CN101596396A - 一种深度干燥气体的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种含水蒸汽混合气体深度干燥水份的方法，使用多层分段吸附的方法。含有水蒸汽的混合气体为原料气，其深度降低水蒸汽含量的方法，其特征在于，使用变压和变温吸附气体分离工艺，至少有两个吸附器，原料气通过其中一个吸附器获得低水蒸汽含量的净化气体，吸附器中包含至少两种吸附剂，前段为水蒸汽干燥能力弱却容易解吸的吸附剂，后段水蒸汽干燥能力强却容易不解吸的吸附剂，前段吸附剂可以通过降压过程解吸大部分吸附水。同时，后段吸附剂再生时流出的气体可以对前段吸附剂具有再生功能。原料气可以是氢气、二氧化碳、一氧化碳、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、乙炔、氮气、氧气、氩气、氦气、以及其他可以作为化工、冶金、航空等专业可用的原料。

Description

一种深度干燥气体的方法
一、技术领域
本发明涉及气体分离领域，是一种使用变压吸附和变温吸附技术分离气体混合物中部分组分的方法。
二、背景技术
对于纯气体深度干燥，惯常使用的方法为变温吸附。使用变温吸附工艺，通常会使用5A、4A、13X等分子筛作为干燥剂。由于5A、4A、13X等分子筛吸附水蒸汽后再生困难，因此需要投资很多用于建造装置，和浪费更多的再生能耗。
对于全部使用5A、4A、13X等分子筛作为干燥剂的工艺流程，由于全部吸附剂都需要使用高热量的气体再生吸附剂，因此，总需求的热量相对就多。
三、发明内容
为了降低能耗，同时节省投资，本发明利用多段吸附的策略，用来降低再生能耗。
至少有两个吸附器，原料气通过其中一个吸附器获得低水蒸汽含量的净化气体；吸附器中包含至少两种吸附剂，前段为水蒸汽干燥能力弱却容易解吸的吸附剂，后段水蒸汽干燥能力强却容易不解吸的吸附剂；后段吸附剂再生时流出的气体可以对前段吸附剂具有再生功能。
前段为水蒸汽干燥能力弱却容易解吸的吸附剂，可以是硅胶、氧化铝、以及其它容易解吸水份的吸附剂。
后段水蒸汽干燥能力强却容易不解吸的吸附剂，可以是13x、5A、4A分子筛以及其它可以深度吸附水蒸汽，不容易解吸水份的吸附剂，该吸附剂的再生必须使用热再生。
对于全部使用5A、4A、13X等分子筛作为干燥剂的工艺流程，由于全部吸附剂都需要使用高热量的气体再生吸附剂，因此，总需求的热量相对就多。
本发明前段使用吸附能力相对弱，但是解吸相对容易的吸附剂，那么吸附相同水蒸汽量的后段吸附剂使用量减少很多。
后段吸附剂使用热再生，热再生的后段流出气体对于前段吸附剂直接具有再生功能，不需要另外提供再生热源。
后段吸附剂使用数量的减少，直接结果就是再生所需要的热量相应成比例减少。
本发明所称的原料气，可以是氢气、一氧化碳、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、乙炔、氮气、氧气、氩气、氦气、以及其他可以作为化工、冶金、航空等专业可用的原料。
本发明所称的变压吸附工艺，可以是2～12个吸附塔组成每一级。
四、具体实施方式
实施例1：某气体氢气浓度99.9％，水蒸汽含量为露点20℃，需要降低露点到-70℃以下。
经过压缩到压力为0.3MPa(表)，经过预净化，除去气体中的机械水成分成为原料气，设置两个吸附塔，其中一个吸附塔通过原料气，吸附塔出口气体浓度为露点到-70℃以下，另外一个塔用于再生吸附剂。两个塔轮换操作，得到合格的净化气体。
每个吸附塔中均设置三层吸附剂，第一层为活性氧化铝1/3，第二层为硅胶1/3，第三层为13X分子筛1/3。
处于再生状态的吸附塔，前段吸附剂可以通过降压过程解吸大部分吸附水，同时，采用已经干燥好的净化气吹扫加热后的13X分子筛层，使13X分子筛层吸附的水逐渐脱附，而流出的吹扫气直接对硅胶和氧化铝吸附的水继续有解吸作用。
实施例2：某气体一氧化碳浓度99.99％，水汽含量为100ppm，需要降低水汽到1ppm以下。
经过压缩到压力为0.1MPa(表)，设置两个吸附塔，其中一个吸附塔通过原料气，吸附塔出口气体浓度为1ppm以下，另外一个塔用于再生吸附剂。
每个吸附塔中均设置二层吸附剂，第一层为活性氧化铝2/3，第二层为13X分子筛1/3。
处于再生状态的吸附塔，前段吸附剂可以通过降压过程解吸大部分吸附水，同时采用已经干燥好的净化气吹扫加热后的13X分子筛层，使13X分子筛层吸附的水逐渐脱附，而流出的吹扫气直接对硅胶和氧化铝吸附的水继续有解吸作用。
实施例3：某气体甲烷浓度99％，水汽含量为1％，需要降低水汽到0.05％以下。
经过压缩到压力为1.0MPa(表)，设置三个吸附塔，其中一个吸附塔通过原料气，吸附塔出口气体浓度为0.05％以下，另外两个塔用于再生吸附剂。
每个吸附塔中均设置二层吸附剂，第一层为硅胶2/3，第二层为5A分子筛1/3。
处于再生状态的吸附塔，前段吸附剂可以通过降压过程解吸大部分吸附水，同时采用已经干燥好的净化气吹扫加热后的5A分子筛层，使5A分子筛层吸附的水逐渐脱附，而流出的吹扫气直接对硅胶吸附的水继续有解吸作用。
可以把吸附剂分层使用的方法，也可以通过塔与塔之间串联来使用，不超出本发明的范围。
本专利经过实际生产过程使用，确实降低了深度干燥过程中的能耗，节约了成本。

Claims (4)

1、一种含有水蒸汽的混合气体为原料气，其降低水蒸汽含量的方法，其特征在于，使用变压和变温吸附气体分离工艺，并且经过以下的步骤：(1)至少有两个吸附器，原料气通过其中一个吸附器获得低水蒸汽含量的净化气体；(2)吸附器中包含至少两种吸附剂，前段为水蒸汽干燥能力弱却容易解吸的吸附剂，后段水蒸汽干燥能力强却容易不解吸的吸附剂；(3)后段吸附剂再生时流出的气体可以对前段吸附剂具有再生功能。
2、权利要求1所称的前段为水蒸汽干燥能力弱却容易解吸的吸附剂，可以是硅胶、氧化铝、以及其它容易解吸水份的吸附剂。
3、权利要求1所称的后段水蒸汽干燥能力强却容易不解吸的吸附剂，可以是13x、5A、4A分子筛以及其它可以深度吸附水蒸汽，不容易解吸水份的吸附剂，该吸附剂的再生必须使用热再生。
4、权利要求1所称的原料气可以是氢气、二氧化碳、一氧化碳、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、乙炔、氮气、氧气、氩气、氦气、以及其他可以作为化工、冶金、航空等专业可用的原料。
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