一种三塔串联变压吸附装置和吸附工艺制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种三塔串联变压吸附装置和吸附工艺，采用一套变压吸附装置，三吸附塔同时吸附的方式，在保证产品气品质的前提下，明显提高收率，降低能耗和设备投资。使用本发明专利技术提供的三塔串联变压吸附工艺进行变压吸附提氢，在保证产品氢气纯度及杂质含量符合高纯氢要求的前提下，产品氢气收率明显高于现有的一级变压吸附提氢装置；使用本发明专利技术提供的三塔串联变压吸附工艺进行变压吸附制氧、制氮，在氧气纯度和氮气纯度符合基本参数要求的前提下，单位制氧电耗、单位制氮电耗明显低于相关标准中最低指标要求。标准中最低指标要求。标准中最低指标要求。

【技术实现步骤摘要】
一种三塔串联变压吸附装置和吸附工艺


[0001]本专利技术涉及变压吸附气体分离技术，具体涉及一种三塔串联变压吸附装置和吸附工艺。

技术介绍

[0002]变压吸附技术在气体分离、净化提纯领域已有七十年以上的应用历史，广泛应用到各个需要气体分离的行业，比如从空气中分离获得氮气的变压吸附制氮技术，从空气中分离获得氧气的变压吸附制氧技术，从炼厂气中分离提纯氢气的变压吸附制氢技术等。变压吸附技术采用变压吸附装置进行，目前有应用的多数变压吸附装置处于吸附状态时从原料气进入吸附塔到获得目标产品气，原料气只经过1个吸附塔。此外，还有采用多级变压吸附装置进行变压吸附操作的，但多级变压吸附装置实际是2套或2套以上变压吸附装置的串联，通过前级变压吸附装置获得中间产品气，再通过最后一级变压吸附装置获得目标产品气，由此可知，多级变压吸附装置在进行变压吸附时，实际上原料气也只经过1个吸附塔。
[0003]目前有应用的多数变压吸附装置处于吸附状态时从原料气进入吸附塔到获得目标产品气，原料气只经过1个吸附塔，包括多级变压吸附装置实际也是如此，多级变压吸附装置实际是2套或2套以上变压吸附装置串联，而不是单套装置内吸附塔之间的串联，通过前级变压吸附装置获得中间产品气，再通过最后一级变压吸附装置获得目标产品气。处于吸附状态时，有2个或2个以上的吸附塔串联连接的技术已有一些授权专利，专利内容如下：
[0004]申请号为ZL00113035.8的专利技术专利公开了一种“来回变压吸附工艺”通过多个吸附塔串联操作，使原料气流经的吸附剂量不变，而吸附剂总量减少，设备尺寸相应较少，操作能耗也随之降低，吸附步骤分作两个以上阶段，吸附流出气方向按照一定规律来回变化。并且，还可以使吸附塔降压流出气会流入吸附塔时，其中易吸附组分在吸附塔中的分布位置更合理。这个专利吸附塔串联连接时，采取原料气进入的第一个吸附塔的出口和第二个吸附塔的出口连接，第二个吸附塔的进口与第三个吸附塔的进口连接，第三个吸附塔的出口与第四个吸附塔的出口连接，以此类推的串联连接方式。此专利中吸附塔之间的串联采用进口与进口，出口与出口相连接的方式进行，同时处于吸附状态的吸附塔之间除有串联连接外，同时还可能存在并联连接，每个吸附塔有多次吸附状态，多次吸附状态是连续进行的，且处于不同阶段的吸附状态时气体在吸附塔内的流动方向需要换向，采用此专利中的方法，以难吸附组分为产品气时，产品气的纯度是变化的，且难以保证有高的纯度，且产品气气流是不连续的；此专利中吸附塔降压前吸附剂已经处于饱和或接近饱和状态，降压时先将吸附塔内的气排入多个空罐，然后再与其他吸附塔进行均压，在其将气排入空罐时，会有大量的易吸附组分从吸附剂上解吸下来排入空罐，当进行均压时，排入均压升压吸附塔内的大量组分为易吸附气体，由此导致难吸附组分产品气纯度无法满足高纯气品质要求。
[0005]公开号为CN103695063A公开了“一种提浓低浓度瓦斯气的方法”，该方法是将CH4浓度≤30％.V、压力≤0.5MPa.G的低浓度瓦斯气，经由变压吸附工艺方法进行提浓。它采用N(N≥3)个吸附塔进行吸附，所述的每个吸附塔内均装有吸附剂，在一个吸附周期内共循环
进行N个吸附阶段，每个吸附塔进行N
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1次串联吸附，在每个吸附阶段内N个吸附塔串联均压后，将已进行了N
‑
1次吸附的吸附塔进行冲洗、置换，然后抽真空解吸，另外N
‑
1个吸附塔串联逆向升压到吸附压力然后进行吸附；如此循环完成一个吸附周期。此专利技术的有益效果是运用该方法提浓瓦斯气所得的CH4收率大幅提高，而且CH4浓度增值高，投资少，运行费用低。此专利中吸附塔之间的串联采用首尾相连接的方式进行，同时处于串联吸附状态的吸附塔数量为吸附塔总数量减1。此专利以易吸附组分为目标产品气，可以大幅度提高目标产品气中易吸附组分含量，在难吸附组分纯度不高的情况下，目标产品中易吸附组分可以获得较高的收率，若要保证难吸附组分有较高的纯度，目标产品气中易吸附组分的收率必然会降低；采用此专利中的工艺技术获得的易吸附组分和难吸附组分的气流是不连续的，由此可能会导致易吸附组分气流和难吸附组分气流的压力产生一定的波动；当吸附塔之间进行均压和逆向升压时，原料气并不进入任何一个吸附塔，由此会导致原料气压力被憋高；此专利只可进行一次均压，无法明显提高难吸附组分收率。
[0006]公开号为CN202237712U的技术专利提供了“一种多塔变压吸附法提浓煤矿乏风瓦斯的装置”。该装置通过变压吸附的方法，从解吸阶段获得产品气。为了在较低的压差下尽可能高的提高产品气中甲烷的体积分数，且保持较高的回收率，吸附过程中使用多塔并联加串联的工艺流程，原料气经吸附塔吸附后从吸附塔排气端流出的高压气体进入下一个吸附进行吸附，可以降吸附过程中传质区完全移除吸附塔，提高产品气的体积分数。可以再较低能耗下将煤矿乏风瓦斯加以富集，实现乏风瓦斯中甲烷气体的利用，同时减少温室气体的排放。此专利以易吸附组分为目标产品气，吸附塔之间的串联采用首尾相连接的方式进行，但处于吸附状态时，只有少部分时间2个吸附塔是处于串联吸附状态，大部分时间只有1个吸附塔处于吸附状态；该专利中的工艺方法没有对难吸附组分的纯度进行控制，也无法控制难吸附组分的纯度；采用该专利中方法，目标产品气中目标组分的含量与原料气中目标组分的含量相比，只提高了一倍，由0.2％提高到0.4％～0.42％，提浓效果并不明显。此专利中采取需解吸的吸附塔对需升压的吸附塔直接进行均压的方式，由于均压前需解吸的吸附塔内的吸附剂已处于吸附饱和状态，当进行均压时，大量的解吸下来的易吸附组分会流入需升压的吸附塔内，由此造成难吸附组分无法达到较高的纯度，且无法有效控制难吸附组分的纯度；且只有一次均压过程，无法明显提高难吸附组分收率。
[0007]公开号为CN102423602A的专利技术专利公开了“一种吸附塔排出的产品气始终保持高浓度的串联吸附气体分离工艺”。解决了现有技术中气体吸附通过一次吸附塔就排出产品气造成产品气纯度不高的缺陷，共有至少6个吸附塔共同组合实现循环吸附，同一时间内，每个吸附塔完成一个工序，原料气经阀门顺向进入第一吸附塔内，杂质被吸附剂吸附得到中间气，中间气经过阀门流出并流向第二吸附塔，在第二吸附塔内杂质被吸附剂吸附得到产品气，产品气经过阀门流出第二吸附塔并进入下一工段。原料气经过一次吸附得到中间气，中间气再次经过吸附才得到产品气，使得产品气的纯度可以达到较高。此专利以难吸附组分为目标产品气；按专利权利要求书和
技术实现思路
中的描述，吸附塔处于吸附状态时采用首尾相连接的方式进行，但按具体实施方式中的描述处于吸附状态时只有1个吸附塔处于吸附状态，没有2个吸附塔串联的工况；具体实施方式实施例中同时有如下描述：一种串联吸附气体分离工艺，共有至少6个吸附塔共同组合实现循环吸附，分别为第一吸附塔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、第六吸附塔6，同一时间内，每个吸附塔
完成一个工序，六个工序依次分别为吸附、降压、放空、抽真空、升压和冲压。串联吸附以第一吸附本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三塔串联变压吸附装置，其特征在于：所述装置至少8个吸附塔和对应的阀门管件，其中，各吸附塔之间通过串联+并联连接；每个吸附塔通过14个阀门进行控制，完成各种状态间的切换；其中，吸附塔下部接口和上部接口各连接7个阀门。2.如权利要求1所述的一种三塔串联变压吸附装置，其特征在于：与吸附塔下部接口连接的7个阀门包括：一次吸附进气阀，来自二次吸附吸附塔出口的气体自一次吸附进气阀进入一次吸附吸附塔内，每个吸附塔的一次吸附进气阀通过吸附管路2并联连接；二次吸附进气阀，来自三次吸附吸附塔出口的气体经二次吸附进气阀进入二次吸附吸附塔内；每个吸附塔的二次吸附进气阀通过吸附管路1并联连接；三次吸附进气阀，原料气通过三次吸附进气阀进入三次吸附吸附塔内，每个吸附塔的三次吸附进气阀通过原料气管路并联连接；逆降排气阀，吸附塔处于逆向降压过程时，吸附塔内的气体通过逆降排气阀排出吸附塔，每个吸附塔的逆降排气阀通过逆降管路并联连接；抽降排气阀，吸附塔处于抽真空降压状态时，吸附塔内的气体通过抽降排气阀排出吸附塔，每个吸附塔的抽降排气阀通过抽降管路并联连接；一次均降进气阀，来自二次均压降压吸附塔出口的气体通过一次均降进气阀进入一次均压降压吸附塔内，每个吸附塔的一次均降进气阀通过均压管路2并联连接；二次均降进气阀，来自三次均压降压吸附塔出口的气体通过二次均降进气阀进入二次均压降压吸附塔内，每个吸附塔的二次均降进气阀通过均压管路1并联连接。3.如权利要求1所述的一种三塔串联变压吸附装置，其特征在于：与吸附塔上部接口连接的7个阀门包括：三次吸附排气阀，三次吸附吸附塔与二次吸附吸附塔、一次吸附吸附塔通过三次吸附排气阀、二次吸附进气阀、二次吸附排气阀、一次吸附进气阀实现串联连接；每个吸附塔的三次吸附排气阀通过吸附管路1并联连接；二次吸附排气阀，二次吸附吸附塔内的气体通过二次吸附排气阀排入一次吸附吸附塔内，每个吸附塔的二次吸附排气阀通过吸附管路2并联连接；一次吸附排气阀，一次吸附吸附塔内的气体通过一次吸附排气阀排出吸附塔，作为难吸附组分产品气排入难吸附组分产品气管路，每个吸附塔的一次吸附排气阀通过难吸附组分产品气管路并联连接；三次均降排气阀，三次均压降压吸附塔与二次均压降压吸附塔、一次均压降压吸附塔通过三次均降排气阀、二次均降进气阀、二次均降排气阀、一次均降进气阀实现串联连接；每个吸附塔的三次均降排气阀通过均压管路1并联连接；二次均降排气阀，二次均压降压吸附塔内的气体通过二...

【专利技术属性】
技术研发人员：李福顺，何丰，修凯，乔宁宁，路士庆，王永鑫，冯永飞，苏玉蕾，
申请(专利权)人：中船邯郸派瑞氢能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：