CN220513787U - 一种无损耗深度脱除乙炔气中水分及杂质的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种无损耗深度脱除乙炔气中水分等杂质的装置。该装置包括预处理器Ⅰ（1）、预处理器Ⅱ（2）、缓冲罐Ⅰ（3）、冷却器（4）、气液分离器（5）、真空泵（17）、缓冲罐Ⅱ（18）、压缩机（19）和PSA系统；原料气输送管道依次与预处理器Ⅰ（1）、预处理器Ⅱ（2）和缓冲罐Ⅰ（3）连接后再依次与冷却器（4）和气液分离器（5）连接；在气液分离器（5）后设置PSA系统；PSA系统与真空泵（17）连接等。本装置自动化程度高、投资少、运行成本低、安全环保节能。装置不仅能将不同浓度的乙炔气（乙炔为10～99%）中的水分脱除至30ppm以下，还脱除了其他微量杂质。同时还不额外产生废气，解吸的气体通过自身循环进行处理，无乙炔气损耗。

Description

一种无损耗深度脱除乙炔气中水分及杂质的装置

技术领域

本实用新型属于化工气体处理设备技术领域，具体为一种无损耗深度脱除乙炔气中水分及杂质的装置。

背景技术

乙炔是一种无色无味的气体, 用于金属焊接或切割，也用于夜航标志灯和一般灯。也大量用作石油化工原料，是制造聚氯乙烯、乙醛、乙酸、苯、合成橡胶、合成纤维等的基本原料。

乙炔发生主要以电石法、裂解法及乙烯法制备，目前由于我国煤炭资源丰富，因此国内乙炔主要是采用电石法进行生产的。由于工业电石不纯导致电石法生产的乙炔气中含有磷化氢、硫化氢、氨、水蒸汽 、乙烯基乙炔、乙硫醚等杂质，同时还伴有少量粉尘，即使经过次氯酸钠洗和碱洗等清净手段，还是存在微量杂质清除不彻底，另外乙炔常规增压手段一般是水环压缩机，因此出来后的乙炔气中还是含有少量的水分和微量的粉尘、磷化氢、硫化氢等。

在作为重要的化工原料领域，如果水分过多会造成：⑴水分与酸性气体形成中强酸导致设备和管路的迅速腐蚀，腐蚀的产物结晶体堵塞管线；⑵水分易使催化剂结块，降低催化剂活性；⑶水分过多会在反应过程中发生一些副反应，严重影响产品质量。如果乙炔中含有磷化氢，由于磷化氢的自燃点很低，极易造成乙炔着火爆炸；另外乙炔气中含有磷化氢和硫化氢能使硫、磷等杂质进行转移，在焊接中使焊缝质量变差，在工业中导致产品不纯、催化剂中毒等不良影响。

因此，减少乙炔中水分和磷化氢、硫化氢等杂质的含量，对生产的安全和成本控制至关重要。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对以上技术问题，提供一种结构简单、运行成本低、自动化程度高、安全性能高、投资少、安装方便的无损耗深度脱除乙炔气中水分及杂质的装置。

为了实现以上实用新型的目的，本实用新型的具体技术方案为：

一种无损耗深度脱除乙炔气中水分及杂质的装置，该装置包括预处理器Ⅰ、预处理器Ⅱ、缓冲罐Ⅰ、冷却器、气液分离器、真空泵、缓冲罐Ⅱ、压缩机和PSA系统；原料气输送管道依次与预处理器Ⅰ、预处理器Ⅱ和缓冲罐Ⅰ连接后再依次与冷却器和气液分离器连接；在气液分离器后设置PSA系统，从PSA系统出来的乙炔气中水含量低于30ppm，然后送至界区外使用，同时脱除其夹带的微量杂质；PSA系统与真空泵连接，在真空泵后依次连接有缓冲罐Ⅱ与压缩机；压缩机与缓冲罐Ⅰ连通。

进一步的，所述的PSA系统包括净化器及其对应的管道，净化器上设置有塔底进口、逆放气出口、抽空气出口、冲洗气进口、终充气进口和塔顶出口；其中，塔底进口、逆放气出口和抽空气出口均设置在净化器的底端；冲洗气进口、终充气进口和塔顶出口均设置在净化器的顶端。

作为本申请中一种较好的实施方式，从净化器底部解吸出来的气体通过真空泵抽出来，经过缓冲罐Ⅱ缓冲后，再使用压缩机加压至原料气压力后返回缓冲罐Ⅰ，与原料气混合后与冷却器和气液分离器连接后再次进入PSA系统。

进一步的，所述净化器上设置有净化器塔底进口、净化器逆放气出口、净化器抽空气出口、净化器冲洗气进口、净化器终充气进口和净化器塔顶出口；其中，净化器塔底进口、净化器逆放气出口和净化器抽空气出口均设置在净化器端；净化器冲洗气进口、净化器终充气进口和净化器塔顶出口均设置在净化器的顶端。

作为本申请中一种较好的实施方式，净化器的出口端均与加热器连接，加热器与界区外送过来的蒸汽管道连接。

作为本申请中一种较好的实施方式，所述压缩机通过管线与预处理器Ⅱ的出口管线连通后一起与缓冲罐Ⅰ连接。

作为本申请中一种较好的实施方式，在塔顶出口与冲洗气进口连接的管线上设有调节阀一，在塔顶出口与终充气进口连接的管线上设有调节阀二；在净化器的进口与出口的管线上均设置有程控阀，每个程控阀均与控制装置连接。

作为本申请中一种较好的实施方式，在净化器塔顶出口与输出界区之间设有调节阀。

作为本申请中一种较好的实施方式，所述净化器的数量为3-12台具体可为3台、4台、5台、6台、7台、8台、9台、10台、11台、12台，各个净化器之间并列连接。所述的净化器内均装填有由特殊氧化铝、活性炭、硅胶、分子筛组成的复合吸附剂填料。

作为本申请中一种较好的实施方式，在净化器的进出口端均安装有温度远传仪，温度远传仪与控制装置连接。

进一步的，所述净化器与真空泵连接；真空泵与解吸气缓冲罐连接；解吸气缓冲罐与压缩机连接。

本装置的工作原理为：

将清净后的粗乙炔气通过压缩机增压后进入本装置，原料气首先通过预处理脱除部分粉尘和杂质，再依次通过冷却器、气液分离器后进入PSA系统，气体通过预先设定好的程序控制系统自动进入到已经再生好的净化器中，经过装填在净化器中的吸附剂进行吸附分离净化，绝大部分水分和杂质等被吸附剂吸附停留在塔内，乙炔气从塔顶排出作为产品乙炔输出。一个净化器吸附结束后，将塔内剩余气体一部分从塔顶放入另一个净化器内，接着另一部分从塔底逆放至解吸气缓冲罐，最后采用抽空和抽空冲洗的方式将吸附停留在吸附剂内的水分和乙炔等解吸出来经过解吸气缓冲罐混合缓冲后，再经压缩机加压后送至原料气入口，实现吸附剂的再生，同时实现了乙炔气的无损耗循环，避免了乙炔的浪费。一个净化器再生结束后，利用部分产品气对其升压至吸附压力，准备进入下一次吸附过程。

整个过程由至少3台净化器循环工作，时间上均匀错开，全部切换过程由预先设置好的程序系统自动控制，保证装置连续、稳定、安全的运行。

在装置中所述的净化器顶出口设有调节阀来稳定装置的压力。该装置终充进口和冲洗进口与塔顶出口管道上均设有调节阀分别来控制终充和冲洗气量。

终充和抽空冲洗步骤的气来至回流部分产品气。

与现有技术相比，本实用新型的积极效果体现在：

（一）、针对原料乙炔气中含有微量粉尘，系统设置预处理器Ⅰ和Ⅱ，有效控制进入净化器内的粉尘含量和其它重组分杂质，降低了净化器阻力降，延长了吸附剂的使用寿命。还能消除原料气中的粉尘和部分磷化氢、硫化氢等杂质。

（二）、针对高含量乙炔气，系统增设了压缩机，并设置操作压力为0.05~0.15MPa，操作温度为10~40℃，有效控制乙炔分压，极大的增强了操作的安全性，有效的保证产品乙炔气和装置的安全。

（三）、通过设计的压缩机提高解吸气的压力，达到解吸气自身循环的目的，实现了装置气体零排放的效果。

（四）、通过设计原料气缓冲罐和解吸气缓冲罐，使气体能更平稳的连续的进入净化器。

（五）、针对原料乙炔气中含有饱和水蒸气及部分微量杂质，通过设计的PSA系统，能有效的满足不同的生产工况和生产需求。不仅达到产品乙炔气中水分含量低于30ppm，同时还进一步脱除原料乙炔中的微量杂质。

（六）、整个装置的再生全部依靠真空系统和装置自身压力和气量，再生不需要额外的氮气和热源，既保证了产品乙炔的纯度，又降低了装置的能耗，还进一步增强了装置的安全性。

（七）、整套装置结构简单、运行成本低、自动化程度高、安全性能高、投资少、安装方便，安全环保节能，能较好的净化乙炔气，可广泛应用于乙炔生产行业。

附图说明

图1 为本实用新型所述无损耗深度脱除乙炔气中水分及杂质的装置中各部件的连接关系示意图。

其中，1——预处理器Ⅰ；2——预处理器Ⅱ；3——原料气缓冲罐；4——冷却器；5——气液分离器；6——净化器；7——抽空气出口；8——逆放气出口；9——塔底进口；10——终充进口；11——冲洗气进口；12——塔顶出口；13——调节阀Ⅰ；14——程控阀；15——调节阀Ⅱ；16——加热器；17——真空泵、18——解吸气气缓冲罐、19——压缩机。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，本实用新型要指出的是，本实用新型中，如未特别写出具体涉及的结构、连接关系、位置关系、动力来源关系等，则本实用新型涉及的结构、连接关系、位置关系、动力来源关系等均为本领域技术人员在现有技术的基础上，可以不经过创造性劳动可以得知的。

实施例1：

一种无损耗深度脱除乙炔气中水分及杂质的装置，其结构连接关系示意图如图1所示。该装置包括预处理器Ⅰ1、预处理器Ⅱ2、缓冲罐Ⅰ3、冷却器4、气液分离器5、真空泵17、缓冲罐Ⅱ18、压缩机19和PSA系统；原料气输送管道依次与预处理器Ⅰ1、预处理器Ⅱ2和缓冲罐Ⅰ3连接后再依次与冷却器4和气液分离器5连接；在气液分离器5后设置PSA系统，从PSA系统（净化器6）出来的乙炔气中水含量低于30ppm，然后通过调节阀送至界区外使用，同时脱除其夹带的微量杂质；PSA系统与真空泵17连接，在真空泵17后依次连接有缓冲罐Ⅱ18与压缩机19；压缩机19与缓冲罐Ⅰ3连通。

进一步的，所述的PSA系统包括净化器6及其对应的管道，净化器6上设置有塔底进口9、逆放气出口8、抽空气出口7、冲洗气进口11、终充气进口10和塔顶出口12；其中，塔底进口9、逆放气出口8和抽空气出口7均设置在净化器6的底端；冲洗气进口11、终充气进口10和塔顶出口12均设置在净化器6的顶端。

从净化器底部解吸出来的气体通过真空泵17抽出来，经过缓冲罐Ⅱ18缓冲后，再使用压缩机19加压至原料气压力后返回缓冲罐Ⅰ3，与原料气混合后与冷却器4和气液分离器5连接后再次进入PSA系统。

进一步的，所述净化器6上设置有净化器塔底进口、净化器逆放气出口、净化器抽空气出口、净化器冲洗气进口、净化器终充气进口和净化器塔顶出口；其中，净化器塔底进口、净化器逆放气出口和净化器抽空气出口均设置在净化器6的底端；净化器冲洗气进口、净化器终充气进口和净化器塔顶出口均设置在净化器6的顶端。

净化器6的出口端均与加热器16连接，加热器16与界区外送过来的蒸汽管道连接。

所述压缩机19通过管线与预处理器Ⅱ2的出口管线连通后一起与缓冲罐Ⅰ3连接。

在塔顶出口12与冲洗气进口11连接的管线上设有调节阀一13，在塔顶出口12与终充气进口10连接的管线上设有调节阀二15；在净化器6的进口与出口的管线上均设置有程控阀14，每个程控阀14均与控制装置连接。

所述净化器6的数量为10台，各个净化器6之间并列连接。所述的净化器内均装填有填料，比如由特殊氧化铝、活性炭、硅胶或分子筛组成的复合吸附剂填料。

在净化器塔顶出口12均与放空气管道相连接，再与输出界区之间的放空气管道设有调节阀。

在净化器6的进出口端（进口端和出口端）均安装有温度远传仪，温度远传仪与控制装置连接。

进一步的，所述净化器6与真空泵17连接；真空泵17与解吸气缓冲罐18连接；解吸气缓冲罐18与压缩机19连接。

运用该装置进行深度净化乙炔气的工艺步骤为：

清净后乙炔气的压力一般在0.075MPa，气量约为15000Nm³/h，组分如下表所示：

表1 乙炔气组成（Ｖ％）

要求产品乙炔气中水含量≦30ppm，系统压降＜5KPa时。原料气首先通过预处理Ⅰ和预处理器Ⅱ脱除粉尘和微量杂质，经过原料气缓冲罐与增压后的解吸气缓冲混合后，经过冷却分离部分水分和杂质，再进入PSA系统，气体通过预先设定好的程序控制系统自动进入到已经再生好的净化器中，经过装填在净化器中的吸附剂进行分离，绝大部分的水和其他微量杂质等被吸附剂吸附停留在塔内，乙炔等从塔顶排出作为产品乙炔输出。一个净化器吸附结束后，将塔内剩余气体一部分从塔顶放入另一个净化器内，另一部分从塔底逆放至解吸气缓冲罐，最后采用抽空和抽空冲洗的方式将吸附停留在吸附剂内的乙炔、水分和其他微量杂质等解吸出来经过解吸气缓冲罐缓冲后，再经压缩机加压送至原料气缓冲罐与原料气混合，实现吸附剂的再生。一个净化器再生结束后，利用部分半净化气对其升压至吸附压力，准备进入下一次吸附过程。

整个过程由至少3台净化器循环工作，时间上均匀错开，全部切换过程由预先设置好的程序系统自动控制，保证装置连续、稳定、安全的运行。各净化器或者净化器的循环单元过程均为：Ａ（吸附）-ED（均压降）-D（逆放）-V/VP（抽空及抽空冲洗）-ER（均压升）-FR（终升）。

实施例2：

一种无损耗深度脱除乙炔气中水分及杂质的装置，其结构连接关系示意图如图1所示，其结构与实施例1一致，区别仅在于将所述净化器6的数量为8台，各个净化器6之间仍然是并列连接。

总结：本装置自动化程度高、投资少、运行成本低、安全环保节能。通过预处理器脱除部分杂质，有效提高净化剂的实用寿命；同时装置不仅能将不同浓度的乙炔气（乙炔含量为10～99%）中的水分脱除至30ppm以下，还脱除了其他微量杂质；并且还不额外产生废气，产生的解吸气通过自身循环进行处理，实现了彻底的零排放。可广泛应用于所有需要使用纯净乙炔气的生产行业。

前述本实用新型中的基本例及其各进一步选择例可以自由组合以形成多个实施例，均为本实用新型可采用并要求保护的实施例。本实用新型方案中，各选择例，与其他任何基本例和选择例都可以进行任意组合。本领域技术人员可知有众多组合。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无损耗深度脱除乙炔气中水分及杂质的装置，其特征在于：该装置包括预处理器Ⅰ（1）、预处理器Ⅱ（2）、缓冲罐Ⅰ（3）、冷却器（4）、气液分离器（5）、真空泵（17）、缓冲罐Ⅱ（18）、压缩机（19）和PSA系统；原料气输送管道依次与预处理器Ⅰ（1）、预处理器Ⅱ（2）和缓冲罐Ⅰ（3）连接后再依次与冷却器（4）和气液分离器（5）连接；在气液分离器（5）后设置PSA系统；PSA系统与真空泵（17）连接，在真空泵（17）后依次连接有缓冲罐Ⅱ（18）与压缩机（19）；压缩机（19）与缓冲罐Ⅰ（3）连通。

2.如权利要求1所述的无损耗深度脱除乙炔气中水分及杂质的装置，其特征在于：所述的PSA系统包括净化器（6）及其对应的管道，净化器（6）上设置有塔底进口（9）、逆放气出口（8）、抽空气出口（7）、冲洗气进口（11）、终充气进口（10）和塔顶出口（12）；其中，塔底进口（9）、逆放气出口（8）和抽空气出口（7）均设置在净化器（6）的底端；冲洗气进口（11）、终充气进口（10）和塔顶出口（12）均设置在净化器（6）的顶端。

3.如权利要求2所述的无损耗深度脱除乙炔气中水分及杂质的装置，其特征在于：所述净化器（6）上设置有净化器塔底进口、净化器逆放气出口、净化器抽空气出口、净化器冲洗气进口、净化器终充气进口和净化器塔顶出口；其中，净化器塔底进口、净化器逆放气出口和净化器抽空气出口均设置在净化器（6）的底端；净化器冲洗气进口、净化器终充气进口和净化器塔顶出口均设置在净化器（6）的顶端。

4.如权利要求1-3中任一所述的无损耗深度脱除乙炔气中水分及杂质的装置，其特征在于：所述压缩机（19）通过管线与预处理器Ⅱ（2）的出口管线连通后一起与缓冲罐Ⅰ（3）连接。

5.如权利要求2或3所述的无损耗深度脱除乙炔气中水分及杂质的装置，其特征在于：该装置还包括加热器（16）；净化器（6）的出口端均与加热器（16）连接，加热器（16）与界区外送过来的蒸汽管道连接。

6.如权利要求2或3所述的无损耗深度脱除乙炔气中水分及杂质的装置，其特征在于：所述净化器（6）的数量为3-12台，各个净化器（6）之间并列连接。

7.如权利要求3所述的无损耗深度脱除乙炔气中水分及杂质的装置，其特征在于：在塔顶出口（12）与冲洗气进口（11）连接的管线上设有调节阀一（13），在塔顶出口（12）与终充气进口（10）连接的管线上设有调节阀二（15）；在净化器（6）的进口与出口的管线上均设置有程控阀（14），每个程控阀（14）均与控制装置连接。

8.如权利要求2或3所述的无损耗深度脱除乙炔气中水分及杂质的装置，其特征在于：在净化器塔顶出口（12）与输出界区之间设有调节阀。

9.如权利要求2或3所述的无损耗深度脱除乙炔气中水分及杂质的装置，其特征在于：在净化器（6）的进出口端均安装有温度远传仪，温度远传仪与控制装置连接。

10.如权利要求2或3所述的无损耗深度脱除乙炔气中水分及杂质的装置，其特征在于：所述净化器（6）与真空泵（17）连接；真空泵（17）与解吸气缓冲罐（18）连接；解吸气缓冲罐（18）与压缩机（19）连接。