CN100400141C - 连续型变压流化吸附制取高纯气体的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连续型变压流化吸附制取高纯气体的装置。它具有依次连接的压缩机、纯化器、气体循环泵、吸附器、伴床、提升管、旋风分离器、气体过滤器、高纯气体储罐。本发明采用流化床代替固定床，这样不仅能够快速完成吸附剂与进料气体之间的传质要求，而且，通过进料气体吹送吸附剂颗粒在***内流动，能够使吸附剂迅速完成吸附和脱附过程。在本发明中，吸附过程和脱附过程分别在流化床和提升管内完成，提高了设备的利用率。本装置具有提升管，为连续型吸附***，使得吸附过程不需在两床或多床之间来回切换。从而，使得***的运行效率大大提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种连续型变压流化吸附制取高纯气体的装置，将流化床应用到变压吸附制取高纯气体的装置中，通过吸附剂颗粒在***内的循环流动，使得吸附过程不需在两床或多床之间来回切换，大大提高了***的工作效率。
背景技术
从20世纪70年代开始，国内外逐渐采用变压吸附(PSA)技术来制取高纯工业用气，包括氮气、氧气、氢气、乙稀等。其主要的技术特点为：在维持***温度基本不变的情况下，升高或降低***的压力来不断改变吸附剂的吸附量，主要体现在较高压力下进行吸附，在较低的压力下(常压或真空)使吸附的组份解吸出来，得到气体产物，通过循环操作来满足生产需求。由于变压吸附是一个循环操作的过程，在这个循环过程中，伴随着压力周期性的变化，要想连续获得这种气体，至少需要两个吸附塔切换操作。传统的操作方式为：用至少两个吸附塔(假定为A、B塔)，当一定压力的混合气体(假定含有G1、G2)进入A塔时，吸附塔中的吸附剂若对G1具有吸附选择性或吸附速率远高于G2时，则G1被吸附于塔中，而G2从塔中经过并流出；然后，将吸附过程切换到B塔，A塔卸压将G1解吸出来，以便进行下一次吸附。如此循环切换，便可连续地制取气体G2。随着对变压吸附技术研究的深入，吸附剂的研究也在不断进行，目前，已能合成出孔径均一、微孔直径可按需确定的吸附剂，使分离某些分子、原子大小非常接近的一些介质成为现实。一些新型吸附剂和专用吸附剂的开发成功，使变压吸附工艺和应用领域不断行前发展。但是变压吸附技术自身仍然存在着一些不足，如：由于吸附过程要在两个或多个吸附床之间来回切换，而且，频率很高，这样首先增加了阀门损坏的可能性，其次，多床之间的协同作业增加了***控制难度，最重要的一点是，多床之间的来回切换降低了***工作的效率。这是固定床作吸附床所不能克服的缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种连续型变压流化吸附制取高纯气体的装置。
压缩机气体出口通过第一管道与纯化器的气体入口相连，纯化器的气体出口经第二管道分别与第三管道和第四管道的气体入口相连，第一管道经第一阀门、气体循环泵与吸附器的气体入口相连，第四管道经第二阀门分别经第五管道与第一伴床及经第六管道与提升管的气体入口相连，吸附器的气体出口通过第十管道经第一旋风分离器与气体过滤器入口相连，气体过滤器的出口经第十一管道、第四阀门与气体储罐相连，吸附器的吸附剂颗粒出口通过第八管道经第二滑阀与第一伴床的颗粒入口相连，第一伴床的颗粒出口通过第七管道经第一滑阀与提升管的吸附剂颗粒入口相连，提升管的出口与第二伴床相连，第二伴床的气体出口通过第二旋风分离器与大气相通，第二伴床的颗粒出口经第四滑阀与第三伴床的颗粒入口相连，第三伴床的气体入口经第三阀门与第十管道相连，第三伴床的颗粒出口经第三滑阀通过第九管道与吸附器的颗粒入口相连，吸附器、提升管均为流化床。所述的吸附器为喷射流化床，第二阀门、第三阀门为膨胀阀。
所述的第二伴床位于第三伴床上方，第三伴床位于吸附器的上方，吸附器位于第一伴床的上方，第一滑阀与第一伴床的颗粒出口相连的位置位于第一滑阀与提升管相连的颗粒入口位置的上方。
本发明将流化床技术应用变压吸附制取高纯气体的装置中。它针对固定床在吸附过程要在两个或多个吸附床之间来回切换，阀门容易损坏、多床之间的协同作业***难以控制以及多床切换***工作的效率底等缺点，采用流化床代替固定床，这样不仅能够快速完成吸附剂与进料气之间的传质要求，而且，通过进料气体吹送吸附剂颗粒在***内流动，能够使吸附剂迅速完成吸附和脱附过程。在本发明中，吸附过程和脱附过程分别在流化床和提升管内完成，提高了设备的利用率。本装置具有提升管，为连续型吸附***，使得吸附过程不需在两床或多床之间来回切换，从而，使得***的运行效率大大提高。
附图说明
图1为连续型变压流化吸附制取高纯气体的装置结构示意图；
图2为本发明的吸附器工作示意图。
具体实施方式
连续型变压流化吸附制取高纯气体的装置：压缩机1气体出口通过第一管道2与纯化器3的气体入口相连，纯化器3的气体出口经第二管道4分别与第三管道7和第四管道32的气体入口相连，第三管道7经第一阀门5、气体循环泵17与吸附器18的气体入口相连，第四管道32经第二阀门6分别经第五管道8与第一伴床14及经第六管道9与提升管13的气体入口相连，吸附器18的气体出口通过第十管道22经第一旋风分离器19与气体过滤器28入口相连，气体过滤器28的出口经第十一管道29、第四阀门30与气体储罐31相连，吸附器18的吸附剂颗粒出口通过第八管道15经第二滑阀16与第一伴床14的颗粒入口相连，第一伴床14的颗粒出口通过第七管道12经第一滑阀11与提升管13的吸附剂颗粒入口相连，提升管13的出口与第二伴床26相连，第二伴床26的气体出口通过第二旋风分离器27与大气相通，第二伴床26的颗粒出口经第四滑阀25与第三伴床23的颗粒入口相连，第三伴床23的气体入口经第三阀门24与第十管道22相连，第三伴床23的颗粒出口经第三滑阀21通过第九管道20与吸附器18的颗粒入口相连，吸附器18、提升管13均为流化床，所述的吸附器18为喷射流化床。第二阀门6、第三阀门24为膨胀阀。
所述的第二伴床26位于第三伴床23上方，第三伴床23位于吸附器18的上方，吸附器18位于第一伴床14的上方，第一滑阀11与第一伴床14的颗粒出口相连的位置位于第一滑阀11与提升管13相连的颗粒入口位置的上方。
本发明工作时，该变压流化吸附制取高纯气体的装置，吸附和脱附过程分别在吸附器18和提升管13内完成。从压缩机1出来的高压气体经过第一阀门5、气体循环泵17被送入到吸附器18中，吹动吸附剂颗粒在吸附器内流动，吸附剂在流动的过程中吸附被分离的气体，净化后的气体经第一旋风分离器19、气体过滤器28进入高纯气体储罐31。吸附后的固体颗粒通过第八管道15经第二滑阀16进入第一伴床14，此时，第二阀门6、第一滑阀11关闭，第一伴床14充满以后，关闭第二滑阀16，打开第二阀门6、第一滑阀11，颗粒经提升管13被吹入到第二伴床26中，进入第二伴床26中的气体，经第二旋风分离器27排空，此时，第四滑阀25关闭。待颗粒被吹送完以后，半开第三阀门24用高纯气体吹扫解附后的颗粒几秒种，然后，关闭第四滑阀25，全开第三阀门24，打开第三滑阀21，颗粒流回吸附器18，当颗粒全部进入吸附器18后，关闭第三滑阀21、第三阀门24，颗粒完成在***内的一次循环，进入下一个循环。
吸附剂颗粒由吸附器18的颗粒入口进入吸附器内，压缩气体由气体入口吹入吸附器18，并吹送吸附剂颗粒在吸附器18内流动，在吸附剂颗粒被吹送的过程中，完成吸附剂跟进料气体之间的传质过程。被吹到吸附器18顶部吸附剂颗粒回到吸附器18的底部后，由吸附剂颗粒出口流出吸附器18，净化后的气体自吸附器18上方的第一旋风分离器19的气体出口流出。
Claims (2)
1.一种连续型变压流化吸附制取高纯气体的装置，其特征在于，压缩机(1)气体出口通过第一管道(2)与纯化器(3)的气体入口相连，纯化器(3)的气体出口经第二管道(4)分别与第三管道(7)和第四管道(32)的气体入口相连，第三管道(7)经第一阀门(5)、气体循环泵(17)与吸附器(18)的气体入口相连，第四管道(32)经第二阀门(6)分别经第五管道(8)与第一伴床(14)及经第六管道(9)与提升管(13)的气体入口相连，吸附器(18)的气体出口通过第十管道(22)经第一旋风分离器(19)与气体过滤器(28)入口相连，气体过滤器(28)的出口经第十一管道(29)、第四阀门(30)与气体储罐(31)相连，吸附器(18)的吸附剂颗粒出口通过第八管道(15)经第二滑阀(16)与第一伴床(14)的颗粒入口相连，第一伴床(14)的颗粒出口通过第七管道(12)经第一滑阀(11)与提升管(13)的吸附剂颗粒入口相连，提升管(13)的出口与第二伴床(26)相连，第二伴床(26)的气体出口通过第二旋风分离器(27)与大气相通，第二伴床(26)的颗粒出口经第四滑阀(25)与第三伴床(23)的颗粒入口相连，第三伴床(23)的气体入口经第三阀门(24)与第十管道(22)相连，第三伴床(23)的颗粒出口经第三滑阀(21)通过第九管道(20)与吸附器(18)的颗粒入口相连，吸附器(18)、提升管(13)均为流化床，所述的吸附器(18)为喷射流化床，第二伴床(26)位于第三伴床(23)上方，第三伴床(23)位于吸附器(18)的上方，吸附器(18)位于第一伴床(14)的上方，第一滑阀(11)与第一伴床(14)的颗粒出口相连的位置位于第一滑阀(11)与提升管(13)相连的颗粒入口位置的上方。
2.根据权利要求1所述的一种连续型变压流化吸附制取高纯气体的装置，其特征在于，所述的第二阀门(6)、第三阀门(24)为膨胀阀。
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