[发明专利]净化装置

说明书

本发明涉及通过吸附原料气中的水蒸气和二氧化碳净化原料气的装置。

工业上，主要通过精馏空气得到氧气和氮气，这必须从精馏空气的上游除去水蒸气和二氧化碳。在现代通过精馏进行空气分离的装置中，这种净化是用吸附完成的，输入的压缩气流通过第一层吸附剂，该吸附剂选择性地吸附水蒸气，再通过第二层吸附剂选择性地吸附二氧化碳。通常，用一对这样的吸附剂层净化输入的空气，另一对吸附剂层进行再生，使得总有至少一对吸附剂层净化输入的气体。在另一种装置只有一层吸附剂，能够吸附水蒸气和二氧化碳。

有趋势要求空气分离装置增加氧气量，从而，使得最初的吸附净化步骤的需要增大。

在实际中，往往会遇到许多原因要限制含有吸附剂层的容器的尺寸，一般，每天生产至少1000吨氧气的大型空气分离装置需要几个吸附容器。因而，要求改进吸附设备，以提高吸附工艺中每单元床容积的产率。

在传统的净化空气的吸附方法中，空气流轴向从容器的底部向顶部穿过第一吸附剂颗粒层，所述的吸附剂颗粒层优先吸附水蒸汽，然后再通过第二吸附剂颗粒层，该吸附剂颗粒层优先吸附二氧化碳，过大的空气速度将流化吸附剂层，因此，要限定空气速度，其结果，限定了输入空气穿过选定尺寸的吸附剂容器的速率。

EP-A-0612554公开了一种净化含有包括水蒸汽和二氧化碳杂质的原料气流的方法，包括依次重复如下的步骤：a)使原料气流依次向上通过包含第一吸附剂的第一颗粒床，该处的吸附剂选择性地从原料气流中吸附水蒸汽，然后向下通过包含第二吸附剂的第二颗粒床，该处的吸附剂选择性地从原料气流吸附二氧化碳。b)对每个床相对原料气流方向以逆向流通过再生气使先前已吸附的水蒸汽和二氧化碳解吸而使各床再生。

虽然，按EP-A-0612554的方法能减少再生次数并节省热能，但是由于该工艺要求分开的床吸附二氧化碳和水蒸气，在完成该工艺所需吸附容器的尺寸未必相应降低的情况下，如果希望在顺序的吸附步骤中以最小的压力降通过吸附剂，使用上述方法则不是特别适宜。

GB-A-477657公开了参见它的附图1的吸附工艺，其中，在吸附中，原料全被送入吸附容器中，一部分气流向上通过下部床，同时另一部分原料通过内部通道流动而绕过下部床并向下流过上部床。参见它的附图2描述了一相类似的装置，其中，在吸附期间，气流垂直向上通过二个床。在上述的两个实施例中，在容器内部有通常的分流装置。这就加大了在二床间平衡气流的难度，而且，GB-A-477657没有公开净化空气用的设备。

本发明的目的在于提供用吸附除去水蒸气和二氧化碳净化空气的装置，该装置能使用比传统的净化装置或按EP-A-0612554中的空气净化装置较小的容器或较小的几个容器完成净化空气的功能。

按照本发明提供的通过从原料气中吸附水蒸气和二氧化碳净化原料气的装置，包括至少一个容器，在该容器中限定一组垂直布置的室，一组室中没有一个同任何其它的室是串联流动关系，每个室有一个或一个以上的吸附剂床，所述的吸附剂床能从原料气中吸附水蒸气和二氧化碳并形成在所述容器外部中间位置延伸的双向部分气体流动路径；与所述容器联结的阀，可操作使在第一吸附周期时间内待净化的气流同时通过至少二个室流动，在第二再生周期时间内，反向流动的再生气同时通过相同的室。

与传统的用吸附净化原料气的装置比较，待净化的原料气在二个或二个以上的室之间的分散流动可使在完成给定的吸附功能的情况下降低每个床的深度，从而使空气通过吸附剂或多个吸附剂的总压力降被降低。与传统的工艺比较，在吸附步骤中，原料气的平均压力较大，从而在给定的容器尺寸下可处理较多的空气，和/或在不用增加单个床的深度至高于可比较的传统方法中所用高度的情况下可缩小容器直径。

按照本发明的装置可简单的控制空气流入容器的多个室，这是因为所有的控制设备能按标准设计并位于容器外部，从而，易于接受日常维护。

优选地，所述的容器含有一个或多个水平延伸的薄隔板，每块隔板形成一对相邻室间的壁。该隔板或每块隔板最好没有负载部件，并优选包含一薄金属板。通常，通过焊接使该板或每块隔板不向容器内周边渗透流体，并优选由与容器壁或确定所述的内周边的壁一样或类似成分的金属或合金构成。为了使制造成本最小，金属板可以这样薄，即当该板受到压差作用时能够弯曲。如果使用这样的隔板按需布置该设备使之在正常操作时不受能引起隔板弯曲的任意压差的影响是理想的。