混合气变温变压吸附分离的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及混合气吸附分离领域，公开了混合气变温变压吸附分离的方法和系统。方法包括：(a)将混合气与吸附剂在加压条件下进行接触，所述吸附剂选择性吸附所述混合气中的杂质转变为待生剂，并得到净化的产品气；(b)使用多股具有不同温度的再生气对所述待生剂进行分段吹扫，使所述待生剂进行分段再生，得到再生剂；将所述再生剂返回步骤(a)作为所述吸附剂的一部分，重复进行步骤(a)和(b)，进行所述混合气的分离。实现解决混合气变温变压吸附分离，尤其是从氢气含量至少50

【技术实现步骤摘要】
混合气变温变压吸附分离的方法和系统


[0001]本专利技术涉及混合气吸附分离领域，具体涉及一种混合气变温变压吸附分离的方法和实施该方法的系统。

技术介绍

[0002]混合气体可以通过变压吸附的方法实现脱除其中的杂质组分，提高产品气的纯度。变压吸附利用吸附质在吸附剂上的平衡吸附容量、吸附速度和吸附力等吸附特性的差异以及吸附容量随压力变化而变化的特性，通过周期性的压力变化实现吸附和解吸过程的交替进行，属于物理过程，在常温下即可实现。
[0003]CN105817117A公开一种高效变压吸附气体分离方法，该方法利用装有一种或多种吸附剂的一组吸附床对含有强吸附组分和弱吸附组分的混和气进行物理分离，在较高压力下吸附强吸附组分，并在较低压力下解吸强吸附组分，弱吸附组分作为较高压力下的分离物连续输出，强吸附组分作为较低压力下的产物连续输出，且每一吸附床连续生产的循环过程包含原料进料的吸附步骤、均压降步骤、提供再生气的顺放步骤、逆向泻压的逆放步骤、冲洗再生的冲洗步骤、与均压降步骤对应的均压升步骤和最终升压的终充步骤，其特征在于：该组吸附床包含至少10个吸附床，每一吸附床的循环过程包含5
‑
12个冲洗步骤和1
‑
2个顺放步骤，以及包含1个或2个均压降同时提供再生气步骤，或者第1个逆放步骤同时提供再生气步骤，或者2个均压降同时提供再生气步骤与第1个逆放步骤同时提供再生气步骤。
[0004]CN1330973A公开了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
…
)。
[0005]CN108211648A公开了一种气体吸附分离装置，包括吸附功能模块、其他功能模块，所述的吸附功能模块的主要功能部分为由两个以上顺序排列的吸附单元组成的吸附序列，吸附序列包括头端和尾端，待分离气体从头端至尾端的方向通过所述的吸附序列，当位于头端的吸附单元完成对吸附质气体的饱和吸附后脱离所述的吸附序列进入包括脱附装置的其他功能模块，并在完成包括脱附处理的其他工艺处理后从尾端依顺序重新进入吸附序列，所述的吸附单元为由吸附剂和机械支持结构组成具有适当的机械强度和良好通透性的吸附固定床，完成饱和吸附的吸附单元称为饱和吸附单元，完成脱附再生的吸附单元称为再生吸附单元。装置可以兼顾高浓缩比和低的排放浓度。可以采用不同的吸附脱附方式，主要包括变温吸附、变压吸附或变温变压吸附。变温吸附通常是指低温吸附、高温脱附。变温变压吸附通常是低温高压吸附、高温低压脱附。
[0006]在变压吸附方法中，吸附剂解吸(脱附或再生)过程的再生能耗、再生时间成为制约分离工艺发展的一个因素，甚至影响气体分离工艺的大型化。因此对于现有技术需要考虑改进吸附剂的再生过程。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是为了克服现有气体分离技术存在的吸附剂再生过程影响工艺过程产量、产品气纯度和回收效率的问题，提供了一种混合气变温变压吸附分离的方法和系统。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种混合气变温变压吸附分离的方法，包括：
[0009](a)将混合气与吸附剂在加压条件下进行接触，所述吸附剂选择性吸附所述混合气中的杂质转变为待生剂，并得到净化的产品气；
[0010](b)使用多股具有不同温度的再生气对所述待生剂进行分段吹扫，使所述待生剂进行分段再生，得到再生剂；
[0011]将所述再生剂返回步骤(a)作为所述吸附剂的一部分，重复进行步骤(a)和(b)，进行所述混合气的分离。
[0012]本专利技术第二方面提供一种混合气变温变压吸附分离系统，包括：进气子系统、排气子系统、再生气子系统和主分离子系统；其中，
[0013]所述主分离子系统包含两个以上并联设置且分层装填吸附剂的吸附塔，在每个所述吸附塔内，沿吸附塔的轴向设置两个以上的再生气管路，用于使用不同温度的再生气对所述吸附剂进行分段再生。
[0014]通过上述技术方案，本专利技术提供的混合气分离方法针对吸附剂吸附不同的杂质转变为含不同杂质的分段的待生剂，通过确定吸附不同杂质的待生剂对应的再生温度，对待生剂使用具有不同温度的再生气进行分段再生，再进一步优选使用部分产品气作为再生气，实现解决混合气变温变压吸附分离，尤其是从氢气含量至少50
‑
99.9体积％的石油炼化产气或煤化工副产气中分离提取高纯度氢气的过程中，吸附剂再生不完全，产品气纯度低，回收率低的问题。
附图说明
[0015]图1是本专利技术提供的混合气变温变压吸附分离的工艺流程示意图；
[0016]图2是本专利技术实施例提供的一种实施方式的含有两个吸收塔，塔内吸附剂分三段装填用于本专利技术的混合气变温变压吸附分离的工艺流程示意图；
[0017]图3是本专利技术实施例中甲烷再生时间与再生温度变化趋势曲线；
[0018]图4是本专利技术实施例中C3烃再生时间与再生温度变化趋势曲线；
[0019]图5是本专利技术实施例中混合气的穿透曲线；
[0020]图6是现有技术含有两个吸收塔，塔内吸附剂分三段装填但没有不同温度再生气的混合气变温变压吸附分离的工艺流程示意图。
具体实施方式
[0021]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0022]本专利技术第一方面提供一种混合气变温变压吸附分离的方法，包括：
[0023](a)将混合气与吸附剂在加压条件下进行接触，所述吸附剂选择性吸附所述混合气中的杂质转变为待生剂，并得到净化的产品气；
[0024](b)使用多股具有不同温度的再生气对所述待生剂进行分段吹扫，使所述待生剂进行分段再生，得到再生剂；
[0025]将所述再生剂返回步骤(a)作为所述吸附剂的一部分，重复进行步骤(a)和(b)，进行所述混合气的分离。
[0026]本专利技术的一些实施方式中，优选地，所述待生剂包括多个含有不同杂质的待生剂子段，对所述待生剂子段用温度不同的再生气进行再生。
[0027]本专利技术的一些实施方式中，优选地，对应不同的所述待生剂子段，所述再生气的温度根据所述待生剂子段所含的吸附剂与杂质间的作用和吸附热确定。由此实现对所述待生剂的分段再生，获得更好的再生效果。所述再生气的温度可以考虑具体的混合气的组成及吸附剂的具体的吸附再生的要求。
[0028]本专利技术的一些实施方式中，优选地，所述再生气为部分所述产品气。引用部分产品气作为再生气能够节省吸附剂再生的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混合气变温变压吸附分离的方法，包括：(a)将混合气与吸附剂在加压条件下进行接触，所述吸附剂选择性吸附所述混合气中的杂质转变为待生剂，并得到净化的产品气；(b)使用多股具有不同温度的再生气对所述待生剂进行分段吹扫，使所述待生剂进行分段再生，得到再生剂；将所述再生剂返回步骤(a)作为所述吸附剂的一部分，重复进行步骤(a)和(b)，进行所述混合气的分离。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述待生剂包括多个含有不同杂质的待生剂子段，对所述待生剂子段用温度不同的再生气进行再生；优选地，对应不同的所述待生剂子段，所述再生气的温度根据所述待生剂子段所含的吸附剂与杂质间的作用和吸附热确定。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述再生气为部分所述产品气。4.根据权利要求1
‑
3中任意一项所述的方法，其中，所述混合气为氢气含量至少50
‑
99.9体积％的石油炼化产气或煤化工副产气，优选为石油炼化的加氢精制或加氢裂化的尾气、焦炉煤气尾气；优选地，所述混合气还含有含量为0.1
‑
50体积％的H2S、SO2、CO、N2、Ar、CO2、C1‑
C5的烃中的至少一种；优选地，所述产品气为纯度达到99.99体积％以上的氢气。5.根据权利要求1
‑
4中任意一项所述的方法，其中，所述接触的温度为
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30℃至500℃，所述接触的表压压力为0
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6MPa。6.根据权利要求1
‑
5中任意一项所述的方法，其中，步骤(b)前还包括：均压降、卸压放空的步骤；步骤(b)后还包括均压升、终充压的步骤。7.根据权利要求4
‑
6中任意一项所述的方法，其中，所述混合气中含有杂质为CO2、CH4、Ar、H2S、SO2中的至少一种时，所述吸附剂为活性炭，分段再生的温度为0
‑
40℃；所述混合气中含有杂质为CO和/或N2时，所述吸附剂为分子筛，分段再生的温度为0
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40℃；所述混合气中含有杂质为CO2、H2S、SO2中的至少一种时，所述吸附剂为活性炭负载类吸附剂，分段再生的温度为25
‑
150℃；所述混合气中含有杂质为H2O时，所述吸附剂选用活性氧化铝、硅胶类吸附剂、13X中的至少一种，分段再生的温度为0...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘聪敏，何广利，翟俊香，郭秀盈，
申请(专利权)人：北京低碳清洁能源研究院，
类型：发明
国别省市：