CN2870956Y

CN2870956Y - 高效节能变压吸附气体分离装置

Info

Publication number: CN2870956Y
Application number: CN 200620101121
Authority: CN
Inventors: 周才宝
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-02-21
Filing date: 2006-02-21
Publication date: 2007-02-21
Anticipated expiration: 2016-02-21

Abstract

本实用新型涉及一种用固定吸附剂变压吸附分离混合气体的设备。所要解决的技术问题是所提供的设备应当能直接制取纯度达到ppm级的产品气，且能耗低，产品气回收率高，吸附剂利用率高。技术方案是：高效节能变压吸附气体分离装置，包括至少三个呈并联形式排列的填料装置，总进气管先与三个并联的进气管路相接，然后各填料装置的进气管路分别接通各自的填料装置进气口和外围设备；总出气管先与三个并联的出气管路相接，然后各填料装置中：出气管路的一路与各自的填料装置出气口相通，另一路作为低压均压管路连通第二个填料装置的进气口，取气口引出的高压均压管路又连通第三个填料装置的进气口，各填料装置内填装有吸附剂。

Description

高效节能变压吸附气体分离装置

技术领域

本实用新型涉及一种气体分离设备，尤其是用固定吸附剂变压吸附分离混合气体的设备。

背景技术

用固定吸附剂床层进行变压吸附分离混合气体，传统装置是采用两组并联方式排列的填料塔，填料塔中装有能在不同压强下对不同气体具有不同吸附力的分子筛，再用进气管路、排气管路、出气管路和上下均压管路联结而成。其工作原理是：在一只填料塔处于吸附产气时，另一只填料塔处于解吸工作，然后进行上下均压，均压后转换成由另一只填料塔进行吸附工作，而在先一只填料塔进行解吸再生，如此交替循环，连续分离生成产品气体。

变压吸附气体分离装置在每个工作周期中从吸附过程转换到解吸再生过程都要排除一定量的混合气，该混合气中含有较高比例成分的产品气组分，该混合气排出量的多少直接影响原料混合气的利用率。传统装置中采用两只或两列填料塔，为了提高产品的回收率而采用一次均压或虽然二次均压但排出的混合气量仍为填料塔储存气量的二分之一，存在着产品气回收率低的缺陷。同时在均压过程中由于吸附压力直接与解吸再生压力进行均压，会导致吸附剂的瞬间吸附量极大，不仅造成吸附剂利用率低，无法制备高纯度产品气，而且由于压差大造成吸附剂磨损严重，影响使用寿命，加大了制取单位产品气的能耗。

因此，传统装置在产品气含量低于一定的上限值才经济，适用于制取普通纯度产品气的应用领域，即产品气含量低于99.9％

中国专利(99203214.8)提供了一种采用阶梯均压管路的气体分离装置，虽然降低了再生排气的浓度，提高了产品气利用率，但没有减少再生排气量，因此存在产品气的回收率仍然较低、均压时的压差较大的缺陷。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服上述背景技术的不足，提供一种变压吸附分离混合气体的设备的改进，它应当是能直接制取纯度达到ppm级的产品气，且能耗低，产品气回收率高，吸附剂利用率高的变压吸附气体分离装置。

本实用新型提供的技术方案是：高效节能变压吸附气体分离装置，包括填料装置、进气管路、出气管路、排气管路，填料装置内填装有能吸附混合气体中某一组气体的吸附剂，该装置包括至少三个呈并联形式排列的填料装置，每个填料装置均连接有进气管路、出气管路、排气管路、高压均压管路、低压均压管路，设有控制阀的总进气管先与三个并联的进气管路相接，然后每个进气管路连通控制阀门后又分为二路，一路与各自的填料装置进气口相通，另一路设置控制阀门后连通外围设备；设有控制阀的总出气管先与三个并联的填料装置的出气管路相接，然后在每个填料装置中：出气管路连通控制阀门后又分为二路，一路与各自的填料装置出气口相通，另一路作为低压均压管路设置控制阀门后连通第二个填料装置的进气口，取气口引出的高压均压管路设置控制阀门后又连通第三个填料装置的进气口。

所述的每个填料装置是一只填料塔或者是二只填料塔串联而成的一列填料塔组。

所述的一只填料塔，其取气口在填料塔距出气口1/3筒体高度处。

所述的一列填料塔组，其取气口位于二塔之间。

本实用新型是这样工作的：导通一个填料装置的进气管与出气管，压缩混合气体流经填料塔中的吸附剂，在相对较高的吸附压力下吸附混合气体中的某一组分，即进行吸附过程，同时另一个填料装置的排气管导通，压力降低到解吸压力，进行解吸再生过程，还有一个填料装置停止工作。在解吸结束后，导通正处于停止工作的一个填料装置的低压均压管路，首先向解吸结束的一个填料装置进行第一次充压。充压完成后，关闭相应阀门，导通处于吸附结束的一个填料装置的高压均压管路向已进行第一次充压的填料装置进行第二次充压同时导通已经过低压管路均压的填料装置的排气管路，压力降低到解吸压力，进行解吸再生过程。充压完毕后，关闭充压的填料装置的相关阀门使其处于停止工作状态，导通被充压的填料装置的进气管路与出气管路，进行吸附过程。如此循环往复，连续不断生成产品气。

本实用新型采用三只填料塔或三列填料塔组，在整个工作周期中吸附过程转换解吸再生过程，每个吸附完毕的填料塔均通过二次均压后再转换到解吸再生过程，混合气体的排出量仅为填料塔储存气量的三分之一，也即可减少损耗气量三分之一，这样大大提高了产品气回收率，降低了制取单位产品气的能耗。每个解吸再生完毕的填料塔首先通过低压塔向其充压，完毕后再由高压塔向其充压，均通过二次充压再转换到吸附过程，每一次充压转换过程的压力差仅为吸附压力的三分之二，也即降低了均压时吸附剂的瞬间吸附量，改善了吸附条件，可制得高纯度产品气，特别是相对经济地制取高纯度ppm级产品气；而且均压是压力差的降低，减少了吸附剂的磨损，提高了吸附剂的使用寿命。

下面结合附图所示的实施例进一步说明。

附图说明

图1是本实用新型实施例之一的主视结构示意图。

图2是本实用新型实施例之二的主视结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，三只填料塔A、B、C垂直排列，均装有吸附剂；总进气阀Z₁与总出气阀Z₁₇的一端与各自的外围设备相通，另一端均分成三路分别与三只填料塔A、B、C的进气控制阀Z₂、Z₃、Z₄和出气控制阀Z₁₄、Z₁₅、Z₁₆相连通。进气控制阀Z₂、Z₃、Z₄分别与填料塔A、B、C的进气口相连通；出气控制阀Z₁₄、Z₁₅、Z₁₆的另一端分别与填料塔A、B、C的出气口相连通。排气管路P一端通向外围设备(一般是消声器X)，另一端分三路通向三只填料塔的气体进气口，每路上分别安置控制阀门Z₅、Z₆、Z₇。低压均压控制阀Z₈的一端与填料塔A的出气口相连通，另一端与填料塔C的进气口相连通；低压均压控制阀Z₁₀一端与填料塔B的出气口相连通，另一端与填料塔A的进气口相连通；低压均压控制阀Z₁₂一端与填料塔C的出气口相连通，另一端与填料塔B的进气口相连通。高压均压控制阀Z₉的一端与填料塔A的取气口AH相连通(取气口AH的位置：推荐在填料塔A距出气口1/3筒体高度处)，另一端与填料塔B的的进气口相连通；高压均压控制阀Z₁₁的一端与填料塔B的取气口BH相连通(取气口BH的位置：推荐在填料塔B距出气口1/3筒体高度处)，另一端与填料塔C的进气口相连通；高压均压控制阀Z₁₃的一端与填料塔C的取气口CH相连通(取气口CH的位置在填料塔C距出气口1/3筒体高度处)，另一端与填料塔A的进气口相连通。

图1实施例的工作过程是：首先导通填料塔A的进出气管上的控制阀Z₁、Z₂、Z₁₄、Z₁₇，压缩混合气体依次从总进气管H、填料塔A底部进入填料塔A进行吸附工作，同时填料塔B的排气阀Z₆导通，填料塔B进行解吸工作，填料塔C停止工作。在填料塔B解吸工作结束后关闭Z₆，导通填料塔C的低压均压阀Z₁₂，对填料塔B进行第一次均压。当填料塔A吸附和填料塔C、B均压完毕后，关闭Z₁、Z₂、Z₁₂、Z₁₇控制阀，导通Z₇、Z₉、Z₁₄、Z₁₅控制阀，对填料塔B进行第二次均压，填料塔C进行解吸工作。当填料塔B二次均压完毕后，关闭Z₉、Z₁₄控制阀，导通Z₁、Z₃、Z₁₇控制阀，填料塔B进行吸附工作，填料塔A停止工作。当填料塔C解吸工作结束后关闭Z₇，导通填料塔A低压均压阀Z₈，对填料塔C进行第一次均压。当填料塔B吸附工作和填料塔A、C均压完毕，关闭Z₁、Z₃、Z₈、Z₁₇控制阀，导通Z₅、Z₁₁、Z₁₅、Z₁₆控制阀，由填料塔B对填料塔C进行二次均压，填料塔A进行解吸工作。当填料塔C进行二次均压完毕后，关闭Z₁₅、Z₁₁控制阀，导通Z₁、Z₄、Z₁₇控制阀，填料塔C进行吸附工作，填料塔B停止工作。当填料塔A解吸工作完毕后，关闭控制阀Z₅，导通填料塔B低压均压阀Z₁₀，对填料塔A进行第一次均压。当填料塔C吸附工作和填料塔B、A均压完毕后，关闭Z₁、Z₄、Z₁₀、Z₁₇控制阀，导通Z₁₃、Z₁₄、Z₁₆和排气阀Z₆，由填料塔C对填料塔A进行二次均压，填料塔B进行解吸工作。当填料塔A二次均压完毕后，关闭Z₁₆、Z₁₃控制阀，导通Z₁、Z₂、Z₁₇控制阀，填料塔A进行吸附工作，完成一个循环。循环不断，连续从总出气管W产生产品气，在排气管路P上得到副产品气。

图2所示的实施例与图1基本相同，差别仅在于每个填料装置均是二只填料塔串联而成的一列填料塔组，两只填料塔之间以串联管路G串联。即A₁与A₂、B₁与B₂、C₁与C₂分别串联成一列填料塔组。取气口可取在串联管路通道上任意位置处，一般位于位于两只填料塔之间。

本实用新型特别适合用于制取氮、氧或其它气体。

Claims

1、高效节能变压吸附气体分离装置，包括填料装置、进气管路、出气管路、排气管路，填料装置内填装有能吸附混合气体中某一组气体的吸附剂，其特征在于该装置包括至少三个呈并联形式排列的填料装置，每个填料装置均连接有进气管路、出气管路、排气管路、高压均压管路、低压均压管路，设有控制阀的Z₁总进气管H先与三个并联的进气管路相接，然后每个进气管路连通控制阀门Z₂或Z₃或Z₄后又分为二路，一路与各自的填料装置进气口相通，另一路设置控制阀门Z₅或Z₆或Z₇后连通外围设备；设有控制阀Z₁₇的总出气管W先与三个并联的填料装置的出气管路相接，然后在每个填料装置中：出气管路连通控制阀门Z₁₄或Z₁₅或Z₁₆后又分为二路，一路与各自的填料装置出气口相通，另一路作为低压均压管路设置控制阀门Z₈或Z₁₀或Z₁₂后连通第二个填料装置的进气口，取气口引出的高压均压管路设置控制阀门Z₉或Z₁₁或Z₁₃后又连通第三个填料装置的进气口。

2、根据权利要求1所述的高效节能变压吸附气体分离装置，其特征在于所述的每个填料装置是一只填料塔或者是二只填料塔串联而成的一列填料塔组。

3、根据权利要求2所述的高效节能变压吸附气体分离装置，其特征在于所述的一只填料塔，其取气口在填料塔距出气口1/3筒体高度处。

4、根据权利要求2所述的高效节能变压吸附气体分离装置，其特征在于所述的一列填料塔组，其取气口位于二塔之间。