CN113713564B - 一种变压吸附系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变压吸附系统，包括提纯段，所述提纯段包括提纯吸附塔组，所述提纯吸附塔组与产品罐连接，所述提纯吸附塔组经三塔逆放连接产品罐，本发明克服了现有技术的不足，减少了逆放压力的波动，提高了产品气二氧化碳的纯度和解吸量。
Description
技术领域
本发明涉及变压吸附技术领域，具体属于一种变压吸附系统。
背景技术
变压吸附(Pressure Swing Adsorption.简称PSA)，是一种新型气体吸附分离技术，它有如下优点：产品纯度高；一般可在室温和不高的压力下工作，床层再生时不用加热，产品纯度高；设备简单，操作、维护简便；连续循环操作，可完全达到自动化。因此，当这种新技术问世后，就受到各国工业界的关注，竞相开发和研究，发展迅速，并日益成熟。但是在使用变压吸附系统生产二氧化碳时，逆放压力在7Kpa范围之内波动，波动范围大，且产品气二氧化碳纯度只在98％-98.2％，同时二氧化碳产品气解吸量只在2.2万m3/h，吸附剂再生效果不是最佳。
发明内容
本发明的目的是提供一种变压吸附系统，克服了现有技术的不足，减少了逆放压力的波动，提高了产品气二氧化碳的纯度和解吸量。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：
一种变压吸附系统，包括提纯段，所述提纯段包括提纯吸附塔组，所述提纯吸附塔组与产品罐连接，所述提纯吸附塔组经三塔逆放连接产品罐。
优选地，所述三塔逆放时间为3×(T1+T2)，T1、T2分别为奇数和偶数均压的单步时间。
优选地，所述三塔逆放的压力波动小于6Kpa。
优选地，所述三塔逆放的二氧化碳浓度超过98.6％。
优选地，所述三塔逆放解吸出的CO2产品气量不小于3.0万m3/h。
优选地，所述吸附塔组内填充有固体颗粒吸附剂。
优选地，所述吸附剂包括介孔二氧化硅和位于介孔二氧化硅孔道内的载体。
优选地，所述吸附剂的制备方法包括以下步骤：将介孔二氧化硅浸没于ph＝8-8.5的氢氧化钠溶液中，超声振荡5-10min，然后调节氢氧化钠溶液至ph＝10-11，升温至35-50℃，超声振荡5-10min，接着过滤，水洗至中性，得到活化二氧化硅；将活化二氧化硅浸没于含三聚氰胺0.1-0.15wt％、铝离子1-2mol/L、镁离子1-2mol/L的水溶液中，然后加入水溶液0.2-0.5wt％的聚合氯化铝铁，并迅速搅拌，经过滤水洗，将活化二氧化硅表面清洗干净后，减压烘干，二氧化硅介孔内形成载体，即得到吸附剂；发明通过氢氧化钠对介孔二氧化硅的孔径进行腐蚀，增大了二氧化硅的介孔孔径，使三聚氰胺与铝离子和镁离子络合后能够进入到二氧化硅的介孔内，经过聚合氯化铝铁的絮凝作用，使介孔结构内的三聚氰胺、铝离子和镁离子得到固定，从而使二氧化硅的介孔结构得以填充，然后在经过烘干，二氧化硅介孔内进一步形成网络状的有机和无机混合相，即载体，该载体内含有三聚氰胺、铝、铁、镁等元素，使介孔二氧化硅对二氧化碳的吸附能力得到了提高，同时二氧化碳解吸时的效果也得到了提高。
本发明与现有技术相比较，本发明的实施效果如下：
1、本发明通过三塔逆放，延长逆放时间，有效的降低了逆放压力的波动，同时提高了二氧化碳气体纯度和产量，且有利于吸附剂的再生。
2、本发明通过使用具有载体的介孔二氧化硅为吸附剂，有效的提高了二氧化碳的产量，同时提高了二氧化碳产品气的纯度。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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
一种变压吸附系统，包括提纯段，提纯段包括提纯吸附塔组，吸附塔组内填充有四川天立二氧化碳吸附剂，提纯吸附塔组与产品罐连接，提纯吸附塔组经三塔逆放连接产品罐，三塔逆放时间为3×(T1+T2)，T1、T2分别为奇数和偶数均压的单步时间，改进前的单塔逆放时间是奇数均压单步时间，即(T1+T2)。三塔逆放的压力波动为5.2Kpa，三塔逆放的二氧化碳浓度为98.6％，三塔逆放解吸出的CO2产品气量为3.04万m3/h。
实施例2
一种变压吸附系统，包括提纯段，提纯段包括提纯吸附塔组，吸附塔组内填充有四川天立二氧化碳吸附剂，提纯吸附塔组与产品罐连接，提纯吸附塔组经三塔逆放连接产品罐，三塔逆放时间为3×(T1+T2)，T1、T2分别为奇数和偶数均压的单步时间，三塔逆放的压力波动为5.7Kpa，三塔逆放的二氧化碳浓度为98.9％，三塔逆放解吸出的CO2产品气量为3.12万m3/h。
实施例3
一种变压吸附系统，包括提纯段，提纯段包括提纯吸附塔组，吸附塔组内填充有固体颗粒吸附剂，吸附剂包括介孔二氧化硅和位于介孔二氧化硅孔道内的载体，吸附剂的制备方法包括以下步骤：将介孔二氧化硅浸没于ph＝8的氢氧化钠溶液中，超声振荡5min，然后调节氢氧化钠溶液至ph＝10，升温至35℃，超声振荡5min，接着过滤，水洗至中性，得到活化二氧化硅；将活化二氧化硅浸没于含三聚氰胺0.1wt％、铝离子1mol/L、镁离子1mol/L的水溶液中，然后加入水溶液0.2wt％的聚合氯化铝铁，并迅速搅拌，经过滤水洗，将活化二氧化硅表面清洗干净后，减压烘干，二氧化硅介孔内形成载体，即得到吸附剂。
提纯吸附塔组与产品罐连接，提纯吸附塔组经三塔逆放连接产品罐，三塔逆放时间为3×(T1+T2)，T1、T2分别为奇数和偶数均压的单步时间，三塔逆放的压力波动为5.2Kpa，三塔逆放的二氧化碳浓度为99.3％，三塔逆放解吸出的CO2产品气量为3.21万m3/h。
实施例4
一种变压吸附系统，包括提纯段，提纯段包括提纯吸附塔组，吸附塔组内填充有固体颗粒吸附剂，吸附剂包括介孔二氧化硅和位于介孔二氧化硅孔道内的载体，吸附剂的制备方法包括以下步骤：将介孔二氧化硅浸没于ph＝8.5的氢氧化钠溶液中，超声振荡10min，然后调节氢氧化钠溶液至ph＝11，升温至50℃，超声振荡10min，接着过滤，水洗至中性，得到活化二氧化硅；将活化二氧化硅浸没于含三聚氰胺0.15wt％、铝离子2mol/L、镁离子2mol/L的水溶液中，然后加入水溶液0.5wt％的聚合氯化铝铁，并迅速搅拌，经过滤水洗，将活化二氧化硅表面清洗干净后，减压烘干，二氧化硅介孔内形成载体，即得到吸附剂。
提纯吸附塔组与产品罐连接，提纯吸附塔组经三塔逆放连接产品罐，三塔逆放时间为3×(T1+T2)，T1、T2分别为奇数和偶数的单步时间，三塔逆放的压力波动为5.1Kpa，三塔逆放的二氧化碳浓度为99.1％，三塔逆放解吸出的CO2产品气量为3.34万m3/h。
实施例5
一种变压吸附系统，包括提纯段，提纯段包括提纯吸附塔组，吸附塔组内填充有固体颗粒吸附剂，吸附剂包括介孔二氧化硅和位于介孔二氧化硅孔道内的载体，吸附剂的制备方法包括以下步骤：将介孔二氧化硅浸没于ph＝8.5的氢氧化钠溶液中，超声振荡8min，然后调节氢氧化钠溶液至ph＝10.5，升温至40℃，超声振荡10min，接着过滤，水洗至中性，得到活化二氧化硅；将活化二氧化硅浸没于含三聚氰胺0.15wt％、铝离子1.5mol/L、镁离子1.8mol/L的水溶液中，然后加入水溶液0.3wt％的聚合氯化铝铁，并迅速搅拌，经过滤水洗，将活化二氧化硅表面清洗干净后，减压烘干，二氧化硅介孔内形成载体，即得到吸附剂。
提纯吸附塔组与产品罐连接，提纯吸附塔组经三塔逆放连接产品罐，三塔逆放时间为3×(T1+T2)，T1、T2分别为奇数和偶数均压的单步时间，三塔逆放的压力波动为5.0Kpa，三塔逆放的二氧化碳浓度为99.3％，三塔逆放解吸出的CO2产品气量为3.41万m3/h。
对比例1
与实施例5的区别在于，三聚氰胺的加入量为0，三塔逆放的压力波动为5.2Kpa，三塔逆放的二氧化碳浓度为98.6％，三塔逆放解吸出的CO2产品气量为2.79万m3/h。
对比例2
与实施例5的区别在于，聚合氯化铝铁的加入量为0，三塔逆放的压力波动为5.8Kpa，三塔逆放的二氧化碳浓度为97.8％，三塔逆放解吸出的CO2产品气量为2.62万m3/h。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种变压吸附系统，包括提纯段，所述提纯段包括提纯吸附塔组，所述提纯吸附塔组与产品罐连接，其特征在于：所述提纯吸附塔组经三塔逆放连接产品罐；
所述吸附塔组内填充有固体颗粒吸附剂；
所述吸附剂包括介孔二氧化硅和位于介孔二氧化硅孔道内的载体；
所述吸附剂的制备方法包括以下步骤：将介孔二氧化硅浸没于ph=8-8.5的氢氧化钠溶液中，超声振荡5-10min，然后调节氢氧化钠溶液至ph=10-11，升温至35-50℃，超声振荡5-10min，接着过滤，水洗至中性，得到活化二氧化硅；将活化二氧化硅浸没于含三聚氰胺0.1-0.15wt%、铝离子1-2mol/L、镁离子1-2mol/L的水溶液中，然后加入水溶液0.2-0.5wt%的聚合氯化铝铁，并迅速搅拌，经过滤水洗，将活化二氧化硅表面清洗干净后，减压烘干，二氧化硅介孔内形成载体，即得到吸附剂；通过氢氧化钠对介孔二氧化硅的孔径进行腐蚀，增大了二氧化硅的介孔孔径，使三聚氰胺与铝离子和镁离子络合后能够进入到二氧化硅的介孔内，经过聚合氯化铝铁的絮凝作用，使介孔结构内的三聚氰胺、铝离子和镁离子得到固定，从而使二氧化硅的介孔结构得以填充，然后在经过烘干，二氧化硅介孔内进一步形成网络状的有机和无机混合相，即载体，该载体内含有三聚氰胺、铝、铁、镁元素，使介孔二氧化硅对二氧化碳的吸附能力得到了提高，同时二氧化碳解吸时的效果也得到了提高。
2.根据权利要求1所述的一种变压吸附系统，其特征在于：所述三塔逆放时间为3×(T1＋T2)，T1、T2分别为奇数和偶数均压的单步时间。
3.根据权利要求1所述的一种变压吸附系统，其特征在于：所述三塔逆放的压力波动小于6Kpa。
4.根据权利要求1所述的一种变压吸附系统，其特征在于：所述三塔逆放的二氧化碳浓度超过98.6%。
5.根据权利要求1所述的一种变压吸附系统，其特征在于：所述三塔逆放解吸出的CO2产品气量不小于3.0万m³/h。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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