CN219050828U - 一种气体变压吸附分离提纯系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气体变压吸附分离提纯系统，包括吸附塔、第一程控阀10X、原料气输送管线、第二程控阀20X、逆放冲洗管线、第三程控阀30X、吸附塔入口端第二/第三均压管线、第四程控阀40X、吸附塔出口端第二/第三均压管线、第五程控阀50X、第一均压及最终升压管线、第六程控阀60X、产品气外输管线、再生管线、第一管线和最终升压调节阀。本实用新型通过复合均压步骤既减小了均压降压吸附塔在降压过程中吸附床内杂质锋面的迁移，又将均压降压的气体引入到了均压升压吸附床的入口，从而提升吸附剂的动态吸附容量，可以明显提升系统的回收率，提升变压吸附系统的分离提纯效率。

Description

一种气体变压吸附分离提纯系统

技术领域

本实用新型属于变压吸附气体分离技术领域，具体涉及一种气体变压吸附分离提纯系统。

背景技术

变压吸附提纯技术是利用吸附剂对不同气体的吸附容量的差异，而且吸附容量随着吸附压力的增加而增加，随着吸附压力的降低而减小的特性，在高压下吸附，在低压下解吸再生，从而实现气体的分离与提纯。吸附能力弱的气体从吸附塔出口端流出，可以得到非吸附相产品，如提纯氢气、氮气等；吸附能力强的气体在吸附剂解吸过程中从吸附塔入口端流出，可以得到吸附相产品，如提纯一氧化碳、二氧化碳以及烃类等。

变压吸附过程由一系列吸附步骤、降压步骤和解吸再生步骤组成，变压吸附过程的改进主要是通过对构成变压吸附循环的步骤进行优化以及对这些步骤的组合方式的优化。最简单的变压吸附工艺为单塔流程，随着吸附塔数量的增加依次有双塔流程、三塔流程和四塔流程等，随着装置规模的增加需要的吸附塔数量也更多，多塔工艺总的循环步骤较多，步骤的种类也更多。

通常变压吸附工艺最重要的性能指标是目标产品的回收率，而影响回收率的重要工艺步骤是均压步骤，均压步骤的种类有多种，有出口端均压步骤，即处于均压步骤的两个吸附塔的出口端联通进行压力平衡，如图5所示，有入口端均压步骤，即处于均压步骤的两个吸附塔的入口端联通进行压力平衡，如图6所示；有两端均压步骤，即吸附塔的入口端和出口端分别联通进行压力平衡的步骤，如图7所示；专利CN100434139C和CN100493671C在常规变压吸附循环中引入了两端均压步骤，并对两端均压步骤进行了详细的描述；也有串联均压步骤，即吸附塔的出口端和吸附塔的入口端联通进行压力平衡，如图8所示；专利CN102091501A将串联均压称为上下均压，并将此均压步骤引入变压吸附工艺；杨彦钢(南京工业大学学报，2012年，第34卷第4期，P79-83)模拟了不同均压方式对变压吸附两塔制氧效果的影响，研究结果显示串联均压的效果优于两端均压，两端均压的效果优于出口端均压。

对于大型工业装置而言，如何进一步提升效率、优化循环步骤仍然是需要研究和解决的问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种气体变压吸附分离提纯系统，相比于现有技术，可进一步提升气体变压吸附分离效率、以及优化气体变压吸附分离循环步骤。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种气体变压吸附分离提纯系统，包括至少四个吸附塔，接入至吸附塔内并设第一程控阀10X的混合原料气输送管线、设第二程控阀20X的逆放冲洗管线和设第三程控阀30X的吸附塔入口端第二/第三均压管线，从吸附塔内接出并设第四程控阀40X的吸附塔出口端第二/第三均压管线、设第五程控阀50X的第一均压及最终升压管线和设第六程控阀60X的产品气外输管线，以及接入至吸附塔内、或者从吸附塔内接出的再生管线，吸附塔入口端第二/第三均压管线和吸附塔出口端第二/第三均压管线之间连通有第一管线，第一均压及最终升压管线和产品气外输管线之间通过最终升压调节阀相连通，混合原料气输送管线内原料气压力为1.0MPa～7.0MPa。

进一步地，吸附塔内接入有设第七程控阀70X的冲洗出管线。

进一步地，再生管线包括从吸附塔内接出并设第八程控阀80X的冲洗入管线、以及设第九程控阀90X的顺放管线，冲洗入管线和顺放管线之间通过顺放调节阀相连通。

进一步地，再生管线包括接入至吸附塔内并设第十程控阀100X的抽空管线，抽空管线上设有真空泵。

进一步地，真空泵至少有两个。

进一步地，所有真空泵并联接入抽空管线上。

进一步地，吸附塔内接入有设第十一程控阀110X的吸附塔入口端第四/第五均压管线。

进一步地，吸附塔内接出有设第十二程控阀120X的吸附塔出口端第四/第五均压管线。

进一步地，吸附塔入口端第四/第五均压管线和吸附塔出口端第四/第五均压管线之间连通有第二管线。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型结构简单、设计科学合理，使用方便，在变压吸附的均压过程中，对于出口端均压步骤，在均压降的过程中，吸附床内的杂质锋面会向吸附塔出口推进，对于两端均压，均压降压过程中吸附床内杂质锋面前移的过程变弱，因此，两端均压的收率高于出口端均压的收率，另外，均压降过程吸附塔出口的降压气体含有部分杂质，会在均压升压的过程中进入均压升的吸附床，对于出口端均压工艺和两端均压工艺，吸附塔出口的降压气体会进入均压升压的吸附床上部，从而影响吸附过程的吸附容量，因此，串联均压工艺即出口端与入口端均压的上下均压工艺将吸附塔出口的均压降压气体引入均压升压吸附塔的底部，从而降低对吸附过程的影响，但是串联均压没有解决均压降压过程吸附床内杂质锋面迁移的问题。本实用新型通过复合均压步骤即均压降压吸附塔的进出口与均压升压吸附塔的进口端连通进行均压，既减小了均压降压吸附塔在降压过程中吸附床内杂质锋面的迁移，又将均压降压的气体引入到了均压升压吸附床的入口，从而提升吸附剂的动态吸附容量，可以明显提升系统的回收率，提升变压吸附系统的分离提纯效率。

附图说明

图1为本实用新型实例1系统示意图。

图2为本实用新型实例2系统示意图。

图3为本实用新型实例3系统示意图。

图4为本实用新型均压简图。

图5为传统出口端均压简图。

图6为传统入口端均压简图。

图7为传统两端均压简图。

图8为传统串联均压简图。

其中，附图标记对应的名称为：

1-原料气输送管线、2-逆放冲洗管线、3-吸附塔入口端第二/第三均压管线、4-吸附塔出口端第二/第三均压管线、5-第一均压及最终升压管线、6-产品气外输管线、7-冲洗出管线、8-冲洗入管线、9-顺放管线、10-抽空管线、11-吸附塔入口端第四/第五均压管线、12-吸附塔出口端第四/第五均压管线、13-吸附塔、14-第一管线、15-顺放调节阀、16-真空泵、17-第二管线、18-最终升压调节阀。

第一程控阀10X、第二程控阀20X、第三程控阀30X、第四程控阀40X、第五程控阀50X、第六程控阀60X、第七程控阀70X、第八程控阀80X、第九程控阀90X、第十程控阀100X、第十一程控阀110X、第十二程控阀120X。其中，10X、20X、30X、40X、50X、60X、70X、80X、90X、100X、110X和120X中的X为吸附塔的编号，相应的，10X、20X、30X、40X、50X、60X、70X、80X、90X、100X、110X和120X为程控阀编号，如图3中，T03号吸附塔所对应的10X、20X、30X、40X、50X、60X、70X、80X、90X、110X和120X则分别为103、203、303、403、503、603、703、803、903、1103、1203，T10号吸附塔所对应的10X、20X、30X、40X、50X、60X、70X、80X、90X、110X和120X则分别为110、210、310、410、510、610、710、810、910、1110、1210，其他以此类推。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此其不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；当然的，还可以是机械连接，也可以是电连接；另外的，还可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1-4所示，本实用新型提供的一种气体变压吸附分离提纯系统，包括至少四个吸附塔13，接入至吸附塔13内并设第一程控阀10X的原料气输送管线1、设第二程控阀20X的逆放冲洗管线2和设第三程控阀30X的吸附塔入口端第二/第三均压管线3，从吸附塔13内接出并设第四程控阀40X的吸附塔出口端第二/第三均压管线4、设第五程控阀50X的第一均压及最终升压管线5和设第六程控阀60X的产品气外输管线6，以及接入至吸附塔13内、或者从吸附塔13内接出的再生管线，吸附塔入口端第二/第三均压管线3和吸附塔出口端第二/第三均压管线4之间连通有第一管线14，第一均压及最终升压管线5和产品气外输管线6之间通过最终升压调节阀18相连通。吸附塔13内还接入有设第七程控阀70X的冲洗出管线7。吸附塔13内接入有设第十一程控阀110X的吸附塔入口端第四/第五均压管线11，吸附塔13内接出有设第十二程控阀120X的吸附塔出口端第四/第五均压管线12，吸附塔入口端第四/第五均压管线11和吸附塔出口端第四/第五均压管线12之间连通有第二管线17。

本实用新型再生管线包括从吸附塔13内接出并设第八程控阀80X的冲洗入管线8、以及设第九程控阀90X的顺放管线9，冲洗入管线8和顺放管线9之间通过顺放调节阀15相连通。或者，再生管线包括接入至吸附塔13内并设第十程控阀100X的抽空管线10，抽空管线10上设有真空泵16；真空泵16至少有两个，并且真空泵16均并联接入抽空管线10上。原料气输送管线内原料气压力为1.0MPa～7.0MPa。

本实用新型还提供了一种气体变压吸附分离提纯系统的分离提纯方法，采用至少四个吸附塔分别经过重复循环步骤进行气体变压吸附分离提纯；每个吸附塔所经历重复循环步骤依次为吸附步骤、常规均压降压步骤、复合均压降压步骤、顺放步骤、逆放步骤、再生步骤、复合均压升步骤、常规均压升步骤和最终升压步骤。或者，每个吸附塔所经历重复循环步骤依次为吸附步骤、常规均压降压步骤、复合均压降压步骤、逆放步骤、抽空再生步骤、复合均压升步骤、常规均压升步骤和最终升压步骤。

本实用新型吸附步骤为原料气在1.0MPa～7.0MPa压力下从吸附步骤吸附塔进口端进入吸附步骤吸附塔，强吸附组分被吸附剂吸附，弱吸附组分从吸附步骤吸附塔的出口端流出成为产品气。常规均压降压步骤和常规均压升压步骤，此两个步骤相对应，为常规均压降压步骤吸附塔与常规均压升压步骤吸附塔出口连通实现压力平衡。顺放步骤为降压步骤吸附塔沿着吸附时的气流方向降低压力，放出的气体为处于再生阶段的吸附塔提供再生气、或者作为废气排出。逆放步骤为逆放步骤吸附塔内的气体逆着吸附时的气体流向流出逆放步骤吸附塔，直至逆放步骤吸附塔内的压力降低至常压。最终升压步骤为完成均压升压步骤的吸附塔利用产品气或者原料气将吸附塔的压力升至吸附工作压力。

本实用新型复合均压降压步骤和复合均压升压步骤，此两个步骤相对应，为复合均压降压步骤吸附塔的进入口、出口同时与复合均压升压步骤吸附塔的进入口相连通实现压力平衡，从复合均压降压步骤吸附塔进入口方向气体流出时间与从其出口方向气体流出时间之比k符合0<k<1。

本实用新型复合均压降压步骤时，复合均压降压步骤吸附塔内的气体从出口和进入口两端流出进行两端降压，复合均压降压步骤吸附塔内流出气体从复合均压升压步骤吸附塔进入口流入升压，复合均压降压步骤的步骤次数大于等于1且小于总均压步骤次数，并且从复合均压降压步骤吸附塔进入口方向气体流出时间与从其出口方向气体流出时间之比k符合0.2<k<0.7。

本实用新型再生步骤为再生步骤吸附塔在低压下完成吸附剂解吸，顺放气从再生步骤吸附塔出口端逆着吸附时的气流方向对再生步骤吸附塔冲洗再生；抽空再生步骤为抽空再生步骤吸附塔在低压下完成吸附剂解吸，真空泵从抽空再生步骤吸附塔入口端对抽空再生步骤吸附塔抽真空使吸附剂再生。

本实用新型进行气体变压吸附分离提纯时，在四个以上的吸附塔分别经过重复循环步骤，每个吸附塔装填有至少一种选择性吸附较易吸附成分的吸附剂，每个吸附塔经历的重复循环步骤依次为(a)吸附步骤、(b)包含复合均压降步骤的降压步骤、(c)再生步骤、(d)包含复合均压升步骤的升压步骤、以及(e)最终升压步骤。其中：

(a)吸附步骤：原料气在1.0MPa～7.0MPa压力下从吸附塔进口端进入吸附塔，强吸附组分被吸附剂吸附，弱吸附组分从吸附塔的出口端流出。

(b)包含复合均压降步骤的降压步骤：吸附塔内的压力逐步降低的步骤，其中包括常规均压降压步骤(出口端均压降压步骤)、复合均压降压步骤、顺放步骤、逆放步骤或者常规均压降压步骤(出口端均压降压步骤)、复合均压降压步骤、逆放步骤。常规均压降压步骤与常规均压升压步骤相对应，是均压降压吸附塔与均压升压吸附塔出口连通实现压力平衡的过程，常规均压降压步骤记为nD；复合均压降压步骤与复合均压升压步骤相对应，是均压降压的吸附塔进、出口同时与复合均压升压吸附塔的入口端相连通实现压力平衡的过程，复合均压降压步骤记为nFD；顺放步骤是降压吸附塔沿着吸附时的气流方向降低压力，放出的气体为处于再生阶段的吸附塔提供再生气，顺放步骤记为PP；逆放步骤是吸附塔内的气体逆着吸附时的气体流向流出吸附塔，吸附塔内的压力降低至常压的过程，逆放步骤记为D。

(c)再生步骤：吸附塔在低压下完成吸附剂解吸的步骤，顺放气从吸附塔的出口端逆着吸附时的气流方向对吸附塔冲洗再生、或者真空泵从吸附塔入口端对吸附塔抽真空使吸附剂再生的过程，冲洗步骤记为P，抽空步骤记为V。

(d)包含复合均压升步骤的升压步骤：完成再生后的吸附塔与处于均压降压步骤的吸附塔联通进行压力平衡的步骤，均压升压步骤与均压降压步骤相对应，包括常规均压升压步骤和复合均压升压步骤，其中常规均压升压步骤与常规均压降相对应，是均压降压吸附塔与均压升压吸附塔出口连通实现压力平衡的过程，常规均压升压步骤极为nR，复合均压升压步骤与复合均压降压步骤相对应，是均压降压的吸附塔进、出口同时与复合均压升压吸附塔的入口端相连通实现压力平衡的过程，复合均压升压步骤记为nFR。

(e)最终升压步骤：完成均压升步骤的吸附塔，利用产品气或者原料气将吸附塔的压力升至吸附压力的步骤，最终升压步骤记为FR。

本实用新型在复合均压步骤中，对于复合均压降压吸附塔，从吸附塔入口端方向气体流出时间与从吸附塔出口端方向气体流出时间之比为k，0<k<1，优选0.2<k<0.7。复合均压降压步骤次数大于等于1且小于总的均压降压步骤次数，复合均压降压步骤次数优选1～5次，且复合均压将压步骤在常规均压步骤之后。吸附过程从吸附塔出口得到的弱吸附质作为产品气，优选氢气为产品气。

本实用新型提供的一种气体变压吸附分离提纯系统，采用复合均压步骤和常规均压步骤相结合的组合均压工艺，从各种混合气体中分离弱吸附质和强吸附质，产品气可以是弱吸附质也可以是强吸附质，分离过程中的每个吸附塔依次经历如下步骤：

1、吸附步骤：原料气在1.0MPa～7.0MPa压力下从吸附塔进口端进入吸附塔，强吸附组分被吸附剂吸附，弱吸附组分从吸附塔的出口端流出，吸附步骤记为A。

2、常规均压降压步骤：常规均压降压步骤与常规均压升压步骤相对应，是均压降压吸附塔与均压升压吸附塔出口连通实现压力平衡的过程，常规均压降压步骤记为nD。

3、复合均压降压步骤：复合均压降压步骤与复合均压升压步骤相对应，是均压降压的吸附塔进、出口同时与复合均压升压吸附塔的入口端相连通实现压力平衡的过程，复合均压降压步骤记为nFD；复合均压降压步骤时吸附塔内的气体从出口和入口两端流出，即两端降压，从复合均压升压吸附塔的入口流入，即入口端升压。复合均压降压步骤在常规均压降压步骤之后进行，复合降压步骤的数量大于1。从吸附塔入口端方向气体流出时间与从吸附塔出口端方向气体流出时间之比为k，0<k<1，优选0.2<k<0.7，即从吸附塔入口降压的时间小于从吸附塔出口降压的时间。

4、顺放步骤：降压吸附塔沿着吸附时的气流方向降低压力，放出的气体为处于再生阶段的吸附塔提供再生气，或者作为废气排出，顺放步骤记为PP，抽空再生的工艺可以没有此步骤。

5、逆放步骤：吸附塔内的气体逆着吸附时的气体流向流出吸附塔，吸附塔内的压力降低至常压的过程，逆放步骤记为D。

6、再生步骤：吸附塔在低压下完成吸附剂解吸的步骤，顺放气从吸附塔的出口端逆着吸附时的气流方向对吸附塔冲洗再生、或者真空泵从吸附塔入口端对吸附塔抽真空使吸附剂再生的过程，冲洗步骤记为P，抽空步骤记为V。

7、复合均压升步骤：复合均压升压步骤与复合均压降压步骤相对应，是均压降压的吸附塔进、出口同时与复合均压升压吸附塔的入口端相连通实现压力平衡的过程，复合均压升压步骤记为nFR。

8、常规均压升步骤：常规均压升压步骤与常规均压降相对应，是均压降压吸附塔与均压升压吸附塔出口连通实现压力平衡的过程，常规均压升压步骤极为nR，常规均压升压步骤在复合均压升压步骤后及逆行。

9、最终升压步骤：完成均压升步骤的吸附塔，利用产品气或者原料气将吸附塔的压力升至吸附压力的步骤，最终升压步骤记为FR。

在变压吸附的均压过程中，对于出口端均压步骤，在均压降的过程中，吸附床内的杂质锋面会向吸附塔出口推进，对于两端均压，均压降压过程中吸附床内杂质锋面前移的过程变弱，因此，两端均压的收率高于出口端均压的收率，另外，均压降过程吸附塔出口的降压气体含有部分杂质，会在均压升压的过程中进入均压升的吸附床，对于出口端均压工艺和两端均压工艺，吸附塔出口的降压气体会进入均压升压的吸附床上部，从而影响吸附过程的吸附容量，因此，串联均压工艺即出口端与入口端均压的上下均压工艺将吸附塔出口的均压降压气体引入均压升压吸附塔的底部，从而降低对吸附过程的影响，但是串联均压没有解决均压降压过程吸附床内杂质锋面迁移的问题。本实用新型通过复合均压步骤即均压降压吸附塔的进出口与均压升压吸附塔的进口端连通进行均压，既减小了均压降压吸附塔在降压过程中吸附床内杂质锋面的迁移，又将均压降压的气体引入到了均压升压吸附床的入口，从而提升吸附剂的动态吸附容量，可以明显提升系统的回收率，提升变压吸附系统的分离提纯效率。

为了使本技术领域技术人员能够更好地理解本技术方案，特提供如下三个实例进行阐述。

实施例1：5塔冲洗再生变压吸附工艺。

如图1所示，用5-1-2/P工艺，即5个吸附塔2次均压的冲洗工艺，工艺时序如表2所示。整个工艺由15个步骤组成，吸附塔依次经历3个吸附步骤、2个均压降压步骤、2个顺放步骤、2个逆放步骤、2个冲洗步骤、2个均压升压步骤、2个最终升压步骤，其中均压降压步骤中第一均压降压步骤为常规均压降压步骤，第二均压降压步骤为复合均压降压步骤，其中均压升压步骤中第一均压升压步骤为常规均压降压步骤，第二均升降压步骤为复合均压降压步骤，吸附塔出口端第二/第三均压管线4和吸附塔入口端第二/第三均压管线3通过第一管线14联通。

每个吸附塔依次经历如下步骤(以吸附塔T01为例，为方便描述，以下将吸附塔13采用具体的塔号进行描述，即将吸附塔13根据具体涉及到的吸附塔描述为吸附塔T01、吸附塔T02、吸附塔T03、吸附塔T04和吸附塔T05)：

1、吸附步骤A：原料气经料气输送管线1和第一程控阀101(原料气程控阀)从吸附塔进口端进入吸附塔T01，强吸附组分被吸附剂吸附，弱吸附组分从吸附塔的出口端流出，弱吸附产品气经第六程控阀601(产品气程控阀)和产品气外输管线6作为弱吸附产品气送出系统。

2、第一均压降压步骤1D：关闭T01的进出口第一程控阀101(原料气程控阀)和第六程控阀601(产品气程控阀)，打开第五程控阀501(第一均压和最终升压程控阀)和第五程控阀503(第一均压和最终升压程控阀)，吸附塔T01和吸附塔T03的出口端联通，吸附塔T01与吸附塔T03进行均压，T01进行第一均压降，吸附塔T03进行第一均压升。

3、顺放1步骤PP1：第一均压降压步骤结束后，关闭吸附塔T01的第五程控阀501(第一均压和最终升压程控阀)，打开第九程控阀901和第八程控阀804(冲洗入程控阀)，吸附塔T01沿着吸附时的气流方向降低压力，放出的气体经顺放管线9、顺放调节阀15和冲洗管线8、第八程控阀804(冲洗入程控阀)从吸附塔T04的出口进入吸附塔为吸附塔T04冲洗再生，吸附塔T01进行顺放步骤，吸附塔T04进行冲洗再生步骤。

4、第二复合均压降压步骤2FD：顺放1步骤结束后，关闭吸附塔T01的第九程控阀901，打开第四程控阀401、第三程控阀301、以及吸附塔T04对应的第三程控阀304，吸附塔T01的吸附塔出、入口与吸附塔T04的入口联通进行压力平衡，吸附塔T01吸附塔内的气体从吸附塔的两端流出从吸附塔T04的入口进入吸附塔，吸附塔T01进行第二复合均压降压步骤，吸附塔T04进行第二复合均压升压步骤。

5、顺放2步骤PP2：第二复合均压降压步骤结束后，关闭吸附塔T01的第四程控阀401和第三程控阀301，打开第九程控阀901和第八程控阀805(冲洗入程控阀)，吸附塔T01沿着吸附时的气流方向降低压力，放出的气体经顺放管线9、顺放调节阀15、冲洗管线8、第八程控阀805(冲洗入程控阀)从吸附塔T01的出口进入吸附塔T05为吸附塔T05冲洗再生，吸附塔T01进行顺放步骤，吸附塔T05进行冲洗再生步骤。

6、逆放步骤D：顺放步骤结束后，关闭吸附塔T01出口第九程控阀901，打开入口第二程控阀201，吸附塔内的气体逆着吸附时的气体流向流出吸附塔T01，经第二程控阀201(逆放冲洗程控阀)及逆放冲洗管线2作为解吸气送出系统，吸附塔内的压力降低至常压。

7、冲洗再生2步骤P2：逆放步骤结束后，打开吸附塔T01出口的第八程控阀801(冲洗入程控阀)，打开第九程控阀902，从吸附塔T02出口流出的顺放气经调节阀15和冲洗入管线8从吸附塔T01的出口进入吸附塔T01，对吸附塔T01进行冲洗再生，再生废气经第二程控阀201(逆放冲洗程控阀)及逆放冲洗管线2作为解吸气送出系统。

8、冲洗再生1步骤P1：冲洗再生2步骤结束后，关闭第九程控阀902，打开第九程控阀903，从吸附塔T03出口流出的顺放气经调节阀15和冲洗入管线8从吸附塔T01的出口进入吸附塔T01，对吸附塔T01进行冲洗再生，再生废气经第二程控阀201(逆放冲洗程控阀)及逆放冲洗管线2作为解吸气送出系统。

9、第二复合均压升压步骤2FR：冲洗再生1步骤结束后，关闭吸附塔T01的第八程控阀801(冲洗入程控阀)和第二程控阀201(逆放冲洗程控阀)，打开第三程控阀301和吸附塔T03对应的第三程控阀303、第四程控阀403，吸附塔T01的入口与处于第二复合均压降压步骤的吸附塔T03的出入口联通进行压力平衡，吸附塔T03的均压降压气体从两端流出，从吸附塔T01的入口进入，吸附塔T01进行第二复合均压升压步骤；

10、第一均压升步骤1R：第二复合均压升压步骤结束后，关闭吸附塔T01入口第三程控阀301，打开第五程控阀501(第一均压及最终升压程控阀)和第五程控阀504(第一均压及最终升压程控阀)，吸附塔T01与处于第一均压降压步骤的吸附塔T04出口通过第五程控阀501(第一均压及最终升压程控阀)及第一均压及最终升压管线5联通进行压力平衡。

11、最终升压步骤FR：第一均压升步骤完成后，打开最终升压调节阀18，产品气经最终升压调节阀18、第一均压及最终升压管线5和第五程控阀501(第一均压及最终升压程控阀)进入吸附塔T01，为吸附塔T01升压，直至吸附塔T01的压力与产品气压力平衡。

实施例实验

在实验搭建了5塔冲洗工艺模拟实验装置，对不同均压方式进行对比，即针对第二步均压分别进行了常规吸附塔出口均压、两端同时均压、串联均压以及复合均压的对比。实验采用分子筛吸附床，吸附压力1.0MPaG，再生压力0.02MPaG，原料气组成：V(H2)：V(N2)：V(CH4)：V(CO)＝80：7：10：3，产品氢气纯度99.9％，时序如表2所示，不同均压方式的运行数据如表1所示，由表1可以看出，增加了复合均压后的氢气回收率和原料气处理能力明显高于上均压、两端均压以及串联均压。

表1不同均压方式的实验模拟实验结果

工况	2均均压方式	氢气回收率/％	原料气处理能力/相对值
				1	上均压	80.2	100
2	两端均压	80.6	104
				3	串联均压	81.2	109
4	复合均压	82	116

表2实例1时序

步骤

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

T01

A

A

A

1D

PP1

2FD

PP2

D

D

P2

P1

2FR

1R

FR

FR

T02

1R

FR

FR

A

A

A

1D

PP1

2FD

PP2

D

D

P2

P1

2FR

T03

P2

P1

2FR

1R

FR

FR

A

A

A

1D

PP1

2FD

PP2

D

D

T04

PP

D

D

P2

P1

2FR

1R

FR

FR

A

A

A

1D

PP

2FD

T05

1D

PP

2FD

PP

D

D

P2

P1

2FR

1R

FR

FR

A

A

A

注：A：吸附步骤，1D：第一均压降压步骤，PP1：顺放1步骤，2FD：第二复合均压降压步骤，PP2：顺放2步骤，D：逆放步骤，P2：冲洗2步骤，P1：冲洗1步骤，2FR：第二复合均压升压步骤，1R：第一均压升压步骤，FR：最终压升步骤。

实例2：6塔抽空再生变压吸附工艺。

如图2所示，用6-1-3/V工艺，即6个吸附塔3次均压的抽空再生工艺，工艺时序如表3所示。整个工艺由18个步骤组成，吸附塔依次经历3个吸附步骤、3个均压降压步骤、1个逆放步骤、4个抽空步骤、3个均压升压步骤、2个隔离步骤和2个最终升压步骤，其中均压降压步骤中第一均压降压步骤为常规均压降压步骤，第二均压降压步骤和第三均压降压步骤为复合均压降压步骤，其中均压升压步骤中第一均压升压步骤为常规均压降压步骤，第二均升降压步骤和第三均压升压步骤为复合均压升压步骤，吸附塔出口端第二/第三均压管线4和吸附塔入口端第二/第三均压管线3通过第一管线14联通。

每个吸附塔依次经历如下步骤(以吸附塔T01为例，为方便描述，以下将吸附塔13采用具体的塔号进行描述，即将吸附塔13根据具体涉及到的吸附塔描述为吸附塔T01、吸附塔T02、吸附塔T03、吸附塔T04、吸附塔T05和吸附塔T06)：

1、吸附步骤A：原料气经原料气输送管线1和第一程控阀101从吸附塔T01进口端进入吸附塔T01，强吸附组分被吸附剂吸附，弱吸附组分从吸附塔T01的出口端流出，弱吸附产品气经第六程控阀601和产品气外输管线6作为弱吸附产品气送出系统。

2、第一均压降压步骤1D：关闭T01的进出口第一程控阀101和第六程控阀601，打开第五程控阀501(第一均压和最终升压程控阀)和第五程控阀503(第一均压和最终升压程控阀)，吸附塔T01和吸附塔T03的出口端联通，吸附塔T01与吸附塔T03进行均压，T01进行第一均压降，吸附塔T03进行第一均压升。

3、第二复合均压降压步骤2FD：第一均压降压步骤结束后，关闭第五程控阀501(第一均压和最终升压程控阀)，打开第四程控阀401和第三程控阀301以及吸附塔T04对应的第三程控阀304，吸附塔T01的吸附塔出、入口与吸附塔T04的入口联通进行压力平衡，吸附塔T01吸附塔内的气体从吸附塔的两端流出从吸附塔T04的入口进入吸附塔，吸附塔T01进行第二复合均压降压步骤，吸附塔T04进行第二复合均压升压步骤。

4、第三复合均压降压步骤3FD：第二复合均压降压步骤结束后，关闭第三程控阀304，打开第三程控阀305，吸附塔T01的吸附塔出、入口与吸附塔T05的入口联通进行压力平衡，吸附塔T01吸附塔内的气体从吸附塔的两端流出从吸附塔T05的入口进入吸附塔，吸附塔T01进行第三复合均压降压步骤，吸附塔T05进行第三复合均压升压步骤。

5、逆放步骤D：第三复合均压降压步骤结束后，关闭吸附塔T01的第四程控阀401和第三程控阀301，打开入口第二程控阀201(逆放程控阀)，吸附塔内的气体逆着吸附时的气体流向流出吸附塔，经第二程控阀201及逆放冲洗管线2作为逆放气送出系统，吸附塔内的压力降低至常压；

6、抽空再生步骤V：逆放步骤结束后，关闭吸附塔T01的第二程控阀201(逆放程控阀)，打开第十程控阀1001(抽空程控阀)，真空泵16对吸附塔T01进行抽空再生，抽空气经抽空管线10作为抽空气送出系统。

7、第三复合均压升压步骤3FR：抽空步骤结束后，关闭吸附塔T01的第十程控阀1001(抽空程控阀)，打开第三程控阀301和吸附塔T03的第三程控阀303、第四程控阀403，吸附塔T01的入口与处于第三复合均压降压步骤的吸附塔T03的出入口联通进行压力平衡，吸附塔T03的均压降压气体从两端流出，从吸附塔T01的入口进入，吸附塔T01进行第三复合均压升压步骤；

8、第二复合均压升压步骤2FR：第三复合均压升压步骤完成后，关闭第三程控阀303和第四程控阀403，经过一个隔离步骤后，打开第三程控阀304和第四程控阀404，吸附塔T01的入口与处于第二复合均压降压步骤的吸附塔T04的出入口联通进行压力平衡，吸附塔T04的均压降压气体从两端流出，从吸附塔T01的入口进入，吸附塔T01进行第二复合均压升压步骤；

9、第一均压升步骤1R：第二复合均压升压步骤完成后，关闭第三程控阀301、第三程控阀304和第四程控阀404，并经过一个隔离步骤后，打开第五程控阀501(第一均压及最终升压程控阀)和第五程控阀505(第一均压及最终升压程控阀)，吸附塔T01与处于第一均压降压步骤的T05的出口通过第五程控阀501(第一均压及最终升压程控阀)及第一均压及最终升压管线5联通进行压力平衡。

10、最终升压步骤FR：第一均压升步骤完成后，打开最终升压调节阀18，产品气经最终升压调节阀18、第一均压及最终升压管线5和第五程控阀501(第一均压及最终升压程控阀)进入吸附塔，为吸附塔T01升压，直至吸附塔T01的压力与产品气压力平衡。

表3实例2时序表

步骤

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

T01

A

A

A

1D

2FD

3FD

D

V

V

V

V

3FR

IS

2FR

IS

1R

FR

FR

T02

1R

FR

FR

A

A

A

1D

2FD

3FD

D

V

V

V

V

3FR

IS

2FR

IS

T03

IS

2FR

IS

1R

FR

FR

A

A

A

1D

2FD

3FD

D

V

V

V

V

3FR

T04

V

V

3FR

IS

2FR

IS

1R

FR

FR

A

A

A

1D

2FD

3FD

D

V

V

T05

D

V

V

V

V

3FR

IS

2FR

IS

1R

FR

FR

A

A

A

1D

2FD

3FD

T06

1D

2FD

3FD

D

V

V

V

V

3FR

IS

2FR

IS

1R

FR

FR

A

A

A

注：A：吸附步骤，1D：第一均压降压步骤，2FD：第二复合均压降压步骤，3FD：第三复合均压降压步骤，D：逆放步骤，V：抽空步骤，3FR：第三复合均压升压步骤，IS：隔离步骤；2FR：第二复合均压升压步骤，1R：第一均压升压步骤，FR：最终压升步骤。

实例3：10塔冲洗再生变压吸附工艺。

如图3所示，用10-2-4/P工艺，即10个吸附塔4次均压的冲洗工艺，工艺时序如表4所示。整个工艺由20个步骤组成，吸附塔依次经历4个吸附步骤、4个均压降压步骤、2个顺放步骤、2个逆放步骤、4个冲洗步骤、4个均压升压步骤和1个最终升压步骤，其中均压降压步骤中第一均压降压步骤为常规均压降压步骤，第二均压降压步骤、第三均压降压步骤和第四均压降压步骤为复合均压降压步骤，其中均压升压步骤中第一均压升压步骤为常规均压降压步骤，第二均升降压步骤、第三均压升压步骤和第四均压升压步骤为复合均压降压步骤，吸附塔出口端第二/第三均压管线4和吸附塔入口端第二/第三均压管线3通过第一管线14联通，吸附塔出口端第四/第五均压管线12和吸附塔入口端第四/第五均压管线11通过第二管线17联通。

每个吸附塔依次经历如下步骤(以吸附塔T01为例)：

1、吸附步骤A：原料气经原料气输送管线1和第一程控阀101(原料气程控阀)从吸附塔进口端进入吸附塔T01，强吸附组分被吸附剂吸附，弱吸附组分从吸附塔的出口端流出，弱吸附产品气经第六程控阀601(产品气程控阀)和产品气外输管线6作为弱吸附产品气送出系统。

2、第一均压降压步骤1D：关闭T01的进出口第一程控阀101(原料气程控阀)和第六程控阀601(产品气程控阀)，打开第五程控阀501(第一均压和最终升压程控阀)和第五程控阀504(第一均压和最终升压程控阀)，吸附塔T01和吸附塔T04的出口端联通，吸附塔T01与吸附塔T04进行均压，T01进行第一均压降，吸附塔T04进行第一均压升。

3、第二复合均压降压步骤2FD：第一均压降压步骤结束后，关闭第五程控阀501(第一均压和最终升压程控阀)，打开第四程控阀401和第三程控阀301以及吸附塔T05对应的第三程控阀305，吸附塔T01的吸附塔出、入口与吸附塔T05的入口联通进行压力平衡，吸附塔T01吸附塔内的气体从吸附塔的两端流出从吸附塔T05的入口进入吸附塔，吸附塔T01进行第二复合均压降压步骤，吸附塔T05进行第二复合均压升压步骤。

4、第三复合均压降压步骤3FD：第二复合均压降压步骤结束后，关闭第三程控阀305，打开第三程控阀306，吸附塔T01的吸附塔出、入口与吸附塔T06的入口联通进行压力平衡，吸附塔T01吸附塔内的气体从吸附塔的两端流出从吸附塔T06的入口进入吸附塔，吸附塔T01进行第三复合均压降压步骤，吸附塔T06进行第三复合均压升压步骤。

5、第四复合均压降压步骤4FD：第三复合均压降压步骤结束后，关闭第三程控阀301、第三程控阀306和第四程控阀401，打开第十二程控阀1201、第十一程控阀1101和第十一程控阀1107，吸附塔T01的吸附塔出、入口与吸附塔T07的入口联通进行压力平衡，吸附塔T01吸附塔内的气体从吸附塔的两端流出从吸附塔T07的入口进入吸附塔，吸附塔T01进行第四复合均压降压步骤，吸附塔T07进行第四复合均压升压步骤。

6、顺放1步骤PP1：第四复合均压降压步骤结束后，关闭吸附塔T01的第十二程控阀1201和第十一程控阀1101，打开第九程控阀901，吸附塔T01沿着吸附时的气流方向降低压力，放出的气体经顺放管线9、顺放调节阀15、冲洗入管线8、以及第八程控阀808和第八程控阀809从吸附塔T08、T09的出口进入吸附塔为吸附塔T08、T09冲洗再生，吸附塔T01进行顺放步骤，吸附塔T08、T09进行冲洗再生步骤。

7、顺放2步骤PP2：顺放1步骤结束后，关闭吸附塔T08的第八程控阀808，打开第八程控阀810，吸附塔T01放出的气体经顺放管线9、顺放调节阀15、冲洗入管线8、以及第八程控阀809和第八程控阀810从吸附塔T09、T10的出口进入吸附塔为吸附塔T09、T10冲洗再生，吸附塔T01进行顺放步骤，吸附塔T09、T10进行冲洗再生步骤。

8、逆放步骤D：顺放步骤结束后，关闭吸附塔T01出口第九程控阀901，打开入口第二程控阀201，吸附塔内的气体逆着吸附时的气体流向流出吸附塔，经第二程控阀201(逆放冲洗程控阀)及逆放冲洗管线2作为解吸气送出系统，吸附塔内的压力降低至常压。

9、冲洗再生步骤P：逆放步骤结束后，关闭第二程控阀201，打开吸附塔T01出口的第八程控阀801(冲洗入程控阀)和第七程控阀701(冲洗出程控阀)，从其他吸附塔出口流出的顺放气经顺放调节阀15和冲洗入管线8从吸附塔的出口进入吸附塔T01，对吸附塔T01进行冲洗再生，再生废气经第七程控阀701(冲洗出程控阀)及冲洗出冲洗管线7作为解吸气送出系统。

10、第四复合均压升压步骤4FR：冲洗步骤结束后，关闭吸附塔T01的第八程控阀801(冲洗入程控阀)和第七程控阀701(冲洗出程控阀)，打开第十一程控阀1101、第十一程控阀1105和第十二程控阀1205，吸附塔T01的入口与处于第四复合均压降压步骤的吸附塔T05的出入口联通进行压力平衡，吸附塔T05的均压降压气体从两端流出，从吸附塔T01的入口进入，吸附塔T01进行第四复合均压升压步骤。

11、第三复合均压升压步骤3FR：第四复合均压升压步骤完成后，关闭第十一程控阀1101、第十一程控阀1105和第十二程控阀1205，打开第三程控阀301、第三程控阀306和第四程控阀406，吸附塔T01的入口与处于第三复合均压降压步骤的吸附塔T06的出入口联通进行压力平衡，吸附塔T06的均压降压气体从两端流出，从吸附塔T01的入口进入，吸附塔T01进行第三复合均压升压步骤。

12、第二复合均压升压步骤2FR：第三复合均压升压步骤完成后，关闭第三程控阀306和第四程控阀406，打开第三程控阀307和第四程控阀407，吸附塔T01的入口与处于第二复合均压降压步骤的吸附塔T07的出入口联通进行压力平衡，吸附塔T07的均压降压气体从两端流出，从吸附塔T01的入口进入，吸附塔T01进行第二复合均压升压步骤；

13、第一均压升步骤1R：第二复合均压升压步骤完成后，关闭吸附塔T01的入口第三程控阀301，打开第五程控阀501(第一均压及最终升压程控阀)和第五程控阀508(第一均压及最终升压程控阀)，吸附塔T01与处于第一均压降压步骤的T08的出口通过第五程控阀501(第一均压及最终升压程控阀)及第一均压及最终升压管线5联通进行压力平衡。

14、最终升压步骤FR：第一均压升步骤完成后，打开最终升压调节阀18，产品气经最终升压调节阀18、第一均压及最终升压管线5和第五程控阀501(第一均压及最终升压程控阀)进入吸附塔，为吸附塔T01升压，直至吸附塔T01的压力与产品气压力平衡。

表4实例3时序表

步骤

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

T01

A

A

A

A

1D

2FD

3FD

4FD

PP1

PP2

D

P

P

P

P

4FR

3FR

2FR

1R

FR

T02

1R

FR

A

A

A

A

1D

2FD

3FD

4FD

PP1

PP2

D

P

P

P

P

4FR

3FR

2FR

T03

3FR

2FR

1R

FR

A

A

A

A

1D

2FD

3FD

4FD

PP1

PP2

D

P

P

P

P

4FR

T04

P

4FR

3FR

2FR

1R

FR

A

A

A

A

1D

2FD

3FD

4FD

PP1

PP2

D

P

P

P

T05

P

P

P

4FR

3FR

2FR

1R

FR

A

A

A

A

1D

2FD

3FD

4FD

PP1

PP2

D

P

T06

D

P

P

P

P

4FR

3FR

2FR

1R

FR

A

A

A

A

1D

2FD

3FD

4FD

PP1

PP2

T07

PP1

PP2

D

P

P

P

P

4FR

3FR

2FR

1R

FR

A

A

A

A

1D

2FD

3FD

4FD

T08

3FD

4FD

PP1

PP2

D

P

P

P

P

4FR

3FR

2FR

1R

FR

A

A

A

A

1D

2FD

T09

1D

2FD

3FD

4FD

PP1

PP2

D

P

P

P

P

4FR

3FR

2FR

1R

FR

A

A

A

A

T10

A

A

1D

2FD

3FD

4FD

PP1

PP2

D

P

P

P

P

4FR

3FR

2FR

1R

FR

A

A

注：A：吸附步骤，1D：第一均压降压步骤，2FD：第二复合均压降压步骤，3FD：第三复合均压降压步骤，4FD：第四复合均压降压步骤，PP1：顺放1步骤，PP2：顺放2步骤，D：逆放步骤，P：冲洗步骤，4FR：第四复合均压升压步骤，3FR：第三复合均压升压步骤，2FR：第二复合均压升压步骤，1R：第一均压升压步骤，FR：最终压升步骤。

最后应说明的是：以上各实施例仅仅为本实用新型的较优实施例用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，当然更不是限制本实用新型的专利范围；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围；也就是说，但凡在本实用新型的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本实用新型一致的，均应当包含在本实用新型的保护范围之内；另外，将本实用新型的技术方案直接或间接的运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种气体变压吸附分离提纯系统，其特征在于，包括至少四个吸附塔(13)，接入至吸附塔(13)内并设第一程控阀10X的原料气输送管线(1)、设第二程控阀20X的逆放冲洗管线(2)和设第三程控阀30X的吸附塔入口端第二/第三均压管线(3)，从吸附塔(13)内接出并设第四程控阀40X的吸附塔出口端第二/第三均压管线(4)、设第五程控阀50X的第一均压及最终升压管线(5)和设第六程控阀60X的产品气外输管线(6)，以及接入至吸附塔(13)内、或者从吸附塔(13)内接出的再生管线，吸附塔入口端第二/第三均压管线(3)和吸附塔出口端第二/第三均压管线(4)之间连通有第一管线(14)，第一均压及最终升压管线(5)和产品气外输管线(6)之间通过最终升压调节阀(18)相连通。

2.根据权利要求1所述的一种气体变压吸附分离提纯系统，其特征在于，吸附塔(13)内接入有设第七程控阀70X的冲洗出冲洗管线(7)。

3.根据权利要求1所述的一种气体变压吸附分离提纯系统，其特征在于，再生管线包括从吸附塔(13)内接出并设第八程控阀80X的冲洗入管线(8)、以及设第九程控阀90X的顺放管线(9)，冲洗入管线(8)和顺放管线(9)之间通过顺放调节阀(15)相连通。

4.根据权利要求1所述的一种气体变压吸附分离提纯系统，其特征在于，再生管线包括接入至吸附塔(13)内并设第十程控阀100X的抽空管线(10)，抽空管线(10)上设有真空泵(16)。

5.根据权利要求4所述的一种气体变压吸附分离提纯系统，其特征在于，真空泵(16)至少有两个。

6.根据权利要求5所述的一种气体变压吸附分离提纯系统，其特征在于，所有真空泵(16)并联接入抽空管线(10)上。

7.根据权利要求1所述的一种气体变压吸附分离提纯系统，其特征在于，吸附塔(13)内接入有设第十一程控阀110X的吸附塔入口端第四/第五均压管线(11)。

8.根据权利要求7所述的一种气体变压吸附分离提纯系统，其特征在于，吸附塔(13)内接出有设第十二程控阀120X的吸附塔出口端第四/第五均压管线(12)。

9.根据权利要求8所述的一种气体变压吸附分离提纯系统，其特征在于，吸附塔入口端第四/第五均压管线(11)和吸附塔出口端第四/第五均压管线(12)之间连通有第二管线(17)。

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