專利名稱：在變壓吸附的抽空過(guò)程中利用吸入空氣沖洗吸附床的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及混合氣的分離除雜凈化的變壓吸附方法，特別是在變壓吸附方法中的抽空過(guò)程利用吸入空氣對(duì)吸附床進(jìn)行抽空加沖洗的方法。
背景技術(shù)：
通常的變壓吸附方法在裝填吸附劑的吸附床及其配置管道、控制閥構(gòu)成的變壓吸附裝置中進(jìn)行，變壓吸附方法利用吸附劑對(duì)氣體的吸附選擇性，吸附容量隨壓力變化的特性。吸附劑在壓力升高時(shí)吸附容量升高，壓力降低時(shí)吸附容量降低解吸再生。在變壓吸附過(guò)程中對(duì)吸附劑的再生，通常采用抽空解吸再生和沖洗解吸再生或兩種相結(jié)合的工藝。在對(duì)凈化氣回收率要求較高的條件下一般采用抽空解吸再生工藝。在抽空解吸步驟中，吸附在吸附劑上的組份的解吸效果受該組份在吸附劑上擴(kuò)散速度等因素的影響。因此在變壓吸附裝置中對(duì)在吸附劑上吸附量較大的組份往往解吸再生不完全，造成凈化氣的純度下降。在對(duì)凈化氣純度要求高的變壓吸附工藝中采用返回部分凈化氣在抽空步驟的同時(shí)對(duì)吸附床進(jìn)行沖洗，可提高凈化氣的純度，但凈化氣的返回將造成凈化氣回收率降低5～30％。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述，本發(fā)明的目的在于提供一種能提高凈化氣的純度、回收率的在變壓吸附的抽空過(guò)程中利用吸入空氣沖洗吸附床的方法。
本發(fā)明在已有的變壓吸附裝置中，采用在吸附床上配置直接與大氣相通的吸氣閥，并在抽空過(guò)程中開啟吸氣閥，吸入大氣對(duì)吸附床進(jìn)行抽空加沖洗來(lái)實(shí)現(xiàn)其目的。
本發(fā)明的在變壓吸附的抽空過(guò)程中利用吸入空氣沖洗吸附床的方法(參見(jiàn)附圖)，在有裝填吸附劑的吸附床及其配置管道、控制閥和真空泵的變壓吸附裝置中，吸附床運(yùn)行對(duì)混合氣的選擇性氣體吸附和再生過(guò)程，分離雜質(zhì)氣，獲得凈化氣，其特征在于吸附床有至少一個(gè)與大氣連通的吸氣閥，在再生過(guò)程的抽空步驟中經(jīng)吸氣閥吸入空氣對(duì)吸附床進(jìn)行沖洗。
上述抽空步驟的吸附床壓力為0.05～0.007MPa，吸入空氣的氣量為吸附時(shí)混合氣處理量的5％～50％。上述吸附床壓力、吸入空氣的氣量根據(jù)凈化精度和待凈化氣雜質(zhì)含量確定。
上述抽空步驟用真空泵對(duì)吸附床進(jìn)行抽空，將吸附雜質(zhì)的40％～95％解吸后開啟吸氣閥吸入空氣沖洗吸附床，在吸附劑完全再生后關(guān)閉吸氣閥，將殘存在吸附劑上的空氣抽出吸附床。
上述吸附床循環(huán)運(yùn)行，每次循環(huán)依次經(jīng)歷吸附、逆向放壓、抽空加吸入空氣沖洗、升壓步驟。
上述吸附床循環(huán)運(yùn)行，每次循環(huán)依次經(jīng)歷吸附、至少一次均壓降、逆向放壓、抽空加吸入空氣沖洗、至少一次均壓升、升壓步驟。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明方法在變壓吸附的再生過(guò)程的抽空步驟中，先用真空泵對(duì)吸附床進(jìn)行抽空，降低吸附床中雜質(zhì)的分壓使大部分吸附在吸附劑上的雜質(zhì)解吸出吸附床，再開啟與大氣相通的吸氣閥，在抽空的同時(shí)吸入大氣對(duì)吸附床進(jìn)行沖洗，使吸附劑得到更完全的的再生，在抽空步驟完成前關(guān)閉與大氣相通的吸氣閥，利用真空泵將殘存在吸附劑上的空氣抽出吸附床，從而，具有能提高吸附劑再生效果，提高凈化氣的純度、回收率的優(yōu)點(diǎn)。
當(dāng)使用本發(fā)明方法從氣調(diào)保鮮庫(kù)排放的混合氣體中脫除乙烯時(shí)，由于在抽空步驟吸入空氣進(jìn)行抽空加沖洗，從而，獲得的凈化氣中乙烯的濃度可控制到5ppm以下。同時(shí)不損失氮?dú)?，保證氮?dú)庥懈叩幕厥章省?br> 本發(fā)明適用于對(duì)混合氣的分離除雜凈化。
下面，再用實(shí)施例及其附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地說(shuō)明。


附圖是本發(fā)明的一種在變壓吸附的抽空過(guò)程中利用吸入空氣沖洗吸附床的方法的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1本發(fā)明的一種在變壓吸附的抽空過(guò)程中利用吸入空氣沖洗吸附床的方法，用于從氣調(diào)保鮮庫(kù)排放的混合氣中脫除乙烯。
如附圖所示，本實(shí)施例采用通常的吸附床A和吸附床B，分別與吸附床A和吸附床B配置連通的管道10、20、30、40和控制閥1A、2A、3A、4A、1B、2B、3B、4B，其中控制閥4A、4B是分別將A塔和B塔與大氣連通的吸氣閥，與控制閥3A和3B連通的真空泵D等構(gòu)成變壓吸附系統(tǒng)，在吸附床中裝填吸附劑活性炭。
變壓吸附系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)程序控制下運(yùn)行，兩個(gè)吸附床交替進(jìn)行吸附過(guò)程和再生過(guò)程。吸附過(guò)程運(yùn)行吸附步驟，再生過(guò)程運(yùn)行逆向放壓、抽空加吸入空氣沖洗、升壓步驟。每個(gè)吸附床循環(huán)運(yùn)行，每次循環(huán)依次經(jīng)歷吸附、逆向放壓、抽空加吸入空氣沖洗、升壓步驟。將含乙烯5000ppm，二氧化碳3％的氣調(diào)保鮮庫(kù)尾氣500Nm3/h通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)加壓到0.15MPa，通過(guò)管道10，經(jīng)閥1A進(jìn)入正處于吸附步驟的吸附床A，氣體中的乙烯被裝填在吸附床中的吸附劑吸附，得到的凈化氣經(jīng)閥2A再經(jīng)管道20送入氣調(diào)保鮮庫(kù)循環(huán)使用。此時(shí)與吸附床A相聯(lián)的控制閥1A、2A開啟，控制閥3A、4A則處于關(guān)閉狀態(tài)。在吸附床A處于吸附過(guò)程即執(zhí)行吸附步驟時(shí)，吸附床B則處于再生過(guò)程，即吸附床B在執(zhí)行完第一步吸附步驟后進(jìn)入再生過(guò)程。吸附床B的第二步為逆向放壓步驟，與吸附床B相連的控制閥1B、2B、3B均處于關(guān)閉狀態(tài)，吸附床B內(nèi)吸附劑已吸飽和了乙烯，接著開啟控制閥3B，將吸附床內(nèi)一定壓力的氣體通過(guò)管道40排出吸附床外，吸附床B塔第三步為抽空加沖洗步驟，開啟吸氣閥4B和真空泵D，對(duì)吸附床進(jìn)行抽空并經(jīng)吸氣閥4B吸入空氣對(duì)吸附了乙烯、二氧化碳的吸附劑進(jìn)行再生。在抽空步驟結(jié)束前先關(guān)閉吸氣閥4B，繼續(xù)對(duì)吸附床抽空使殘存在吸附劑上的空氣通過(guò)真空泵抽出吸附床以保證返回氣調(diào)庫(kù)的氮?dú)庵醒鹾坎辉黾印Ｎ酱睟塔第四步為升壓步驟，開啟控制閥2B，凈化后的氣體逐步向吸附床B升壓，達(dá)到吸附壓力為止，隨即關(guān)閉控制閥2B。然后吸附床B執(zhí)行吸附步驟進(jìn)入吸附過(guò)程，此時(shí)吸附床A進(jìn)入再生過(guò)程。如此兩個(gè)吸附床連續(xù)交替地循環(huán)進(jìn)行吸附、再生過(guò)程。
本實(shí)施例的吸附步驟的時(shí)間為6分鐘，再生過(guò)程中，逆向放壓步驟0.5分鐘、抽空加吸入空氣沖洗步驟5分鐘，其中包括吸入空氣沖洗4分鐘，升壓步驟0.5分鐘。凈化氣中含乙烯＜5ppm，直接返回氣調(diào)保鮮庫(kù)循環(huán)使用。氮?dú)饣厥章?6％。
實(shí)施例2本發(fā)明的一種在變壓吸附的抽空過(guò)程中利用吸入空氣沖洗吸附床的方法，本實(shí)施例采用與實(shí)施例1相類似的有4個(gè)吸附床的變壓吸附系統(tǒng)，對(duì)2000Nm3/h的含15％二氧化碳的氮?dú)膺M(jìn)行凈化處理。吸附壓力0.4MPa，抽空步驟壓力0.03MPa。吸附劑為活性炭。4個(gè)吸附床連續(xù)交替地循環(huán)進(jìn)行的工藝步驟為吸附、均壓降、逆向放壓、抽空加吸入空氣沖洗(吸入空氣量600Nm3/h)、均壓升、升壓。凈化氣中含二氧化碳＜0.01％，氮?dú)饣厥章?8％。
實(shí)施例3本發(fā)明的一種在變壓吸附的抽空過(guò)程中利用吸入空氣沖洗吸附床的方法，本實(shí)施例采用與實(shí)施例1相類似的有4個(gè)吸附床的變壓吸附系統(tǒng)，對(duì)3000Nm3/h的含10％二氧化碳的氮?dú)膺M(jìn)行凈化處理。吸附壓力0.6MPa，真空步驟壓力0.02MPa。吸附劑為活性炭30％+細(xì)孔硅膠60％+活性氧化鋁10％。4個(gè)吸附床連續(xù)交替地循環(huán)進(jìn)行的工藝步驟為吸附、一次均壓降、二次均壓降、逆向放壓、抽空加吸入空氣沖洗(吸入空氣量350Nm3/h)、二次均壓升、一次均壓升、升壓步驟。處理后的凈化氣中含二氧化碳＜0.005％，氮?dú)饣厥章?8.5％。
實(shí)施例4本發(fā)明的一種在變壓吸附的抽空過(guò)程中利用吸入空氣沖洗吸附床的方法，本實(shí)施例采用與實(shí)施例1相類似的有6個(gè)吸附床的變壓吸附系統(tǒng)，對(duì)2500Nm3/h的含20％二氧化碳的氮?dú)膺M(jìn)行凈化處理。吸附壓力0.8MPa，真空步驟壓力0.02MPa。吸附劑為性炭30％+細(xì)孔硅膠40％+活性氧化鋁20％。6個(gè)吸附床連續(xù)交替地循環(huán)進(jìn)行的工藝步驟吸附、一次均壓降、二次均壓降、三次均壓降、逆向放壓、抽空加吸入空氣沖洗(吸入空氣量1250Nm3/h)、三次均壓升、二次均壓升、一次均壓升、升壓。處理后的凈化氣中含二氧化碳＜0.005％，氮?dú)饣厥章?8％。
實(shí)施例5本發(fā)明的一種在變壓吸附的抽空過(guò)程中利用吸入空氣沖洗吸附床的方法，本實(shí)施例采用與實(shí)施例1相類似的有8個(gè)吸附床的變壓吸附系統(tǒng)，對(duì)10000Nm3/h的含10％二氧化碳的氮?dú)膺M(jìn)行凈化。吸附壓力2.0MPa，真空步驟壓力0.03MPa。吸附劑為活性炭60％+細(xì)孔硅膠20％+活性氧化鋁20％。8個(gè)吸附床連續(xù)交替地循環(huán)進(jìn)行的工藝步驟吸附、一次均壓降、二次均壓降、三次均壓降、逆向放壓步驟、抽空加吸入空氣沖洗(吸入空氣量500Nm3/h)、三次均壓升、二次均壓升、一次均壓升、升壓步驟。處理后凈化氣中含二氧化碳＜0.01％，氮?dú)饣厥章?8.5％。
實(shí)施例6本發(fā)明的一種在變壓吸附的抽空過(guò)程中利用吸入空氣沖洗吸附床的方法，本實(shí)施例采用與實(shí)施例1相類似的有8個(gè)吸附床的變壓吸附系統(tǒng)，對(duì)8000Nm3/h的含10％二氧化碳的氮?dú)膺M(jìn)行凈化。吸附壓力2.0MPa，真空步驟壓力0.025MPa。吸附劑為活性炭60％+細(xì)孔硅膠20％+活性氧化鋁20％。8個(gè)吸附床連續(xù)交替地循環(huán)進(jìn)行的工藝步驟吸附、一次均壓降、二次均壓降、三次均壓降、四次均壓降、逆向放壓步驟、抽空加吸入空氣沖洗(吸入空氣量500Nm3/h)、四次均壓升、三次均壓升、二次均壓升、一次均壓升、升壓步驟。處理后凈化氣中含二氧化碳＜0.015％，氮?dú)饣厥章?8.5％。
實(shí)施例7本發(fā)明的一種在變壓吸附的抽空過(guò)程中利用吸入空氣沖洗吸附床的方法，本實(shí)施例采用與實(shí)施例1相類似的有10個(gè)吸附床的變壓吸附系統(tǒng)，對(duì)15000Nm3/h的含8％二氧化碳的氮?dú)膺M(jìn)行凈化。吸附壓力2.3MPa，真空步驟壓力0.025MPa。吸附劑為活性炭50％+細(xì)孔硅膠30％+活性氧化鋁20％。10個(gè)吸附床連續(xù)交替地循環(huán)進(jìn)行的工藝步驟吸附、一次均壓降、二次均壓降、三次均壓降、四次均壓降、五次均壓降、逆向放壓步驟、抽空加吸入空氣沖洗(吸入空氣量500Nm3/h)、五次均壓升、四次均壓升、三次均壓升、二次均壓升、一次均壓升、升壓步驟。處理后凈化氣中含二氧化碳＜0.02％，氮?dú)饣厥章?8.5％。
權(quán)利要求
1.一種在變壓吸附的抽空過(guò)程中利用吸入空氣沖洗吸附床的方法，在有裝填吸附劑的吸附床及其配置管道、控制閥和真空泵的變壓吸附裝置中，吸附床運(yùn)行對(duì)混合氣的選擇性氣體吸附和再生過(guò)程，分離雜質(zhì)氣，獲得凈化氣，其特征在于吸附床有至少一個(gè)與大氣連通的吸氣閥，在再生過(guò)程的抽空步驟中經(jīng)吸氣閥吸入空氣對(duì)吸附床進(jìn)行沖洗。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在變壓吸附的抽空過(guò)程中利用吸入空氣沖洗吸附床的方法，其特征在于所說(shuō)的抽空步驟的吸附床的壓力為0.05～0.007MPa，吸入空氣的氣量為吸附時(shí)混合氣處理量的5％～50％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在變壓吸附的抽空過(guò)程中利用吸入空氣沖洗吸附床的方法，其特征在于所說(shuō)的抽空步驟用真空泵對(duì)吸附床進(jìn)行抽空，將吸附雜質(zhì)的40％～95％解吸后開啟吸氣閥吸入空氣沖洗吸附床，在吸附劑完全再生后關(guān)閉吸氣閥，將殘存在吸附劑上的空氣抽出吸附床。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的在變壓吸附的抽空過(guò)程中利用吸入空氣沖洗吸附床的方法，其特征在于所說(shuō)的吸附床循環(huán)運(yùn)行，每次循環(huán)依次經(jīng)歷吸附、逆向放壓、抽空加吸入空氣沖洗、升壓步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的在變壓吸附的抽空過(guò)程中利用吸入空氣沖洗吸附床的方法，其特征在于所說(shuō)的吸附床循環(huán)運(yùn)行，每次循環(huán)依次經(jīng)歷吸附、至少一次均壓降、逆向放壓、抽空加吸入空氣沖洗、至少一次均壓升、升壓步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的在變壓吸附的抽空過(guò)程中利用吸入空氣沖洗吸附床的方法，其特征在于所說(shuō)的吸附床循環(huán)運(yùn)行，每次循環(huán)依次經(jīng)歷吸附、一次均壓降、逆向放壓、抽空加吸入空氣沖洗、一次均壓升、升壓步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的在變壓吸附的抽空過(guò)程中利用吸入空氣沖洗吸附床的方法，其特征在于所說(shuō)的吸附床循環(huán)運(yùn)行，每次循環(huán)依次經(jīng)歷吸附、一次均壓降、二次均壓降、逆向放壓、抽空加吸入空氣沖洗、二次均壓升、一次均壓升、升壓步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的在變壓吸附的抽空過(guò)程中利用吸入空氣沖洗吸附床的方法，其特征在于所說(shuō)的吸附床循環(huán)運(yùn)行，每次循環(huán)依次經(jīng)歷吸附、一次均壓降、二次均壓降、三次均壓降、逆向放壓、抽空加吸入空氣沖洗、三次均壓升、二次均壓升、一次均壓升、升壓步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的在變壓吸附的抽空過(guò)程中利用吸入空氣沖洗吸附床的方法，其特征在于所說(shuō)的吸附床循環(huán)運(yùn)行，每次循環(huán)依次經(jīng)歷吸附、一次均壓降、二次均壓降、三次均壓降、四次均壓降、逆向放壓、抽空加吸入空氣沖洗、四次均壓升、三次均壓升、二次均壓升、一次均壓升、升壓步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的在變壓吸附的抽空過(guò)程中利用吸入空氣沖洗吸附床的方法，其特征在于所說(shuō)的吸附床循環(huán)運(yùn)行，每次循環(huán)依次經(jīng)歷吸附、一次均壓降、二次均壓降、三次均壓降、四次均壓降、五次均壓降、逆向放壓、抽空加吸入空氣沖洗、五次均壓升、四次均壓升、三次均壓升、二次均壓升、一次均壓升、升壓步驟。
全文摘要
本發(fā)明的在變壓吸附的抽空過(guò)程中利用吸入空氣沖洗吸附床的方法，涉及混合氣的分離除雜凈化的方法。旨在解決已有方法吸附劑再生不完全，或用凈化氣沖洗造成凈化氣回收率低的問(wèn)題。本方法在裝有填吸附劑的吸附床及其配置管道、控制閥和真空泵的變壓吸附裝置中，吸附床運(yùn)行對(duì)混合氣的選擇性氣體吸附和再生過(guò)程，分離雜質(zhì)氣，獲得凈化氣，吸附床有至少一個(gè)與大氣連通的吸氣閥，在再生過(guò)程的抽空步驟中經(jīng)吸氣閥吸入空氣對(duì)吸附床進(jìn)行沖洗。抽空步驟的吸附床的壓力為0.05～0.007MPa，吸入空氣的氣量為吸附時(shí)混合氣處理量的5％～50％。適用于對(duì)混合氣的分離除雜凈化。
文檔編號(hào)B01D53/047GK1552506SQ03135128
公開日2004年12月8日 申請(qǐng)日期2003年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月6日
發(fā)明者陳健, 張劍鋒, 楊云, 藺榮立, 陳 健 申請(qǐng)人:四川天一科技股份有限公司