CN114748970B - 一种旋转分配器用于沼气分离甲烷的方法 - Google Patents

一种旋转分配器用于沼气分离甲烷的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种旋转分配器用于沼气分离甲烷的方法，涉及从沼气中分离甲烷，其目的在于解决现有技术中变压吸附每步都需要一条管道、管道不能共用带来的系统结构复杂的问题。在本申请中创造性地使用了旋转分配器，在旋转分配器的外壳内设置可转动的流道分布器，并在流道分布器中设置具有多种功能的独立的功能腔室，不同功能的功能腔室与对应吸附塔连通或阻断连通时，使对应吸附塔处于吸附、压降、压升、顺放、逆放、冲洗、终充或保持阶段，并在各阶段之间进行切换；该旋转分配器可替代原有的旋转阀，且无需设置复杂的吸附管道，不存在复杂的桥架布线、程序编制等工作，吸附系统结构更加简化，生产成本更低。

Description

一种旋转分配器用于沼气分离甲烷的方法
技术领域
本发明属于甲烷分离技术领域，涉及一种从沼气中分离甲烷的方法，更具体地说，涉及一种将旋转分配器用于从沼气中分离甲烷的方法。
背景技术
工艺中，变压吸附普遍使用轴向固定床(AFB)，即采用高径比在1.5以上的柱状吸附塔装填吸附剂，立式安装，气体在竖直方向(轴向)通过吸附床层。
该AFBPSA工艺具有设备简单，安装方便，吸附剂容易装填等优点。
但同时也存在以下不足：
1、由于采用阀门控制气体流向，需要众多的程控阀来组成专门的阀区，导致占地面积大且需要复杂的程序控制；
2、受限于吸附塔尺寸，若需要大的产量，则需要增加更多的吸附塔，导致阀门数量线性增加；
3、随产量要求增加，大的吸附塔和众多管道，面临着解吸过程死空间气体的大量损失，收率降低。
针对AFBPSA以上的不足，现有技术中也出现诸多的解决方案：
申请号为CN202110084790.6的发明专利申请就公开了一种基于多通道旋转阀的变压吸附工艺，其包括吸附机构、驱动机构、缓冲机构，控制装置：吸附机构内填充设置有吸附填料，并设置有多组，用以对产品气进行吸附；驱动机构设置于多组吸附机构的中央，并与吸附机构的上、下两端分别相连通，用以使吸附塔依次完成吸附工序、均升/均降工序、解析工序；缓冲机构用以分别对产品气、成品气、解析气进行存储；控制装置包括可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器电气连接设置有变频器；其中，驱动机构包括上阀、下阀以及控制上、下阀对应腔室连通或阻断的驱动电机。该工艺中通过旋转阀可实现吸附塔之间的连通或阻断连通，通过调节多个吸附塔之间的连通关系，使各吸附塔对应处于吸附、均压降、均压升、顺放、逆放、冲洗等各阶段。
另外，申请号为CN201821779052.3的实用新型专利公开了一种九塔变压吸附系统的程控阀装置，其包括上阀及下阀，上阀包括上阀体和上阀芯，下阀包括下阀体和下阀芯，上阀芯和下阀芯通过转轴连接，转轴穿过下阀芯与电机连接，上阀体上开设有九个上接口，下阀体上开设有九个下接口，上接口分别通过管道与吸附塔的塔顶连接，下接口分别通过管道与吸附塔的塔底连接，上阀芯内部分别设有产品气通道、一均降通道、二均降通道、三均降通道、最终升压通道及上阀逆流吹扫通道，下阀芯内部分别设有原料进气口、吸附通道、下阀逆流吹扫通道及抽真空通道。
申请号为CN201922100881.5的实用新型专利公开了一种十二塔变压吸附系统的旋转阀装置，其包括上阀及下阀，上阀包括上阀体和上阀芯，上阀芯内部分别设有产品气通道、一均升/降通道、二均升/降通道、三均升/降通道、四均升/降通道、最终升压通道、顺放/冲洗一通道、顺放/冲洗二通道、顺放/冲洗三通道、产品气吹扫通道，下阀芯内部分别设有原料进气口、吸附通道、冲洗解析气一排出通道、冲洗解析气二排出通道、冲洗解析气三排出通道、逆放通道、产品气吹扫排出通道及解析气排出总通道。
上述多件专利申请均提出使用旋转阀替代之前的众多程控及调节阀、并配套使用大量管线的技术方案，有效降低了生产制造的成本和空间。但是，其也存在显著缺陷，即这些旋转阀的旋转方式类似跳动而非匀速旋转，需要转到某一角度才能实现管道连通而进行相应的变压吸附步骤，导致如下缺陷：
①、没有传统PSA调节阀的功能，压力骤升骤降，气流对床层冲刷明显，吸附剂受影响大；
②、管道不能共用，变压吸附每一步均需一一对应一条管道，整套系统结构复杂，生产成本高。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决现有技术中变压吸附每步都需要一条管道、管道不能共用带来的系统结构复杂、生产成本高的问题，提供一种旋转分配器用于沼气分离甲烷的方法。
本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
一种旋转分配器用于沼气分离甲烷的方法，包括多个吸附塔、一个旋转分配器，旋转分配器的塔上口、塔下口的数量与吸附塔数量相同，每个吸附塔的出料口与对应的塔上口连通，每个吸附塔的进料口与对应的塔下口连通；
旋转分配器包括外壳、流道分布器；
外壳，外壳上开设有于进料的FG口、用于产品输出的PG口、用于放空的VT口、以及用于连通吸附塔的塔上口和塔下口；
流道分布器，设置于外壳内并可在外壳内转动，流道分布器的上部、下部均各自沿流道分布器的周向开设有多个独立的功能腔室，流道分布器上部的功能腔室依次包括A腔、E1D腔、E2D腔、PP腔、P腔、E2R腔、E1R腔和FR腔，流道分布器下部的功能腔室依次包括A腔、D腔、P腔；
流道分布器上部的A腔、FR腔均与PG口连通，流道分布器上部的功能腔室均开设有可与塔上口连通的连通缝，流道分布器下部的A腔与FG口连通、P腔和D腔均与VT口连通，流道分布器下部的D室开设有可与塔下口连通的连通缝，流道分布器与外壳之间实现密封；
将将沼气作为原料气，原料气通过外壳上的FG口进入流道分布器下部的A腔，在流道分布器上部的A腔通过连通缝与吸附塔A对应的A塔上口连通时，原料气通过A塔下口进入吸附塔A进行吸附，甲烷通过A塔上口进入流道分布器上部的A腔并经PG口输出；转动流道分布器并调节流道分布器的转速，流道分布器上不同的功能腔室与不同的吸附塔连通或阻断连通，流道分布器中的各功能腔室与各吸附塔进行吸附与解吸的循环操作中的时序首尾连接，原料气分布在各个腔室、腔室与吸附塔连接管路以及各吸附塔内，使得内个吸附塔重复吸附与解吸步骤。
作为优选地，沼气由以下体积百分比的原料组成：H2 1％、CO2 20％～40％、N2 0～5％、CH4 50％～80％，余量为O2、H2S。
作为优选地，吸附塔设置有五个，分别是A塔、B塔、C塔、D塔、E塔，同时间有1个吸附塔处于吸附状态，进行2次均压；解吸方式采用冲洗或真空；流道分布器的转速为20～70min/rad，产量为300～8000Nm3/h。
作为优选地，产量为3500Nm3/h，流道分布器的转速为30～40min/rad。
作为优选地，流道分布器的连通缝为变径连通缝，变径连通缝的尺寸沿流道分布器的旋转方向依次增加。
作为优选地，流道分布器包括位于上部的上分布器、位于下部的下分布器，A腔、E1D腔、E2D腔、PP腔、P腔、E2R腔、E1R腔和FR腔开设在上分布器上开设在上分布器上，A腔、D腔、P腔开设在下分布器上；上分布器、下分布器独自旋转，且转速、旋转方向均相同。
作为优选地，流道分布器上部中，P腔、E3R腔设置在A腔的对向，且在E3D腔与P腔之间具有实心区域，在E3R腔与E2R腔之间、E2R腔与E1R腔之间均具有实心区域；
流道分布器下部中，D腔、P腔设置在A腔的对向，且在A腔与D腔之间、P腔与A腔之间均具有实心区域。
作为优选地，根据原料气的工况、产品气与解吸气的技术指标来调节流道分布器的转速。
作为优选地，吸附塔设置有五个，分别是A塔、B塔、C塔、D塔和E塔，转动旋转分配器中的流道分布器，并通过以下步骤进行吸附工序、均升/均降工序：
在时间片1的区间中，A塔处于吸附状态，原料气从FG口进入旋转分布器下部A腔，进入A塔底部后从其顶部进入旋转分布器顶部A腔，从PG管送出系统；B塔、E塔处于一次均压，E塔气体从顶部进入旋转分布器上部E1D腔，通过管道进入E1R腔，从B塔顶部进入对B塔完成均压；C塔、D塔处于配套顺放冲洗状态，D塔气体从顶部进入旋转分布器上部PP腔，通过管道进入P腔后，进入C塔顶部，从底部进入旋转分布器下部P腔后从VT口送出系统，完成冲洗；
在时间片2的区间中，A塔保持吸附状态，气流不变；B塔处于终充状态，塔底部与旋转分布器无连通，顶部与旋转分布器FR腔连通，FR腔通过管道从A腔获得气体，对B塔进行充压；D塔处于逆放状态，顶部与旋转分布器无连通，底部与旋转分布器下部D腔连通，气体通过VT口送出系统；C塔、E塔处于二次均压，E塔气体从顶部进入旋转分布器上部E2D腔，通过管道进入E2R腔，从B塔顶部进入对B塔完成均压；
在时间片3的区间中，A塔保持吸附状态，气流不变；B塔继续终充，气流不变；C塔处于保持状态，塔顶部、底部与旋转分布器均无连通；D塔、E塔处于配套顺放冲洗状态，E塔气体从顶部进入旋转分布器上部PP腔，通过管道进入P腔后，进入D塔顶部，从底部进入旋转分布器下部P腔后从VT口送出系统，完成冲洗；
在时间片4的区间中，B塔处于吸附状态，原料气从FG口进入旋转分布器下部A腔，进入B塔底部后从其顶部进入旋转分布器顶部A腔，从PG管送出系统；A塔与C塔处于一次均压，A塔气体从顶部进入旋转分布器上部E1D腔，通过管道进入E1R腔，从C塔顶部进入对C塔完成均压；D塔、E塔处于配套顺放冲洗状态，气流不变，完成冲洗；
在时间片5的区间中，B塔处于吸附状态，气流不变；C塔处于终充状态，塔底部与旋转分布器无连通，顶部与旋转分布器FR腔连通，FR腔通过管道从A腔获得气体，对C塔进行充压；E塔处于逆放状态，顶部与旋转分布器无连通，底部与旋转分布器下部D腔连通，气体通过VT口送出系统；A塔与D塔处于二次均压，A塔气体从顶部进入旋转分布器上部E2D腔，通过管道进入E2R腔，从D塔顶部进入对D塔完成均压；
在时间片6的区间中，B塔维持吸附状态，气流不变；C塔处于终充状态，气流不变；D塔处于保持状态，塔顶部、底部与旋转分布器均无连通；A塔、E塔处于配套顺放冲洗状态，A塔气体从顶部进入旋转分布器上部PP腔，通过管道进入P腔后，进入E塔顶部，从底部进入旋转分布器下部P腔后从VT口送出系统，完成冲洗；
在时间片7的区间中，C塔处于吸附状态，原料气从FG口进入旋转分布器下部A腔，进入C塔底部后从其顶部进入旋转分布器顶部A腔，从PG管送出系统；B塔与D塔处于一次均压，B塔气体从顶部进入旋转分布器上部E1D腔，通过管道进入E1R腔，从D塔顶部进入对D塔完成均压；A塔、E塔处于配套顺放冲洗状态，A塔气体从顶部进入旋转分布器上部PP腔，通过管道进入P腔后，进入E塔顶部，从底部进入旋转分布器下部P腔后从VT口送出系统，完成冲洗；
在时间片8的区间中，C塔处于吸附状态，气流不变；D塔处于终充状态，塔底部与旋转分布器无连通，顶部与旋转分布器FR腔连通，FR腔通过管道从A腔获得气体，对D塔进行充压；A塔处于逆放状态，顶部与旋转分布器无连通，底部与旋转分布器下部D腔连通，气体通过VT口送出系统；B塔与E塔处于二次均压，B塔气体从顶部进入旋转分布器上部E2D腔，通过管道进入E2R腔，从E塔顶部进入对E塔完成均压；
在时间片9的区间中，C塔处于吸附状态，气流不变；D塔处于终充状态，气流不变；E塔处于保持状态，塔顶部、底部与旋转分布器均无连通；A塔、B塔处于配套顺放冲洗状态，B塔气体从顶部进入旋转分布器上部PP腔，通过管道进入P腔后，进入A塔顶部，从底部进入旋转分布器下部P腔后从VT口送出系统，完成冲洗；
在时间片10的区间中，D塔处于吸附状态，原料气从FG口进入旋转分布器下部A腔，进入D塔底部后从其顶部进入旋转分布器顶部A腔，从PG管送出系统；C塔与E塔处于一次均压，C塔气体从顶部进入旋转分布器上部E1D腔，通过管道进入E1R腔，从E塔顶部进入对E塔完成均压；A塔、B塔处于配套顺放冲洗状态，气流不变；
在时间片11的区间中，D塔处于吸附状态，气流不变；E塔处于终充状态，塔底部与旋转分布器无连通，顶部与旋转分布器FR腔连通，FR腔通过管道从A腔获得气体，对E塔进行充压；B塔处于逆放状态，顶部与旋转分布器无连通，底部与旋转分布器下部D腔连通，气体通过VT口送出系统；A塔与C塔处于二次均压，C塔气体从顶部进入旋转分布器上部E2D腔，通过管道进入E2R腔，从A塔顶部进入对A塔完成均压；
在时间片12的区间中，D塔处于吸附状态，气流不变；E塔处于终充状态，气流不变；A塔处于保持状态，塔顶部、底部与旋转分布器均无连通；B塔、C塔处于配套顺放冲洗状态，C塔气体从顶部进入旋转分布器上部PP腔，通过管道进入P腔后，进入B塔顶部，从底部进入旋转分布器下部P腔后从VT口送出系统，完成冲洗；
在时间片13的区间中，E塔处于吸附状态，原料气从FG口进入旋转分布器下部A腔，进入E塔底部后从其顶部进入旋转分布器顶部A腔，从PG管送出系统；A塔与D塔处于一次均压，D塔气体从顶部进入旋转分布器上部E1D腔，通过管道进入E1R腔，从A塔顶部进入对F塔完成均压；B塔、C塔处于配套顺放冲洗状态，气流不变，完成冲洗；
在时间片14的区间中，E塔处于吸附状态，气流不变；C塔处于逆放状态，气流不变；A塔处于终充状态，塔底部与旋转分布器无连通，顶部与旋转分布器FR腔连通，FR腔通过管道从A腔获得气体，对C塔进行充压；B塔与D塔处于二次均压，D塔气体从顶部进入旋转分布器上部E2D腔，通过管道进入E2R腔，从B塔顶部进入对B塔完成均压；
在时间片15的区间中，E塔处于吸附状态，气流不变；A塔处于终充状态，气流不变；B塔处于保持状态，塔顶部、底部与旋转分布器均无连通；C塔、D塔处于配套顺放冲洗状态，D塔气体从顶部进入旋转分布器上部PP腔，通过管道进入P腔后，进入C塔顶部，从底部进入旋转分布器下部P腔后从VT口送出系统，完成冲洗。
本发明的有益效果如下：
1.本发明中，在旋转分配器的外壳内设置可转动的流道分布器，并在流道分布器中设置具有多种功能的独立的功能腔室，不同功能的功能腔室与对应吸附塔连通或阻断连通时，使对应吸附塔处于吸附、压降、压升、顺放、逆放、冲洗、终充或保持阶段；该旋转分配器可替代原有的旋转阀，且无需设置复杂的吸附管道，不存在复杂的桥架布线、程序编制等工作，吸附系统结构更加简化，生产成本更低。
2.本发明中，将连通缝设置为变径连通缝，且变径连通缝的尺寸沿流道分布器的旋转方向依次增加，这样变径缝与塔上口、塔下口的接触面积按旋转方向从大到小，塔上口、塔下口的流量由小(最小为0)到大逐渐增大，整个流量变化是均匀变化，吸附塔内的压力也均匀变化，并不会骤升骤降，吸附塔内均匀变化的气流对床层的冲刷较弱，吸附剂所受影响较小，吸附塔的吸附效果、吸附能力得到提升。
附图说明
图1为本发明中流道分布器上部中功能腔室的分布示意图；
图2为本发明中流道分布器下部中功能腔室的分布示意图；
图3为本发明中变压吸附时序设计图；
其中，A代表吸附，该塔处于吸附阶段，塔底部进料及顶部出料阀门开启；
EnD代表第n次均压降，该塔处于第n次压降阶段，顶部的n次压降阀开启；
EnR代表第n次均压升，该塔处于第n次压升阶段，顶部的n次压升阀开启；
PP代表顺放，该塔处于顺放阶段，顶部的顺放阀开启；
D代表逆放，该塔处于逆放阶段，底部的逆放阀开启；
P代表冲洗，该塔处于冲洗阶段，顶部的受气阀和底部的冲洗阀开启；
FR代表终充，该塔处于终充阶段，顶部的终充阀开启；
/代表保持，该塔所有阀门关闭。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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
如图1-2所示，一种旋转分配器用于沼气分离甲烷的方法，该方法采用专用装置来进行提纯。该装置包括多个吸附塔、一个旋转分配器，旋转分配器的塔上口、塔下口的数量与吸附塔数量相同，每个吸附塔的出料口与对应的塔上口连通，每个吸附塔的进料口与对应的塔下口连通。
本实施例中，吸附塔设置成5个，分别是吸附塔A、吸附塔B、吸附塔C、吸附塔D、吸附塔E。
旋转分配器包括外壳、流道分布器；
外壳为定子，其安装好后固定不动。在外壳上端面或上部的侧面上开设有塔上口，在外壳下端面或下部的侧面上开设有塔下口；塔上口用于与外部的吸附塔的产品出口连通，塔下口用于与外部的吸附图的进料口连通。若该旋转分配器与多个吸附塔配合使用，则外壳上的塔上口、塔下口可设置多个，多个塔上口、塔下口沿外壳的周向均匀分布。外壳上开设有于进料的FG口、用于产品输出的PG口、用于放空的VT口(用于逆放，冲洗的出口)、以及用于连通吸附塔的塔上口和塔下口；
即塔上口也为5个，分别是A塔上口、B塔上口、C塔上口、D塔上口、E塔上口；塔下口也为5个，分别是A塔下口、B塔下口、C塔下口、D塔下口、E塔下口，如图1、2所示。吸附塔A的进料口、出料口分别与A塔下口、A塔上口对应连通，吸附塔B的进料口、出料口分别与B塔下口、B塔上口对应连通，吸附塔C的进料口、出料口分别与C塔下口、C塔上口对应连通，吸附塔D的进料口、出料口分别与D塔下口、D塔上口对应连通，吸附塔E的进料口、出料口分别与E塔下口、E塔上口对应连通。
流道分布器为定子，流道分布器设置于外壳内，且流道分布器可在外壳内转动。流道分布器的上部、下部均各自沿流道分布器的周向开设有多个独立的功能腔室，功能腔室是腔体而非凹陷区。流道分布器上部、下部的功能腔室的数量、位置、大小、功能可根据实际需求进行设定，且流道分布器上部、下部的功能腔室并不直接连通，而是通过吸附塔进行连通。流道分布器由电机(优选变频电机)带动旋转。流道分布器上部的功能腔室依次包括A腔、E1D腔、E2D腔、PP腔、P腔、E2R腔、E1R腔和FR腔；其中，E1D腔与E1R腔连通，E2D腔与E2R腔连通，P腔与PP腔连通。流道分布器下部的功能腔室依次包括A腔、D腔、P腔。
其中：
A腔，代表用于吸附的腔室；
E1D腔，代表用于第1次压降的腔室；
E2D腔，代表用于第2次压降的腔室；
PP腔，代表用于顺放的腔室；
P腔，代表用于逆放的腔室；
E2R腔，代表用于第2次压升的腔室；
E1R腔，代表用于第1次压升的腔室；
FR腔，代表用于终充的腔室；
D腔，代表用于逆放的腔室。
此外，流道分布器与外壳之间通过面密封的方式实现密封；流道分布器下部的A腔通过腔体连通管/槽与FG口连通，原料气可通过FG口进入流道分配器下部的A腔内，A腔内的原料气可通过与A腔连通的塔下口进入对应的吸附塔内；流道分布器上部的功能腔室均开设有可与塔上口连通的连通缝，由于流道分布器上、下部的A腔上下对应设置，流道分布器转动且当A腔内的连通缝与塔上口连通时，吸附塔内的全体将通过塔上口、连通缝进入流道分布器上部的A腔中；流道分布器上部的A腔通过腔体连通管/槽与PG口连通，流道分布器上部的A腔中的气体最后通过PG口排出并进行收集。在需要进行逆放、冲洗时，可将VT口作为逆放、冲洗的出口。
吸附塔和旋转分配器撬装后，可再进行封装，制成方形或柱形的规整单元。吸附塔内吸附剂可采用按层复合装填，也可使用一体式的规整吸附材料；吸附塔固定于底座上。
本实施例中，将将沼气作为原料气，产品气为甲烷，解吸方式采用冲洗或真空，推荐采用的工艺为：5-1-2P，即5个吸附塔，同时间有1塔处于吸附状态，进行2次均压；产量为300～8000Nm3/h，流道分布器的转速为20～70min/rad。其中，沼气由以下体积百分比的原料组成：H2 1％、CO2 20％～40％、N2 0～5％、CH4 50％～80％，余量为O2、H2S；产量为3500Nm3/h，流道分布器的转速为30～40min/rad。
工作时，原料气通过外壳上的FG口进入流道分布器下部的A腔，在流道分布器上部的A腔通过连通缝与吸附塔A对应的A塔上口连通时，原料气通过A塔下口进入吸附塔A进行吸附，甲烷通过A塔上口进入流道分布器上部的A腔并经PG口输出；然后转动旋转分配器中的流道分布器，随着旋转分配器中的流道分布器转动，流道分布器上不同的腔室与不同的吸附塔连通或阻断连通，吸附塔处于吸附、压降、压升、顺放、逆放、冲洗、终充或保持阶段，并在各阶段之间进行变换，使得气流分配器中的各个通道与各个吸附塔进行的吸附与解吸的循环操作中的时序表首尾连接成圆，并完整地形成变压吸附(PSA)吸附与解吸过程的操作循环性，所有的物料或工艺气体被均匀交替地分布在气流分配器中的各个通道与以及连接的各个吸附塔工艺管道和吸附塔内，并将一个循环周期的变压吸附(PSA)通过可控时间片(区)的气流分配器旋转速度与接通的相应各个吸附塔分别同时进行吸附与解吸过程中的各个步骤，进出吸附塔的工艺气体位置是通过针对不同原料气工况及包括产品气与解吸气的技术指标要求所进行调节气流分配器旋转速度而不断地变化的，使得每个吸附塔重复吸附与解吸步骤，最终实现甲烷的提纯(吸附时实现)。
本实施例通过在旋转分配器的外壳内设置可转动的流道分布器，并在流道分布器中设置具有多种功能的独立的功能腔室，不同功能的功能腔室与对应吸附塔连通或阻断连通时，使对应吸附塔处于吸附、压降、压升、顺放、逆放、冲洗、终充或保持阶段；该旋转分配器可替代原有的旋转阀，且无需设置复杂的吸附管道，不存在复杂的桥架布线、程序编制等工作，吸附系统结构更加简化，生产成本更低。
实施例2
在实施例1的基础上，吸附塔设置有五个，分别是A塔、B塔、C塔、D塔和E塔，转动旋转分配器中的流道分布器，并通过以下步骤进行吸附工序、均升/均降工序：
在时间片1的区间中，A塔处于吸附状态，原料气从FG口进入旋转分布器下部A腔，进入A塔底部后从其顶部进入旋转分布器顶部A腔，从PG管送出系统；B塔、E塔处于一次均压，E塔气体从顶部进入旋转分布器上部E1D腔，通过管道进入E1R腔，从B塔顶部进入对B塔完成均压；C塔、D塔处于配套顺放冲洗状态，D塔气体从顶部进入旋转分布器上部PP腔，通过管道进入P腔后，进入C塔顶部，从底部进入旋转分布器下部P腔后从VT口送出系统，完成冲洗；
在时间片2的区间中，A塔保持吸附状态，气流不变；B塔处于终充状态，塔底部与旋转分布器无连通，顶部与旋转分布器FR腔连通，FR腔通过管道从A腔获得气体，对B塔进行充压；D塔处于逆放状态，顶部与旋转分布器无连通，底部与旋转分布器下部D腔连通，气体通过VT口送出系统；C塔、E塔处于二次均压，E塔气体从顶部进入旋转分布器上部E2D腔，通过管道进入E2R腔，从B塔顶部进入对B塔完成均压；
在时间片3的区间中，A塔保持吸附状态，气流不变；B塔继续终充，气流不变；C塔处于保持状态，塔顶部、底部与旋转分布器均无连通；D塔、E塔处于配套顺放冲洗状态，E塔气体从顶部进入旋转分布器上部PP腔，通过管道进入P腔后，进入D塔顶部，从底部进入旋转分布器下部P腔后从VT口送出系统，完成冲洗；
在时间片4的区间中，B塔处于吸附状态，原料气从FG口进入旋转分布器下部A腔，进入B塔底部后从其顶部进入旋转分布器顶部A腔，从PG管送出系统；A塔与C塔处于一次均压，A塔气体从顶部进入旋转分布器上部E1D腔，通过管道进入E1R腔，从C塔顶部进入对C塔完成均压；D塔、E塔处于配套顺放冲洗状态，气流不变，完成冲洗；
在时间片5的区间中，B塔处于吸附状态，气流不变；C塔处于终充状态，塔底部与旋转分布器无连通，顶部与旋转分布器FR腔连通，FR腔通过管道从A腔获得气体，对C塔进行充压；E塔处于逆放状态，顶部与旋转分布器无连通，底部与旋转分布器下部D腔连通，气体通过VT口送出系统；A塔与D塔处于二次均压，A塔气体从顶部进入旋转分布器上部E2D腔，通过管道进入E2R腔，从D塔顶部进入对D塔完成均压；
在时间片6的区间中，B塔维持吸附状态，气流不变；C塔处于终充状态，气流不变；D塔处于保持状态，塔顶部、底部与旋转分布器均无连通；A塔、E塔处于配套顺放冲洗状态，A塔气体从顶部进入旋转分布器上部PP腔，通过管道进入P腔后，进入E塔顶部，从底部进入旋转分布器下部P腔后从VT口送出系统，完成冲洗；
在时间片7的区间中，C塔处于吸附状态，原料气从FG口进入旋转分布器下部A腔，进入C塔底部后从其顶部进入旋转分布器顶部A腔，从PG管送出系统；B塔与D塔处于一次均压，B塔气体从顶部进入旋转分布器上部E1D腔，通过管道进入E1R腔，从D塔顶部进入对D塔完成均压；A塔、E塔处于配套顺放冲洗状态，A塔气体从顶部进入旋转分布器上部PP腔，通过管道进入P腔后，进入E塔顶部，从底部进入旋转分布器下部P腔后从VT口送出系统，完成冲洗；
在时间片8的区间中，C塔处于吸附状态，气流不变；D塔处于终充状态，塔底部与旋转分布器无连通，顶部与旋转分布器FR腔连通，FR腔通过管道从A腔获得气体，对D塔进行充压；A塔处于逆放状态，顶部与旋转分布器无连通，底部与旋转分布器下部D腔连通，气体通过VT口送出系统；B塔与E塔处于二次均压，B塔气体从顶部进入旋转分布器上部E2D腔，通过管道进入E2R腔，从E塔顶部进入对E塔完成均压；
在时间片9的区间中，C塔处于吸附状态，气流不变；D塔处于终充状态，气流不变；E塔处于保持状态，塔顶部、底部与旋转分布器均无连通；A塔、B塔处于配套顺放冲洗状态，B塔气体从顶部进入旋转分布器上部PP腔，通过管道进入P腔后，进入A塔顶部，从底部进入旋转分布器下部P腔后从VT口送出系统，完成冲洗；
在时间片10的区间中，D塔处于吸附状态，原料气从FG口进入旋转分布器下部A腔，进入D塔底部后从其顶部进入旋转分布器顶部A腔，从PG管送出系统；C塔与E塔处于一次均压，C塔气体从顶部进入旋转分布器上部E1D腔，通过管道进入E1R腔，从E塔顶部进入对E塔完成均压；A塔、B塔处于配套顺放冲洗状态，气流不变；
在时间片11的区间中，D塔处于吸附状态，气流不变；E塔处于终充状态，塔底部与旋转分布器无连通，顶部与旋转分布器FR腔连通，FR腔通过管道从A腔获得气体，对E塔进行充压；B塔处于逆放状态，顶部与旋转分布器无连通，底部与旋转分布器下部D腔连通，气体通过VT口送出系统；A塔与C塔处于二次均压，C塔气体从顶部进入旋转分布器上部E2D腔，通过管道进入E2R腔，从A塔顶部进入对A塔完成均压；
在时间片12的区间中，D塔处于吸附状态，气流不变；E塔处于终充状态，气流不变；A塔处于保持状态，塔顶部、底部与旋转分布器均无连通；B塔、C塔处于配套顺放冲洗状态，C塔气体从顶部进入旋转分布器上部PP腔，通过管道进入P腔后，进入B塔顶部，从底部进入旋转分布器下部P腔后从VT口送出系统，完成冲洗；
在时间片13的区间中，E塔处于吸附状态，原料气从FG口进入旋转分布器下部A腔，进入E塔底部后从其顶部进入旋转分布器顶部A腔，从PG管送出系统；A塔与D塔处于一次均压，D塔气体从顶部进入旋转分布器上部E1D腔，通过管道进入E1R腔，从A塔顶部进入对F塔完成均压；B塔、C塔处于配套顺放冲洗状态，气流不变，完成冲洗；
在时间片14的区间中，E塔处于吸附状态，气流不变；C塔处于逆放状态，气流不变；A塔处于终充状态，塔底部与旋转分布器无连通，顶部与旋转分布器FR腔连通，FR腔通过管道从A腔获得气体，对C塔进行充压；B塔与D塔处于二次均压，D塔气体从顶部进入旋转分布器上部E2D腔，通过管道进入E2R腔，从B塔顶部进入对B塔完成均压；
在时间片15的区间中，E塔处于吸附状态，气流不变；A塔处于终充状态，气流不变；B塔处于保持状态，塔顶部、底部与旋转分布器均无连通；C塔、D塔处于配套顺放冲洗状态，D塔气体从顶部进入旋转分布器上部PP腔，通过管道进入P腔后，进入C塔顶部，从底部进入旋转分布器下部P腔后从VT口送出系统，完成冲洗。

Claims (9)

1.一种旋转分配器用于沼气分离甲烷的方法，其特征在于：包括多个吸附塔、一个旋转分配器，旋转分配器的塔上口、塔下口的数量与吸附塔数量相同，每个吸附塔的出料口与对应的塔上口连通，每个吸附塔的进料口与对应的塔下口连通；
旋转分配器包括外壳、流道分布器；
外壳，外壳上开设有于进料的FG口、用于产品输出的PG口、用于放空的VT口、以及用于连通吸附塔的塔上口和塔下口；
流道分布器，设置于外壳内并可在外壳内转动，流道分布器的上部、下部均各自沿流道分布器的周向开设有多个独立的功能腔室，流道分布器上部的功能腔室依次包括A腔、E1D腔、E2D腔、PP腔、P腔、E2R腔、E1R腔和FR腔，流道分布器下部的功能腔室依次包括A腔、D腔、P腔；
流道分布器上部的A腔与PG口连通，流道分布器上部的功能腔室均开设有可与塔上口连通的连通缝，流道分布器下部的A腔与FG口连通，流道分布器下部的D腔开设有可与塔下口连通的连通缝，流道分布器与外壳之间实现密封；
将沼气作为原料气，原料气通过外壳上的FG口进入流道分布器下部的A腔，在流道分布器上部的A腔通过连通缝与吸附塔A对应的A塔上口连通时，原料气通过A塔下口进入吸附塔A进行吸附，甲烷通过A塔上口进入流道分布器上部的A腔并经PG口输出；转动流道分布器并调节流道分布器的转速，流道分布器上不同的功能腔室与不同的吸附塔连通或阻断连通，流道分布器中的各功能腔室与各吸附塔进行吸附与解吸的循环操作中的时序首尾连接，原料气分布在各个腔室、腔室与吸附塔连接管路以及各吸附塔内，使得内个吸附塔重复吸附与解吸步骤；
其中：
A腔，代表用于吸附的腔室；
E1D腔，代表用于第1次压降的腔室；
E2D腔，代表用于第2次压降的腔室；
PP腔，代表用于顺放的腔室；
P腔，代表用于逆放的腔室；
E2R腔，代表用于第2次压升的腔室；
E1R腔，代表用于第1次压升的腔室；
FR腔，代表用于终充的腔室；
D腔，代表用于逆放的腔室。
2.如权利要求1所述一种旋转分配器用于沼气分离甲烷的方法，其特征在于，沼气由以下体积百分比的原料组成：H2 1%、CO2 20%～40%、N2 0～5%、CH4 50%~80%，余量为O2、H2S。
3.如权利要求1所述一种旋转分配器用于沼气分离甲烷的方法，其特征在于，吸附塔设置有五个，分别是A塔、B塔、C塔、D塔和E塔，同时间有1个吸附塔处于吸附状态，进行2次均压；解吸方式采用冲洗或真空；流道分布器的转速为20~70min/rad，产量为300~8000Nm3/h。
4.如权利要求3所述一种旋转分配器用于沼气分离甲烷的方法，其特征在于，产量为3500Nm3/h，流道分布器的转速为30~40min/rad。
5.如权利要求1所述一种旋转分配器用于沼气分离甲烷的方法，其特征在于，流道分布器的连通缝为变径连通缝，变径连通缝的尺寸沿流道分布器的旋转方向依次增加。
6.如权利要求1所述一种旋转分配器用于沼气分离甲烷的方法，其特征在于，流道分布器包括位于上部的上分布器、位于下部的下分布器，A腔、E1D腔、E2D腔、PP腔、P腔、E2R腔、E1R腔和FR腔开设在上分布器上，A腔、D腔、P腔开设在下分布器上；上分布器、下分布器独自旋转，且转速、旋转方向均相同。
7.如权利要求1所述的一种旋转分配器用于沼气分离甲烷的方法，其特征在于：
流道分布器上部中，P腔、E2R腔设置在A腔的对向，且在E2R腔与E1R腔之间、P腔与PP腔之间均具有实心区域；
流道分布器下部中，D腔、P腔设置在A腔的对向，且在A腔与D腔之间、P腔与A腔之间均具有实心区域。
8.如权利要求1所述的一种旋转分配器用于沼气分离甲烷的方法，其特征在于，根据原料气的工况、产品气与解吸气的技术指标来调节流道分布器的转速。
9.如权利要求1所述的一种旋转分配器用于沼气分离甲烷的方法，其特征在于：吸附塔设置有五个，分别是A塔、B塔、C塔、D塔和E塔，转动旋转分配器中的流道分布器，并通过以下步骤进行吸附工序、均升/均降工序：
在时间片1的区间中，A塔处于吸附状态，原料气从FG口进入旋转分布器下部A腔，进入A塔底部后从其顶部进入旋转分布器顶部A腔，从PG管送出系统；B塔、E塔处于一次均压，E塔气体从顶部进入旋转分布器上部E1D腔，通过管道进入E1R腔，从B塔顶部进入对B塔完成均压；C塔、D塔处于配套顺放冲洗状态，D塔气体从顶部进入旋转分布器上部PP腔，通过管道进入P腔后，进入C塔顶部，从底部进入旋转分布器下部P腔后从VT口送出系统，完成冲洗；
在时间片2的区间中，A塔保持吸附状态，气流不变；B塔处于终充状态，塔底部与旋转分布器无连通，顶部与旋转分布器FR腔连通，FR腔通过管道从A腔获得气体，对B塔进行充压；D塔处于逆放状态，顶部与旋转分布器无连通，底部与旋转分布器下部D腔连通，气体通过VT口送出系统；C塔、E塔处于二次均压，E塔气体从顶部进入旋转分布器上部E2D腔，通过管道进入E2R腔，从B塔顶部进入对B塔完成均压；
在时间片3的区间中，A塔保持吸附状态，气流不变；B塔继续终充，气流不变；C塔处于保持状态，塔顶部、底部与旋转分布器均无连通；D塔、E塔处于配套顺放冲洗状态，E塔气体从顶部进入旋转分布器上部PP腔，通过管道进入P腔后，进入D塔顶部，从底部进入旋转分布器下部P腔后从VT口送出系统，完成冲洗；
在时间片4的区间中，B塔处于吸附状态，原料气从FG口进入旋转分布器下部A腔，进入B塔底部后从其顶部进入旋转分布器顶部A腔，从PG管送出系统；A塔与C塔处于一次均压，A塔气体从顶部进入旋转分布器上部E1D腔，通过管道进入E1R腔，从C塔顶部进入对C塔完成均压；D塔、E塔处于配套顺放冲洗状态，气流不变，完成冲洗；
在时间片5的区间中，B塔处于吸附状态，气流不变；C塔处于终充状态，塔底部与旋转分布器无连通，顶部与旋转分布器FR腔连通，FR腔通过管道从A腔获得气体，对C塔进行充压；E塔处于逆放状态，顶部与旋转分布器无连通，底部与旋转分布器下部D腔连通，气体通过VT口送出系统；A塔与D塔处于二次均压，A塔气体从顶部进入旋转分布器上部E2D腔，通过管道进入E2R腔，从D塔顶部进入对D塔完成均压；
在时间片6的区间中，B塔维持吸附状态，气流不变；C塔处于终充状态，气流不变；D塔处于保持状态，塔顶部、底部与旋转分布器均无连通；A塔、E塔处于配套顺放冲洗状态，A塔气体从顶部进入旋转分布器上部PP腔，通过管道进入P腔后，进入E塔顶部，从底部进入旋转分布器下部P腔后从VT口送出系统，完成冲洗；
在时间片7的区间中，C塔处于吸附状态，原料气从FG口进入旋转分布器下部A腔，进入C塔底部后从其顶部进入旋转分布器顶部A腔，从PG管送出系统；B塔与D塔处于一次均压，B塔气体从顶部进入旋转分布器上部E1D腔，通过管道进入E1R腔，从D塔顶部进入对D塔完成均压；A塔、E塔处于配套顺放冲洗状态，A塔气体从顶部进入旋转分布器上部PP腔，通过管道进入P腔后，进入E塔顶部，从底部进入旋转分布器下部P腔后从VT口送出系统，完成冲洗；
在时间片8的区间中，C塔处于吸附状态，气流不变；D塔处于终充状态，塔底部与旋转分布器无连通，顶部与旋转分布器FR腔连通，FR腔通过管道从A腔获得气体，对D塔进行充压；A塔处于逆放状态，顶部与旋转分布器无连通，底部与旋转分布器下部D腔连通，气体通过VT口送出系统；B塔与E塔处于二次均压，B塔气体从顶部进入旋转分布器上部E2D腔，通过管道进入E2R腔，从E塔顶部进入对E塔完成均压；
在时间片9的区间中，C塔处于吸附状态，气流不变；D塔处于终充状态，气流不变；E塔处于保持状态，塔顶部、底部与旋转分布器均无连通；A塔、B塔处于配套顺放冲洗状态，B塔气体从顶部进入旋转分布器上部PP腔，通过管道进入P腔后，进入A塔顶部，从底部进入旋转分布器下部P腔后从VT口送出系统，完成冲洗；
在时间片10的区间中，D塔处于吸附状态，原料气从FG口进入旋转分布器下部A腔，进入D塔底部后从其顶部进入旋转分布器顶部A腔，从PG管送出系统；C塔与E塔处于一次均压，C塔气体从顶部进入旋转分布器上部E1D腔，通过管道进入E1R腔，从E塔顶部进入对E塔完成均压；A塔、B塔处于配套顺放冲洗状态，气流不变；
在时间片11的区间中，D塔处于吸附状态，气流不变；E塔处于终充状态，塔底部与旋转分布器无连通，顶部与旋转分布器FR腔连通，FR腔通过管道从A腔获得气体，对E塔进行充压；B塔处于逆放状态，顶部与旋转分布器无连通，底部与旋转分布器下部D腔连通，气体通过VT口送出系统；A塔与C塔处于二次均压，C塔气体从顶部进入旋转分布器上部E2D腔，通过管道进入E2R腔，从A塔顶部进入对A塔完成均压；
在时间片12的区间中，D塔处于吸附状态，气流不变；E塔处于终充状态，气流不变；A塔处于保持状态，塔顶部、底部与旋转分布器均无连通；B塔、C塔处于配套顺放冲洗状态，C塔气体从顶部进入旋转分布器上部PP腔，通过管道进入P腔后，进入B塔顶部，从底部进入旋转分布器下部P腔后从VT口送出系统，完成冲洗；
在时间片13的区间中，E塔处于吸附状态，原料气从FG口进入旋转分布器下部A腔，进入E塔底部后从其顶部进入旋转分布器顶部A腔，从PG管送出系统；A塔与D塔处于一次均压，D塔气体从顶部进入旋转分布器上部E1D腔，通过管道进入E1R腔，从A塔顶部进入对D塔完成均压；B塔、C塔处于配套顺放冲洗状态，气流不变，完成冲洗；
在时间片14的区间中，E塔处于吸附状态，气流不变；C塔处于逆放状态，气流不变；A塔处于终充状态，塔底部与旋转分布器无连通，顶部与旋转分布器FR腔连通，FR腔通过管道从A腔获得气体，对C塔进行充压；B塔与D塔处于二次均压，D塔气体从顶部进入旋转分布器上部E2D腔，通过管道进入E2R腔，从B塔顶部进入对B塔完成均压；
在时间片15的区间中，E塔处于吸附状态，气流不变；A塔处于终充状态，气流不变；B塔处于保持状态，塔顶部、底部与旋转分布器均无连通；C塔、D塔处于配套顺放冲洗状态，D塔气体从顶部进入旋转分布器上部PP腔，通过管道进入P腔后，进入C塔顶部，从底部进入旋转分布器下部P腔后从VT口送出系统，完成冲洗。
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