CN1861245A - 从混合气中分离回收吸附相产品的变压吸附方法 - Google Patents

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CN1861245A CN 200510118241 CN200510118241A CN1861245A CN 1861245 A CN1861245 A CN 1861245A CN 200510118241 CN200510118241 CN 200510118241 CN 200510118241 A CN200510118241 A CN 200510118241A CN 1861245 A CN1861245 A CN 1861245A
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Abstract

本发明公开了一种从混合气中分离回收吸附相产品的变压吸附方法。该方法中的变压吸附系统包括变压吸附1段和变压吸附2段，它们分别由至少二个装填有吸附剂的吸附塔构成，每个吸附塔至少依次循环经历吸附、置换、逆放、抽空、最终升压步骤，且变压吸附1段的置换废气作为原料气进入变压吸附2段。本发明的变压吸附方法适用于在包含有置换步骤的从吸附相获得产品的变压吸附系统，特别适用于分离回收二氧化碳、一氧化碳或以C2及C2以上烃类组分为主的混合气。该方法可提高吸附相产品的回收率，在原料气含量相同时，吸附相产品的回收率可提高5％～50％。

Description

从混合气中分离回收吸附相产品的变压吸附方法
技术领域
本发明涉及一种从混合气中分离回收吸附相产品的变压吸附(PSA)方法，特别是涉及一种在分离回收吸附相产品过程中包含有置换步骤的变压吸附方法。
背景技术
变压吸附方法是利用多孔固体吸附剂在一定压力下，对混合气体中不同组分具有选择性吸附的特性，实现混合气体的分离。根据需要分离的产品在吸附床中处于的吸附或非吸附状态，可分为吸附相产品和非吸附相产品。现有的分离回收合成氨变换气中的二氧化碳、从脱除二氧化碳后水煤气、半水煤气中分离回收一氧化碳、以及分离回收混合气体中的烃类组分，如从炼油厂催化裂化干气中分离回收以C2及C2以上烃类组分为主的混合气等吸附相产品的变压吸附技术中，为了提高吸附相产品的含量，采用了返回部分产品气置换吸附床的工艺。该置换过程中不可避免的会从置换废气中排放出一些产品气体，尤其是要求产品气纯度较高时，由置换废气排放的产品气组分更多，造成了产品气组分回收率降低，影响了变压吸附装置的经济效益。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种从混合气中分离吸附相产品的变压吸附方法，该方法在包含有置换步骤的变压吸附过程中可提高产品的回收率。
为解决上述技术问题，本发明的变压吸附系统包括变压吸附1段和变压吸附2段，它们分别由至少二个装填有吸附剂的吸附塔构成，每个吸附塔至少依次循环经历吸附、置换、逆放、抽空、最终升压步骤，且变压吸附1段的置换废气作为原料气进入变压吸附2段。
本发明采用两段相互连接的变压吸附装置，每个吸附塔至少依次循环经历吸附、置换、逆放、抽空、最终升压五个步骤。根据具体工艺的压力、纯度等参数，在吸附和逆放步骤之间还可包括至少一次或多次均压降步骤，并在抽空步骤之后紧接至少一次或多次均压升；均压降步骤可紧接吸附步骤之后，也可在置换步骤之后进行。在变压吸附过程中，第1段变压吸附装置处理进入变压吸附系统的原料气中的吸附相产品。由逆放气和抽空气获得吸附相组分的产品气，直接返回部分产品气或返回部分经加压的产品气，对完成吸附步骤的吸附塔，从吸附塔原料气入口端的置换进口进入进行置换，或对在吸附步骤后经过均压降的吸附塔进行置换，置换吸附塔空隙中和吸附剂上吸附的少量非吸附相产品的杂质，以提高吸附塔中吸附相产品组分的含量。变压吸附的置换步骤中从吸附塔出口端放出的气体称为置换废气。变压吸附1段的置换废气作为原料气进入变压吸附2段，通过再次吸附进一步回收易吸附的产品气体以达到提高产品气含量和回收率的目的。与现有包含置换步骤的从吸附相获得产品的变压吸附法比较，在相同的条件下，即原料气含量相同时，产品的回收率可提高5％～50％。
为进一步提高产品的回收率，还可将变压吸附2段的置换废气和变压吸附1段的置换废气混合后进入变压吸附2段再进行吸附。
本发明的吸附步骤中选用的吸附剂为活性炭、活性氧化铝、硅胶和分子筛中的至少一种。吸附剂的选择和组合使用可依据被处理的混合气体的组成或含量变化而定。
上述变压吸附方法中变压吸附1段的吸附步骤表压大于0.05MPa，变压吸附2段的吸附步骤压力为变压吸附1段的置换废气压力，两段变压吸附的置换步骤表压大于OMPa、逆放步骤表压大于OMPa、抽空步骤表压为-0.03～-0.09MPa，原料气温度为5-60℃。
本发明的变压吸附方法适用于在包含有置换步骤的从吸附相获得产品的变压吸附系统，例如从合成氨变换气中分离回收二氧化碳、从脱除二氧化碳后的水煤气、半水煤气中分离回收一氧化碳、以及分离回收混合气体中的烃类组分，如从炼油厂催化裂化干气中回收以C2及C2以上烃类组分为主的混合气。
本发明的上述变压吸附工艺中，在每一个吸附塔的一次循环中都要经历吸附、置换、逆放、抽空、最终升压步骤，以及根据吸附压力、吸附废气浓度要求、分离回收吸附相产品纯度要求等工艺条件，可对均压降、均压升步骤进行合理的取舍、排列和次数设置。每个吸附塔都将经历相同的步骤，各塔只是在时间上相互错开，以使装置连续、稳定运行。
本发明上述变压吸附分离回收中可供采用的各步骤具体过程如下：
·吸附A
含易吸附和不易吸附组分的混合气体从吸附塔原料气进口进入吸附床，混合气体中的易吸附组分被吸附塔中装填的吸附剂吸附，不易吸附的组分从吸附塔出口排出被称为吸附废气。本步骤实现易吸附组分和不易吸附组分的分离。
·均压降ED
均压降步骤是将吸附步骤完成或置换步骤完成的吸附塔，通过管道和程控阀与进入均压升步骤的吸附塔或均压罐连通，回收均压降步骤吸附塔中的有用组分和压力，提高吸附塔中吸附相组分的含量。均压降步骤根据吸附压力可设置成1次，或多次，如一均降E1D、二均降E2D。各次均压降可以连续进行或分开进行。
·置换RP
返回部分逆放和抽空获得的吸附相产品气，对完成吸附步骤的吸附塔，从吸附塔原料气入口端的置换进口进入吸附床，利用吸附相组分含量较高的产品气对吸附床空隙中的杂质，和吸附剂中吸附的少量杂质进行置换，提高吸附塔中吸附相组分的含量。在本发明置换步骤中，从吸附塔置换废气出口排出的置换废气，进入变压吸附2段被用作变压吸附2段的原料气。
·逆放D
对置换步骤完成或置换步骤完成后又进行了均压降步骤的吸附塔，开启吸附塔原料气入口端的逆放阀，排出吸附塔中的气体，降低吸附塔的压力，使吸附在吸附塔中的吸附相组分部分解吸出吸附剂，获得吸附相产品。
·抽空V
利用真空泵对逆放后的吸附塔进行抽空，进一步降低吸附塔的压力，使吸附在吸附剂中的吸附相产品进一步解吸出吸附剂，获得吸附相产品。
·均压升ER
将抽空步骤完成后的吸附塔，通过管道和程控阀与处于均压降步骤的吸附塔或均压罐连接，使压力较高的均压降步骤吸附塔或均压罐中的气体进入均压升的吸附塔，以升高均压升吸附塔的压力，并回收部分均压降气体中的吸附相产品。均压升步骤根据吸附压力可设置成1次，或多次，如二均升E2R、一均升E1R。均压升的次数与均压降的次数相对应。
·最终升压FR
利用吸附废气对吸附塔进行升压，使之达到吸附压力，准备进入下一吸附步骤。
以下通过具体实施方式的实施例对本发明作进一步详细的说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均包括在本发明的范围内。
附图说明
图1为本发明实施例1提取二氧化碳工艺流程示意图；
图2为本发明实施例2提取一氧化碳工艺流程示意图；
图3为本发明实施例3提取以C2及C2以上烃类组分为主的混合气工艺流程示意图。
具体实施方式
实施例1
本实施例为从合成氨变换气中分离回收二氧化碳的变压吸附法，原料气流量15000Nm3/h，吸附压力0.75MPa，温度10℃，被处理的原料气成分组成如表1所示：
                                        表1原料气组成
气流 单位                              组分
  H2   O2、Ar   N2   CH4   CO   CO2   ∑
  原料气   V％   51.35   0.26   18.09   2.3   0.73   27.27   100
如图1所示，本实施例变压吸附系统由变压吸附1段PSA-1和变压吸附2段PSA-2构成。PSA-1各吸附塔的容积为29立方米，PSA-2各吸附塔的容积为19立方米。两段各吸附塔中装填的吸附剂由上至下分别为活性炭、硅胶、活性氧化铝，其装填的高度比例均为1∶5∶1。PSA-1由8个吸附塔、1个逆放罐、1个真空罐、3台真空泵、1个置换废气缓冲罐、1个产品混合罐、1个置换气缓冲罐、2台置换气压缩机、2台产品气压缩机以及相应的管道和程控阀连接而成，其中后四者为PSA-1和PSA-2共用。PSA-1中各吸附塔每一次循环均经历吸附A、一均降E1D、二均降E2D、置换RP、逆放D、抽空V、二均升E2R、一均升E1R、最终升压FR九个步骤，其程序运行时序、各步骤表压值见表2：
                                                             表2 PSA-1工作时序表
  周期   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16
  时间(S)                       540   90   90      180   90      180   90   90   90
  压力(MPa)                       0.75   0.41   0.10      0.10   0.02      -0.06   0.10   0.40   0.74
  吸附塔   A                       A   E1D   E2D      RP   D      V   E2R   E1R   FR
  B   E1R   FR                       A   E1D   E2D         RP   D         V   E2R
  C   V   E2R   E1R   FR                         A   E1D   E2D       RP   D   V
  D   D       V   E2R   E1R   FR                            A   E1D   E2D         RP
  E       RP   D       V   E2R   E1R   FR                         A   E1D   E2D
  F   E1D   E2D       RP   D       V   E2R   E1R   FR                             A
  G        A   E1D   E2D       IP   D         V   E2R   E1R   FR                       A
  H               A   E1D   E2D         RP   D        V   E2R   E1R   FR             A
变压吸附系统运行时，由计算机按一定程序控制各程控阀的开关。现以图1所示PSA-1中吸附塔A为例，叙述PSA-1工序的各工艺步骤：
吸附A：开启程控阀KV1A和KV2A，原料气即变换气进入吸附塔A，在床层内吸附剂对CO2进行吸附，而H2、O2、N2、CH4等不易吸附组分作为吸附废气通过程控阀KV2A自吸附塔A顶部排出。当吸附时间到后，关闭阀KV1A和KV2A，终止吸附，此时原料气进入已最终升压后的另一吸附塔进行吸附。
一均降E1D：开启程控阀KV5A和KV5E，完成吸附后的吸附塔A与完成二均升后的吸附塔E进行均压，当两个吸附塔压力基本平衡后，关闭阀KV5A，完成吸附塔A的一均降。
二均降E2D：开启程控阀KV7A和KV7F，吸附塔A内的气体进入吸附塔F，与完成抽空的吸附塔F进行压力均衡，当两个吸附塔压力基本平衡后，关闭阀KV7A和KV7F，完成吸附塔A的二均降。
置换RP：开启程控阀KV3A和KV4A，来自逆放和抽空获得的吸附相产品气经产品混合罐5、置换气压缩机组10、置换气缓冲罐6进入吸附塔A，对完成均压降步骤的吸附床进行置换，以提高吸附相组分的含量。被置换出的杂质及部分CO2作为置换废气通过阀KV4A自吸附塔A顶部排出，进入置换废气缓冲罐7，作为PSA-2的原料气。当置换时间到后，关闭阀KV3A和KV4A，终止置换。
逆放D：开启程控阀KV6A和KV7、KV8，置换步骤完成的吸附床排出吸附相组分，降低吸附塔A压力。逆放气经阀KV6A、KV7进入逆放罐1，再经过手动调节阀HV1、真空罐2、KV8、真空泵组8进入产品混合罐5。当吸附塔A压力降至常压后，关闭阀KV7和KV8，逆放完成。
抽空V：继续开启阀KV6A，同时开启程控阀KV9，通过真空泵组8对逆放后的吸附床进行抽空，真空泵组8抽出的气体与逆放气相混合，一部分作为产品气经产品气压缩机组11加压后输出，另一部分作为置换气经置换气压缩机组10加压后返回系统。抽空进一步降低吸附塔A的压力，使吸附在吸附剂中的吸附相产品充分解吸，获得吸附相产品，完成吸附剂再生。抽空完成后，关闭阀KV6A和KV9。
二均升E2R：开启程控阀KV7D和KV7A，吸附塔D内气体进入吸附塔A，完成一均降的吸附塔D与完成抽空的吸附塔A进行压力均衡，两塔压力基本相等时，关闭阀KV7D和KV7A，完成吸附塔A的二均升。
一均升E1R：开启阀KV5A和KV5E，完成二均升吸附塔A与完成吸附后的吸附塔E进行均压，当两个吸附塔压力基本平衡后，关闭阀KV5E，完成吸附塔A的一均升。
最终升压FR：继续开启阀KV5A，通过手动调节阀HV3，利用吸附废气对完成均压升步骤的吸附塔A进行升压，使之达到吸附压力，准备进入吸附步骤。
至此，吸附塔A在一个周期内的所有步骤均执行完毕，并开始进入下一次循环，其它7个吸附塔所执行的步骤与吸附塔A相同，只是在时间上相互错开，以保证分离过程连续进行。
每个吸附塔压力随工艺步骤的变化呈周期性变化，根据实际操作情况，吸附压力可以适当调整，则其它步骤压力相应发生变化。
本实施例中PSA-2由4个吸附塔、1个逆放罐、1个真空罐、1台真空泵以及相应的管道和程控阀连接而成。各吸附塔每一次循环均经历吸附A、均压降ED、置换RP、逆放D、抽空V、均压升ER、最终升压FR七个步骤，各塔经历的循环步骤及表压值如表3所列：
                                       表3 PSA-2工作时序表
  周期   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12
  时间(S)         480   30         480   30   420   30       450
  压力(MPa)         0.10   0.02         0.10   0.02   -0.04   0.02       0.08
  吸附塔   I         A   ED         RP   D   V   ER       FR
  J   ER       FR           A   ED             RP   D   V
  K   RP   D   V   ER   FR           A   ED       RP
  L   ED           RP   D   V   ER         FR             A
现以吸附塔I为例，叙述PSA-2工序的各工艺步骤：
吸附A：开启程控阀KV1I和KV2I，来自PSA-1的置换废气通过置换废气缓冲罐7经阀KV1I进入吸附塔I，在床层内吸附分离CO2，而H2、O2、N2、CH4等不易吸附组分作为吸附废气通过阀KV2I自吸附塔I顶部排出。当吸附区的前沿向上移动到床层的一定位置时，吸附时间到后，关闭阀KV1I和KV2I，终止吸附，此时原料气进入已最终升压后的另一吸附塔进行吸附。
均压降ED：开启程控阀KV5I和KV5K，完成吸附后的吸附塔I与完成抽空后的吸附塔K进行均压，当两个吸附塔压力基本平衡后，关闭阀KV5I，完成吸附塔I的均压降。
置换RP：开启程控阀KV3I和KV4I，来自逆放和抽空获得的吸附相产品气经产品混合罐5、置换气压缩机组10、置换气缓冲罐6进入吸附塔I，对完成均压降步骤的吸附床进行置换，以提高吸附相组分的含量。被置换出的杂质及部分CO2作为置换废气通过阀KV4I自吸附塔I顶部排出，置换时间到后，关闭阀KV3I和KV4I，终止置换。
逆放D：开启程控阀KV6I和KV10、KV11，置换步骤完成的吸附床排出吸附相组分，降低吸附塔I压力。逆放气经阀KV6I、KV10进入逆放罐3，再经过手动调节阀HV2、真空罐4、KV11、真空泵9进入产品混合罐5。当吸附塔I压力降至常压后，关闭阀KV10和KV11，逆放完成。
抽空V：继续开启阀KV6I，同时开启程控阀KV12，通过真空泵9对逆放后的吸附床进行抽空，真空泵9抽出的气体与逆放气相混合，一部分作为产品气经产品气压缩机组11加压后输出，另一部分作为置换气经置换气压缩机组10加压后返回系统。抽空进一步降低吸附塔I的压力，使吸附在吸附剂中的吸附相产品充分解吸，获得吸附相产品，完成吸附剂再生。抽空完成后，关闭阀KV6I和KV12。
均压升ER：开启阀KV5I和KV5K，完成抽空后的吸附塔I与完成吸附后的吸附塔K进行均压，当两个吸附塔压力基本平衡后，关闭阀KV5K，完成吸附塔I的均压升。
最终升压FR：继续开启阀KV5I，通过手动调节阀HV4，利用吸附废气对完成均压升步骤的吸附塔I进行升压，使之达到吸附压力，准备进入吸附步骤。
至此，吸附塔I在一个周期内的所有步骤均执行完毕，并开始进入下一次循环，其它3个吸附塔所执行的步骤与吸附塔I相同，只是在时间上相互错开，以保证分离过程连续进行。
每个吸附塔压力随工艺步骤的变化呈周期性变化，根据实际操作情况，吸附压力可以适当调整，则其它步骤压力相应发生变化。
本实施例分离回收的吸附相产品组成如表4所示：
                               表4产品气组成
气流 单位                                 组分
  H2   O2、Ar   N2   CH4   CO   CO2   ∑
  产品气   V％   0.28   0.01   0.56   1.02   0.12   98.01   100
回收率是指从变压吸附装置获得的产品中被回收组分绝对量占进入变压吸附装置的原料气中被回收组分绝对量百分比。在原料气含量相同时，只经历此实施例中PSA-1进行CO2的分离回收，其CO2的回收率为58％，在本实施例产品气中CO2的回收率上升到87％。
实施例2
本实施例为从水煤气中分离回收一氧化碳的变压吸附方法，原料气流量500Nm3/h，吸附压力0.25MPa，温度50℃，原料气组成如表5所示：
                                  表5原料气组成
气流 单位                                      组分
  H2   O2、Ar   N2   CH4   CO   CO2   ∑
  原料气   V％   55.11   0.21   9.43   0.12   35.12   0.01   100
本实施例中PSA-1各吸附塔的容积为5立方米，PSA-2各吸附塔的容积为1立方米。两段各吸附塔中装填的吸附剂由上至下分别为分子筛、活性炭、活性氧化铝，其装填高度比例均为4∶1∶1。如图2所示，PSA-1由4个吸附塔、1个逆放罐、1个真空罐、3台真空泵、1个置换废气缓冲罐、1个产品混合罐、1个置换气缓冲罐、1台置换气压缩机、1台产品气压缩机以及相应的管道和程控阀连接而成，其中后四者为PSA-1和PSA-2共用。每个塔每一次循环均经历吸附A、均压降ED、置换RP、逆放D、抽空V、均压升ER、最终升压FR七个步骤，其程序运行时序、各步骤表压值见表6：
                                       表6 PSA-1工作时序表
  周期   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12
  时间(S)         360   30         360   30   300   30       330
  压力(MPa)         0.25   0.08         0.08   0.02   -0.07   0.08       0.24
  吸附塔   A         A   ED         RP   D   V   ER       FR
  B   ER       FR             A   ED             RP   D   V
  C   RP   D   V   ER   FR           A   ED       RP
  D   ED           RP   D   V   ER          FR             A
本实施例中，原料气在PSA-1吸附塔A与实施例1的原料气在其PSA-1吸附塔A经过的工艺步骤相比，不同之处在于，本实施例的均压降、均压升步骤各仅为一次，其开启的程控阀均为KV5A和KV5C。均压降时由完成吸附后的吸附塔A与完成抽空后的吸附塔C进行均压，均压升时由完成抽空后的吸附塔A与完成吸附后的吸附塔C进行均压。两实施例的其余工艺步骤内容均相同，故不再重复述之。
吸附塔A在一个周期内的所有步骤均执行完毕，并开始进入下一次循环，其它3个吸附塔所执行的步骤与吸附塔A相同，只是在时间上相互错开，以保证分离过程连续进行。
每个吸附塔压力随工艺步骤的变化呈周期性变化，根据实际操作情况，吸附压力可以适当调整，则其它步骤压力相应发生变化。
如图2所示，本实施例的PSA-2由3个吸附塔、1个逆放罐、1个真空罐、1台真空泵以及相应的管道和程控阀连接而成。每一循环过程经历吸附A、置换RP、逆放D、抽空V、最终升压FR五个步骤，其各塔运行时序、表压值见表7。
                          表7 PSA-2工作时序表
  周期   1   2   3   4   5   6
  时间(S)       360   300   60   300   60
  压力(MPa)       0.08   0.08   0.02   -0.07   0.07
  吸附塔   E       A   RP   D   V   FR
  F   V   FR         A   RP   D
  G   RP   D   V   FR           A
本实施例的置换废气在PSA-2中吸附塔E经历的工艺步骤与实施例1中置换废气于吸附塔I经历的步骤相比，少了均压降、均压升步骤，其余步骤内容均相同，故不再重复。
至此，吸附塔E在一个周期内的所有步骤均执行完毕，并开始进入下一次循环，其它2个吸附塔所执行的步骤与吸附塔E相同，只是在时间上相互错开。本实施例分离回收的吸附相产品组成如表8所示：
                                    表8产品气组成
气流 单位                                 组分
  H2   O2、Ar   N2   CH4   CO   CO2   ∑
  产品气   V％   0.06   0.08   1.00   0.12   98.68   0.06   100
原料气含量相同时，与单纯通过本实施例中PSA-1进行CO的分离回收法相比，本实施例产品气中CO的回收率可从65％上升到76％。
实施例3
本实施例为从炼油厂催化裂化干气中回收以C2及C2以上烃类组分为主的混合气的变压吸附法，干气流量25000Nm3/h，吸附压力0.60MPa，温度30℃，其气体成分组成如表9所示：
                                              表9干气成分组成
气流   单位                                                        组份
  H2   O2   N2   CH4   CO   CO2   C2H4   C2H6   C3H6   C3H8   C4   C5 +
  干气   V％   25.8   0.3   9.1   30   0.9   1.5   13.5   12   4.2   0.8   0.8   1.1
表中C4表示含4个碳原子的烃类气体，如正丁烷、异丁烷、异丁烯、正丁烯、反丁烯；C5 +表示含5个和5个以上碳原子的烃类气体。
本实施例中PSA-1各吸附塔的容积为56立方米，PSA-2各吸附塔的容积为10立方米。两段各塔中装填的吸附剂由上至下分别为分子筛、硅胶、活性炭、活性氧化铝，装填高度比例均为1∶4∶2∶1。如图3所示，PSA-1由10个吸附塔、1个逆放罐、1个真空罐、10台真空泵、1个置换废气缓冲罐、1个产品混合罐、1个置换气缓冲罐、3台置换气压缩机、3台产品气压缩机以及相应的管道和程控阀连接而成，其中后四者为PSA-1和PSA-2共用。每塔每一次循环均经历吸附A、置换RP、一均降E1D、二均降E2D、逆放D、抽空V、二均升E2R、一均升E1R、最终升压FR九个步骤，其程序运行时序见表10：
                                                                             表10 PSA-1工作时序表
  周期   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20
  时间(S)                       300               200   50   50   50               200   50   50   50
  吸附塔   A                       A               RP   1D   2D   D               V   2R   1R   FR
  B   1R   FR                       A               RP   1D   2D   D               V   2R
  C   V   2R   1R   FR                       A               RP   1D   2D   D           V
  D           V   2R   1R   FR                       A               RP   1D   2D   D
  E   D               V   2R   1R   FR                        A               RP   1D   2D
  F   1D   2D   D               V   2R   1R   FR                        A               RP
  G   RP   1D   2D   D                V   2R   1R   FR                       A   RP
  H               RP   1D   2D   D               V   2R   1R   FR                       A
  I   A               RP   1D   2D   D               V   2R   1R   FR               A
  J               A               RP   1D   2D   D               V   2R   1R   FR        A
受页边距的限制，表中均压降和均压升的表示符号中的E被省略掉；表中第三行的表压值未列出，该值分别为：0.60、0.55、0.30、0.05、0.02、-0.08、0.05、0.30、0.59，单位MPa。
现以图3所示PSA-1中吸附塔A为例，叙述PSA-1工序的各工艺步骤：
吸附A：开启程控阀KV1A和KV2A，来自界区外的催化裂化干气作为原料气进入吸附塔A，在床层内吸附剂对C2H4、C2H6及C2以上烃类组分等易吸附组分进行吸附，而H2、O2、N2、CH4等不易吸附组分作为吸附废气通过阀KV2A自吸附塔A顶部排出。当吸附时间到后，关闭阀KV1A和KV2A，终止吸附，此时原料气进入已最终升压后的另一吸附塔进行吸附。
置换RP：开启程控阀KV3A和KV4A，来自逆放和抽空获得的吸附相产品气经产品混合罐5、置换气压缩机10、置换气缓冲罐6进入吸附塔A，对完成吸附步骤的吸附床进行置换，以提高吸附相组分的含量。被置换出的杂质及部分C2H4、C2H6及C2以上烃类组分作为置换废气通过阀KV4A自吸附塔A顶部排出，进入置换废气缓冲罐7，作为PSA-2的原料气。置换时间到后，关闭阀KV3A和KV4A，终止置换。
一均降E1D：开启程控阀KV5A和KV5G，完成置换后的吸附塔A与完成二均升后的吸附塔G进行均压，当两个吸附塔压力基本平衡后，关闭阀KV5A，完成吸附塔A的一均降。
二均降E2D：开启程控阀KV7A和KV7H，吸附塔A内的气体进入吸附塔H，与完成抽空的吸附塔H进行压力均衡，当两个吸附塔压力基本平衡后，关闭阀KV7A和KV7H，完成吸附塔A的二均降。
逆放D：开启程控阀KV8A，均压降步骤完成的吸附床排出吸附相组分，降低吸附塔A压力。逆放气经阀KV8A进入逆放罐1，再经过手动调节阀HV1、真空罐2、程控阀KV9、KV10、真空泵组8进入产品混合罐5。当吸附塔A压力降至常压后，关闭阀KV8A，逆放完成。
抽空V：开启程控阀KV6A，同时开启阀KV9，通过真空泵组8对逆放后的吸附床进行抽空，真空泵组8抽出的气体与逆放气相混合，一部分作为产品气经产品气压缩机组11加压后输出，另一部分作为置换气经置换气压缩机组10加压后返回系统。抽空进行到150秒时开启阀KV10，抽空进一步降低吸附塔A的压力，使吸附在吸附剂中的吸附相产品充分解吸，获得吸附相产品，完成吸附剂再生。抽空完成，关闭阀KV6A、KV9和KV10。
二均升E2R：开启阀KV7D和KV7A，吸附塔D内气体进入吸附塔A，完成一均降的吸附塔D与完成抽空的吸附塔A进行压力均衡，两塔压力基本相等时，关闭KV7D和KV7A阀，完成吸附塔A的二均升。
一均升E1R：开启阀KV5A和KV5E，完成二均升后的吸附塔A与完成吸附后的吸附塔E进行均压，当两个吸附塔压力基本平衡后，关闭阀KV5E，完成吸附塔A的一均升。
最终升压FR：继续开启阀KV5A，通过手动调节阀HV3，利用吸附废气对完成均压升步骤的吸附塔A进行升压，使之达到吸附压力，准备进入吸附步骤。
至此，吸附塔A在一个周期内的所有步骤均执行完毕，并开始进入下一次循环，其它九个吸附塔所执行的步骤与吸附塔A相同，只是在时间上相互错开，以保证分离过程连续进行。
每个吸附塔压力随工艺步骤的变化呈周期性变化，根据实际操作情况，吸附压力可以适当调整，则其它步骤压力相应发生变化。
本实施例PSA-2由6个吸附塔、1个逆放罐、1个真空罐、3台真空泵以及相应的管道和程控阀连接而成。各塔每一循环过程经历吸附A、置换RP、均压降ED、逆放D、抽空V、均压升ER、最终升压FR七个步骤，各塔运行时序、表压见表11：
                                              表11 PSA-2工作时序表
  周期   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12
  时间(S)         300         300   30   270                   600   30   270
  压力(MPa)         0.55         0.55   0.22   0.02                   -0.08   0.22   0.54
  吸附塔   K         A         RP   ED   D                   V   ER   FR
  L   ER   FR         A         RP   ED   D                   V
  M         V   ER   FR         A         RP   ED   D         V
  N                   /   ER   FR         A         RP   ED   D
  O   ED   D                    V   ER   FR         A         RP
  P         RP   ED   D                   /   ER   FR         A
现以吸附塔K为例，叙述PSA-2工序的各工艺步骤：
吸附A：开启程控阀KV1K和KV2K，来自PSA-1的置换废气通过置换废气缓冲罐7经阀KV1K进入吸附塔K，在床层内吸附分离C2H4、C2H6及C2以上烃类组分等易吸附组分，而H2、O2、N2、CH4等不易吸附组分作为吸附废气通过阀KV2K自吸附塔K顶部排出。吸附时间到后，关闭阀KV1K和KV2K，终止吸附，此时原料气进入已最终升压后的另一吸附塔进行吸附。
置换RP：开启程控阀KV3K和KV4K，来自逆放和抽空获得的吸附相产品气经产品混合罐5、置换气压缩机组10、置换气缓冲罐6进入吸附塔K，对完成吸附步骤的吸附床进行置换，以提高吸附相组分的含量。被置换出的杂质及部分C2H4、C2H6及C2以上烃类组分作为置换废气通过阀KV4K自吸附塔K顶部排出，进入置换废气缓冲罐7进一步回收。置换时间到后，关闭阀KV3K和KV4K，终止置换。
均压降ED：开启程控阀KV5K和KV5N，完成吸附后的吸附塔K与完成抽空后的吸附塔N进行均压，当两个吸附塔压力基本平衡后，关闭阀KV5K，完成吸附塔K的均压降。
逆放D：开启程控阀KV8K，均压降步骤完成的吸附床排出吸附相组分，降低吸附塔K压力。逆放气经阀KV8K进入逆放罐3，再经过手动调节阀HV2、真空罐4、程控阀KV11、KV12、真空泵组9进入产品混合罐5。当吸附塔K压力降至常压后，关闭阀KV8K，逆放完成。
抽空V：开启程控阀KV6K，同时开启阀KV11，通过真空泵组9对逆放后的吸附床进行抽空，真空泵组9抽出的气体与逆放气相混合，一部分作为产品气经产品气压缩机组11加压后输出，另一部分作为置换气经置换气压缩机组10加压后返回系统。抽空进行到360秒时开启阀KV12，抽空进一步降低吸附塔K的压力，使吸附在吸附剂中的吸附相产品充分解吸，获得吸附相产品，完成吸附剂再生。抽空完成，关闭阀KV6K、KV11和KV12。
均压升ER：开启阀KV5N和KV5K，完成抽空后的吸附塔K与完成吸附后的吸附塔N进行均压，当两个吸附塔压力基本平衡后，关闭阀KV5N，完成吸附塔K的均压升。
最终升压FR：继续开启阀KV5K，通过手动调节阀HV4，利用吸附废气对完成均压升步骤的吸附塔K进行升压，使之达到吸附压力，准备进入吸附步骤。
至此，吸附塔K在一个周期内的所有步骤均执行完毕，并开始进入下一次循环，其它5个吸附塔所执行的步骤与吸附塔K相同，只是在时间上相互错开。
本实施例分离回收的吸附相产品组成如表12所示：
                                                               表12产品气组成
气流 单位                                                          组份
  H2   O2   N2   CH4   CO   CO2   C2H4   C2H6   C3H6   C3H8   C4   C5 +
产品气 V％ 0.05   ≤1ppm 1.05 9.0 0.2   ≤1ppm 40 28 13 2.8 2.8 3.1
在原料气含量相同时，与上述实施例的比较方法相同，本实施例产品气中C2及C2以上烃类组分的回收率从80％上升到85％。

Claims (6)

1.从混合气中分离回收吸附相产品的变压吸附方法，其特征在于，该变压吸附系统包括变压吸附1段和变压吸附2段，它们分别由至少二个装填有吸附剂的吸附塔构成，每个吸附塔至少依次循环经历吸附、置换、逆放、抽空、最终升压步骤，且变压吸附1段的置换废气作为原料气进入变压吸附2段。
2.根据权利要求1所述的从混合气中分离回收吸附相产品的变压吸附方法，其特征在于，所述变压吸附2段的置换废气与变压吸附1段的置换废气混合后进入变压吸附2段。
3.根据权利要求1或2所述的从混合气中分离回收吸附相产品的变压吸附方法，其特征在于，所述吸附和逆放步骤之间还包括至少一次均压降步骤，且抽空步骤之后紧接至少一次均压升步骤。
4.根据权利要求1或2所述的从混合气中分离回收吸附相产品的变压吸附方法，其特征在于，所述吸附剂为活性炭、活性氧化铝、硅胶和分子筛中的至少一种。
5.根据权利要求1或2所述的从混合气中分离回收吸附相产品的变压吸附方法，其特征在于，所述变压吸附1段的吸附步骤表压大于0.05MPa，变压吸附2段的吸附步骤压力为变压吸附1段的置换废气压力，两段变压吸附的置换步骤表压大于0MPa、逆放步骤表压大于0MPa、抽空步骤表压为-0.03～-0.09MPa，原料气温度为5-60℃。
6.根据权利要求1或2所述的从混合气中分离回收吸附相产品的变压吸附方法，其特征在于，所述分离回收的吸附相产品包括二氧化碳、一氧化碳或以C2及C2以上烃类组分为主的混合气。
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