專利名稱：：六塔真空變壓吸附氣體分離工藝的制作方法
技術領域：
：本發明涉及氣體的分離方法，特別是從氣體混合物中分離和純化氣體的變壓吸附工藝。已有的分離和純化氣體的變壓吸附工藝，通常采用四塔吸附系統，有四個充填吸附劑的吸附塔，計算機控制程控閥門，按程序接通、關閉吸附塔。氣體混合物從吸附塔進料口送入，在吸附壓力下，塔內吸附劑選擇性地吸附氣體，使未被吸附的氣體成為純化氣，經緩沖罐送往外界待用，隨后吸附塔減壓，使被吸附氣體脫附，其高壓解吸氣經放空管放出，低壓解吸氣經真空罐用真空泵抽出送放空管排出，吸附劑再生后，吸附塔升壓、進料。每個吸附塔的循環操作順序為吸附(A)、一級均衡降壓(1L)、二級均衡降壓(2L)、逆向放壓(L)、抽空(U1)、抽空(U2)、二極均衡升壓(2H)、隔離(IS)、一級均衡升壓(1H)、最終升壓(FH)。上述的降壓和升壓程序是在吸附塔與吸附塔之間進行的直接均壓。所構成的四塔二次均壓工藝，其A、B、C、D四塔的操作程序如下表1。表1</tables>A塔B塔C塔D塔已有的四塔二次均壓工藝存在如下主要缺點一、系統均壓次數少，不能充分回收塔內死空間的有效氣體，回收率較低。二、最終升壓不連續，純化氣輸出流量波動大，需設置緩沖罐。三、真空抽吸過程不連續，真空泵無效功耗高。四、程序編排中出現難于去除的隔離程序，此程序中吸附劑停止吸附或再生，使其造成浪費。鑒于此，本發明的目的在于提供一種操作程序簡化，能充分回收有效氣體，能耗較低，設備投資較低的六塔真空變壓吸附氣體分離工藝。本發明的六塔真空變壓吸附氣體分離工藝，在變壓吸附系統中，用吸附劑選擇性地吸附分離氣體混合物中的氣體，獲得純化氣，上述變壓吸附系統有循環操作的六個充填有吸附劑的實心吸附塔(A、B、C、D、E、F)、和n個空心吸附塔(G1、G2、G3、G4、G5)、上述n為大于0的整數，上述各實心吸附塔的循環連續操作的順序是，吸附(A)、n次均衡降壓(nL)、順向放壓(L)、抽真空(U)、n次均衡升壓(nR)、最終升壓(FR)，上述均壓在實心吸附塔和空心吸附塔間進行。上述六個實心吸附塔的操作程序可以如表2。表2</tables>A塔B塔C塔D塔E塔F塔上述六個實心吸附塔的操作程序也可以如表3。表3<A塔B塔C塔D塔E塔F塔上述n可以是1～18中的任意正整數。本發明與已有技術相比較，具有如下顯著的優點和明顯的效果。一、系統的均衡升壓和降壓，在實心吸附塔和空心吸附塔間進行，是一種間接均壓。其均壓次數n，取決于空心吸附塔的數量n。因此，n值可按需任意設備，從而能充分回收實心吸附塔內死空同的有效氣體，提高有效氣體回收率。n值越大，有效氣體回收率越高。此外，這種間接均壓的全系統的程序編制也較為簡單。二、各實心吸附塔的最終升壓連續進行，因此勿需設置已有技術中純化氣緩沖罐，從而可使系統設備重量降低約15％。其次最終升壓連續還消除了工藝中的隔離程序，從而可提高吸附劑的利用率，可使吸附劑的用量降低約20％。上述兩項的節約，可使系統總投資降低15～20％。再者，最終升壓連續進行，使氣流量穩定，因此，每時刻返回空心吸附塔的純化氣體能穩定流動，可使系統送出產品氣的輸出流量限制在送入系統的原料氣流量波動范圍之內。三、抽真空連續進行，消除了真空泵不對實心吸附塔抽空時的無效功耗，從而可使全系統能耗降低約20％，并節省原有技術中的真空緩沖罐。四、本工藝可實現雙塔進料，提高氣體收率，也可在需要減為半荷操作時，關閉半個系統，采用單塔進料，仍可保證與六塔工作時有同等有效氣體收率。五、均壓過程在實心吸附塔與空心吸附塔間進行，各塔工作獨立性強，當需要維護、更換局部設備時，勿需全系統停止運行，可采用減量生產正常運行。下面，再用實施例對本發明作進一步說明實施例1本發明的一種六塔真空變壓吸附氣體分離工藝，以變換氣為原料氣，脫除二氧化碳、回收純化氣。原料氣的組份及其含量(Vol)H248％、CO228％、CO1.5％、N221％、O2＋CH4＋Ar1.5％、H2O飽和。原料氣壓力0.8MPa，溫度28℃。送料流量7000Nm3/h。變壓吸附系統流程如圖1所示，有6個實心吸附塔A塔、B塔、C塔、D塔、E塔、F塔，和5個空心吸附塔G1、G2、G3、G4、G5，即n＝1、2、3、4、5。用管道及其中的程控閥連接各塔構成六塔變壓吸附系統。實心吸附塔中，充填活性氧化鋁、合成沸石、活性炭、硅膠、硅藻土和分子篩等固體混合吸附劑。系統運行時，采用計算機編程，自動控制使系統按表2的程序操作運行。系統中各實心吸附塔與各空心吸附塔運行過程相同。以A塔操作運行過程為例詳述其變壓吸附過程如下。1、吸附A原料氣經除去機械水，從進料管1進入A塔床層自下而上流動，其中的CO2和H2O在吸附壓力下被吸附劑吸附，未被吸附的H2、N2、CO和CH4等組分(稱為純化氣)經出料管輸出。當吸附劑吸附飽和后，即CO2的吸附前沿到達吸附塔的某一位置時，原料氣停止輸入A塔，而切換進入另外的實心吸附塔，進行與A塔相同的操作。A塔床內保持吸附時的壓力。2、均衡降壓1L、2L、3L、4L、5LA塔吸附步驟停止后，依次與5個空心吸附塔進行均衡降壓，首先，使A塔出口端與G1塔進口相通，A塔內死空間氣體(H2、N2、CO、CH4等)由A塔出口端流入G1塔。該步驟結束時，A、G1兩塔壓力基本達到平衡，此時，一級均衡降壓1L步驟結束，A塔內CO2吸附前沿已推前至某一位置，但未達到出口端。此步驟回收了A塔死空間(系指吸附塔除去吸附劑外的所有空間)的部分組份，隨后，切斷G1塔，連通A與G2塔，進行二級均衡降壓2L后切斷G2塔，如此依次將A塔與G3塔、G4塔、G5塔，進行三級，四級、五級均衡降壓3L、4L、5L。均衡降壓結束后，A塔壓力降至約0.12MPa。A塔內CO2吸附前沿剛好到達A塔出口端，A塔內吸附劑已被充分利用。3、順向放壓LA塔均衡降壓結束后，使塔內所剩的氣體順向放空，在此過程中大部分被吸附的二氧化碳脫附了出來，經放空管3放入大氣，吸附劑得到了一定程度再生。A塔內壓力接近常壓約0.02MPa。4、抽真空U順向放壓結束后，A塔與真空泵連通，A塔內吸附的CO2和H2O等雜質組份經抽空管4和抽空管5被抽出，使吸附劑中吸附的氣體盡量解吸而得到進一步再生。5、均衡升壓1R、2R、3R、4R、5RA塔抽空后，依次與5個空心吸附塔進行均壓，首先將A塔出口與G5塔出口端相通，G5塔高壓氣體進入A塔，對A塔進行充壓。該步驟結束后，A塔與G5塔壓力基本相等，切斷G5完成五級均衡升壓5R。隨后A塔依次與G4、G3、G2、G1塔連通均壓，進行四級、三級、二級、一級均衡升壓4R、3R、2R、1R。均衡升壓結束后，A塔內壓力達到約0.57MPa。6、最終升壓FRA塔經歷均衡升壓步驟后，塔內壓力未達到吸附步驟的工作壓力，利用正處于吸附步驟的其它塔輸出的純化氣對A塔進行最終升壓，直到A塔基本達到吸附壓力0.8MPa為止。至此，A塔在一次循環中的各步驟全部結束，緊接著便進行下一次循環。其它五個實心吸附塔B塔、C塔、D塔、E塔、F塔的操作步驟與A塔相同，只是在時間上相互錯開。本實施例的六塔五次均壓工藝，吸附時間為15分鐘/塔，抽真空時間為15分鐘/塔，最終升壓時間為7.5分鐘/塔。系統的運行特點是兩塔同時吸附，兩塔同時抽真空，單塔最終升壓，單塔降壓，放壓或升壓。采用上述工藝，脫除二氧化碳后，純化氣中二氧化碳含量低于0.2Vol％。其氣體有效成份收率、消耗指標、系統建設投資與已有四塔工藝比較如表4。表4</tables>本系統設有兩條抽空管4和5，可減為半荷運行，即關閉A、B、C塔或關閉D、E、F塔，而采用三塔操作運行。實施例2本發明的另一種六塔真空變壓吸附氣體分離工藝，以變換氣為原料氣，脫除水和硫化氫及其它硫組份。原料氣組份及其含量(Vol)H248％，CO225％，CO1.5％，N221％，CH4+O2+Ar1.5％，H2O飽和，總S250mg。原料氣壓力0.3MPa，溫度40℃，流量7000Nm3/h。變壓吸附系統流程如圖2所示，也有6個實心吸附塔和5個空心吸附塔，即，n＝1、2、3、4、5。在實心吸附塔中充填通常的脫水、脫硫專用吸附劑。系統按表3的程序，用計算機編程操作運行。原料氣除去機械水后經進料管1送入實心吸附塔，氣流自下而上流經實心吸附塔，其中的水和硫化氫及硫的其它化合物被吸附劑大量吸附，僅有微量硫化氫及水排出。其工藝過程與實施例1相似。本六塔五次均壓工藝，吸附時間為15分鐘/塔，抽真空時間為7.5分鐘/塔，最終升壓時間為15分鐘/塔。系統的運行特點是兩塔同時吸附，單塔抽空，雙塔最終升壓，單塔降壓、放空或升壓。采用本工藝，脫除水及硫化氫和及其硫化物組份后，露點≤-40℃，含硫總量小于0.1PPm。其氣體有效成份的改率、消耗指標、系統建設投資，與已有四塔工藝的比較如表5。表5</tables>權利要求1.六塔真空變壓吸附氣體分離工藝，在變壓吸附系統中，用吸附劑選擇性地吸附分離氣體混合物中的氣體，獲得純化氣，其特征在于所述變壓吸附系統有循環操作的六個充填有吸附劑的實心吸附塔(A、B、C、D、E)、和n個空心吸附塔(G1、G2、G3、G4、G5)，上述n為大于0的整數，上述各實心吸附塔的循環連續操作的順序是，吸附(A)、n次均衡降壓(nL)、順向放壓(L)、抽真空(U)、n次均衡升壓(nR)、最終升壓(FR)，上述均壓在實心吸附塔與空心吸附塔間進行。2.如權利要求1所述的六塔真空變壓吸附氣體分離工藝，其特征在于所說的六個實心吸附塔的操作程序為，</tables>3.如權利要求1所述的六塔真空變壓吸附氣體分離工藝，其特征在于所說的6個實心吸附塔的操作程序為，</tables></tables>D塔E塔F塔4.如權利要求1、2或3所述的六塔真空變壓吸附氣體分離法，其特征在于所說的n＝1～18。全文摘要本發明涉及從氣體混合物中分離和純化氣體的工藝。用吸附劑選擇性地吸附分離氣體，獲得純化氣。系統中有六個實心吸附塔和n個空心吸附塔，n為大于0的整數，實心吸附塔的循環連續操作順序是，吸附、n次均衡降壓、順向放壓、抽真空、n次均衡升壓、最終升壓。上述均壓在實心吸附塔與空心吸附塔間進行。具有雙塔進料，抽真空和最終升壓連續的特點。文檔編號B01D53/047GK1160598SQ9611749公開日1997年10月1日申請日期1996年3月22日優先權日1996年3月22日發明者楊皓申請人:楊皓