[发明专利]一种串级冲洗的变压吸附工艺

说明书

技术领域

本发明属于化工领域，涉及化工领域中的变压吸附气体分离技术，尤其是使用冲洗方法再生的方法，具体为一种串级冲洗的变压吸附工艺。

背景技术

变压吸附气体分离技术，是以压力为热力学参量，在压力下气体组分吸附，减压下被吸附组分解吸，释放出该气体组分，吸附剂得到再生。常见的减压再生方法有两种，其一是抽真空降低气相总压；其二是冲洗降低被吸附组分的分压。由于冲洗再生方式无需使用真空泵，节省了投资，降低了能耗，故在最近几年，重新成为了研究的热点。

随着变压吸附装置处理的原料气量越来越大，变压吸附装置的吸附塔、管径、阀门等设备也变得越来越大。但受吸附剂颗粒的压碎强度限制，以及考虑到吸附塔的制造、运输的难度，吸附塔尺寸不能无限变大。在保证产品质量的前提下，用户往往要求用更小的设备，更少的投资和占地面积，获得更高的收率。为满足以上要求，有以下两种方法：一是提高冲洗气的利用效率，以减少冲洗气量，达到提高产品收率的目的；二是缩短总循环时间，提高吸附剂的利用效率，以达到减少吸附剂用量，降低投资和减少占地面积的目的。

现有的变压吸附工艺，均是采用并联的冲洗技术，即冲洗气被分割为一份或几份，分别用于冲洗不同的吸附塔，每个吸附塔的冲洗废气，均从变压吸附循环中排出，不会进行重复利用，这使得冲洗气未能得到充分利用。特别是在冲洗后期时冲洗废气的杂质含量较低，而此部分冲洗废气也会从变压吸附循环中排出，造此部分冲洗废气未能得到充分利用,且会影响产品的收率。

ZL01112382.6公开了一种大规模变压吸附方法，该方法通过多个吸附塔同时为多个吸附塔提供净化气，打破了净化步骤时间应等于或小于吸附步骤时间的惯例，使得吸附时间和总循环时间均显著减少，可降低吸附剂用量和设备投资，也可在产品纯度收率不变的前提下，增加装置的原料气处理量。

ZL200510020305.X公开了带两个顺放罐的变压吸附工艺，该工艺将变压吸附装置的吸附塔分成两个系列，每个系列配置一个顺放罐用于储存供吸附塔再生用的顺放气，每个系列的顺放以及冲洗回路上配置程控阀及调节阀，其时序如表1所示。

表1带两个顺放罐的10-3-4工艺时序

该工艺可在保证同样再生时间的前提下，大大缩短吸附时间和顺放时间，减小吸附塔的体积及吸附剂的总量，从而大大节省投资，还可实现两个系列的吸附塔分别冲洗或交错冲洗，具有更好的再生效果，从而提高了装置的产品回收率。

ZL200810044290.4公开了多次顺放交错冲洗变压吸附工艺，该工艺在吸附塔顶部出口管线上增设顺放出口阀、冲洗进口阀及至少四台交错分布的调节阀，实现了三次或三次以上的顺放及冲洗过程，增加了再生时间，降低了吸附分周期时间，降低了冲洗气用量，可有效提高产品气收率，并降低装置的投资和缩小占地面积。且各个吸附塔的顺放冲洗过程完全一致，避免了因调节阀的性能差异而降低整个装置的再生效果。

以上工艺和方法均属于并联冲洗，每个塔的冲洗废气均从吸附再生循环中排出，冲洗废气未能得到充分利用。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种串级冲洗的变压吸附工艺，可将冲洗气串级循环利用，提高冲洗气的利用效率，减少冲洗废气量，提高产品收率，同时还可增加冲洗时间，缩短总循环时间，显著降低吸附剂用量和设备投资。

本发明的技术方案为：

一种串级冲洗的变压吸附工艺，该工艺至少包括以下步骤，吸附，均压降，顺放，逆放，冲洗1，冲洗2，均压升，终充步骤，顺放步骤和/或均压降步骤提供冲洗气，该冲洗气进入第一个处于冲洗步骤的吸附塔进行冲洗后，第一个吸附塔的冲洗废气进入第二个处于冲洗步骤的吸附塔，对第二个吸附塔进行冲洗，第二个吸附塔的冲洗废气从变压吸附装置排出或对第三个或对后面更多个的吸附塔进行冲洗，实现冲洗气对两个或两个以上的吸附塔串级冲洗。

所述逆放步骤后的吸附塔经过n次冲洗后进入均压升步骤，串级冲洗的第一个吸附塔是即将进入均压升的吸附塔，该冲洗步骤称为第n次冲洗，即冲洗n，冲洗n的冲洗废气去冲洗n-1，以此类推，串级冲洗的最后一个吸附塔是刚经过逆放步骤的吸附塔，称为第一次冲洗，即冲洗1。

所述的变压吸附装置配置有一排将所有吸附塔串联起来的程控阀和管道，所有吸附塔按顺序排列后，每台吸附塔的下部与下一个吸附塔的上部通过程控阀和管道串联起来。

所述吸附塔上方有至少两排管线，一排为提供冲洗气的管线，另一排为冲洗进气管线，每个吸附塔与这两排管线之间通过程控阀连接，提供冲洗气的管线与冲洗进气管线之间通过调节阀连接。