CN1344580A - 气体分离的变压吸附方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明气体分离的变压吸附方法,是采用多个吸附器串联同时吸附,单个吸附器逐级排空解吸再生方案来提取产品气体。本发明气体分离的变压吸附装置,是由3只或3只以上内装有吸附剂的吸附器通过连接管道和阀门以环路的串联方式连接而成。本发明具有气体回收率、吸附剂的利用率高,气体分离装置的工作可靠性好,能耗低的特点。本发明特别适合用来制取高纯产品气体。
Description
本发明涉及由3个或3个以上内装有能吸附混合气体中某一组份气体的吸附剂的吸附器环路串联而成的气体分离的变压吸附方法及装置。
目前，用固定吸附剂床层进行变压吸附分离混合气体最典型的设备是采用两组并联方式排列的装有对不同气体具有不同吸附力的分子筛的吸附塔结构，利用分子筛在不同压强下吸附量的差异，采用加压吸附，减压解吸的方法来获取产品气体。工作中，在一组吸附塔处于吸附产气时，另一组吸附塔处于解吸工作，而后切换。如此交替循环，连续分离混合气体，获取产品气体。
在上述现有变压吸附气体分离装置的运行中，当一只吸附塔的出口气体纯度低于设计要求时，即转入解吸再生阶段，换由另一只吸附塔继续吸附产气。所以，至吸附过程结束，吸附塔的上部空间内存在大量的纯度较高的产品气体，同时，依据等温吸附理论，可以得知该部分分子筛的吸附量极小，远未达饱和状态。为了进一步提高产品气体的回收率，降低能耗，当一塔吸附完成之后，在另一塔进入吸附之前的瞬间，有人设计出了采用双塔相互均压或双塔相互不等势均压技术方案的气体分离装置(见中国专利：99203214.8)，以回收吸附步骤结束后仍留在吸附塔中的富含产品气组分的气体。但采用这种技术方案的气体分离装置由于结构上的原因，仍存在着气体回收率较低，吸附剂的利用率不高，高纯气体制取困难的不足之处。
本发明的任务是针对现有的气体分离装置所存在的上述不足之处，提供一种能大大提高气体回收率、吸附剂的利用率的气体分离的变压吸附方法及装置。
本发明的任务是通过以下方式完成的：
一种气体分离的变压吸附方法，其中进行变压吸附气体分离的装置包括以环路的形式连接的3只或3只以上内装有能吸附混合气体中某一组份气体的吸附剂的吸附器，其中每一吸附器上均设有进气口和出气口，在环路的连接管道上均设有可控制阀门，进行气体分离变压吸附时，按如下步骤进行：
a、在一工作状态中，通过可控制阀门的切换，使其中一吸附器处于排空解吸再生状态，其他的各吸附器处于吸附工作状态，并它们是处于串联式导通状态，混合气进入处于吸附工作状态的吸附器串联组中的首级吸附器内并对该混合气加压至额定压力，于是混合气中某一组分气体被吸附器中的吸附剂吸附，形成浓度较高的产品气体进入处于吸附工作状态的吸附器串联组中的下一级吸附器内再进行加压吸附分离，随着逐级加压吸附分离，产品气体的浓度增大，最后经处于吸附工作状态的吸附器串联组中的末级吸附器进行加压吸附分离后，制取得到的产品气体从该级吸附器的出气口输出；
b、在前一工作状态结束后，通过可控制阀门的切换，将前一工作状态中的吸附器串联组中的首级吸附器设置成排空解吸再生状态，其他的吸附器处于吸附工作状态，其中在前一工作状态中处于排空解吸再生状态的吸附器被设置成处于吸附工作状态的吸附器串联组中的末级吸附器，在前一工作状态中的吸附器串联组中的第二级吸附器被设置成处于吸附工作状态的吸附器串联组中的首级吸附器；
c、按a、b步骤进行，就能得到所需浓度的产品气体。
一种气体分离的变压吸附装置，该装置包括3只或3只以上内装有能吸附混合气体中某一组份气体的吸附剂的吸附器、进气管道、出气管道。其中3只或3只以上的吸附器通过连接管道以环路的串联方式连接，每一吸附器的进气口通过连接管道分别与进气管道、出气管道和上一级吸附器的出气口相接，每一吸附器的出气口通过连接管道分别与出气管道和下一级吸附器的进气口相接，在连接管道上均装有可控制阀门。
本发明由于采用了多个吸附器串联同时吸附，单个吸附器逐级排空解吸再生方案，可使气体回收率、分子筛利用率达最佳状态。本发明与现有的气体分离方法及装置相比具有气体回收率、吸附剂的利用率高，气体分离装置的工作可靠性好，能耗低的特点。本发明特别适合作为一种制取高纯(PPM级)产品气体的方法及装置，如从大气中分离制取氮气。
附图说明：
图1为本发明气体分离的变压吸附装置的实施例结构示意图。其中(1)表示进气管道；(2)表示吸附器A至吸附器D；(3)表示出气管道；(4)表示可控制阀门F1至可控制阀门F16；(5)表示产品气体储存器；(6)表示连接管道；(7)表示进气口；(8)表示排气管道；(9)表示出气口。
图2为本发明气体分离的变压吸附装置运行步骤一的示意图。其中，图中管道用虚线表示时，则表明该管道处于截止状态；图中管道用实线表示时，则表明该管道处于导通状态。
图3为本发明气体分离的变压吸附装置运行步骤二的示意图。其中，图中的虚、实线含义与图2相同。
图4为本发明气体分离的变压吸附装置运行步骤三的示意图。其中，图中的虚、实线含义与图2相同。
图5为本发明气体分离的变压吸附装置运行步骤四的示意图。其中，图中的虚、实线含义与图2相同。
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步说明。
参见图1，一种气体分离的变压吸附装置，该装置包括4只内装有能吸附混合气体中某一组份气体的吸附剂的吸附器(2)、进气管道(1)、出气管道(3)、排气管道(8)及产品气体储存器(5)。其中4只吸附器(2)通过连接管道(6)以环路串联的方式连接，每一吸附器(2)的进气口(7)通过连接管道(6)分别与进气管道(1)、排气管道(8)和上一级吸附器(2)的出气口(9)相接，每一吸附器(2)的出气口(9)通过连接管道(6)分别与出气管道(3)和下一级吸附器(2)的进气口(7)相接，在每一连接管道(6)上均装有可控制阀门(4)。
参见图2至图5，用本发明气体分离的变压吸附装置获取氮气时，按如下步骤进行：
步骤一、将可控制阀门F1、F3、F6、F8、F16设置成开启状态，其余阀门设置成闭合状态。此时，吸附器A、吸附器B、吸附器C形成一处于吸附工作状态的吸附器串联组，混合气从进气管道(1)经可控制阀门F1、吸附器A的进气口(7)进入吸附器A，再流经吸附器B、吸附器C、出气管道(3)进入产品气体储存器(5)中。与此同时，吸附器D处于排空解吸再生状态。
步骤二、将可控制阀门F4、F6、F9、F11、F13设置成开启状态，其余阀门设置成闭合状态。此时，吸附器B、吸附器C、吸附器D形成一处于吸附工作状态的吸附器串联组，混合气从进气管道(1)经可控制阀门F4、吸附器B的进气口(7)进入吸附器B，再流经吸附器C、吸附器D、出气管道(3)进入产品气体储存器(5)中。与此同时，吸附器A处于排空解吸再生状态。
步骤三、将可控制阀门F7、F9、F12、F2、F14设置成开启状态，其余阀门设置成闭合状态。此时，吸附器C、吸附器D、吸附器A形成一处于吸附工作状态的吸附器串联组，混合气从进气管道(1)经可控制阀门F7、吸附器C的进气口(7)进入吸附器C，再流经吸附器D、吸附器A、出气管道(3)进入产品气体储存器(5)中。与此同时，吸附器B处于排空解吸再生状态。
步骤四、将可控制阀门F10、F12、F3、F5、F15设置成开启状态，其余阀门设置成闭合状态。此时，吸附器D、吸附器A、吸附器B形成一处于吸附工作状态的吸附器串联组，混合气从进气管道(1)经可控制阀门F10、吸附器D的进气口(7)进入吸附器D，再流经吸附器A、吸附器B、出气管道(3)进入产品气体储存器(5)中。与此同时，吸附器C处于排空解吸再生状态。
按上述步骤一至步骤四，周而复始进行，就能得到所需浓度的氮气。
Claims (2)
1、一种气体分离的变压吸附方法，其特征在于：气体分离变压吸附装置包括以环路的形式连接的3只或3只以上内装有能吸附混合气体中某一组份气体的吸附剂的吸附器，其中每一吸附器上均设有进气口和出气口，在环路的连接管道上均设有可控制阀门，进行气体分离变压吸附，包括：
a、在一工作状态中，通过可控制阀门的切换，使其中一吸附器处于排空解吸再生状态，其他的各吸附器处于吸附工作状态，并它们是处于串联式导通状态，混合气进入处于吸附工作状态的吸附器串联组中的首级吸附器内并对该混合气加压至额定压力，于是混合气中某一组分气体被吸附器中的吸附剂吸附，形成浓度较高的产品气体进入处于吸附工作状态的吸附器串联组中的下一级吸附器内再进行加压吸附分离，随着逐级加压吸附分离，产品气体的浓度增大，最后经处于吸附工作状态的吸附器串联组中的末级吸附器进行加压吸附分离后，制取得到的产品气体从该级吸附器的出气口输出；
b、在前一工作状态结束后，通过可控制阀门的切换，将前一工作状态中的吸附器串联组中的首级吸附器设置成排空解吸再生状态，其他的吸附器处于吸附工作状态，其中在前一工作状态中处于排空解吸再生状态的吸附器被设置成处于吸附工作状态的吸附器串联组中的末级吸附器，在前一工作状态中的吸附器串联组中的第二级吸附器被设置成处于吸附工作状态的吸附器串联组中的首级吸附器；
c、按a、b步骤进行，就能得到所需浓度的产品气体。
2、一种气体分离的变压吸附装置，该装置包括3只或3只以上内装有能吸附混合气体中某一组份气体的吸附剂的吸附器(2)、进气管道(1)、出气管道(3)、可控制阀门(4)，其特征在于3只或3只以上的吸附器(2)通过连接管道(6)以环路的串联方式连接，其中每一吸附器(2)的进气口(7)通过连接管道(6)分别与进气管道(1)、排气管道(8)和上一级吸附器(2)的出气口(9)相接，每一吸附器(2)的出气口(9)通过连接管道(6)分别与出气管道(3)和下一级吸附器(2)的进气口(7)相接，在连接管道(6)上均装有可控制阀门(4)。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN1891328B (zh) * | 2006-05-10 | 2011-06-08 | 杨皓 | 一种低浓度易吸附组分变压吸附分离方法 |
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2000
- 2000-09-29 CN CN 00126586 patent/CN1344580A/zh active Pending
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