專利名稱：一種帶有副吸附器的變壓或真空變壓吸附裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及變壓或真空變壓吸附氣體分離技術(shù)領(lǐng)域。具體地說，是涉及一種帶有副吸附器的變壓或真空變壓吸附裝置。

背景技術(shù)：
在變壓或真空變壓吸附裝置運行過程中，吸附器內(nèi)吸附床層的死空間和傳質(zhì)區(qū)中存在著數(shù)量相當(dāng)可觀的混合氣體，它的存在嚴(yán)重影響了吸附式氣體分離的效率。在工業(yè)應(yīng)用上，專業(yè)技術(shù)人員常常采用均壓或者置換的方式解決死空間問題。
均壓是將完成吸附的吸附器和完成解吸的吸附器連通，進(jìn)行吸附器內(nèi)氣體壓力的均衡的過程。由于完成吸附的吸附器處于壓力較高狀態(tài)，完成解吸的吸附器處于壓力較低狀態(tài)，當(dāng)兩吸附頂部連通后，高壓吸附器中的氣流就涌向低壓吸附器，直到壓力均衡。死空間中的混合氣在這個過程中得到了部分回收。在均壓的同時，吸附床層內(nèi)飽和吸附區(qū)和傳質(zhì)區(qū)的位置也在上移。為了保證不污染解析好的吸附床，在工程上必須控制傳質(zhì)區(qū)的位置。所以，實際的吸附過程中，終止吸附操作時，吸附器內(nèi)必須存留一部分的未吸附區(qū)，以保證在均壓完成后，剛好不污染升壓中的吸附器為準(zhǔn)。均壓次數(shù)越多，存留空間就越大。這種方法帶來的結(jié)果就是吸附器要設(shè)計得大些，系統(tǒng)也相對較復(fù)雜。
置換就是把無效氣體進(jìn)行部分回收，并將其重新從吸附器低部灌入吸附器，將死空間中的混合氣推出死空間，達(dá)到回收的目的。這個方法的效果很好，但是能耗較高，一般也很少采用。
均壓和置換的方法都存在局限性。使用這些方法，吸附床層中傳質(zhì)區(qū)的氣體沒能再深處理。為了提高變壓或真空變壓吸附裝置的生產(chǎn)效率，達(dá)到利用傳質(zhì)區(qū)氣體的目的，我們發(fā)明了帶有副吸附器的變壓或真空變壓吸附裝置。

實用新型內(nèi)容本實用新型的發(fā)明目的旨在回收和利用變壓或真空變壓吸附過程中死空間和傳質(zhì)區(qū)里的氣體，為用戶提供一種帶有副吸附器的變壓吸附裝置，它能夠有效提高變壓吸附過程中的生產(chǎn)效率。
本實用新型的發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn) 在變壓或真空變壓吸附器組上部的二次均壓閥和順放閥匯流管道之間通過輔助的管道和閥門串接一個小的副吸附器，從而構(gòu)成帶有副吸附器的變壓或真空變壓吸附裝置。
副吸附器在周圍閥門的協(xié)同作用下，主吸附器中傳質(zhì)區(qū)的氣體通過副吸附器均壓到正在升壓的干凈吸附器中，雜質(zhì)氣體被阻擋在了副吸附床層內(nèi)。在均壓完成后，用閥門封閉副吸附器，將留在其中的雜質(zhì)濃度較低的混合氣暫存，并在主吸附器逆放泄壓后，再反向灌入主吸附器，作為第一股吸附床層的置換沖洗氣。完成這兩步步序后，純凈的沖洗氣再穿過副吸附器沖洗主吸附器的吸附床層，同時沖洗凈化主吸附器和副吸附器，以備下一循環(huán)過程使用。
由于二次均壓氣是對吸附器內(nèi)氫氣成分的最后一次回收利用，理論上說，這部分氣體是緊緊貼著傳質(zhì)區(qū)的氣體。在傳統(tǒng)工藝過程中，由于均壓是吸附器對吸附器，如果多回收一點氣，傳質(zhì)區(qū)的氣體就會通過均壓流到已經(jīng)解析好并正在升壓中的吸附器內(nèi)，這樣就污染了已經(jīng)解析好的吸附器。
設(shè)置副吸附器后，在均壓時，流出的傳質(zhì)區(qū)氣體就可以由副吸附器凈化后均入已經(jīng)解析好而且正在升壓的吸附器中，因而不會造成吸附器的污染。與此同時，低雜質(zhì)濃度的氣體也就保留在副吸附器中。這部分氣體要保留到原主吸附器一次逆放后，作為第一次沖洗氣，反向流入原吸附器中，對吸附床進(jìn)行第一次沖洗，在時序表中，這個步驟稱為“二次逆放”。然后再用純凈的沖洗氣對副吸附器和原主吸附器進(jìn)行第二次沖洗解析。在這個過程中，副吸附器也得到了凈化，以備下一次二次均壓使用。
由此可見，副吸附器的使用不僅僅回收了主吸附器中傳質(zhì)區(qū)的氣體，還利用了這部分低雜質(zhì)濃度氣體對主吸附床進(jìn)行第一次沖洗，實質(zhì)上也就節(jié)省了部分純凈的沖洗氣。達(dá)到了多回收目標(biāo)氣，少消耗純凈氣的雙重目的。
如果主工藝采用的是真空解析工藝，那么在進(jìn)行抽空解析時，直接一起抽吸主、副吸附器就可以了。
本實用新型的優(yōu)點是副吸附器的使用不僅回收利用了傳質(zhì)區(qū)的氣體，它還使得沖洗氣的使用更加合理化，表現(xiàn)在低雜質(zhì)濃度先用，節(jié)省了純凈氣的用量。副吸附器的使用可以減小未吸附區(qū)的保留容積，可以總體減小吸附器的體積1/5～1/4，同時，吸附過程中的每一部分氣體都能得到良好，合理的回收和利用，從而提高了目標(biāo)氣體的回收率。

附圖是兩個個具有代表性的帶有副吸附器的四主吸附器變壓或真空變壓吸附氫氣提純裝置結(jié)構(gòu)圖。
圖1為一個帶有副吸附器的412/P(4吸附器/1吸附器吸附操作/2次均壓/沖洗解析)變壓吸附氫氣提純工藝流程圖； 圖2為一個帶有副吸附器的412/V(4吸附器/1吸附器吸附操作/2次均壓/真空解析)真空變壓吸附提氫工藝流程圖。
圖中標(biāo)記1、2、3、4為主吸附器；5為副吸附器；6為產(chǎn)品氫氣緩沖罐，7為真空機(jī)(圖2真空變壓吸附裝置才有該設(shè)備)。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖來作具體說明 原料氣通過相對應(yīng)的原料氣進(jìn)氣閥進(jìn)入吸附器，經(jīng)過吸附器凈化后通過相對應(yīng)的產(chǎn)品氣閥輸出；解析氣則通過相對應(yīng)的解析氣閥排出。當(dāng)某一個吸附器在進(jìn)行吸附操作時，其余的三個就處于降壓解析和升壓吸附準(zhǔn)備中，其中均壓升/降和順放/沖洗屬于吸附器對吸附器的操作過程，逆放和最終升壓屬于吸附器獨立操作過程。整個工藝過程是一個周期性的交替循環(huán)過程，在一個完整的循環(huán)周期中，各吸附器的操作狀態(tài)可以由時序表清晰地表達(dá)。
表1帶有副吸附器的變壓或真空變壓裝置操作時序表
代號說明 A 吸附操作 E1D 一次均壓降操作 PP順放(順向放氣降壓)操作 E2D 次均壓降操作 D1一次逆放(逆向放氣降壓)操作 D2二次逆放操作 P 沖洗操作 E2R 次均壓升操作 E1R 一次均壓升操作 FR最終升壓操作 IS隔離狀態(tài) 吸附器的操作狀態(tài)完全受程序控制閥控制。
副吸附器設(shè)置在第二排和第四排閥門之間，二均時，氣流自降壓的吸附器從上往下流過副吸附器后再充入升壓的吸附器中；順放沖洗時，氣流自降壓的吸附器從下往上流過副吸附器后再流入正在進(jìn)行沖洗操作的吸附器中，沖洗出來的雜質(zhì)氣體通過解吸氣閥排除。副吸附器上下都設(shè)置有控制閥，以控制在不同操作時的氣流速度。
和傳統(tǒng)的變壓吸附裝置一樣，每個吸附器都要經(jīng)過吸附(A)，均壓降(ED)，順放(P)，逆放(D)，沖洗(P)，均壓升(ER)，最終升壓(FR)等過程完成一個單獨的循環(huán)。
在本例工藝中，和傳統(tǒng)工藝不同的是二次均壓氣體不是直接的吸附器對吸附器，而是通過了一個副吸附器。
由于二次均壓氣是對吸附器內(nèi)氫氣成分的最后一次回收利用，理論上說，這部分氣體是緊緊貼著傳質(zhì)區(qū)的氣體。在傳統(tǒng)工藝過程中，由于均壓是吸附器對吸附器，如果多回收一點氣，傳質(zhì)區(qū)的氣體就會通過均壓流到已經(jīng)解析好并正在升壓中的吸附器內(nèi)，這樣就污染了已經(jīng)解析好的吸附器。
設(shè)置副吸附器后，在均壓時，流出的傳質(zhì)區(qū)氣體就可以由副吸附器凈化后均入已經(jīng)解析好而且正在升壓的吸附器中，因而不會造成吸附器的污染。與此同時，低雜質(zhì)濃度的氣體也就保留在副吸附器中。這部分氣體要保留到原主吸附器一次逆放后，作為第一次沖洗氣，反向流入原吸附器中，對吸附床進(jìn)行第一次沖洗，在時序表中，這個步驟稱為“二次逆放”。然后再用純凈的沖洗氣對副吸附器和原主吸附器進(jìn)行第二次沖洗解析。在這個過程中，副吸附器也得到了凈化，以備下一個二均使用。
由此可見，副吸附器的使用不僅僅回收了主吸附器中傳質(zhì)區(qū)的氣體，還利用了這部分低雜質(zhì)濃度氣體對主吸附床進(jìn)行第一次沖洗，實質(zhì)上也就節(jié)省了部分純凈的沖洗氣。達(dá)到了多回收目標(biāo)氣，少消耗純凈氣的雙重目的。
采用帶有副吸附器的裝置，氫氣的回收率可以由傳統(tǒng)工藝的80％左右提高到83％左右。
對于圖2真空變壓吸附提氫工藝。其操作條件和前面412/P相同，其回收處理主吸附器傳質(zhì)區(qū)氣體的作用是完全一樣的。由于采用真空解析方式，副吸附器入出口的控制閥門可以去掉，在二次均壓后抽空解析時，主吸附器和副吸附器同時進(jìn)行。真空解吸就沒有順放沖洗過程了。
權(quán)利要求1.一種帶有副吸附器的變壓或真空變壓吸附裝置，由用管道和閥門連接起來的吸附器和緩沖罐構(gòu)成，其特征在于在變壓或真空變壓吸附裝置上部的兩排程序控制閥門，即二次均壓閥和順放閥匯流管道之間通過輔助的管道和閥門串接一個副吸附器。
專利摘要本實用新型公開了一種在變壓或真空變壓吸附中裝置中加入使用副吸附器的實用新型發(fā)明，主要是針對變壓或真空變壓吸附過程中吸附床層內(nèi)存在的傳質(zhì)區(qū)氣體的回收和利用。本實用新型在變壓或真空變壓吸附裝置上部的兩排程序控制閥門，即二次均壓閥和順放閥匯流管道之間通過輔助的管道和閥門串接一個副吸附器。本實用新型中副吸附器的使用不僅回收利用了傳質(zhì)區(qū)的氣體，它還使得沖洗氣的使用更加合理化，表現(xiàn)在低雜質(zhì)濃度先用，節(jié)省了純凈氣的用量。副吸附器的使用可以減小未吸附區(qū)的保留容積，可以總體減小吸附器的體積1/5～1/4，同時，吸附過程中的每一部分氣體都能得到良好，合理的回收和利用，從而提高了目標(biāo)氣體的回收率。
文檔編號B01D53/047GK201147665SQ20072008045
公開日2008年11月12日 申請日期2007年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月27日
發(fā)明者王才全, 王業(yè)勤, 高建華 申請人:四川亞聯(lián)高科技有限責(zé)任公司