[发明专利]一种耦合式变压吸附制气系统及方法

说明书

本发明公开了一种耦合式变压吸附制气系统，包括空气缓冲罐、空气压缩机、吸附塔A、吸附塔B和产气罐，空气缓冲罐通过管道与空气压缩机相连，空气缓冲罐的出口与吸附塔A连通，空气缓冲罐的出口与吸附塔B的入口连通；吸附塔A的出口与产气罐连通，吸附塔B的出口与产气罐的顶部连通；吸附塔A、吸附塔B、空气缓冲罐和产气罐均分别内置有分子筛。本发明还提供了一种耦合式变压吸附制氧方法。本发明的有益效果为：利用空气缓冲罐、吸附塔、产气罐之间的压力互动，使装填有分子筛的空气缓冲罐和产气罐也产生变压吸附效果，与吸附塔变压吸附进行耦合，达到降低产气露点的目的。

技术领域

本发明涉及常温空分领域，具体涉及一种耦合式变压吸附制气系统及方法。

背景技术

变压吸附(简称PSA)技术是近几十年来新崛起的气体分离技术，其利用吸附剂对气体组分具有选择吸附性，以及吸附容量随压力变化的特性，通过周期性的压力变化实现气体分离。变压吸附技术由Skarstrome等人于1960年发明，最初在工业上主要用于空气干燥和氢气纯化，1970年后开发用于空气制氧或制氮，1976年后逐渐开发成功用碳分子筛、沸石分子筛的变压吸附法，从空气中制氧气或氮气，1980年实现了用单床PSA法吸附制取医用氧。

在现行的变压吸附制氧、制氮方法中，没有发现对现有变压吸附效果进行相互耦合的提法。常规变压吸附所制取的氧气、氮气其露点通常在－40℃左右，用户通常需要低露点如－65℃以下的产品气，则需要进一步吸附干燥。变压吸附制氧、制氮与吸附干燥除水均是变压吸附设计，但两种工艺实质上只是相互串联，并没有进行耦合，两者的工作，实质上是各自独立的。在产品氧气、氮气不进一步增压时，用于吸附干燥的13X分子筛、活性氧化铝等干燥剂由于其能达到的最低露点为－70℃左右，在－65℃～－70℃这个区间进行干燥时，其允许吸水量很小，因此必须增加吸附干燥塔的装筛量或减小吸附干燥塔的吸附时间，但无论增加装筛量或是减小吸附时间，相应的用于吸附干燥塔再生的氧气、氮气损耗都会大大增加。而对氧气、氮气先进行增压，然后再进行吸附干燥，虽可显著增加干燥塔的允许吸水量，减少干燥塔装筛量或延长吸附时间，使露点更为稳定，但在增加压缩能耗的同时其氧气、氮气用于再生的损耗仍然不小。考虑到干燥剂在其能达到的极限露点附近工作，必须对其露点进行实时监测，以防止干燥剂性能下降导致的露点超标。

综上，在满足产品气低露点品质要求时，这种串联的变压吸附制氧、制氮，占用的资源大、用于吸附干燥塔再生需要损耗产品气、增加压缩能，经济性较低。因此，有必要对现有技术进行改进。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种产气露点低的耦合式变压吸附制气系统及方法。

本发明采用的技术方案为：一种耦合式变压吸附制气系统，主要包括空气缓冲罐、空气压缩机、吸附塔A、吸附塔B和产气罐，所述空气缓冲罐的出口通过管道与空气压缩机相连，空气缓冲罐的出口与进气阀A与吸附塔A连通，空气缓冲罐的出口经进气阀B与吸附塔B的入口连通；所述吸附塔A的入口通过管道与排废阀A相连，吸附塔B的入口通过管道与排废阀B相连；所述吸附塔A的出口经产气阀A与产气罐连通，吸附塔B的出口经产气阀B与产气罐的顶部连通；吸附塔A的出口经吹扫充压阀A与产气罐的顶部连通，吸附塔B的出口经吹扫充压阀B与产气罐的顶部连通；吸附塔A的出口经均压阀A与吸附塔B的入口连通，吸附塔B的出口经均压阀B与吸附塔A的入口连通；所述吸附塔A、吸附塔B、空气缓冲罐和产气罐均分别内置有分子筛。

按上述方案，所述空气缓冲罐内置有5A沸石分子筛。

按上述方案，所述产气罐内置有5A沸石分子筛。

按上述方案，所述吸附塔A和吸附塔B分别内置有G502沸石分子筛。

按上述方案，所述空气缓冲罐内设有分子筛床层，分子筛铺于分子筛床层上；所述空气缓冲罐的进气和出气为相对空气缓冲罐内分子筛床层同向。

按上述方案，所述产气罐的底部通过管道依次与第二减压阀和节流阀连通。