[发明专利]六塔真空变压吸附气体分离工艺

说明书

本发明涉及气体的分离方法，特别是从气体混合物中分离和纯化气体的变压吸附工艺。

已有的分离和纯化气体的变压吸附工艺，通常采用四塔吸附系统，有四个充填吸附剂的吸附塔，计算机控制程控阀门，按程序接通、关闭吸附塔。气体混合物从吸附塔进料口送入，在吸附压力下，塔内吸附剂选择性地吸附气体，使未被吸附的气体成为纯化气，经缓冲罐送往外界待用，随后吸附塔减压，使被吸附气体脱附，其高压解吸气经放空管放出，低压解吸气经真空罐用真空泵抽出送放空管排出，吸附剂再生后，吸附塔升压、进料。每个吸附塔的循环操作顺序为吸附(A)、一级均衡降压(1L)、二级均衡降压(2L)、逆向放压(L)、抽空(U1)、抽空(U2)、二极均衡升压(2H)、隔离(IS)、一级均衡升压(1H)、最终升压(FH)。上述的降压和升压程序是在吸附塔与吸附塔之间进行的直接均压。所构成的四塔二次均压工艺，其A、B、C、D四塔的操作程序如下表1。

表1

已有的四塔二次均压工艺存在如下主要缺点：

一、系统均压次数少，不能充分回收塔内死空间的有效气体，回收率较低。

二、最终升压不连续，纯化气输出流量波动大，需设置缓冲罐。

三、真空抽吸过程不连续，真空泵无效功耗高。

四、程序编排中出现难于去除的隔离程序，此程序中吸附剂停止吸附或再生，使其造成浪费。

鉴于此，本发明的目的在于提供一种操作程序简化，能充分回收有效气体，能耗较低，设备投资较低的六塔真空变压吸附气体分离工艺。

本发明的六塔真空变压吸附气体分离工艺，在变压吸附系统中，用吸附剂选择性地吸附分离气体混合物中的气体，获得纯化气，上述变压吸附系统有循环操作的六个充填有吸附剂的实心吸附塔(A、B、C、D、E、F)、和n个空心吸附塔(G1、G2、G3、G4、G5)、上述n为大于0的整数，上述各实心吸附塔的循环连续操作的顺序是，吸附(A)、n次均衡降压(nL)、顺向放压(L)、抽真空(U)、n次均衡升压(nR)、最终升压(FR)，上述均压在实心吸附塔和空心吸附塔间进行。

上述六个实心吸附塔的操作程序可以如表2。

表2

上述六个实心吸附塔的操作程序也可以如表3。

表3

上述n可以是5～18中的任意正整数。

本发明与已有技术相比较，具有如下显著的优点和明显的效果。

一、系统的均衡升压和降压，在实心吸附塔和空心吸附塔间进行，是一种间接均压。其均压次数n，取决于空心吸附塔的数量n。因此，n值可按需任意设备，从而能充分回收实心吸附塔内死空间的有效气体，提高有效气体回收率。n值越大，有效气体回收率越高。此外，这种间接均压的全系统的程序编制也较为简单。

二、各实心吸附塔的最终升压连续进行，因此勿需设置已有技术中纯化气缓冲罐，从而可使系统设备重量降低约15％。其次最终升压连续还消除了工艺中的隔离程序，从而可提高吸附剂的利用率，可使吸附剂的用量降低约20％。上述两项的节约，可使系统总投资降低15～20％。再者，最终升压连续进行，使气流量稳定，因此，每时刻返回空心吸附塔的纯化气体能稳定流动，可使系统送出产品气的输出流量限制在送入系统的原料气流量波动范围之内。

三、抽真空连续进行，消除了真空泵不对实心吸附塔抽空时的无效功耗，从而可使全系统能耗降低约20％，并节省原有技术中的真空缓冲罐。

四、本工艺可实现双塔进料，提高气体收率，也可在需要减为半荷操作时，关闭半个系统，采用单塔进料，仍可保证与六塔工作时有同等有效气体收率。

五、均压过程在实心吸附塔与空心吸附塔间进行，各塔工作独立性强，当需要维护、更换局部设备时，勿需全系统停止运行，可采用减量生产正常运行。

下面，再用实施例对本发明作进一步说明

实施例1

本发明的一种六塔真空变压吸附气体分离工艺，以变换气为原料气，脱除二氧化碳、回收纯化气。

原料气的组份及其含量(Vol)：H₂ 48％、CO₂ 28％、CO1.5％、N₂21％、O₂+CH₄+Ar 1.5％、H₂O饱和。原料气压力0.8MPa，温度28℃。送料流量7000Nm³/h。