CN1334135A - 采用变压吸附技术从变换气中脱除二氧化碳的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了采用变压吸附技术从变换气中脱除二氧化碳的方法,采用二段变压吸附装置串联操作,第一段变压吸附装置用于脱除大部分二氧化碳,第二段变压吸附装置用于将第一段变压吸附装置吸附塔吸附步骤流出的粗氢、氮气中的二氧化碳进一步净化,两段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次均经历吸附A、均压降压ED、逆放BD、抽真空VC、均压升压ER、最终升压FR变压吸附工艺步骤。本发明与现有技术相比大幅度节省操作费用,并提高了装置的氢、氮气回收率。
Description
本发明涉及采用变压吸附技术从变换气中脱除二氧化碳的方法。
目前,采用两段变压吸附技术从变换气中脱除二氧化碳的方法,国内外还没有公开的专利文献和资料报道。以前全都采用一套变压吸附装置脱除变换气中的二氧化碳,如中国专利公开号CN1069708A、CN1146369A、CN1171285A等均采用一套变压吸附装置脱除变换气中的二氧化碳,上述现有技术的吸附塔在均压降压结束后,吸附塔内还有较高压力,然后将其逆放放空。通过分析,放空气中从开始到结束其氢、氮气含量约在40%左右,这使变换气中的氢、氮气损失很大,而且绝大部分二氧化碳要靠抽真空解吸,电耗很高,增加了合成氨的成本。
本发明的目的是提供一种采用两段变压吸附技术从变换气中脱除二氧化碳的方法,该方法克服了现有技术的上述问题,与现有技术相比大幅度节省电耗和提高装置的氢、氮气回收率。
本发明的目的是通过如下的技术手段实现的。
一种采用两段变压吸附技术从变换气中脱除二氧化碳的方法,此方法采用二段变压吸附装置串联操作,第一段变压吸附装置用于脱除大部分二氧化碳,第二段变压吸附装置用于将第一段变压吸附装置吸附塔吸附步骤流出的粗氢、氮气中的二氧化碳进一步净化。变换气进入第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔,吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附变换气中的水、有机硫、无机硫及二氧化碳等组分,未吸附的部分二氧化碳和不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端流出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔,吸附塔中的吸附剂选择性地吸附二氧化碳,不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端排出进入合成氨的压缩工段。两段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次均经历吸附A、均压降压ED、逆放BD、抽真空VC、均压升压ER、最终升压FR变压吸附工艺步骤,第二段变压吸附装置正处于吸附步骤的吸附塔出口流出的混合气主要为氮、氢气。
本发明与现有技术相比大幅度节省操作费用,并提高了装置的氢、氮气回收率。
第二段变压吸附装置吸附塔在均压降压ED和逆放BD步骤之间有回收RG步骤,在第二段变压吸附装置吸附塔增加回收RG步骤的同时,必须在第一段变压吸附装置吸附塔在抽真空VC和均压升压ER步骤之间有二段气升压2ER步骤。
第一段变压吸附装置吸附塔内由下到上装填的吸附剂为活性氧化铝、活性炭及细孔硅胶,或活性氧化铝及活性炭,或活性氧化铝及细孔硅胶,第二段变压吸附装置吸附塔内装填的吸附剂只为细孔硅胶。
第二段变压吸附装置吸附塔的回收RG步骤是将其吸附塔内均压降完成后的气体逆向放入该中间独立吸附床T,该中间独立吸附床T也可以用缓冲罐代替。
第一段变压吸附装置吸附塔抽真空VC步骤结束后与中间独立吸附床T或缓冲罐连通,或直接与第二段变压吸附装置均压降结束后的吸附塔连通,用第二段变压吸附装置吸附塔回收RG步骤的气体对第一段变压吸附装置吸附塔升压。
第一段变压吸附装置出口气中二氧化碳的平均浓度为1.5~12%(V),在此范围内,二氧化碳的平均浓度越高效果越好。
第一段变压吸附装置均压降ED结束时,吸附塔瞬间流出气中二氧化碳浓度为30~96%(V),最佳为75~90%(V)。
两段变压吸附装置吸附步骤A的压力为0.1~3.6MPa,两段变压吸附装置的吸附压力可以不相等。
吸附床T所用的吸附剂为活性炭、硅胶或分子筛中的一种。
如下是本发明的附图:
图1是本发明实施例1的工艺流程图。
图2是本发明实施例1第一段变压吸附装置吸附塔的工艺步骤运行程序表。
图3是本发明实施例1第二段变压吸附装置吸附塔的工艺步骤运行程序表。
图4是本发明实施例2的工艺流程图。
图5是本发明实施例2第一段变压吸附装置吸附塔的工艺步骤运行程序表。
图6是本发明实施例2第二段变压吸附装置吸附塔的工艺步骤运行程序表。
图7是本发明实施例3的工艺流程图。
图8是本发明实施例3第一段变压吸附装置吸附塔的工艺步骤运行程序表。
图9是本发明实施例3第二段变压吸附装置吸附塔的工艺步骤运行程序表
本发明的实施方式:
本发明原料气是合成氨变换气,其典型组成如下表:
组份 | H2 | N2 | CO2 | CO | CH4 | O2+Ar | 总硫 | H2O(汽) |
浓度(%)(V) | 46~55 | 15~18 | 22~32 | 0.3~8 | 1~2 | ≤0.8 | ≤300mg/Nm3 | 饱和 |
本发明采用两段变压吸附技术从变换气中脱除二氧化碳,第一段变压吸附装置用于脱除大部分二氧化碳,其吸附塔出口气中二氧化碳的平均浓度为1.5~12%(V),吸附塔内由下到上装填的吸附剂为活性氧化铝、活性炭及细孔硅胶,或为活性氧化铝及活性炭,或为活性氧化铝及细孔硅胶,第二段变压吸附装置用于将第一段变压吸附装置出口气中的二氧化碳(平均浓度为1.5~12%(V))脱除到0.2%以下,吸附塔内装填的吸附剂为细孔硅胶。两段变压吸附装置的每个吸附塔在一个循环中依次经历如下步骤。
第一段变压吸附装置:
(1)吸附A
将变换气送入处于吸附步骤的吸附塔进料口,吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附变换气中的水、有机硫和无机硫及二氧化碳等组分,未吸附的部分二氧化碳和不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端流出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔,随着时间的推移,吸附剂吸附的水、有机硫和无机硫及二氧化碳等组分的总量不断增加,当吸附剂吸附上述组分饱和时,停止进气,此时吸附结束。出口气中二氧化碳浓度可以控制在1.5~12%(V)。
(2)均压降压ED
吸附结束后,吸附塔内死空间气体中氢、氮气浓度较高和二氧化碳浓度较低,一方面这部分氢、氮气需回收利用,另一方面吸附塔内二氧化碳浓度需要提高,为此,必须把吸附塔内的气体顺着吸附方向从吸附塔出口处降压。死空间气体分次从吸附塔出口排出进入本段已完成抽空步骤的相应吸附塔升压,每排一次气体,就均压一次,随着均压次数的增加,吸附塔出口处的二氧化碳浓度不断增高,同时氢、氮气得到回收利用。均压次数由吸附压力和吸附结束后吸附塔出口处的二氧化碳浓度决定。即均压次数应满足均压结束后吸附塔出口处的二氧化碳浓度在30~96%(V)范围内,最佳在75~90%(V)范围内。
(3)逆放BD
均压降压ED结束后,吸附塔中气体压力较高,将这部分气体逆向放空。现有技术的吸附塔在均压降压结束后,吸附塔出口处的二氧化碳浓度一般在5%(V)以下,其它组分主要为氢、氮气,而本发明第一段变压吸附装置吸附塔在均压降压结束后,吸附塔出口处的二氧化碳浓度一般在75%(V)以上,所以本发明第一段变压吸附装置的氢、氮气损失极少,且由于在均压降压结束后,吸附塔内的二氧化碳分压比现有技术高得多,因此逆向放空解吸出的二氧化碳量比现有技术多得多,这就大大节省了真空泵电耗。
(4)抽真空VC
逆放BD结束后,从吸附塔底部用真空泵将吸附剂吸附的二氧化碳抽出来放空,使吸附剂得到再生。
(5)二段气升压2ER
抽真空结束后,利用第二段变压吸附装置吸附塔均压降压ED完成后的气体从出口端进入已完成抽真空步骤的吸附塔,使吸附塔升压。
(6)均压升压ER
二段气升压ER2结束后,利用本段均压降压步骤排出的气体,从出口端进入吸附塔,使吸附塔逐步升高压力,均压升压与均压降压的次数相等。每次均压升压的气体来自不同吸附塔的均压降压气体。
(7)最终升压FR
均压升压结束后,利用处于吸附步骤的吸附塔出口气从顶端对吸附塔进行升压,直至升到吸附压力。
第二段变压吸附装置
(1)吸附A
将第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气送入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔,吸附塔中的吸附剂选择性地吸附二氧化碳,不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端排出进入合成氨的压缩工段。随着时间的推移,吸附剂吸附的二氧化碳总量不断增加,当吸附剂吸附二氧化碳饱和时,停止进气,此时吸附结束,出口气中二氧化碳浓度控制在0.2%(V)以下。
(2)均压降压ED
吸附结束后,吸附塔内死空间气体中氢、氮气很多,这部分氢、氮气需回收利用。死空间气体分次从吸附塔出口排出进入本段已完成抽空步骤的相应吸附塔升压,每排一次气体,就均压一次,随着均压次数的增加,吸附塔出口处的二氧化碳浓度不断增高,均压次数由吸附压力和吸附结束后吸附塔出口处的二氧化碳浓度决定。
(3)回收RG
均压降压结束后,吸附塔内死空间气体中氢、氮气浓度较高,将吸附塔内气体逆向放入一个独立的装有细孔硅胶的吸附床,此后再将该吸附床与第一段变压吸附装置刚抽完真空的吸附塔连通,对第二段变压吸附装置的氢、氮气加以回收,以提高整个变压吸附装置的氢、氮气回收率。
(4)逆放BD
回收RG结束后,吸附塔中气体压力还高于大气压,且二氧化碳浓度较高,为了节省真空泵电耗,将这部分气体逆向放空。
(5)抽真空VC
逆放结束后,从吸附塔底部用真空泵将吸附剂吸附的二氧化碳及其它组分抽出来放空,使吸附剂得到再生。
(6)均压升压ER
抽真空结束后,利用均压降压步骤排出的气体,从出口端进入已完成抽真空步骤的吸附塔,使吸附塔逐步升高压力,均压升压与均压降压的次数相等。每次均压升压的气体来自不同吸附塔的均压降压气体
(7)最终升压FR
均压升压结束后,利用处于吸附步骤的吸附塔出口气从顶端对吸附塔进行升压,直至升到吸附压力。
本发明的实施例1:
本例的原料气为以无烟煤为原料,采用间隙法造气获得的合成氨变换气。采用本发明将此合成氮变换气中的二氧化碳净化到小于或等于0.2%(V)。
本实施例的合成氨变换气组成如下:组 份 H2 N2 C02 CO CH4 02+Ar 总硫 水(汽)浓度V% 52~53 17~18 28 ≤0.8 1~2 ≤0.8 150mg/Nm3 饱和温度:≤40℃压力:0.7MPa(G)
如图1所示,吸附塔A~E共5台组成第一段变压吸附装置,吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝、活性炭及细孔硅胶,运行单塔吸附两次均压程序,通过真空泵P1利用真空管线G16对吸附塔抽真空;吸附塔a~f共6台组成第二段变压吸附装置,吸附塔内装填的吸附剂为细孔硅胶,运行单塔吸附三次均压程序,通过真空泵P2利用真空管线G27对吸附塔抽真空。本实施例将上述二段变压吸附装置串联操作,第一段变压吸附装置用于脱除变换气中的大部分二氧化碳,第二段变压吸附装置作用是把第一段变压吸附装置的出口气中二氧化碳进一步净化,使第二段变压吸附装置吸附塔a~f上端出口的氢、氮气中二氧化碳浓度小于0.2%(V),以满足合成氨下一步工序的需要。
变换气进入第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔,吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附变换气中的水、有机硫、无机硫及二氧化碳等组分,未吸附的部分二氧化碳和不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端排出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔,吸附塔中的吸附剂选择性地吸附二氧化碳,不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端排出进入压缩工段。第一段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、一均降E1D、二均降E2D、逆放BD、抽真空VC、二段气升压2ER、二均升E2R、一均升E1R、最终升压FR变压吸附工艺步骤,第二段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、一均降E1D、二均降E2D、三均降E3D、回收RG、抽真空VC、三均升E3R、二均升E2R、一均升E1R、最终升压FR变压吸附工艺步骤,第二段变压吸附装置正处于吸附步骤的吸附塔出口排出的混合气主要为氮、氢气产品,其中还含有少量的一氧化碳和甲烷。现以A塔为例,对照图2,说明本实施例第一段变压吸附装置吸附塔在一个循环过程中的工艺步骤:
(1)吸附A
此时,A塔已完成最终升压FR步骤,打开程控阀1A、2A,变换气经管道G11进入吸附塔A,在A吸附塔中,吸附剂选择性地依次吸附变换气中的水、有机硫、无机硫及二氧化碳等组分,未吸附的部分二氧化碳和不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端经程控阀2A流出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔,随着时间的推移,吸附剂吸附的水、有机硫和无机硫及二氧化碳等组分的总量不断增加,当吸附剂吸附上述组分饱和时,停止进气,此时吸附结束,出口气中二氧化碳浓度控制在12%(V)。
(2)第一次均压降步骤,简称一均降E1D
吸附结束后,打开程控阀3A、3C,A塔内的气体经管道G13进入C塔对C塔进行一均升,当A和C塔压力基本平衡后,关闭程控阀3A。
(3)第二次均压降步骤,简称二均降E2D
一均降结束后,打开程控阀4A、4D,A塔内的气体经管道G14进入D塔对D塔进行二均升,当A塔出口气中的二氧化碳浓度高于80%(V)时,关闭程控阀4A、4D。
(4)逆放BD
二均降E2D结束后,打开程控阀5A,将A塔内的气体逆向放空,当A塔内的气体降到常压时,关闭程控阀5A。
(5)抽真空VC
逆放BD结束后,打开程控阀6A,经管道G16、真空泵P1从A塔底部把塔内的二氧化碳抽出放空,抽真空结束后,关闭程控阀6A。
(6)二段气升压2ER
抽真空VC结束后,打开程控阀4A、KV9a,中间独立吸附床T内的气体进入A塔对A塔进行升压,升压结束后,关闭程控阀KV9a。
(7)第二次均压升步骤,简称二均升E2R
二段气升压2ER结束后,打开程控阀4C,C塔内的气体经管道G14进入A塔对A塔进行二均升,当C和A塔压力基本平衡后,关闭程控阀4C、4A。
(8)第一次均压升步骤,简称一均升E1R
二均升结束后,打开程控阀3A、3D,D塔内的气体经管道G13进入A塔对A塔进行一均升,当D和A塔压力基本平衡后,关闭程控阀3D。
(9)最终升压FR
一均升结束后,打开程控阀KV7,利用处于吸附步骤的吸附塔出口气从顶端对A塔进行升压,当A塔压力升至吸附压力时,关闭程控阀KV7、3A。
至此,A塔完成了一个循环,又可进入下一个循环。B~E吸附塔与A塔的循环步骤一样,只是时间上是相互错开的,见图2。
现以a塔为例,对照图3,说明本实施例第二段变压吸附装置吸附塔在一个循环过程中的工艺步骤:
(1)吸附A
此时,a塔已完成最终升压FR步骤,打开程控阀1a、2a,变换气经管道G21进入吸附塔a,在a吸附塔中,吸附剂选择性地吸附第一段变压吸附装置出口气中的二氧化碳等组分,未吸附的少量二氧化碳和不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端经程控阀2a流出进入合成氨的压缩工段,随着时间的推移,吸附剂吸附的二氧化碳总量不断增加,当吸附剂吸附二氧化碳饱和时,关闭程控阀1a、2a,停止进气,此时吸附结束,出口气中二氧化碳浓度控制在0.2%(V)以下。
(2)第一次均压降步骤,简称一均降E1D
吸附结束后,打开程控阀3a、3c,a塔内的气体经管道G23进入c塔对c塔进行一均升,当a和c塔压力基本平衡后,关闭程控阀3a。
(3)第二次均压降步骤,简称二均降E2D
一均降结束后,打开程控阀4a、4d,a塔内的气体经管道G24进入d塔对d塔进行二均升,当a和d塔压力基本平衡后,关闭程控阀4d。
(4)第三次均压降步骤,简称三均降E3D
二均降结束后,打开程控阀4e,a塔内的气体经管道G24进入e塔对e塔进行三均升,当a和e塔压力基本平衡后,关闭程控阀4a。
(5)回收RG
三均降结束后,打开程控阀6a、KV9b,将a塔内的气体逆向放入中间独立吸附床T,使a塔内的气体压力降到接近常压,完成之后,关闭程控阀6a、KV9b。
(6)抽真空VC
回收RG结束后,打开程控阀7a,经管道G27、真空泵P2从a塔底部把塔内的气体抽出来放空,抽真空结束后,关闭程控阀7a,此时吸附塔内压力约高于大气压。
(7)第三次均压升步骤,简称三均升E3R
抽真空VC结束后,打开程控阀4a、4c,c塔内的气体经管道G24进入a塔对a塔进行三均升,当c和a塔压力基本平衡后,关闭程控阀4c。
(8)第二次均压升步骤,简称二均升E2R
三均升结束后,打开程控阀4d,d塔内的气体经管道G24进入a塔对a塔进行二均升,当d和a塔压力基本平衡后,关闭程控阀4d、4a。
(9)第一次均压升步骤,简称一均升E1R
二均升结束后,打开程控阀3a、3e,e塔内的气体经管道G23进入a塔对a塔进行一均升,当e和a塔压力基本平衡后,关闭程控阀3e。
(10)最终升压FR
一均升结束后,打开程控阀KV8,利用处于吸附步骤的吸附塔出口气从顶端对a塔进行升压,当a塔压力升至吸附压力时,关闭程控阀KV8、3a。
至此,a塔完成了一个循环,又可进入下一个循环。b~f吸附塔与A塔的循环步骤一样,只是时间上是相互错开的,见图3。
本实施例结果为产品氢、氮气中二氧化碳浓度小于0.1%(V)。
对于本实施例,采用本发明的工艺方法与以对比文献(CN1069708A、CN1146369A、CN1171285A)为代表的现有技术相比,按年产12万吨合成氨规模考虑,在其它条件(吸附压力为0.7MPa(G)、变换气组成及温度、吸附循环时间、吸附剂种类及比例、动力设备性能、仪器仪表及控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命)相同的情况下,每吨合成氨脱碳电耗下降35%(约35度),脱碳初始设备投资增加5%(约40万元)左右,氮气损失比现有技术(CN1069708A、CN1146369A、CN1171285A)减少了70%,氢气损失减少了60%,由此每年给企业增加直接经济效益500万元左右(电按每度0.25元计)。
当本实施例均压降结束后,吸附塔出口处的二氧化碳浓度为30%(V)时,本实施例与以对比文献(CN1069708A、CN1146369A、CN1171285A)为代表的现有技术相比,按年产12万吨合成氨规模考虑,在其它条件(吸附压力为0.7MPa(G)、变换气组成及温度、吸附循环时间、吸附剂种类及比例、动力设备性能、仪器仪表及控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命)相同的情况下,每吨合成氨脱碳电耗下降42%(约40度),脱碳初始设备投资增加2%(约16万元)左右,氮气损失比现有技术(CN1069708A、CN1146369A、CN1171285A)减少了20%,氢气损失减少了15%,由此每年给企业增加直接经济效益270万元左右(电按每度0.25元计)。
对于本实施例,采用本发明的特定吸附剂组合与采用现有吸附剂的其它组合相比,按年产12万吨合成氨规模考虑,在其它条件(吸附压力为0.7MPa(G)、变换气组成及温度、吸附循环时间、动力设备性能、仪器仪表及控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命)相同的情况下,本发明的氮气损失减少量平均为50%(氮气损失减少量随其它吸附剂占的比例而变化,50%的减少量为各种比例下的平均值),每吨合成氨脱碳电耗平均下降12%(约18度),脱碳初始设备投资可节约2.5%(约50万元),由此每年给企业增加效益160万元左右(包括因氮气损失减少而使合成氨能力增加产生的效益和节约的电费)。
本发明的实施例2:
本实施例的变换气组成及温度、吸附剂种类及比例、动力设备性能、仪器仪表及控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命等条件与实施例1完全一致,本实施例的吸附压力为2.1MPa(G)。
如图4所示,吸附塔A~G共7台组成第一段变压吸附装置,吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝、活性炭及细孔硅胶,运行单塔吸附四次均压程序,通过真空泵P1利用真空管线G19对吸附塔抽真空;吸附塔a~h共8台组成第二段变压吸附装置,吸附塔内装填的吸附剂为细孔硅胶,运行单塔吸附五次均压程序,通过真空泵P2利用真空管线G27对吸附塔抽真空。本实施例将上述二段变压吸附装置串联操作,第一段变压吸附装置用于脱除大部分二氧化碳,第二段变压吸附装置用于将第一段变压吸附装置吸附塔吸附步骤流出的粗氢、氮气中的二氧化碳净化至0.2%以下。
变换气进入第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔,吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附变换气中的水、有机硫、无机硫及二氧化碳等组分,未吸附的部分二氧化碳和不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端排出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔,吸附塔中的吸附剂选择性地吸附二氧化碳,不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端排出进入压缩工段。第一段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、一均降E1D、二均降E2D、三均降E3D、四均降E4D、逆放BD、抽真空V、二段气升压2ER、四均升E4R、三均升E3R、二均升E2R、一均升E1R、最终升压FR变压吸附工艺步骤,第二段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、一均降E1D、二均降E2D、三均降E3D、四均降E4D、五均降E5D、回收RG、抽真空VC、五均升E5R、四均升E4R、三均升E3R、二均升E2R、一均升E1R、最终升压FR变压吸附工艺步骤,第二段变压吸附装置正处于吸附步骤的吸附塔出口排出的混合气主要为氮、氢气产品,其中还含有少量的一氧化碳和甲烷。现以A塔为例,对照图5,说明本实施例第一段变压吸附装置吸附塔在一个循环过程中的工艺步骤:
(1)吸附A
此时,A塔已完成最终升压FR步骤,打开程控阀1A、2A,变换气经管道G11进入吸附塔A,在A吸附塔中,吸附剂选择性地依次吸附变换气中的水、有机硫、无机硫及二氧化碳等组分,未吸附的部分二氧化碳和不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端经程控阀2A流出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔,随着时间的推移,吸附剂吸附的水、有机硫和无机硫及二氧化碳等组分的总量不断增加,当吸附剂吸附上述组分饱和时,停止进气,关闭程控阀1A、2A,此时吸附结束,出口气中二氧化碳浓度控制在12%(V)。
(2)第一次均压降步骤,简称一均降E1D
吸附结束后,打开程控阀3A、3C,A塔内的气体经管道G13进入C塔对C塔进行一均升,当A和C塔压力基本平衡后,关闭程控阀3A。
(3)第二次均压降步骤,简称二均降E2D
一均降结束后,打开程控阀4A、4D,A塔内的气体经管道G14进入D塔对D塔进行二均升,当A和D塔压力基本平衡后,关闭程控阀4D。
(4)第三次均压降步骤,简称三均降E3D
二均降结束后,打开程控阀4E,A塔内的气体经管道G14进入E塔对E塔进行三均升,当A和E塔压力基本平衡后,关闭程控阀4A。
(5)第四次均压降步骤,简称四均降E4D
三均降结束后,打开程控阀5A、5F,A塔内的气体经管道G15进入F塔对F塔进行四均升,当A塔出口气中的二氧化碳浓度高于80%(V)时,关闭程控阀5F。
(6)逆放BD
四均降E4D结束后,打开程控阀8A,将A塔内的气体逆向放空,当A塔内的气体降到常压时,关闭程控阀8A。
(7)抽真空VC
逆放BD结束后,打开程控阀9A,经管道G19、真空泵P1从A塔底部把塔内的二氧化碳抽出来放空,抽真空结束后,关闭程控阀9A。
(8)二段气升压2ER
抽真空VC结束后,打开程控阀5A、KV13a,中间独立吸附床T内的气体进入A塔对A塔进行升压,升压结束后,关闭程控阀KV13a。
(9)第四次均压升步骤,简称四均升E4R
二段气升压2ER结束后,打开程控阀5C,C塔内的气体经管道G15进入A塔对A塔进行四均升,四均升E4R结束后,关闭程控阀5A、5C。
(10)第三次均压升步骤,简称三均升E3R
四均升结束后,打开程控阀4A、4D,D塔内的气体经管道G14进入A塔对A塔进行三均升,当D和A塔压力基本平衡后,关闭程控阀4D。
(11)第二次均压升步骤,简称二均升E2R
三均升结束后,打开程控阀4E,E塔内的气体经管道G14进入A塔对A塔进行二均升,当E和A塔压力基本平衡后,关闭程控阀4E、4A。
(12)第一次均压升步骤,简称一均升E1R
二均升结束后,打开程控阀3A、3F,F塔内的气体经管道G13进入A塔对A塔进行一均升,当F和A塔压力基本平衡后,关闭程控阀3F。
(13)最终升压FR
一均升结束后,打开程控阀KV10,利用处于吸附步骤的吸附塔出口气从顶端对A塔进行升压,当A塔压力升至吸附压力时,关闭程控阀KV10、3A。
至此,A塔完成了一个循环,又可进入下一个循环。B~G吸附塔与A塔的循环步骤一样,只是时间上是相互错开的,见图5。
现以a塔为例,对照图6,说明本实施例第二段变压吸附装置吸附塔在一个循环过程中的工艺步骤:
(1)吸附A
此时,a塔已完成最终升压FR步骤,打开程控阀1a、2a,变换气经管道G21进入吸附塔a,在a吸附塔中,吸附剂选择性地吸附第一段变压吸附装置出口气中的二氧化碳等组分,未吸附的少量二氧化碳和不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端经程控阀2a流出进入合成氨的压缩工段,随着时间的推移,吸附剂吸附的二氧化碳总量不断增加,当吸附剂吸附二氧化碳饱和时,关闭程控阀1a、2a,停止进气,此时吸附结束,出口气中二氧化碳浓度控制在0.2%(V)以下。
(2)第一次均压降步骤,简称一均降E1D
吸附结束后,打开程控阀3a、3c,a塔内的气体经管道(23进入c塔对c塔进行一均升,当a和c塔压力基本平衡后,关闭程控阀3a。
(3)第二次均压降步骤,简称二均降E2D
一均降结束后,打开程控阀4a、4d,a塔内的气体经管道G24进入d塔对d塔进行二均升,当a和d塔压力基本平衡后,关闭程控阀4d。
(4)第三次均压降步骤,简称三均降E3D
二均降结束后,打开程控阀4e,a塔内的气体经管道G24进入e塔对e塔进行三均升,当a和e塔压力基本平衡后,关闭程控阀4a、4e。
(5)第四次均压降步骤,简称四均降E4D
三均降结束后,打开程控阀5a、5f,a塔内的气体经管道G25进入f塔对f塔进行四均升,当a和f塔压力基本平衡后,关闭程控阀5f。
(6)第五次均压降步骤,简称五均降E5D
四均降结束后,打开程控阀5g,a塔内的气体经管道G25进入g塔对g塔进行五均升,当A塔出口气中的二氧化碳浓度高于80%(V)时,关闭程控阀5a、5g。
(7)回收RG
五均降结束后,打开程控阀6a、KV13b,将a塔内的气体逆向放入中间独立吸附床T,使a塔内的气体压力降到接近常压,完成之后,关闭程控阀6a、KV13b。
(8)抽真空VC
回收RG结束后,打开程控阀7a,经管道G27、真空泵P2从a塔底部把塔内的气体抽出来放空,抽真空结束后,关闭程控阀7a。
(9)第五次均压升步骤,简称五均升E5R
抽真空VC结束后,打开程控阀5a、5c,c塔内的气体经管道G25进入a塔对a塔进行五均升,均压结束后,关闭程控阀5c。
(10)第四次均压升步骤,简称四均升E4R
五均升结束后,打开程控阀5d,d塔内的气体经管道G25进入a塔对a塔进行四均升,当d和a塔压力基本平衡后,关闭程控阀5a、5d。
(11)第三次均压升步骤,简称三均升E3R
四均升结束后,打开程控阀4a、4e,e塔内的气体经管道G24进入a塔对a塔进行三均升,当e和a塔压力基本平衡后,关闭程控阀4e。
(12)第二次均压升步骤,简称二均升E2R
三均升结束后,打开程控阀4f,f塔内的气体经管道G24进入a塔对a塔进行二均升,当f和a塔压力基本平衡后,关闭程控阀4f、4a。
(13)第一次均压升步骤,简称一均升E1R
二均升结束后,打开程控阀3a、3g,g塔内的气体经管道G23进入a塔对a塔进行一均升,当g和a塔压力基本平衡后,关闭程控阀3g。
(14)最终升压FR
一均升结束后,打开程控阀KV12,利用处于吸附步骤的吸附塔出口气从顶端对a塔进行升压,当a塔压力升至吸附压力时,关闭程控阀KV12、3a。
至此,a塔完成了一个循环,又可进入下一个循环。b~i吸附塔与A塔的循环步骤一样,只是时间上是相互错开的,见图6。
本实施例结果为产品氢、氮气中二氧化碳浓度小于0.15%(V)。
对于本实施例,采用本发明的工艺方法与以对比文献(CN1069708A、CN1146369A、CN1171285A)为代表的现有技术相比,按年产12万吨合成氨规模考虑,在其它条件(吸附压力为2.1 MPa(G)、变换气组成及温度、吸附循环时间、吸附剂种类及比例、动力设备性能、仪器仪表及控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命)相同的情况下,每吨合成氨脱碳电耗下降45%(约35度),脱碳初始设备投资节约2%(约16万元)左右,氮气损失比现有技术(CN1069708A、CN1146369A、CN1171285A)减少了70%,氢气损失减少了60%,由此每年给企业增加直接经济效益400万元左右(电按每度0.25元计)。
当本实施例均压降结束后,吸附塔出口处的二氧化碳浓度为30%(V)时,本实施例与以对比文献(CN1069708A、CN1146369A、CN1171285A)为代表的现有技术相比,按年产12万吨合成氨规模考虑,在其它条件(吸附压力为2.1MPa(G)、变换气组成及温度、吸附循环时间、吸附剂种类及比例、动力设备性能、仪器仪表及控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命)相同的情况下,每吨合成氨脱碳电耗下降42%(约40度),脱碳初始设备投资节约5%(约40万元)左右,氮气损失比现有技术(CN106708A、CN1146369A、CN1171285A)减少了10%,氢气损失减少了5%,由此每年给企业增加直接经济效益180万元左右(电按每度0.25元计)。
对于本实施例,采用本发明的特定吸附剂组合与采用现有吸附剂的其它组合相比,按年产12万吨合成氨规模考虑,在其它条件(吸附压力为0.7MPa(G)、变换气组成及温度、吸附循环时间、动力设备性能、仪器仪表及控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命)相同的情况下,本发明的氮气损失减少量平均为50%(氮气损失减少量随其它吸附剂占的比例而变化,50%的减少量为各种比例下的平均值),每吨合成氨脱碳电耗平均下降12%(约18度),脱碳初始设备投资可节约2.5%(约20万元),由此每年给企业增加效益160万元左右(包括因氮气损失减少而使合成氨能力增加产生的效益和节约的电费)。
本发明的实施例3:
本实施例的变换气组成及温度、吸附剂种类及比例、动力设备性能、仪器仪表及控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命等条件与实施例1和实施例2完全一致,本实施例的吸附压力为3.6MPa(G)。
如图7所示,吸附塔A~I共9台组成第一段变压吸附装置,吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝、活性炭及细孔硅胶,运行单塔吸附六次均压程序,通过真空泵P1利用真空管线G19对吸附塔抽真空;吸附塔a~j共10台组成第二段变压吸附装置,吸附塔内装填的吸附剂为细孔硅胶,运行单塔吸附七次均压程序,通过真空泵P2利用真空管线G27对吸附塔抽真空。本实施例将上述二段变压吸附装置串联操作,第一段变压吸附装置用于脱除大部分二氧化碳,第二段变压吸附装置用于将第一段变压吸附装置吸附塔吸附步骤流出的粗氢、氮气中的二氧化碳净化至0.2%以下,以满足合成氨下一步工序的需要。
变换气进入第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔,吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附变换气中的水、有机硫、无机硫及二氧化碳等组分,未吸附的部分二氧化碳和不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端排出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔,吸附塔中的吸附剂选择性地吸附二氧化碳,不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端排出进入压缩工段。第一段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、一均降E1D、二均降E2D、三均降E3D、四均降E4D、五均降E5D、六均降E6D、逆放BD、抽真空VC、二段气升压2ER、六均升E6R、五均升E5R、四均升E4R、三均升E3R、二均升E2R、一均升E1R、最终升压FR变压吸附工艺步骤,第二段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、一均降E1D、二均降E2D、三均降E3D、四均降E4D、五均降E5D、六均降E6D、七均降E7D、回收RG、逆放BD、抽真空VC、七均升E7R、六均升E6R、五均升E5R、四均升E4R、三均升E3R、二均升E2R、一均升E1R、最终升压FR变压吸附工艺步骤,第二段变压吸附装置正处于吸附步骤的吸附塔出口排出的混合气主要为氮、氢气产品,其中还含有少量的一氧化碳和甲烷。现以A塔为例,对照图8,说明本实施例第一段变压吸附装置吸附塔在一个循环过程中的工艺步骤:
(1)吸附A
此时,A塔已完成最终升压FR步骤,打开程控阀1A、2A,变换气经管道G11进入吸附塔A,在A吸附塔中,吸附剂选择性地依次吸附变换气中的水、有机硫、无机硫及二氧化碳等组分,未吸附的部分二氧化碳和不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端经程控阀2A流出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔,随着时间的推移,吸附剂吸附的水、有机硫和无机硫及二氧化碳等组分的总量不断增加,当吸附剂吸附上述组分饱和时,停止进气,关闭程控阀1A、2A,此时吸附结束,出口气中二氧化碳浓度控制在12%(V)。
(2)第一次均压降步骤,简称一均降E1D
吸附结束后,打开程控阀3A、3C,A塔内的气体经管道G13进入C塔对C塔进行一均升,当A和C塔压力基本平衡后,关闭程控阀3A。
(3)第二次均压降步骤,简称二均降E2D
一均降结束后,打开程控阀4A、4D,A塔内的气体经管道G14进入D塔对D塔进行二均升,当A和D塔压力基本平衡后,关闭程控阀4D。
(4)第三次均压降步骤,简称三均降E3D
二均降结束后,打开程控阀4E,A塔内的气体经管道G14进入E塔对E塔进行三均升,当A和E塔压力基本平衡后,关闭程控阀4A、4E。
(5)第四次均压降步骤,简称四均降E4D
三均降结束后,打开程控阀5A、5F,A塔内的气体经管道G15进入F塔对F塔进行四均升,当A和F塔压力基本平衡后,关闭程控阀5F。
(6)第五次均压降步骤,简称五均降E5D
四均降结束后,打开程控阀5G,A塔内的气体经管道G15进入G塔对G塔进行五均升,当A和G塔压力基本平衡后,关闭程控阀5A、5G。
(7)第六次均压降步骤,简称六均降E6D
五均降结束后,打开程控阀6A、6H,A塔内的气体经管道G16进入H塔对H塔进行六均升,当A塔出口处的二氧化碳浓度大于80%(V)时,关闭程控阀6A、6H。
(8)逆放BD
六均降E6D结束后,打开程控阀8A,将A塔内的气体逆向放空,当A塔内的气体降到常压时,关闭程控阀8A。
(9)抽真空VC
逆放BD结束后,打开程控阀9A,经管道G19、真空泵P1从A塔底部把塔内的二氧化碳抽出来放空,抽真空结束后,关闭程控阀9A。
(10)二段气升压2ER
抽真空VC结束后,打开程控阀6A、KV13a,中间独立吸附床T内的气体进入A塔对A塔进行升压,升压结束后,关闭程控阀KV13a
(11)第六次均压升步骤,简称六均升E6R
二段气升压2ER结束后,打开程控阀6A、6C,C塔内的气体经管道G16进入A塔对A塔进行六均升,六均降结束后,关闭程控阀6A、6C。
(12)第五次均压升步骤,简称五均升E5R
六均升E6R结束后,打开程控阀5A、5D,D塔内的气体经管道G15进入A塔对A塔进行五均升,五均降结束后,关闭程控阀5D。
(13)第四次均压升步骤,简称四均升E4R
五均升E5R结束后,打开程控阀5E,E塔内的气体经管道G15进入A塔对A塔进行四均升,四均降结束后,关闭程控阀5A、5E。
(14)第三次均压升步骤,简称三均升E3R
四均升结束后,打开程控阀4A、4F,F塔内的气体经管道G14进入A塔对A塔进行三均升,当F和A塔压力基本平衡后,关闭程控阀4F。
(15)第二次均压升步骤,简称二均升E2R
三均升结束后,打开程控阀4G,G塔内的气体经管道G14进入A塔对A塔进行二均升,当G和A塔压力基本平衡后,关闭程控阀4G、4A。
(16)第一次均压升步骤,简称一均升E1R
二均升结束后,打开程控阀3A、3H,H塔内的气体经管道G13进入A塔对A塔进行一均升,当H和A塔压力基本平衡后,关闭程控阀3H。
(17)最终升压FR
一均升结束后,打开程控阀KV13,利用处于吸附步骤的吸附塔出口气从顶端对A塔进行升压,当A塔压力升至吸附压力时,关闭程控阀KV13、3A。
至此,A塔完成了一个循环,又可进入下一个循环。B~I吸附塔与A塔的循环步骤一样,只是时间上是相互错开的,见图8。
现以a塔为例,对照图9,说明本实施例第二段变压吸附装置吸附塔在一个循环过程中的工艺步骤:
(1)吸附A
此时,a塔已完成最终升压FR步骤,打开程控阀1a、2a,变换气经管道G21进入吸附塔a,在a吸附塔中,吸附剂选择性地吸附第一段变压吸附装置出口气中的二氧化碳等组分,未吸附的少量二氧化碳和不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端经程控阀2a流出进入合成氨的压缩工段,随着时间的推移,吸附剂吸附的二氧化碳总量不断增加,当吸附剂吸附二氧化碳饱和时,关闭程控阀1a、2a,停止进气,此时吸附结束,出口气中二氧化碳浓度控制在0.2%(V)以下。
(2)第一次均压降步骤,简称一均降E1D
吸附结束后,打开程控阀3a、3c,a塔内的气体经管道G23进入c塔对c塔进行一均升,当a和c塔压力基本平衡后,关闭程控阀3a。
(3)第二次均压降步骤,简称二均降E2D
一均降结束后,打开程控阀4a、4d,a塔内的气体经管道G24进入d塔对d塔进行二均升,当a和d塔压力基本平衡后,关闭程控阀4d。
(4)第三次均压降步骤,简称三均降E3D
二均降结束后,打开程控阀4e,a塔内的气体经管道G24进入e塔对e塔进行三均升,当a和e塔压力基本平衡后,关闭程控阀4a。
(5)第四次均压降步骤,简称四均降E4D
三均降结束后,打开程控阀5a、5f,a塔内的气体经管道G25进入f塔对f塔进行四均升,当a和f塔压力基本平衡后,关闭程控阀5f。
(6)第五次均压降步骤,简称五均降E5D
四均降结束后,打开程控阀5a、5g,a塔内的气体经管道G25进入g塔对g塔进行五均升,当a和g塔压力基本平衡后,关闭程控阀5a、5g。
(7)第六次均压降步骤,简称六均降E6D
五均降结束后,打开程控阀6a、6h,a塔内的气体经管道G28进入h塔对h塔进行六均升,当a和h塔压力基本平衡后,关闭程控阀6h。
(8)第七次均压降步骤,简称七均降E7D
六均降结束后,打开程控阀6a、6i,a塔内的气体经管道G28进入i塔对i塔进行七均升,当a和i塔压力基本平衡后,关闭程控阀6a、6i。
(9)回收RG
七均降结束后,打开程控阀7a、KV13b,将a塔内的气体逆向放入中间独立吸附床T,完成之后,关闭程控阀7a、KV13b。
(10)逆放BD
回收RG结束后,打开程控阀7a、KV13c,将a塔内的气体逆向放空,当a塔内的气体降到常压时,关闭程控阀7a、KV13c。
(11)抽真空VC
逆放结束后,打开程控阀8a,经管道G27、真空泵P2从a塔底部把塔内的气体抽出来放空,抽真空结束后,关闭程控阀8a。
(12)第七次均压升步骤,简称七均升E7R
抽真空结束后,打开程控阀6a、6c,c塔内的气体经管道G28进入a塔对a塔进行七均升,当c和a塔压力基本平衡后,关闭程控阀6c。
(13)第六次均压升步骤,简称六均升E6R
七均升结束后,打开程控阀6d,d塔内的气体经管道G28进入a塔对a塔进行六均升,当d和a塔压力基本平衡后,关闭程控阀6a、6d。
(14)第五次均压升步骤,简称五均升E5R
六均升结束后,打开程控阀5a、5e,e塔内的气体经管道G25进入a塔对a塔进行五均升,当e和a塔压力基本平衡后,关闭程控阀5e。
(15)第四次均压升步骤,简称四均升E4R
五均升结束后,打开程控阀5f,f塔内的气体经管道G25进入a塔对a塔进行四均升,当f和a塔压力基本平衡后,关闭程控阀5a、5f。
(16)第三次均压升步骤,简称三均升E3R
四均升结束后,打开程控阀4a、4g,g塔内的气体经管道G24进入a塔对a塔进行三均升,当g和a塔压力基本平衡后,关闭程控阀4g。
(17)第二次均压升步骤,简称二均升E2R
三均升结束后,打开程控阀4h,h塔内的气体经管道G24进入a塔对a塔进行二均升,当h和a塔压力基本平衡后,关闭程控阀4h、4a。
(18)第一次均压升步骤,简称一均升E1R
二均升结束后,打开程控阀3a、3i,i塔内的气体经管道G23进入a塔对a塔进行一均升,当i和a塔压力基本平衡后,关闭程控阀3i。
(19)最终升压FR
一均升结束后,打开程控阀KV12,利用处于吸附步骤的吸附塔出口气从顶端对a塔进行升压,当a塔压力升至吸附压力时,关闭程控阀KV12、3a。
至此,a塔完成了一个循环,又可进入下一个循环。b~j吸附塔与A塔的循环步骤一样,只是时间上是相互错开的,见图9。
本实施例结果为产品氢、氮气中二氧化碳浓度小于0.15%(V)。
对于本实施例,采用本发明的工艺方法与以对比文献(CN1069708A、CN1146369A、CN1171285A)为代表的现有技术相比,按年产12万吨合成氨规模考虑,在其它条件(吸附压力为3.6MPa(G)、变换气组成及温度、吸附循环时间、吸附剂种类及比例、动力设备性能、仪器仪表及控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命)相同的情况下,每吨合成氨脱碳电耗下降55%(约30度),脱碳初始设备投资增加5%(约40万元)左右,氮气损失比现有技术(CN1069708A、CN1146369A、CN1171285A)减少了70%,氢气损失减少了60%,由此每年给企业增加直接经济效益320万元左右(电按每度0.25元计)。
当本实施例均压降结束后,吸附塔出口处的二氧化碳浓度为30%(V)时,本实施例与以对比文献(CN1069708A、CN1146369A、CN1171285A)为代表的现有技术相比,按年产12万吨合成氨规模考虑,在其它条件(吸附压力为0.7MPa(G)、变换气组成及温度、吸附循环时间、吸附剂种类及比例、动力设备性能、仪器仪表及控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命)相同的情况下,每吨合成氨脱碳电耗下降45%(约27度),脱碳初始设备投资增加3%(约24万元)左右,氮气损失比现有技术(CN1069708A、CN1146369A、CN1171285A)减少了10%,氢气损失减少了5%,由此每年给企业增加直接经济效益150万元左右(电按每度0.25元计)。
对于本实施例,采用本发明的特定吸附剂组合与采用现有吸附剂的其它组合相比,按年产12万吨合成氨规模考虑,在其它条件(吸附压力为0.7MPa(G)、变换气组成及温度、吸附循环时间、动力设备性能、仪器仪表及控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命)相同的情况下,本发明的氮气损失减少量平均为50%(氮气损失减少量随其它吸附剂占的比例而变化,50%的减少量为各种比例下的平均值),每吨合成氨脱碳电耗平均下降12%(约18度),脱碳初始设备投资可节约2.5%(约50万元),由此每年给企业增加效益160万元左右(包括因氮气损失减少而使合成氨能力增加产生的效益和节约的电费)。
Claims (9)
1、采用变压吸附技术从变换气中脱除二氧化碳的方法,其特征在于采用二段变压吸附装置串联操作,第一段变压吸附装置用于脱除大部分二氧化碳,第二段变压吸附装置用于将第一段变压吸附装置吸附塔吸附步骤流出的粗氢、氮气中的二氧化碳进一步净化;两段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次均经历吸附A、均压降压ED、逆放BD、抽真空VC、均压升压ER、最终升压FR变压吸附工艺步骤。
2、根据权利要求1所述的采用变压吸附技术从变换气中脱除二氧化碳的方法,其特征在于第二段变压吸附装置吸附塔在均压降压ED和逆放BD步骤之间有回收RG步骤,在第二段变压吸附装置吸附塔增加回收RG(步骤的同时,必须在第一段变压吸附装置吸附塔在抽真空VC和均压升压ER步骤之间有二段气升压2ER步骤。
3、根据权利要求1或2所述的采用变压吸附技术从变换气中脱除二氧化碳的方法,其特征在于第一段变压吸附装置吸附塔内由下到上装填的吸附剂为活性氧化铝、活性炭及细孔硅胶,或活性氧化铝及活性炭,或活性氧化铝及细孔硅胶,第二段变压吸附装置吸附塔内装填的吸附剂只为细孔硅胶。
4、根据权利要求2所述的采用变压吸附技术从变换气中脱除二氧化碳的方法,其特征在于第二段变压吸附装置吸附塔的回收RG步骤是将其吸附塔内均压降完成后的气体逆向放入该中间独立吸附床T,该中间独立吸附床T也可以用缓冲罐代替。
5、根据权利要求2所述的采用变压吸附技术从变换气中脱除二氧化碳的方法,其特征在于第段变压吸附装置吸附塔抽真空VC步骤结束后与中间独立吸附床T或缓冲罐连通,或直接与第二段变压吸附装置均压降结束后的吸附塔连通,用第二段变压吸附装置吸附塔回收RG步骤的气体对第一段变压吸附装置吸附塔升压。
6、根据权利要求1和2所述的采用变压吸附技术从变换气中脱除二氧化碳的方法,其特征在于第一段变压吸附装置出口气中二氧化碳的平均浓度为1.5~12%(V),在此范围内,二氧化碳的平均浓度越高效果越好。
7、根据权利要求1或2所述的采用变压吸附技术从变换气中脱除二氧化碳的方法,其特征在于第一段变压吸附装置均压降ED结束时,吸附塔瞬间流出气中二氧化碳浓度为30~96%(V),最佳为75~90%(V)。
8、根据权利要求1或2所述的采用变压吸附技术从变换气中脱除二氧化碳的方法,其特征在于两段变压吸附装置吸附步骤A的压力为(0.1~3.6MPa,两段变压吸附装置的吸附压力可以不相等。
9、根据权利要求4所述的采用变压吸附技术从变换气中脱除二氧化碳的方法,其特征在于吸附床T所用的吸附剂为活性炭、硅胶或分子筛中的一种。
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Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100340324C (zh) * | 2004-06-11 | 2007-10-03 | 成都天立化工科技有限公司 | 一种两段全回收变压吸附气体分离方法 |
CN100355484C (zh) * | 2005-11-25 | 2007-12-19 | 刘艳 | 变压吸附脱碳工艺及装置 |
CN101664629A (zh) * | 2009-09-27 | 2010-03-10 | 杨皓 | 两组同时运行提高回收率的变压吸附工艺 |
CN101670221A (zh) * | 2009-09-27 | 2010-03-17 | 杨皓 | 三组同时运行提高回收率的变压吸附工艺 |
CN101357291B (zh) * | 2008-09-27 | 2011-04-20 | 北京信诺海博石化科技发展有限公司 | 连续法聚丙烯装置产生的聚丙烯尾气的处理工艺 |
CN101385936B (zh) * | 2008-10-14 | 2011-06-08 | 北京信诺海博石化科技发展有限公司 | 处理本体法聚丙烯装置不凝气的变压吸附工艺 |
CN101460232B (zh) * | 2006-04-03 | 2012-01-11 | 普莱克斯技术有限公司 | 回收高纯度二氧化碳的真空变压吸附方法 |
CN101817715B (zh) * | 2009-08-06 | 2013-06-26 | 四川亚连科技有限责任公司 | 一种提取沼气中的甲烷气体的方法 |
CN105967184A (zh) * | 2016-05-10 | 2016-09-28 | 杨皓 | 一种变换气联合生产氨与纯碱的工艺 |
WO2017072891A1 (ja) * | 2015-10-28 | 2017-05-04 | 株式会社ジャパンブルーエナジー | 水素回収法 |
CN107010597A (zh) * | 2017-04-19 | 2017-08-04 | 江苏索普工程科技有限公司 | 一种使用变压吸附法从富氢气中提纯氢气的方法 |
CN108622856A (zh) * | 2018-06-04 | 2018-10-09 | 新疆敦华石油技术股份有限公司 | 天然气重整制氢驰放气回收装置及回收方法 |
CN111871149A (zh) * | 2020-08-28 | 2020-11-03 | 成都华西化工科技股份有限公司 | 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 |
-
2001
- 2001-07-31 CN CNB011086939A patent/CN100490939C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100340324C (zh) * | 2004-06-11 | 2007-10-03 | 成都天立化工科技有限公司 | 一种两段全回收变压吸附气体分离方法 |
CN100355484C (zh) * | 2005-11-25 | 2007-12-19 | 刘艳 | 变压吸附脱碳工艺及装置 |
CN101460232B (zh) * | 2006-04-03 | 2012-01-11 | 普莱克斯技术有限公司 | 回收高纯度二氧化碳的真空变压吸附方法 |
CN101357291B (zh) * | 2008-09-27 | 2011-04-20 | 北京信诺海博石化科技发展有限公司 | 连续法聚丙烯装置产生的聚丙烯尾气的处理工艺 |
CN101385936B (zh) * | 2008-10-14 | 2011-06-08 | 北京信诺海博石化科技发展有限公司 | 处理本体法聚丙烯装置不凝气的变压吸附工艺 |
CN101817715B (zh) * | 2009-08-06 | 2013-06-26 | 四川亚连科技有限责任公司 | 一种提取沼气中的甲烷气体的方法 |
CN101664629B (zh) * | 2009-09-27 | 2015-06-24 | 杨皓 | 两组同时运行提高回收率的变压吸附工艺 |
CN101670221A (zh) * | 2009-09-27 | 2010-03-17 | 杨皓 | 三组同时运行提高回收率的变压吸附工艺 |
CN101664629A (zh) * | 2009-09-27 | 2010-03-10 | 杨皓 | 两组同时运行提高回收率的变压吸附工艺 |
WO2017072891A1 (ja) * | 2015-10-28 | 2017-05-04 | 株式会社ジャパンブルーエナジー | 水素回収法 |
US10722836B2 (en) | 2015-10-28 | 2020-07-28 | Japan Blue Energy Co., Ltd. | Hydrogen recovery method |
CN105967184A (zh) * | 2016-05-10 | 2016-09-28 | 杨皓 | 一种变换气联合生产氨与纯碱的工艺 |
CN105967184B (zh) * | 2016-05-10 | 2018-02-23 | 杨皓 | 一种变换气联合生产氨与纯碱的工艺 |
CN107010597A (zh) * | 2017-04-19 | 2017-08-04 | 江苏索普工程科技有限公司 | 一种使用变压吸附法从富氢气中提纯氢气的方法 |
CN108622856A (zh) * | 2018-06-04 | 2018-10-09 | 新疆敦华石油技术股份有限公司 | 天然气重整制氢驰放气回收装置及回收方法 |
CN111871149A (zh) * | 2020-08-28 | 2020-11-03 | 成都华西化工科技股份有限公司 | 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 |
CN111871149B (zh) * | 2020-08-28 | 2024-04-09 | 成都华西化工科技股份有限公司 | 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 |
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