TWI830531B - 吸附劑的選擇方法、變壓吸附方法及其系統 - Google Patents
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Abstract
本發明實施例涉及吸附分離技術領域，公開了一種吸附劑的選擇方法、變壓吸附方法及其系統。所述選擇方法包括：獲取多個吸附劑中的每個吸附劑對目標吸附質的吸附等溫線在初始壓力處的斜率，其中，所述吸附等溫線為在特定溫度下吸附量隨壓力變化的曲線；獲取在所述特定溫度與特定壓力下的所述每個吸附劑對所述目標吸附質的吸附量；以及根據所述每個吸附劑的斜率與吸附量，從所述多個吸附劑中選擇用於吸附所述目標吸附質的目標吸附劑。本發明可基於吸附等溫線在初始壓力處的斜率及特定溫度與特定壓力下的吸附劑對目標吸附質的吸附量，選擇目標吸附劑，從而在變壓吸附過程中可優化變壓吸附週期，減少吸附劑的用量，進而降低變壓吸附運行與生產成本。
Description
本發明實施例涉及吸附分離技術領域，特別涉及一種吸附劑的選擇方法、變壓吸附方法及其系統。
變壓吸附技術可用於氫氣、氦氣、氮氣等氣體的提純，還可用於二氧化碳捕集、低碳烴類的回收等工業過程。變壓吸附根據應用場景不同，選用的吸附劑可以吸附需要脫除的雜質，或吸附需要生產的產品，吸附劑吸附的雜質或產品都稱為吸附質。吸附劑、控制工藝與設備是變壓吸附技術應用於生產的關鍵。
根據不同的吸附質選擇吸附劑，並匹配相應的控制工藝，進一步選用可靠的設備，是實現變壓吸附最優化生產方案的一般流程。一般而言，變壓吸附通過不少於兩個塔的順序切換實現連續生產，每個塔器中裝填同樣種類、相等重量的吸附劑，在一個吸附塔中裝填一定量的吸附劑，可以通過延長吸附週期的方式提高產品回收率；如果減少吸附劑的裝填量，則可以通過縮短吸附週期的方式保證產品回收率、並減小裝置占地。
在現有技術中，針對不同的吸附質，主要通過經驗選擇相應吸附劑，由此，通常需要裝填過量的吸附劑且設置較長的吸附週期，來實現充分吸附的目的。
從可持續發展的角度出發，在保證變壓吸附裝置整體性能的條件下，通過減少吸附劑使用量，進而減小吸附塔體積，實現減小裝置占地是更優的選擇。因此，針對同樣原料的氣體變壓吸附過程，如何實現優化變壓吸附週期，減少吸附劑用量，從而減小裝置占地與總重是亟待解決的問題。
本發明的目的是提供一種吸附劑的選擇方法、變壓吸附方法及其系統，其可基於吸附等溫線在初始壓力處的斜率及特定溫度與特定壓力下的吸附劑對目標吸附質的吸附量，選擇目標吸附劑，從而在變壓吸附過程中可優化變壓吸附週期，減少吸附劑的用量，進而降低變壓吸附運行與生產成本。
為了實現上述目的，本發明第一方面提供一種吸附劑的選擇方法，所述選擇方法包括：獲取多個吸附劑中的每個吸附劑對目標吸附質的吸附等溫線在初始壓力處的斜率，其中，所述吸附等溫線為在特定溫度下吸附量隨壓力變化的曲線；獲取在所述特定溫度與特定壓力下的所述每個吸附劑對所述目標吸附質的吸附量；以及根據所述每個吸附劑的斜率與吸附量，從所述多個吸附劑中選擇用於吸附所述目標吸附質的目標吸附劑。
優選地，所述從所述多個吸附劑中選擇用於吸附所述目標吸附質的目標吸附劑包括：根據所述每個吸附劑的斜率，確定在所述每個吸附劑的變壓吸附的循環週期中的每個分解步序的最短時間；根據所確定的最短時間，從所述多個吸附劑中選擇特定吸附劑，其中，所述特定吸附劑所對應的最短時間小於或等於預設時間；確定所述特定吸附劑的斜率與吸附量的乘積；以及將與最大乘積相對應的吸附劑選擇為所述目標吸附劑。
優選地，所述確定在所述每個吸附劑的變壓吸附的循環週期中的每個分解步序的最短時間包括：在一吸附劑的斜率大於第一斜率且小於或等於第二斜率的情況下，與該吸附劑所對應的最短時間大於或等於第一最短時間；在一吸附劑的斜率大於所述第二斜率且小於或等於第三斜率的情況下，與該吸附劑所對應的最短時間大於或等於第二最短時間；在一吸附劑的斜率大於所述第三斜率且小於或等於第四斜率的情況下，與該吸附劑所對應的最短時間大於或等於第三最短時間；或者在一吸附劑的斜率大於所述第四斜率且小於或等於第五斜率的情況下，與該吸附劑所對應的最短時間大於或等於第四最短時間，其中，所述第一斜率、所述第二斜率、所述第三斜率、所述第四斜率以及所述第五斜率逐漸增大；以及所述第一最短時間、所述第二最短時間、所述第三最短時間以及所述第四最短時間逐漸增大。
優選地，在所述第一斜率為1、所述第二斜率為10、所述第三斜率為20、所述第四斜率為30且所述第五斜率為50的情況下，所述第一最短時間為0.05s、所述第二最短時間為3s、所述第三最短時間為9s且所述第四最短時間為24s。
優選地，所述確定在所述每個吸附劑的變壓吸附的循環週期中的每個分解步序的最短時間
t包括：
，其中，
T為預設最長步序時間，單位為s；以及
k
0 為所述每個吸附劑的斜率。
優選地，T小於或等於40。
優選地，所述選擇方法還包括：將所確定的最短時間確定為吸附時間；以及根據在所述吸附時間內引入吸附塔的所述目標吸附質的量以及所述目標吸附劑的吸附量，確定所述目標吸附劑的量。
優選地，所述獲取多個吸附劑中的每個吸附劑對目標吸附質的吸附等溫線在初始壓力處的斜率的步驟在滿足預設前提條件下被執行，其中，所述預設前提條件包括：在各個壓力處，所述每個吸附劑對所述目標吸附質的吸附等溫線與解吸等溫線的吸附量之差的絕對值小於或等於吸附等溫線的吸附量的預設比例，其中，所述解吸等溫線為在所述特定溫度下解吸量隨壓力變化的曲線。
優選地，所述預設前提條件還包括：在各個壓力處，所述每個吸附劑對所述目標吸附質的吸附等溫線的吸附量小於或等於解吸等溫線的吸附量。
優選地，所述特定溫度為10℃~40℃。
優選地，所述初始壓力小於或等於10kPa。
優選地，所述吸附劑選自：微孔分子篩；MOFs；碳分子篩；或者矽膠。
通過上述技術方案，本發明創造性地根據多個吸附劑中的每個吸附劑對目標吸附質的吸附等溫線在初始壓力處的斜率及在所述特定溫度與特定壓力下的所述每個吸附劑對所述目標吸附質的吸附量，從所述多個吸附劑中選擇用於吸附所述目標吸附質的目標吸附劑，從而在變壓吸附過程中可，優化變壓吸附週期減少吸附劑的用量，進而降低變壓吸附運行與生產成本。
本發明第二方面提供一種變壓吸附方法，所述變壓吸附方法包括：所述的吸附劑的選擇方法，選擇用於吸附一個或多個目標吸附質的目標吸附劑；以及採用所述目標吸附劑對所述一個或多個目標吸附質進行變壓吸附。
優選地，所述變壓吸附方法還包括：在所述目標吸附劑的吸附等溫線在初始壓力點處的斜率大於第一預設斜率且小於或等於第二預設斜率的情況下，採用集成旋轉閥控制變壓吸附的工藝時序；或者在所述目標吸附劑的吸附等溫線在初始壓力點處的斜率大於所述第二預設斜率且小於或等於第三預設斜率時，採用程控閥控制變壓吸附的工藝時序。
優選地，在所述目標吸附劑為多個目標吸附劑的情況下，所述變壓吸附方法還包括：對所述多個目標吸附劑進行級配，所述採用所述目標吸附劑對所述一個或多個目標吸附質進行特定溫度下的變壓吸附包括：採用級配後的所述多個目標吸附劑對所述一個或多個目標吸附質進行所述特定溫度下的變壓吸附。
優選地，所述變壓吸附方法還包括：根據所述多個目標吸附劑中的具有吸附等溫線在初始壓力處的最大斜率的吸附劑的斜率，設置變壓吸附的循環週期中的每個分解步序的最短時間。
通過上述技術方案，根據所述的吸附劑的選擇方法，選擇用於吸附一個或多個目標吸附質的目標吸附劑，然後採用所述目標吸附劑對所述一個或多個目標吸附質進行特定溫度下的變壓吸附，由此，可通過減少吸附劑的用量與優化變壓吸附週期來降低變壓吸附運行與生產成本。
本發明第三方面提供一種吸附劑的選擇系統，所述選擇系統包括：儲存器，用於儲存多個吸附劑中的每個吸附劑對目標吸附質的吸附等溫線；以及處理器，被配置為執行以下操作：獲取所述每個吸附劑對所述目標吸附質的吸附等溫線在初始壓力處的斜率，其中，所述吸附等溫線為在特定溫度下吸附量隨壓力變化的曲線；獲取在所述特定溫度與特定壓力下的所述每個吸附劑對所述目標吸附質的吸附量；以及根據所述每個吸附劑的斜率與吸附量，從所述多個吸附劑中選擇用於吸附所述目標吸附質的目標吸附劑。
有關本發明提供的吸附劑的選擇系統的具體細節及益處可參閱上述針對吸附劑的選擇方法的描述，於此不再贅述。
本發明第四方面提供一種變壓吸附系統，所述變壓吸附系統包括：所述的吸附劑的選擇系統，用於選擇用於吸附一個或多個目標吸附質的目標吸附劑；以及吸附裝置，用於採用所述目標吸附劑對所述一個或多個目標吸附質進行特定溫度下的變壓吸附。
有關本發明提供的變壓吸附系統的具體細節及益處可參閱上述針對變壓吸附方法的描述，於此不再贅述。
本發明第五方面提供一種電腦可讀儲存媒體，所述電腦可讀儲存媒體上儲存有電腦程式，該電腦程式被處理器執行時實現上述的吸附劑的選擇方法和/或上述的變壓吸附方法。
本發明的其它特徵和優點將在隨後的具體實施方式部分予以詳細說明。
以下結合附圖對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用於說明和解釋本發明，並不用於限制本發明。
圖1是本發明一實施例提供的吸附劑的選擇方法的流程圖。如圖1所示，所述選擇方法可包括：步驟S101，獲取多個吸附劑中的每個吸附劑對目標吸附質的吸附等溫線在初始壓力處的斜率，其中，所述吸附等溫線為在特定溫度下吸附量隨壓力變化的曲線；步驟S102，獲取在所述特定溫度與特定壓力下的所述每個吸附劑對所述目標吸附質的吸附量；以及步驟S103，根據所述每個吸附劑的斜率與吸附量，從所述多個吸附劑中選擇用於吸附所述目標吸附質的目標吸附劑。
本實施例通過針對目標吸附質進行吸附劑選型，能夠實現快週期變壓吸附循環，優化變壓吸附工藝流程，實現減少吸附劑用量，有效減少同生產規模（相同雜質組成與含量的等量原料氣）變壓吸附裝置的占地與重量，降低變壓吸附運行與生產成本。
在執行步驟S101之前，可先獲取每個吸附劑對目標吸附質的吸附等溫線與解吸等溫線的重合度，然後判斷所述重合度。若重合度較好，則表明將吸附的吸附質充分地解析出來，解析能力較強，執行步驟S101；否則，針對該吸附劑無需執行相應的後續步驟。
其中，吸附等溫線與解吸等溫線的重合度是指兩條曲線在同一壓力下的吸附量的重合度。具體地，吸附等溫線指靜態吸附等溫線，具有重複性好、易於獲得、幾乎適用所有吸附劑的性能表徵的特點；解吸等溫線指完成靜態吸附等溫線測試的吸附劑，在同樣的溫度條件下，開始降壓解吸獲得的吸附量等溫線。吸附等溫線的測試方法為，以壓力為橫坐標，單位為bar，以吸附量為縱坐標，單位為ml/g；獲得的吸附等溫線表示單位質量的吸附劑在一定吸附質壓力下的平衡吸附量。
在一實施例中，所述獲取多個吸附劑中的每個吸附劑對目標吸附質的吸附等溫線在初始壓力處的斜率的步驟（即步驟S101）在滿足預設前提條件下被執行。
其中，所述預設前提條件可包括：在各個壓力處，所述每個吸附劑對所述目標吸附質的吸附等溫線與解吸等溫線的吸附量之差的絕對值小於或等於吸附等溫線的吸附量的預設比例（例如15%）。
其中，所述解吸等溫線為在所述特定溫度下解吸量隨壓力變化的曲線。所述特定溫度為常溫（例如，10℃~40℃），優選為25℃。
優選地，所述預設前提條件還可包括：在各個壓力處，所述每個吸附劑對所述目標吸附質的吸附等溫線的吸附量小於或等於解吸等溫線的吸附量。由此，可快速將吸附的吸附質完全且快速地解析出來。
步驟S101，獲取多個吸附劑中的每個吸附劑對目標吸附質的吸附等溫線在初始壓力處的斜率。
其中，所述吸附等溫線為在特定溫度下吸附量隨壓力變化的曲線。所述特定溫度為常溫（例如，10℃~40℃），優選為25℃。在本文中，若無特別指出特定溫度的數值，均默認為25℃。
其中，所述初始壓力小於或等於10kPa。對於不同的吸附劑該壓力值設置可以是相同的。
其中，所述吸附劑選自：微孔分子篩；MOFs；碳分子篩；在微孔分子篩、MOFs或碳分子篩中填充特定材料（例如，填充Cu/Zn等金屬材料）的專用吸附劑；矽膠。
例如，對於成型的吸附劑，粒徑範圍在0.4mm至2.5mm之間，成型的吸附劑可以是球狀、條狀、柱狀或核殼等型式。對於結構化吸附劑，吸附劑塗層的厚度在50μm至400μm之間。結構化的吸附劑一般指將吸附劑粉塗敷在多孔載體上，多孔載體可以為金屬燒結多孔材料、氧化鋁燒結多孔材料、有機玻璃纖維多孔材料等。
具體地，首先，測定吸附劑的特定溫度下的靜態吸附等溫線與解吸等溫線（如圖3、圖5、圖7、圖9、圖11-12所示），進一步對吸附等溫線與解吸等溫線的擬合曲線求取導數（切線斜率），獲得每個點的切線斜率並得到等溫線斜率曲線（如圖4、圖6、圖8、圖10-12所示），從而可得到各個吸附等溫線在初始壓力處的斜率。當然，也可僅獲取在初始壓力處的斜率即可。
步驟S102，獲取在所述特定溫度與特定壓力下的所述每個吸附劑對所述目標吸附質的吸附量。
從每個吸附劑對目標吸附質的吸附等溫線上，可獲取所述特定溫度與特定壓力（例如，1bar）下的所述每個吸附劑對所述目標吸附質的吸附量。在本文中，若無特別指出特定壓力的數值，可均默認為1bar。當然，所述特定壓力是指用於測量吸附量的一個合理的壓力，其可根據實際情況進行合理設置，而不限於1bar。
步驟S103，根據所述每個吸附劑的斜率與吸附量，從所述多個吸附劑中選擇用於吸附所述目標吸附質的目標吸附劑。
對於步驟S103，如圖2所示，所述從所述多個吸附劑中選擇用於吸附所述目標吸附質的目標吸附劑可包括以下步驟S201-S204。
步驟S201，根據所述每個吸附劑的斜率，確定在所述每個吸附劑的變壓吸附的循環週期中的每個分解步序的最短時間。
根據所確定的每個分解步序的最短時間，可確定整個循環週期（吸附週期）。
在一實施例中，對於步驟S201，所述確定在所述每個吸附劑的變壓吸附的循環週期中的每個分解步序的最短時間包括：在一吸附劑的斜率大於第一斜率且小於或等於第二斜率的情況下，與該吸附劑所對應的最短時間大於或等於第一最短時間；在一吸附劑的斜率大於所述第二斜率且小於或等於第三斜率的情況下，與該吸附劑所對應的最短時間大於或等於第二最短時間；在一吸附劑的斜率大於所述第三斜率且小於或等於第四斜率的情況下，與該吸附劑所對應的最短時間大於或等於第三最短時間；或者在一吸附劑的斜率大於所述第四斜率且小於或等於第五斜率的情況下，與該吸附劑所對應的最短時間大於或等於第四最短時間。
其中，所述第一斜率、所述第二斜率、所述第三斜率、所述第四斜率以及所述第五斜率逐漸增大；以及所述第一最短時間、所述第二最短時間、所述第三最短時間以及所述第四最短時間逐漸增大。
在所述第一斜率為1、所述第二斜率為10、所述第三斜率為20、所述第四斜率為30且所述第五斜率為50的情況下，所述第一最短時間為0.05s、所述第二最短時間為3s、所述第三最短時間為9s且所述第四最短時間為24s。
具體地，若對於目標吸附質，吸附劑的吸附等溫線初始壓力點的斜率大於50時，可判斷該吸附劑不適用於常溫的變壓吸附連續生產過程。對於目標吸附質，吸附劑的吸附等溫線初始壓力點的斜率小於或等於50時，該吸附劑適用於常溫變壓吸附過程，在適宜的變壓吸附週期時間內可以實現吸附劑的週期循環吸附與再生（即降壓再生工藝）。
例如，當所選擇的吸附劑的吸附等溫線初始壓力點的斜率1＜k
0≤10，變壓吸附的循環週期中每個分解步序的時間大於或等於0.05s；當所選擇的吸附劑的吸附等溫線初始壓力點的斜率10＜k
0≤20，變壓吸附的循環週期中每個分解步序的時間大於或等於3s；當所選擇的吸附劑的吸附等溫線初始壓力點的斜率20＜k
0≤30，變壓吸附的循環週期中每個分解步序的時間大於或等於9s；當所選擇的吸附劑的吸附等溫線初始壓力點的斜率30＜k
0≤50，變壓吸附的循環週期中每個分解步序的時間大於或等於24s。
當測定的吸附劑對某一吸附質的吸附等溫線和解吸等溫線以及相應的斜率曲線如圖1和圖2所示，該吸附劑適用於快週期變壓吸附，循環週期中每個分解步序的時間大於或等於0.05s即可。
當測定的吸附劑對某一吸附質的吸附等溫線和解吸等溫線以及相應的斜率曲線如圖3和圖4所示，該吸附劑適用於循環週期中每個分解步序的時間大於或等於3s的快週期變壓吸附。
當測定的吸附劑對某一吸附質的吸附等溫線和解吸等溫線以及相應的斜率曲線如圖5和圖6所示，該吸附劑適用於循環週期中每個分解步序的時間大於或等於9s的快週期變壓吸附。
當測定的吸附劑對某一吸附質的吸附等溫線和解吸等溫線以及相應的斜率曲線如圖7和圖8所示，該吸附劑適用於循環週期中每個分解步序的時間大於或等於24s的快週期變壓吸附。
當氣源中含有多種需要吸附質組分時，可按照上述方法選擇吸附劑進行級配，多種吸附劑級配的複合床層適用的循環週期，由分解步序所需時間最長的吸附劑決定。
當測定的吸附劑對某一吸附質的吸附等溫線與吸附等溫線切線斜率曲線如圖9或圖10所示，由於該吸附劑在測定溫度下，不能實現解吸，故不能得到同溫度的解吸等溫線；同時，該吸附劑吸附等溫線初始壓力點的斜率大於50，該吸附劑不能用於實現常溫變壓吸附過程。
因此，上述實施例可適用於降壓再生工藝。對於其他工藝，k
0可為其他合理範圍，例如，50＜k
0≤200，並且，也可針對不同的子範圍，確定與不同的子範圍對應的變壓吸附的循環週期中每個分解步序的時間。
在另一實施例中，對於步驟S201，所述確定在所述每個吸附劑的變壓吸附的循環週期中的每個分解步序的最短時間
t（單位為s）可包括：
，
其中，
T為預設最長步序時間，單位為s；以及
k
0 為所述每個吸附劑的斜率。
由於本實施例適用於快週期變壓吸附過程，故
T小於或等於40（在本文中，如無特殊說明，均默認
T=40）。在根據步驟S101獲取
k
0 的情況下，可根據上式確定每個吸附劑對應的分解步序的最短時間
t。
因此，上述實施例的適用範圍非常廣，不僅可適用於降壓再生工藝（無需抽真空），還可適用於採用抽真空與包含吹掃工藝的吸附劑選擇與級配，並且據此確定的最短時間的結果也非常精確。
步驟S202，根據所確定的最短時間，從所述多個吸附劑中選擇特定吸附劑。
其中，所述特定吸附劑所對應的最短時間小於或等於預設時間。該預設時間可根據實際情況進行合理設定：例如，可設置預設時間為15.10s（其對應的斜率為24）。
表1 三種吸附劑吸附吸附質N
2的具體參數
| 吸附劑 | 吸附質 | 初始點斜率 | 最短時間（s） |
| 分子篩1 | N 2 | 21 | 10.76 |
| 分子篩2 | N 2 | 7 | 1.38 |
| 活性炭1 | N 2 | 8 | 1.62 |
表1中的最短時間根據t的計算公式求得。對於表1來說，三種吸附劑所對應的最短時間均小於15.10s，由此可選出所述三種吸附劑。通過本步驟可優化變壓吸附的週期，以實現快速吸附。
步驟S203，確定所述特定吸附劑的斜率與吸附量的乘積。
例如，根據下述每個吸附劑的斜率與吸附量，確定相應的乘積，如表2所示。
表2 三種吸附劑吸附吸附質N
2的具體參數
| 吸附劑 | 吸附質 | 初始點斜率 | 吸附量 | 乘積 |
| 分子篩1 | N 2 | 21 | 18 | 378 |
| 分子篩2 | N 2 | 7 | 7.5 | 52.5 |
| 活性炭1 | N 2 | 8 | 9.2 | 73.6 |
步驟S204，將與最大乘積相對應的吸附劑選擇為所述目標吸附劑。
例如，分子篩1的吸附等溫線在初始壓力處的斜率與吸附量（1bar/25℃）乘積值最大，所以將分子篩1確定為目標吸附劑。通過本步驟可採用少量的目標吸附劑實現對目標吸附質的有效吸附，減小吸附塔體積。
因此，通過上述各個實施例可優化變壓吸附週期，減少吸附劑用量，降低變壓吸附運行與生產成本，從而在滿足變壓吸附裝置生產率的同時，保證產品回收率。
在一實施例中，所述選擇方法還包括：將所述目標吸附劑所對應的最短時間確定為吸附時間；以及根據在所述吸附時間內引入吸附塔的所述目標吸附質的量以及所述目標吸附劑的吸附量，確定所述目標吸附劑的量。
例如，通過步驟S201確定的目標吸附劑所對應的最短時間確定為吸附時間；然後，可確定所述吸附時間內引入吸附塔的目標吸附質的量，再結合目標吸附劑的吸附量，可確定目標吸附質的量。
上述各個實施例可以針對各種目標吸附質進行吸附劑的選型，同時對備選的吸附劑無特別限定，因此，適用範圍廣泛。
綜上所述，本發明創造性地根據多個吸附劑中的每個吸附劑對目標吸附質的吸附等溫線在初始壓力處的斜率及在所述特定溫度與特定壓力下的所述每個吸附劑對所述目標吸附質的吸附量，從所述多個吸附劑中選擇用於吸附所述目標吸附質的目標吸附劑，從而在變壓吸附過程中可優化變壓吸附週期，減少吸附劑的用量，進而降低變壓吸附運行與生產成本。
本發明一實施例還提供一種變壓吸附方法，所述變壓吸附方法包括：根據所述的吸附劑的選擇方法，選擇用於吸附一個或多個目標吸附質的目標吸附劑；以及採用所述目標吸附劑對所述一個或多個目標吸附質進行特定溫度下的變壓吸附。
在一實施例中，所述變壓吸附方法還包括：在所述目標吸附劑的吸附等溫線在初始壓力點處的斜率大於第一預設斜率且小於或等於第二預設斜率的情況下，採用集成旋轉閥控制變壓吸附的；或者在所述目標吸附劑的吸附等溫線在初始壓力點處的斜率大於所述第二預設斜率且小於或等於第三預設斜率時，採用程控閥控制變壓吸附的工藝時序。
例如，當所選擇的吸附劑的吸附等溫線在初始壓力處的斜率滿足1＜k
0≤20時，採用集成旋轉閥實現工藝時序，由此可實現非常精准的控制；當所選擇的吸附劑的吸附等溫線在初始壓力處的斜率滿足20＜k
0≤50時，採用程控閥實現工藝時序。
在另一實施例中，在所述目標吸附劑為多個目標吸附劑的情況下，所述變壓吸附方法還包括：對所述多個目標吸附劑進行級配，所述採用所述目標吸附劑對所述一個或多個目標吸附質進行特定溫度下的變壓吸附包括：採用級配後的所述多個目標吸附劑對所述一個或多個目標吸附質進行所述特定溫度下的變壓吸附。
所述變壓吸附方法還包括：根據所述多個目標吸附劑中的具有吸附等溫線在初始壓力處的最大斜率的吸附劑的斜率，設置變壓吸附的循環週期中的每個分解步序的最短時間。
具體地，當目標吸附質為多個時，例如，原料氣包含多種組分，逐一對多個目標吸附質選擇吸附劑，將所選擇的多個吸附劑形成級配。在一實施例中，級配是指按照目標吸附質的分子量的大小設置多個目標吸附劑所在的床層，按照對應目標吸附質的分子量由大到小依次吸附。同一吸附劑一般更易於吸附大分子量的吸附質，但是，大分子量的雜質不容易解吸，因此，使級配的吸附劑按分子量大小依次吸附吸附質，有利於吸附劑的解吸。
進一步地，變壓吸附的循環週期中每個分解步序的最短時間由形成級配的目標吸附劑中的吸附等溫線在初始壓力處的斜率最大的目標吸附劑決定。每種吸附劑對變壓吸附的循環週期的每個分解步序的最短時間與吸附等溫線初始壓力點的斜率的關係參照上述技術方案中所述，在此不再贅述。
進一步地，變壓吸附的循環週期的工藝時序包括按時間順序的吸附、均壓降、解吸和均壓升步驟。
進一步地，採用吸附塔數-同時處於吸附狀態的塔數-均壓次數為10-3-4、12-3-6、4-1-2、6-1-2、8-2-3、8-2-2或9-2-3的工藝流程。
本實施例還提供了吸附劑的級配方式，為快週期變壓吸附的吸附劑的級配方案提供了簡單易行的實現方法。
上述各個實施例中的快週期變壓吸附方法能夠通過吸附劑的選型，滿足各種時長的變壓吸附循環週期要求，無需額外工藝時序彌補吸附劑的解吸性能；增加吸附劑床層的產率、減小再生過程的能耗，如，減少吹掃再生氣的用量、減少抽真空的功耗，甚至省略抽真空，從而降低整個過程能耗，有效提高綜合效率。
以典型的8-2-2（即八個吸附塔、兩個吸附塔同時處於吸附步序，每個週期經過兩次均壓降與均壓升）工藝為例，變壓吸附週期為吸附塔從一次吸附開始至終充完成，準備好下次吸附開始之間的時間，每個變壓吸附週期的時間為所有分解步序的時間之和。參考表3所示，若每個分解步序的時間為30s，那麼整個變壓吸附週期為480s（8min）。表3中吸表示吸附步序；充表示終充步序；降1/升1表示一次均壓降/升步序，降2/升2表示二次均壓降/升步序，順表示順放步序；逆表示逆放步序；吹表示利用順放氣吹掃步序。
表3 典型8-2-2工藝的分解步序
| 步序 時間/s | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 |
| 步序/吸附塔 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |
| A | 吸 | 吸 | 吸 | 吸 | 降1 | 降2 | 順 | 逆 | 逆 | 逆 | 吹 | 逆 | 逆 | 升2 | 升1 | 充 |
| B | 升1 | 充 | 吸 | 吸 | 吸 | 吸 | 降1 | 降2 | 順 | 逆 | 逆 | 逆 | 吹 | 逆 | 逆 | 升2 |
| C | 逆 | 升2 | 升1 | 充 | 吸 | 吸 | 吸 | 吸 | 降1 | 降2 | 順 | 逆 | 逆 | 逆 | 吹 | 逆 |
| D | 吹 | 逆 | 逆 | 升2 | 升1 | 充 | 吸 | 吸 | 吸 | 吸 | 降1 | 降2 | 順 | 逆 | 逆 | 逆 |
| E | 逆 | 逆 | 吹 | 逆 | 逆 | 升2 | 升1 | 充 | 吸 | 吸 | 吸 | 吸 | 降1 | 降2 | 順 | 逆 |
| F | 順 | 逆 | 逆 | 逆 | 吹 | 逆 | 逆 | 升2 | 升1 | 充 | 吸 | 吸 | 吸 | 吸 | 降1 | 降2 |
| G | 降1 | 降2 | 順 | 逆 | 逆 | 逆 | 吹 | 逆 | 逆 | 升2 | 升1 | 充 | 吸 | 吸 | 吸 | 吸 |
| H | 吸 | 吸 | 降1 | 降2 | 順 | 逆 | 逆 | 逆 | 吹 | 逆 | 逆 | 升2 | 升1 | 充 | 吸 | 吸 |
下面以具體實施例的方式更詳細地說明本發明的快週期變壓吸附方法，應瞭解的是，實施例僅為示例性的，本發明並不以此為限。
實施例一（特定溫度為25℃）
對於吸附質N
2來說，表1中的三種吸附劑（分子篩1、分子篩2、活性炭1）對應的最短時間小於15.10s，故三種吸附劑均符合初選條件。再從三種吸附劑中篩選斜率與吸附量的乘積最大的分子篩1（如表2所示），將其確定為目標吸附劑。
實施例二（特定溫度為20℃）
本實施例中，原料氣的組成（體積分數）為氮氣1%，甲烷8%和氫氣91%，壓力為2MPa，溫度為20℃，流量為1000Nm
3/h。目標是採用變壓吸附工藝從該原料氣中提純製取氫氣產品（氫氣純度：99.999%）。
本實施例中提純工藝確定為典型10-3-4流程，即10個吸附塔，3塔同時吸附，4次均壓流程，收率保持85%不變，物料平衡如表4所示。根據本發明的快週期變壓吸附方法，測定吸附劑對兩種吸附質（氮氣和甲烷）的吸附等溫線與解吸等溫線，及其對應的斜率曲線。表5所示的三種吸附劑可實現常溫快週期變壓吸附過程。
表4 物料平衡
表5 三種吸附劑的測定結果
| 物流名稱 | 原料 | 氫氣產品 | 尾氣 |
| 流量（Nm 3/h） | 1000 | 770 | 230 |
| 壓力（MPa） | 2.00 | 1.95 | 0.02 |
| 溫度（℃） | 20 | 20 | 20 |
| （體積分數） | |||
| 組分 | 原料 | 產品 | 尾氣 |
| H 2 | 91×10 -2 | 99.999×10 -2 | 60.97×10 -2 |
| CH 4 | 8×10 -2 | 1×10 -6 | 34.69×10 -2 |
| N 2 | 1×10 -2 | 9×10 -6 | 4.33×10 -2 |
| 總計 | 100.0 | 100.0 | 100.0 |
| 收率（%） | 85 |
| 吸附劑種類 | 對氮氣初始點斜率 | 0.1MPa氮氣吸附量 | 對甲烷初始點斜率 | 0.1MPa甲烷吸附量 |
| 分子篩1 | 9 | 9ml/g | 16 | 13 ml/g |
| 分子篩2 | 18 | 13 ml/g | 38 | 20 ml/g |
| 活性炭1 | 7 | 7 ml/g | 29 | 20 ml/g |
根據上述吸附劑測定結果，可以採用一種吸附劑實現對上述原料氣的提純製取氫氣，也可以採用吸附劑級配的方法實現氫氣提純。對於氮氣，三種吸附劑的吸附時間均小於15.10s（或者斜率均小於24），故均滿足初選條件；再選擇斜率與吸附量最大的分子篩2確定為目標吸附劑。對於甲烷，分子篩1的吸附時間小於15.10s（或者斜率小於24），故將分子篩1確定為目標吸附劑。並且，由於分子篩2的斜率更大，故將其所對應的最短時間8s確定為變壓吸附的每個分解步序的最短時間，由此可確定吸附週期約為2.7min。選擇不同的吸附劑，吸附週期與吸附塔體積之間的關係，如表6所示。
表6 目標吸附劑裝填方案的適用吸附週期及吸附塔體積
| 序號 | 吸附劑裝填方案 | 吸附週期/min | 吸附塔體積/Nm 3 | 吸附率 |
| 1 | 分子篩2+分子篩1 | 2.7 | 0.12 | 100% |
| 2 (現有技術) | 分子篩1 | 10 | 0.35 | 100% |
吸附劑裝填方案1採用分子篩2和分子篩1組成的級配床層，甲烷的分子量大於氮氣的分子量，因此吸附劑級配裝填時，滿足原料氣先經分子篩1吸附甲烷，再經分子篩2吸附氮氣。雖然吸附週期由吸附等溫線初始點斜率最大的吸附劑決定，但是，活性炭床層可以保證將甲烷吸附完全，並不帶入分子篩床層中，從而使兩種吸附劑的作用均發揮到最大，吸附週期優選2.7min。該級配方案兼顧了吸附週期、吸附劑對吸附質的吸附量，發揮了每種吸附劑針對不同吸附質的特性，可以實現最優的級配工藝與操作週期，同時，實現了吸附塔體積最小。
綜上所述，本發明創造性地根據所述的吸附劑的選擇方法，選擇用於吸附一個或多個目標吸附質的目標吸附劑，然後採用所述目標吸附劑對所述一個或多個目標吸附質進行特定溫度下的變壓吸附，由此，可通過減少吸附劑的用量與優化變壓吸附週期來降低變壓吸附運行與生產成本。
本發明一實施例還提供一種吸附劑的選擇系統，所述選擇系統包括：儲存器，用於儲存多個吸附劑中的每個吸附劑對目標吸附質的吸附等溫線；以及處理器，被配置為執行以下操作：獲取所述每個吸附劑對所述目標吸附質的吸附等溫線在初始壓力處的斜率，其中，所述吸附等溫線為在特定溫度下吸附量隨壓力變化的曲線；獲取在所述特定溫度與特定壓力下的所述每個吸附劑對所述目標吸附質的吸附量；以及根據所述每個吸附劑的斜率與吸附量，從所述多個吸附劑中選擇用於吸附所述目標吸附質的目標吸附劑。
有關本發明提供的吸附劑的選擇系統的具體細節及益處可參閱上述針對吸附劑的選擇方法的描述，於此不再贅述。
本發明一實施例還提供一種變壓吸附系統，所述變壓吸附系統包括：根據所述的吸附劑的選擇系統，用於選擇用於吸附一個或多個目標吸附質的目標吸附劑；以及吸附裝置，用於採用所述目標吸附劑對所述一個或多個目標吸附質進行特定溫度下的變壓吸附。
有關本發明提供的變壓吸附系統的具體細節及益處可參閱上述針對變壓吸附方法的描述，於此不再贅述。
本發明一實施例還提供一種電腦可讀儲存媒體，所述電腦可讀儲存媒體上儲存有電腦程式，該電腦程式被處理器執行時實現上述的吸附劑的選擇方法和/或上述的變壓吸附方法。
以上結合附圖詳細描述了本發明實施例的可選實施方式，但是，本發明實施例並不限於上述實施方式中的具體細節，在本發明實施例的技術構思範圍內，可以對本發明實施例的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬本發明實施例的保護範圍。
另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特徵，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重複，本發明實施例對各種可能的組合方式不再另行說明。
本領域技術人員可以理解實現上述實施例方法中的全部或部分步驟是可以通過程式來命令相關的硬體來完成，該程式儲存在一個儲存媒體中，包括若干指令用以使得單片機、晶片或處理器（processor）執行本申請各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的儲存媒體包括：USB碟、可攜式硬碟、唯讀記憶體（ROM，Read-Only Memory）、隨機存取記憶體（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光碟等各種可以儲存程式碼的媒體。
此外，本發明實施例的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發明實施例的思想，其同樣應當視為本發明實施例所公開的內容。
S101:步驟
S102:步驟
S103:步驟
S201:步驟
S202:步驟
S203:步驟
S204:步驟
附圖是用來提供對本發明實施例的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用於解釋本發明實施例，但並不構成對本發明實施例的限制。在附圖中：
圖1是本發明一實施例提供的吸附劑的選擇方法的流程圖；
圖2是本發明一實施例提供的從所述多個吸附劑中選擇用於吸附所述目標吸附質的目標吸附劑的流程圖；
圖3為一種吸附劑對某吸附質的吸附等溫線與解吸等溫線；
圖4為圖3中吸附等溫線的斜率曲線與解吸等溫線的斜率曲線；
圖5為一種吸附劑對某吸附質的吸附等溫線與解吸等溫線；
圖6為圖5中吸附等溫線的斜率曲線與解吸等溫線的斜率曲線；
圖7為另一種吸附劑對某吸附質的吸附等溫線與解吸等溫線；
圖8為圖7中吸附等溫線的斜率曲線與解吸等溫線的斜率曲線；
圖9為另一種吸附劑對某吸附質的吸附等溫線與解吸等溫線；
圖10為圖9中吸附等溫線的斜率曲線與解吸等溫線的斜率曲線；
圖11為一種吸附劑對某吸附質的吸附等溫線及該吸附等溫線的斜率曲線；以及
圖12為一種吸附劑對某吸附質的吸附等溫線及該吸附等溫線的斜率曲線。
S101:步驟
S102:步驟
S103:步驟
Claims (18)
- 一種吸附劑的選擇方法，其特徵在於，所述選擇方法包括：獲取多個吸附劑中的每個吸附劑對目標吸附質的吸附等溫線在初始壓力處的斜率，其中，所述吸附等溫線為在特定溫度下吸附量隨壓力變化的曲線；獲取在所述特定溫度與特定壓力下的所述每個吸附劑對所述目標吸附質的吸附量；以及根據所述每個吸附劑的斜率與吸附量，從所述多個吸附劑中選擇用於吸附所述目標吸附質的目標吸附劑，其中，所述從所述多個吸附劑中選擇用於吸附所述目標吸附質的目標吸附劑包括：根據所述每個吸附劑的斜率，確定在所述每個吸附劑的變壓吸附的循環週期中的每個分解步序的最短時間；根據所確定的最短時間，從所述多個吸附劑中選擇特定吸附劑，其中，所述特定吸附劑所對應的最短時間小於或等於預設時間；確定所述特定吸附劑的斜率與吸附量的乘積；以及將與最大乘積相對應的吸附劑選擇為所述目標吸附劑。
- 如請求項1所述的選擇方法，其中，所述確定在所述每個吸附劑的變壓吸附的循環週期中的每個分解步序的最短時間包括： 在一吸附劑的斜率大於第一斜率且小於或等於第二斜率的情況下，與該吸附劑所對應的最短時間大於或等於第一最短時間；在一吸附劑的斜率大於所述第二斜率且小於或等於第三斜率的情況下，與該吸附劑所對應的最短時間大於或等於第二最短時間；在一吸附劑的斜率大於所述第三斜率且小於或等於第四斜率的情況下，與該吸附劑所對應的最短時間大於或等於第三最短時間；或者在一吸附劑的斜率大於所述第四斜率且小於或等於第五斜率的情況下，與該吸附劑所對應的最短時間大於或等於第四最短時間，其中，所述第一斜率、所述第二斜率、所述第三斜率、所述第四斜率以及所述第五斜率逐漸增大；以及所述第一最短時間、所述第二最短時間、所述第三最短時間以及所述第四最短時間逐漸增大。
- 如請求項2所述的選擇方法，其中，在所述第一斜率為1、所述第二斜率為10、所述第三斜率為20、所述第四斜率為30且所述第五斜率為50的情況下，所述第一最短時間為0.05s、所述第二最短時間為3s、所述第三最短時間為9s且所述第四最短時間為24s。
- 如請求項1所述的選擇方法，其中，所述確定在所述每個吸附劑的變壓吸附的循環週期中的每個分解步序的最短時間t包括：
- 如請求項4所述的選擇方法，其中，T小於或等於40。
- 如請求項1-5中任一項所述的選擇方法，其中，所述變壓吸附方法還包括：將所述目標吸附劑所對應的最短時間確定為吸附時間；以及根據在所述吸附時間內引入吸附塔的所述目標吸附質的量以及所述目標吸附劑的吸附量，確定所述目標吸附劑的量。
- 如請求項1-5中任一項所述的選擇方法，其中，所述獲取多個吸附劑中的每個吸附劑對目標吸附質的吸附等溫線在初始壓力處的斜率的步驟在滿足預設前提條件下被執行，其中，所述預設前提條件包括：在各個壓力處，所述每個吸附劑對所述目標吸附質的吸附等溫線與解吸等溫線的吸附量之差的絕對值小於或等於吸附等溫線的吸附量的預設比例。
- 如請求項7所述的選擇方法，其中，所述預設前提條件還包括：在各個壓力處，所述每個吸附劑對所述目標吸附質的吸附等溫線的吸附量小於或等於解吸等溫線的吸附量， 其中，所述解吸等溫線為在所述特定溫度下解吸量隨壓力變化的曲線。
- 如請求項1-5中任一項所述的選擇方法，其中，所述特定溫度為10℃~40℃。
- 如請求項1-5中任一項所述的選擇方法，其中，所述初始壓力小於或等於10kPa。
- 如請求項1-5中任一項所述的選擇方法，其中，所述吸附劑選自：微孔分子篩；MOFs；碳分子篩；矽膠。
- 一種變壓吸附方法，其特徵在於，所述變壓吸附方法包括：如請求項1-11中任一項所述的吸附劑的選擇方法，選擇用於吸附一個或多個目標吸附質的目標吸附劑；以及採用所述目標吸附劑對所述一個或多個目標吸附質進行特定溫度下的變壓吸附。
- 如請求項12所述的變壓吸附方法，其中，所述變壓吸附方法還包括：在所述目標吸附劑的吸附等溫線在初始壓力點處的斜率大於第一預設斜率且小於或等於第二預設斜率的情況下，採用集成旋轉閥控制變壓吸附的工藝時序；或者在所述目標吸附劑的吸附等溫線在初始壓力點處的斜率大於所述第二預設斜率且小於或等於第三預設斜率時，採用程控閥控制變壓吸附的工藝時序。
- 如請求項12或13所述的變壓吸附方法，其中，在所述目標吸附劑為多個目標吸附劑的情況下，所述變壓吸附方法還包括：對所述多個目標吸附劑進行級配，所述採用所述目標吸附劑對所述一個或多個目標吸附質進行特定溫度下的變壓吸附包括：採用級配後的所述多個目標吸附劑對所述一個或多個目標吸附質進行所述特定溫度下的變壓吸附。
- 如請求項14所述的變壓吸附方法，其中，所述變壓吸附方法還包括：根據所述多個目標吸附劑中的具有吸附等溫線在初始壓力處的最大斜率的吸附劑的斜率，設置變壓吸附的循環週期中的每個分解步序的最短時間。
- 一種吸附劑的選擇系統，其特徵在於，所述選擇系統包括：儲存器，用於儲存多個吸附劑中的每個吸附劑對目標吸附質的吸附等溫線；以及處理器，被配置為執行以下操作：獲取所述每個吸附劑對所述目標吸附質的吸附等溫線在初始壓力處的斜率，其中，所述吸附等溫線為在特定溫度下吸附量隨壓力變化的曲線；獲取在所述特定溫度與特定壓力下的所述每個吸附劑對所述目標吸附質的吸附量；以及根據所述每個吸附劑的斜率與吸附量，從所述多個吸附劑中選擇用於吸附所述目標吸附質的目標吸附劑， 其中，所述從所述多個吸附劑中選擇用於吸附所述目標吸附質的目標吸附劑包括：根據所述每個吸附劑的斜率，確定在所述每個吸附劑的變壓吸附的循環週期中的每個分解步序的最短時間；根據所確定的最短時間，從所述多個吸附劑中選擇特定吸附劑，其中，所述特定吸附劑所對應的最短時間小於或等於預設時間；確定所述特定吸附劑的斜率與吸附量的乘積；以及將與最大乘積相對應的吸附劑選擇為所述目標吸附劑。
- 一種變壓吸附系統，其特徵在於，所述變壓吸附系統包括：如請求項16所述的吸附劑的選擇系統，用於選擇用於吸附一個或多個目標吸附質的目標吸附劑；以及吸附裝置，用於採用所述目標吸附劑對所述一個或多個目標吸附質進行特定溫度下的變壓吸附。
- 一種電腦可讀儲存媒體，其特徵在於，所述電腦可讀儲存媒體上儲存有電腦程式，該電腦程式被處理器執行時實現如請求項1-11中任一項所述的吸附劑的選擇方法和/或如請求項12-15中任一項所述的變壓吸附方法。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1238090C (zh) * | 1999-05-27 | 2006-01-25 | 普莱克斯技术有限公司 | 变压吸附方法及装置 |
| TW201433349A (zh) * | 2012-12-06 | 2014-09-01 | Exxonmobil Res & Eng Co | 氣體分離用之吸附劑的選擇活化 |
| CN112742170A (zh) * | 2019-10-31 | 2021-05-04 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种高含氮能源气体净化方法 |
Family Cites Families (7)
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|---|---|---|---|---|
| DE2423616A1 (de) * | 1974-05-15 | 1975-11-27 | Silviu Tilenschi Prof Dr Chem | Verfahren und vorrichtung zur verbesserung der adsorptionstrennungstechnik von gas- und fluessigkeitmischungen |
| AU2796499A (en) * | 1998-02-27 | 1999-09-15 | Praxair Technology, Inc. | Vpsa process using improved adsorbent materials |
| US6540815B1 (en) * | 2001-11-21 | 2003-04-01 | Meadwestvaco Corporation | Method for reducing emissions from evaporative emissions control systems |
| DE10233820A1 (de) * | 2002-07-25 | 2004-02-12 | Thyssenkrupp Encoke Gmbh | Spaltreaktor für eine Claus-Anlage |
| CN109425566A (zh) * | 2017-08-21 | 2019-03-05 | 中科京投环境科技江苏有限公司 | 一种汞吸附材料的性能测试方法 |
| CN112014287A (zh) * | 2019-05-28 | 2020-12-01 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种吸附质气体的吸附方式确定方法及装置 |
| CN113804577B (zh) * | 2021-09-09 | 2022-09-06 | 湖北工业大学 | 一种环保型绝缘气体吸附剂的筛选方法 |
-
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1238090C (zh) * | 1999-05-27 | 2006-01-25 | 普莱克斯技术有限公司 | 变压吸附方法及装置 |
| TW201433349A (zh) * | 2012-12-06 | 2014-09-01 | Exxonmobil Res & Eng Co | 氣體分離用之吸附劑的選擇活化 |
| CN112742170A (zh) * | 2019-10-31 | 2021-05-04 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种高含氮能源气体净化方法 |
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