[發明專利]多塔變壓吸附氣體分離方法

無效

• 申請號: 96117584.2
• 申請日: 1996-06-10
• 公開（公告）號: CN1089621C
• 公開（公告）日: 2002-08-28
• 發明（設計）人: 伍仁興;宋宇文
• 申請（專利權）人: 伍仁興;宋宇文;成都拓新化工研究所
• 主分類號: B01D53/047
• 分類號: B01D53/047
• 代理公司: 成都立信專利事務所有限公司
• 代理人: 馮忠亮

本發明與變壓吸附氣體分離方法有關，尤其與多塔PSA變壓吸附氣體分離方法有關。

傳統的變壓吸附氣體分離方法至少需兩個或兩個以上的吸附塔。每個吸附塔在一次循環中一般要經歷吸附(A)，均壓降壓(ED)，順向或逆向放壓(D)，順放氣沖法或抽真空(VC)，均壓升壓(ER)，隔離(I)，最終升壓(FR)步驟。在多塔系統中通常每時每刻處于吸附狀態的塔數為2個或2個以上。某時也可能有兩個吸附塔同時處于順放氣沖洗或抽真空的再生階段。當采用順放氣逆向沖洗時，通過增加解吸管線即可避免相互干擾。但采用真空解吸再生時，由于真空泵不能停頓，而PSA變壓吸附工藝步驟程序上抽真空的步驟又不是連續的，傳統的解決方法是在抽真空管線上并聯真空緩沖罐，當真空泵不能直接抽塔時就抽緩沖罐，由此造成投資和能耗增加。傳統的PSA變壓吸附氣體分離方法，由于順向或逆向放壓步驟與抽真空或順放氣沖洗步驟都在同一解吸管線上進行，隔離時間長。

本發明的目的是提供一種不需真空緩沖罐，降低能耗，消除或縮短PSA工藝步驟中的隔離(或等待保持)步驟，氣體收率高，質量好，生產效率高，裝置成本低的多塔變壓吸附氣體分離方法。

本發明的PSA吸附塔的循環周期都包括有吸附(A)，均壓降壓(ED)，順放氣沖洗或抽真空(VC)，均壓升壓(ER)，最終升壓(FR)步驟。各塔的順放氣沖洗或抽真空步驟連續或部分重疊，各塔通過程控閥與解吸管線連接，解吸管線再與真空泵連接。

本發明可按同一時刻處于吸附狀態的塔的數目將吸附塔分成該數目的組，每組內塔的抽真空步驟不連續。每組吸附塔接一路解吸管線和真空泵。解吸管線間用程控閥連接，解吸管線上有程控閥。

本發明的同一時刻處于吸附狀態的塔的數目可為2個或兩個以上。

本發明各塔的順向或逆向放壓步驟(D)與抽真空或順放氣沖洗步驟(VC)通過不同解吸管線同時進行。

本發明將各塔不連續的順放氣沖洗或抽真空步驟改為連續或部分重疊，按同一時刻處于吸附狀態的塔的數目將吸附塔分成該數目的組，每組內塔的再生步驟不連續，每組接一路解吸管線和真空泵，解吸管線間用程控閥連接，當其中一條管線的真空泵因PSA工藝步驟要求不能對該組的塔連續抽真空時，開啟管線間的程控閥，則該組真空泵協助對另一組塔抽真空，反之亦然。可省去容積較大的真空緩沖罐。由于整個過程都是由真空泵直接抽塔，降低了能耗。順向或逆向放壓步驟與抽真空再生步驟可通過不同解吸管線同時進行，工藝步驟更加緊湊，縮短或消除了隔離時間，從而加快了循環周期，提高了吸附劑利用率，降低了裝置成本，提高了產品氣的收率和生產率。

圖1為傳統工藝裝置圖。

圖2為本發明的工藝裝置圖。

圖3為本發明的另一種裝置圖。

圖4為本發明九塔流程圖。?

圖5為傳統工藝四塔流程圖。

圖6為本發明六塔流程圖。

圖7為本發明另一種六塔流程圖。

如下是本發明的實施例：

傳統工藝裝置通常稱為4-1-2流程，即4代表四個吸附塔，1代表每時每刻一個處于吸附狀態，2代表兩次均壓。本發明工藝可在4-2-1，5-2-1，5-2-2，6-2-2，6-2-3，7-2-1，7-2-2，7-2-3，8-2-3，8-3-2，8-3-1，9-3-2，9-3-3，10-3-3，10-4-2，10-4-3等任何多塔變壓吸附裝置上實施，任何本領域的技術人員均能按本發明的方法推廣，但這種推廣并沒有超出本發明的方法。

實施例1：

傳統的變壓吸附法從變換氣中脫除CO₂，得產品氣H₂和N₂，其四塔流程如圖1所示。

從四塔運行程序圖5可以看出，抽真空步驟VC是不連續的，因此，必須設真空緩沖罐。該罐容積15m³。真空泵電機共60KW，設計操作壓力0.8MPa，設計處理能力3000Nm³/h。實際運行結果為：處理氣量2300Nm³/h，H₂收率93％，產品氫氮氣中CO₂≤0.4％。

利用本發明改造上述傳統工藝，在原四塔的基礎上增加同樣體積的兩個吸附塔，取消真空罐，增加一路解吸路線和一組真空泵流程圖如圖2。電機為150KW。本發明的六塔運行程序表如圖6所示，按塔A、C、E和塔B、D、F分組，各組間的抽空步驟VC是不連續的，兩組的抽空步驟連續，而且部份重疊。