[發明專利]一種能提高氧氣回收率的兩級串聯變壓吸附制氧系統及其操作方法

有效

• 申請號: 201410053554.8
• 申請日: 2014-02-17
• 公開（公告）號: CN103768891A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 陳宗蓬;劉安漣;王晨;申廣浩;羅二平;賈吉來;謝東紅;俞曉峰;劉輝
• 申請（專利權）人: 上海穗杉實業有限公司
• 主分類號: B01D53/047
• 分類號: B01D53/047;C01B13/02
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

1.一種能提高氧氣回收率的兩級串聯變壓吸附制氧系統，其中，第一級PSA為裝有常規沸石等氮吸附劑的基于平衡吸附機理的氧氮分離變壓吸附分離系統，第二級PSA為裝有氧選擇性吸附劑的基于平衡吸附機理的氧氬分離變壓吸附分離系統；其特征在于：在第一級PSA與第二級PSA之間設置了一貧氧氣回收回路，用于將第二級PSA產出的富含氬氣的貧氧廢氣返回至第一級PSA，作為預充壓氣體及清洗氣體，最終自第一級PSA的排氣口排出系統。

2.根據權利要求1所述的能提高氧氣回收率的兩級串聯變壓吸附制氧系統，其特征在于：

第一級PSA包括至少兩個吸附塔（101A、101B）、第一緩沖罐（P1），還包括各種控制閥門及連接管路，控制閥門包括V1A、V1B、V2A、V2B、V3A、V3B、V4A、V4B、V5A、V5B、V5C，這些控制閥門和管路分別組成吸附塔之間組成下述回路：

進氣回路，用于將經預處理的壓縮空氣輸入吸附塔，該回路包括輸入管路，及對應于吸附塔的切換閥門（V1A、V1B）；

廢氣排除回路：用以選擇性的將吸附塔吸附的氮氣、氬氣等廢氣自進料端排除，該回路包括輸出管路，及對應于吸附塔的切換閥門（V2A、V2B），以及消音器XYQ101；

富氧產出回路：用以選擇性的將吸附塔產出的富氧氣體即一級產品氣送至第一緩沖罐（P1）；該回路包括：兩個吸附塔處口之間的連接管路，及對應于兩個吸附塔切換閥門（V3A、V3B）；該回路通過管路與第一緩沖罐（P1）連通；

控制轉移回路：用于將一個吸附塔產物端的氣體轉移至另外一個吸附塔的進料端；該回路包括：第一吸附塔（101A）的產物端與第二吸附塔（101B）的進料端之間的連接管路及切換閥門（V4B），第二吸附塔（101B）的產物端與第一吸附塔（101A）的進料端之間連的接管路及切換閥門（V4A）；

清洗回路，用以選擇性的將第一緩沖罐（P1）的富氧產品氣體送入吸附塔的出口端；該回路包括：兩個吸附塔出口之間的連接管路，及對應于兩個吸附塔切換閥門（V5A、V5B）；控制清洗與轉移回路通過管路與第一緩沖罐（P1）連通，在該管路上設有控制切換閥門（V5C）；

第一級PSA的吸附塔中填充氮吸附劑；

第二級PSA包括至少兩個吸附塔（第三吸附塔201A、第四吸附塔201B）、一個壓縮機（AB201）、一個第三緩沖罐（P3）、一個第四緩沖罐（P4），以及各種連接管路和管路上必要的控制閥門；第二級PSA的吸附塔中填充氧選擇性吸附劑，該吸附劑能從第一級PSA產生的含氧、氬混合氣中吸附氧氣；第三緩沖罐（P3）與吸附塔的出口端通過控制閥門相連通，用以接收自吸附塔富集的難以被吸附劑吸附的廢氣，以及將接收的工藝氣體送回到吸附塔的出口端進行置換吸附劑氣相的高純度氣體，并借助壓縮機（AB201)作為產品輸出，或者排向一個并非完全必要的產品氣緩沖罐；壓縮機（AB201）與吸附塔的入口端通過控制閥門相連通，用以將被吸附塔吸附的氣體通過控制閥門自吸附塔中取出；各種連接管路和管路上必要的控制閥門組成下述回路：

進料回路：用于把第一級PSA中第一緩沖罐（P1）即產品氣緩沖罐的氣體引入第二級PSA的吸附塔中；該回路包括對應于兩個吸附塔的兩個切換閥門（V6A、V6B），以及必要的連接管線；

富氧產出回路：用以選擇性的將吸附塔與壓縮機（AB201）通過控制閥門相接通，將氣體自吸附塔取出，輸送至產品氣緩沖罐（P4）；該回路包括對應于兩個吸附塔的兩個切換閥門（V7A、V7B）和對應于產品氣緩沖罐（P4）的控制切換閥門（V7C），以及必要的連接管線；

貧氧氣體轉移與置換回路：用以選擇性的將貧氧氣體轉移到第三緩沖罐（P3）或者將第三緩沖罐（P3）的氣體轉送入吸附塔的出口端，該回路包含對應于兩個吸附塔的兩個切換閥門（V9A、V9B）和對應于第三緩沖罐（P3）的控制切換閥門（V9C），以及必要的連接管線；

置換清洗回路，用以將更高純度的產品氧氣體轉移到吸附塔的入口端，該回路包含對應于兩個吸附塔的兩個切換閥門（V10A、V10B），與第四緩沖罐（P4）之間的控制切換閥門（V10C），以及必要的連接管線；

貧氧氣體回收回路，包括第二級PSA中第三、第四吸附塔的貧氧氣出口至第一級PSA中切換閥門V5C的入口之間的連接管路，以及該管路上對應于第二級PSA中第三、第四吸附塔的兩個切換閥門（V8A、V8B）、中間的控制切換閥門（V8C）、單向閥DXF8A。