專利名稱：串聯(lián)吸附氣體分離工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣體分離工藝，尤其是一種吸附塔排出的產(chǎn)品氣始終保持高濃度的串聯(lián)吸附氣體分離工藝。
背景技術(shù)：
目前，在現(xiàn)有的變壓吸附氣體分離技術(shù)中，無論是易吸附相得產(chǎn)品，如變壓吸附制純二氧化碳，還是難吸附相得產(chǎn)品，如變壓吸附制氫技術(shù)，或者是即需要從易吸附相獲得產(chǎn)品又需要從難吸附相獲得產(chǎn)品，如變壓吸附從合成氨變換氣中脫碳用于尿素生產(chǎn)，吸附塔在進(jìn)行均壓降壓ED時，混合氣都是從吸附塔的底部流入，經(jīng)過吸附塔內(nèi)部的吸附劑吸附后，產(chǎn)品從吸附塔的頂部流出，或者進(jìn)入到下一個吸附塔進(jìn)行濃度提純，或者直接儲存到貯存器中。現(xiàn)有的氣體分離裝置在分離氣體的時候都是一次吸附塔完成吸附后即將產(chǎn)品氣排出或者貯存，接著對該吸附塔進(jìn)行后序的工作處理，這種吸附方式造成排出的產(chǎn)品氣由于受到吸附塔內(nèi)的吸附劑的影響，產(chǎn)品氣內(nèi)的雜質(zhì)含量較多，無法得到純度高的產(chǎn)品氣。而且現(xiàn)有的氣體分離技術(shù)中，降壓后對吸附塔進(jìn)行逆流放空，此時，氣體會從吸附塔的頂部進(jìn)入，從吸附塔的底部排出，與吸附塔吸附的正常工作的氣體流向相反，也會將部分產(chǎn)品氣從吸附塔的底部排出，降低了產(chǎn)品率。比如中國專利局于2002年1月9日公告了一份CN1077447C號專利，名稱為氣體分離的串流變壓吸附方法，該方法在第一、第二、吸附器及產(chǎn)品貯存器串聯(lián)形成的回路中進(jìn)行。原料為含污染物和產(chǎn)品組分的氣體混合物，包括步驟1、進(jìn)料氣體進(jìn)入第一吸附器， 作暫時停留，然后加壓，使吸附劑吸附大部分的污染物組分并產(chǎn)出純凈的產(chǎn)品氣體；2、通過第二吸附器和貯存器排出純凈的產(chǎn)品氣體，第一吸附器并流減壓；3、對第一、第二吸附器作逆流放空；4、用貯存器中的純凈氣體對第一、第二吸附器部分增壓；然后重復(fù)步驟1-4。雖然經(jīng)過兩次吸附得到較高純度的產(chǎn)品氣，但是完成一次吸附后，第一、第二吸附器作逆流放空，使得第二吸附器內(nèi)含有的產(chǎn)品氣同時被放空，造成產(chǎn)品氣浪費(fèi)，降低了產(chǎn)品氣的產(chǎn)率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中氣體吸附通過一次吸附塔就排出產(chǎn)品氣造成產(chǎn)品氣純度不高的缺陷，提供一種連續(xù)經(jīng)過兩個吸附塔進(jìn)行吸附能得到較高純度的產(chǎn)品氣的串聯(lián)吸附氣體分離工藝。本發(fā)明還解決了現(xiàn)有技術(shù)中對經(jīng)過兩次吸附的吸附塔進(jìn)行逆流放空，會帶走處于第一吸附塔內(nèi)的產(chǎn)品氣同時降低產(chǎn)品氣產(chǎn)率的缺陷，提供一種經(jīng)過兩次吸附，并將吸附塔內(nèi)的殘留氣順向轉(zhuǎn)移到另一吸附塔，提高了吸附效果增加產(chǎn)品純度的串聯(lián)吸附氣體分離工藝。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種串聯(lián)吸附氣體分離工藝，共有至少6個吸附塔共同組合實現(xiàn)循環(huán)吸附，同一時間內(nèi)，每個吸附塔完成一個工序，包括如下步驟(1)原料氣經(jīng)閥門順向進(jìn)入第一吸附塔內(nèi)，雜質(zhì)被吸附劑吸附得到中間氣，中間氣經(jīng)過閥門流出并流向第二吸附塔，在第二吸附塔內(nèi)雜質(zhì)被吸附劑吸附得到產(chǎn)品氣，產(chǎn)品氣經(jīng)過閥門流出第二吸附塔并進(jìn)入下一工段；(2)第一吸附塔內(nèi)的氣體經(jīng)過閥門流向第二吸附塔，第一吸附塔開始降壓，將壓力氣轉(zhuǎn)移到其它需要升壓的吸附塔內(nèi)，第二吸附塔內(nèi)雜質(zhì)被吸附劑吸附得到中間氣，中間氣經(jīng)過閥門流出并流向第三吸附塔，在第三吸附塔內(nèi)雜質(zhì)被吸附劑吸附得到產(chǎn)品氣，產(chǎn)品氣經(jīng)閥門流出第三吸附塔并進(jìn)入下一工段；(3)第二吸附塔內(nèi)的氣體經(jīng)過閥門流向第三吸附塔，第二吸附塔開始降壓，將壓力氣轉(zhuǎn)移到其它需要升壓的吸附塔內(nèi)，第一吸附塔開始放空，第三吸附塔內(nèi)雜質(zhì)被吸附劑吸附得到中間氣，中間氣經(jīng)過閥門流出并流向第四吸附塔，在第四吸附塔內(nèi)雜質(zhì)被吸附劑吸附得到產(chǎn)品氣，產(chǎn)品氣經(jīng)閥門流出并進(jìn)入下一工段；(4)第三吸附塔內(nèi)的氣體經(jīng)過閥門流向第四吸附塔，第三吸附塔開始降壓，第二吸附塔開始放空，第一吸附塔開始抽真空解吸，在第四吸附塔內(nèi)雜質(zhì)被吸附劑吸附得到中間氣，中間氣經(jīng)閥門流出并流向第五吸附塔，在第五吸附塔內(nèi)雜質(zhì)被吸附劑吸附得到產(chǎn)品氣，產(chǎn)品氣經(jīng)閥門流出并進(jìn)入下一工段；(5)第四吸附塔內(nèi)的氣體經(jīng)過閥門流向第五吸附塔，第四吸附塔開始降壓，第三吸附塔開始放空，第二吸附塔開始抽真空解吸，第一吸附塔開始升壓，在第五吸附塔內(nèi)雜質(zhì)被吸附劑吸附得到中間氣，中間氣經(jīng)過閥門流出并流向第六吸附塔，在第六吸附塔內(nèi)雜質(zhì)被吸附劑吸附得到產(chǎn)品氣，產(chǎn)品氣經(jīng)閥門流出并進(jìn)入下一工段；(6)第五吸附塔內(nèi)的氣體經(jīng)過閥門流向第六吸附塔，第五吸附塔開始降壓，第四吸附塔開始放空，第三吸附塔開始抽真空解吸，第二吸附塔開始升壓，第一吸附塔最終充壓，在第六吸附塔內(nèi)雜質(zhì)被吸附劑吸附得到中間氣，中間氣經(jīng)閥門流向完成最終充壓的第一吸附塔，在第一吸附塔內(nèi)雜質(zhì)被吸附劑吸附得到產(chǎn)品氣，產(chǎn)品氣經(jīng)閥門排出并進(jìn)入下一工段；(7)如此重復(fù)完成上述步驟1-6，最終完成原料氣分離得到產(chǎn)品氣。至少六個吸附塔共同完成氣體分離，保證一個工序段，每一個吸附塔都有對應(yīng)的工序操作，使得每一個工序都可以循環(huán)，六個工序分別為吸附、降壓、放空、抽真空、升壓、充壓；原料氣經(jīng)過一次吸附后得到的中間氣內(nèi)雜質(zhì)的含量一般在5%，中間氣經(jīng)過第二次吸附得到的產(chǎn)品氣內(nèi)雜質(zhì)的含量一般在1%，經(jīng)過兩次吸附得到的產(chǎn)品氣的純度遠(yuǎn)高于經(jīng)過一次吸附得到的產(chǎn)品氣的純度；中間氣不斷在各吸附塔之間轉(zhuǎn)移，使得原料氣總是經(jīng)過串聯(lián)的兩級吸附，得到的產(chǎn)品氣的純度較高；經(jīng)過串聯(lián)轉(zhuǎn)移，吸附工序中，第一級吸附塔產(chǎn)生的中間氣又可以作為升壓的來源氣，提高下一氣體分離循環(huán)中，吸附塔內(nèi)產(chǎn)品氣的含量，提高產(chǎn)品氣的產(chǎn)率。作為優(yōu)選，每個吸附塔均一次完成吸附、降壓、放空、抽真空、升壓和最終充壓的循環(huán)工序。每一個吸附塔完成的工序主要由連接該吸附塔的閥門控制，對應(yīng)工序的閥門開啟， 可以進(jìn)行該工序的操作，閥門可以有程序進(jìn)行控制，比如PLC程序進(jìn)行控制，編制程序也是根據(jù)生產(chǎn)需要及吸附塔的工作狀況來設(shè)定。作為優(yōu)選，每一升壓工序的吸附塔都轉(zhuǎn)移得到由降壓工序排出的降壓氣。降壓氣屬于串聯(lián)吸附中的第一級吸附完成的中間氣，降壓氣含有較多的產(chǎn)品氣，作為升壓氣，可以提高下一氣體分離中產(chǎn)品氣的含量，提高分離效果；第一氣體分離過程中對應(yīng)升壓的工序充入原料氣來完成；第一次吸附循環(huán)的時候，沒有降壓氣，因此需要進(jìn)行升壓時采用原料氣，第一次吸附循環(huán)完成后可以使用降壓氣作為升壓氣使用。作為優(yōu)選，充壓工序中需要的高壓氣為產(chǎn)品氣。產(chǎn)品氣進(jìn)行沖壓，下一吸附工序時充入原料氣可得到純度相對較高的中間氣，提高第二級吸附后得到的產(chǎn)品氣的純度。
4
作為優(yōu)選，每一吸附塔完成各工序時氣體從吸附塔的底部進(jìn)入，從吸附塔的頂部排出。吸附塔內(nèi)氣體的流向都是順向流動，因此產(chǎn)品氣在吸附塔內(nèi)的濃度梯度從底部到頂部總是從低到高，從吸附塔頂部排出的產(chǎn)品氣的濃度較高。本發(fā)明的有益效果是原料氣經(jīng)過一次吸附得到中間氣，中間氣再次經(jīng)過吸附才得到產(chǎn)品氣，使得產(chǎn)品氣的純度可以達(dá)到較高；吸附工序不斷在各吸附塔之間轉(zhuǎn)移，使得第一次吸附得到的中間氣的濃度保持穩(wěn)定，產(chǎn)品氣的純度保持穩(wěn)定，吸附塔內(nèi)的氣體分布梯度保持穩(wěn)定。


圖1是本發(fā)明一種工序流程示意圖； 圖2是本發(fā)明一種結(jié)構(gòu)示意圖中1、第一吸附塔，2、第二吸附塔，3、第三吸附塔，4、第四吸附塔，5、第五吸附塔，6、 第六吸附塔。
具體實施例方式下面通過具體實施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。實施例一種串聯(lián)吸附氣體分離工藝(參見附圖1附圖2)，共有至少6個吸附塔共同組合實現(xiàn)循環(huán)吸附，分別為第一吸附塔1、第二吸附塔2、第三吸附塔3、第四吸附塔4、第五吸附塔5和第六吸附塔6，同一時間內(nèi)，每個吸附塔完成一個工序，六個工序依次分別為吸附、降壓、放空、抽真空、升壓和沖壓。串聯(lián)吸附以第一吸附塔吸附工序為例，此時，第二吸附塔在沖壓，第三吸附塔在升壓，第四吸附塔在抽真空，第五吸附塔在放空，第六吸附塔在降壓。包括如下步驟(1)原料氣經(jīng)閥門KSlOlA順向進(jìn)入第一吸附塔1內(nèi)，雜質(zhì)被吸附劑吸附得到中間氣，此時第二吸附塔2正在進(jìn)行沖壓過程，沖壓工序采用產(chǎn)品氣從閥門KS105B進(jìn)入，中間氣經(jīng)過閥門KS102A 流出并流向第二吸附塔2，在第二吸附塔內(nèi)雜質(zhì)被吸附劑吸附得到產(chǎn)品氣，產(chǎn)品氣經(jīng)過閥門 KS104B流出第二吸附塔并進(jìn)入下一工段；(2)第一吸附塔內(nèi)的氣體經(jīng)過閥門KS102A流向第二吸附塔，第一吸附塔開始降壓，將壓力氣通過閥門KS106A轉(zhuǎn)移到需要升壓的第四吸附塔4內(nèi)，第二吸附塔內(nèi)雜質(zhì)被吸附劑吸附得到中間氣，中間氣經(jīng)過閥門KS102B流出并流向第三吸附塔3，在第三吸附塔內(nèi)雜質(zhì)被吸附劑吸附得到產(chǎn)品氣，產(chǎn)品氣經(jīng)閥門KS104C流出第三吸附塔3并進(jìn)入下一工段；(3)第二吸附塔內(nèi)的氣體經(jīng)過閥門流向第三吸附塔，第二吸附塔開始降壓，由閥門KS106B將壓力氣轉(zhuǎn)移到需要升壓的第五吸附塔5內(nèi)，此時第一吸附塔1開始放空，由閥門KS107A排出，第三吸附塔3內(nèi)雜質(zhì)被吸附劑吸附得到中間氣，中間氣經(jīng)過閥門KS102C流出并流向第四吸附塔4，在第四吸附塔內(nèi)雜質(zhì)被吸附劑吸附得到產(chǎn)品氣，產(chǎn)品氣經(jīng)閥門KS104D流出并進(jìn)入下一工段；(4)第三吸附塔內(nèi)的氣體經(jīng)過閥門KS102C 流向第四吸附塔，第三吸附塔開始降壓，由閥門KS106C將氣體轉(zhuǎn)移到需升壓的第六吸附塔 6，第二吸附塔開始放空，由閥門KS107B排出，第一吸附塔開始抽真空解吸，由閥門KS108A 排出，在第四吸附塔內(nèi)雜質(zhì)被吸附劑吸附得到中間氣，中間氣經(jīng)閥門KS102D流出并流向第五吸附塔5，在第五吸附塔內(nèi)雜質(zhì)被吸附劑吸附得到產(chǎn)品氣，產(chǎn)品氣經(jīng)閥門KS104E流出并進(jìn)入下一工段；(5)第四吸附塔內(nèi)的氣體經(jīng)過閥門KS102D流向第五吸附塔，第四吸附塔開始降壓，由閥門KS106D將氣體轉(zhuǎn)移到需升壓的第一吸附塔，第三吸附塔開始放空，由閥門 KS107C排出，第二吸附塔開始抽真空解吸，由閥門KS108B排出，第一吸附塔開始升壓，在第五吸附塔內(nèi)雜質(zhì)被吸附劑吸附得到中間氣，中間氣經(jīng)過閥門KS102E流出并流向第六吸附塔6，在第六吸附塔內(nèi)雜質(zhì)被吸附劑吸附得到產(chǎn)品氣，產(chǎn)品氣經(jīng)閥門KS104F流出并進(jìn)入下一工段；(6)第五吸附塔內(nèi)的氣體經(jīng)過閥門KS102E流向第六吸附塔，第五吸附塔開始降壓， 由閥門KS106E將氣體轉(zhuǎn)移到需升壓的第二吸附塔，第四吸附塔開始放空，由閥門KS107D排出，第三吸附塔開始抽真空解吸，由閥門KS108C排出，第二吸附塔開始升壓，第一吸附塔最終充壓，由閥門KS105A得到產(chǎn)品氣，在第六吸附塔內(nèi)雜質(zhì)被吸附劑吸附得到中間氣，中間氣經(jīng)閥門KS102F流向完成最終充壓的第一吸附塔，在第一吸附塔內(nèi)雜質(zhì)被吸附劑吸附得到產(chǎn)品氣，產(chǎn)品氣經(jīng)閥門KS104A排出并進(jìn)入下一工段；(7)如此重復(fù)完成上述步驟1-6，最終完成原料氣分離得到產(chǎn)品氣。吸附轉(zhuǎn)移過程中，中間氣順向從吸附塔的底部進(jìn)入，頂部排出產(chǎn)品氣。串聯(lián)吸附過程在六個吸附塔之間順次轉(zhuǎn)移，每一個吸附塔各自完成對應(yīng)的工序。以上所述的實施例只是本發(fā)明的一種較佳方案，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，在不超出權(quán)利要求所記載的技術(shù)方案的前提下還有其它的變體及改型。
權(quán)利要求
1.一種串聯(lián)吸附氣體分離工藝，共有至少6個吸附塔共同組合實現(xiàn)循環(huán)吸附，同一時間內(nèi)，每個吸附塔完成一個工序，其特征在于包括如下步驟(1)原料氣經(jīng)閥門順向進(jìn)入第一吸附塔內(nèi)，雜質(zhì)被吸附劑吸附得到中間氣，中間氣經(jīng)過閥門流出并流向第二吸附塔，在第二吸附塔內(nèi)雜質(zhì)被吸附劑吸附得到產(chǎn)品氣，產(chǎn)品氣經(jīng)過閥門流出第二吸附塔并進(jìn)入下一工段；(2)第一吸附塔內(nèi)的氣體經(jīng)過閥門流向第二吸附塔，第一吸附塔開始降壓，將壓力氣轉(zhuǎn)移到其它需要升壓的吸附塔內(nèi)，第二吸附塔內(nèi)雜質(zhì)被吸附劑吸附得到中間氣，中間氣經(jīng)過閥門流出并流向第三吸附塔，在第三吸附塔內(nèi)雜質(zhì)被吸附劑吸附得到產(chǎn)品氣，產(chǎn)品氣經(jīng)閥門流出第三吸附塔并進(jìn)入下一工段；(3)第二吸附塔內(nèi)的氣體經(jīng)過閥門流向第三吸附塔， 第二吸附塔開始降壓，將壓力氣轉(zhuǎn)移到其它需要升壓的吸附塔內(nèi)，第一吸附塔開始放空，第三吸附塔內(nèi)雜質(zhì)被吸附劑吸附得到中間氣，中間氣經(jīng)過閥門流出并流向第四吸附塔，在第四吸附塔內(nèi)雜質(zhì)被吸附劑吸附得到產(chǎn)品氣，產(chǎn)品氣經(jīng)閥門流出并進(jìn)入下一工段；(4)第三吸附塔內(nèi)的氣體經(jīng)過閥門流向第四吸附塔，第三吸附塔開始降壓，第二吸附塔開始放空，第一吸附塔開始抽真空解吸，在第四吸附塔內(nèi)雜質(zhì)被吸附劑吸附得到中間氣，中間氣經(jīng)閥門流出并流向第五吸附塔，在第五吸附塔內(nèi)雜質(zhì)被吸附劑吸附得到產(chǎn)品氣，產(chǎn)品氣經(jīng)閥門流出并進(jìn)入下一工段；(5)第四吸附塔內(nèi)的氣體經(jīng)過閥門流向第五吸附塔，第四吸附塔開始降壓，第三吸附塔開始放空，第二吸附塔開始抽真空解吸，第一吸附塔開始升壓，在第五吸附塔內(nèi)雜質(zhì)被吸附劑吸附得到中間氣，中間氣經(jīng)過閥門流出并流向第六吸附塔，在第六吸附塔內(nèi)雜質(zhì)被吸附劑吸附得到產(chǎn)品氣，產(chǎn)品氣經(jīng)閥門流出并進(jìn)入下一工段；(6)第五吸附塔內(nèi)的氣體經(jīng)過閥門流向第六吸附塔，第五吸附塔開始降壓，第四吸附塔開始放空，第三吸附塔開始抽真空解吸，第二吸附塔開始升壓，第一吸附塔最終充壓，在第六吸附塔內(nèi)雜質(zhì)被吸附劑吸附得到中間氣，中間氣經(jīng)閥門流向完成最終充壓的第一吸附塔，在第一吸附塔內(nèi)雜質(zhì)被吸附劑吸附得到產(chǎn)品氣，產(chǎn)品氣經(jīng)閥門排出并進(jìn)入下一工段；(7)如此重復(fù)完成上述步驟1-6，最終完成原料氣分離得到產(chǎn)品氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串聯(lián)吸附氣體分離工藝，其特征在于每個吸附塔均一次完成吸附、降壓、放空、抽真空、升壓和最終充壓的循環(huán)工序。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串聯(lián)吸附氣體分離工藝，其特征在于每一升壓工序的吸附塔都轉(zhuǎn)移得到由降壓工序排出的降壓氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的串聯(lián)吸附氣體分離工藝，其特征在于充壓工序中需要的高壓氣為產(chǎn)品氣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的串聯(lián)吸附氣體分離工藝，其特征在于每一吸附塔完成各工序時氣體從吸附塔的底部進(jìn)入，從吸附塔的頂部排出。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種吸附塔排出的產(chǎn)品氣始終保持高濃度的串聯(lián)吸附氣體分離工藝。解決了現(xiàn)有技術(shù)中氣體吸附通過一次吸附塔就排出產(chǎn)品氣造成產(chǎn)品氣純度不高的缺陷，共有至少6個吸附塔共同組合實現(xiàn)循環(huán)吸附，同一時間內(nèi)，每個吸附塔完成一個工序，原料氣經(jīng)閥門順向進(jìn)入第一吸附塔內(nèi)，雜質(zhì)被吸附劑吸附得到中間氣，中間氣經(jīng)過閥門流出并流向第二吸附塔，在第二吸附塔內(nèi)雜質(zhì)被吸附劑吸附得到產(chǎn)品氣，產(chǎn)品氣經(jīng)過閥門流出第二吸附塔并進(jìn)入下一工段。原料氣經(jīng)過一次吸附得到中間氣，中間氣再次經(jīng)過吸附才得到產(chǎn)品氣，使得產(chǎn)品氣的純度可以達(dá)到較高。
文檔編號B01D53/047GK102423602SQ20111026468
公開日2012年4月25日 申請日期2011年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月8日
發(fā)明者胡嘯, 胡鴻頻, 韓池 申請人:杭州東安科技有限公司