CN2875568Y - 变压吸附气体分离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种变压吸附气体分离装置，该变压吸附气体分离装置包括有吸附塔(2，7)、工艺缓冲罐(8)和阀门，所述吸附塔具有入口端(21)、出口端(22)和中间端(23)，各吸附塔的入口端和出口端均通过并联管道和阀门以并联的形式连通，其特征在于所述吸附塔之间设有中间储气罐(1)，该中间储气罐具有进口端(11)及出口端(12)，所述中间储气罐的进口端通过管道和阀门与吸附塔的中间出口端相连，其中间储气罐的出口端(12)通过管道和阀门与吸附塔的入口端相连。通过本实用新型装置能够分离所得高纯度的气体，特别适合空气中分离制取氮气。

Description

变压吸附气体分离装置

                       【技术领域】

本实用新型涉及一种用固定吸附剂进行变压吸附分离混合气体的设备。

                       【背景技术】

用固定吸附剂进行变压吸附分离混合气体的设备，其最常用的结构形式是采用两组并联方式排列的吸附塔，吸附塔内装填吸附剂，吸附塔间通过进气管路、排气管路、出气管路和上下均压管路而联结。其工作原理是：在一只吸附塔处于吸附产气时，另一只吸附塔处于解吸再生，如此交替循环，连续分离生成产品气体。上述结构形式的气体分离装置由于上、下均压过程中，下均压气体的吸附质浓度高，加大了吸附剂的瞬间吸附量，这个瞬间吸附量直接影响到吸附剂在吸附产气过程中的有效吸附量。这类气体分离装置的缺点是：吸附剂利用率低，单质质量吸附剂的产气率低；回收率低，能耗高；只适用于纯度低于99.9％的应用领域，对于高纯度设备由于造价高，运行成本高而没有实用价值。为解决上述问题，本领域内的技术人员就提出了一种气体分离装置。查中国专利，公告号为CN1142814C名称为变压吸附气体分离装置，该专利公开了如下内容：“一种变压吸附气体分离装置，由两只或两例填料塔、进气管路、出气管路、排气管路、上均压管路、下均压管路、阶梯均压管路构成，填料塔内装填有能吸附混合体中某一组分气体的吸附剂，两只填料塔通过上述管路的连接呈并联形式排列，两例填料塔则是并联的两列，每列填料塔由相同数量的两只或两只以上填料塔通过串联管路串联组成，各管路的连接方式如下：1)、进气管路的一端分别连通两只或两例填料塔的混合气进气口，并分别设置控制阀门，另一端连通外围设备，2)、排气管路的一端分别连通两只或两列填料的混合气进气口，并分别设置控制阀门，另一端连通外围设备，3)、出气管路的一端分别连通两只或两列填料塔的产品气出气口，并分别设置控制阀门，另一端流通外围设备，4)、上均压管路连通两只或两列填料塔的产品气出气口，下均压管路连通两只或两列填料塔混合气进气口，并分别在上、下均压管路上设有控制阀门，5)、阶梯均压管路的一端分别连通两只或两列填料塔取气口，另一端分别连通两只或两列填料塔的混合气体进气口，并分别设置控制阀门，其特征在于：在两只或两列填料塔之间设有两路或多路阶梯均压路，每路阶梯均压管路的一端连通一只或一列填料塔取气口，另一端连通另一只或另一列填料塔的混合气体进气口，取气口的位置处于吸附剂床层的中部吸附层段，所谓中部吸附层段是指一只或一列填料塔的吸附剂在除去上部吸附层段与下部吸附层段后所剩余的中间层段，如以一只或一列填料塔装填的吸附剂床层的总长度为一个计量单位，上部吸附层段即到顶层吸附层面的距离为所速长度0％～25％的吸附层段，下部吸附层段即到底层吸附层面的距离所述总长度的0％～25％的吸附层段。”该技术方案虽然解决了吸附剂利用率低，回收率低以及能耗高的缺点，但是，在吸附塔的工作进行切换时，在两吸附塔之间均压的过程中，由于两吸附塔的压力差较大，在均压时就延长了时间，这样在均压的过程中就把传质区内已经吸附的气体脱离吸附剂通过上均压带到另一只吸附塔出口端，降低了气体分离的纯度。

                       【发明内容】

为了克服现有技术中气体分离纯度还不够高的不足，本实用新型要解决的技术问题是提供一种能使均压时间短并提高气体分离纯度的变压吸附气体分离装置。

为了能解决上述提出的技术问题，本实用新型是采用以下技术方案来实现的：一种变压吸附气体分离装置，包括有吸附塔、工艺缓冲罐和阀门，所述吸附塔具有入口端、出口端和中间端，各吸附塔的入口端和出口端均通过并联管道和阀门以并联的形式连通，其特征在于所述吸附塔之间设有中间储气罐，该中间储气罐具有进口端及出口端，所述中间储气罐的进口端通过管道和阀门与吸附塔的中间出口端相连，其中间储气罐的出口端通过管道和阀门与吸附塔的入口端相连。

本实用新型在吸附塔之间设置中间储气罐，并将该储气罐通过管道和阀门分别与吸附塔连通后，通过阀门的打开先后时间的控制，使中间储气罐的气体首先能够到达下一步要切换工作的吸附塔内，降低了两吸附塔之间的压力差，这样就缩短了其均压的时间，因而不会使吸附塔内已经吸附的杂质气体脱离吸附剂而重新跑出来，提高了气体分离的纯度。

所述吸附塔至少为两只，所述吸附塔均通过并联管道与一只工艺缓冲罐连通。

                       【附图说明】

下面再结合附图进一步说明本实用新型的各细节及利用本实用新型变压吸附分离气体的过程。

图1为本实用新型现有技术的结构示意图；

图2为本实用新型的结构示意图。

                     【具体实施方式】

如图所示，该变压吸附气体分离装置，包括有吸附塔2、7、工艺缓冲罐8和阀门，所述吸附塔具有入口端21、出口端22和中间端23，各吸附塔的入口端21和出口端22均通过并联管道和阀门以并联的形式连通，所述吸附塔之2、7间设有中间储气罐1，该中间储气罐1具有进口端11及出口端12，所述中间储气罐1的进口端11通过管道和阀门与吸附塔的中间出口端23相连，其中间储气罐1的出口端12通过管道和阀门与吸附塔的入口端21相连。本实施例以分离空气中的氮气为例，采用两只吸附塔2、7，对其实施过程进行描述。所述吸附塔2、7均通过并联管道与一只工艺缓冲罐8连通，当洁净的压缩空气通过进气阀进入到该变压吸附气体分离装置时，通过阀门13进入吸附塔2的进口端，在吸附塔2内吸附剂床层气体流动方向，形成一个浓度梯度，即传质区，这时，大部分空气中的氧分子被吸附剂吸附，大部分氮气经过饱和区、传质区、未吸附区到达出口端22及阀门4经阀门6输出，到达工艺缓冲罐8，并由工艺缓冲罐8输出成品高纯氮气。同时，小部分约95％纯度的氮气从吸附塔2的中间出口端23经过阀门3输入到中间储气罐1中，当中间储气罐1中的压力与吸附塔2达到一致时停止，当吸附塔2工作停止时，将转换到吸附塔7工作，在转换的过程中有一个短暂的均压过程，这时，阀门6、13、14、15、16、17关闭，使吸附塔2出口端22与吸附塔7出口端通过阀门4、5及管路相连进行上均压，同时，中间储气罐1的出口端11、吸附塔2的中间出口端23通过阀门3、10、18进行均压，当吸附塔2与7压力平衡结束，然后将阀门13、4、3、10关闭，阀门14、16、15、17、5、6打开，吸附塔7开始吸附产氮，此时，吸附塔2内的气体通过阀门16、15通过排空口9排空，对吸附塔2内的吸附剂进行再生。本实用新型中，当吸附塔7工作时，吸附塔7内的大部分氮气经过饱和区、传质区及未吸附区到达吸附塔7的出口端22进入工艺缓冲罐8，输出高纯度氮气，同时小部分约95％纯度的氮气从吸附塔7的中间出口端23输出进入中间储气罐1，为下一次吸附塔2工作前均压提供起源，以缩短均压的时间。这样，吸附塔2与7不断交替工作和均压，从而从工艺缓冲罐8不断输出所需的高纯度氮气。

Claims (2)

1、一种变压吸附气体分离装置，包括有吸附塔(2，7)、工艺缓冲罐(8)和阀门，所述吸附塔具有入口端(21)、出口端(22)和中间端(23)，各吸附塔的入口端(21)和出口端(22)均通过并联管道和阀门以并联的形式连通，其特征在于所述吸附塔(2，7)之间设有中间储气罐(1)，该中间储气罐(1)具有进口端(11)及出口端(12)，所述中间储气罐(1)的进口端(11)通过管道和阀门与吸附塔的中间出口端(23)相连，其中间储气罐的出口端(12)通过管道和阀门与吸附塔的入口端(21)相连。

2、根据权利要求1所述的变压吸附气体分离装置，其特征在于所述吸附塔至少为两只，所述吸附塔均通过并联管道与一只工艺缓冲罐(8)连通。

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