一种多回流的变压吸附方法技术

本发明专利技术公开了一种多回流的变压吸附方法，过程中利用部分产品气回流到塔塔去置换，来进一步提高产品纯度和收率。每个吸附塔都包括吸附、均压降、置换、顺放、逆放、抽空、均压升、轻组分升压中的一步或数步，循环切换工作，间断或连续的产出至少两种产品气。本发明专利技术可应用于二元气相体系和三元气相体系混合气体的分离，通过变压吸附的方法得到两个纯组分或两个纯组分与一个富集中间组分的气体产品。

【技术实现步骤摘要】
—种多回流的变压吸附方法
本专利技术涉及一种变压吸附分离二元及三元混合气体的分离方法，特别是一种含有多重回流步骤的变压吸附气体分离方法。
技术介绍
变压吸附技术作为一种新型的分离方法，被广泛应用于气体的分离与提纯领域。随着研究的深入，其应用领域也在不断扩大。例如从空气中分离出氮气、氧气，从合成气中分离得到氢气、一氧化碳，从天然气中分离出甲烷、氢气、二氧化碳等等。变压吸附工艺是利用不同气体在吸附剂上的吸附量和吸附速率的差异，高压吸附，低压解吸的原理来分离混合气体。传统变压吸附气体分离方法通常只能获得一种产品，想要同时的到难吸附组分与易吸附组分大多采用多段变压吸附的方法或者引入置换步骤。多段法使得装置整体投资变得巨大，操作变得复杂；通过引入置换步骤后可以的到两种产品气，但只能以增加吸附塔个数或辅助设备如缓冲罐来达到提高两种产品纯度的方法，而且置换尾气一般要重新回收用以提闻收率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种改进的变压吸附工艺，克服已有技术中存在的上述问题，降低系统动力学消耗和固定投资费用。本专利技术的技术目的通过下述技术方案予以实现:，采用吸附塔并联方式予以连接，并在管路中设置缓冲罐、真空泵和压缩机，将待处理的原料气体在并联吸附塔之间通过缓冲罐、真空泵和压缩机实现气体在并联吸附塔的塔顶或者塔底之间的多次回流，以实现原料气体中组分的分离，以在吸附塔的塔顶取得轻组分、吸附塔的塔底取得重组分。在所述吸附塔内装入活性氧化铝、细孔硅胶、活性碳或者分子筛中的一种。对于二元组分的分离。采用双塔并联模式，两塔变压吸附分离空气的流程图如附图1所示:第一吸附塔(图中标识为A)与第二吸附塔(图中标识为B)并联，在第一吸附塔和原料气进口之间的管路上设置第一控制阀V-1，在第二吸附塔和原料气进口之间的管路上设置第二控制阀v-2 ；在所述第一吸附塔的塔顶通过管路与第二吸附塔的塔顶相连，在两者连接管路上设置第五控制阀V-5 ;在所述第一吸附塔的塔顶通过管路与轻组分接收装置(图中未标出)相连，并在管路上设置第三控制阀V-3，；在所述第二吸收塔的塔顶通过管路与轻组分接收装置(图中未标出)相连，并在管路上设置第四控制阀V-4;在所述第一吸附塔的塔底通过管路与真空泵相连，并在管路上设置第六控制阀V-6，还通过管路与压缩机相连，并在管路上设置第八控制阀V-8 ;在所述第二吸收塔的塔底通过管路与真空泵相连，并在管路上设置第七控制阀V-7，还通过管路与压缩机相连，并在管路上设置第九控制阀V-9 ；所述真空泵和压缩机分别通过管路与缓冲罐相连。在进行变压吸附时，采用并列的两个吸附塔，将原料气中的易吸附气体经过吸附塔吸附浓缩，不易吸附组分从塔顶流出，得到多种产品气，其工艺流程的每个循环包括吸附、降压、抽空、进料、升压:(I)所述的进料位置为吸附塔中间某一位置进料，最优选取塔内气相组成与原料气组成相等的点进料。进料可以选择低压塔低压进料和高压塔高压进料的两种方式。(2)所述的吸附过程为采用塔底重组分强制部分回流置换不易吸附组分，使其从塔顶采出部分作为轻产品部分用于低压塔升压冲洗。上述吸附过程具体为:低压原料气通过进口阀门从吸附塔A中部进入，同时从吸附塔B顶部采出的不易吸附产品部分回流至吸附塔A顶部，吸附塔A底部通过真空泵对易吸附组分进行解吸；塔A与塔B进行连接均压升压，均压的方法可以采用塔顶一塔顶，塔底一塔底的方式；将真空缓冲罐中得到的易吸附组分加压后通入吸附塔A对其进行升压；达到压力后通过置换作用从塔A顶部采出不易吸附组分，当易吸附组分将从塔顶穿透时停止置换步骤；通过连接塔A与塔B进行均压降压；压力降低后用真空泵抽空得到易吸附组分送入真空缓冲罐，同时部分作为易吸附组分产品采出。对于三元组分的分离，采用多塔并联模式，其中八塔变压吸附分离空气的流程图如附图3所示:所述第一吸附塔(A塔)塔顶通过第五管路与轻组分缓冲罐相连，并在第五管路中设置控制阀V5 — A ;其余七个吸附塔的塔顶通过各自连接管路与第五管路相连，并在各自连接管路上设置控制阀(V5 — B至V5 — H)；所述第一吸附塔(A塔)塔顶通过第七管路与中间组分缓冲罐相连，并在第七管路中设置控制阀V7—A ;其余七个吸附塔的塔顶通过各自连接管路与第七管路相连，并在各自连接管路上设置控制阀(V7— B至V7— H)；所述第一吸附塔(A塔)塔顶通过控制阀V6—A与第六管路相连，其余七个吸附塔的塔顶通过各自控制阀(V6 — B至V6 — H)与第六管路相连；[0021 ] 所述第一吸附塔塔底通过第四管路与第一压缩机相连，并在第四管路中设置控制阀V4 — A ;所述第一压缩机与重组分缓冲罐相连；其余七个吸附塔的塔底通过各自连接管路与第四管路相连，并在各自连接管路上设置控制阀(V4 — B至V4 — H)；所述第一吸附塔塔底通过第三管路与真空泵相连，并在第三管路中设置控制阀V3-A ;所述真空泵与重组分缓冲罐相连；其余七个吸附塔的塔底通过各自连接管路与第三管路相连，并在各自连接管路上设置控制阀(V3 — B至V3 — H)；所述第一吸附塔塔底通过第二管路与第二压缩机相连，并在第二管路中设置控制阀V2 — A ;所述第二压缩机与中间组分缓冲罐相连；其余七个吸附塔塔底通过各自连接管路与第二管路相连，并在各自连接管路上设置控制阀(V2 — B至V2 — H)；所述八个吸附塔塔底通过各自连接管路与第一管路相连，并在各自连接管路上设置控制阀(VI—A至Vl—H)，所述第一管路与原料气进气口相连。在进行变压吸附时，采用并列的多个吸附塔，利用原料气中的各组分在吸附剂内吸附量的差异，在不同时间及步骤下得到多种产品气，其工艺流程的每个循环包括吸附、置换一、降压、顺放、置换二、抽空、均压升、终升压:(I)原料气为三组分的混合气体，且在预定吸附剂内组分间吸附容量有明显差异以达到分离的目的。(2)置换一采用的气体为富集中间组分的气体经加压后从塔底进入，置换的压力与吸附压力相同。(3)置换二采用的为从塔底采出的最易吸附组分经塔底进入，置换压力采用常压至吸附压力间的某一压力进行。上述变压吸附过程的具体过程为:原料气加压后经管道从塔底进入吸附塔内，将组分按吸附量从小到大记为难、中、易，此时在塔内也会形成三个传质区当中吸附组分波峰到达某一位置但未穿透时停止进料；将另一个塔在顺放过程和第二次置换过程中采出的富集中间组分的气体加压后从塔底通入进行第一次置换，置换废弃也为难吸附组分采出，当中间组分将要穿透时停止第一次置换；将此吸附塔与其他吸附塔连接进行N次均压(N大于等于2小于吸附塔个数)，是的塔内压力降低，回收死空间内的难吸附组分，并提高中间组分的浓度；进行第二次置换，采用抽真空阶段塔底采出的易吸附组分做原料气从塔底通入，同时在塔顶得到置换尾气为富含中间组分产品气，当易吸附组分将要穿透时停止进料；当第二次置换压力高于常压时加入顺向降压步骤，从塔顶得到中间组分产品气，此时易吸附组分已经完全穿透；抽真空步骤从塔底得到高纯度的易吸附组分并使吸附床得到再生；在抽真空结束后，用来自其他高压吸附塔的气体对其进行N次均升压过程，此过程与均压降压过程相对应；在均压结束后，为了达到塔内压力变化平稳的目的，采用部分高压力的难吸附产品气通过终升压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多回流的变压吸附方法，其特征在于，采用吸附塔并联方式予以连接，并在管路中设置缓冲罐、真空泵和压缩机，将待处理的原料气体在并联吸附塔之间通过缓冲罐、真空泵和压缩机实现气体在并联吸附塔的塔顶或者塔底之间的多次回流，以实现原料气体中组分的分离，以在吸附塔的塔顶取得轻组分、吸附塔的塔底取得重组分。

【技术特征摘要】
1.一种多回流的变压吸附方法，其特征在于，采用吸附塔并联方式予以连接，并在管路中设置缓冲罐、真空泵和压缩机，将待处理的原料气体在并联吸附塔之间通过缓冲罐、真空泵和压缩机实现气体在并联吸附塔的塔顶或者塔底之间的多次回流，以实现原料气体中组分的分离，以在吸附塔的塔顶取得轻组分、吸附塔的塔底取得重组分。2.根据权利要求1所述的一种多回流的变压吸附方法，其特征在于，在所述吸附塔内装入活性氧化铝、细孔硅胶、活性碳或者分子筛中的一种。3.根据权利要求1所述的一种多回流的变压吸附方法，其特征在于，选用共有2—24台吸附塔并列安装。4.根据权利要求1或者2所述的一种多回流的变压吸附方法，其特征在于，对于二元组分的分离，采用双塔并联模式: 第一吸附塔与第二吸附塔并联，在第一吸附塔和原料气进口之间的管路上设置第一控制阀，在第二吸附塔和原料气进口之间的管路上设置第二控制阀； 在所述第一吸附塔的塔顶通过管路与第二吸附塔的塔顶相连，在两者连接管路上设置第五控制阀；在所述第一吸附塔的塔顶通过管路与轻组分接收装置相连，并在管路上设置第三控制阀；在所述第二吸收塔的塔顶通过管路与轻组分接收装置相连，并在管路上设置第四控制阀； 在所述第一吸附塔的塔底通过管路与真空泵相连，并在管路上设置第六控制阀，还通过管路与压缩机相连，并在管路上设置第八控制阀；在所述第二吸收塔的塔底通过管路与真空泵相连，并在管路上设置第七控制阀，还通过管路与压缩机相连，并在管路上设置第九控制阀； 所述真空泵和压缩机分别通过管路与缓冲罐相连。5.根据权利要求4所述的一种多回流的变压吸附方法，其特征在于，选择将第一吸附塔拆分为两个串联的吸附塔(Al、A2)，将第二吸附塔拆分为两个串联的吸附塔(B1、B2)，原料气通过管路与吸附塔Al塔底、吸附塔A2塔顶相连，并设置第一控制阀，原料气通过管路与吸附塔BI塔底、吸附塔B2塔顶相连，并设置第二控制阀。6.根据权利要求5或者4所述的一种多回流的变压吸附方法，其特征在于，对于二元组分的分离，以多次回流步骤进行包括塔底抽真空得到重组分加压后回流至另一塔进行吸附置换，置换得到轻组分部分回流至低压塔内进行冲洗再生与升压，以第一吸附塔与第二吸附塔在一个周期内交替运行每一个步骤，以构成完整循环达到连续运行的目的，在一个循环内实现两次回流，一个周期内步骤如下: (1)原料气进气与难吸附组分回流(F/LR) 第一控制阀、第三控制阀、第四控制阀、第六控制阀和第九控制阀打开，其余阀门关闭；第一吸附塔处于低压状态，原料气经由V-1在塔内气相组成与进料气组成一致位置处进料，吸附剂选择性的吸附易吸附组分；同时第一吸附塔塔底气体经过第六控制阀、真空泵、缓冲罐、压缩机、第九控制阀、第二吸附塔、第四控制阀、第三控制阀回流至第一吸附塔内，用于塔内吹扫与升压；塔底打开V-6进行抽空，当压力升到进料压力后停止； (2)均压升压(ER) 第五控制阀打开，其余关闭；进料结束后打开阀门V-5将其与第二吸附塔连接进行均压升压过程，使得其压力继续升高；(3)易吸附组分升压(HPP) 打开第七和第八控制阀，其余关闭；为了使整体压力变化平稳，需要对均压升压后的第一吸附塔进一步升压，采用抽真空得到的易吸附组分加压后经V-8回流至塔内的方式，使压力达到置换压力； (4)易吸附组分回流置换(HR/RP ) 打开第二、第三、第四、第七和第八控制阀，其余控制阀关闭；原料气经由V-2在塔内气相组成与进料气组成一致位置处进料，吸附剂选择性的吸附易吸附组分；同时第二吸附塔塔底气体经过第七控制阀、真空泵、缓冲罐、压缩机、第八控制阀至第一吸附塔，即将部分易吸附组分加压后经V-8回流至第一吸附塔内，将难吸附组分置换出，从塔顶经V-3得到，当易吸附组分将要穿透时停止进料； (5)均压降压(ED) 打开第五控制阀，其余控制阀关闭；将第一吸附塔与第二吸附塔连接经第五吸附...

【专利技术属性】
技术研发人员：张东辉，张正旺，鲁东东，银醇彪，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：