CN201147665Y - 一种带有副吸附器的变压或真空变压吸附装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种在变压或真空变压吸附中装置中加入使用副吸附器的实用新型发明，主要是针对变压或真空变压吸附过程中吸附床层内存在的传质区气体的回收和利用。本实用新型在变压或真空变压吸附装置上部的两排程序控制阀门，即二次均压阀和顺放阀汇流管道之间通过辅助的管道和阀门串接一个副吸附器。本实用新型中副吸附器的使用不仅回收利用了传质区的气体，它还使得冲洗气的使用更加合理化，表现在低杂质浓度先用，节省了纯净气的用量。副吸附器的使用可以减小未吸附区的保留容积，可以总体减小吸附器的体积1/5～1/4，同时，吸附过程中的每一部分气体都能得到良好，合理的回收和利用，从而提高了目标气体的回收率。

Description

一种带有副吸附器的变压或真空变压吸附装置

技术领域

本实用新型涉及变压或真空变压吸附气体分离技术领域。具体地说，是涉及一种带有副吸附器的变压或真空变压吸附装置。

背景技术

在变压或真空变压吸附装置运行过程中，吸附器内吸附床层的死空间和传质区中存在着数量相当可观的混合气体，它的存在严重影响了吸附式气体分离的效率。在工业应用上，专业技术人员常常采用均压或者置换的方式解决死空间问题。

均压是将完成吸附的吸附器和完成解吸的吸附器连通，进行吸附器内气体压力的均衡的过程。由于完成吸附的吸附器处于压力较高状态，完成解吸的吸附器处于压力较低状态，当两吸附顶部连通后，高压吸附器中的气流就涌向低压吸附器，直到压力均衡。死空间中的混合气在这个过程中得到了部分回收。在均压的同时，吸附床层内饱和吸附区和传质区的位置也在上移。为了保证不污染解析好的吸附床，在工程上必须控制传质区的位置。所以，实际的吸附过程中，终止吸附操作时，吸附器内必须存留一部分的未吸附区，以保证在均压完成后，刚好不污染升压中的吸附器为准。均压次数越多，存留空间就越大。这种方法带来的结果就是吸附器要设计得大些，系统也相对较复杂。

置换就是把无效气体进行部分回收，并将其重新从吸附器低部灌入吸附器，将死空间中的混合气推出死空间，达到回收的目的。这个方法的效果很好，但是能耗较高，一般也很少采用。

均压和置换的方法都存在局限性。使用这些方法，吸附床层中传质区的气体没能再深处理。为了提高变压或真空变压吸附装置的生产效率，达到利用传质区气体的目的，我们发明了带有副吸附器的变压或真空变压吸附装置。

实用新型内容

本实用新型的发明目的旨在回收和利用变压或真空变压吸附过程中死空间和传质区里的气体，为用户提供一种带有副吸附器的变压吸附装置，它能够有效提高变压吸附过程中的生产效率。

本实用新型的发明目的通过以下技术方案得以实现：

在变压或真空变压吸附器组上部的二次均压阀和顺放阀汇流管道之间通过辅助的管道和阀门串接一个小的副吸附器，从而构成带有副吸附器的变压或真空变压吸附装置。

副吸附器在周围阀门的协同作用下，主吸附器中传质区的气体通过副吸附器均压到正在升压的干净吸附器中，杂质气体被阻挡在了副吸附床层内。在均压完成后，用阀门封闭副吸附器，将留在其中的杂质浓度较低的混合气暂存，并在主吸附器逆放泄压后，再反向灌入主吸附器，作为第一股吸附床层的置换冲洗气。完成这两步步序后，纯净的冲洗气再穿过副吸附器冲洗主吸附器的吸附床层，同时冲洗净化主吸附器和副吸附器，以备下一循环过程使用。

由于二次均压气是对吸附器内氢气成分的最后一次回收利用，理论上说，这部分气体是紧紧贴着传质区的气体。在传统工艺过程中，由于均压是吸附器对吸附器，如果多回收一点气，传质区的气体就会通过均压流到已经解析好并正在升压中的吸附器内，这样就污染了已经解析好的吸附器。

设置副吸附器后，在均压时，流出的传质区气体就可以由副吸附器净化后均入已经解析好而且正在升压的吸附器中，因而不会造成吸附器的污染。与此同时，低杂质浓度的气体也就保留在副吸附器中。这部分气体要保留到原主吸附器一次逆放后，作为第一次冲洗气，反向流入原吸附器中，对吸附床进行第一次冲洗，在时序表中，这个步骤称为“二次逆放”。然后再用纯净的冲洗气对副吸附器和原主吸附器进行第二次冲洗解析。在这个过程中，副吸附器也得到了净化，以备下一次二次均压使用。

由此可见，副吸附器的使用不仅仅回收了主吸附器中传质区的气体，还利用了这部分低杂质浓度气体对主吸附床进行第一次冲洗，实质上也就节省了部分纯净的冲洗气。达到了多回收目标气，少消耗纯净气的双重目的。

如果主工艺采用的是真空解析工艺，那么在进行抽空解析时，直接一起抽吸主、副吸附器就可以了。

本实用新型的优点是：副吸附器的使用不仅回收利用了传质区的气体，它还使得冲洗气的使用更加合理化，表现在低杂质浓度先用，节省了纯净气的用量。副吸附器的使用可以减小未吸附区的保留容积，可以总体减小吸附器的体积1/5～1/4，同时，吸附过程中的每一部分气体都能得到良好，合理的回收和利用，从而提高了目标气体的回收率。

附图说明

附图是两个个具有代表性的带有副吸附器的四主吸附器变压或真空变压吸附氢气提纯装置结构图。

图1为一个带有副吸附器的412/P(4吸附器/1吸附器吸附操作/2次均压/冲洗解析)变压吸附氢气提纯工艺流程图；

图2为一个带有副吸附器的412/V(4吸附器/1吸附器吸附操作/2次均压/真空解析)真空变压吸附提氢工艺流程图。

图中标记：1、2、3、4为主吸附器；5为副吸附器；6为产品氢气缓冲罐，7为真空机(图2真空变压吸附装置才有该设备)。

具体实施方式

下面结合附图来作具体说明

原料气通过相对应的原料气进气阀进入吸附器，经过吸附器净化后通过相对应的产品气阀输出；解析气则通过相对应的解析气阀排出。当某一个吸附器在进行吸附操作时，其余的三个就处于降压解析和升压吸附准备中，其中均压升/降和顺放/冲洗属于吸附器对吸附器的操作过程，逆放和最终升压属于吸附器独立操作过程。整个工艺过程是一个周期性的交替循环过程，在一个完整的循环周期中，各吸附器的操作状态可以由时序表清晰地表达。

表1带有副吸附器的变压或真空变压装置操作时序表

代号说明：

A     吸附操作

E1D   一次均压降操作

PP    顺放(顺向放气降压)操作

E2D   次均压降操作

D1    一次逆放(逆向放气降压)操作

D2    二次逆放操作

P     冲洗操作

E2R   次均压升操作

E1R   一次均压升操作

FR    最终升压操作

IS    隔离状态

吸附器的操作状态完全受程序控制阀控制。

副吸附器设置在第二排和第四排阀门之间，二均时，气流自降压的吸附器从上往下流过副吸附器后再充入升压的吸附器中；顺放冲洗时，气流自降压的吸附器从下往上流过副吸附器后再流入正在进行冲洗操作的吸附器中，冲洗出来的杂质气体通过解吸气阀排除。副吸附器上下都设置有控制阀，以控制在不同操作时的气流速度。

和传统的变压吸附装置一样，每个吸附器都要经过吸附(A)，均压降(ED)，顺放(P)，逆放(D)，冲洗(P)，均压升(ER)，最终升压(FR)等过程完成一个单独的循环。

在本例工艺中，和传统工艺不同的是：二次均压气体不是直接的吸附器对吸附器，而是通过了一个副吸附器。

由于二次均压气是对吸附器内氢气成分的最后一次回收利用，理论上说，这部分气体是紧紧贴着传质区的气体。在传统工艺过程中，由于均压是吸附器对吸附器，如果多回收一点气，传质区的气体就会通过均压流到已经解析好并正在升压中的吸附器内，这样就污染了已经解析好的吸附器。

设置副吸附器后，在均压时，流出的传质区气体就可以由副吸附器净化后均入已经解析好而且正在升压的吸附器中，因而不会造成吸附器的污染。与此同时，低杂质浓度的气体也就保留在副吸附器中。这部分气体要保留到原主吸附器一次逆放后，作为第一次冲洗气，反向流入原吸附器中，对吸附床进行第一次冲洗，在时序表中，这个步骤称为“二次逆放”。然后再用纯净的冲洗气对副吸附器和原主吸附器进行第二次冲洗解析。在这个过程中，副吸附器也得到了净化，以备下一个二均使用。

由此可见，副吸附器的使用不仅仅回收了主吸附器中传质区的气体，还利用了这部分低杂质浓度气体对主吸附床进行第一次冲洗，实质上也就节省了部分纯净的冲洗气。达到了多回收目标气，少消耗纯净气的双重目的。

采用带有副吸附器的装置，氢气的回收率可以由传统工艺的80％左右提高到83％左右。

对于图2真空变压吸附提氢工艺。其操作条件和前面412/P相同，其回收处理主吸附器传质区气体的作用是完全一样的。由于采用真空解析方式，副吸附器入出口的控制阀门可以去掉，在二次均压后抽空解析时，主吸附器和副吸附器同时进行。真空解吸就没有顺放冲洗过程了。

Claims (1)

1.一种带有副吸附器的变压或真空变压吸附装置，由用管道和阀门连接起来的吸附器和缓冲罐构成，其特征在于：在变压或真空变压吸附装置上部的两排程序控制阀门，即二次均压阀和顺放阀汇流管道之间通过辅助的管道和阀门串接一个副吸附器。

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