CN1460535A - 直接串联式一步法变压吸附工艺 - Google Patents
直接串联式一步法变压吸附工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1460535A CN1460535A CN 03117988 CN03117988A CN1460535A CN 1460535 A CN1460535 A CN 1460535A CN 03117988 CN03117988 CN 03117988 CN 03117988 A CN03117988 A CN 03117988A CN 1460535 A CN1460535 A CN 1460535A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tower
- adsorption
- group
- adsorption tower
- certain
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Abstract
本发明公开的直接串联式一步法变压吸附工艺，该工艺的系统有至少三个吸附塔组，每个吸附塔组由两个吸附塔直接串联而成，原料气进入某塔组中连通的第一、二级吸附塔吸附，难吸附组份作为产品气1由第二级塔顶排出，当产品1中易吸附组份即将超标时，将输出切断，接着将该塔组与其他吸附塔组或/和均压塔、其他吸附塔组中的某一吸附塔以及该塔组中的某塔与其他吸附塔组中的某一吸附塔进行均压降，最终均压降后，将该塔组中第一级塔逆着进气方向抽空的气体作为产品2，将该塔组中第二级塔逆着进气方向抽空的气体回收，随后进行均压升，终充，如此周而复始。本发明既能获得高纯度、高收率的易吸附组份与难吸附组份，又能降低建设成本与运行费用和能耗。
Description
一、技术领域
本发明属于变压吸附气体分离技术领域，具体涉及一种直接串联式一步法变压吸附工艺，即在设置的由至少三个吸附塔组组成的再生循环系统中实现变压吸附过程的工艺，其中每个吸附塔组又由两个吸附塔直接串联组成。
二、背景技术
为了分离在化工生产过程中产生的具有不同分离系数的混合气体，并加以回收利用，在变压吸附气体分离技术领域中出现各种不同的变压吸附方法，如专利公开号CN1140418A、CN1235862A、CN1334135A、CN1334136A、CN1342509A、CN1347747A、CN1248482A公开的就是各种串联型变压吸附方法。这些变压吸附方法均是将在第一套系统吸附后的气体全部作为第二套系统吸附的原料气再次进行吸附，并从第二套系统输出难吸附组份，也就是采用串联的两套系统分两步来完成变压吸附产出产品的过程。它们较之一步法并联吸附可在一定程度上提高吸附剂的利用率和难吸附组份的纯度，但还存在以下缺点：1.若是大型变压吸附系统需多塔同时进气时，将无法保证易吸附组份在两级(套)吸附塔中按同一浓度梯度分布，导致第二级(套)吸附塔中吸附剂利用率低。2.两级(套)系统的各吸附塔之间的缺乏有机的联系，不能充分利用它们之间的配合来提高直接均压次数，导致放空压高，放空量大，从而使易吸附组份与难吸附组份的收率均较低。3.两套系统占地面积大，系统复杂，程控阀门多，维修工作量大，无故障运行时间短，建设投资大等
为了克服串联型两步变压吸附方法存在的缺陷，中国专利CN1394665公开了一种单系统一步法串联型变压吸附工艺。但由于该工艺吸附初期，易吸附组份在串联的两个塔内形成了各自的浓度梯度，前级塔输出的含低浓度易吸附组份的气体进入后级塔底部含高浓度易吸附组份吸附床层后，必然会将高浓度的易吸附组份置换出来并赶向后一级吸附塔的顶部，从而污染了后一级吸附塔顶部的吸附剂，致使分离不彻底，不能将难吸附组份的纯度做的很高。
三、发明内容
本发明的目的是克服已有技术存在的缺陷，提供一种既能获得高纯度的易吸附组份与难吸附组份，又能提高它们的收率，同时还能降低装置的建设成本与运行费用、节约能耗的直接串联式一步法变压吸附工艺。
本发明提供的直接串联式一步法变压吸附工艺，其特征在于该工艺的吸附再生循环系统包括至少三个吸附塔组，每个吸附塔组由两个吸附塔通过一个程控阀门直接串联而成，形成两级吸附，混合气体作为原料气进入某塔组中连通的第一、二级吸附塔吸附，难吸附组份作为产品气1由该塔组中第二级塔顶排出，当产品1中易吸附组份的含量为0.01％～5％，将产品1输出切断，接着将该塔组与系统中的其他吸附塔组和/或其他吸附塔组中的某一吸附塔以及该塔组中的某塔与其他吸附塔组中的某一吸附塔进行均压降，最终均压降完成后，逆着进气方向通过放空阀将第二级塔压强放压回收至接近大气压和/或开启第二级塔抽空阀，逆着进气方向对第二级塔抽空解吸回收或放空，与此同时，顺着进气方向通过放空阀将第一级塔压强放压回收或放空至接近大气压和/或顺着进气方向通过放空阀对第一级塔顶部不合格气体抽空后放空，再将该塔组中第一级塔逆着进气方向抽空的输出气体作为产品2，随后依次进行均压升，终充等过程，如此周而复始。
为了进一步提高产品气的收率，并降低系统工程造价，本发明系统中还设置有0～10台均压塔，使系统中的吸附塔组还可与均压塔进行均压降。对于最终均压降为顺向或逆向，根据工艺要求确定。另外，从分离气体的需要考虑，本发明系统由3～16个吸附塔组构成，各吸附塔组中的第一级吸附塔与第二级吸附塔的体积比为1∶1/3～3，且某塔组与系统中的其他吸附塔组、均压塔和其他吸附塔组中的某一吸附塔以及某塔组中的某塔与其他吸附塔组中的某一吸附塔进行的均压降为2～16次。在具体进行均压降时，首先是将某塔组串联的第一、二级吸附塔顺着进气方向对另一塔组串联的两个塔或/和均压塔进行n-2次均压降，n＝2～16；随后继续将某塔组串联的第一、二级吸附塔对刚抽空结束的另一塔组的第二级吸附塔进行第n-1次均压降；最后将某塔组第二级吸附塔对刚抽空结束的另一塔组的第一级吸附塔进行第n次均压降。
而对于系统的吸附压强和产品输出压强控制为0.05～5Mpa，具体需由原料气状态和产品气工艺指标决定。
综上所述，本发明与已有技术相比具有以下优点：
1、由于本发明采用直接串联法，当其间的程控阀开通时，每一个塔组中串联的两塔在吸附阶段原理与单级系统完全相同，而实际上原料气又相当于通过了两级吸附，因而由第二级塔顶输出的难吸附组份纯度自然很高；同时易吸附组份在串联的两个塔内按一定的浓度梯度分布，且经多次串联均压降与分级均压降后，第一级吸附塔内易吸附组份的浓度很高，若原料气本身的易吸附组份含量又较高(如以煤为原料生产的水煤气、半水煤气)，则逆着进气方向抽空解吸第一级吸附塔的输出就为产品2。若原料气本身的易吸附组份含量较低(如以天然气为原料生产的水煤气、半水煤气)，则先顺着进气方向抽空解吸第一级吸附塔并将输出作为原料气或燃料气回收，随后则逆着进气方向抽空解吸第一级吸附塔，其输出作为产品2。正是由于产品1的难吸附组份的纯度是通过两级吸附来保证，而产品2的易吸附组份又来自串联吸附中的含高浓度易吸附组份第一级吸附塔，所以本发明能同时获得两种高纯度的产品。
2、由于本发明的工艺在吸附结束后，残留于两级吸附塔中的难吸附组份浓度顺着进气方向由低到高分布，即难吸附组份主要残留在第二级吸附塔中，通过精心安排的均压降过程使第二级吸附塔中的死空间气体得到了最大限度的回收，从而提高了产品1的收率。
3、由于本发明首先取消了已有技术通过加压置换的方式获得产品2的过程，节约了加压置换所必须的压缩耗能；其次，因采用的直接串联法使难吸附组份主要残留在第二级吸附塔中，而在降低第一级吸附塔内死空间气体的回收深度也不会对产品1的收率有太大影响下，本发明第一级吸附塔内的部分死空间气体采取不通过抽真空系统而直接放压至接近大气压强，由此减少了抽真空负荷，节约了能耗。
4、由于本发明首先取消了已有技术通过加压置换的方式获得产品2的过程，节约了加压置换所必须的系统建设投资；其次由于本发明采用直接串联法，所用的程控阀门台数较两步法减少1/3，相应的管道管件减少1/3；加之系统又较两步法简单，维修量将减少，无故障运行时间将增加，因而不仅降低了装置的建设成本，比两步法节约10％左右，而且也减少了运行费用。
四、附图说明
图1为本发明实施例1的直接串联式变压吸附各塔组的连接示意图；
图2为本发明实施例2的直接串联式变压吸附各塔组的连接示意图。
五、具体实施方式
下面结合附图给出实施例并对本发明作进一步说明。有必要在此指出的是以下实施例不能理解为对本发明保护范围的限制，如果该领域的技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明作出一些非本质的改进仍属于本发明保护范围。
实施例1
本实施例是半水煤气提氢的直接串联式变压吸附工艺。原料气压强为表压0.7MPa。本实施例采用4-082224流程，即系统为四组共八塔流程，双塔直接串联进气，两级独立抽空，两次直接均压，四次间接均压。表一为本实施例的四分之一工艺时序表，其余部分可参照该表顺序类推。
表一 4-082224流程
| A1 | 一级吸附 | |||||
| A2 | 一至五次均压降 | 六均降 | 顺放 | 顺抽 | 逆抽 | |
| A3 | 逆抽 | 六均升 | 五至一次均压升 | |||
| A4 | 均压升 | 终充 | ||||
| B1 | 二级吸附 | |||||
| B2 | 一至五次均压降 | 六均降 | 逆抽 | |||
| B3 | 逆抽 | 六均升 | 五至一次均压升 | |||
| B4 | 均压升 | 终充 | ||||
为了便于说明本实施例采用的流程，现将由程控阀串联的两个吸附塔构成的4个塔组分别命名为A1+B1、A2+B2、A3+B3、A4+B4，各塔组的连接如图1所示，其中各A塔与B塔的体积比为1∶1。
下面以A1+B1塔为例说明如下：
半水煤气经管道输送至系统界区内，并通过流量控制输入到本系统。
第一步，原料气通过进料阀进入串联的A1与B1塔进行一级吸附与二级吸附，并由B1塔顶部输出阀输出高纯度氢气作为产品1。
第二步，当氢气中杂质N2+CH4的含量达到工艺指标限如0.1％时，关闭A1塔进料阀与B1塔的产品阀，开启B1塔的均压阀，串联的A1+B1塔组顺着进气方向对A3+B3塔组进行一均降，对应的A3+B3塔组进行一均升。随后A1+B1塔组顺着进气方向对四个均压塔再进行第二至第五次均压降，对应的四个均压塔进行均压升。接着将串联的A1+B1塔组顺着进气方向对B2塔进行第六次均压降，对应的B2塔进行第六次均压升，然后B1塔顺着进气方向对A2塔继续进行第六次均压降，对应的A2塔进行第六次均压升。此时A1塔的压强约为0.1MPa，B1塔的压强略低于大气压。
第三步，开启B1塔抽空阀，逆着进气方向对B1塔抽空解吸并将真空泵出口主要成份为氮气的解吸气放空。与此同时A1塔首先顺着进气方向通过放空阀将塔压放空至接近大气压，接着顺着进气方向通过放空阀对A1塔顶部不合格的二氧化碳抽空后放空，直到真空泵出口二氧化碳浓度达到工艺要求如95％后，逆着进气方向通过A1塔的抽空阀对A1塔抽空解吸并将真空泵出口浓度为98.5％的二氧化碳气体作为产品2输出。
第四步，关闭A1，B1塔的抽空阀，开启A1，B1塔的均压阀，逆着进气方向分六次逐步升高A1，B1塔压强，时序与均压降相对应。
第五步，关闭A1，B1塔的均压阀，开启终充阀并逆着进气方向用产品氢气将A1，B1塔充至产品氢压强。如此周而复始。
本实施例的产品氢气纯度为99.9％，收率为95％。产品二氧化碳纯度为98.5％，收率为85％
实施例2
本实施例是尿素生产中变换气分离二氧化碳的直接串联式变压吸附工艺。原料气压强为表压1.6MPa。本实施例采用8-164440流程，即系统为八组十六塔流程，四塔共两组串联进气，四塔同时抽空，四次直接均压，无间接均压过程。表二为本实施例的八分之一工艺时序表，其余部分可参照该表顺序类推。
表二8-164440流程
| A1 | 一级吸附 | ||||||
| A2 | 一均降 | 隔离 | 二均降 | ||||
| A3 | 隔离 | 三均降 | |||||
| A4 | 隔离 | 四均降 | 顺放 | 逆抽 | |||
| A5 | 逆抽 | ||||||
| A6 | 逆抽 | 四均升 | 隔离 | 三均升 | 二均升 | ||
| A7 | 一均升 | 终充 | |||||
| A8 | 一级吸附 | ||||||
| B1 | 二级吸附 | ||||||
| B2 | 一均降 | 隔离 | 二均降 | ||||
| B3 | 隔离 | 三均降 | |||||
| B4 | 隔离 | 四均降 | 逆放 | 逆抽 | |||
| B5 | 逆抽 | ||||||
| B6 | 逆抽 | 四均升 | 隔离 | 三均升 | 二均升 | ||
| B7 | 一均升 | 终充 | |||||
| B8 | 二级吸附 | ||||||
为了便于说明本实施例采用的流程，现将由程控阀串联的两个吸附塔构成的8个塔组分别命名为A1+B1、A2+B2、A3+B3、A4+B4…依次类推，各塔组的连接如图2所示，其中各A塔与B塔的体积比为1∶2。
下面以A1+B1塔为例说明如下：
尿素变换气经管道输送至系统界区内，并通过流量控制输入到本系统。
第步，原料气通过进料阀进入串联的A1与B1塔进行一级吸附与二级吸附，并由B1塔顶部输出阀输出高纯度氢氮气作为产品1。
第二步，当氢氮气中杂质CO2的含量达到工艺指标限如0.2％时，关闭A1塔进料阀与B1塔的产品阀，开启B1塔的均压阀，串联的A1+B1塔组顺着进气方向对B6+A6，B5+A5，B4+A4进行三次均压降，对应的串联塔组进行三次均压升。接着串联的A1+B1塔组顺着进气方向对B3塔进行第四次均压降，对应的B3塔进行第四次均压升，然后B1塔顺着进气方向对A3塔继续进行第四次均压降，对应的A3塔进行第四次均压升。此时A1塔的压强约为0.3MPa，B1塔的压强约为0.1MPa。
第三步，首先逆着进气方向通过放空阀将B1塔压强作为原料气或燃料气放压回收至接近大气压，然后开启B1塔抽空阀，逆着进气方向对B1塔抽空解吸并将真空泵出口主要成份为氢氮气的解吸气作为原料气或燃料气回收。与此同时，首先顺着进气方向通过放空阀将A1塔压强作为原料气或燃料气放压回收至接近大气压，接着逆着进气方向通过A1塔的抽空阀对A1塔抽空解吸并将真空泵出口浓度为98.5％的二氧化碳气体作为产品2输出。
第四步，关闭A1，B1塔的抽空阀，开启A1，B1塔的均压阀，逆着进气方向分四次逐步升高A1，B1塔压强，时序与均压降相对应。
第五步、关闭A1，B1塔的均压阀开启终充阀逆着进气方向用产品氢氮气将A1，B1塔充至产品氢氮气压强。如此周而复始。
本实施例的产品氢氮气中二氧化碳含量为0.2％；产品氢气收率为99％；氮气收率为96％，产品二氧化碳纯度为98.5％；收率为80％。
Claims (8)
1、一种直接串联式一步法变压吸附工艺，其特征在于该工艺的吸附再生循环系统包括至少三个吸附塔组，每个吸附塔组由两个吸附塔通过一个程控阀门直接串联而成，形成两级吸附，混合气体作为原料气进入某塔组中连通的第一、二级吸附塔吸附，难吸附组份作为产品气1由该塔组中第二级塔顶排出，当产品1中易吸附组份的含量为0.01％～5％，将产品1输出切断，接着将该塔组与系统中的其他吸附塔组和/或与其他吸附塔组中的某一吸附塔以及该塔组中的某塔与其他吸附塔组中的某一吸附塔进行均压降，最终均压降完成后，逆着进气方向通过放空阀将第二级塔压强放压回收至接近大气压和/或开启第二级塔抽空阀，逆着进气方向对第二级塔抽空解吸回收或放空，与此同时，顺着进气方向通过放空阀将第一级塔压强放压回收或放空至接近大气压和/或顺着进气方向通过放空阀对第一级塔顶部不合格气体抽空后放空，再将该塔组中第一级塔逆着进气方向抽空的输出气体作为产品2，随后依次进行均压升，终充等过程，如此周而复始。
2、根据权利要求1所述的直接串联式一步法变压吸附工艺，其特征在于该系统由3～16个吸附塔组构成。
3、根据权利要求1或2所述的直接串联式一步法变压吸附工艺，其特征在于该系统各吸附塔组中的第一级吸附塔与第二级吸附塔的体积比为1∶1/3～3。
4、根据权利要求1或2所述的直接串联式一步法变压吸附工艺，其特征在于该系统还设置有0～10台均压塔，系统中的吸附塔组还可与均压塔进行均压降。
5、根据权利要求3所述的直接串联式一步法变压吸附工艺，其特征在于该系统还设置有0～10台均压塔，系统中的吸附塔组还可与均压塔进行均压降。
6、根据权利要求4所述的直接串联式一步法变压吸附工艺，其特征在于某塔组与系统中的其他吸附塔组、均压塔和其他吸附塔组中的某一吸附塔以及某塔组中的某塔与其他吸附塔组中的某一吸附塔进行的均压降为2～16次。
7、根据权利要求5所述的直接串联式一步法变压吸附工艺，其特征在于某塔组与系统中的其他吸附塔组、均压塔和其他吸附塔组中的某一吸附塔以及某塔组中的某塔与其他吸附塔组中的某一吸附塔进行的均压降为2～16次。
8、根据权利要求3或6或7所述的直接串联式一步法变压吸附工艺，其特征在于在进行均压降时，首先将某塔组串联的第一、二级吸附塔顺着进气方向对另一塔组串联的两个塔或/和均压塔进行n-2次均压降，n＝2～16；随后继续将某塔组串联的第一、二级吸附塔对刚抽空结束的另一塔组的第二级吸附塔进行第n-1次均压降；最后将某塔组第二级吸附塔对刚抽空结束的另一塔组的第一级吸附塔进行第n次均压降。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 03117988 CN1210090C (zh) | 2003-06-02 | 2003-06-02 | 直接串联式一步法变压吸附工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 03117988 CN1210090C (zh) | 2003-06-02 | 2003-06-02 | 直接串联式一步法变压吸附工艺 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1460535A true CN1460535A (zh) | 2003-12-10 |
| CN1210090C CN1210090C (zh) | 2005-07-13 |
Family
ID=29591048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 03117988 Expired - Fee Related CN1210090C (zh) | 2003-06-02 | 2003-06-02 | 直接串联式一步法变压吸附工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1210090C (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102500190A (zh) * | 2011-12-27 | 2012-06-20 | 四川亚联高科技股份有限公司 | 一种针对富氢气源的净化回收工艺 |
| CN102049170B (zh) * | 2009-11-09 | 2013-09-11 | 成都华西工业气体有限公司 | 一种vpsa空气分离制富氧流程 |
| CN103736361A (zh) * | 2013-12-10 | 2014-04-23 | 四川鸿鹄科技集团有限公司 | 一种变压吸附单元装置、变压吸附系统及其吸附分离方法 |
-
2003
- 2003-06-02 CN CN 03117988 patent/CN1210090C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102049170B (zh) * | 2009-11-09 | 2013-09-11 | 成都华西工业气体有限公司 | 一种vpsa空气分离制富氧流程 |
| CN102500190A (zh) * | 2011-12-27 | 2012-06-20 | 四川亚联高科技股份有限公司 | 一种针对富氢气源的净化回收工艺 |
| CN102500190B (zh) * | 2011-12-27 | 2016-02-10 | 四川亚联高科技股份有限公司 | 一种针对富氢气源的净化回收工艺 |
| CN103736361A (zh) * | 2013-12-10 | 2014-04-23 | 四川鸿鹄科技集团有限公司 | 一种变压吸附单元装置、变压吸附系统及其吸附分离方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1210090C (zh) | 2005-07-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102343196B (zh) | 一段法变压吸附提氢并回收富碳气的方法及装置 | |
| CN101549856B (zh) | 合成弛放气中氢气及一氧化碳综合回收的分离方法 | |
| CN1156637A (zh) | 最佳变压回流吸附 | |
| CN100423811C (zh) | 从混合气中分离回收吸附相产品的变压吸附方法 | |
| CN1133199A (zh) | 改进的变压吸附法 | |
| CN103585856A (zh) | 一种多回流的变压吸附方法 | |
| CN102701151B (zh) | 一种高纯度、高回收率的氢气提纯方法及实现装置 | |
| CN101249370B (zh) | 循环有价值气体的变压吸附方法 | |
| CN109012030A (zh) | 一种基于产品气甲烷置换的煤层气脱氧除氮浓缩方法及装置 | |
| CN1151957C (zh) | 从焦炉煤气中提纯氢气的方法 | |
| CN1215624A (zh) | 从含氢混合气中提取氢的多床真空变压吸附法 | |
| CN1210090C (zh) | 直接串联式一步法变压吸附工艺 | |
| CN102009963B (zh) | 高纯度氮气制取方法与装置 | |
| CN101898069A (zh) | 一种制备甲醇合成气的变压吸附带压再生方法 | |
| CN1073876C (zh) | 从含一氧化碳混合气中提纯一氧化碳的变压吸附法 | |
| CN1075741C (zh) | 从富氢废气中提取氢的变压吸附法 | |
| CN105879571A (zh) | 处理大规模油气量的吸附法油气回收工艺 | |
| CN208512200U (zh) | 一种基于产品气甲烷置换的煤层气脱氧除氮浓缩装置 | |
| CN1042215C (zh) | 采用变压吸附分离法的氧气产生方法 | |
| CN1215625A (zh) | 从高炉废气中提取作燃料的一氧化碳的变压吸附法 | |
| CN1040292C (zh) | 同时制取两种高纯度和高收率产品气的变压吸附气体分离法 | |
| CN201969463U (zh) | 一步法无动力变压吸附装置 | |
| CN1175917C (zh) | 单系统一步法串联变压吸附工艺 | |
| CN1073875C (zh) | 从含一氧化碳混合气中提纯一氧化碳的变压吸附法 | |
| CN101306300B (zh) | 变压吸附脱碳工艺及装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Anhui Haoyuan Chemical Industry (Group) Co., Ltd. Assignor: Wang Yu Contract record no.: 2011340000362 Denomination of invention: Directly-series-connected one-step pressure swing adsorption process Granted publication date: 20050713 License type: Exclusive License Open date: 20031210 Record date: 20110824 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20050713 Termination date: 20170602 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |