CN111871149B - 一种用于回收被吸附组分的两段式变压吸附系统及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于回收被吸附组分的两段式变压吸附系统，包括用于对被吸附组分初次分离的一段分离机构，以及与一段分离机构管道连接且对被吸附组分二次分离的二段分离机构，其中，一段分离机构用于对气体依次进行吸附、均压降压、逆放、抽真空、均压升压和最终升压；二段分离机构用于对从一段分离机构逆放与抽真空分离出的吸附组分依次进行吸附、均压降压、置换、抽真空、均压升压、最终升压，或依次进行吸附、置换、均压降压、抽真空、均压升压、最终升压过程，将吸附和置换过程分离出的回收组分输送到一段分离机构内进行循环分离，将抽真空过程分离出的吸附组分输出作为最终产品气。本发明分离的吸附组分产品纯度高，回收率高。
Description
技术领域
本发明涉及工业气体分离提纯设备技术领域，具体地讲，是涉及一种用于回收被吸附组分的两段式变压吸附系统及其使用方法。
背景技术
变压吸附(PSA)方法是依靠压力的变化来实现吸附与再生的，因而再生速度快、能耗低，属节能型气体分离技术。并且该工艺过程简单、操作稳定、对于含多种杂质的混合气可将杂质一次脱除得到高纯度产品。因而近三十年来发展非常迅速，已广泛应用于含氢气体中氢气的提纯，混合气体中一氧化碳、二氧化碳、氧气、氮气、氩气和烃类的分离提纯、各种气体的无热干燥等。在实际工程应用中，根据所需要的产品是被吸附气体还是非吸附气体来选择合适的工艺技术。
工程运行中发现：在现有的回收被吸附组分的系统中发现，一段变压吸附系统在吸附完成后，存在产品被吸附组分含量低或产品回收率低的问题；而现有二段变压吸附系统一定程度上解决了产品被吸附组分含量低的问题，但在原料气中被吸附组分含量低时，要获得高纯度被吸附组分产品仍较困难，且存在二段的吸附废气中产品组分含量高，产品浪费大的问题，同时现有两段变压吸附方法的压缩工序多，且两段都在较高压力(原料气压力)下运行，通常投资占地大，经济效益差。在现有技术中，文献号为“CN104147896A”公开了“二段变压吸附回收吸附相产品的方法”，该方法有效的提高了有效组分的回收率(95％)，但其对于需要高纯度的分离组分原料气的工序而言，分离组分气体的杂质仍然过高；并且，在两段变压吸附的过程中，对分离机构的投资与置换能耗均较高，使得经济效益低。
发明内容
为克服现有技术存在的问题，本发明提供一种被吸附组分产品纯度高、经济效益高的用于回收被吸附组分的两段式变压吸附系统。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种用于回收被吸附组分的两段式变压吸附系统，包括用于对被吸附组分初次分离的一段分离机构，以及与所述一段分离机构管道连接且对被吸附组分二次分离的二段分离机构，其中，
所述一段分离机构用于对气体依次进行吸附、均压降压、逆放、抽真空、均压升压和最终升压过程，将气体初次分离并将逆放与抽真空过程分离出的吸附组分输送到二段分离机构进行再分离；
所述二段分离机构用于对从一段分离机构逆放与抽真空过程分离出的吸附组分依次进行吸附、均压降压、置换、抽真空、均压升压、最终升压过程，或依次进行吸附、置换、均压降压、抽真空、均压升压、最终升压过程，将吸附和置换过程的气体加压输送到一段分离机构内进行循环分离，将抽真空过程分离出的吸附组分输出作为最终产品气，所述二段分离机构为常压变压分离。
进一步地，所述一段分离机构包括多台第一吸附塔，分别与多台第一吸附塔底部连接的第一真空泵系统，分别与多台第一吸附塔顶部连接的第一均压管线，通过多条管线与所述第一均压管线连接且每条管线分别与每台第一吸附塔一一对应的第一废气管，通过多条管线与所述第一真空泵系统连接且每条管线分别与每台第一吸附塔一一对应的第一进气管，通过管线分别与多个第一吸附塔底部连接且用于将吸附组分输送到二段分离机构的逆放管，连接于所述第一真空泵系统上且用于将吸附组分输送到二段分离机构的真空管，分别安装于第一废气管与每台第一吸附塔一一对应的连接管道上、第一进气管与每台第一吸附塔一一对应的连接管道上和逆放管与每台第一吸附塔连接管道上且用于控制每台第一吸附塔进气出气的多个第一程控阀，以及安装于所述第一废气管上和连接于第一废气管与第一均压管线之间的两个第一调节阀，其中，所述真空管连接于逆放管上的第一程控阀与二段分离机构之间，所述第一吸附塔至少有4台。
具体地，所述第一吸附塔在吸附过程时气体压力在0.02～10.0MpaG之间，所述第一吸附塔在抽真空过程时气体压力在0.02～-0.08MPaG之间。
具体地，所述二段分离机构包括多台第二吸附塔，分别与每台所述第二吸附塔底部连接的第一置换管线，分别与每台所述第二吸附塔顶部连接的第二置换管线，与所述第一置换管线连接且用于对每台第二吸附塔抽真空连接的第二真空泵系统，一端与所述真空管和逆放管连接且另一端通过多条管线与第二真空泵系统连接的第二进气管，与所述第二真空泵系统连接且用于输出从第二吸附塔抽真空过程获取的分离组分的出气管，与所述第二置换管线相连且用于对每台第二吸附塔均压的第二均压管线，通过多条管线与所述第二均压管线相连且每条管线分别与每台第二吸附塔一一对应的第二废气管，安装于第二真空泵系统与第二进气管的每条连接管线和第二均压管线与第二废气管的每条连接管线上的多个第二程控阀，连接于第二均压管线和第二废气管之间的第二调节阀，以及一端分别与所述第二废气管和第二置换管线管路连接且另一端与第一进气管管路连接的压缩机，其中，所述第一置换管线与出气管相连，所述第二废气管用于将每台第二吸附塔的吸附废气输入第一进气管，所述第二吸附塔至少有4台。
具体地，所述第二吸附塔在吸附过程时气体压力在0.01～0.1MpaG之间，所述第二吸附塔在置换过程时气体压力在0.01～0.05MPaG之间，所述第二吸附塔在抽真空过程时气体压力在0.02～-0.08MPaG之间。
进一步地，所述回收的吸附组分包括甲烷、C2、C3、C3+、一氧化碳和二氧化碳，其中，C2为碳原子数是2的烃类、C3为碳原子数是3烃类、C3+为碳原子数大于3的烃类。
本发明还提供一种用于回收被吸附组分的两段式变压吸附系统的使用方法，包括如下步骤：
一段变压吸附：
吸附：将原料气通过第一进气管从第一吸附塔底部输入处于吸附状态的第一吸附塔内，在第一吸附塔的分离下，吸附组分留在第一吸附塔内，吸附废气经过第一废气管被排出，保持该第一吸附塔内压力在0.02～10.0MpaG之间；
均压降压：吸附结束后，顺着吸附方向将吸附完成后的第一吸附塔内的高压气体从第一吸附塔顶部通过第一均压管线从其他低气压的第一吸附塔顶部输入该低气压的第一吸附塔内；
逆放：均压降压结束后，逆着吸附方向将均压降压完成后的第一吸附塔内的吸附组分经逆放管输入二段分离机构内；
抽真空：逆放结束后，通过第一真空泵系统逆着吸附方向对逆放完成后的第一吸附塔抽真空，并将抽取的吸附组分依次经过真空管输入二段分离机构内，持抽真空完后的第一吸附塔内压力在0.02～-0.08MPaG之间；
均压升压：抽真空结束后，通过第一均压管线将其他高气压的第一吸附塔内的高压气体从该高气压的第一吸附塔顶部输入抽真空完成后的第一吸附塔内；
最终升压：均压升压结束后，通过第一废气管将吸附废气输入第一吸附塔内，从而调节均压升压完成后的第一吸附塔内的气体压力；
二段变压吸附：
吸附：将一段变压吸附中逆放和抽真空过程输入的吸附组分经第二进气管从第二吸附塔底部顺着吸附方向输入第二吸附塔内，二次吸附组分留在第二吸附塔内，吸附后的二次吸附废气依次经过第二废气管被排出，经压缩器压缩后输入第一进气管，用作一段变压吸附的原料气，保持吸附完成后的第二吸附塔内压力在0.01～0.1MpaG之间；
均压降压：吸附结束后，顺着吸附方向将吸附完成后的第二吸附塔内较高压的气体通过第二均压管线从其他低气压的第二吸附塔塔顶输入该的第二吸附塔内；
置换：均压降压结束后，用其他第二吸附塔抽真空过程产生的产品气顺着吸附方向输入均压降压完成后的第二吸附塔内，将置换出的废气从第二置换管线中排出，经压缩器压缩后输入第一进气管，用作一段变压吸附的原料气，提升均压降压完成后的第二吸附塔内气体浓度，保持置换完成后的第二吸附塔内压力在0.01～0.05MPaG之间；
抽真空：置换结束后，通过第二真空泵系统逆着吸附方向将置换完成后的第二吸附塔进行抽真空，并将抽取的吸附组分从出气管输出，作为产品气，保持抽真空完成后的第二吸附塔内压力在0.02～-0.08MPaG之间；
均压升压：抽真空结束后，通过第二均压管线将其他高气压的第二吸附塔内的高压气体从输入抽真空完成后的第二吸附塔塔顶输入该第二吸附塔内；
最终升压：均压升压结束后，将二次吸附废气依次穿过第二废气管从均压升压完成后的第二吸附塔塔顶输入该第二吸附塔内，用于调节该第二吸附塔的气体压力。
具体地，所述一段变压吸附中的均压降压和均压升压过程的次数均为1次以上。
具体地，所述二段变压吸附中的均压降压和均压升压过程的次数均为0～1次。
具体地，所述二段变压吸附过程中的均压降压和置换过程可以在顺序上进行调换。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明通过一段分离机构对原料气和二段分离机构的吸附和置换的回收气依次进行吸附、均压降压、逆放、抽真空，在吸附过程中将原料气中的吸附组分和二段分离机构分离的回收气中的吸附组分吸附，并在均压降压过程中增加第一吸附塔内强吸附组分含量，提升被吸附组分产品纯度，控制被吸附组分不穿透第一吸附塔内的吸附床层，同时将弱吸附组分排出第一吸附塔，在去除大部分的弱吸附组分的同时保证产品组分不浪费，在逆放、抽真空过程将初次提浓的被吸附组分输送到二段分离机构内进行二次分离，并且采用了多台第一吸附塔(≥4台)，且令每台第一吸附塔依次循环经过吸附、均压降压(1次以上)、逆放、抽真空、均压升压(1次以上)、最终升压过程，可以最大限度回收强吸附组分，确保了被吸附组分的高回收率(可以达到99％以上)；而在一段分离机构中仅对被吸附组分进行初步提浓，不需要获得高纯度的被吸附组分产品，因此一段就不需要置换过程，这样就降低了一段分离机构的投资与置换能耗，使得本发明的经济效益高，且可以让被吸附组分完全不穿透一段吸附床层。
(2)本发明在二段分离机构将将一段分离机构逆放、抽真空过程的吸附组分作为产品吸附气，依次对该气体进行吸附、均压降压、置换、抽真空、均压升压和最终升压，在吸附过程中将该气体内的强吸附组分再次吸附，将弱吸附组分输送到一段分离机构中再次处理、回收，强吸附组分留在第二吸附塔内的吸附床层，在均压降压过程中增加第二吸附塔内强吸附组分含量，提升被吸附组分产品纯度，控制被吸附组分不穿透第二吸附塔内的吸附床层，在置换过程中利用多台第二吸附塔(≥4台)来用高浓度的产品吸附气自塔底对该第二吸附塔进行置换，将床层死空间内的弱吸附组分置换出去，可获得高浓度的被吸附组分产品(可以达到99.9％以上)，且令每台第二吸附塔均依次进行吸附、均压降压(0～1次)、置换、抽真空、均压升压(0～1次)和最终升压过程，可以最大限度回收强吸附组分，确保了被吸附组分的高回收率(可以达到99.9％以上)；并且由于二段分离机构的原料气是已经过一段分离机构提浓后的被吸附气，其有效组分浓度比一段的原料气浓度高2-4倍，因此本发明在二段分离机构获得的产品气纯度就很容易做的更高(可以达到99.9％)；此外由于二段运行在很低的压力下(<0.1MPa.G)，因此二段分离机构不仅不需要额外的原料气升压设备，也不需要逆放步骤，且原料无需加压，因此有效减少了加压设备及吸附塔数量，利用真空泵的背压就可完成置换操作，简化了流程，所以运行能耗低、经济效益高。
(3)本发明在一段变压吸附、二段变压吸附均进行了均压升压和最终升压，在此过程中分别通过升压第一调节阀和第二调节阀缓慢而平稳地用吸附排放气将吸附塔压力升至吸附压力，使得第一吸附塔和第二吸附塔均在完成了一个完整的“吸附-再生”循环，又为下一次吸附做好了准备。
附图说明
图1为本发明的流程图。
图2为本发明实施例的连接结构图。
其中，附图标记对应的名称为：
1-第一吸附塔，2-第一真空泵系统，3-第一均压管线，4-第一废气管，5-第一进气管，6-逆放管，7-真空管，8-第一程控阀，9-第一调节阀，10-第二吸附塔，11-第一置换管线，12-第二置换管线，13-第二真空泵系统，14-出气管，15-第二均压管线，16-第二废气管，17-第二程控阀，18-第二调节阀，19-第一吸附塔A，20-第一吸附塔B，21-第一吸附塔C，22-第一吸附塔D，23-第一吸附塔E，24-第一吸附塔F，25-第一吸附塔G，26-第一吸附塔H，27-第二吸附塔I，28-第二吸附塔J，29-第二吸附塔K，30-第二吸附塔L，31-第二吸附塔M，32-第二吸附塔N，33-压缩机，34-第二进气管。
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。
本发明回收的方法为：
一段变压吸附：
吸附：将原料气通过第一进气管5，从第一吸附塔1底部输入处于吸附状态的第一吸附塔1内，在第一吸附塔1的分离下，吸附组分留在第一吸附塔1内，吸附废气经过第一废气管4被排出，保持该第一吸附塔1压力在0.02～10.0MpaG之间；
均压降压：吸附结束后，顺着吸附方向将吸附完成后的第一吸附塔1内的高压气体从第一吸附塔1顶部通过第一均压管线3从其他低气压的第一吸附塔1顶部输入该低气压的第一吸附塔1内，该过程为1次以上，用于增加第一吸附塔1内强吸附组分含量；
逆放：均压降压结束后，逆着吸附方向将均压降压完成后的第一吸附塔1内的吸附组分经逆放管6输入二段分离机构内；
抽真空：逆放结束后，通过第一真空泵系统2逆着吸附方向对逆放完成后的第一吸附塔1抽真空，并将抽取的吸附组分经过真空管7输入二段分离机构内，保持该第一吸附塔1压力在0.02～-0.08MPaG之间；
均压升压：抽真空结束后，通过第一均压管线3将其他高气压的第一吸附塔1内的高压气体从该高气压的第一吸附塔1顶部输入抽真空完成后的第一吸附塔1内，该过程为1次以上，可以回收其它第一吸附塔1的床层死空间强吸附组分；
最终升压：均压升压结束后，通过第一废气管4将吸附废气输入第一吸附塔1内，从而调节均压升压完成后的第一吸附塔1内的气体压力；
二段变压吸附：
吸附：将一段变压吸附中逆放和抽真空过程输入的吸附组分经第二进气管34从第二吸附塔10底部顺着吸附方向输入第二吸附塔10内，二次吸附组分留在第二吸附塔10内，吸附后的二次吸附废气经第二废气管16输出，通过压缩器33压缩输送至第一进气管7，用作一段变压吸附的原料气，保持该第二吸附塔10压力在0.01～0.1MpaG之间，在第二进气管34上安装有用于接收储存一段变压吸附中逆放和抽真空过程输入的吸附组分的缓存罐；
均压降压：吸附结束后，顺着吸附方向将吸附完成后的第二吸附塔10内较高压的气体通过第二均压管线15从其他低气压的第二吸附塔10塔顶输入该低气压的第二吸附塔10内，该过程为0～1次，可以增加第二吸附塔10内强吸附组分含量；
置换：均压降压结束后，顺着吸附方向将其他第二吸附塔10抽真空过程产生的产品气顺着吸附方向从均压降压完成后的第二吸附塔10塔底输入该第二吸附塔10内，将置换出的废气经过第二置换管线12，通过压缩器33压缩后排出至第一进气管5，用作一段变压吸附的原料气，提升均压降压完成后的第二吸附塔内气体浓度，保持该第二吸附塔10压力在0.01～0.05MPaG之间，置换与均压降压的顺序可以根据原料气的消耗量来决定；
抽真空：置换结束后，通过第二真空泵系统13逆着吸附方向将逆放完成后的第二吸附塔10进行抽真空，并将抽取的吸附组分从出气管14输出，作为产品气，保持该第二吸附塔10压力在0.02～-0.08MPaG之间；
均压升压：抽真空结束后，通过第二均压管线15将其他高气压的第二吸附塔10内的高压气体从输入抽真空完成后的第二吸附塔10塔顶输入该第二吸附塔10内，该过程为0～1次，可以回收其它第二吸附塔10的床层死空间强吸附组分；
最终升压：均压升压结束后，将二次吸附废气依次穿过第二废气管16、第二均压管线15、第二置换管线12从均压升压完成后的第二吸附塔10塔顶输入该第二吸附塔10内，用于调节该第二吸附塔10的气体压力。
实施例1
如图2所示，该用于回收被吸附组分的两段式变压吸附系统包括一段分离机构和二段分离机构。
一段分离机构用于对气体依次进行吸附、均压降压、逆放、抽真空、均压升压和最终升压过程，并将气体初次分离并将逆放与抽真空过程分离出的吸附组分输送到二段分离机构进行再分离，其包括第一吸附塔1、第一真空泵系统2、第一均压管线3、第一废气管4、第一进气管5、逆放管6、真空管7、第一程控阀8和第一调节阀9等。其中，第一吸附塔1数量至少4台，多台第一吸附塔1相邻设置，用于对原料气进行处理，提高处理效率；第一真空泵系统2包括多条分别与每台第一吸附塔1底部连接的管线、安装于该管线上的真空泵，以及控制该管线通断的阀门，其用于对每台第一吸附塔1抽真空，将第一吸附塔1内的吸附组分抽取出来，并输送到真空管7中；第一均压管线3包括多条分别与每台第一吸附塔1顶部连接且相互并联的管线，以及安装于该管线上用于控制不同第一吸附塔1连接、断开的阀门，在第一均压管线3的作用下，可以使得第一吸附塔1进行均压降压和均压升压两个步骤，调节第一吸附塔1内的压力；第一废气管4与第一均压管线3的多条管线分别连接，用于将吸附步骤从第一吸附塔1分离出的吸附废气排出，其与第一均压管线3的每条管线的连接管线上均安装有第一程控阀8，用于控制每台第一吸附塔1的排气；第一进气管5通过与第一真空泵系统2的每条管线连接，来实现对每台第一吸附塔1进气的目的，原料气经第一真空泵系统2与每台第一吸附塔1连接的管道输入第一吸附塔1内，在第一进气管5与第一真空泵系统2的每条管线的连接管道上均安装有用于控制每台第一吸附塔1进气的第一程控阀8；逆放管6一端通过管线与每台第一吸附塔1底部连接，其另一端与第二进气管内34连接，其用于将逆放过程分离出的吸附组分输送到第二进气管34内，其与每台第一吸附塔1底部的连接管道上均安装有用于控制吸附组分输送的第一程控阀8；真空管7一端与第一真空泵系统2内的每条管线均连接，其另一端与第二进气管内34连接，用于将抽出的吸附组分输送到第二进气管内34；第一程控阀8数量有多个且分别安装于第一废气管4与第一均压管线3分别连接每台第一吸附塔1的连接管道上、第一进气管5与第一真空泵系统2分别连接每台第一吸附塔1的连接管道上、逆放管6与每台第一吸附塔1连接管道上，其用于控制管路的通断；第一调节阀9数量有两个，一个安装于第一废气管4上用于调节第一废气管4的气路，另一个安装于第一废气管与第一均压管线3的连接管道上，用于在终升过程将从第一废气管4排出的废气抽回对第一吸附塔1内升压，以便后续变压吸附。
二段分离机构包括第二吸附塔10、第一置换管线11、第二置换管线12、第二真空泵系统13、出气管14、第二均压管线15、第二废气管16、第二程控阀17、第二调节阀18、压缩机33和第二进气管34。其中，第二吸附塔10数量至少有4台，多台第二吸附塔10相邻设置，用于对原料气进行处理，提高处理效率；第一置换管线11包括多条分别与每台第二吸附塔10底部连接且相互并联的管线，以及安装于该管线上用于控制不同第二吸附塔10连接、断开的阀门，在第一置换管线11和第二置换管线12配合作用下，可以使得多台第二吸附塔10进行置换步骤，提高第二吸附塔10内的吸附组分浓度，在其他第二吸附塔10内无高浓度的吸附组分时，可通过出气管14将高浓度的产品气输入第一置换管线11，并通过第一置换管线11将气体从底部输入第二吸附塔10内，提升第二吸附塔10内的吸附组分浓度；第二置换管线12包括多条分别与每台第二吸附塔10顶部连接且相互并联的管线，以及安装于该管线上用于控制不同第二吸附塔10连接、断开的阀门，第二置换管线12的多条管线与每台第二吸附塔10底部连接，第二置换管线12与压缩机33管路连接且将置换出的废气通过压缩机33压缩后输入第一进气管5内，再被输入一段分离机构内再处理，在进行置换时，高浓度的吸附组分顺着第一置换管线11从等待置换的第二吸附塔10底部输入，从第二置换管线11输出，再被输入另一个等待置换的第二吸附塔10底部，如此循环，也可仅对一台第二吸附塔10置换，置换的气体直接输入第一进气管5内；第二真空泵系统13包括多条分别与连接有每台第二吸附塔10的第一置换管线11连接的管线、安装于该管线上的真空泵，以及控制该管线通断的阀门，其通过与第一置换管线11每条管线连接来实现对在抽真空步序中对每台第二吸附塔10抽真空的目的，抽真空步序抽取的吸附组分作为产品气从出气管14排出，其与第二进气管34连接；出气管14与第二真空泵系统13的每条管线连接，其用于输出吸附组分；第二均压管线15包括与分别与连接有每台第二吸附塔10的第二置换管线12连接的管线，以及安装于该管线上的阀门，其通过与第二置换管线12每条管线连接来实现对每台第二吸附塔10均压降压和均压升压的目的；第二废气管16通过管道与第二均压管线15的多条管道连接且在该连接管道上均安装有第二程控阀17，其与压缩机33相连，将废气输入压缩机33压缩后输入第一进气管5；第二程控阀17数量有多个，其分别安装于第二真空泵系统13与第二进气管34的每条连接管线、第二均压管线15与第二废气管16的每条连接管线，用于控制管路通断；第二调节阀18安装于第二废气管16与第二均压管线15的连接管线上，在终升步序，通过将二段变压吸附排出的废气输入第二吸附塔10内，对其升压，以便后续变压吸附；压缩机33一端分别与第二废气管16和第二置换管线12管路连接且另一端与第一进气管5管路连接，用于将废气压缩输入第一进气管5内；第二进气管34一端与真空管7和逆放管6连接，将一段分离机构的逆放和抽真空的吸附组分输入二段分离机构内，其另一端通过与第二真空泵系统13的每条管线连接，来实现对每台第二吸附塔10进气的目的，原料气经第二真空泵系统13与每台第二吸附塔10连接的管道输入第二吸附塔10内，第二进气管34与第二真空泵系统13每条连接管道上均安装有第二调节阀18。
实施例2
如图1～2所示，该用于回收被吸附组分的两段式变压吸附系统应用于从炼油装置尾气中分离回收乙烷，其原料流量为10000Nm3/h，其气体组成如下表1所示：
表1
| 项目 | 组成(V％) |
| 氢气 | 75.99 |
| 一氧化碳 | 0.18 |
| 乙烷 | 23.31 |
| 乙烯 | 0.46 |
| 碳五及以上 | 0.06 |
本实施例的一段变压吸附为PSA1，二段变压吸附为PSA2。乙苯装置尾气与PSA2的吸附、置换过程产出的二次吸附废气一起构成PSA1的原料气，进入PSA1进行乙烷分离，PSA1的第一吸附塔1顶部出口的吸附废气作为燃料气或去下游外部装置进行氢气回收；由逆放过程和抽真空过程出来的富乙烷气经过逆放管6和真空管7输入PSA2的第二进气管34中，作为PSA2的原料气，无需加压，直接进入PSA2进行乙烷提浓。
PSA1由8个第一吸附塔1、第一真空泵系统2、第一均压管线3、第一废气管4、第一进气管5、逆放管6、真空管7、第一程控阀8和第一调节阀9构成，每台第一吸附塔1吸附循环周期均要经过吸附A、一均压降压E1D、二均压降压E2D、三均压降压E3D、逆放E4D、抽真空V、三均压升压E3R、二均压升压E2R、一均压升压E1R、最终升压FR过程。
表2为PSA1的8台第一吸附塔1工作时序表。
表2 PSA1吸附塔工作时序表
本实施例PSA1分离回收的过程如下：
(1)吸附(A)
乙苯装置尾气自第一进气管5从塔A19塔底进入正处于吸附状态的塔A19内，在多种吸附剂的选择吸附下，其中强吸附组分C2H6、C2H4等被吸附下来为吸附富乙烷气，未被吸附的弱吸附组分H2、CO等作为吸附废气从塔A19塔顶经第一废气管4流出，送至装置外；
(2)一均降(E1D)
通过第一均压管线3，顺着吸附方向将塔A19内较高压力的气体从塔A19顶部输出并从塔D22顶部输入，直至两塔压力基本相等时，一均降结束；
(3)二均降(E2D)
通过第一均压管线3，顺着吸附方向将塔A19内较高压力的气体从塔A19顶部输出并从塔E23顶部输入，直至两塔压力基本相等时，二均降结束；
(4)三均降(E3D)
通过第一均压管线3，顺着吸附方向将塔A19内较高压力的气体从塔A19顶部输出并从塔F24顶部输入，直至两塔压力基本相等时，三均降结束；
(5)逆放(D)
三均降结束后，将塔A19压力降低至0.02MPaG，塔A19内的逆放气体经逆放管6排出，并经第二进气管34，从塔I27底部输入，然后作为二段变压吸附原料气；
(6)抽真空(V)
塔A19压力将从0.02MPaG降至-0.08MPaG，此部分气体被第一真空泵系统2抽取并送经真空管7排出，经第二进气管34，从塔I27底部进入，然后作为二段变压吸附原料气；
(7)三均升(E3R)
抽真空结束后，塔D22内较高压力的气体通过第一均压管线3放入塔A19，直至两塔压力基本相等时，三均升结束；
(8)二均升(E2R)
塔E23内较高压力的气体通过第一均压管线3放入塔A19，直至两塔压力基本相等时，二均升结束；
(9)一均升(E2R)
塔F24内较高压力的气体通过第一均压管线3放入塔A19，直至两塔压力基本相等时，一均升结束；
(10)终升(FR)
在一均升过程完成后，通过第一调节阀9缓慢而平稳地用吸附废气将塔压A19气压升至吸附压力后结束此过程。
经这一过程塔A19便完成了一个完整的“吸附-再生”循环，又为下一次吸附做好了准备。其余7台吸附塔所执行的过程与塔A19相同，只是时间上错开2步，以保证整个过程连续。
PSA2由6个第二吸附塔10、第一置换管线11、第二置换管线12、第二真空泵系统13、出气管14、第二均压管线15、第二废气管16、第二程控阀17、压缩机33、第二进气管34和第二调节阀18构成，每台吸附塔吸附循环周期均要经过吸附A、一均降E1D、置换RP、抽真空V、一均升E1R、终升FR过程。表3为PSA2的6台第二吸附塔10工作时序表。
表3 PSA2吸附塔工作时序表
| 过程 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| 塔I | A | A | E1D | RP | RP | 隔离 | V | V | V | V | E1R | FR |
| 塔J | E1R | FR | A | A | E1D | RP | RP | 隔离 | V | V | V | V |
| 塔K | V | V | E1R | FR | A | A | E1D | RP | RP | 隔离 | V | V |
| 塔L | V | V | V | V | E1R | FR | A | A | E1D | RP | RP | 隔离 |
| 塔M | RP | 隔离 | V | V | V | V | E1R | FR | A | A | E1D | RP |
| 塔N | E1D | RP | RP | 隔离 | V | V | V | V | E1R | FR | A | A |
本实施例PSA2分离回收的过程如下：
(11)吸附(A)
PSA1的逆放管6、真空管7内的气体作为原料气输入第二进气管34，塔I27内压力为0.02～0.05MPaG，第二进气管34将原料气自塔I27塔底进入正处于吸附状态的塔I27内，在多种吸附剂的选择吸附下，其中强吸附组分C2H6、C2H4等被吸附下来为产品乙烷气，未被吸附的弱吸附组分H2、CO等作为吸附排放气从塔顶流过第二废气管16，在压缩机33的压缩下输入第一进气管5，用作PSA1原料，进行乙烷的进一步回收；
(12)一均降(E1D)
吸附完成后，顺着吸附方向，塔I27内较高压力的气体通过第二均压管线15从塔I27顶部放入塔K29内，直至两塔压力基本相等时，一均降结束；
(13)置换(RP)
一均降完成后，抽取出气管14内的高浓度产品乙烷气经过第一置换管线12从塔I27底部对塔I27进行置换，连续的置换废气从塔I27塔顶流过第二置换管线12，在压缩机33的压缩下输入第一进气管5，用作PSA1原料，进行乙烷的进一步回收；
(14)抽真空(V)
置换完成后，塔I27压力从0.02MPaG降至-0.08MPaG，通过第二真空泵系统13对塔I27内抽真空，抽取的气体从出气管14排出，此部分气体为乙烷产品气；
(15)一均升(E2R)
抽真空结束后，塔M31内较高压力的气体通过第二均压管线15放入塔I27内，直至两塔压力基本相等时，一均升结束；
(16)终升(FR)
在一均升过程完成后，通过第二调节阀18缓慢而平稳地用吸附排放气将塔压I27力升至吸附压力后结束此步。
经这一过程塔I27便完成了一个完整的“吸附-再生”循环，又为下一次吸附做好了准备。其余5台吸附塔所执行的过程与塔I27相同，只是时间上错开2步，以保证整个过程连续。
将PSA2处理收集到的产品气进行检查分析，分析结果如表4所示。
经分析C2+的回收率为99.9％，而现有技术中回收率约在95％，可以看出本申请的回收率更高，纯度也更高。
表4 产品C2+组成
| 项目 | 组成(V％) |
| 氢气 | 0.08 |
| 一氧化碳 | 0.02 |
| 乙烷 | 97.71 |
| 乙烯 | 1.94 |
| 碳五及以上 | 0.25 |
上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种用于回收被吸附组分的两段式变压吸附系统的使用方法，其特征在于，包括两段式变压吸附系统，该两段式变压吸附系统包括用于对被吸附组分初次分离的一段分离机构，以及与所述一段分离机构管道连接且对被吸附组分二次分离的二段分离机构，其中，
所述一段分离机构用于对气体依次进行吸附、均压降压、逆放、抽真空、均压升压和最终升压过程，将气体初次分离并将逆放与抽真空过程分离出的吸附组分输送到二段分离机构进行再分离；
所述二段分离机构用于对从一段分离机构逆放与抽真空过程分离出的吸附组分依次进行吸附、均压降压、置换、抽真空、均压升压、最终升压过程，或依次进行吸附、置换、均压降压、抽真空、均压升压、最终升压过程，将吸附和置换过程的气体加压输送到一段分离机构内进行循环分离，将抽真空过程分离出的吸附组分输出作为最终产品气，所述二段分离机构分离气压为常压变压分离；
所述两段式变压吸附系统的使用方法包括如下步骤：
一段变压吸附：
吸附：将原料气输入处于吸附状态的第一吸附塔（1）内，在第一吸附塔（1）的分离下，吸附组分留在第一吸附塔（1）内，吸附废气被排出；
均压降压：吸附结束后，顺着吸附方向将吸附完成后的第一吸附塔（1）内的高压气体输入其他低气压的第一吸附塔（1）内；
逆放：均压降压结束后，逆着吸附方向将均压降压完成后的第一吸附塔（1）内的吸附组分输入二段分离机构内；
抽真空：逆放结束后，逆着吸附方向将逆放完成后的第一吸附塔（1）进行抽真空，并将抽取的吸附组分输入二段分离机构内；
均压升压：抽真空结束后，将其他高气压的第一吸附塔（1）内的高压气体输入抽真空完成后的第一吸附塔（1）内；
最终升压：均压升压结束后，利用吸附废气调节均压升压完成后的第一吸附塔（1）内的气体压力；
二段变压吸附：
吸附：将一段变压吸附中逆放和抽真空过程输入的吸附组分顺着吸附方向输入第二吸附塔（10）内，二次吸附组分留在第二吸附塔（10）内，吸附后的二次吸附废气被排出并用作一段变压吸附的原料气；
均压降压：吸附结束后，顺着吸附方向将吸附完成后的第二吸附塔（10）内较高压的气体输入其他低气压的第二吸附塔（10）内；
置换：均压降压结束后，用其他第二吸附塔（10）抽真空过程产生的产品气顺着吸附方向输入均压降压完成后的第二吸附塔（10）内，将置换出的废气排出并用作一段变压吸附的原料气，提升均压降压完成后的第二吸附塔（10）内气体浓度；
抽真空：置换结束后，逆着吸附方向将逆放完成后的第二吸附塔（10）进行抽真空，并将抽取的吸附组分作为产品气；
均压升压：抽真空结束后，将其他高气压的第二吸附塔（10）内的高压气体输入抽真空完成后的第二吸附塔（10）内；
最终升压：均压升压结束后，将二次吸附废气调节均压升压完成后的第二吸附塔（10）内的气体压力；
所述第一吸附塔（1）在吸附过程时气体压力在0.02～10.0MpaG之间，所述第一吸附塔（1）在抽真空过程时气体压力在0.02～-0.08MPaG之间；
所述第二吸附塔（10）在吸附过程时气体压力在0.01～0.1MpaG之间，所述第二吸附塔（10）在置换过程时气体压力在0.01～0.05MPaG之间，所述第二吸附塔（10）在抽真空过程时气体压力在0.02～-0.08MPaG之间；
所述二段变压吸附过程中的均压降压和置换过程可以在顺序上进行调换。
2.根据权利要求1所述的一种用于回收被吸附组分的两段式变压吸附系统的使用方法，其特征在于，所述一段分离机构包括多台第一吸附塔（1），分别与多台第一吸附塔（1）底部连接的第一真空泵系统（2），分别与多台第一吸附塔（1）顶部连接的第一均压管线（3），通过多条管线与所述第一均压管线（3）连接且每条管线分别与每台第一吸附塔（1）一一对应的第一废气管（4），通过多条管线与所述第一真空泵系统（2）连接且每条管线分别与每台第一吸附塔（1）一一对应的第一进气管（5），通过管线分别与多个第一吸附塔（1）底部连接且用于将吸附组分输送到二段分离机构的逆放管（6），连接于所述第一真空泵系统（2）上且用于将吸附组分输送到二段分离机构的真空管（7），分别安装于所述第一废气管（4）与每台第一吸附塔（1）一一对应的连接管道上、第一进气管（5）与每台第一吸附塔（1）一一对应的连接管道上和逆放管（6）与每台第一吸附塔（1）连接管道上且用于控制每台第一吸附塔（1）进气出气的多个第一程控阀（8），以及安装于所述第一废气管（4）上和连接于第一废气管（4）与第一均压管线（3）之间的两个第一调节阀（9），其中，所述第一吸附塔（1）至少有4台。
3.根据权利要求2所述的一种用于回收被吸附组分的两段式变压吸附系统的使用方法，其特征在于，所述二段分离机构包括多台第二吸附塔（10），分别与每台所述第二吸附塔（10）底部连接的第一置换管线（11），分别与每台所述第二吸附塔（10）顶部连接的第二置换管线（12），与所述第一置换管线（11）连接且用于对每台第二吸附塔（10）抽真空连接的第二真空泵系统（13），一端与所述真空管（7）和逆放管（6）连接且另一端通过多条管线与第二真空泵系统（13）连接的第二进气管（34），与所述第二真空泵系统（13）连接且用于输出从第二吸附塔（10）抽真空过程获取的分离组分的出气管（14），与所述第二置换管线（12）相连且用于对每台第二吸附塔（10）均压的第二均压管线（15），通过多条管线与所述第二均压管线（15）相连且每条管线分别与每台第二吸附塔（10）一一对应的第二废气管（16），安装于第二真空泵系统（13）与第二进气管（34）的每条连接管线和第二均压管线（15）与第二废气管（16）的每条连接管线上的多个第二程控阀（17），连接于第二均压管线（15）和第二废气管（16）之间的第二调节阀（18），以及一端分别与所述第二废气管（16）和第二置换管线（12）管路连接且另一端与第一进气管（5）管路连接的压缩机（33），其中，所述第一置换管线（11）与出气管（14）相连，所述第二废气管（16）用于将每台第二吸附塔（10）的吸附废气输入第一进气管（5），所述第二吸附塔（10）至少有4台。
4.根据权利要求3所述的一种用于回收被吸附组分的两段式变压吸附系统的使用方法，其特征在于，所述回收的吸附组分包括甲烷、C2、C3、C3+、一氧化碳和二氧化碳，其中，C2为碳原子数是2的烃类、C3为碳原子数是3的烃类、C3+为碳原子数大于3的烃类。
5.根据权利要求4所述的一种用于回收被吸附组分的两段式变压吸附系统的使用方法，其特征在于，所述一段变压吸附中的均压降压和均压升压过程的次数均为1次以上。
6.根据权利要求5所述的一种用于回收被吸附组分的两段式变压吸附系统的使用方法，其特征在于，所述二段变压吸附中的均压降压和均压升压过程的次数均为0～1次。
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