[发明专利]一种气体变压吸附分离提纯系统及其分离提纯方法

说明书

本发明公开了一种气体变压吸附分离提纯系统及其分离提纯方法，分离提纯系统包括吸附塔、第一程控阀10X、原料气输送管线、第二程控阀20X、逆放冲洗管线、第三程控阀30X、吸附塔入口端第二/第三均压管线、第四程控阀40X、吸附塔出口端第二/第三均压管线、第五程控阀50X、第一均压及最终升压管线、第六程控阀60X、产品气外输管线、再生管线、第一管线和最终升压调节阀。分离提纯方法为吸附塔重复经过吸附步骤、包含复合均压降压步骤的降压步骤、再生步骤、包含复合均压升压步骤的升压步骤和最终升压步骤进行气体变压吸附分离提纯。本发明可有效提升吸附剂动态吸附容量，提升系统回收率及分离提纯效率。

技术领域

本发明属于变压吸附气体分离技术领域，具体涉及一种气体变压吸附分离提纯系统及其分离提纯方法。

背景技术

变压吸附提纯技术是利用吸附剂对不同气体的吸附容量的差异，而且吸附容量随着吸附压力的增加而增加，随着吸附压力的降低而减小的特性，在高压下吸附，在低压下解吸再生，从而实现气体的分离与提纯。吸附能力弱的气体从吸附塔出口端流出，可以得到非吸附相产品，如提纯氢气、氮气等；吸附能力强的气体在吸附剂解吸过程中从吸附塔入口端流出，可以得到吸附相产品，如提纯一氧化碳、二氧化碳以及烃类等。

变压吸附过程由一系列吸附步骤、降压步骤和解吸再生步骤组成，变压吸附过程的改进主要是通过对构成变压吸附循环的步骤进行优化以及对这些步骤的组合方式的优化。最简单的变压吸附工艺为单塔流程，随着吸附塔数量的增加依次有双塔流程、三塔流程和四塔流程等，随着装置规模的增加需要的吸附塔数量也更多，多塔工艺总的循环步骤较多，步骤的种类也更多。

通常变压吸附工艺最重要的性能指标是目标产品的回收率，而影响回收率的重要工艺步骤是均压步骤，均压步骤的种类有多种，有出口端均压步骤，即处于均压步骤的两个吸附塔的出口端联通进行压力平衡，如图5所示，有入口端均压步骤，即处于均压步骤的两个吸附塔的入口端联通进行压力平衡，如图6所示；有两端均压步骤，即吸附塔的入口端和出口端分别联通进行压力平衡的步骤，如图7所示；专利CN100434139C和CN100493671C在常规变压吸附循环中引入了两端均压步骤，并对两端均压步骤进行了详细的描述；也有串联均压步骤，即吸附塔的出口端和吸附塔的入口端联通进行压力平衡，如图8所示；专利CN102091501A将串联均压称为上下均压，并将此均压步骤引入变压吸附工艺；杨彦钢（南京工业大学学报，2012年，第34卷第4期，P79-83）模拟了不同均压方式对变压吸附两塔制氧效果的影响，研究结果显示串联均压的效果优于两端均压，两端均压的效果优于出口端均压。

对于大型工业装置而言，如何进一步提升效率、优化循环步骤仍然是需要研究和解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种气体变压吸附分离提纯系统及其分离提纯方法，相比于现有技术，可进一步提升气体变压吸附分离效率、以及优化气体变压吸附分离循环步骤。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种气体变压吸附分离提纯系统，包括至少四个吸附塔，接入至吸附塔内并设第一程控阀10X的原料气输送管线、设第二程控阀20X的逆放冲洗管线和设第三程控阀30X的吸附塔入口端第二/第三均压管线，从吸附塔内接出并设第四程控阀40X的吸附塔出口端第二/第三均压管线、设第五程控阀50X的第一均压及最终升压管线和设第六程控阀60X的产品气外输管线，以及接入至吸附塔内、或者从吸附塔内接出的再生管线，吸附塔入口端第二/第三均压管线和吸附塔出口端第二/第三均压管线之间连通有第一管线，第一均压及最终升压管线和产品气外输管线之间通过最终升压调节阀相连通，吸附塔内还接入有设第七程控阀70X的冲洗出管线，原料气输送管线内原料气压力为1.0MPa~7.0MPa。

进一步地，再生管线包括从吸附塔内接出并设第八程控阀80X的冲洗入管线、以及设第九程控阀90X的顺放管线，冲洗入管线和顺放管线之间通过顺放调节阀相连通。