[發(fā)明專利]富氮氣體制備方法、氣體分離方法及富氮氣體制備裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280067963.2
• 申請日: 2012-04-09
• 公開（公告）號: CN104066493B
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 坂本英久;國分磨希也
• 申請（專利權(quán)）人: 大陽日酸株式會社
• 主分類號: B01D53/04
• 分類號: B01D53/04;C01B21/04
• 代理公司: 北京德琦知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11018
• 代理人: 齊葵,周艷玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種富氮氣體制備方法、氣體分離方法及富氮氣體制備裝置。本申請基于2012年1月30日在日本申請的特愿2012-016575號要求優(yōu)先權(quán)，并且在此援引其內(nèi)容。

背景技術(shù)

一般而言，利用變壓吸附(Pressure Swing Adsorption：PSA)方式，從包含氮的原料空氣(以下，簡稱“原料空氣”)分離并提純的富含氮的氣體(以下，稱作“富氮氣體”)以防爆用吹掃氣體或熱處理爐的氣氛氣體等多種用途而被使用。

對這種PSA方式的富氮氣體的分離并提純來說，專門使用電氣作為動力，近年來，期望著面向維護費的削減和節(jié)能化的進一步的省電力化。

以往以來，作為利用這種PSA方式的富氮氣體制備裝置(以下，稱作“氮PSA裝置”)，已知有圖7所示的裝置。

如圖7所示，氮PSA裝置101具備用于對原料空氣加壓的原料空氣壓縮機102、兩個吸附槽(第一吸附槽103A及第二吸附槽103B)和制品槽104。

另外，在各個吸附槽103A、103B的連接有原料空氣壓縮機102的一側(cè)(以下，稱作“上游側(cè)”)及連接有制品槽104的一側(cè)(以下，稱作“下游側(cè)”)設(shè)置有自動切換式開關(guān)閥111a、111b、116a、116b，并且在氮PSA裝置101中設(shè)置有自動切換式開關(guān)閥112a、112b、113、115和可調(diào)節(jié)流量的流量調(diào)節(jié)閥114。另外，在制品槽104的出口側(cè)設(shè)置有自動切換式開關(guān)閥106。

另外，在兩個吸附槽103A、103B中分別填充有優(yōu)先吸附從原料空氣壓縮機102送出的壓縮原料空氣中氧和二氧化碳等不需要成分的吸附劑105。

作為使用這種氮PSA裝置101從原料空氣中分離出富氮氣體的方法，已知有重復進行加壓吸附工序、降壓均壓工序、降壓再生工序和加壓均壓工序這各工序的方法。

在該方法下，當?shù)谝晃讲?03A和第二吸附槽103B中的一個處于加壓吸附工序時，另一個處于降壓再生工序，當一個處于降壓均壓工序時，另一個處于加壓均壓工序。因此，對于第一吸附槽103A依次進行加壓吸附工序、降壓均壓工序、降壓再生工序和加壓均壓工序時，在第二吸附槽103B中依次進行降壓再生工序、加壓均壓工序、加壓吸附工序和降壓均壓工序。以下，以第一吸附槽103A的工序為基準進行說明。

首先，在加壓吸附工序中，將通過原料空氣壓縮機102而加壓的壓縮原料空氣導入至第一吸附槽103A內(nèi)并加壓第一吸附槽103A內(nèi)，使原料空氣中的不需要成分優(yōu)先被吸附劑109吸附，得到富氮氣體。接著，在降壓均壓工序中，將第一吸附槽103A內(nèi)殘留的相對高壓的氣體導入至第二吸附槽103B內(nèi)。

接著，在降壓再生工序中，將第一吸附槽103A開放于大氣中而使第一吸附槽103A內(nèi)的壓力下降，解吸被吸附劑105吸附的不需要成分，并且向第一吸附槽103A的外部排出。此時，優(yōu)選將從實施加壓吸附工序的第二吸附槽103B的下游側(cè)取出的富氮氣體通過第一吸附槽103A的下游側(cè)導入至第一吸附槽103A內(nèi)，從而促進不需要成分的解吸。

而且，在加壓均壓工序中，向已完成降壓再生工序的第一吸附槽103A內(nèi)導入已完成加壓吸附工序的第二吸附槽103B內(nèi)殘留的相對高壓的氣體。

若基于圖7進一步具體說明，則在第一吸附槽103A處于加壓吸附工序時(即，第二吸附槽103B處于降壓再生工序時)，開關(guān)閥111a、112b、116a為開，其它開關(guān)閥為關(guān)。

因此，通過原料空氣壓縮機102壓縮的壓縮原料空氣通過開關(guān)閥111a導入至第一吸附槽103A內(nèi)。

導入至第一吸附槽103A內(nèi)的壓縮原料空氣被吸附劑105吸附氧和二氧化碳等不需要成分，成為富含氮成分的富氮氣體，并且通過開關(guān)閥116a被送到制品槽104，成為制品氣體。此時，富氮氣體的一部分通過流量調(diào)節(jié)閥114導入至第二吸附槽103B內(nèi)，用于第二吸附槽103B內(nèi)的吸附劑105的再生。

接著，當?shù)谝晃讲?03A進入降壓均壓工序，第二吸附槽103B進入加壓均壓工序時，則開關(guān)閥113、115為開，其它開關(guān)閥為關(guān)。

因此，在該降壓均壓工序中，第一吸附槽103A內(nèi)殘留的相對高壓的氣體通過開關(guān)閥113、115從第一吸附槽103A導入至第二吸附槽103B內(nèi)。

接著，通過將開關(guān)閥111b、112a、116b設(shè)為開，將其他開關(guān)閥設(shè)為關(guān)，第一吸附槽103A進入降壓再生工序，第二吸附槽103B進入加壓吸附工序。