[發明專利]帶自增壓系統的雙柱自控變壓吸附實驗系統

無效

• 申請號: 200810237273.2
• 申請日: 2008-12-29
• 公開（公告）號: CN101474522A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發明（設計）人: 楊明莉;辜敏;鮮學福;徐龍君;劉應杰
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: B01D53/047
• 分類號: B01D53/047
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司
• 代理人: 張先蕓

技術領域

本發明涉及實驗室或中小試驗之用的氣體吸附分離設備，尤其是一種帶自增壓系統的雙柱自控變壓吸附(PSA)實驗系統。

背景技術

變壓吸附法(簡稱PSA)是一種新的氣體分離技術，其原理是利用分子篩等吸附劑對不同氣體分子“吸附”性能的差異而將氣體混合物分開。PSA具有操作簡便及能量效率高的特性，越來越多地應用于工業中的體相氣體的分離和純化。目前，工業上用于對進行氣體吸附分離的PSA設備和方法較多，比如中國專利CN1432424(真空變壓吸附設備)、CN1449860(提高變壓吸附氣體分離收率與純度的方法及其裝置)、CN1806892提高變壓吸附分離法氣體回收率的工藝等，但這些PSA裝置及方法都只適用于工業化生產過程，不適用于實驗室研究混合氣體的分離工藝。由于變壓吸附過程是包含多個步驟的復雜動態過程，受待分離氣體混合物的組成成份、吸附劑特性、吸附壓力和溫度等多個因素的影響。因此，為掌握某一特定氣體分離、純化之目的，研究分析變壓吸附過程的工藝條件和參數就顯得十分重要。研究不同混合氣體分離、純化的吸附劑、根據該吸附劑設計合理的PSA分離工藝流程和工藝參數，就需要對吸附分離的時間、壓力、溫度等工藝參數進行優化，這是所屬領域技術人員長期以來研究的問題。目前，一般在實驗室通過特定吸附劑對待分離氣體各組分的吸附特性的研究找出這些待純化組分與其余“雜質”組分吸附特性差異最大的壓力、溫度等參數的范圍，作為PSA分離實施過程的參考。這種傳統方法難以涉及壓力、溫度等條件對PSA過程的綜合影響。

綜上，現有技術中還沒有用于該研究的專用實驗設備，而工業上用的PSA裝置或方法，由于體積龐大、使用成本較高等特點，顯然不能滿足實驗室研究分析實驗參數之用。因此，提供一種能夠模擬工業吸附分離過程，并為工業上的吸附分離應用提供參考數據和工藝流程的實驗系統是本領域技術人員有待解決的問題。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的是提供一種能夠模擬工業化吸附分離過程，并為工業上的吸附分離應用提供參考數據和工藝流程的帶自增壓系統的雙柱自控變壓吸附(PSA)實驗系統。

本發明的目的是這樣實現的：帶自增壓系統的雙柱自控變壓吸附實驗系統，其特征在于，包括原料供應裝置、吸附分離裝置、產品存儲裝置和控制系統，原料供應裝置的輸出端與吸附分離裝置的輸入端相連，吸附分離裝置的輸出端與產品存儲裝置的輸入端相連；所述吸附分離裝置的吸附柱包含雙吸附柱、電磁閥組、溫度傳感器、壓力傳感器和精密壓力表；所述原料供應裝置包括至少兩套原料氣罐和通過管道與原料氣罐相連的配氣罐，以及供氣增壓氣缸P1；各配氣罐通過連接閥相連；供氣增壓氣缸P1具有配氣、供氣和供氣增壓的功能，以模擬工業用原料氣的成分和氣壓；所述產品存儲裝置包括產品罐和產品氣增壓缸P2，產品氣增壓氣缸P2具有產品儲存和產品氣再循環功能；控制系統通過計算機程序控制原料供應裝置、吸附分離裝置和產品存儲裝置中各管路的電磁閥和增壓缸的自動開閉來實現對氣體的分離和純化。

相比現有技術，本發明實驗系統具有如下有益效果：

I、特別設計的配氣系統，可實現任意兩種或兩種以上氣體的定比例混合；解決了低壓或常壓下氣體(特別是用量少的雜質氣體，如H₂S)的定量引入的難題；可以模擬工業PSA用的原料氣，從而使得本實驗系統可以模擬多種不同原料氣的工業吸附過程；本實驗系統可以用于研究不同的工業原料氣在不同的參數條件下，如不同吸附劑、不同壓力條件下，進行吸附分離和提純，從而找到不同的原料氣中的所需提取物質的最佳吸附和分離參數，為不同原料氣在工業上實現吸附分離和提純的應用提供參考。

II、本實驗系統通過對電磁閥及增壓缸動作進行程序控制和監控，實現了對系統的循環自動控制，并可監控系統運行狀態；控制系統界面清晰、可操作性強；可選擇自動運行和手動運行兩種操作方式，方便操作者對PSA過程的監控、PSA流程的設計、電磁閥動作及其它PSA工藝參數的預設和調整，從而找出不同原料氣的最佳吸附工藝流程和吸附時間，為不同原料氣在工業上實現某種成分的吸附分離和提純應用提供參考。

III、在原料氣的輸出端和產品氣的輸出端設置有增壓氣缸，從而本實驗系統中的氣體壓力可以根據需要選擇性地進行增大或減少。本實驗系統工作壓力可從真空到2.4MPa，因此可選擇的壓力范圍遠超出工業PSA系統的正常工作壓力上限，有利于對吸附劑、運行工藝參數進行實驗研究；此外借助于本實驗系統不但可進行設定的PSA循環，還可用與穿透曲線測定等常規實驗。