專利名稱：：一種提高氧氣回收率的間歇反吹方法
技術領域：
：本發(fā)明屬于氣體分離領域，用于吸附劑分離兩類組分的變壓吸附循環(huán)，適用于PSA(變壓力吸附)循環(huán)、VPSA(低壓變壓吸附)循環(huán)和VSA(真空變壓吸附)循環(huán)。
背景技術：
：變壓吸附空氣分離制氧作為一種重要的制氧方法，在微型制氧機和便攜式制氧機中，占據(jù)了獨特的地位。變壓吸附空氣分離制氧，是利用吸附劑在高壓下對氮氣和氧氣的吸附量的差值與低壓下對氮氣和氧氣的吸附量的差值之間存在一個較大差值的吸附特性并通過一定的循環(huán)工藝而把氧氣分離出來的方法。變壓吸附空分制氧的循環(huán)步驟一般包括升壓、吸附、均壓、逆放和反吹等幾個循環(huán)步驟。對于每一個吸附塔來講，均壓分為均壓降和均壓升兩個循環(huán)步驟。反吹過程的特征是用處于吸附階段的吸附塔中的氧氣吹掃處于反吹階段吸附塔中的雜質(zhì)氣體，把吸附劑中的雜質(zhì)氣體置換出來，同時把置換出來的氣體和間隙中的雜質(zhì)氣體一起吹掃出吸附塔，以確保氧氣的濃度。由于反吹是用高壓塔中的產(chǎn)品氣吹掃低壓塔中的產(chǎn)品氣，因此在反吹過程中，兩塔壓力相差越大，反吹氣量所占的比例越??；此外反吹壓力越小，所需的反吹氣量越少。以往反吹均為連續(xù)反吹，由于吸附床層阻力和閥的阻力，反吹過程中解吸塔的壓力高于環(huán)境壓力，因而增加了反吹氣量，在一定程度上減少了氧氣的回收率。對于進氣壓力較小的分離系統(tǒng)，如便攜式制氧機，由于在全部循環(huán)過程中，最高壓力與最低壓力的差值小于2bar，在反吹過程中由于阻力引起的壓升(大約7Kpa)不再是個小量，因此連續(xù)反吹對回收率的影響更為明顯。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是為了降低解吸塔中反吹壓力，同時維持吸附塔中的吸附壓力，從而增加產(chǎn)品氣的回收率。一種提高氧氣回收率的間歇反吹方法，每個塔經(jīng)歷原料氣升壓、吸附、均壓降、逆向降壓、間歇反吹和均壓升等六個步驟。原料氣升壓吸附塔在均壓升之后，有大約0.9bar的壓力，原料氣開始進入吸附塔，對其充壓，升壓過程中同時輸出產(chǎn)品氣，產(chǎn)品氣全部進入儲氧罐。當吸附塔中壓力上升到1.8bar左右時，升壓階段結束。吸附當吸附塔中的壓力約為1.8bar時，吸附塔輸出的部分產(chǎn)品氣開始對解吸塔反吹，另一部分仍然進入儲氧罐。在這個過程中，吸附塔中的壓力會慢慢下降，當下降lkPa左右時，停止對解吸塔反吹，然后吸附塔壓力會有所回升，大約回升到1.7bar，然后又對解吸塔反吹，如此反復。均壓降當吸附塔吸附階段完畢，解吸塔反吹也剛好完成，連通兩個塔進行均壓。均壓時由于進氣閥并沒關閉，所以兩塔壓力能為0.9bar左右。此時兩塔吸附解吸功能互換，即原吸附塔變?yōu)榻馕?；原解吸塔變?yōu)槲剿Ｄ嫦蚪祲壕鶋汉?，原吸附塔中的壓力快速下降，降低到環(huán)境壓力。等待階段原吸附塔逆向降壓完成后，原解吸塔還沒有充分升壓，還需要一段時間的等待，直至原解吸塔中達到所需要的壓力，約為1.8bar。間歇反吹當原解吸塔吸附原料氣升壓完畢，此時原吸附塔內(nèi)壓力已經(jīng)降低至環(huán)境壓力，原解吸塔過來的產(chǎn)品氣置換并吹掃原吸附塔中的雜質(zhì)氣體。反吹過程由反吹-停止-再反吹-再停止......等時間段組成。即反吹2秒時間后，停留0.51秒時間，然后再反吹，然后再停留。在反吹結束與均壓升開始之間，有約2秒停留時間。均壓升反吹完畢后，原吸附塔和吸附2塔的產(chǎn)品端連通，用原解吸塔中的富氧氣體給原吸附塔升壓，壓力大約0.9bar。本發(fā)明提出的間歇反吹是每段反吹后需有一個停留時間。在該停留時間里，吸附塔中的壓力上升，而解吸塔中的壓力降低，促使解吸塔解吸更徹底，減少反吹所需氣量，達到提高回收率的效果。對于不同的吸附系統(tǒng)，停留時間不同。每次反吹(半個循環(huán)中)的停留次數(shù)保持在1到5次。由于每段反吹時間后有一段停留時間，從而確保產(chǎn)品氣升壓步驟前有一個停留時間。比如吸附塔給解吸塔反吹，最后一次停留時間將確保解吸塔中處于最低壓力，也就是說，反吹的最后階段是利用反吹氣的擴散完成的，從而充分利用了反吹的產(chǎn)品氣；同時解吸塔中的壓力降到環(huán)境壓力也有利于后面均壓階段吸附塔中的產(chǎn)品氣體盡量多地進入解吸塔。用解吸塔給吸附塔反吹時亦如此。本發(fā)明提出了一種間歇反吹的方法，反吹一段時間后，關閉反吹閥，這時解吸塔中高純氣體進行擴散，使壓力迅速降低，而高壓塔中的壓力逐漸回升。因此反吹步驟中解吸塔中的壓力接近環(huán)境壓力，特別是在反吹步驟的最后階段有個停留時間，使解吸塔中的壓力降低至環(huán)境壓力，這一段時間中，吸附塔上部的產(chǎn)品氣向吸附塔進氣口方向擴散，使反吹達到所需要的程度(不一定需要高純的產(chǎn)品氣到達吸附器的進氣口)，從而減少了反吹所需要的氣量；同時使吸附塔中的壓力在一個較為理想的范圍內(nèi)波動，減少反吹氣量在全部產(chǎn)品氣量中所占有的比例。與連續(xù)反吹相比，間歇反吹方法由于降低了解吸塔中反吹壓力，同時維持了吸附塔中的吸附壓力，從而增加了產(chǎn)品氣的回收本發(fā)明提出在變壓吸附氣體分離過程中使用間歇反吹的方法，該方法能使處于反吹階段的吸附塔中的壓力接近于環(huán)境壓力，使另一個處于吸附階段的吸附塔的壓力維持在一個較為理想的范圍。與連續(xù)反吹相比，間歇反吹節(jié)省了反吹氣量，減少了反吹氣量在全部產(chǎn)品氣中所占的比例，因而增加了產(chǎn)品氣的回收率。該方法對進氣壓力較小的分離系統(tǒng)，如便攜式制氧機，效果更為明顯。具體實施方式采用PSA循環(huán)表一適合于便攜式制氧機的變壓吸附循環(huán)。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表二適合于VSA真空變壓吸附循環(huán)。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權利要求1.一種提高氧氣回收率的間歇反吹方法，其特征是每個吸附塔經(jīng)歷原料氣升壓、吸附、均壓降、逆向降壓、間歇反吹和均壓升六個步驟；原料氣升壓吸附塔在均壓升之后，有0.9bar的壓力，原料氣開始進入吸附塔，對其充壓，升壓過程中同時輸出產(chǎn)品氣，產(chǎn)品氣全部進入儲氧罐；當吸附塔中壓力上升到1.8bar時，升壓階段結束；吸附當吸附塔中的壓力為1.8bar時，吸附塔輸出的部分產(chǎn)品氣開始對解吸塔反吹，另一部分仍然進入儲氧罐；在這個過程中，吸附塔中的壓力會慢慢下降，當下降1kPa時，停止對解吸塔反吹，然后吸附塔壓力會回升，回升到1.7bar，然后又對解吸塔反吹，如此反復；均壓降當吸附塔吸附階段完畢，吸附塔反吹也剛好完成，連通兩個吸附塔進行均壓；均壓時由于進氣閥并沒關閉，所以兩塔壓力能為0.9bar；此時兩塔吸附解吸功能互換，即原吸附塔變?yōu)榻馕馕優(yōu)槲剿?；逆向降壓均壓后，原吸附塔中的壓力快速下降，降低到環(huán)境壓力；等待階段原吸附塔逆向降壓完成后，原解吸塔還沒有充分升壓，還需要等待至原解吸塔中達到所需要的壓力為1.8bar；間歇反吹當原解吸塔吸附原料氣升壓完畢，此時原吸附塔內(nèi)壓力已經(jīng)降低至環(huán)境壓力，原解吸塔過來的產(chǎn)品氣置換并吹掃原吸附塔中的雜質(zhì)氣體；反吹過程由反吹-停止-再反吹-再停止……時間段組成；即反吹2秒時間后，停留0.5～1秒時間，然后再反吹，然后再停留；在反吹結束與均壓升開始之間，有2秒停留時間；均壓升反吹完畢后，原吸附塔和解吸塔的產(chǎn)品端連通，用原解吸塔中的富氧氣體給原吸附塔升壓，壓力為0.9bar。全文摘要一種提高氧氣回收率的間歇反吹方法，屬于氣體分離領域，用于吸附劑分離兩類組分的變壓吸附循環(huán)，適用于PSA(變壓力吸附)循環(huán)、VPSA(低壓變壓吸附)循環(huán)和VSA(真空變壓吸附)循環(huán)。其特征是每個吸附塔經(jīng)歷原料氣升壓、吸附、均壓降、逆向降壓、間歇反吹和均壓升等六個步驟。本發(fā)明提出了一種間歇反吹的方法，反吹一段時間后，關閉反吹閥，這時解吸塔中高純氣體進行擴散，使壓力迅速降低，而高壓塔中的壓力逐漸回升。因此反吹步驟中解吸塔中的壓力接近環(huán)境壓力，特別是在反吹步驟的最后階段有個停留時間，使解吸塔中的壓力降低至環(huán)境壓力。間歇反吹節(jié)省了反吹氣量，減少了反吹氣量在全部產(chǎn)品氣中所占的比例，因而增加了產(chǎn)品氣的回收率。文檔編號B01D53/047GK101564636SQ20091008474公開日2009年10月28日申請日期2009年5月22日優(yōu)先權日2009年5月22日發(fā)明者劉應書,劉文海,輝張,曹永正,李永玲,林征宇,斌錢申請人:江蘇萬泰科技股份有限公司;北京科技大學