带射流解吸的变压吸附系统及采用其的气体分离方法技术方案

本发明专利技术提供了一种带射流解吸的变压吸附系统及采用其的气体分离方法，所述系统包括依次连接的压缩单元、吸附单元、气体收集单元和解吸单元，其中解吸单元包括气动增压装置，气动增压装置的第一进气口与压缩气体管路的出气口连接，第二进气口与第一吸附塔的出气口和第二吸附塔的出气口均连接。本发明专利技术通过在变压吸附系统的解吸单元中嵌入气动增压装置，利用压缩气体在气动增压装置中形成的解吸负压，配合少量的产品气冲洗甚至无需使用产品气冲洗，便可实现吸附剂的彻底解吸再生，减少了产品气冲洗的消耗量，降低了设备投资和运行成本，缩短了运行周期，大幅提高了系统的总体效率。

Pressure swing adsorption system with jet desorption and its gas separation method

The invention provides a pressure swing adsorption system with jet desorption and a gas separation method thereof. The system comprises a compression unit, an adsorption unit, a gas collection unit and a desorption unit connected in turn. The desorption unit comprises a pneumatic pressurization device. The first inlet of the pneumatic pressurization device is connected with the outlet of the compressed gas pipeline, and the second inlet is connected with the first adsorption unit. The outlet of the tower and the outlet of the second adsorption tower are connected. By embedding a pneumatic booster in the desorption unit of a pressure swing adsorption system, utilizing the desorption negative pressure formed by compressed gas in the pneumatic booster device, cooperating with a small amount of product gas flushing and even needing no product gas flushing, the invention can realize the thorough desorption and regeneration of adsorbent, reduce the consumption of product gas flushing, reduce equipment investment and operation cost, and shorten transportation. Line cycle greatly improves the overall efficiency of the system.

【技术实现步骤摘要】
带射流解吸的变压吸附系统及采用其的气体分离方法
本专利技术属于气体分离领域，涉及一种变压吸附系统及采用其的气体分离方法，尤其涉及一种带射流解吸的变压吸附系统及采用其的气体分离方法。
技术介绍
氧气与氮气作为基础性工业气体在航空航天、医药化工和食品药品等领域得到了广泛应用。空气中含有大量的氧气和氮气，利用空气中各组分的物理性质不同，可将各组分分离以达到提纯的效果。目前最具代表性的空分技术包括：深冷分离法、变压吸附法和膜分离法。其中，变压吸附法(PSA)是一种重要的、具有广泛应用的气体分离方法，是低温深冷空分工艺的重要补充，用于由空气流生产氧气的传统PSA法通常采用如CaA，CaX，NaX或LiX型等氮吸附剂(又称分子筛)基于平衡吸附理论制氧，可制取氧气浓度约93％的产品气，而用于由空气流生产氮气的传统PSA法通常采用如碳分子筛基于动力学分离特性制氮，甚至可单步法制取纯度达99.9995％以上的高纯氮气，其中，无论是制氧或制氮，无论是单级吸附还是复杂的双级吸附或是多级吸附，通常，不外乎有单塔、双塔、三塔甚至多塔吸附分离工艺，而无论是哪种吸附分离工艺，按吸附分离的阶段不同，都至少将经历吸附和解吸的循环过程，尤其是其中的解吸过程，必须彻底的将吸附的气体(又称易吸附气体)彻底再生干净，回到吸附循环的起点，才能有效维持吸附分离工序的循环高效进行。通常，吸附剂(分子筛)的在线再生方法主要有如下几种：1、加热，系统结合变温吸附来设计，即将吸附剂(分子筛)加热到一定的温度，使得吸附的气体有效的逸出，并排除至系统外。2、降压再生，又分为降低至大气压(常压)或以真空泵抽吸至一定的真空压力下使得吸附剂气相中被吸附的气体(又称易吸附气体)的分压低于吸附剂孔内和表面被吸附气体(又称易吸附气体)的分压，从而使得被吸附气体(又称易吸附气体)能有效的逸出，并排除至系统外，前者设计为常压解吸(PSA)，或者则是真空解吸(又称为VSA，VPSA)。3、产品气体冲洗，采用产品气体(或者叫难吸附气体)冲洗吸附剂床层，进一步降低吸附剂气相中被吸附的气体(又称易吸附气体)的分压，使吸附剂孔内和表面被吸附气体(又称易吸附气体)能有效的逸出，并排除至系统外。CN202620982U公开了一种分离含有氢及氯硅烷和/或氯化氢混合气体的变压吸附系统，包括真空泵、均压罐、吸附塔、管道和设置在各管道上的程控阀，在解吸系统中用真空泵对吸附塔进行抽真空再生，以便进行下次吸附，该系统具有回收率高、适用范围广和使用寿命长等优点，然而在解吸过程中需要额外提供真空泵，增加了装置的运行成本和能耗，经济效益和环保效益较低。CN102091500A公开了一种变压吸附的氧氮联合分离的方法与装置，尤其适合于飞行器使用，该装置包括至少两个装填有吸附剂的吸附塔以及一套将吸附剂吸附的氧气取出的气动真空设备等，采用飞行姿态下取得的压缩空气作为气动真空设备的驱动动力，使吸附塔内因压力降低，吸附剂释放氧气而使吸附剂获得再生，可进一步改善整个系统的安装体积并优化机载设备的总体资源，然而该对比文件仍未有效解决噪音等问题。CN201132098Y公开的一种空气分离吸附系统，该系统直接利用了空气压缩机工作后产生的真空负压来对吸附塔内残留气体进行解吸，省去了庞大的真空泵系统，降低了功率消耗，减少了运行成本，达到了节能减排的效果。然而，其并未设有消音器以消除流体噪声，易产生噪音污染，同时该申请文件仅公开了一个吸附塔，导致生产过程无法连续进行，降低了设备的运行效率。目前，在几种常用的解决措施中，采用产品气体冲洗显然是最“昂贵”的方法，尽可能的少浪费产品气是提升系统效率的前提；而加热，因吸附剂导热性能差，设计成变温吸附能耗高、运转周期长，总体效率低下，难以实施；而降压再生，如设计成常压解吸，通常需结合采用较大量的产品气体冲洗才能达到吸附剂彻底再生的目的，产品气体消耗大，效率较低，而采用真空解吸，在满足吸附剂彻底再生方面有其明显的优势，无需产品气体冲洗或者结合少量产品气体冲洗即可达到彻底再生的目的，综合再生效率高，但因真空设备面临的工程化挑战如噪音等问题目前仍难以解决，此外，受到现场条件等客观因素的影响，如安装场地面积有限等问题，往往难以直接采用真空泵，因此，急需一种占地面积小且具有足够理想的经济效益和环保效益的替代方案。
技术实现思路
针对现有技术中存在的吸附剂解吸不彻底、产品气消耗量大、解吸效率低及需要额外增加抽真空设备等问题，本专利技术提供了一种带射流解吸的变压吸附系统及采用其的气体分离方法，所述系统及方法通过在解吸回路内嵌入气动增压装置，以压缩气体在气动增压装置入口形成的负压来强化变压吸附的解吸效率，不仅省去了真空泵等昂贵的真空设备，而且极大地减少了产品气冲洗的消耗量，提升了系统的总体运行效率和生产效率。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种变压吸附系统，所述系统包括依次连接的压缩单元、吸附单元、解吸单元以及气体收集单元；压缩单元，包括压缩装置；吸附单元，包括并联的第一吸附塔和第二吸附塔；气体收集单元，包括气体收集装置；解吸单元，包括气动增压装置，所述气动增压装置包括第一进气口、第二进气口、第一出气口和第二出气口，第一进气口与第一出气口连通，第二进气口与第二出气口连通；第一进气口与压缩气体管路的出气口连接，第二进气口与第一吸附塔的出气口和第二吸附塔的出气口均连接。本领域技术人员应知晓，本专利技术所述的压缩单元还包括与压缩装置连接的气体缓冲装置。所述的吸附单元还包括进料回路，其中进料回路包括用以选择性的将压缩后的原料气送入吸附塔的切换阀门和必要的管线。所述的气体收集单元还包括产品气输出回路，产品气输出回路包括用以选择性的将吸附塔与气体收集装置连通的切换阀门和必要的管线。所述的解吸单元还包括解吸回路和产品气冲洗回路，其中，解吸回路包括用以选择性的将吸附塔与大气接通的切换阀门和必要的管线，产品气冲洗回路包括单独用以选择性的将吸附塔与产品气缓冲罐相连通的切换阀门以及必要的管线。由于本专利技术的改进点不在于所述压缩单元、吸附和解吸单元和气体收集单元，在此不作赘述。例如所述变压吸附系统中各组件的连接关系可以为：压缩装置与气体缓冲装置相连，气体缓冲装置通过进料回路分别与第一吸附塔和第二吸附塔相连，第一吸附塔与第二吸附塔通过切换阀门和必要的管线并联连接，第一吸附塔和第二吸附塔通过产品气输出回路与气体收集装置相连，第一吸附塔和第二吸附塔通过解吸回路与大气相连。所述变压吸附系统的运行流程为：原料气经压缩单元压缩后进入吸附单元，在吸附压力下进行吸附、产气并输出至气体收集装置，自气体缓冲装置或外接的压缩空气源引入压缩气体至气动增压装置，在解吸回路中形成解吸负压，实现对吸附塔内吸附剂的解吸再生。本领域技术人员应知晓变压吸附系统的常规工艺流程为：来自压缩机的压缩原料气，首先进入冷干机脱除水分，然后进入由多台吸附塔组成的吸附单元，利用塔中装填的吸附剂选择性地吸附混合气体中的强吸附组分，而较难吸附的组分作为产品气由塔顶排出并收集。为实现吸附塔内吸附剂的解吸再生，通常情况下，可对吸附剂进行升温、降压或产品气冲洗等操作，但由于多数吸附剂的导热性能较差，通过升温进行解吸的能耗较高，运行周期较长，总体效率低下，难以工业化应用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变压吸附系统，其特征在于，所述系统包括依次连接的压缩单元、吸附单元、解吸单元以及气体收集单元；压缩单元，包括压缩装置；吸附单元，包括并联的第一吸附塔和第二吸附塔；气体收集单元，包括气体收集装置；解吸单元，包括气动增压装置，所述气动增压装置包括第一进气口、第二进气口、第一出气口和第二出气口，第一进气口与第一出气口连通，第二进气口与第二出气口连通；第一进气口与压缩气体管路的出气口连接，第二进气口与第一吸附塔的出气口和第二吸附塔的出气口均连接。

【技术特征摘要】
1.一种变压吸附系统，其特征在于，所述系统包括依次连接的压缩单元、吸附单元、解吸单元以及气体收集单元；压缩单元，包括压缩装置；吸附单元，包括并联的第一吸附塔和第二吸附塔；气体收集单元，包括气体收集装置；解吸单元，包括气动增压装置，所述气动增压装置包括第一进气口、第二进气口、第一出气口和第二出气口，第一进气口与第一出气口连通，第二进气口与第二出气口连通；第一进气口与压缩气体管路的出气口连接，第二进气口与第一吸附塔的出气口和第二吸附塔的出气口均连接。2.根据权利要求1所述的变压吸附系统，其特征在于，压缩气体管路的进气口与所述压缩装置的出气口相连。3.根据权利要求1或2所述的变压吸附系统，其特征在于，所述的气动增压装置内设有活塞；优选地，所述气动增压装置的驱动力为压缩空气或压缩原料气。4.根据权利要求1-3任一项所述的变压吸附系统，其特征在于，所述气动增压装置的第一出气口和第二出气口分别与消音器连接。5.根据权利要求1-4任一项所述的变压吸附系统，其特征在于，所述系统还包括预处理单元，所述预处理单元包括过滤器和冷干机。6.一种采用权利要求1-5任一项所述变压吸附系统的气体分离方法，其特征在于，所述方法包...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢东红，申广浩，朱泓菡，王斌，严富兵，蔡风平，吴仁杰，盛俊峰，
申请(专利权)人：上海穗杉实业股份有限公司，陕西莫格医用设备有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31