CN1175474A - 多塔负变压吸附气体分离方法和装置 - Google Patents

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李东林
侯世杰
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Abstract

本发明为多塔负变压吸附气体分离方法及其装置。吸附塔在运行时工作程序依次包括吸附,均压降压,抽负压,均压升压,终充升压五个步骤。有负压缓冲罐2连接在解吸气总管8上使抽真空步骤在整个工艺流程中连续。工作时,处于吸附状态的吸附塔数为吸附塔总数减2。吸附步骤在整个工艺流程中连续。

Description

多塔负变压吸附气体分离方法和装置
本发明与变压吸附气体分离方法和装置有关，尤其与负变压吸附(VPSA)气体分离方法和装置有关。
在化学工程中，许多气体分离过程采用VPSA工艺流程，其工作原理是使一定压力的混合气通过吸附塔，利用吸附塔中的吸附剂在一定压力下选择性吸附其中容易吸附的组份，而不易吸附的组份从吸附塔顶排出，排出气或作为产品，或作为废气。而吸附塔经均压降压(和顺放降压)后，用真空泵对吸附塔抽负压，抽出的气体或作为废气或作为产品，在对吸附塔抽负压时，吸附剂亦因吸附的气体解吸出来而得到再生。
传统的VPSA工艺流程如空气分离制富氧的两塔或三塔流程和脱除CO2的四塔或六塔流程，工作时，两塔、三塔、四塔流程均为单塔吸附，六塔流程为两塔吸附，其余的塔处于解吸再生或升压操作步骤。吸附剂同时处于吸附状态的仅为装入装置总吸附剂用量的25％-50％。吸附剂吸附利用率较低从而导致生产效率较低而能耗较高。传统的VPSA工艺，如四塔和六塔变换气脱除CO2流程，采用两次均压升压步骤，需较高的压力气源，装置投资大且耗能较高。
本发明的目的是提供一种吸附剂利用率高，生产效率高，成本低，能耗低的多塔负变压吸附气体分离方法和装置。
本发明是这样实现的：
本发明的方法中，吸附塔在运行时工作程序依次包括吸附，均压降压，抽负压，均压升压，终充升压五个步骤，多个吸附塔交替轮流执行上述步骤，有负压缓冲罐(2)连接在解吸气总管(8)上使抽真空步骤在整个工艺流程中连续，工作时，处于吸附状态的吸附塔数为吸附塔总数减2，吸附步骤在整个工艺流程中连续。
本发明的方法中的多塔为五个以上(含五个)吸附塔。
本发明的方法中的抽负压步骤可由再生吹洗气吹扫步骤代替。
本发明方法中的吸附塔在运行时工作程序亦可依次为吸附，均压降压，顺放降压，抽负压，均压升压，终充升压六个步骤。
本发明的多塔负变压吸附气体分离装置，其特征在于有五个以上(含五个)以上的吸附塔，吸附塔一端分别通过程控阀10与产品气管4连接，分别通过程控阀12与均压管6连接，分别通过程控阀11与终充升压管5连接，其另一端分别通过程控阀13与进气管7连接，分别通过程控阀13与解吸管8连接，解吸管8的终端一路有真空泵3，另一路有程控阀15和及其连接的负压缓解罐2。
本发明的多塔负变压吸附气体分离装置的吸附塔的一端分别通过程控阀16与废气管线9连接。
本发明的方法中，多个吸附塔交替轮流执行各个相同的工艺步骤。连接在解吸气管8上的负压缓冲罐2解决了多塔运行时真空系统负荷跳跃升降形成的负压波动。并使真空泵3的动力能得到连续应用而达到节能的目的。在本发明的方法中，只要吸附塔的设置总数比处于吸附状态的吸附塔多两台，就能保证吸附塔的正常吸附和真空再生。并使装置在运行时同时处于吸附状态的吸附剂量提高到60％-83％，可明显减少吸附剂用量和装置建设投资，可提高产品产量和质量。同时由于吸附剂利用率的提高，可使吸附压力和真空度下降，节省装置能耗。
如下是本发明的附图：
图1为本发明的实施例1的工艺装置图。
图2为实施例1的工艺流程图。
图3为实施例2的工艺装置图。
图4为实施例2的工艺流程图。
图5为实施例3的工艺装置图。
图6为实施例3的工艺流程图。
图7为实施例4的工艺装置图。
图8为实施例4的工艺流程图。
图9为实施例5的工艺装置图。
图10为实施例5的工艺流程图。
如下是本发明的实施例：
实施例1：
本例为空气分离制富氧的三塔吸附一次均压五塔工艺流程及其装置。
有吸附塔1A-1E五个。运行时，同时处于吸附状态的吸附塔为三个。吸附塔的上端分别通过程控阀10接产品气管4，通过程控阀11接终充升压管5。通过程控阀12接均压管6，吸附塔下端通过程控阀13接低压空气进气管7。通过程控阀14。接负压解吸气管线8。装置如图1所示，
本例的工艺流程如图2所示。
本例吸附剂利用率：60％。产品气连续，吸附压力低、节能，抽真空连续、效率高。
实施例2：
本例为低压煤气脱CO2的四塔吸附一次均压六塔工艺流程及其装置。
装置如图3所示有吸附塔1A-1F六个。运行时，同时处于吸附状态的吸附塔为四个。装置结构同实施例1(附图3)。
本例的工艺流程如图4所示。
本例的吸附剂利用率为66.6％。
本例中如有大量不易吸附的气体可利用做吹洗再生气，在这种流程中也可不用真空泵。
实施例3：
本例为高炉煤气制CO的五塔吸附一次均压七塔工艺流程及其装置。
装置如图5所示，有吸附塔1A-1G七个。运行时，同时处于吸附状态的吸附塔为五个。装置结构基本上与实施例1相同，只是吸附塔上端分别通过程控阀16与废气管线9连接。低压高炉煤气从进气管7进入吸附塔。产品气CO从解吸管8经过真空泵3抽出。废气经管线4和9排出。
本例的工艺流程如图6所示。
本例在均压降压和抽负压步骤之间增加了顺放废气步骤。
本例的吸附剂利用率为71％，产品气连续，抽真空连续，效率高。吸附压力较低，节能。
实施例4：
本例为六塔吸附，一次均压的八塔流程。
装置如图7所示，有吸附塔1A-1H八个。本例的装置与实施例1相同。
本例的工艺流程如图8所示。
本例的吸附剂利用率为75％，产品气连续，抽真空连续，效果好，吸附压力低，节能。
实施例5：
本例为七塔吸附一次均压的九塔流程。
装置如图9所示，有吸附塔1A-1I九个。本例的装置结构与实施例1相同。
本例的工艺流程如图10所示。
本例的吸附剂利用率达77.7％。产品气连续，抽真空连续，效果好。吸附压力低，节能。

Claims (6)

1、一种多塔负变压吸附气体分离方法，吸附塔在运行时工作程序依次包括吸附，均压降压，抽负压，均压升压，终充升压五个步骤，多个吸附塔交替轮流执行上述步骤，有负压缓冲罐(2)连接在解吸气总管(8)上使抽真空步骤在整个工艺流程中连续，工作时，处于吸附状态的吸附塔数为吸附塔总数减2，吸附步骤在整个工艺流程中连续。
2、根据权利要求1所述的多塔负变压吸附气体分离方法，其特征在于所说的多塔为五个以上(含五个)的吸附塔。
3、根据权利要求2所述的多塔负变压吸附气体分离方法，其特征在于所说的抽负压步骤亦可由吹洗气吹洗再生步骤代替。
4、根据权利要求1或2或3所述的多塔负变压吸附气体分离方法，其特征在于吸附塔在运行时工作程序亦可依次为吸附，均压降压，顺放降压，抽负压，均压升压，终充升压六个步骤。
5、一种多塔负变压吸附气体分离装置，其特征在于有五个以上(含五个)的吸附塔。吸附塔一端分别通过程控阀(10)与产品气管(4)连接，通过程控阀(12)与均压管(6)连接，通过程控阀(11)与终充升压管(5)连接，其另一端分别通过程控阀(13)与进气管(7)连接，通过程控阀(14)与解吸管(8)连接，解吸管(8)的终端一路接真空泵(3)，另一路通过程控阀(15)连接负压缓冲罐(2)。
6、根据权利要求4所述的多塔负变压吸附气体分离装置，其特征在于吸附塔的顶端通过程控阀(16)与废气管线(9)连接。
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