CN1470312A - 单塔变压吸附空气分离的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单塔变压吸附空气分离的方法，它采用一个吸附塔、一个均压储罐、一个气体储罐，所述吸附塔的内部填充分子筛，所述吸附塔的气体输入口处通过管路连接有空气过滤装置和解吸装置，并经空气过滤装置和气体引入空气，经解吸装置解吸；其气体输出口处设置有阀控装置，并经管路和阀控装置与均压储罐和气体储罐连通，并由均压储罐均压，由气体储罐储气和反吹。它不仅实现单塔变压吸附的多次吸附和反吹过程，从而获得高纯度产品。同时它相对于现有的双(多)塔变压吸附工艺又使工艺简化，设备及辅助设备均相应减少，因此使整个系统结构简单、操作控制流程简单、系统稳定性好、生产成本大大降低。
Description
技术领域
本发明涉及一种从空气中提取富氧、富氮或无病毒且含富氧的洁净空气的单塔变压吸附空气分离的方法。
技术背景
传统的用于进行空气分离的变压吸附装置，为了获得纯度较高的氧气或氮气，一般都采用多个吸附塔的结构。如通常采用的两个吸附塔为一组，当其中的一个吸附塔处于吸附状态时，另一个吸附塔则处于再吸附准备过程。这样通过两个吸附塔之间的交替吸附，提高空气分离的程度。但是这种结构由于吸附塔设置多，因此不仅增加了每个吸附塔的附属设备，从而增加结构上的复杂性，而且也由于各个吸附塔之间工作上存在着相互影响、相互制约的关系，因此造成整个的控制流程相当复杂，且生产不够稳定。另外两个吸附塔交替工作，始终有一个吸附塔长时间闲置，从而造成了一定的浪费。
发明内容
本发明的目的是提供一种仅需要一个吸附塔就能够实现高纯度分离空气，提取富氧、富氮或无病毒且含富氧的洁净空气的单塔变压吸附空气分离的方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种单塔变压吸附空气分离的方法，采用一个吸附塔、一个均压储罐、一个气体储罐，所述吸附塔的内部填充分子筛，所述吸附塔的气体输入口处通过管路连接有空气过滤装置和解吸装置，并经空气过滤装置和气体引入空气，经解吸装置解吸；其气体输出口处设置有阀控装置，并经管路和阀控装置与均压储罐和气体储罐连通，并由均压储罐均压，由气体储罐储气和反吹。
所述阀控装置可以包括逆止阀17、逆止阀20、电控气动阀13～15，所述逆止阀20的一端与吸附塔的气体输出口连通，其另一端一方面经通过管路串联连接的电控气动阀13和逆止阀17与气体储罐连通，另一方面经通过管路并联连接的电控气动阀14和电控气动阀15与均压储罐连通。
所述解吸装置可以为常压解吸装置，所述吸附塔通过常压解吸装置与大气连通。
所述常压解吸装置可以为电控气动解吸阀10，所述电控气动解吸阀10通过管路与吸附塔连通。
所述解吸装置可以为真空解吸装置，所述吸附塔通过真空解吸装置与大气连通。
所述真空解吸装置可以由电控气动解吸阀11和真空泵构成，所述电控气动解吸阀11和真空泵通过管路串联连接。
所述吸附塔内填充的分子筛可以为制氮分子筛。
所述吸附塔内填充的分子筛可以为制氧分子筛。
所述空气过滤装置可以包括空气压缩机、过滤器2、冷干机3、过滤器4和5、电控气动阀6以及逆止阀7，它们按照所列顺序通过管路串联连接，所述逆止阀7与吸附塔连通，空气从空气压缩机的入口进入。
所述过滤器5的出口上还可以设置有电控气动排气阀8，并通过电控气动排气阀8与大气连通。
在上述技术方案中，本发明只需采用一个吸附塔，再配备一个均压储罐、一个气体储罐以及相应的阀控装置、空气过滤装置以及解吸装置，就能够具有双(多)塔变压吸附工艺特征和性能，实现单塔变压吸附的多次吸附和反吹过程，从而获得高纯度产品。同时它相对于双(多)塔变压吸附工艺又使工艺简化，设备及辅助设备均相应减少，因此使整个系统结构简单、操作控制流程简单、系统稳定性好、生产成本大大降低。
附图说明
附图1为本发明单塔变压吸附空气分离的方法的系统结构示意图。
具体实施方式
下面将结合说明书附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明所提供的单塔变压吸附空气分离的方法的主要特征是采取了一个吸附塔A、一个均压储罐B、一个气体储罐C构成一个完整的单塔变压吸附工艺过程。
参考附图，本方法中除了采用一个吸附塔A、一个均压储罐B、一个气体储罐C外，还采用一空气过滤装置、一阀控装置、一解吸装置以及用于各装置连接的管路。
所述空气过滤装置由空气压缩机1、过滤器2、冷干机3、过滤器4和5、电控气动阀6以及逆止阀7，它们按照所列顺序通过管路串联连接，所述逆止阀7与吸附塔A连通。所述过滤器5的出口上还设置有电控气动排气阀8，并通过电控气动排气阀8与大气连通。
所述阀控装置包括逆止阀17、逆止阀20、电控气动阀13～15。所述逆止阀20的一端与吸附塔的气体输出口连通，其另一端一方面经通过管路串联连接的电控气动阀13和逆止阀17与气体储罐C连通，另一方面经通过管路并联连接的电控气动阀14和电控气动阀15与均压储罐B连通。
所述解吸装置包括常压解吸装置和真空解吸装置。
所述常压解吸装置为电控气动解吸阀10，所述电控气动解吸阀10的一端通过管路与吸附塔A的气体输入口连接，其另一端连通大气。
所述真空解吸装置由电控气动解吸阀11和真空泵12构成，所述电控气动解吸阀11和真空泵12通过管路串联连接。所述电控气动解吸阀11的一端连接吸附塔A的气体输入口，所述真空泵12的一端与大气连通。
下面将详细阐述本发明所提供的单塔变压吸附空气分离的方法的工艺流程。一、气源部分
1、气体露点：本发明所采用的单塔变压吸附装置的气源系统，采用专利ZL92236007.3的技术，即露点≤-45℃。
2、气体温度：为15℃-20℃。
3、吸附压力：a、常压解吸时压力为0.6-0.8Mpa；
b、真空解吸时压力为0.3-0.6Mpa。
4、在保证压力降不大于0.05Mpa的前提下，应增加精密过滤器以便将空气中的油、水及其它杂质除掉，以便使露点尽量降低。二、空气分离工艺流程
1、制取富氮
将吸附塔A内填充制氮分子筛。
空气经空气过滤装置压缩，过滤冷干被净化后，电控阀6开，这是空气经电控阀6进入吸附塔A开始进行空气吸附分离。当吸附塔A内部压力大于等于0.6Mpa时，电控阀12开，富氮经电控阀13进入气体储罐C。塔A的吸附时间控制在80秒-120秒之间，当吸附塔A吸附完毕，电控阀6和电控阀13关闭，同时电控阀14打开，吸附塔A内部的气体进入均压储罐B内，此过程称为均压。均压时间一般控制在1-3秒钟内。均压结束后，电控阀14关闭，同时电控气动解吸阀10打开，吸附塔内的气体被释放到大气中，此过程称为常压解吸。由于常压解吸不如真空解吸那样分离获得的气体纯度高，因此还增设了真空解吸装置。塔A解吸8秒钟后，电控气动解吸阀10或电控气动解吸阀11关闭，电控阀13打开，气体储罐C内的富氮进入吸附塔A内，此过程称为吹扫(或反吹)，其目的是将将吸附塔A内部的自由空间的气体排净，并将制氮分子筛上的结晶孔内氧分子排净，从而恢复分子筛的吸附能力。反吹时间为0.5-0.8秒。然后将电控阀15打开，均压储罐B内气体进入吸附塔A，同时电控阀6打开引入新鲜空气，这样就开始了周期吸附循环，富氮不断的被提取并送入气体储罐C。如果打开设置于气体储罐C上的截止阀19，即可获得富氮。
2、制取富氧
将吸附塔A内填充制氧分子筛。
制取富氧和制取富氮，在单塔变压吸附气体分离的方法中其工艺流程完全相同，它们的区别仅仅在于：气耗比不同，就是说，制取富氧时消耗的空气量远远大于制取富氮(因为空气中氮占78％，氧占20.9％)，因此制取富氧的气耗比一般在1∶6以上，也就是说，要获得1m3/h的氧(氧浓度≥90％)，则需要空气量大于6m3/h。而制取富氮N2，则气耗比只需要1∶2.8(富氮浓度大于99.5％)。
3、对空气进行处理，制取无病毒且含富氧的洁净空气
制取无病毒且含富氧的洁净空气主要利用电控气动排气阀8配合电控气动解吸阀10(或电控气动解吸阀11)，同步工作。其详细工作流程为：将吸附塔A的内部填充制氧分子筛，采用制取富氧的工艺流程，吸附时间为35秒，解吸时间为28秒，吸附压力为0.3Mpa，利用电控气动解吸阀10(或电控气动解吸阀11)解吸，便可获取脉冲式含富氧35％以上的洁净空气。同时打开电控气动排气阀8获得无病毒的洁净空气。另外在空气处理中，可以根据用户的选择不需要设置均压过程。
Claims (10)
1、一种单塔变压吸附空气分离的方法，其特征在于：采用一个吸附塔、一个均压储罐、一个气体储罐，所述吸附塔的内部填充分子筛，所述吸附塔的气体输入口处通过管路连接有空气过滤装置和解吸装置，并经空气过滤装置和气体引入空气，经解吸装置解吸；其气体输出口处设置有阀控装置，并经管路和阀控装置与均压储罐和气体储罐连通，并由均压储罐均压，由气体储罐储气和反吹。
2、如权利要求1所述单塔变压吸附空气分离的方法，其特征在于：所述阀控装置包括逆止阀(17)、逆止阀(20)、电控气动阀(13)～(15)，所述逆止阀(20)的一端与吸附塔的气体输出口连通，其另一端一方面经通过管路串联连接的电控气动阀(13)和逆止阀(17)与气体储罐连通，另一方面经通过管路并联连接的电控气动阀(14)和电控气动阀(15)与均压储罐连通。
3、如权利要求1所述单塔变压吸附空气分离的方法，其特征在于：所述解吸装置为常压解吸装置，所述吸附塔通过常压解吸装置与大气连通。
4、如权利要求3所述单塔变压吸附空气分离的方法，其特征在于：所述常压解吸装置为电控气动解吸阀(10)，所述电控气动解吸阀(10)通过管路与吸附塔连通。
5、如权利要求1所述单塔变压吸附空气分离的方法，其特征在于：所述解吸装置为真空解吸装置，所述吸附塔通过真空解吸装置与大气连通。
6、如权利要求5所述单塔变压吸附空气分离的方法，其特征在于：所述真空解吸装置由电控气动解吸阀(11)和真空泵构成，所述电控气动解吸阀(11)和真空泵通过管路串联连接。
7、如权利要求1所述单塔变压吸附空气分离的方法，其特征在于：所述吸附塔内填充的分子筛为制氮分子筛。
8、如权利要求1所述单塔变压吸附空气分离的方法，其特征在于：所述吸附塔内填充的分子筛为制氧分子筛。
9、如权利要求1所述单塔变压吸附空气分离的方法，其特征在于：所述空气过滤装置包括空气压缩机、过滤器(2)、冷干机(3)、过滤器(4)和(5)、电控气动阀(6)以及逆止阀(7)，它们按照所列顺序通过管路串联连接，所述逆止阀(7)与吸附塔连通，空气从空气压缩机的入口进入。
10、如权利要求1所述单塔变压吸附空气分离的方法，其特征在于：所述过滤器(5)的出口上还设置有电控气动排气阀(8)，并通过电控气动排气阀(8)与大气连通。
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