一种改进的变压吸附方法技术

一种变压吸附方法，包括至少４个吸附床，其吸附和再生循环过程由吸附、多次均压降压、顺向排放、逆向排放、逆向冲洗、多次均压升压和最终升压等步骤组成，其特征在于一个吸附床的顺向排放步骤排放的顺放气直接或经过顺放气罐同时为至少两个其他吸附床提供逆向冲洗气，在最后一个逆向冲洗步骤时，一个吸附床的顺向排放步骤排放的顺放气直接或经过顺放气罐为一个其他吸附床提供冲洗气和辅助升压气体，同时为至少另一个其他吸附床提供逆向冲洗气。本发明专利技术的方法可提高变压吸附系统的产品气回收率和吸附能力，降低变压吸附系统的投资，广泛地应用于各种气体的变压吸附法净化或提纯过程。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于吸附分离
，更具体地是一种从各种气体混合物分离或纯化气体组分的变压吸附(简称PSA)方法。
技术介绍
变压吸附(简称PSA)作为吸附分离过程的一项重要分支，主要用于各种工业气体混合物的分离与纯化。例如，用于从各种含氢混合气体中除去轻烃类、氮气、一氧化碳、二氧化碳等，以制取弱吸附能力的纯氢气体(纯度通常大于98％)，用于石油和化学工业中的各种加氢过程以及冶金和电子等工业领域。另一方面，还可用于从各种混合气体中回收较强吸附能力的气体如乙烯、一氧化碳、二氧化碳等。为解决变压吸附过程产品气回收率低、吸附剂耗量大等问题，美国专利3986849提出了多床选择吸附的变压吸附方法。该工艺采用至少七个吸附床，每个吸附床经历至少三次均压步骤。对于该专利所述的十床三次均压变压吸附系统，每个吸附床的每次循环过程由吸附、一次均压降压、二次均压降压、三次均压降压、顺向降压(提供冲洗气)、逆向降压、逆向冲洗、三次均压升压、二次均压升压、一次均压升压、最终升压等步骤构成。在十床运行中，始终有三个吸附床处于吸附步骤(生产产品气)，其余七个吸附床处于不同的再生步骤。该方法提出的多床变压吸附方法，采用单床对单床的冲洗工艺，即一个吸附床顺向降压过程排放的气体仅为另外一个吸附床提供冲洗气，从而影响了多床变压吸附过程的生产效率和产品气回收率。要增加均压次数以提高产品气回收率，就必须增加变压吸附系统的吸附床数量或减少逆向冲洗的时间，从而导致变压吸附系统投资的增加或高产品气回收率的降低。((美)R.T.扬著，《吸附法气体分离》，化学工业出版社，1991年1月，叶振华著，《化工吸附分离过程》，中国石化出版社，1992年12月)
技术实现思路
本专利技术的目的是克服已知技术的不足，提供一种高产品气回收率、低吸附剂耗量的高效变压吸附方法。本专利技术的主要技术方案以上述已知技术为基础，对多床同时吸附的变压吸附系统，用单床对多床的冲洗工艺即一个吸附床的顺放气直接或经过至少一个顺放气罐同时为一个或至少两个其他吸附床提供冲洗气，可在同样的循环时间内，实现比上述已知技术更长的冲洗时间，或者可缩短循环时间，从而提高变压吸附系统的产品气回收率和变压吸附系统吸附剂的利用率，降低变压吸附系统的投资。由于本专利技术可提供比上述已知技术更长的冲洗时间，在保证冲洗效果的情况下，逆向冲洗步骤的最后阶段也可进行辅助升压，因此可获得更多的均压次数，从而提高变压吸附系统的产品气回收率。此时一个吸附床的顺放气直接或经过至少一个顺放气罐同时用作至少一个其他吸附床的逆向冲洗气和至少另一个其他吸附床的辅助升压气体。上述升压过程为辅助升压步骤，可升压至两个吸附床压力相等，也可升压至某一中间压力。本专利技术通过设置至少一个顺放气罐，还可以实现单床同时吸附的变压吸附系统的连续冲洗，并缩短其循环时间，从而提高变压吸附系统吸附剂的利用率，降低变压吸附系统的投资；或者在保证冲洗效果的情况下，在逆向冲洗步骤的最后阶段进行辅助升压(可升压至两个吸附床压力相等，也可升压至某一中间压力)，因此可获得更多的均压次数，从而提高变压吸附系统的产品气回收率。本专利技术的变压吸附方法特别适用于从各种含氢混合气体中除去轻烃类、氮气、一氧化碳、二氧化碳等，以制取弱吸附能力的纯氢气体。本专利技术的变压吸附系统的吸附压力为0.2-8.0Mpa，最好为0.7-3.6Mpa，吸附温度为5-80℃，最好为20-45℃，解吸压力为常压-4.0Mpa，最好为0.03-0.2Mpa。本专利技术的变压吸附系统，根据所分离的流体和所采用的工艺技术不同，吸附床可以是单一吸附剂床层，也可以是不同吸附剂组成的两层或多层复合床，所用的吸附剂为工业上常用的吸附剂，包括分子筛、活性炭、活性氧化铝、硅胶等。吸附床的数量根据所分离的流体种类、流量、压力进行选择，通常为4至20个吸附床，最好为6至16个吸附床，始终有1个、2个或多个吸附床处于吸附步骤，构成多床多次均压工艺，均压次数为1至8次，最好为2至6次。其吸附和再生循环过程由吸附、多次均压降压、顺向排放、逆向排放、逆向冲洗、多次均压升压和最终升压等步骤组成。每个吸附床在每一次吸附和再生循环过程中依次经历以下步骤1.至少一个吸附步骤在吸附压力下，原料混合气进入吸附床的原料端，同时从吸附床的产品端输出产品气。2.至少一个均压降压步骤由上述吸附床的原料端向上述吸附床的产品端排出床层死空间气体，分别用于其他吸附床的均压降压过程。均压降压步骤的次数即均压次数为1至8次最好为2至6次。3.至少一个顺向降压排放步骤由上述吸附床的原料端向上述吸附床的产品端排出床层死空间气体，进一步降低上述吸附床的压力，上述吸附床的顺向排放步骤排放的顺放气直接或经过至少一个顺放气罐同时为至少一个其他吸附床或同时为至少两个其他吸附床提供冲洗气或辅助升压气体，或者用于同时为至少一个其他吸附床提供冲洗气和为至少一个其他吸附床提供辅助升压气体。顺向降压排放步骤可以占用1个、2个或多个时间单元，最好为1个或2个，也可与其他步骤包括最后一个均压降压步骤和逆向排放步骤中的1个或2个，共用1个时间单元。4.至少一个逆向排放步骤由上述吸附床的产品端向上述吸附床的原料端将吸附塔压力降至解吸压力，此时被吸附的杂质开始从吸附剂中大量解吸出来，解吸气进入解吸气缓冲罐。逆向降压排放步骤可以占用1个、2个或多个时间单元，最好为1个或2个，也可与其他步骤包括最后一个均压降压步骤、顺向排放步骤、逆向冲洗步骤中的1个或2个，共用1个时间单元。5.至少一个逆向冲洗步骤由上述吸附床的产品端接收顺放气向上述吸附床的原料端进行冲洗，使吸附剂中吸附的杂质进一步解吸，逆向冲洗步骤产生的冲洗再生气进入解吸气缓冲罐。在这一步骤中，上述吸附床单独或同时与至少一个其他吸附床一起直接或经过至少一个顺放气罐接收至少另一个其他吸附床提供的顺放气，用作逆向冲洗气或辅助升压气体。逆向冲洗步骤可以占用1个、2个或多个时间单元，最好为2至8个时间单元。最后一个逆向冲洗步骤，可接收顺放气进行逆向冲洗，也可接收顺放气进行辅助升压。在最后一个逆向冲洗步骤时，一个其他吸附床的顺向排放步骤排放的顺放气直接或经过至少一个顺放气罐为上述吸附床提供逆向冲洗气和辅助升压气体，同时为至少另一个其他吸附床提供逆向冲洗气。上述辅助升压步骤，可以占用1个时间单元，也可以占用1个时间单元的一部分时间；可升压至两个吸附床压力相等，也可升压至某一中间压力。逆向冲洗步骤接收顺放气的时间与上述顺向排放步骤提供冲洗气的时间之比大于或等于1.0，最好为1.0至4.0。6.至少一个均压升压步骤分别用来自其它吸附床均压降压步骤的排放气，由上述吸附床的产品端向上述吸附床的原料端依次对上述吸附床进行升压，这一过程与上述均压降压过程相对应，次数为1至8，最好为2至6次。一次均压升压即可接收一次均压降压步骤的排放气进行均压升压，也可接收产品气和原料气进行最终升压。7.至少一个最终升压步骤 为了使上述吸附床可以平稳地切换至下一次吸附步骤并保证产品纯度在这一过程中不发生波动，需要用产品气从吸附床的产品端或同时用原料气从吸附床的原料端将上述吸附床的压力升至吸附压力。最终升压步骤可以占用1个、2个或多个时间单元，最好为1个或2个时间单元。所有吸附床交替进行以上的吸附本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变压吸附方法，在包括至少４个吸附床的变压吸附装置中，始终有至少一个吸附床处于吸附步骤，其吸附和再生循环过程由至少一个吸附、至少一个均压降压、至少一个顺向排放、至少一个逆向排放、至少一个逆向冲洗、至少一个均压升压和至少一个最终升压在内的步骤组成，其特征在于：（１）对于每个循环中的任何一个吸附床，顺向排放步骤排放的顺放气直接或经过至少一个顺放气罐同时为至少一个其他吸附床或同时为至少两个其他吸附床提供冲洗气或辅助升压气体。逆向冲洗步骤可以占用１个、２个或多个时间单元，最后一个逆向冲洗步骤，可接收顺放气进行逆向冲洗或接收顺放气进行辅助升压，在最后一个逆向冲洗步骤时，一个其他吸附床的顺向排放步骤排放的顺放气直接或经过至少一个顺放气罐为上述吸附床提供逆向冲洗气和辅助升压气体，同时为至少另一个其他吸附床提供逆向冲洗气，所述的辅助升压步骤，占用１个时间单元或占用１个时间单元的一部分时间；升压至两个吸附床压力相等或升压至某一中间压力，所述的一次均压升压步骤即可接收一次均压降压步骤的排放气进行均压升压或同时接收产品气和原料气进行最终升压，所述的最终升压步骤用产品气从吸附床的产品端或同时用原料气从吸附床的原料端将上述吸附床的压力升至吸附压力，　　　　（２）对于每个循环中的任何一个吸附床，偶数步骤和奇数步骤的时间可以相等，也可以是不等的。偶数步骤与奇数步骤或奇数步骤与偶数步骤的时间之比大于或等于１，顺向排放步骤与最后一个均压降压步骤和逆向排放步骤等中的１个或２个共用同一个时间单元，　　　　（３）对于每个循环中的任何一个吸附床，逆向冲洗步骤接收顺放气的时间与顺向排放步骤提供冲洗气的时间之比大于或等于１，　　　　所述的变压吸附系统的吸附压力为０．２－０．８ＭＰａ，吸附温度为５－８０℃，解吸压力为常压－４．０Ｍｐａ。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李群柱，
申请(专利权)人：李群柱，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]