在變壓吸附的抽空過程中利用吸入空氣衝洗吸附床的方法
2023-09-22 19:15:45 1
專利名稱：在變壓吸附的抽空過程中利用吸入空氣衝洗吸附床的方法
技術領域：
本發明涉及混合氣的分離除雜淨化的變壓吸附方法，特別是在變壓吸附方法中的抽空過程利用吸入空氣對吸附床進行抽空加衝洗的方法。
背景技術：
通常的變壓吸附方法在裝填吸附劑的吸附床及其配置管道、控制閥構成的變壓吸附裝置中進行，變壓吸附方法利用吸附劑對氣體的吸附選擇性，吸附容量隨壓力變化的特性。吸附劑在壓力升高時吸附容量升高，壓力降低時吸附容量降低解吸再生。在變壓吸附過程中對吸附劑的再生，通常採用抽空解吸再生和衝洗解吸再生或兩種相結合的工藝。在對淨化氣回收率要求較高的條件下一般採用抽空解吸再生工藝。在抽空解吸步驟中，吸附在吸附劑上的組份的解吸效果受該組份在吸附劑上擴散速度等因素的影響。因此在變壓吸附裝置中對在吸附劑上吸附量較大的組份往往解吸再生不完全，造成淨化氣的純度下降。在對淨化氣純度要求高的變壓吸附工藝中採用返回部分淨化氣在抽空步驟的同時對吸附床進行衝洗，可提高淨化氣的純度，但淨化氣的返回將造成淨化氣回收率降低5～30％。
發明內容
鑑於上述，本發明的目的在於提供一種能提高淨化氣的純度、回收率的在變壓吸附的抽空過程中利用吸入空氣衝洗吸附床的方法。
本發明在已有的變壓吸附裝置中，採用在吸附床上配置直接與大氣相通的吸氣閥，並在抽空過程中開啟吸氣閥，吸入大氣對吸附床進行抽空加衝洗來實現其目的。
本發明的在變壓吸附的抽空過程中利用吸入空氣衝洗吸附床的方法(參見附圖)，在有裝填吸附劑的吸附床及其配置管道、控制閥和真空泵的變壓吸附裝置中，吸附床運行對混合氣的選擇性氣體吸附和再生過程，分離雜質氣，獲得淨化氣，其特徵在於吸附床有至少一個與大氣連通的吸氣閥，在再生過程的抽空步驟中經吸氣閥吸入空氣對吸附床進行衝洗。
上述抽空步驟的吸附床壓力為0.05～0.007MPa，吸入空氣的氣量為吸附時混合氣處理量的5％～50％。上述吸附床壓力、吸入空氣的氣量根據淨化精度和待淨化氣雜質含量確定。
上述抽空步驟用真空泵對吸附床進行抽空，將吸附雜質的40％～95％解吸後開啟吸氣閥吸入空氣衝洗吸附床，在吸附劑完全再生後關閉吸氣閥，將殘存在吸附劑上的空氣抽出吸附床。
上述吸附床循環運行，每次循環依次經歷吸附、逆向放壓、抽空加吸入空氣衝洗、升壓步驟。
上述吸附床循環運行，每次循環依次經歷吸附、至少一次均壓降、逆向放壓、抽空加吸入空氣衝洗、至少一次均壓升、升壓步驟。
本發明與現有技術相比較，本發明方法在變壓吸附的再生過程的抽空步驟中，先用真空泵對吸附床進行抽空，降低吸附床中雜質的分壓使大部分吸附在吸附劑上的雜質解吸出吸附床，再開啟與大氣相通的吸氣閥，在抽空的同時吸入大氣對吸附床進行衝洗，使吸附劑得到更完全的的再生，在抽空步驟完成前關閉與大氣相通的吸氣閥，利用真空泵將殘存在吸附劑上的空氣抽出吸附床，從而，具有能提高吸附劑再生效果，提高淨化氣的純度、回收率的優點。
當使用本發明方法從氣調保鮮庫排放的混合氣體中脫除乙烯時，由於在抽空步驟吸入空氣進行抽空加衝洗，從而，獲得的淨化氣中乙烯的濃度可控制到5ppm以下。同時不損失氮氣，保證氮氣有高的回收率。
本發明適用於對混合氣的分離除雜淨化。
下面，再用實施例及其附圖對本發明作進一步地說明。
附圖是本發明的一種在變壓吸附的抽空過程中利用吸入空氣衝洗吸附床的方法的流程示意圖。
具體實施例方式
實施例1本發明的一種在變壓吸附的抽空過程中利用吸入空氣衝洗吸附床的方法，用於從氣調保鮮庫排放的混合氣中脫除乙烯。
如附圖所示，本實施例採用通常的吸附床A和吸附床B，分別與吸附床A和吸附床B配置連通的管道10、20、30、40和控制閥1A、2A、3A、4A、1B、2B、3B、4B，其中控制閥4A、4B是分別將A塔和B塔與大氣連通的吸氣閥，與控制閥3A和3B連通的真空泵D等構成變壓吸附系統，在吸附床中裝填吸附劑活性炭。
變壓吸附系統在電腦程式控制下運行，兩個吸附床交替進行吸附過程和再生過程。吸附過程運行吸附步驟，再生過程運行逆向放壓、抽空加吸入空氣衝洗、升壓步驟。每個吸附床循環運行，每次循環依次經歷吸附、逆向放壓、抽空加吸入空氣衝洗、升壓步驟。將含乙烯5000ppm，二氧化碳3％的氣調保鮮庫尾氣500Nm3/h通過鼓風機加壓到0.15MPa，通過管道10，經閥1A進入正處於吸附步驟的吸附床A，氣體中的乙烯被裝填在吸附床中的吸附劑吸附，得到的淨化氣經閥2A再經管道20送入氣調保鮮庫循環使用。此時與吸附床A相聯的控制閥1A、2A開啟，控制閥3A、4A則處於關閉狀態。在吸附床A處於吸附過程即執行吸附步驟時，吸附床B則處於再生過程，即吸附床B在執行完第一步吸附步驟後進入再生過程。吸附床B的第二步為逆向放壓步驟，與吸附床B相連的控制閥1B、2B、3B均處於關閉狀態，吸附床B內吸附劑已吸飽和了乙烯，接著開啟控制閥3B，將吸附床內一定壓力的氣體通過管道40排出吸附床外，吸附床B塔第三步為抽空加衝洗步驟，開啟吸氣閥4B和真空泵D，對吸附床進行抽空並經吸氣閥4B吸入空氣對吸附了乙烯、二氧化碳的吸附劑進行再生。在抽空步驟結束前先關閉吸氣閥4B，繼續對吸附床抽空使殘存在吸附劑上的空氣通過真空泵抽出吸附床以保證返回氣調庫的氮氣中氧含量不增加。吸附床B塔第四步為升壓步驟，開啟控制閥2B，淨化後的氣體逐步向吸附床B升壓，達到吸附壓力為止，隨即關閉控制閥2B。然後吸附床B執行吸附步驟進入吸附過程，此時吸附床A進入再生過程。如此兩個吸附床連續交替地循環進行吸附、再生過程。
本實施例的吸附步驟的時間為6分鐘，再生過程中，逆向放壓步驟0.5分鐘、抽空加吸入空氣衝洗步驟5分鐘，其中包括吸入空氣衝洗4分鐘，升壓步驟0.5分鐘。淨化氣中含乙烯＜5ppm，直接返回氣調保鮮庫循環使用。氮氣回收率96％。
實施例2本發明的一種在變壓吸附的抽空過程中利用吸入空氣衝洗吸附床的方法，本實施例採用與實施例1相類似的有4個吸附床的變壓吸附系統，對2000Nm3/h的含15％二氧化碳的氮氣進行淨化處理。吸附壓力0.4MPa，抽空步驟壓力0.03MPa。吸附劑為活性炭。4個吸附床連續交替地循環進行的工藝步驟為吸附、均壓降、逆向放壓、抽空加吸入空氣衝洗(吸入空氣量600Nm3/h)、均壓升、升壓。淨化氣中含二氧化碳＜0.01％，氮氣回收率98％。
實施例3本發明的一種在變壓吸附的抽空過程中利用吸入空氣衝洗吸附床的方法，本實施例採用與實施例1相類似的有4個吸附床的變壓吸附系統，對3000Nm3/h的含10％二氧化碳的氮氣進行淨化處理。吸附壓力0.6MPa，真空步驟壓力0.02MPa。吸附劑為活性炭30％+細孔矽膠60％+活性氧化鋁10％。4個吸附床連續交替地循環進行的工藝步驟為吸附、一次均壓降、二次均壓降、逆向放壓、抽空加吸入空氣衝洗(吸入空氣量350Nm3/h)、二次均壓升、一次均壓升、升壓步驟。處理後的淨化氣中含二氧化碳＜0.005％，氮氣回收率98.5％。
實施例4本發明的一種在變壓吸附的抽空過程中利用吸入空氣衝洗吸附床的方法，本實施例採用與實施例1相類似的有6個吸附床的變壓吸附系統，對2500Nm3/h的含20％二氧化碳的氮氣進行淨化處理。吸附壓力0.8MPa，真空步驟壓力0.02MPa。吸附劑為性炭30％+細孔矽膠40％+活性氧化鋁20％。6個吸附床連續交替地循環進行的工藝步驟吸附、一次均壓降、二次均壓降、三次均壓降、逆向放壓、抽空加吸入空氣衝洗(吸入空氣量1250Nm3/h)、三次均壓升、二次均壓升、一次均壓升、升壓。處理後的淨化氣中含二氧化碳＜0.005％，氮氣回收率98％。
實施例5本發明的一種在變壓吸附的抽空過程中利用吸入空氣衝洗吸附床的方法，本實施例採用與實施例1相類似的有8個吸附床的變壓吸附系統，對10000Nm3/h的含10％二氧化碳的氮氣進行淨化。吸附壓力2.0MPa，真空步驟壓力0.03MPa。吸附劑為活性炭60％+細孔矽膠20％+活性氧化鋁20％。8個吸附床連續交替地循環進行的工藝步驟吸附、一次均壓降、二次均壓降、三次均壓降、逆向放壓步驟、抽空加吸入空氣衝洗(吸入空氣量500Nm3/h)、三次均壓升、二次均壓升、一次均壓升、升壓步驟。處理後淨化氣中含二氧化碳＜0.01％，氮氣回收率98.5％。
實施例6本發明的一種在變壓吸附的抽空過程中利用吸入空氣衝洗吸附床的方法，本實施例採用與實施例1相類似的有8個吸附床的變壓吸附系統，對8000Nm3/h的含10％二氧化碳的氮氣進行淨化。吸附壓力2.0MPa，真空步驟壓力0.025MPa。吸附劑為活性炭60％+細孔矽膠20％+活性氧化鋁20％。8個吸附床連續交替地循環進行的工藝步驟吸附、一次均壓降、二次均壓降、三次均壓降、四次均壓降、逆向放壓步驟、抽空加吸入空氣衝洗(吸入空氣量500Nm3/h)、四次均壓升、三次均壓升、二次均壓升、一次均壓升、升壓步驟。處理後淨化氣中含二氧化碳＜0.015％，氮氣回收率98.5％。
實施例7本發明的一種在變壓吸附的抽空過程中利用吸入空氣衝洗吸附床的方法，本實施例採用與實施例1相類似的有10個吸附床的變壓吸附系統，對15000Nm3/h的含8％二氧化碳的氮氣進行淨化。吸附壓力2.3MPa，真空步驟壓力0.025MPa。吸附劑為活性炭50％+細孔矽膠30％+活性氧化鋁20％。10個吸附床連續交替地循環進行的工藝步驟吸附、一次均壓降、二次均壓降、三次均壓降、四次均壓降、五次均壓降、逆向放壓步驟、抽空加吸入空氣衝洗(吸入空氣量500Nm3/h)、五次均壓升、四次均壓升、三次均壓升、二次均壓升、一次均壓升、升壓步驟。處理後淨化氣中含二氧化碳＜0.02％，氮氣回收率98.5％。
權利要求
1.一種在變壓吸附的抽空過程中利用吸入空氣衝洗吸附床的方法，在有裝填吸附劑的吸附床及其配置管道、控制閥和真空泵的變壓吸附裝置中，吸附床運行對混合氣的選擇性氣體吸附和再生過程，分離雜質氣，獲得淨化氣，其特徵在於吸附床有至少一個與大氣連通的吸氣閥，在再生過程的抽空步驟中經吸氣閥吸入空氣對吸附床進行衝洗。
2.根據權利要求1所述的在變壓吸附的抽空過程中利用吸入空氣衝洗吸附床的方法，其特徵在於所說的抽空步驟的吸附床的壓力為0.05～0.007MPa，吸入空氣的氣量為吸附時混合氣處理量的5％～50％。
3.根據權利要求1所述的在變壓吸附的抽空過程中利用吸入空氣衝洗吸附床的方法，其特徵在於所說的抽空步驟用真空泵對吸附床進行抽空，將吸附雜質的40％～95％解吸後開啟吸氣閥吸入空氣衝洗吸附床，在吸附劑完全再生後關閉吸氣閥，將殘存在吸附劑上的空氣抽出吸附床。
4.根據權利要求1、2或3所述的在變壓吸附的抽空過程中利用吸入空氣衝洗吸附床的方法，其特徵在於所說的吸附床循環運行，每次循環依次經歷吸附、逆向放壓、抽空加吸入空氣衝洗、升壓步驟。
5.根據權利要求1、2或3所述的在變壓吸附的抽空過程中利用吸入空氣衝洗吸附床的方法，其特徵在於所說的吸附床循環運行，每次循環依次經歷吸附、至少一次均壓降、逆向放壓、抽空加吸入空氣衝洗、至少一次均壓升、升壓步驟。
6.根據權利要求1、2或3所述的在變壓吸附的抽空過程中利用吸入空氣衝洗吸附床的方法，其特徵在於所說的吸附床循環運行，每次循環依次經歷吸附、一次均壓降、逆向放壓、抽空加吸入空氣衝洗、一次均壓升、升壓步驟。
7.根據權利要求1、2或3所述的在變壓吸附的抽空過程中利用吸入空氣衝洗吸附床的方法，其特徵在於所說的吸附床循環運行，每次循環依次經歷吸附、一次均壓降、二次均壓降、逆向放壓、抽空加吸入空氣衝洗、二次均壓升、一次均壓升、升壓步驟。
8.根據權利要求1、2或3所述的在變壓吸附的抽空過程中利用吸入空氣衝洗吸附床的方法，其特徵在於所說的吸附床循環運行，每次循環依次經歷吸附、一次均壓降、二次均壓降、三次均壓降、逆向放壓、抽空加吸入空氣衝洗、三次均壓升、二次均壓升、一次均壓升、升壓步驟。
9.根據權利要求1、2或3所述的在變壓吸附的抽空過程中利用吸入空氣衝洗吸附床的方法，其特徵在於所說的吸附床循環運行，每次循環依次經歷吸附、一次均壓降、二次均壓降、三次均壓降、四次均壓降、逆向放壓、抽空加吸入空氣衝洗、四次均壓升、三次均壓升、二次均壓升、一次均壓升、升壓步驟。
10.根據權利要求1、2或3所述的在變壓吸附的抽空過程中利用吸入空氣衝洗吸附床的方法，其特徵在於所說的吸附床循環運行，每次循環依次經歷吸附、一次均壓降、二次均壓降、三次均壓降、四次均壓降、五次均壓降、逆向放壓、抽空加吸入空氣衝洗、五次均壓升、四次均壓升、三次均壓升、二次均壓升、一次均壓升、升壓步驟。
全文摘要
本發明的在變壓吸附的抽空過程中利用吸入空氣衝洗吸附床的方法，涉及混合氣的分離除雜淨化的方法。旨在解決已有方法吸附劑再生不完全，或用淨化氣衝洗造成淨化氣回收率低的問題。本方法在裝有填吸附劑的吸附床及其配置管道、控制閥和真空泵的變壓吸附裝置中，吸附床運行對混合氣的選擇性氣體吸附和再生過程，分離雜質氣，獲得淨化氣，吸附床有至少一個與大氣連通的吸氣閥，在再生過程的抽空步驟中經吸氣閥吸入空氣對吸附床進行衝洗。抽空步驟的吸附床的壓力為0.05～0.007MPa，吸入空氣的氣量為吸附時混合氣處理量的5％～50％。適用於對混合氣的分離除雜淨化。
文檔編號B01D53/047GK1552506SQ03135128
公開日2004年12月8日 申請日期2003年6月6日 優先權日2003年6月6日
發明者陳健, 張劍鋒, 楊雲, 藺榮立, 陳 健 申請人:四川天一科技股份有限公司