定温度，吹冷气从干燥纯化塔B2排出；
B4】均压：吹冷结束后，关闭干燥纯化塔B2的放空阀，继续从干燥纯化塔A2向干燥纯化塔B2引入干气对干燥纯化塔B2进行均压，使干燥纯化塔B2内压力上升至设定值；
2】切换
按照工作要求进行切换，切换后，所述干燥纯化塔A1和A2分别进行再生，干燥纯化塔B1和B2同时进行吸附纯化，吸附纯化和再生方法与步骤1】相同。
2.根据权利要求1所述的基于四塔的干燥、纯化工艺，其特征在于：在所述步骤A2】-A3】之间，还有干气加热环节，具体如下：
大气加热至设定时间或设定温度后，停止引入大气，持续从干燥纯化塔A1或B2引出一部分干气，对引出的干气进行加热后送入干燥纯化塔B1内，对塔内的第一吸附剂进一步加热解析，使第一吸附剂中的杂质气体和残余水分随着热气从干燥纯化塔B1排出至大气。
3.根据权利要求1所述的基于四塔的干燥、纯化工艺，其特征在于：在所述步骤A2-A3】之间，还有干气置换环节，具体如下：
大气加热解析至设定时间或设定温度后，先停止向干燥纯化塔B1引入加热后的大气，然后从干燥纯化塔A1或B2向干燥纯化塔B1引入干气，利用塔内残余热量继续对塔内第一吸附剂进行解析，使第一吸附剂中的杂质气体和残余水分随着热气从干燥纯化塔B1排出至大气；
此时，步骤A3】相应的替换为：
A3】解析至设定时间或设定温度后，对干燥纯化塔B1进行闭式循环吹冷。
4.根据权利要求1所述的基于四塔的干燥、纯化工艺，其特征在于：在所述步骤A2-A3】之间，还有依次进行干气加热和干气置换的环节，具体如下：
干气加热:
大气加热至设定时间或设定温度后，停止引入大气，从干燥纯化塔A1或B2引出一部分干气，经加热后送入干燥纯化塔B1内，对塔内的第一吸附剂进一步加热解析，使第一吸附剂中的杂质气体和残余水分随着热气从干燥纯化塔B1排出至大气；
干气置换：
干气加热解析至设定时间或设定温度后，停止加热，继续从干燥纯化塔A1或B2向干燥纯化塔B1引入干气，利用塔内残余热量继续对塔内第一吸附剂进行解析，使第一吸附剂中的杂质气体和残余水分随着热气从干燥塔B1排出至大气；
此时，步骤A3】相应的替换为：
A3】解析至设定时间或设定温度后，对干燥纯化塔B1进行闭式循环吹冷。
5.根据权利要求1所述的基于四塔的干燥、纯化工艺，其特征在于：步骤B2】中，从干燥纯化塔A1或B2引出干气后，先对干气进行加热后，再送入干燥纯化塔B2内，此时，利用加热后的干气和塔内残余热量对塔内的第二吸附剂进行解析；相应的，步骤B3】中先需要停止加热后，再利用干气进行吹冷。
6.根据权利要求1-5任一所述的基于四塔的干燥、纯化工艺，其特征在于：在步骤1】之前，先利用冷冻法去除原料气中含有的大多数水分并对原料气体进行降温，再对原料气体内所含固体颗粒、液态水进行分离、过滤。
7.一种基于四塔的干燥、纯化装置，包括原料气进气管路(1)、成品气输出管路(7)、设置在成品气输出管路(7)上的后置过滤器(26)、连接在原料气进气管路(1)末端的第一管路(3)和第二管路(4)；
其特征在于：
第一管路(3)上沿原料气进气方向依次设置有阀门A1、干燥纯化塔A1、阀门A4、干燥纯化塔A2；
第二管路(4)上沿原料气进气方向依次设置有阀门B1、干燥纯化塔B1、阀门B4、干燥纯化塔B2；
干燥纯化塔A1、B1中均装有用于去除水和部分杂质气体的第一吸附剂，干燥纯化塔A2、B2中均装有用于去除杂质气体和残余水分的第二吸附剂；干燥纯化塔A2、B2的上端口分别连接有第三管路(5)和第四管路(6)，第三管路(5)和第四管路(6)末端同时与所述成品气输出管路(7)连通，第三管路(5)和第四管路(6)之间还设置有用于连通干燥纯化塔A2、B2上端口的第五管路(8)；
第三管路(5)和第四管路(6)上分别设置有阀门A7和阀门B7；第五管路(8)上设置有阀门A6和阀门B6；
在第三管路(5)与第五管路(8)之间还连接有第六管路(9)；
干燥纯化塔A2、B2的下端口、干燥纯化塔A1、B1的上端口通过第七管路(11)相连通；第七管路(11)上设置有阀门A3和阀门B3；
从第七管路(11)上、位于阀门A3、阀门B3之间引出第八管路(12)；
第八管路(12)的另一端连接有第九管路(13)和第十管路(14)；第九管路(13)上依次串接有阀门F7和第一表冷器(15)；第十管路(14)上依次串接有辅助加热器(16)、阀门F6和鼓风机(17)；第九管路(13)和第十管路(14)的另一端连接有第十一管路(18)；第十一管路(18)上设置有阀门F17；
第十管路(14)上、位于辅助加热器(16)和阀门F6之间处，连接有第十二管路(19)，第十二管路(19)的另一端连接有第十三管路(20)和第十四管路(21)；第十三管路(20)的另一端与干燥纯化塔B1的上端口连通；第十四管路(21)的另一端与干燥纯化塔A1的上端口连通；第十三管路(20)和第十四管路(21)上分别设置有阀门F8和阀门F9；
第十管路(14)上、位于阀门F6和鼓风机(17)之间处，连接有第十五管路(22)，第十五管路(22)上依次设置有阀门F4和第二表冷器(23)；
干燥纯化塔A1、B1的下端口通过第十六管路(24)相连通；第十六管路(24)上设置有阀门A2和阀门B2；
第十六管路(24)上、位于阀门A2和阀门B2之间处连接有第十七管路(25)；第十六管路(24)、第十七管路(25)均与所述第十五管路(22)连通；
第十七管路(25)上设置有放空阀F5；
干燥纯化塔A2的下端口处通过管路连接有卸压阀F10和放空阀A5；
干燥纯化塔B2的下端口处通过管路连接有卸压阀F11和放空阀B5；
干燥纯化塔A1的下端口处通过管路连接有卸压阀F2；
干燥纯化塔B1的下端口处通过管路连接有卸压阀F3。
8.根据权利要求7所述的基于四塔的干燥、纯化装置，其特征在于：所述第六管路(9)上设置有加热器(10)，且加热器(10)位于阀门A6与阀门B6之间。
9.根据权利要求7或8所述的基于四塔的干燥、纯化装置，其特征在于：所述阀门A4位于所述第十四管路(21)与干燥纯化塔A1的上端口之间；所述阀门B4位于所述第十三管路(20)与干燥纯化塔B1的上端口之间。
10.根据权利要求7所述的基于四塔的干燥、纯化装置，其特征在于：还包括预冷却单元和设置在所述原料气进气管路(1)上的前置过滤器(2)；所述预冷却单元用于去除原料气中含有的大多数水分并对原料气进行降温；所述预冷却单元的输出端与前置过滤器(2)的输入端相连。
11.根据权利要求7所述的基于四塔的干燥、纯化装置，其特征在于：所述杂质气体包括二氧化碳、一氧化碳、硫化氢、氮氧化物和/或六氟化硫。
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