[发明专利]多塔变压吸附气体分离方法

说明书

本发明与变压吸附气体分离方法有关，尤其与多塔PSA变压吸附气体分离方法有关。

传统的变压吸附气体分离方法至少需两个或两个以上的吸附塔。每个吸附塔在一次循环中一般要经历吸附(A)，均压降压(ED)，顺向或逆向放压(D)，顺放气冲法或抽真空(VC)，均压升压(ER)，隔离(I)，最终升压(FR)步骤。在多塔系统中通常每时每刻处于吸附状态的塔数为2个或2个以上。某时也可能有两个吸附塔同时处于顺放气冲洗或抽真空的再生阶段。当采用顺放气逆向冲洗时，通过增加解吸管线即可避免相互干扰。但采用真空解吸再生时，由于真空泵不能停顿，而PSA变压吸附工艺步骤程序上抽真空的步骤又不是连续的，传统的解决方法是在抽真空管线上并联真空缓冲罐，当真空泵不能直接抽塔时就抽缓冲罐，由此造成投资和能耗增加。传统的PSA变压吸附气体分离方法，由于顺向或逆向放压步骤与抽真空或顺放气冲洗步骤都在同一解吸管线上进行，隔离时间长。

本发明的目的是提供一种不需真空缓冲罐，降低能耗，消除或缩短PSA工艺步骤中的隔离(或等待保持)步骤，气体收率高，质量好，生产效率高，装置成本低的多塔变压吸附气体分离方法。

本发明的PSA吸附塔的循环周期都包括有吸附(A)，均压降压(ED)，顺放气冲洗或抽真空(VC)，均压升压(ER)，最终升压(FR)步骤。各塔的顺放气冲洗或抽真空步骤连续或部分重叠，各塔通过程控阀与解吸管线连接，解吸管线再与真空泵连接。

本发明可按同一时刻处于吸附状态的塔的数目将吸附塔分成该数目的组，每组内塔的抽真空步骤不连续。每组吸附塔接一路解吸管线和真空泵。解吸管线间用程控阀连接，解吸管线上有程控阀。

本发明的同一时刻处于吸附状态的塔的数目可为2个或两个以上。

本发明各塔的顺向或逆向放压步骤(D)与抽真空或顺放气冲洗步骤(VC)通过不同解吸管线同时进行。

本发明将各塔不连续的顺放气冲洗或抽真空步骤改为连续或部分重叠，按同一时刻处于吸附状态的塔的数目将吸附塔分成该数目的组，每组内塔的再生步骤不连续，每组接一路解吸管线和真空泵，解吸管线间用程控阀连接，当其中一条管线的真空泵因PSA工艺步骤要求不能对该组的塔连续抽真空时，开启管线间的程控阀，则该组真空泵协助对另一组塔抽真空，反之亦然。可省去容积较大的真空缓冲罐。由于整个过程都是由真空泵直接抽塔，降低了能耗。顺向或逆向放压步骤与抽真空再生步骤可通过不同解吸管线同时进行，工艺步骤更加紧凑，缩短或消除了隔离时间，从而加快了循环周期，提高了吸附剂利用率，降低了装置成本，提高了产品气的收率和生产率。

图1为传统工艺装置图。

图2为本发明的工艺装置图。

图3为本发明的另一种装置图。

图4为本发明九塔流程图。 

图5为传统工艺四塔流程图。

图6为本发明六塔流程图。

图7为本发明另一种六塔流程图。

如下是本发明的实施例：

传统工艺装置通常称为4-1-2流程，即4代表四个吸附塔，1代表每时每刻一个处于吸附状态，2代表两次均压。本发明工艺可在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等任何多塔变压吸附装置上实施，任何本领域的技术人员均能按本发明的方法推广，但这种推广并没有超出本发明的方法。

实施例1：

传统的变压吸附法从变换气中脱除CO₂，得产品气H₂和N₂，其四塔流程如图1所示。

从四塔运行程序图5可以看出，抽真空步骤VC是不连续的，因此，必须设真空缓冲罐。该罐容积15m³。真空泵电机共60KW，设计操作压力0.8MPa，设计处理能力3000Nm³/h。实际运行结果为：处理气量2300Nm³/h，H₂收率93％，产品氢氮气中CO₂≤0.4％。

利用本发明改造上述传统工艺，在原四塔的基础上增加同样体积的两个吸附塔，取消真空罐，增加一路解吸路线和一组真空泵流程图如图2。电机为150KW。本发明的六塔运行程序表如图6所示，按塔A、C、E和塔B、D、F分组，各组间的抽空步骤VC是不连续的，两组的抽空步骤连续，而且部份重叠。