專利名稱：三組同時運(yùn)行提高回收率的變壓吸附工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域，是一種混合氣體分離變壓吸附方法，該方法主要用于變換氣分離二氧化碳組分的裝置。
背景技術(shù)：
對于變換氣分離二氧化碳的技術(shù)，慣常使用的方法為濕法脫碳與變壓吸附脫碳。濕法脫碳技術(shù)，使用最多的是碳酸丙烯酯脫碳技術(shù)與NHD脫碳技術(shù)，該技術(shù)在高壓力下溶劑吸收二氧化碳，低壓力下解吸二氧化碳，二氧化碳解吸一般分為兩個階段，第一個階段傳統(tǒng)稱為高閃，解吸氣體中二氧化碳濃度較低，一般為45-85%，平均濃度為65%， 目前大多數(shù)濕法脫碳裝置另外設(shè)置分離裝置(例如碳化、變壓吸附)回收利用該閃蒸氣體中的有效氫氣、氮?dú)?、一氧化碳等氣體，第二階段傳統(tǒng)稱為低閃，解吸氣體中二氧化碳濃度較高，一般為95-100%，平均濃度為97. 5%，直接用于尿素合成使用或生產(chǎn)液體二氧化碳。 濕法脫碳，操作費(fèi)用高、能耗高、有溶劑消耗等成為難以解決的問題。變換氣變壓吸附尿素脫碳技術(shù)，使用最多的是兩段法技術(shù)。第一段變壓吸附裝置， 稱為提濃段，把85%左右的二氧化碳吸附下來，第二段變壓吸附裝置，稱為提純段，有大約 15%的二氧化碳在第二段吸附下來，第二段出口氣體二氧化碳濃度小于等于0. 2%，直接送壓縮機(jī)。通常第一段吸附劑高壓力下吸附二氧化碳，低壓力下解吸二氧化碳，二氧化碳最終解吸一般分為兩個階段，第一個階段傳統(tǒng)稱為順放(或加上置換)，解吸氣體中二氧化碳濃度較低，一般為45-85%，平均濃度為65%，目前變壓吸附脫碳裝置沒有另外設(shè)置分離裝置回收利用該放空氣體中的有效氫氣、氮?dú)狻⒁谎趸嫉葰怏w，只有報告使用該放空氣體用于吹風(fēng)氣燃燒系統(tǒng)的報道；第二階段傳統(tǒng)稱為抽空和沖洗，解吸氣體中二氧化碳濃度較高， 一般為95-99%，平均濃度為97. 5 %，直接用于尿素合成使用或生產(chǎn)液體二氧化碳；使用沖洗流程，沖洗后段解吸氣二氧化碳濃度低，一般為45-90%，只有報告使用該放空氣體用于吹風(fēng)氣燃燒系統(tǒng)的報道。通常第二段吸附劑高壓力下吸附二氧化碳，低壓力下解吸二氧化碳，二氧化碳最終解吸一般分為兩個階段，第一個階段傳統(tǒng)稱為逆放，解吸氣體中二氧化碳濃度較低，一般為25-55%，平均濃度為35%，目前變壓吸附脫碳裝置沒有另外設(shè)置分離裝置回收利用該放空氣體中的有效氫氣、氮?dú)?、一氧化碳等氣體，只有報告使用該放空氣體用于吹風(fēng)氣燃燒系統(tǒng)的報道或直接用于第一階段均壓氣體；第二階段傳統(tǒng)稱為抽空或沖洗，解吸氣體中二氧化碳濃度較高，一般為55-70%，平均濃度為65%，目前變壓吸附脫碳裝置沒有另外設(shè)置分離裝置回收利用該放空氣體中的有效氫氣、氮?dú)?、一氧化碳等氣體，只有報告使用該放空氣體用于吹風(fēng)氣燃燒系統(tǒng)的報道或直接用于第一階段均壓氣體。第二階段解吸氣體直接用于第一階段均壓，導(dǎo)致第一階段解吸氣體中有效成分增加，實(shí)際上不能很好回收有效氣體，只是把放空位置改變而已。同時，把第一階段的吸附劑使用量增加很多，造成不必要的浪費(fèi)。
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無論是否使用第二階段解吸氣體直接返回第一階段均壓，實(shí)踐證明，該工藝技術(shù)氣體損失嚴(yán)重，成為該工藝技術(shù)的致命弱點(diǎn)，幾乎難以克服。

發(fā)明內(nèi)容
為了更好回收第一段順放氣體和第二段逆放氣體中的有效成分氫氣、一氧化碳和氮?dú)?，本發(fā)明利用再設(shè)置一組及以上多個回收變壓吸附塔的策略，用來提高氣體回收率。吸附塔設(shè)置為三組或以上組，其中第一組、第二組用于普通意義上的變壓吸附氣體分離，而另外設(shè)置第三組或第四組、第五組專門用于回收第一組順放解吸氣體和第二組逆放、抽空解吸氣體中的有效成分，回收的有效氣體成分通過均壓的方式返回第一組和第二組變壓吸附，由此提高變壓吸附氣體分離效率和提高有效氣體回收率。通過這個工藝，可以把第一組順放氣、第二組逆放氣、沖洗流出氣中的有效成分充分回收，而且，回收吸附塔組抽空再生出來的二氧化碳?xì)怏w濃度甚至可以達(dá)到97%以上，滿足尿素合成需要或生產(chǎn)液體二氧化碳。本發(fā)明工藝與濕法脫碳工藝相比較有如下的特點(diǎn)。主分離系統(tǒng)采用變壓吸附工藝系統(tǒng)；這個過程相對濕法脫碳系統(tǒng)作為主系統(tǒng)具有投資小、能耗低、操作方便的特點(diǎn)。同時具有類似回收高閃氣的系統(tǒng)，這個系統(tǒng)是把二氧化碳繼續(xù)分離得到二氧化碳濃度不高于等壓力均壓氣濃度的混合氣。本發(fā)明工藝與單獨(dú)意義上的變壓吸附裝置相比較有如下的特點(diǎn)。氣體收率大大提高?？梢酝耆_(dá)到或超過濕法脫碳的回收率水平。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 變換氣壓力0. 8MPa，流量48000ΝΜ3/Η。第一組設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)變壓吸附工藝，十塔三進(jìn)三均置換工藝，順放初壓力0. IOMPaJi 空終壓力-0. 06MPa，變換氣進(jìn)口二氧化碳觀％，出口 5. 2%，進(jìn)入第二組繼續(xù)吸附。第二組設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)變壓吸附工藝，八塔三進(jìn)三均抽空工藝，逆放初壓力0. 20MPa，抽空終壓力-0. 06MPa，進(jìn)口二氧化碳5.2%，出口 0.2%，滿足合成氨生產(chǎn)要求。第三組設(shè)置回收變壓吸附工藝，六塔一進(jìn)二均，進(jìn)氣初壓力-0. 04MPa，進(jìn)氣終壓力 0. 18MPa，抽空終壓力-0. 06MPa，第二組逆放氣進(jìn)口二氧化碳15-35 %，第一組順放氣進(jìn)口二氧化碳45-60%，出口均壓回第二段二氧化碳1. 5%，出口均壓回第一段二氧化碳4. 5%, 出口氣體使用均壓的方式返回主系統(tǒng)，分別滿足第一組與第二組均壓氣體成分要求。實(shí)施例2 變換氣壓力1. 4MPa，流量48000ΝΜ3/Η。第一組設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)變壓吸附工藝，十二塔三進(jìn)五均置換工藝，順放初壓力0. 20MPa, 抽空終壓力-0. 06MPa，變換氣進(jìn)口二氧化碳觀％，出口 3. 2%，進(jìn)入第二組繼續(xù)吸附。第二組設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)變壓吸附工藝，十塔三進(jìn)三均抽空工藝，逆放初壓力0. 40MPa,抽空終壓力-0. 06MPa,進(jìn)口二氧化碳3. 2%，出口 0. 2%，滿足合成氨生產(chǎn)要求。第三組設(shè)置回收變壓吸附工藝，六塔一進(jìn)二均，進(jìn)氣初壓力-0. 04MPa，進(jìn)氣終壓力 0. 32MPa，逆放壓力0. 05MPa，抽空終壓力-0. 06MPa，第二組逆放氣進(jìn)口二氧化碳15_35%， 第一組順放氣進(jìn)口二氧化碳45-60%，出口均壓回第二段二氧化碳0. 5%，出口均壓回第一段二氧化碳4. 5%，出口氣體使用均壓的方式返回主系統(tǒng)，分別滿足第一組與第二組均壓氣體成分要求。實(shí)施例3 變換氣壓力2. 7MPa，流量72000ΝΜ3/Η。第一組設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)變壓吸附工藝，十六塔三進(jìn)十均置換工藝，順放初壓力0. 45MPa, 抽空終壓力-0. 06MPa，變換氣進(jìn)口二氧化碳觀％，出口 3. 2%，進(jìn)入第二組繼續(xù)吸附。第二組設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)變壓吸附工藝，十六塔三進(jìn)十均抽空工藝，逆放初壓力0. 60MPa, 抽空終壓力-0. 06MPa，進(jìn)口二氧化碳3.2%，出口 0.2%，滿足合成氨生產(chǎn)要求。第三組設(shè)置回收變壓吸附工藝，六塔一進(jìn)二均，進(jìn)氣初壓力-0. 04MPa，進(jìn)氣終壓力0. 50MPa，逆放壓力0. 15MPa，抽空終壓力-0. 06MPa，逆放氣進(jìn)口二氧化碳15-35 %，順放氣進(jìn)口二氧化碳45-60%，出口均壓回第二段二氧化碳0. 5%，出口均壓回第一段二氧化碳4. 5%，出口氣體使用均壓的方式返回主系統(tǒng)，分別滿足第一組與第二組均壓氣體成分要求。本專利經(jīng)過實(shí)際使用在變換氣脫碳裝置改造，效果十分明顯，有效降低了有效氣體損失，節(jié)約了成本。
權(quán)利要求
1. 一種提高有效氣體回收率的變壓吸附氣體分離工藝，其特征在于，吸附塔設(shè)置為三組以上，其中第一組和第二組用于普通意義上的兩段法變壓吸附氣體分離，而另外設(shè)置第三組或第四組或第五組專門用于回收第一組與第二組解吸氣體中的有效成分，回收的有效氣體成分通過均壓的方式返回第一組或第二組變壓吸附，由此提高變壓吸附氣體分離效率和提高有效氣體回收率。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種提高有效氣體回收率的變壓吸附氣體分離工藝，其特征在于，吸附塔設(shè)置為三組，其中第一組、第二組用于普通意義上的變壓吸附氣體分離，而另外設(shè)置第三組專門用于回收第一組、第二組解吸氣體中的有效成分，回收的有效氣體成分通過均壓的方式返回第一組、第二組變壓吸附，由此提高變壓吸附氣體分離效率和提高有效氣體回收率。
文檔編號B01D53/047GK102179131SQ20111010570
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月27日
發(fā)明者楊皓 申請人:楊皓