專利名稱：變壓吸附氣體分離裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用同定吸附劑變壓吸附分離混合氣體的設(shè)備。
用固定吸附劑床層進行變壓吸附分離混合氣體最常用的設(shè)備結(jié)構(gòu)是采用兩組并聯(lián)方式排列的裝有能在不同壓強下對不同氣體具有不同吸附力的分子篩的填料塔，再用進氣管路、排氣管路、出氣管路和上下均壓管路聯(lián)結(jié)而成。在一只填料塔處于吸附產(chǎn)氣時，另一只填料塔處于解吸工作，然后進行上下均壓，均壓后轉(zhuǎn)換成由另一只填料塔進行解吸工作，而在先一只填料塔進行解吸再生，如此交替循環(huán)，連續(xù)分離生成產(chǎn)品氣體。
上述傳統(tǒng)類型的氣體分離裝置由于上、下均壓過程中，加大了吸附劑的瞬間吸附量，致使產(chǎn)品氣的純度不高，只能低于一定的上限值，所以適用于制取普通純度產(chǎn)品氣的應(yīng)用領(lǐng)域，即產(chǎn)品氣含量低于99.9％，且能耗高，吸附劑利用率低。
本發(fā)明的目的提供一種在上述常用氣體吸附分離裝置的基礎(chǔ)上簡單增加兩路或多路階梯均壓管路，便可直接制取高純度并可達ppm級的產(chǎn)品氣，且能耗低，產(chǎn)品氣回收率高，吸附劑利用率高的變壓吸附氣體分離裝置。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的由至少兩只填料塔、進氣管路、出氣管路、排氣管路、上均壓管路、下均壓管路構(gòu)成，填料塔內(nèi)填裝有能吸附混合氣體中某一組分氣體的吸附劑，兩只填料塔通過上述管路的連接呈并聯(lián)形式排列，兩只以上的填料塔則是分成并聯(lián)兩列，每列填料塔通過串聯(lián)管路而串聯(lián)，進氣管路的一端分別連通兩只或兩列填料塔的混合氣進氣口并分別設(shè)置控制閥門，進氣管路的另一端連通外圍設(shè)備，排氣管路一端分別連通兩只或兩列填料塔的混合氣進氣口并分別設(shè)置控制閥門，排氣管路的另一端連通外圍設(shè)備，出氣管路一端分別連通兩只或兩列填料塔產(chǎn)品氣出氣口并分別設(shè)置控制閥門，出氣管路的另一端連通外圍設(shè)備，上均壓管路連通兩只或兩列填料塔的產(chǎn)品氣出氣口，下均壓管路連通兩只或兩列填料塔混合氣進氣口，并分別在上、下均壓管路上設(shè)有控制閥門，在兩只或兩列填料塔之間還設(shè)有兩路或多路階梯均壓管路，每路階梯均壓管路一端連通取氣口，另一端連通另一只或另一列填料塔的混合氣體進氣口，取氣口的位置處于吸附劑的中部吸附層段，所謂中部吸附層段是指一塔或一列塔的吸附劑在排除上部吸附層段與下部吸附層段后所剩余的中間層段，如以一塔或一列塔填裝吸附劑的總長度為一個計算單位，上部吸附層段即距離頂層吸附層面為所述總長度的0％～25％吸附層段，下部吸附層段即距離底層吸附層面所述總長度的0％～25％吸附層段。
本發(fā)明可以是具有并列的兩塔結(jié)構(gòu)，取氣口位置處于中心層吸附層面，中心層吸附層面即中部吸附層段的長度中點所處的吸附層面。
本發(fā)明還可以是具有四塔結(jié)構(gòu)，分成并聯(lián)兩列，每列兩只填料塔串聯(lián)，取氣口位置處于串聯(lián)管路通道上的任意位置處。
本發(fā)明是這樣工作的導(dǎo)通一只或一列填料塔的進氣管與出氣管，壓縮混合氣體流經(jīng)填料塔中的吸咐劑，在相對較高的吸附壓力下吸附混合氣體中的某一組分，即進行吸附過程，司時另一只或一列填料塔的排氣管導(dǎo)通，壓力降低到解吸壓力，進行解吸再生過程。在吸附與解吸過程即將結(jié)束時，導(dǎo)通正處于吸附工作一只或一列填料塔的階梯均壓管路進行階梯均壓，階梯均壓完成后，關(guān)閉相應(yīng)閥門，導(dǎo)通上、下均壓管路上控制閥門，再進行上、下均壓，之后在先一只或一列填料塔進解吸再生過程，再后一只或一列填料塔進行吸附過程，如此循環(huán)往復(fù)，連續(xù)不斷生成產(chǎn)品氣。
原料混合氣在一只或一列填料塔中，由于吸附劑的吸附作用，吸附氣中氣體沿氣體流向上形成一個純度梯度，在一只或一列填料塔產(chǎn)品氣出氣口區(qū)域內(nèi)純度最高，即頂層吸附層面的氣體純度最高。混合氣進氣口區(qū)域內(nèi)純度最低，即底層吸附層面的氣體純度最低。傳統(tǒng)裝置中為提高產(chǎn)品回收率而采用的均壓過程是通過上、下均壓管導(dǎo)通而實現(xiàn)，這樣會導(dǎo)致塔一端混合氣進氣口區(qū)域的低純度氣體氣體直接進入另一塔吸附劑的下部吸附層段，使下部吸附層段吸附劑的瞬間吸附量極大，從而造成吸附效果不佳，無法制備高純度產(chǎn)品氣，同時由于均壓效果不徹底而降低了產(chǎn)品氣回收率，同時降低吸附劑利用率，加大了制取單位產(chǎn)品氣的能耗。而本實用新型增加了階梯均壓管路，在填料塔進行吸附和解吸工作即將結(jié)束時，導(dǎo)通一路階梯均壓管路，使處于一只或一列填料塔的中部吸附層段純度相對原料氣較高的氣體導(dǎo)入解吸再生即將完畢的一只或一列填料塔下部吸附層段，使解吸工作塔內(nèi)壓力略微提高，實現(xiàn)預(yù)吸附，再經(jīng)上、下均壓，使剛經(jīng)解吸的填料塔內(nèi)壓力呈階梯狀上升，該塔內(nèi)不會加大吸附劑的瞬間吸附量，制得高純度產(chǎn)品氣，而且經(jīng)兩次均壓后均壓徹底，提高產(chǎn)品率回收率與吸附劑利用率，同時相對單位產(chǎn)品氣降低了能耗，也改變利用變壓氣體分離裝置不能制取高純度達ppm級的產(chǎn)品氣的觀念。
下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明進一步描述。


圖1為本發(fā)明一種兩塔結(jié)構(gòu)實施例結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明一種四塔結(jié)構(gòu)實施例結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明第一種實施例的一只填料塔中吸附劑的吸附層分布示意圖。
圖4為本發(fā)明第二種實施例的一列填料塔中吸附劑的吸附層分布示意圖。
圖1所示的實施例由兩只填料塔7縱向軸對稱排列，均裝有吸附劑6，進氣管路1與出氣管路9的一端與各自的外圍設(shè)備相通，另一端均分成兩路連通兩填料塔的混合氣進氣口12與產(chǎn)品氣出氣口13，每路上均安置一個控制該條管路啟閉的控制閥門10。排氣管路2一端通向外圍設(shè)備，另一端分兩路通向兩填料塔的混合氣體進氣口，每路均安置控制閥門10。上均壓管路8與下均壓管路3兩端分別連通兩填料塔的兩混合氣進口與兩產(chǎn)品氣出氣口，上、下均壓管路上各安置兩個控制閥門。兩路階梯均壓管路4均是一端相通取氣口11，另一端連通另一一只填料塔的混合氣進氣口，每路階梯均壓管路上均安置兩個控制閥門10。在圖3所示正是圖1實施例中一塔吸附劑吸附層分布圖。圖3中最上一層面即頂層吸附層面15，最下一層即底層吸附層面19。上部吸剛層段16即距離頂層吸附層面為該塔填料總高度的0％～25％吸附層段，下部吸附層段18即距離底層吸附層面為該塔吸附劑總高度的0％～25％吸附層段。中部吸附層段14即排除上述的上部吸附層段與下部吸附層段后所剩余的中間層段。中心層吸附層面17正處于總高度中點所處的吸附層面，而取氣口所處位置正在中心層吸附層面上。
在一側(cè)進氣管路、出氣管路上的控制閥門導(dǎo)通后，壓縮混合氣從該側(cè)的填料塔底部進入填料塔進行吸附工作，同時另一側(cè)的排氣管路上閥門導(dǎo)通，另一側(cè)的填料塔進行解吸工作。在吸附與解吸即將結(jié)束時導(dǎo)通該側(cè)的階梯均壓管路上的控制閥門，進行階梯均壓。然后關(guān)閉所有控制閥門，導(dǎo)通上、下均壓管路上的控制閥門，進行上、下均壓。最后輪換左右兩側(cè)填料塔工作，使另一側(cè)填料塔吸附氣體，前者進行解吸工作，再階梯均壓、上下均壓，完成一個循環(huán)。循環(huán)不斷，連續(xù)從出氣管路產(chǎn)生產(chǎn)品氣，與在排氣管路上得到副產(chǎn)品氣。
圖2所示的實施例由四只填料塔縱向分成并聯(lián)軸對稱兩列，每列兩只填料塔以串聯(lián)管路5串聯(lián)。圖4正是該實施例中一側(cè)兩只填料塔中吸附劑的吸附層分布圖。與圖3不同的是它總長度是兩塔中吸附劑的高度之和。中段吸附層14包括了串聯(lián)管路通道。取氣口可取在串聯(lián)管路通道上任意位置處。
權(quán)利要求
1．一種變壓吸附氣體分離裝置，由至少兩只填料塔(7)、進氣管路(1)、出氣管路(9)、排氣管路(2)、上均壓管路(8)、下均壓管路(3)構(gòu)成，填料塔內(nèi)填裝有能吸附混合氣體中某一組分氣體的吸附劑(6)，兩只填料塔通過上述管路的連接呈并聯(lián)形式排列，兩只以上的填料塔則是分成并聯(lián)兩列，每列填料塔通過串聯(lián)管路(5)而串聯(lián)，進氣管路的一端分別連通兩只或兩列填料塔的混合氣進氣口(12)并分別設(shè)置控制閥門(10)，進氣管路的另一端連通外圍設(shè)備，排氣管路一端分別連通兩只或兩列填料塔的混合氣進氣口(12)并分別設(shè)置控制閥門(10)，排氣管路的另一端連通外圍設(shè)備，出氣管路一端分別連通兩只或兩列填料塔產(chǎn)品氣出氣口(13)并分別設(shè)置控制閥門(10)，出氣管路的另一端連通外圍設(shè)備，上均壓管路連通兩只或兩列填料塔的產(chǎn)品氣出氣口，下均壓管路連通兩只或兩列填料塔混合氣進氣口，并分別在上、下均壓管路上設(shè)有控制閥門(10)，其特征在于在兩只或兩列填料塔之間還設(shè)有兩路或多路階梯均壓管路(4)，每路階梯均壓管路一端連通取氣口(11)，另一端連通另一只或另一列填料塔的混合氣體進氣口，取氣口的位置處于吸附劑的中部吸附層段(14)，所謂中部吸附層段(14)是指一塔或一列塔的吸附劑在排除上部吸附層段(16)與下部吸附層段(18)后所剩余的中間層段，如以一塔或一列塔填裝吸附劑的總長度為一個計算單位，上部吸附層段即距離頂層吸附層面(15)為所述總長度的0％～25％吸附層段，下部吸附層段即距離底層吸附層面(19)所述總長度的0％～25％吸附層段。
2．如權(quán)利要求1所述的變壓吸附氣體分離裝置其特征在于具有并列的兩塔結(jié)構(gòu)，取氣口(11)位置處于中心層吸附層面(17)，中心層吸附層面即中部吸附層段的長度中點所處的吸附層面。
3．如權(quán)利要求1所述的變壓吸附氣體分離裝置其特征在于具有四塔結(jié)構(gòu)，分成并聯(lián)兩列，每列兩只填料塔串聯(lián)，取氣口(11)位置處于串聯(lián)管路(5)通道上的任意位置處。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用固定吸附劑變壓吸附分離混合氣體的設(shè)備。它由至少兩只填料塔、進氣管路、出氣管路、排氣管路、上、下均壓管路構(gòu)成,其特點在于:在兩只或兩列填料塔之間還設(shè)有兩路階梯均壓管路,每路階梯均壓管路一端連通取氣口,另一端連通另一只或另一列填料塔的混合氣進氣口。它可直接制取高純度,并可達ppm級的產(chǎn)品氣,且能耗低,吸附劑利用率高,可廣泛應(yīng)用于生化、食品、化工行業(yè)中制取分離高純度氣體,特別適應(yīng)空氣中分離制取氮氣或氧氣。
文檔編號B01D53/047GK1235861SQ9910165
公開日1999年11月24日 申請日期1999年2月8日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月8日
發(fā)明者陳孝煥, 李勇, 舒曉敏, 魏贛華 申請人:溫州瑞氣空分設(shè)備有限公司