变压吸附气体分离方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术是提供一种多塔变压吸附气体分离装置和方法。每个吸附塔在一次循环依次经历吸附（Ａ）、多次压力均衡降（Ｅ１Ｄ、Ｅ２Ｄ…）、顺放或逆向放压（ＰＰ／Ｄ）、抽真空（Ｖ１、Ｖ２…）、多次压力均衡升（Ｅ１Ｒ、Ｅ２Ｒ…）、终充（ＦＲ）等步骤，各个吸附塔的抽空步骤又分为几个阶段（Ｖ１、Ｖ２…），各塔的抽空步骤连续并有部分重叠，按同一时刻处于抽空状态的塔的数量将吸附塔分为该数量的组，每组内抽空不连续。每组吸附塔接一路解吸气管路，所有解吸气管路通过几台程控阀和真空泵相连。真空泵的数量根据工艺需要任意配置，吸附塔在抽空步骤的不同阶段可采用不同数量的真空泵。该法具有吸附塔抽空时间长、抽空效率高、能耗低、操作弹性大等特点。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种变压吸附气体分离技术，特别与多塔变压吸附装置分组抽空方法有关。关于变压吸附气体分离技术，中国专利ZL 91107278.0中提供了一种从氨厂变换气中脱除二氧化碳的工艺，专利CN 1215624A公开了从含氢混合气中提取氢的多塔真空变压吸附法，专利CN 1146369A已公开一种多塔变压吸附气体分离方法，在该方法中提及当抽空步骤连续时，将吸附塔分组进行抽空，在抽空不连续的情况下，可不需要配置真空缓冲罐，但其缺点在于必须配备与吸附塔相同组数的真空泵数量或其倍数，装置的操作弹性较小。本专利技术的目的是提供一种真空解吸时间长、抽空效率高、能耗低、操作弹性大、气体收率高的多塔变压吸附气体分离方法。本专利技术的变压吸附吸附床在一个循环周期内包括吸附(A)、多次压力均衡降(E1D、E2D…)、顺向或逆向放压(PP/D)、抽真空(V1、V2…)、多次压力均衡升(E1R、E2R…)、终充(FR)等步骤，各个吸附塔的抽空步骤又分为几个阶段，每个阶段所采用的真空泵数量根据工艺需要可以任意配置。本专利技术可按同一时刻处于抽空状态的吸附塔的数量而将吸附塔分成该数量的组(即如果同一时刻有2个吸附塔处于抽空状态则可将吸附塔分为2组，如果同一时刻有3个吸附塔处于抽空状态则可将吸附塔分为3组…)，每组内吸附塔的抽空步骤是不连续的，但从整体看抽空是连续的并有部分重叠。每组吸附塔接一路解吸气管线，然后通过几台程控阀门和真空泵相连，真空泵的数量不必为吸附塔所分组的数量或其倍数，可以根据工艺的需要任意选择真空泵的数量。本专利技术通过抽空系统几台程控阀门的设置，不但可将吸附塔进行分组使抽空步骤连续进行，省去了容积较大的缓冲罐，同时可对真空泵能力进行任意分配在抽空步骤刚开始进行时，由于吸附剂内吸附的气体量较大，这时就采用较多台真空泵对吸附塔进行抽空，使其能很快达到高真空度；到了抽空后期，吸附塔真空度已比较高了，吸附剂内残留的气体量也较少了，这时就采用较少台真空泵对吸附塔进行抽空。通过上述专利技术，充分利用了真空泵的抽空能力，同时大大降低了能耗。以下为本专利技术的实施例。实例一采用本专利技术的PSA工艺八床系统，其工艺步骤见表一，图一是该工艺典型流程图。表一 八床工艺步骤表 该八床系统最典型的是用于合成氨变换气脱除二氧化碳工艺，也适用于PSA提氢、天然气脱C2+等工艺。从表一可看出，在同一时刻处于吸附状态的塔有3个，而同一时刻处于抽空状态的塔有2个，因此可将吸附塔分为2组，1、3、5、7为一组(A系列)，2、4、6、8为一组(B系列)，这样每组各塔间的抽空步骤是不连续的，两组的抽空步骤是连续的。每个塔的抽空步骤又分为3步V1、V2、V3，其中V1和V3是重叠的。从图一可看出，当A系列吸附塔处于抽一(V1)步骤、B系列吸附塔处于抽三(V3)步骤时，开阀A1、B2，1#真空泵组用于A系列抽空，2#真空泵组用于B系列抽空；当A系列吸附塔处于抽二(V2)步骤、B系列无吸附塔处于抽空步骤时，开阀A1、A2，全部真空能力用于A系列；当A系列吸附塔处于抽三(V3)步骤、B系列吸附塔处于抽一(V1)步骤时，开阀B1、A2，1#真空泵组用于B系列抽空，2#真空泵组用于A系列抽空；当B系列吸附塔处于抽二(V2)步骤、A系列无吸附塔处于抽空步骤时，开阀B1、B2，全部真空能力用于B系列。这样真空泵的抽空能力得到了充分利用，并且当处理量变化时可任意加减真空泵的数量。本例中变换气脱碳装置处理气量为12000Nm3/h，氢气回收率≥98.5％，氮气回收率≥93％，产品净化气中CO2含量≤0.2％。表二 九床工艺步骤表 从表二可看出，在同一时刻处于吸附状态的塔有3个，而同一时刻处于抽空状态的塔有3个，因此可将吸附塔分为3组，1、4、7床为一组(A系列)，2、5、8床为一组(B系列)，3、6、9床为一组(C系列)，这样每组中各塔的抽空步骤是不连续的，3组的抽空步骤是连续的，并且部分重叠。每个塔的抽空步骤又分为3步V1、V2、V3。以A系列为例，当A系列吸附塔处于抽一(V1)步骤时，B系列吸附塔处于抽三(V3)、C系列吸附塔处于抽二(V2)，开阀A1、B3、C2，A系列用1#真空泵组抽空，B系列用3#真空泵组抽空，C系列用2#真空泵组抽空，并且真空泵的数量可根据所对应的抽空阶段进行分配；当A系列吸附塔处于抽二步骤时，B系列吸附塔处于抽一(V1)、C系列吸附塔处于抽三(V3)，开阀A2、B1、C3，各系列又分别由2#、1#、3#真空泵组对其进行抽空；当A系列吸附塔处于抽三(V3)步骤时，B系列吸附塔处于抽二(V2)、C系列吸附塔处于抽一(V1)，开阀A3、B2、C1，各系列又分别由3#、2#、1#真空泵组对其进行抽空；当A系列吸附塔抽空步骤结束后，开阀B2、C1、C3，用3#真空泵组协助处于V1步骤的C系列抽空。其它系列与A系列抽真空的步骤一样，只是在时间上相互错开，程控阀门的开关有所不同。该装置以催化裂化干气为原料气，操作压力0.6MPa，装置处理气量15000Nm3/h，氢气回收率≥93％。上述说明的变压吸附工艺，可以在细节上作各种变化和改进，均没有超过本专利技术从属权限中所提出的范围，例如，吸附床数量的变化、压力均衡次数的变化、抽空步骤重叠塔数的变化、原料气种类的变化、分组数量的变化、真空泵数量的变化等，只要是带抽空步骤的PSA装置均未超出本专利技术的权限范围。权利要求1一种多塔变压吸附气体分离方法，每个吸附塔在一次循环内依次经历吸附(A)、多次压力均衡降(E1D、E2D…)、顺放或逆向放压(PP/D)、抽真空(V1、V2…)、多次压力均衡升(E1R、E2R…)、终充(FR)等步骤，各个吸附塔的抽空步骤又分为几个阶段(V1、V2…)。2.根据权利要求1所述的多塔变压吸附气体分离方法，同一时刻处于抽空状态的吸附塔的数量为2个或3个或多个。3.根据权利要求1所述的多塔变压吸附气体分离方法，按照同一时刻处于抽空步骤的吸附塔的数量将塔分为该数目的组，每组内吸附塔的抽空步骤不连续，但从整体看抽空是连续进行的，每组吸附塔接一路解吸气管线，所有解吸气管线通过几台程控阀相互连通并和真空泵相连。4.根据权利要求1或2或3所述的多塔变压吸附气体分离方法，按照同一时刻处于抽空步骤的吸附塔的数量将吸附塔分为该数目的组数N，但N至少为2。当N＝2时，相应需配置4台程控阀；当N＝3时，相应需配置的程控阀为9台；当N＝1时，相应需配置的程控阀为i×i台。5.根据权利要求4所述的多塔变压吸附气体分离方法，配置的真空泵组的数量应等于吸附塔所分组的数量，但每组真空泵的数量可为1～X的任意值，并且总的真空泵台数不必为吸附塔所分组的数量或其倍数，可根据工艺需要进行配置。6.根据权利要求4所述的多塔变压吸附气体分离方法，每组的真空泵可与其它组的真空泵进行任意互换。7.根据权利要求5所述的多塔变压吸附气体分离方法，在每个吸附塔抽空步骤的不同阶段所用的真空泵数量可根据需要进行任意配置。全文摘要本专利技术是提供一种多塔变压吸附气体分离装置和方法。每个吸附塔在一次循环依次经历吸附(A)、多次压力均衡降(E1D、E2D…)、顺放或逆向放压(PP/D)、抽真空(V1、V2…)、多次压力均衡升(E1R、E2R…)、终充(FR)等步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多塔变压吸附气体分离方法，每个吸附塔在一次循环内依次经历吸附（Ａ）、多次压力均衡降（Ｅ１Ｄ、Ｅ２Ｄ…）、顺放或逆向放压（ＰＰ／Ｄ）、抽真空（Ｖ１、Ｖ２…）、多次压力均衡升（Ｅ１Ｒ、Ｅ２Ｒ…）、终充（ＦＲ）等步骤，各个吸附塔的抽空步骤又分为几个阶段（Ｖ１、Ｖ２…）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐莉，陈健，张礼树，魏光全，
申请(专利权)人：四川天一科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]