[发明专利]基于八塔并联的三元组分的变压吸附分离方法

说明书

本发明申请是母案申请“一种多回流的变压吸附方法”的分案申请，母案申请日为2013年11月11日，母案申请号为2013105580916。

技术领域

本发明涉及一种变压吸附分离二元及三元混合气体的分离方法，特别是一种含有多重回流步骤的变压吸附气体分离方法。

背景技术

变压吸附技术作为一种新型的分离方法，被广泛应用于气体的分离与提纯领域。随着研究的深入，其应用领域也在不断扩大。例如从空气中分离出氮气、氧气，从合成气中分离得到氢气、一氧化碳，从天然气中分离出甲烷、氢气、二氧化碳等等。变压吸附工艺是利用不同气体在吸附剂上的吸附量和吸附速率的差异，高压吸附，低压解吸的原理来分离混合气体。

传统变压吸附气体分离方法通常只能获得一种产品，想要同时的到难吸附组分与易吸附组分大多采用多段变压吸附的方法或者引入置换步骤。多段法使得装置整体投资变得巨大，操作变得复杂；通过引入置换步骤后可以的到两种产品气，但只能以增加吸附塔个数或辅助设备如缓冲罐来达到提高两种产品纯度的方法，而且置换尾气一般要重新回收用以提高收率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改进的变压吸附工艺，克服已有技术中存在的上述问题，降低系统动力学消耗和固定投资费用。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

一种多回流的变压吸附方法，采用吸附塔并联方式予以连接，并在管路中设置缓冲罐、真空泵和压缩机，将待处理的原料气体在并联吸附塔之间通过缓冲罐、真空泵和压缩机实现气体在并联吸附塔的塔顶或者塔底之间的多次回流，以实现原料气体中组分的分离，以在吸附塔的塔顶取得轻组分、吸附塔的塔底取得重组分。

在所述吸附塔内装入活性氧化铝、细孔硅胶、活性碳或者分子筛中的一种。

对于二元组分的分离。采用双塔并联模式，两塔变压吸附分离空气的流程图如附图1所示：

第一吸附塔(图中标识为A)与第二吸附塔(图中标识为B)并联，在第一吸附塔和原料气进口之间的管路上设置第一控制阀V-1，在第二吸附塔和原料气进口之间的管路上设置第二控制阀V-2；

在所述第一吸附塔的塔顶通过管路与第二吸附塔的塔顶相连，在两者连接管路上设置第五控制阀V-5；在所述第一吸附塔的塔顶通过管路与轻组分接收装置(图中未标出)相连，并在管路上设置第三控制阀V-3,；在所述第二吸收塔的塔顶通过管路与轻组分接收装置(图中未标出)相连，并在管路上设置第四控制阀V-4；

在所述第一吸附塔的塔底通过管路与真空泵相连，并在管路上设置第六控制阀V-6，还通过管路与压缩机相连，并在管路上设置第八控制阀V-8；在所述第二吸收塔的塔底通过管路与真空泵相连，并在管路上设置第七控制阀V-7，还通过管路与压缩机相连，并在管路上设置第九控制阀V-9；

所述真空泵和压缩机分别通过管路与缓冲罐相连。

在进行变压吸附时，采用并列的两个吸附塔，将原料气中的易吸附气体经过吸附塔吸附浓缩，不易吸附组分从塔顶流出，得到多种产品气，其工艺流程的每个循环包括吸附、降压、抽空、进料、升压：

(1)所述的进料位置为吸附塔中间某一位置进料，最优选取塔内气相组成与原料气组成相等的点进料。进料可以选择低压塔低压进料和高压塔高压进料的两种方式。

(2)所述的吸附过程为采用塔底重组分强制部分回流置换不易吸附组分，使其从塔顶采出部分作为轻产品部分用于低压塔升压冲洗。

上述吸附过程具体为：低压原料气通过进口阀门从吸附塔A中部进入，同时从吸附塔B顶部采出的不易吸附产品部分回流至吸附塔A顶部，吸附塔A底部通过真空泵对易吸附组分进行解吸；塔A与塔B进行连接均压升压，均压的方法可以采用塔顶—塔顶，塔底—塔底的方式；将真空缓冲罐中得到的易吸附组分加压后通入吸附塔A对其进行升压；达到压力后通过置换作用从塔A顶部采出不易吸附组分，当易吸附组分将从塔顶穿透时停止置换步骤；通过连接塔A与塔B进行均压降压；压力降低后用真空泵抽空得到易吸附组分送入真空缓冲罐，同时部分作为易吸附组分产品采出。

对于三元组分的分离，采用多塔并联模式，其中八塔变压吸附分离空气的流程图如附图3所示：

所述第一吸附塔(A塔)塔顶通过第五管路与轻组分缓冲罐相连，并在第五管路中设置控制阀V5－A；其余七个吸附塔的塔顶通过各自连接管路与第五管路相连，并在各自连接管路上设置控制阀(V5—B至V5—H)；