[发明专利]一种新型的变温变压吸附工艺

说明书

技术领域

本发明涉及气体净化领域，具体涉及一种利用最小的再生气源，实现了气体的高效净化、提高了能源利用率，从真正意义上实现了环保低碳和经济效益的双赢的净化工艺，具体为一种新型的变温变压吸附工艺。

背景技术

气体净化是从气体混合物中除去杂质，其目的是得到符合生产及使用要求的气体，目前通用的气体净化操作一般可分为五大类。

一、吸收吸收是气体净化中最重要的操作过程、是气相的组分向液相传质过程，而解吸是溶解于液相的组分向气相的传质过程。

二、吸附是气体中一个或几个组分在多孔固体表面的选择性浓缩，被吸附的组分称为吸附介质，多孔固体称为吸附剂。吸附又可分为变温吸附和变压吸附。

变温吸附(TemperatureSwingAdsorption，简称TSA)方法是利用吸附剂的平衡吸附量随温度升高而降低的特性，采用常温吸附，升温脱附的操作方法，且多用于常压气体及空气的减湿、空气中溶剂蒸汽的回收等,但存在周期长、投资较大能耗高，吸附剂使用寿命不长等缺点；变压吸附(PressureSwingAdsorption，简称PSA)是利用吸附剂或不同气体的吸附特性使气体净化的方法。变压吸附的操作循环是在二个不同压力条件下进行，在高压下吸附混合气体中的杂质，抵押下解析，这中间没有温度的变化，因此过程中不需要热量，与其他需要供热的方法相比设备装置比较简单，但变压吸附的缺点是放空与吹净时有效气体的损失大。

三、膜渗透在气体净化领域方面是相对较新的技术，在此过程中聚合物膜分离气体是基于一个或多个气体组分从膜的一边选择性渗透到另一边。虽然膜渗透技术在气体净化操作上应用的还不多，但其发展是很迅速的。

四、化学转化是很多化工过程中最基本的操作单元，也用于气体净化的操作中。化学转化包括催化与非催化气相反应，以及气相与固相的反应。这种过程需要一个反应器，在反应器内装填催化剂。

五、凝缩主要用于从废气中除去有机挥发物(VOC)，这种过程主要是将气体冷却至一定温度，在此温度下该有机化合物的蒸汽压很低，有机化合物的蒸汽就冷凝

目前在针对从各种化工混合气体中提纯某一种或几种气体多用变压吸附方法。变压吸附是利用专用的吸附剂，加压吸附，减压解吸，其优点是工艺流程简单，操作弹性大，产品纯度易控制调节，通过特定的控制系统。实现全自动操作，吸附剂使用寿命长，其缺点是吸附是时间短，吸附量小，且由于吸附周期较短且频繁，造成了对吸附设备的冲击频繁，对吸附设备的材质提出了较高要求。

目前针对变压吸附及变温吸附工艺的特点，出现了一种新的变温变压吸附技术，这种新技术是在变压吸附技术的基础上，在变压脱附之后，又进行升温脱附，是脱附进行得更彻底，从而使吸附剂的吸附时间延长，可在6小时以上，其缺点是仍需冷却用水，脱附时需用蒸汽，需要消耗大量资源。

发明内容

本发明正是基于以上技术问题，提供吸附剂再生性能好、有用气体回收率高、吸附时序安排合理、节能环保、热利用率高的一种新型的变温变压吸附工艺。

本发明的技术方案为：

一种新型的变温变压吸附工艺，该工艺中每个吸附塔均完成吸附、逆向降压、升温、冷却和升压步骤，其中在逆向降压步骤和升温步骤完成了脱附过程。

该工艺由≥2台吸附塔、1个或多个再生气加热器、流体切换阀门和管线组成。

吸附步骤是为了将待净化的原料气自上而下进入吸附塔，在常温及吸附压力下吸附脱除原料气中的杂质组分。逆向降压步骤为吸附塔中被吸附的杂质组分在吸附塔压力降低的情况下，通过阀门放空或进入管网中。升温步骤为：将再生气通过加热器，使升温后的再生气再次进入吸附塔，使吸附塔内的温度升高至吸附剂再生温度，使吸附塔内已经被吸附的杂质组分进行脱附，再将阀门放空或者进入管网。冷却步骤为：将常温下的再生气体进入吸附塔，使吸附塔内温度降低，同时将再生废气通过阀门放空或进入管网，使吸附塔降到常温。升压步骤为：另一吸附塔内的部分预处理气体通过阀门对吸附塔进行升压，使吸附塔达到吸附压力，为下一次吸附做准备。

一种新型的变温变压吸附工艺，如图1所示，包括2个吸附塔，具体为吸附塔A和吸附塔B、1个再生气加热器和多个流体切换阀门和管线组成，具体包括以下步骤：

(1)吸附打开阀门1a、5a，将待净化的原料气通过阀门1a自上而下进入吸附塔A，在常温及0.5MPa(A)-3.0MPa(A)的吸附压力下吸附脱除原料气中的杂质组分，未被吸附的组分，即脱除杂质后的产品气通过阀5a流出，吸附完毕，关闭阀1a，停止进原料气；