[發明專利]真空變壓吸附制富氧吸附塔

有效

• 申請號: 201310359967.4
• 申請日: 2013-08-19
• 公開（公告）號: CN103394269A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 蔣兆華;戴宇;蘇為民;李東林
• 申請（專利權）人: 成都華西氣體化工有限責任公司
• 主分類號: B01D53/047
• 分類號: B01D53/047;C01B13/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及化工領域，具體而言，涉及一種真空變壓吸附制富氧吸附塔。?

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背景技術

真空變壓吸附（VPSA）制富氧作為一種化工單元技術，現已廣泛地用于空氣分離制取富氧。隨著變壓吸附技術的發展及裝置的大型化，對吸附塔本身也提出了更高的要求，要求吸附劑的吸附容量大、吸附和脫附速率快、吸附劑的利用率高。同時隨著國民經濟的發展，國家對環境保護力度的加強，真空變壓吸附制富氧由于能有效地起到節約能源減少排放的有益效果，必將更廣泛地應用于冶煉富氧燃燒、廢水曝氣處理等工業領域。?

目前吸附分離過程中的吸附器有軸向、徑向兩種。?

如圖1所示為軸向吸附器，其中，1為產品氣出口，2為裝料口，3為上篩板，4為多層分子篩，5為吸附器外殼，6為下篩板，7為圓形分布器，8為原料氣進口。由于空氣從進料端進入吸附塔，在待分離氣體向產氣端流動過程中，空氣中的氮氣逐步被吸附塔內的分子篩吸附劑吸附，氣體流動方向上氧氣濃度逐步升高，氣體流量逐漸減小，在空氣通過吸附劑過程中，在吸附塔上、中、下段氣體流速連續變化。不論在吸附還是解吸階段吸附塔內的流速都是不均勻的。這會明顯降低吸附劑的利用率，造成吸附劑單位氧氣產量降低。?

如圖2所示為徑向吸附器，其中，1為產品氣出口，2為氮氣進口，3為壓緊膠囊，4為多層分子篩，5為出口網管，6為進口網板，7為外殼，8為底板，9為原料氣進口。徑向吸附器雖然解決了不同層面的吸附劑負荷，但是，由于進、出口通道的氣體流速分布不很均勻，同時在吸附塔裝填吸附劑不均勻，會造成在吸附塔的不同高度吸附劑對氣體的阻力不同，也會影響氣體通過吸附劑的流速，同樣會造成待分離的空氣在吸附塔上、中、下部氣體流速流量的差異，影響吸附劑性能的發揮使用。?

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發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種變壓吸附制取富氧吸附塔，以解決現有技術中吸附劑床層由于氣體流速變化、吸附劑磨損而造成的吸附劑未充分利用的問題。?

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為了解決上述問題，本發明提供了一種真空變壓吸附制富氧吸附塔，如圖3所示，包括進料口、原料氣進口、產品氣出口、上篩板、下篩板，所述的吸附塔從進氣端向產氣端方向呈由大到小的錐形。

特別地，所述的吸附塔底部直徑D與頂部直徑d滿足關系式：?

(D/d)^2?=C_Z?/(?C_O2*ф_O2)；

其中，C_Z是吸附塔所需氧氣濃度，C_O2為空氣組成中氧濃度，ф_O2為吸附塔中氧氣的收率。

特別地，所述的吸附塔裝填吸附劑的體積V為：?

V=∏*H?/12(D²?+D*d+d²)；

其中，∏為圓周率，H為吸附塔的高度，D為吸附塔底部直徑，d為吸附塔頂部直徑。

特別地，所述的吸附塔底面錐度夾角θ由下式計算：?

tgθ=2*H/(D-d)；

其中，H為吸附塔的高度，D為吸附塔底部直徑，d為吸附塔頂部直徑。

優選地，所述的吸附塔底面錐度夾角范圍為75度至90度。?

優選地，當VPSA裝置氧氣濃度在90%至93%之間時，所述的吸附塔的底面錐度夾角在81.3度至90度；當VPSA裝置氧氣濃度在90%至75%之間時，所述的吸附塔的底面錐度夾角在82.1度至90度；當VPSA裝置氧氣濃度在75%至70%之間時，所述的吸附塔的底面錐度夾角在83.1度至90度。?

特別地，所述的吸附塔還包括以下之一或其任意組合：多層分子篩、吸附器外椎體、分布器、導流錐體、擴散椎體。上述變壓吸附制取富氧的新型吸附塔，通過吸附塔的錐形結構，保證了氣體從進氣端到產氣端氣流始終保持均勻一致的流速；在吸附塔中沿氣體流動方向上，氮氣在流體中的濃度逐漸減小；沿氣體流動方向上，吸附器內單位高度的分子篩吸附劑的裝填量也逐漸減?。惶岣吡宋狡髦蟹肿雍Y吸附器的利用效率，減少了裝填量，降低了VPSA富氧裝置成本。本發明所述的真空變壓吸附制富氧吸附塔對現有的徑向、軸向吸附塔進行了改進，提高了吸附塔內分子篩的利用率，提高了吸附劑的單位產量，使裝置的效率更高。?

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附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。?