从混合气中同时提纯易吸附相和难吸附相的变压吸附气体分离方法技术

本发明专利技术为从混合气中同时提纯易吸附相和难吸附相的变压吸附气体分离方法。只用一段ＰＳＡ装置，装置中的每个吸附塔都包括有预吸附步骤和再吸附步骤。这两个步骤是当吸附塔的出口处易吸附组分杂质含量快超过要求时，原料气继续通入该塔，易吸附组分吸附前沿继续推进，杂质含量超标的难吸附组分气体不经产品气出口阀门流出而是从另一阀门流出到另一个刚完成难吸附组分产品升压的吸附塔进行预吸附。从根本上提高了难易吸附和产品的纯度和收率，同时降低了装置的投资和能耗。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及利用变压吸附将气体混合物进行分离的方法，尤其涉及同时获得难吸附相和易吸附相产品气的方法。从混合气中同时提纯易吸附相和难吸附相，在这两种产品中，易吸附相与难吸附相互为杂质。易吸附和难吸附相是相对的。在从变换气中同时制取CO2和氮氢气工艺中，CO2是易吸附相，N2、H2气是难吸附相，量少的CO、CH4吸附能力居中，它们将随置换气部分被除去；在从空气中同时制取N2和O2的工艺中，N2是吻吸附组分，O2是难吸附组分，等等。在通常的变压吸附中，为了使难吸附相产品中杂质含量低，在吸附步骤中，当出口的难吸附组分产品气中杂质含量达到一定限度时，就停止吸附。此时，吸附塔出口端附近还有一段易吸附相未达到吸附饱和的床层。在这一段床层的气相中，难吸附相浓度很高，高于原料气的浓度，易吸附相浓度低，低于原料气的浓度，却高于难吸附相产品对易吸附相组分杂质所要求的浓度；在这段床层的吸附剂中还吸附有部分难吸附组分。吸附结束后，塔内死空间这部分气体采用均压步骤回收一部分，但由于易吸附组分吸附前沿离出口较远，均压次数不可能太多等因素，均压回收的难吸附组分气体量受到了限制。变压吸附分离气体，比较普通的方法是用一段吸附塔装置将混合气中易吸附相作为杂质除去，得难吸附相产品，或者将易吸附相提纯得产品，难吸附相作为杂质除去。以前同时提纯易吸附相和难吸附相的变压吸附方法，往往需要串联一段或二段吸附塔装置，进一步净化难吸附组分产品气中杂质(USP4790858)，因此难吸附相组分产品收率低、投资、能耗较高。本专利技术的目的是提供一种可同时提高易吸附组分产品和难吸附组分产品的纯度和收率，投资少、能耗少的。本专利技术是这样实现的，用一段PSA装置，装置中的每个吸附塔包括如下步骤(1)在吸附压力下把原料气通入吸附塔，从原料气中选择吸附易吸附组分，(2)再吸附LA当吸附塔的出口处难吸附组分产品气中易吸附组分杂质含量快要超过要求时，原料气继续通入该塔进行再吸附，易吸附组分的吸附前沿继续向前推进，易吸附组分杂质含量超过要求的难吸附组分气体不经该塔产品气出口阀门流出，而是从同端另一个阀门流出，(3)用易吸附组分气体置换出塔内的难吸附组分气体，(4)抽真空得易吸附产品，(5)预吸附FALA步骤另一个阀门流出杂质含量超过要求的难吸附组分气体进入另一个刚完成难吸附组分产品升压的吸附塔进行预吸附。每个塔依次包括预吸附FA、吸附A、再吸附LA、均压降压D、易吸附相产品气置换P，抽真空VC，均压升压R、难吸附相产品气升压FR步骤。在均压降压D步骤之后，易吸附相产品气置换P之前，有顺向放压步骤PP。在易吸附相产品气置换P步骤之后，抽真空VC步骤之前，有逆向放压步骤D。在均压降压D和均压升压R步骤之间有隔离步骤I。在均压降压D或均压升压R步骤之间有隔离步骤I。均压次数为1-7次。吸附塔的数目为3-24台。每塔依次进行如下步骤(以A塔为例)。(1)预吸附FAA塔内难吸附产品气升压，F塔的再吸附气从A塔下端进入预吸附，难吸附产品气从A塔上端流出收集，结束时关闭与F塔连接控制阀，(2)吸附A原料气从A塔下端进入，易吸附相吸附，合格的难吸附相产品气继续从A塔上端流出收集。当易吸附相吸附前沿到一定位置，关闭难吸附相流出通路，(3)再吸附LA原料气继续从下端进入A塔，A塔上端的出口气进入B塔预吸附，(4)一均降压D1A塔内气体进入已完成二均升压的C塔上端进入C塔，A、C塔压力均衡后关闭通路，(5)均降压D2A塔内气体进入D塔，压力均衡后关闭通路，(6)三均降压D3A塔内气体进入已完成抽空步骤的E塔，两塔压力均衡后关闭通路，(7)顺放PPA塔气体顺着吸附方向放出，直至接近常压后关闭通路。顺放气加压后返回原料气系统，(8)置换P纯的易吸附相产品气经增压至略高于常压，从下端进入A塔，顺着吸附方向将A塔中的难吸附组分置换出来，置换出的难吸附组分产品气经KV3流出收集，置换结束，关闭收集通路，置换流出气放空或它用，关闭放出通络，(9)抽空VC开启真空泵，将塔A内的易吸附相产品气从下端抽出，抽空结束，关闭通路，(10)三均升压R3A塔下端接受C塔的三均降压气体升压，两塔压力均衡后，关闭通路，(11)第一次隔离I1A塔所有程控阀处于关闭，(12)二均升压R2A塔接受从D塔来的二均降压气体升压，两塔压力均衡后关闭通络，(13)第二次隔离I2A塔所有程控阀处于关闭状态，(14)一均升压R1A塔接受E塔来的一均降压气升压，两塔压力均衡后关闭通路，(15)最终升压FRA塔从上端逆着吸附方向充入难吸附组分产品气，压力充至吸附压力后，关闭通路。如前所述，早先同时获得易吸附组分和难吸附组分产品的变压吸附装置，通常需要两段PSA装置。第一段用于易吸附相的吸附，易吸附相产品气置换，降压(抽真空)再生得易吸附相产品，第二段用于除去第一段PSA装置出口气中的易吸附组分，使难吸附组分产品纯度达到纯度要求。本专利技术的改进在于在吸附步骤，当出口处的难吸附组分产品气中易吸附组分杂质含量快要超过要求时，原料气继续通入该塔进行再吸附步骤，易吸附组分的吸附前沿继续向前推进，易吸附组分杂质含量超过要求的难吸附组分气体不经该塔产品气出口阀门流出，而是从上端另一个阀门流出，流出后又从底部进入另一个刚完成难吸附组分产品升压的吸附塔进行预吸附，将易吸附组分杂质除去，合格的难吸附组分产品从这一个吸附塔上端难吸附组分产品出口阀流出。再吸附步骤结束后，吸附塔进入均压步骤，进一步回收塔内死空间气体。均压降压气顺向从塔出口流出，进入另一处于均压升步骤的吸附塔。均压次数的多少取决吸附塔的数目和吸附压力，通常1～7次之间，吸附塔的台数通常在3～24之间变化。均压结束后，按本专利技术的方法，吸附塔可直接进入置换步骤，也可经过顺向放压步骤后再进入置换步骤。直接进入置换步骤时置换压力高于常压，置换结束后，通常将吸附塔降至常压，然后抽真空；顺向放压步骤，顺着吸附方向将塔内压力降至常压，顺向降压进一步将易吸附组分前沿推向出口，使用于置换的易吸附组分产品气的用量将进一步减少，顺向降压的出口气可增压后返回原料气系统，增加产品气收率。顺向降压结束后，用易吸附组分产品气在略高于常压下顺向置换，置换出来的气体可作为废气放空，也可增压后返回原料气系统，进一步增加两种产品的收率。当置换气出口中易吸附组分浓度达到其产品要求时，停止置换。置换结束，从吸附塔底部将易吸附组分产品气抽出。抽空结束，吸附塔接受其它塔均压降压气升压，均压气可从吸附塔出口进入，也可从吸附塔原料气入口进入。通常在均压步骤间设置隔离步骤，即把吸附塔程控阀全关，等待执行下一步骤。均压升压结束，吸附塔逆向接受难吸附产品气升压至吸附压力。升压结束，吸附塔从原料气入口接受从另一吸附塔再吸附步骤的出口气，进行预吸附步骤。预吸附步骤结束后，吸附塔又可进入吸附步骤。其它塔的步骤也是按这一步骤顺序操作，只是时间上是相互错开的。本专业的技术人员都知道，根据本专利技术的方法，可以由若干个塔组成一套装置，同时处于吸附状态的塔数可以为两个或两个以上。塔数的增减，均压次数的变化，隔离步骤的多少均没有超出本专利技术的范围。本专业技术人员可知，根据不同的原料气组成浓度等条件，可选用活性氧化铝、活性炭、硅胶、沸石分子筛等吸附剂中的一种或几种吸附本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从混合气中同时提纯易吸附相和难吸附相的变压吸附气体分离方法，此方法只用一段ＰＳＡ装置，装置中的每个吸附塔包括如下步骤：（１）在吸附压力下把原料气通入吸附塔，从原料气中选择吸附易吸附组分，（２）再吸附ＬＡ：当吸附塔的出口处难吸 附组分产品气中易吸附组分杂质含量快要超过要求时，原料气继续通入该塔进行再吸附，易吸附组分的吸附前沿继续向前推进，易吸附组分杂质含量超过要求的难吸附组分气体不经该塔产品气出口阀门流出，而是从同端另一个阀门流出，（３）用易吸附组分气体置换出 塔内的难吸附组分气体，（４）抽真空得易吸附产品，（５）预吸附ＦＡ：ＬＡ步骤另一个阀门流出杂质含量超过要求的难吸附组分气体进入另一个刚完成难吸附组分产品升压的吸附塔进行预吸附。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：伍仁兴，宋宇文，
申请(专利权)人：伍仁兴，宋宇文，成都拓新化工研究所，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]