專利名稱：變壓吸附脫碳工藝及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種氣體分離工藝及裝置，特別是一種變壓吸附脫碳工藝及裝置。
背景技術：
目前變壓吸附脫碳(脫除原料氣中的C02氣體)的工藝流程主要有兩種 一種是 使用放空流程，即用有效氣體沖洗床層，此流程的缺點是有效氣體收率低。另一種使 用回收流程，即將放空流程中的沖洗床層的氣體從吸附塔的頂部通過壓縮機回收，由 于從吸附塔頂部進行回收，造成吸附塔內(nèi)的雜質(zhì)前沿不斷向吸附塔頂部推進，造成系 統(tǒng)解吸的能耗高，此流程的缺點是系統(tǒng)能耗高。
變壓吸附脫碳就是利用裝填于吸附塔內(nèi)的固體顆粒狀物質(zhì)(稱為吸附劑)的內(nèi)外
表面對C02氣體的附著能力，將原料氣中的C02氣體脫除，整個工作過程就是根據(jù)要 求控制產(chǎn)品氣體中的C02氣體的含量。由于原料氣是從吸附塔的底部進入吸附塔，隨
著時間的推移，雜質(zhì)不斷向吸附塔的頂部推進。在吸附塔內(nèi)的雜質(zhì)氣體的濃度梯度始 終是呈一個三角型，即上部雜質(zhì)氣體的濃度低，下部雜質(zhì)氣體的濃度高。
現(xiàn)將變壓吸附脫碳的兩種工藝流程簡介如下(原料氣的組份包括H2、N2、 C02、
CO、 CH4、 H2S、 H20。具體含量根據(jù)各廠的工況和產(chǎn)品的不同也不盡相同。脫碳產(chǎn) 品氣的組份包括H2、 N2、 C02、 CO、 CH4、 H2S、 H20。具體含量根據(jù)各廠的工藝 和產(chǎn)品的不同也不盡相同，若產(chǎn)品為液氨，產(chǎn)品氣CO2含量小于0.2。/o;產(chǎn)品為甲醇， 產(chǎn)品氣C02含量0.5% 1.0% (聯(lián)醇工藝)，2% 5% (單醇工藝)。其中吸附劑為活 性氧化鋁、活性碳、硅膠組成。只是根據(jù)裝置的原料氣成份和產(chǎn)品氣的用途不同進行 不同的配比。其中活性氧化鋁的作用是除去原料氣中的飽和水，活性碳的作用是除去 原料氣中的硫化物和部分C02，硅膠的作用是除去原料氣中的C02。) 一、放空工藝流程，參見圖1
圖1中閥門編號說明
1#為原料氣進口閥(即圖1中的A1、 Bl、 Cl、 Dl)
2#為產(chǎn)品氣出口閥(即圖1中的A2、 B2、 C2、 D2)
3#為真空泵進口閥(即圖1中的A3、 B3、 C3、 D3)
4#為均壓進出口閥(即圖1中的A4、 B4、 C4、 D4)5#為終充氣進口閥(即圖1中的A5、 B5、 C5、 D5) 6#為放空氣出口閥(即圖1中的A6、 B6、 C6、 D6)
此工藝流程一個循環(huán)包括吸附、降壓、放空、抽真空、升壓、最后充壓等過程: ①吸附原料氣通過1#閥門進入吸附塔，雜質(zhì)氣體被吸附劑吸附后的產(chǎn)品氣通過2# 閥門流出吸附塔，進入下一工段；②降壓當產(chǎn)品氣中指標超過生產(chǎn)指標時，吸附過 程結(jié)束，通過4#閥門將塔吸附塔內(nèi)的高壓氣體轉(zhuǎn)移到其它需要升壓的吸附塔(此過程 稱降壓)；③放空當降壓過程完成后，吸附塔內(nèi)還高于常壓，通過6#閥門將吸附塔 吸附塔內(nèi)的氣體排放到大氣中；④抽真空排放完畢，通過3#閥門用真空泵對吸附塔 抽真空，讓吸附于吸附劑中的雜質(zhì)氣體解吸；⑤升壓當吸附吸附劑中的雜質(zhì)氣體解 吸完畢后，通過4#閥門將其它吸附塔內(nèi)的高壓氣體轉(zhuǎn)移到吸附塔內(nèi)(此過程稱升壓)； ⑥最后充壓僅通過吸附塔內(nèi)的壓力轉(zhuǎn)移不能將吸附塔內(nèi)的壓力提高到吸附壓力，通 過5#閥門將產(chǎn)品氣轉(zhuǎn)移到吸附塔內(nèi)，讓吸附塔內(nèi)的壓力達到吸附壓力(此過程稱最后 充壓)，最后充壓完畢后，該吸附塔進入下一個吸附循環(huán)。
此流程由于有部分氣體放空，造成裝置的有效氣體損失。
二、回收工藝流程，參見圖2 圖2中閥門編號說明
1#為原料氣進口闊(即圖2中的A1、Bl、Cl、Dl)
2#為產(chǎn)品氣出口閥(即圖2中的A2、B2、C2、D2)
3#為真空泵進口閥(即圖2中的A3、B3、C3、D3)
4#為均壓進出口閥(即圖2中的A4、B4、C4、D4)
5#為終充氣進口閥(即圖2中的A5、B5、C5、D5)
7#為回收氣出口閥(即圖2中的A7、B7、C7、D7)
8#為順向終充氣進口閥(即圖2中的A8、B8、C8、 D8)
此工藝流程一個循環(huán)包括吸附、降壓、放空、抽真空、升壓、順向充壓、最后 充壓等過程①吸附原料氣通過1#閥門進入吸附塔，雜質(zhì)氣體被吸附劑吸附后的產(chǎn) 品氣通過2#閥門流出吸附塔，進入下一工段；②降壓當產(chǎn)品氣中指標超過生產(chǎn)指標 時，吸附過程結(jié)束，通過4#閥門將塔吸附塔內(nèi)的高壓氣體轉(zhuǎn)移到其它需要升壓的吸附 塔；(D回收當降壓過程完成后，吸附塔內(nèi)還高于常壓，通過7#閥門用壓縮機將吸附 塔內(nèi)的氣體進行回收；④抽真空回收完畢，通過3#閥門用真空泵對吸附塔抽真空， 讓吸附于吸附劑中的雜質(zhì)氣體解吸；⑤升壓當吸附吸附劑中的雜質(zhì)氣體解吸完畢后，通過4#閥門將其它吸附塔內(nèi)的高壓氣體轉(zhuǎn)移到吸附塔內(nèi)；⑥順向充壓僅通過吸附塔 內(nèi)的壓力轉(zhuǎn)移不能將吸附塔內(nèi)的壓力提高到吸附壓力，通過8#閥門將回收轉(zhuǎn)移到吸附 塔內(nèi)；⑦最后充壓若還達不到吸附壓力，再通過5#閥門將產(chǎn)氣轉(zhuǎn)移到吸附塔內(nèi)，讓 吸附塔內(nèi)的壓力達到吸附壓力，最后充壓完畢后，該吸附塔進入下一個吸附循環(huán)。
此流程由于回收氣全部通過吸附塔頂部流出，造成吸附塔內(nèi)的雜質(zhì)氣體不斷向吸 附塔上部污染，造成系統(tǒng)抽真空的解吸難度增加(即增加能耗)。另外由于回收氣 作為順向升壓氣體，通過吸附塔底部進入吸附塔，此步驟造成雜質(zhì)氣體向吸附塔上部 推進，從而減小了吸附劑的利用率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種改進的變壓吸附脫碳工藝及裝置，克服己有技術中存 在的上述問題，提高工藝流程的有效氣體收率，降低系統(tǒng)能耗。 為達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明的構(gòu)思是.-
本發(fā)明工藝流程是將已有技術中放空工藝流程與回收工藝流程有機結(jié)合成一個 工藝流程，采用第一次降壓采用吸附塔內(nèi)壓力，直接和凈化氣壓力均壓，多次降壓達 到抽真空前(吸附劑再生前)吸附塔為常壓。這樣既達到了降壓的效果，又提高了有 效氣體的收率，節(jié)省了吸附塔個數(shù)，節(jié)約了壓縮機的投資，節(jié)約了使用壓縮機的電耗， 同時也達到了和壓縮機回收的同樣效果，從而提高吸附劑的利用率，降低了系統(tǒng)電耗。
根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術方案 一種變壓吸附脫碳工藝，采用并列的吸附塔，將原料氣中的C02氣體經(jīng)吸附塔內(nèi) 的吸附劑吸附脫除，從而得到產(chǎn)品氣，其特征在于
a. 工藝流程的每一循環(huán)包括吸附、直接降壓、降壓、抽真空、升壓和終充過程；
b. 在所述的直接降壓過程中是吸附塔氣體第一次降壓直接降壓到凈化氣中，然后 均衡降壓不少于6次，降壓后吸附塔內(nèi)壓力達到常壓或微負壓；
c. 所述的終充過程，是將凈化氣和原料氣最后同時對吸附塔升壓，增加裝置的處 理能力。
所述的吸附過程是原料氣通過原料氣進口閥從吸附塔底部進入吸附塔；C02氣 體被吸附劑吸附后的產(chǎn)品氣從吸附塔頂部流出，通過產(chǎn)品氣出口閥進入下一工序；所 述的直接降壓過程是當產(chǎn)品氣中指標超過生產(chǎn)指標時通過均壓進出口閥直接降壓到 產(chǎn)品氣中，所述的降壓過程是當產(chǎn)品氣中指標超過生產(chǎn)指標時，通過均壓進出口閥， 將吸附塔內(nèi)的高壓氣體轉(zhuǎn)移到其它需要升壓的吸附塔；所述的抽真空過程是通過真空泵進口閥從吸附塔底部抽出氣體，使吸附于吸附劑中的C02氣體解吸；所述的升 降過程是通過均壓進出口閥，從吸附塔頂部輸入其它吸附塔來的高壓氣體；所述的 最后充壓過程是通過終充氣進口閥，將產(chǎn)品氣從吸附塔頂部輸入吸附塔，將原料氣 從吸附塔底部輸入吸附塔，使其內(nèi)壓力達到吸附壓力。
一種權利要求1所述的變壓吸附脫碳工藝用的裝置，包括并列的吸附塔，原料氣 管路通過原料氣進口閥連接吸附塔底部，產(chǎn)品氣管路通過產(chǎn)品氣出口閥連通吸附塔頂 部，有真空泵通過真空泵進口閥連通吸附塔的底部，均壓管道通過均壓進出口閥連通 吸附塔的頂部，其特征在于有并列的均壓緩沖罐通過均壓閥接通吸附塔的頂部。
所述的變壓吸附脫碳工藝用的裝置，共有4-48臺吸附塔并列安裝，共有3 10臺
均壓緩沖罐并列安裝。
下面結(jié)構(gòu)附圖加以進一歩說明參見圖3。 圖3中閥門編號說明
1#為原料氣進口閥(即圖3中的A1-J1) 2#為產(chǎn)品氣出口閥(即圖3中的A2-J2) 3#為終充氣進口閥(即圖3中的A3-J3 ) 4#為均壓進出口閥(即圖3中的A4-J4) 5#為均壓進口閥(即圖3中的A5-J5) 6#為均壓進口閥(即圖3中的A6-J6) 7#為下部充壓閩(即圖3中的A7-J7) 8#真空泵進口閥(即圖3中的A8-J8 ) 本發(fā)明的工藝流程一個循環(huán)包括吸附、直接降壓、降壓、抽真空、升壓、終充、
等過程l.吸附原料氣通過"闊門進入吸附塔，雜質(zhì)氣體被吸附劑吸附后的產(chǎn)品氣 通過2#閥門流出吸附塔，進入下一工段；2.直接降壓當產(chǎn)品氣中指標超過生產(chǎn)指標
時，吸附過程結(jié)束，通過3"閥和SF號閥門將吸附塔內(nèi)的高壓氣體轉(zhuǎn)移到凈化氣中3.
降壓直接降壓結(jié)束，通過4#閥將吸附塔內(nèi)的高壓氣體轉(zhuǎn)移其它需要升壓的吸附塔； 4.抽真空降壓完畢，通過8#閥門用真空泵對吸附塔抽真空，讓吸附于吸附劑中的雜 質(zhì)氣體解吸(此過程稱抽真空)；5、升壓當吸附吸附劑中的雜質(zhì)氣體解吸完畢后， 通過4#闊門將其它吸附塔內(nèi)的高壓氣體轉(zhuǎn)移到吸附塔內(nèi)；6.終充若還達不到吸附壓
力，再通過5#6#閥門將產(chǎn)品氣和原料氣轉(zhuǎn)移到吸附塔內(nèi)通過讓吸附塔內(nèi)的壓力達到吸
附壓力，最后充壓完畢后，該吸附塔進入下一個吸附循環(huán)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比較，具有如下顯而易見的突出實質(zhì)性特點和顯著優(yōu)點本 發(fā)明的工藝流程中將己有技術中發(fā)明放空和回收兩個工藝過程有機結(jié)合成一個工藝 過程；采用從吸附塔多次降壓，達到抽真空前吸附塔為常壓，或微負壓，此效果相當 于一個普通變壓吸附用壓縮機回收的效果，也是對吸附劑的沖洗過程，從而減少了壓 縮機的投資和壓縮機的電耗，減輕抽真空解吸的難度，。本發(fā)明將最后充壓進行吸附 塔上下同時充壓，處理后的氣體從吸附塔頂部進入吸附塔，原料氣從吸附塔底部進入， 減少了充壓時間從而提高吸附劑的利用率，提高了系統(tǒng)的處理氣量的能力。
本工藝流程的經(jīng)濟價值為相當于放空藝流程，有效氣體總收率能提高5%;相 對于回收工藝流程，系統(tǒng)能耗能降低20%，相同能力的裝置投資能降低10%。


圖1是已知技術的放空工藝流程用裝置結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是已知技術的回收工藝流程用裝置結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3是本發(fā)明一個實施例的變壓吸附脫碳工藝用裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4是本發(fā)明二個實施例的變壓吸附脫碳工藝用裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
現(xiàn)將本發(fā)明的實施例敘述于后。
實施例一參見圖3，本工藝過程是15000NmVh變壓吸附脫碳工藝過程 此工藝流程是生產(chǎn)液氨，變壓吸附脫碳的產(chǎn)品氣的C02含量為0.2%。系統(tǒng)由十 臺吸附塔(A、 B、 C、 D、 E、 F、 G、 H、 I、 J)和三臺均壓塔(a、 b、 c)組成，裝 置運行過程中同時有四臺吸附塔吸附，兩臺吸附塔同時抽真空，七次壓力均衡，簡稱 10—4-2-7/V工藝流程。每一個吸附塔在一次循環(huán)中都要經(jīng)過吸附(A)直接降壓(SF)、 壓力第一均衡降(E1L)、壓力第二均衡降(E2L)、壓力第三均衡降(E3L)、壓力第 四均衡降(E4L)壓力第五均衡降(E5L)、壓力第六均衡降(E6L)壓力第七均衡降 (E7L)、抽真空(CU)、壓力第一均衡升(E1R)、壓力第二均衡升(E2R)、壓力第 三均衡升(E3R)、壓力第四均衡升(E4R)、壓力第五均衡升(E5R)、壓力第六均衡 升(E6R)、壓力第七均衡升(E7R)、最后充壓(RL)等18個步序。
現(xiàn)以A塔在一個循環(huán)內(nèi)經(jīng)歷18個步序的工況為例，對本裝置變壓吸附工藝過程 進行說明。 (1)吸附(A)
開啟程控閥KV1A、 KV2A,原料氣通過KV1A進入A塔，原料氣中002和水等在吸附壓力下被吸附劑吸附，未被吸附的H2、 N2、 C0、 CH4等組份(稱為凈化氣)，經(jīng)KV2A 進入產(chǎn)品氣總管送出界外。當C02的吸附前沿到達吸附塔某一位置時關閉KV1A、KV2A， 原料氣停止進入A塔。塔內(nèi)保持吸附時的壓力。
(2) 直接降壓(SF)
A塔吸附步驟停止后，即開啟KV4A及SF閥。使A塔出口端和凈化氣管道連接， A塔內(nèi)死空間氣體(系指吸附劑顆粒之間及吸附劑內(nèi)部空隙的氣體)由A塔出口端經(jīng) KV4A及SF閥，從A塔進入凈化氣。該步驟結(jié)束時，A塔和凈化氣壓力基本達到平衡， 而A塔內(nèi)的C02吸附前沿還未達到出口端。 壓力第一均衡降(E1L)
(3) 壓力第一均衡降(E1L)
A塔吸附歩驟停止后，即開啟KV4A及KV4H。使A塔出口端和剛結(jié)束壓力第二均 衡升歩驟的H塔的出口端相連通，A塔內(nèi)死空間氣體(系指吸附劑顆粒之間及吸附劑 內(nèi)部空隙的氣體)由A塔出口端經(jīng)KV4A及KV4H閥，從A塔進入H塔。該歩驟結(jié)束時， A塔和H塔壓力基本達到平衡，而A塔內(nèi)的C02吸附前沿還未達到出口端。
(4) 壓力第二均衡降(E2L)
A塔壓力第一均衡降后，A塔和H塔壓力基本達到平衡，關閉KV4H閥，打開KVlll 閥，A塔內(nèi)死空間氣體(系指吸附劑顆粒之間及吸附劑內(nèi)部空隙的氣體)由A塔出口端 經(jīng)KV4A及KV111閥，從A塔進入均壓塔a。該步驟結(jié)束時，A塔和均壓塔a壓力基本 達到平衡，而A塔內(nèi)的C02吸附前沿還未達到出口端。
(5) 壓力第三均衡降(E2L)
A塔壓力第二均衡降后，A塔和均壓塔a壓力基本達到平衡，關閉KV4H閥，打開 KV4D閥，A塔內(nèi)死空間氣體(系指吸附劑顆粒之間及吸附劑內(nèi)部空隙的氣體)由A塔出 口端經(jīng)KV4A及KV4D閥，從A塔進入D塔。該歩驟結(jié)束時，A塔和D塔壓力基本達到 平衡，而A塔內(nèi)的C02吸附前沿還未達到出口端。
(6) 壓力第四均衡降(E3L)
A塔壓力第三均衡降后，A塔和D塔壓力基本達到平衡，關閉KV4D閥和KV4A， 打開KV112閥和KV5A， A塔內(nèi)死空間氣體(系指吸附劑顆粒之間及吸附劑內(nèi)部空隙的 氣體)由A塔出口端經(jīng)KV5A及KV111閥，從A塔進入均壓塔b。該歩驟結(jié)束時，A塔 和均壓塔b壓力基本達到平衡，而A塔內(nèi)的C02吸附前沿還未達到出口端。 (7)壓力第五均衡降(E5L)A塔壓力第四均衡降后，A塔和均壓塔b壓力基本達到平衡，關閉KV112閥，打 開KV5J閥，A塔內(nèi)死空間氣體(系指吸附劑顆粒之間及吸附劑內(nèi)部空隙的氣體)由A 塔出口端經(jīng)KV5A及KV5J閥，從A塔進入J塔。該步驟結(jié)束時,A塔和J塔壓力基本 達到平衡，而A塔內(nèi)的C02吸附前沿還未達到出口端。
(8) 壓力第六均衡降(E6L)
A塔壓力第五均衡降后，A塔和J塔壓力基本達到平衡，關閉KV5A,KV5J閥，打 開KV6A和KV113閥，A塔內(nèi)死空間氣體(系指吸附劑顆粒之間及吸附劑內(nèi)部空隙的氣 體)由A塔出口端經(jīng)KV6A及KV113閥，從A塔進入均壓塔c。該步驟結(jié)束時，A塔和 均壓塔c壓力基本平衡。
(9) 壓力第七均衡降(E7L)
A塔壓力第六均衡降后，A塔和均壓塔c壓力基本達到平衡，關KV6A及KV113 閥，打KV5A和KV5E開閥，A塔內(nèi)死空間氣體(系指吸附劑顆粒之間及吸附劑內(nèi)部空 隙的氣體)由A塔出口端經(jīng)KV5A及KV5E閥，從A塔進入E塔。該歩驟結(jié)束時，A塔 和E塔壓力基本達到平衡，而A塔內(nèi)的C02吸附前沿基本達到出口.
(10) 抽真空(CU)
A塔壓力第七均衡降完畢后，A塔的壓力基本達到常壓，或微負壓。關閉KV6A， 打開KV8A閥，對A塔抽真空，對吸附劑再生。
(10) 壓力第七均衡升(E7R)
A塔抽真空后，A塔內(nèi)的吸附劑再生完全，關閉KV8A閥，打開KV5A和KV5B閥， B塔內(nèi)死空間氣體(系指吸附劑顆粒之間及吸附劑內(nèi)部空隙的氣體)由B塔出口端經(jīng) KV5A及KV5B閥，從B塔進入A塔。該步驟結(jié)束時，B塔和A塔壓力基本達到平衡。
(11) 壓力第六均衡升(E6R)
A塔抽真空后，A塔內(nèi)的吸附劑再生完全，打開KV6A和KV113閥，均壓塔c由出 口端經(jīng)KV5A及KV113閥，從均壓塔c進入A塔。該歩驟結(jié)束時，均壓塔c和A塔壓 力基本達到平衡。
(12) 壓力第五均衡升(E5R)
A壓力第五均衡升后，均壓塔c和A塔壓力基本達到平衡。打開KV4A, KV4G閥， G塔內(nèi)的氣體經(jīng)KV4G及KV4A閥，從G塔進入A塔該歩驟結(jié)束時，G塔和A塔壓力基 本達到平衡。
(13) 壓力第四均衡升(E4R)A壓力第四均衡升后，G塔和A塔壓力基本達到平衡。打開KV5A,KV112閥，均壓 塔b塔內(nèi)的氣體經(jīng)KV112及KV5A閥，從均壓塔b進入A塔。該步驟結(jié)束時，均壓塔 b和A塔壓力基本達到平衡。
(14) 壓力第三均衡升(E3R)
A壓力第三均衡升后，均壓塔b和A塔壓力基本達到平衡。關閉KV112打開KV5C 閥，由C塔出口端經(jīng)KV5C閥及KV5A閥，從C塔進入A塔該步驟結(jié)束時，C塔和A塔 壓力基本達到平衡。
(15) 壓力第二均衡升(E2R)
A壓力第三均衡升后，C塔和A塔壓力基本達到平衡。打開KV6A,KV111閥，均壓 塔a內(nèi)氣體由均壓塔a出口端經(jīng)KVlll及KV4A閥，從均壓塔a進入A塔該歩驟結(jié)束 時，均壓塔a和A塔壓力基本達到平衡。
(16) 壓力第一均衡升(E1R)
A壓力第二均衡升后，均壓塔a和A塔壓力基本達到平衡。打開KV4A，KV4H閥， H塔內(nèi)死空間氣體(系指吸附劑顆粒之間及吸附劑內(nèi)部空隙的氣體)由H塔出口端經(jīng) KV4H及KV4A閥，從H塔進入A塔該步驟結(jié)束時，H塔和A塔壓力基本達到平衡。 (17)終充(RL)
A壓力第--均衡升后，H塔和A塔壓力基本達到平衡。打開，KV110，KV3A閥，產(chǎn) 品氣通過終充調(diào)節(jié)閥和KVllO， KV3A閥進入A塔，同時打開KV 114原料氣通過114閥 和KV7A進入A塔。使A塔的壓力升至吸附壓力。該步驟結(jié)束時。A塔的壓力應和吸 附壓力相同。(A塔又準備開始下一個循環(huán)的吸附步序)
實施例二本實施例是參見圖4，本工藝過程是20000Nm7h變壓吸附脫碳工藝 過程此工藝流程是生產(chǎn)聯(lián)醇，變壓吸附脫碳的產(chǎn)品氣的C02含量為0.5% 1%。系統(tǒng) 由十二臺吸附塔(A、 B、 C、 D、 E、 F、 G、 H、 I、 J、 K、 L)和三臺均壓緩沖罐(a、 b、 c)組成，裝置運行過程中同時有六臺吸附塔吸附，兩臺吸附塔同時抽真空，七次 壓力均衡，簡稱12-6-2-7/V工藝流程。每一個吸附塔在一次循環(huán)中都要經(jīng)過吸附 (A)直接降壓(SF)、壓力第一均衡降(E1L)、壓力第二均衡降(E2L)、壓力第三均 衡降(E3L)、壓力第四均衡降(E4L)壓力第五均衡降(E5L)、壓力第六均衡降(E6L) 壓力第七均衡降(E7L)、抽真空(CU)、壓力第一均衡升(E1R)、壓力第二均衡升(E2R)、 壓力第三均衡升(E3R)、壓力第四均衡升(E4R)、壓力第五均衡升(E5R)、壓力第六 均衡升(E6R)、壓力第七均衡升(E7R)、最后充壓(RL)等18個步序?，F(xiàn)以A塔在一個循環(huán)內(nèi)經(jīng)歷18個步序的工況為例，對本裝置變壓吸附工藝過程 進行說明。
現(xiàn)以A塔在一個循環(huán)內(nèi)經(jīng)歷十個步序的工況為例，對本裝置變壓吸附工藝過程進 行說明。
(1) 吸附(A)
開啟程控閥KVA1、 KVA2，原料氣通過KV1A進入A塔，原料氣中0)2和水(雜質(zhì) 組份)等在吸附壓力下被吸附劑吸附，未被吸附的H2、 N2、 C0、 CH4等組份(稱為凈 化氣)，經(jīng)KV2A進入產(chǎn)品氣總管送出界外。當C02的吸附前沿到達吸附塔設定的一位 置時關閉KV1A、 KV2A，原料氣停止進入A塔。塔內(nèi)保持吸附時的壓力。
(2) 直接降壓(SF)
A塔吸附歩驟停止后，即開啟KV4A及SF閥。使A塔出口端和凈化氣管道連接， A塔內(nèi)死空間氣體(系指吸附劑顆粒之間及吸附劑內(nèi)部空隙的氣體)由A塔出口端經(jīng) KV4A及SF閥，從A塔進入凈化氣。該步驟結(jié)束時，A塔和凈化氣壓力基本達到平衡， 而A塔內(nèi)的C02吸附前沿還未達到出口端。 壓力第一均衡降(E1L)
(3) 壓力第一均衡降(E1L)
A塔吸附步驟停止后，即開啟KV4A及KV4H。使A塔出口端和剛結(jié)束壓力第二均 衡升步驟的H塔的出口端相連通，A塔內(nèi)死空間氣體(系指吸附劑顆粒之間及吸附劑 內(nèi)部空隙的氣體)由A塔出口端經(jīng)KV4A及KV4H閥，從A塔進入H塔。該歩驟結(jié)束時， A塔和H塔壓力基本達到平衡，而A塔內(nèi)的C02吸附前沿還未達到出口端。
(4) 壓力第二均衡降(E2L)
A塔壓力第一均衡降后，A塔和H塔壓力基本達到平衡，關閉KV4H閥，打開KV111 閥，A塔內(nèi)死空間氣體(系指吸附劑顆粒之間及吸附劑內(nèi)部空隙的氣體)由A塔出口端 經(jīng)KV4A及KV111閥，從A塔進入均壓塔a。該步驟結(jié)束時，A塔和均壓塔a壓力基本 達到平衡，而A塔內(nèi)的C02吸附前沿還未達到出口端。 (5)壓力第三均衡降(E2L)
A塔壓力第二均衡降后，A塔和均壓塔a壓力基本達到平衡，關閉KV4H閥，打開 KV4D閥，A塔內(nèi)死空間氣體(系指吸附劑顆粒之間及吸附劑內(nèi)部空隙的氣體)由A塔出 口端經(jīng)KV4A及KV4D閥，從A塔進入D塔。該歩驟結(jié)束時，A塔和D塔壓力基本達到 平衡，而A塔內(nèi)的C02吸附前沿還未達到出口端。(6)壓力第四均衡降(E3L)
A塔壓力第三均衡降后，A塔和D塔壓力基本達到平衡，關閉KV4D閥和KV4A， 打開KV112閥和KV5A， A塔內(nèi)死空間氣體(系指吸附劑顆粒之間及吸附劑內(nèi)部空隙的 氣體)由A塔出口端經(jīng)KV5A及KV111閥，從A塔進入均壓塔b。該步驟結(jié)束時，A塔 和均壓塔b壓力基本達到平衡，而A塔內(nèi)的C02吸附前沿還未達到出口端。
(7) 壓力第五均衡降(E5L)
A塔壓力第四均衡降后，A塔和均壓塔b壓力基本達到平衡，關閉KV112閥，打 開KV5J閥，A塔內(nèi)死空間氣體(系指吸附劑顆粒之間及吸附劑內(nèi)部空隙的氣體)由A 塔出口端經(jīng)KV5A及KV5J閥，從A塔進入J塔。該歩驟結(jié)束時，A塔和J塔壓力基本 達到平衡，而A塔內(nèi)的C02吸附前沿還未達到出口端。
(8) 壓力第六均衡降(E6L)
A塔壓力第五均衡降后，A塔和J塔壓力基本達到平衡，關閉KV5A,KV5J閥，打 丌KV6A和KV113閥，A塔內(nèi)死空間氣體(系指吸附劑顆粒之間及吸附劑內(nèi)部空隙的氣 體)由A塔出口端經(jīng)KV6A及KV113閥，從A塔進入均壓塔c。該歩驟結(jié)束時，A塔和 均壓塔c壓力基本平衡。
(9) 壓力第七均衡降(E7L)
A塔壓力第六均衡降后，A塔和均壓塔c壓力基本達到平衡，關KV6A及KV113 閥，打KV5A和KV5E開閥，A塔內(nèi)死空間氣體(系指吸附劑顆粒之間及吸附劑內(nèi)部空 隙的氣體)由A塔出口端經(jīng)KV5A及KV5E閥，從A塔進入E塔。該歩驟結(jié)束時，A塔 和E塔壓力基本達到平衡，而A塔內(nèi)的C02吸附前沿基本達到出口.
(10) 抽真空(CU)
A塔壓力第七均衡降完畢后，A塔的壓力基本達到常壓。關閉KV7A，打開KV8A 閥，對A塔抽真空，對吸附劑再生。
(10) 壓力第七均衡升(E7R)
A塔抽真空后，A塔內(nèi)的吸附劑再生完全，關閉KV8A閥，打開KV5A和KV5B閥， B塔內(nèi)死空間氣體(系指吸附劑顆粒之間及吸附劑內(nèi)部空隙的氣體)由B塔出口端經(jīng) KV5A及KV5B閥，從B塔進入A塔。該歩驟結(jié)束時，B塔和A塔壓力基本達到平衡。
(11) 壓力第六均衡升(E6R)
A塔抽真空后，A塔內(nèi)的吸附劑再生完全，打開KV6A和KV113閥，均壓塔c由出 口端經(jīng)KV6A及KV113閥，從均壓塔c進入A塔。該步驟結(jié)束時，均壓塔c和A塔壓力基本達到平衡。
(12) 壓力第五均衡升(E5R)
A壓力第五均衡升后，均壓塔c和A塔壓力基本達到平衡。打開KV4A， KV4G閥， G塔內(nèi)的氣體經(jīng)KV4G及KV4A閥，從G塔進入A塔該步驟結(jié)束時，G塔和A塔壓力基 本達到平衡。
(13) 壓力第四均衡升(E4R)
A壓力第四均衡升后，G塔和A塔壓力基本達到平衡。打開KV5A,KV112閥，均壓 塔b塔內(nèi)的氣體經(jīng)KV112及KV5A閥，從均壓塔b進入A塔。該步驟結(jié)束時，均壓塔 b和A塔壓力基本達到平衡。
(14) 壓力第三均衡升(E3R)
A壓力第三均衡升后，均壓塔b和A塔壓力基本達到平衡。關閉KV112打丌KV5C 閥，由C塔出口端經(jīng)KV5C閥及KV5A闊，從C塔進入A塔該歩驟結(jié)束時，C塔和A塔 壓力基本達到平衡。
(15) 壓力第二均衡升(E2R)
A壓力第三均衡升后，C塔和A塔壓力基本達到平衡。打開KV4A，KV111閥，均壓 塔a內(nèi)氣體由均壓塔a出口端經(jīng)KV111及KV4A閥，從均壓塔a進入A塔該歩驟結(jié)束 時，均壓塔a.和A塔壓力基本達到平衡。
(16) 壓力第一均衡升(E1R)
A壓力第二均衡升后，均壓塔a和A塔壓力基本達到平衡。打開KV4A,KV4H閥， H塔內(nèi)死空間氣體(系指吸附劑顆粒之間及吸附劑內(nèi)部空隙的氣體)由H塔出口端經(jīng) KV4H及KV4A陶，從H塔進入A塔該歩驟結(jié)束時，H塔和A塔壓力基本達到平衡。 (17)終充(RL)
A壓力第一均衡升后，H塔和A塔壓力基本達到平衡。打開，KV110，KV3A閥，產(chǎn) 品氣通過終充調(diào)節(jié)閥和KVllO， KV3A閥進入A塔，同時打開KV 114原料氣通過114閥 和KV7A進入A塔。使A塔的壓力升至吸附壓力。該歩驟結(jié)束時。A塔的壓力應和吸 附壓力相同。(A塔又準備開始下一個循環(huán)的吸附步序) 接下A塔又準備開始下一個循環(huán)的吸附步序。 本工藝用的裝置如圖5所示，基本上與實施例1的裝置相同，所不同之處是本 實施例由12臺吸附塔并列安排構(gòu)成，6臺吸附塔同時吸附。
權利要求
1.一種變壓吸附脫碳工藝，采用并列的吸附塔，將原料氣中的CO2氣體經(jīng)吸附塔內(nèi)的吸附劑吸附脫除，從而得到產(chǎn)品氣，其特征在于a.工藝流程的每一循環(huán)包括吸附、直接降壓、降壓、抽真空、升壓和終充過程；b.在所述的直接降壓過程中是吸附塔氣體第一次降壓直接降壓到凈化氣中，然后均衡降壓不少于6次，降壓后吸附塔內(nèi)壓力達到常壓或微負壓；c.所述的終充過程，是將凈化氣和原料氣最后同時對吸附塔升壓，增加裝置的處理能力。
2. 根據(jù)權利要求l所述的變壓吸附脫碳工藝，其特征在于所述的吸附過程是原料氣通過原料氣進口閥(A1、 Bl、 Cl.......)從吸附塔底部進入吸附塔；C02氣體被吸附劑吸附后的產(chǎn)品氣從吸附塔頂部流出，通過產(chǎn)品氣出口閥(A2、B2、C2.......)進入下一工序；所述的直接降壓過程是當產(chǎn)品氣中指標超過生產(chǎn)指標時通過均壓進出口閥(A3、 B3 、 C3、 ......SF)直接降壓到產(chǎn)品氣中，所述的降壓過程是當產(chǎn)品氣中指標超過生產(chǎn)指標時，通過均壓進出口閥(A4、 B4、 C4.......)，將吸附塔內(nèi)的高壓氣體轉(zhuǎn)移到其它需要升壓的吸附塔；所述的抽真空過程是通過真 空泵進口闊(A8、 B8、 C8、......)從吸附塔底部抽出氣體，使吸附于吸附劑中的C02氣體解吸；所述的升降過程是通過均壓進出口閥(A4、 B4、 C4、......)，從吸附塔頂部輸入其它吸附塔來的高壓氣體；所述的最后充壓過程是通過終充氣進口閥(A5、 B5、 C5.......)，將產(chǎn)品氣從吸附塔頂部輸入吸附塔，將原料氣從吸附塔底部輸入吸附塔，使其內(nèi)壓力達到吸附壓力。
3. —種權利要求1所述的變壓吸附脫碳工藝用的裝置，包括并列的吸附塔(A、 B、C.......)，原料氣管路通過原料氣進口閥(A1、 Bl、 Cl、......)連接吸附塔(A、 B、C、......)底部，產(chǎn)品氣管路通過產(chǎn)品氣出口閥(A2、 B2、 C2.......)連通吸附塔(A、B、 C、......)頂部，有真空泵通過真空泵進口閥(A8、 B8、 C8、......)連通吸附塔(A、 B、 C、......)的底部，均壓管道通過均壓進出口閥(A4、 B4、 C4、......)連通吸附塔(A、 B、 C、......)的頂部，其特征在于有并列的均壓緩沖罐(a、 b、 c...)通過均壓閥(111、 112、 113......)接通吸附塔(A、 B、 C.......)的頂部。
4. 根據(jù)權利要求3所述的變壓吸附脫碳工藝用的裝置，其特征在于共有4 48臺吸附土荅(A、 B、 C.......)并列安裝，共有3 6臺均壓緩沖罐(a、 b、 c...)并列安裝。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種變壓吸附脫碳工藝和裝置。本工藝采用并列的吸附塔，將原料氣中的CO₂氣體經(jīng)吸附塔內(nèi)的吸附劑吸附脫除，從而得到產(chǎn)品氣，其工藝流程的每一循環(huán)包括吸附、直接降壓、降壓、抽真空、升壓和終充過程，其中的直接降壓過程中是吸附塔氣體第一次降壓直接降壓到凈化氣中，然后均衡降壓不少于6次，降壓后吸附塔內(nèi)壓力達到常壓或微負壓；其中的終充過程，是將凈化氣和原料氣最后同時對吸附塔升壓，增加裝置的處理能力。本發(fā)明的裝置是包含有并列的吸附塔和并列的均壓塔。本發(fā)明能有效提高氣體回收率，降低系統(tǒng)電耗。
文檔編號C01B31/00GK101306300SQ20081003297
公開日2008年11月19日 申請日期2008年1月23日 優(yōu)先權日2008年1月23日
發(fā)明者粵 卓 申請人:粵 卓