CN112657313A - 一种变压吸附处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种变压吸附处理工艺，工艺流程依次包括膜分离(压力)、一次吸附、顺放、升压、二次吸附、顺放、逆放、抽真空和升压6个工序，所述的膜分离(压力)工序为串联分离，采用两个膜分离装置共同进行原料气分离，分离出高纯度气体A经出口阀排出，未过膜的尾气B进入下一工段；所述的尾气B通过底部的进气口阀进入吸附塔，尾气B自下而上经过吸附剂进行一次吸附得到尾气C；沿着原料气输出尾气方向降压，尾气C从吸附塔顶部排出，经过管道输送至进气口阀进入吸附塔，进行二次吸附得到尾气D；沿着原料气输出尾气方向降压，尾气D从吸附塔顶部排出；沿着原料气输出尾气方向逆向降压；打开真空装置对吸附塔抽真空，得到气体E。
Description
技术领域
本发明属于吸附处理工艺领域，涉及一种变压吸附处理工艺。
技术背景
目前，在现有的变压吸附处理技术中，无论是易吸附相得产品，还是难吸附相得产品，如变压吸附制氢技术，或者是即需要从易吸附想获得产品又需要从难吸附想获得产品，如变压吸附从合成氨变换气中脱碳用于尿素生产，吸附塔在进行均压降压ED时，混合气都是从吸附塔的底部流入，经过吸附塔内部的吸附剂吸附后，产品从吸附塔的顶部流出，或者进入到下一个吸附塔进行浓度提纯，或者直接存储到贮存器中。现有的气体分离装置在分离气体的时候都是一次吸附塔完成吸附后即将产品气排出或者贮存，接着对该吸附塔进行后续的处理工作，这种吸附方式造成排出的产品气由于受到吸附塔内的吸附剂的影响，产品气内的杂质含量较多，无法得到纯度高的产品气。
发明内容
本发明提供一种变压吸附处理工艺，通过膜分离和吸附工艺，进行有效的、合理的和高效的处理工艺。
1.本发明的目的是这样实现的：一种变压吸附处理工艺，其特征在于：工艺流程依次包括膜分离(压力)、一次吸附、顺放、升压、二次吸附、顺放、逆放、抽真空和升压9个工序，
(1)膜分离
所述的膜分离(压力)工序为串联分离，采用两个膜分离装置共同进行原料气分离，压力采用150-300Mpa，温度设定为600-700℃，膜面积为25-50m2，分离出高纯度气体A经出口阀排出，未过膜的尾气B进入下一工段；
(2)一次吸附
所述的尾气B通过底部的进气口阀进入吸附塔，吸附塔内压力设定为4-5Mpa，温度设定为20-30℃，尾气B自下而上经过吸附剂进行一次吸附得到尾气C；
(3)顺放
沿着原料气输出尾气方向降压，压力降至0.00-1Mpa；
(4)升压
尾气C从吸附塔顶部排出，经过管道输送至进气口阀进入吸附塔，吸附塔内压力升至4.5-6.5Mpa；
(5)二次吸附
尾气C进行二次吸附得到尾气D；
(6)顺放
沿着原料气输出尾气方向降压，压力降至0.00-0.02Mpa；
(7)逆放
沿着原料气输出尾气方向逆向降压，尾气D从吸附塔顶部排出；
(8)抽真空
打开真空装置对吸附塔抽真空，得到气体E；
(9)升压
将吸附塔压力升至4-5Mpa以便下次使用。
进一步的，所述的吸附塔设置有1-10个。
进一步优化的，所述的膜分离工艺中膜采用高分子材料、无机材料和有机-无机杂化材料中的任意一种。
再进一步的，所述的吸附塔内吸附剂采用分子筛、活性炭、活性氧化铝和石墨烯中的一种或几种。
再进一步的，所述的真空装置采用真空泵和空压机中的任意一种。
本发明的技术效果：与现有技术比具有以下特点：
1.本发明中膜分离技术的增加不但气体分离的成本降低而且使气体分离的效果更加良好。
2.本发明中二次吸附的增加，将一次吸附过程中没有吸附完全的气体，从新输送回吸附塔中进行二次吸附，且二次吸附过程中，吸附塔内压力比一次吸附的吸附塔中压力升高，使气体的分离效果更加良好。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分是实施例，而不是全部实施例。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：将天然气作为原料气输送至膜分离装置进行二氧化碳分离，分离膜采用聚碳酸酯膜，压力采用150Mpa，温度设定为600℃，膜面积为30m2，分离出高纯度二氧化碳经出口阀排出，未过膜的一次尾气通过底部的进气口阀进入H2S气体的吸附塔，吸附塔内压力设定为4Mpa，温度设定为25℃，一次尾气自下而上经过沸石分子筛的吸附剂进行一次吸附得到含有部分H2S的二次尾气；沿着原料气输出尾气方向降压，压力降至0.06Mpa，二次尾气从吸附塔顶部排出，经过管道输送至进气口阀进入H2S气体的吸附塔，吸附塔内压力升至4.5Mpa，进行二次吸附，得到含有少量H2S的三次尾气；沿着原料气输出尾气方向降压，压力降至0.04Mpa，三次尾气从H2S气体的吸附塔顶部排出，经过管道输送至进气口阀进入氮气的吸附塔，吸附塔的压力设定为4Mpa，进行一次吸附得到含有少量氮气的四次尾气，沿着原料气输出尾气方向降压，压力降至0.04Mpa，含有少量氮气的四次尾气从H2S气体的吸附塔顶部排出，经过管道重新输送至氮气吸附塔进气口阀进入吸附塔，氮气吸附塔采用活性炭作为吸附剂，吸附塔内压力升至4.5Mpa；进行二次吸附，沿着原料气输出尾气方向逆向降压，压力降至0.01Mpa，得到附和排放要求的最终气；打开真空泵对吸附塔抽真空，分别得到纯净的H2S和氮气。
实施例2：将天然气作为原料气输送至膜分离装置进行二氧化碳分离，分离膜采用聚酰亚胺膜，压力采用300Mpa，温度设定为700℃，膜面积为50m2，分离出高纯度二氧化碳经出口阀排出，未过膜的一次尾气通过底部的进气口阀进入H2S气体的吸附塔，吸附塔内压力设定为5Mpa，温度设定为30℃，一次尾气自下而上经过活性炭的吸附剂进行一次吸附得到含有部分H2S的二次尾气；沿着原料气输出尾气方向降压，压力降至0.06Mpa，二次尾气从吸附塔顶部排出，经过管道输送至进气口阀进入H2S气体的吸附塔，吸附塔内压力升至6.5Mpa，进行二次吸附，得到含有少量H2S的三次尾气；沿着原料气输出尾气方向降压，压力降至0.04Mpa，三次尾气从H2S气体的吸附塔顶部排出，经过管道输送至进气口阀进入氮气的吸附塔，吸附塔的压力设定为5Mpa，进行一次吸附得到含有少量氮气的四次尾气，沿着原料气输出尾气方向降压，压力降至0.04Mpa，含有少量氮气的四次尾气从H2S气体的吸附塔顶部排出，经过管道重新输送至氮气吸附塔进气口阀进入吸附塔，氮气吸附塔采用活性炭作为吸附剂，吸附塔内压力升至6.5Mpa；进行二次吸附，沿着原料气输出尾气方向逆向降压，压力降至0.01Mpa，得到附和排放要求的最终气；打开真空泵对吸附塔抽真空，分别得到纯净的H2S和氮气。
实施例3：将天然气作为原料气输送至膜分离装置进行二氧化碳分离，分离膜采用聚二甲基硅氧烷膜，压力采用250Mpa，温度设定为680℃，膜面积为45m2，分离出高纯度二氧化碳经出口阀排出，未过膜的一次尾气通过底部的进气口阀进入H2S气体的吸附塔，吸附塔内压力设定为4.5Mpa，温度设定为25℃，一次尾气自下而上经过石墨烯的吸附剂进行一次吸附得到含有部分H2S的二次尾气；沿着原料气输出尾气方向降压，压力降至0.06Mpa，二次尾气从吸附塔顶部排出，经过管道输送至进气口阀进入H2S气体的吸附塔，吸附塔内压力升至5Mpa，进行二次吸附，得到含有少量H2S的三次尾气；沿着原料气输出尾气方向降压，压力降至0.04Mpa，三次尾气从H2S气体的吸附塔顶部排出，经过管道输送至进气口阀进入氮气的吸附塔，吸附塔的压力设定为4Mpa，进行一次吸附得到含有少量氮气的四次尾气，沿着原料气输出尾气方向降压，压力降至0.04Mpa，含有少量氮气的四次尾气从H2S气体的吸附塔顶部排出，经过管道重新输送至氮气吸附塔进气口阀进入吸附塔，氮气吸附塔采用活性炭作为吸附剂，吸附塔内压力升至4.5Mpa；进行二次吸附，沿着原料气输出尾气方向逆向降压，压力降至0.01Mpa，得到附和排放要求的最终气；打开真空泵对吸附塔抽真空，分别得到纯净的H2S和氮气。
实施例4：将天然气作为原料气输送至膜分离装置进行二氧化碳分离，分离膜采用乙酸纤维素膜，压力采用200Mpa，温度设定为680℃，膜面积为45m2，分离出高纯度二氧化碳经出口阀排出，未过膜的一次尾气通过底部的进气口阀进入H2S气体的吸附塔，吸附塔内压力设定为5Mpa，温度设定为25℃，一次尾气自下而上经过沸石分子筛的吸附剂进行一次吸附得到含有部分H2S的二次尾气；沿着原料气输出尾气方向降压，压力降至0.06Mpa，二次尾气从吸附塔顶部排出，经过管道输送至进气口阀进入H2S气体的吸附塔，吸附塔内压力升至6Mpa，进行二次吸附，得到含有少量H2S的三次尾气；沿着原料气输出尾气方向降压，压力降至0.04Mpa，三次尾气从H2S气体的吸附塔顶部排出，经过管道输送至进气口阀进入氮气的吸附塔，吸附塔的压力设定为5Mpa，进行一次吸附得到含有少量氮气的四次尾气，沿着原料气输出尾气方向降压，压力降至0.04Mpa，含有少量氮气的四次尾气从H2S气体的吸附塔顶部排出，经过管道重新输送至氮气吸附塔进气口阀进入吸附塔，氮气吸附塔采用石墨烯作为吸附剂，吸附塔内压力升至6Mpa；进行二次吸附，沿着原料气输出尾气方向逆向降压，压力降至0.01Mpa，得到附和排放要求的最终气；打开真空泵对吸附塔抽真空，分别得到纯净的H2S和氮气。
实施例5：将天然气作为原料气输送至膜分离装置进行二氧化碳分离，分离膜采用聚碳酸酯膜，压力采用300Mpa，温度设定为700℃，膜面积为50m2，分离出高纯度二氧化碳经出口阀排出，未过膜的一次尾气通过底部的进气口阀进入H2S气体的吸附塔，吸附塔内压力设定为5Mpa，温度设定为30℃，一次尾气自下而上经过石墨烯的吸附剂进行一次吸附得到含有部分H2S的二次尾气；沿着原料气输出尾气方向降压，压力降至0.01Mpa，二次尾气从吸附塔顶部排出，经过管道输送至进气口阀进入H2S气体的吸附塔，吸附塔内压力升至6.5Mpa，进行二次吸附，得到含有少量H2S的三次尾气；沿着原料气输出尾气方向降压，压力降至0.01Mpa，三次尾气从H2S气体的吸附塔顶部排出，经过管道输送至进气口阀进入氮气的吸附塔，吸附塔的压力设定为5Mpa，进行一次吸附得到含有少量氮气的四次尾气，沿着原料气输出尾气方向降压，压力降至0.04Mpa，含有少量氮气的四次尾气从H2S气体的吸附塔顶部排出，经过管道重新输送至氮气吸附塔进气口阀进入吸附塔，氮气吸附塔采用石墨烯作为吸附剂，吸附塔内压力升至6.5Mpa；进行二次吸附，沿着原料气输出尾气方向逆向降压，压力降至0.01Mpa，得到附和排放要求的最终气；打开真空泵对吸附塔抽真空，分别得到纯净的H2S和氮气。
实验数据：
| 编号 | CO<sub>2</sub>去除率 | H<sub>2</sub>S去除率 | N<sub>2</sub>去除率 |
| 方案1 | 76％ | 80％ | 79％ |
| 方案2 | 96％ | 89.2％ | 88.4％ |
| 方案3 | 76％ | 82％ | 80.6％ |
| 方案4 | 80％ | 83.4％ | 78.5％ |
| 方案5 | 97.6％ | 91.6％ | 91.2％ |
一种变压吸附处理工艺，工艺流程依次包括膜分离(压力)、一次吸附、顺放、升压、二次吸附、顺放、逆放、抽真空和升压9个工序，
(1)膜分离
所述的膜分离(压力)工序为串联分离，采用两个膜分离装置共同进行原料气分离，膜分离过程有三步，①吸着过程气体在膜的一侧表面吸附溶解，②扩散过程吸附溶解在膜的一侧表面的气体在压力差和浓度差的作用下扩散透过膜，③解吸过程膜的另一侧表面气体的解吸，采用两个膜分离装置共同进行原料气分离，采用的膜分离技术使分离时间缩短，不但气体分离的成本降低而且使气体分离的效果更加良好，压力采用150-300Mpa，温度设定600-700℃，膜面积为25-50m2，分离出高纯度气体A经出口阀排出，未过膜的尾气B进入下一工段；
(2)一次吸附
所述的尾气B通过底部的进气口阀进入吸附塔，吸附塔在加压和升温的条件下，吸附剂对气体进行选择性吸附，吸附塔内抽真空将气体从吸附剂上脱附下来，吸附塔内压力设定为4-5Mpa，温度设定为20-30℃，尾气B自下而上经过吸附剂进行一次吸附得到尾气C；
(3)顺放
沿着原料气输出尾气方向降压，压力降至0.00-1Mpa，将吸附塔内的压力降低，进而将尾气排放出来；
(4)升压
尾气C从吸附塔顶部排出，经过管道输送至进气口阀进入吸附塔，吸附塔内压力升至4.5-6.5Mpa，塔内进行二次吸附进行准备；
(5)二次吸附
尾气C进行二次吸附得到尾气D；
(6)顺放
沿着原料气输出尾气方向降压，压力降至0.00-0.02Mpa，将吸附塔内的压力降低，进而将尾气排放出来；
(7)逆放
沿着原料气输出尾气方向逆向降压，尾气D从吸附塔顶部排出，防止塔内压力达不到气体的排放要求，防止气体排放不净；
(8)抽真空
打开真空装置对吸附塔抽真空，使吸附剂上的气体脱附下来，得到气体E；
(10)升压
将吸附塔压力升至4-5Mpa以便下次使用。
本发明中所述的吸附塔设置有1-10个，根据不同的气体设置吸附塔的个数。
本发明中所述的膜分离工艺中膜采用高分子材料、无机材料和有机-无机杂化材料中的任意一种。
本发明中所述的吸附塔内吸附剂采用分子筛、活性炭、活性氧化铝和石墨烯中的一种或几种。
本发明中所述的真空装置采用真空泵和空压机中的任意一种。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种变压吸附处理工艺，其特征在于：工艺流程依次包括膜分离(压力)、一次吸附、顺放、升压、二次吸附、顺放、逆放、抽真空和升压9个工序，
(1)膜分离
所述的膜分离(压力)工序为串联分离，采用两个膜分离装置共同进行原料气分离，压力采用150-300Mpa，温度设定为600-700℃，膜面积为25-50m2，分离出高纯度气体A经出口阀排出，未过膜的尾气B进入下一工段；
(2)一次吸附
所述的尾气B通过底部的进气口阀进入吸附塔，吸附塔内压力设定为4-5Mpa，温度设定为20-30℃，尾气B自下而上经过吸附剂进行一次吸附得到尾气C；
(3)顺放
沿着原料气输出尾气方向降压，压力降至0.00-1Mpa；
(4)升压
尾气C从吸附塔顶部排出，经过管道输送至进气口阀进入吸附塔，吸附塔内压力升至4.5-6.5Mpa；
(5)二次吸附
尾气C进行二次吸附得到尾气D；
(6)顺放
沿着原料气输出尾气方向降压，压力降至0.00-0.02Mpa；
(7)逆放
沿着原料气输出尾气方向逆向降压至0.00-0.05Mpa，尾气D从吸附塔顶部排出；
(8)抽真空
打开真空装置对吸附塔抽真空，得到气体E；
(9)升压
将吸附塔压力升至4-5Mpa以便下次使用。
2.根据权利要求1所述的变压吸附处理工艺，其特征在于:所述的吸附塔设置有1-10个。
3.根据权利要求1所述的变压吸附处理工艺，其特征在于:所述的膜分离工艺中膜采用高分子材料、无机材料和有机-无机杂化材料中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的变压吸附处理工艺，其特征在于:所述的吸附塔内吸附剂采用分子筛、活性炭、活性氧化铝和石墨烯中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的变压吸附处理工艺，其特征在于:所述的真空装置采用真空泵和空压机中的任意一种。
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| CN202011478809.7A CN112657313A (zh) | 2020-12-16 | 2020-12-16 | 一种变压吸附处理工艺 |
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- 2020-12-16 CN CN202011478809.7A patent/CN112657313A/zh active Pending
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