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无能耗提高吸附效率的变压吸附气体分离系统及分离方法

阅读：323发布：2021-04-13

专利汇可以提供无能耗提高吸附效率的变压吸附气体分离系统及分离方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了无能耗提高吸附效率的变压吸附气体分离系统及分离方法，解决现有技术在运行过程中吸附效率低的问题。本发明系统包括原料气输送管、解吸气外输管、产品气外输管、再生冲洗气输送管、换热器、以及至少一台吸附塔，原料气输送管、解吸气外输管、产品气外输管、再生冲洗气输送管均分别通过管道与所有吸附塔连接，换热器分别与原料气输送管和解吸气外输管连接，用于使原料气输送管内的原料气与解吸气外输管内的解吸气进行换热。本发明方法可直接利用变压吸附气体分离系统中解吸气温度必然低于原料气温度的这一特性，通过换热降低原料气温度来提高变压吸附气体分离系统的吸附效率。，下面是无能耗提高吸附效率的变压吸附气体分离系统及分离方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.无能耗提高吸附效率的变压吸附气体分离系统及分离方法，其特征在于，包括原料气输送管(1)、解吸气外输管(2)、产品气外输管(3)、再生冲洗气输送管(4)、换热器(5)、以及至少一台吸附塔(6)，所述原料气输送管(1)通过管道分别与所有所述吸附塔(6)的底部连通，所述原料气输送管(1)用于为所述吸附塔(6)内输送原料气，所述产品气外输管(3)通过管道分别与所有所述吸附塔(6)的顶部连通，所述产品气外输管(3)用于将所述吸附塔(6)内分离出的产品气外输，所述再生冲洗气输送管(4)的一端与所述产品气外输管(3)连接，所述再生冲洗气输送管(4)的另一端通过管道分别与所有所述吸附塔(6)的顶部连通，所述再生冲洗气输送管(4)用于从所述产品气外输管(3)引出再生气并将所引出的再生气输送至吸附塔内，所述解吸气外输管(2)通过管道分别与所有所述吸附塔(6)的底部连通，所述解吸气外输管(2)用于将所述吸附塔(6)在再生过程中所产生的解吸气外输，所述换热器(5)分别与所述原料气输送管(1)和所述解吸气外输管(2)连接，用于使所述原料气输送管(1)内的原料气与所述解吸气外输管(2)内的解吸气进行换热。
2.根据权利要求1所述的无能耗提高吸附效率的变压吸附气体分离系统，其特征在于，所述原料气输送管(1)分别与每一台所述吸附塔(6)连接的管道上均设有一个程控阀，所述产品气外输管(3)分别与每一台所述吸附塔(6)连接的管道上均设有一个程控阀，所述再生冲洗气输送管(4)分别与每一台所述吸附塔(6)连接的管道上均设有一个程控阀，所述解吸气外输管(2)分别与每一台所述吸附塔(6)连接的管道上均设有一个程控阀。
3.根据权利要求1所述的无能耗提高吸附效率的变压吸附气体分离系统，其特征在于，所述原料气输送管(1)上设有第一阀门(7)，并且所述第一阀门(7)和所述换热器(5)在所述原料气输送管(1)上依次顺着气流方向分布。
4.根据权利要求1所述的无能耗提高吸附效率的变压吸附气体分离系统，其特征在于，所述产品气外输管(3)上设有第二阀门(8)，并且在产品气的气流方向上，所述第二阀门(8)位于所述再生冲洗气输送管(4)和所述产品气外输管(3)的连接处的后方。
5.根据权利要求1所述的无能耗提高吸附效率的变压吸附气体分离系统，其特征在于，所述产品气外输管(3)分别与每一台所述吸附塔(6)连接的管道上均设有一个压力计(9)。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的无能耗提高吸附效率的变压吸附气体分离系统，其特征在于，每一台所述吸附塔(6)在再生解吸时的解吸压力均高于0.005MPa.G。
7.利用权利要求1-6任意一项所述无能耗提高吸附效率的变压吸附气体分离系统的分离方法，其特征在于，原料气从原料气工段通过原料气输送管进入吸附塔进行吸附分离，分离出的产品气通过产品气外输管外输，在产品气外输的过程中，再生冲洗气输送管分离出部分产品气顺放解压为再生冲洗气进入吸附塔以对吸附塔进行冲洗再生，经过再生后的解吸气由解吸气外输管外输，过程中，解吸气外输管内的解吸气与原料气输送管内的原料气产生热交换，使得原料气的温度降低，从而降低原料气的分子动能，进而在无能耗的情况下提高变压吸附气体分离系统中吸附剂对气体组分的吸附能力与效率。

说明书全文

无能耗提高吸附效率的变压吸附气体分离系统及分离方法

技术领域

[0001] 本发明涉及无能耗提高吸附效率的变压吸附气体分离系统及分离方法。

背景技术

[0002] 我国目前在化工、石化、冶金、环保等领域有大量的变压吸附气体分离系统用于各种混合气体的分离与提纯。目前，在国内外公开的专利文献或报道资料中，提高变压吸附气体分离系统的吸附能力与效率方法通常都是增加原料气压力或降低解吸气压力与分压，这些方法都需要耗能，增加系统的运行成本。

[0003] 因此，设计无能耗提高吸附效率的变压吸附气体分离系统及分离方法，直接利用变压吸附气体分离系统中解吸气温度必然低于原料气温度的这一特性来提高变压吸附气体分离系统的吸附效率，成为所属技术领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

[0004] 本发明要解决的技术问题是：提供无能耗提高吸附效率的变压吸附气体分离系统及分离方法，解决现有技术在运行过程中吸附效率低的问题。

[0005] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

[0006] 无能耗提高吸附效率的变压吸附气体分离系统，包括原料气输送管、解吸气外输管、产品气外输管、再生冲洗气输送管、换热器、以及至少一台吸附塔，所述原料气输送管通过管道分别与所有所述吸附塔的底部连通，所述原料气输送管用于为所述吸附塔内输送原料气，所述产品气外输管通过管道分别与所有所述吸附塔的顶部连通，所述产品气外输管用于将所述吸附塔内分离出的产品气外输，所述再生冲洗气输送管的一端与所述产品气外输管连接，所述再生冲洗气输送管的另一端通过管道分别与所有所述吸附塔的顶部连通，所述再生冲洗气输送管用于从所述产品气外输管引出再生气并将所引出的再生气输送至吸附塔内，所述解吸气外输管通过管道分别与所有所述吸附塔的底部连通，所述解吸气外输管用于将所述吸附塔在再生过程中所产生的解吸气外输，所述换热器分别与所述原料气输送管和所述解吸气外输管连接，用于使所述原料气输送管内的原料气与所述解吸气外输管内的解吸气进行换热。

[0007] 进一步地，所述原料气输送管分别与每一台所述吸附塔连接的管道上均设有一个程控阀，所述产品气外输管分别与每一台所述吸附塔连接的管道上均设有一个程控阀，所述再生冲洗气输送管分别与每一台所述吸附塔连接的管道上均设有一个程控阀，所述解吸气外输管分别与每一台所述吸附塔连接的管道上均设有一个程控阀。

[0008] 进一步地，所述原料气输送管上设有第一阀门，并且所述第一阀门和所述换热器在所述原料气输送管上依次顺着气流方向分布。

[0009] 进一步地，所述产品气外输管上设有第二阀门，并且在产品气的气流方向上，所述第二阀门位于所述再生冲洗气输送管和所述产品气外输管的连接处的后方。

[0010] 进一步地，所述产品气外输管分别与每一台所述吸附塔连接的管道上均设有一个压力计。

[0011] 进一步地，每一台所述吸附塔在再生解吸时的解吸压力均高于0.005MPa.G。

[0012] 无能耗提高吸附效率的变压吸附气体分离系统的分离方法，原料气从原料气工段通过原料气输送管进入吸附塔进行吸附分离，分离出的产品气通过产品气外输管外输，在产品气外输的过程中，再生冲洗气输送管分离出部分产品气顺放解压为再生冲洗气进入吸附塔以对吸附塔进行冲洗再生，经过再生后的解吸气由解吸气外输管外输，过程中，解吸气外输管内的解吸气与原料气输送管内的原料气产生热交换，使得原料气的温度降低，从而降低原料气的分子动能，进而在无能耗的情况下提高变压吸附气体分离系统中吸附剂对气体组分的吸附能力与效率。

[0013] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

[0014] 本发明结构简单、设计科学合理，使用方便，可直接利用变压吸附气体分离系统中解吸气温度必然低于原料气温度的这一特性，通过换热降低原料气温度来提高变压吸附气体分离系统的吸附效率。

[0015] 本发明主要包括原料气输送管、解吸气外输管、产品气外输管、再生冲洗气输送管、换热器和吸附塔，原料气从原料气工段通过原料气输送管进入吸附塔进行吸附分离，分离出的产品气通过产品气外输管外输，在产品气外输的过程中，再生冲洗气输送管分离出部分产品气做为再生冲洗气进入吸附塔以对吸附塔进行冲洗再生，经过再生后的解吸气由解吸气外输管外输，过程中，因解吸气外输管和原料气输送管还分别与换热器连接，于是，解吸气外输管内的解吸气与原料气输送管内的原料气产生热交换，从而降低原料气温度。

[0016] 由于变压吸附气体分离系统在解吸时，气体分子都会因为从吸附剂上离开而发生相态的变化，产生降温效应，同时解吸过程是一个减压过程，因此解吸气还存在着绝热膨胀降温效应，所以变压吸附气体分离装置的解吸气温度低于原料气温度，气温差一般情况为3-10°。利用变压吸附气体分离系统解吸气温度总是低于原料气的特性，通过这种换热使得原料气的温度降低，从而降低原料气的分子动能，进而提高变压吸附气体分离系统中吸附剂对气体组分的吸附能力与效率。

[0017] 本发明在初始阶段，解吸气温度与原料气温度的气温差为3-10°，但是随着系统的持续运行，原料气与解吸气换热后，其进入吸附塔的温度将比起始阶段原料气的温度低，于是后期出来的解吸气的温度也会比初始阶段解吸气的温度更低，如此会形成原料气温度越来越低的良性循环，最终会使得变压吸附气体分离系统中吸附剂对气体组分的吸附能力与效率越来越高，直至恒定在一个较高的水平线上。附图说明

[0018] 图1为本发明系统原理图。

[0019] 其中，附图标记对应的名称为：

[0020] 1-原料气输送管、2-解吸气外输管、3-产品气外输管、4-再生冲洗气输送管、5-换热器、6-吸附塔、7-第一阀门、8-第二阀门、9-压力计。

具体实施方式

[0021] 下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。

[0022] 如图1所示，本发明提供的一种无能耗提高吸附效率的变压吸附气体分离系统，结构简单、设计科学合理，使用方便，可直接利用变压吸附气体分离系统中解吸气温度必然低于原料气温度的这一特性来提高变压吸附气体分离系统的吸附效率。本发明包括原料气输送管1、解吸气外输管2、产品气外输管3、再生冲洗气输送管4、换热器5、以及至少一台吸附塔6，所述原料气输送管1通过管道分别与所有所述吸附塔6的底部连通，所述原料气输送管1用于为所述吸附塔6内输送原料气，所述产品气外输管3通过管道分别与所有所述吸附塔6的顶部连通，所述产品气外输管3用于将所述吸附塔6内分离出的产品气外输，所述再生冲洗气输送管4的一端与所述产品气外输管3连接，所述再生冲洗气输送管4的另一端通过管道分别与所有所述吸附塔6的顶部连通，所述再生冲洗气输送管4用于从所述产品气外输管
3引出再生气并将所引出的再生气输送至吸附塔内，所述解吸气外输管2通过管道分别与所有所述吸附塔6的底部连通，所述解吸气外输管2用于将所述吸附塔6在再生过程中所产生的解吸气外输，所述换热器5分别与所述原料气输送管1和所述解吸气外输管2连接，用于使所述原料气输送管1内的原料气与所述解吸气外输管2内的解吸气进行换热，每一台所述吸附塔6在再生解吸时的解吸压力均高于0.005MPa.G。

[0023] 所述原料气输送管1分别与每一台所述吸附塔6连接的管道上均设有一个程控阀，所述产品气外输管3分别与每一台所述吸附塔6连接的管道上均设有一个程控阀，所述再生冲洗气输送管4分别与每一台所述吸附塔6连接的管道上均设有一个程控阀，所述解吸气外输管2分别与每一台所述吸附塔6连接的管道上均设有一个程控阀。

[0024] 所述原料气输送管1上设有第一阀门7，并且所述第一阀门7和所述换热器5在所述原料气输送管1上依次顺着气流方向分布。所述产品气外输管3上设有第二阀门8，并且在产品气的气流方向上，所述第二阀门8位于所述再生冲洗气输送管4和所述产品气外输管3的连接处的后方。所述产品气外输管3分别与每一台所述吸附塔6连接的管道上均设有一个压力计9。

[0025] 本发明主要包括原料气输送管、解吸气外输管、产品气外输管、再生冲洗气输送管、换热器和吸附塔，原料气从原料气工段通过原料气输送管进入吸附塔进行吸附分离，分离出的产品气通过产品气外输管外输，在产品气外输的过程中，再生冲洗气输送管分离出部分产品气顺放解压为再生冲洗气进入吸附塔以对吸附塔进行冲洗再生，经过再生后的解吸气由解吸气外输管外输，过程中，因解吸气外输管和原料气输送管还分别与换热器连接，于是，解吸气外输管内的解吸气与原料气输送管内的原料气产生热交换，从而降低原料气温度。

[0026] 由于变压吸附气体分离系统在解吸时，气体分子都会因为从吸附剂上离开而发生相态的变化，产生降温效应，同时解吸过程是一个减压过程，因此解吸气还存在着绝热膨胀降温效应，所以变压吸附气体分离装置的解吸气温度低于原料气温度，气温差一般情况为3-10°。利用变压吸附气体分离系统解吸气温度总是低于原料气的特性，通过这种换热使得原料气的温度降低，从而降低原料气的分子动能，进而提高变压吸附气体分离系统中吸附剂对气体组分的吸附能力与效率。

[0027] 本发明在初始阶段，解吸气温度与原料气温度的气温差为3-10°，但是随着系统的持续运行，原料气与解吸气换热后，其进入吸附塔的温度将比起始阶段原料气的温度低，于是后期出来的解吸气的温度也会比初始阶段解吸气的温度更低，如此会形成原料气温度越来越低的良性循环，最终会使得变压吸附气体分离系统中吸附剂对气体组分的吸附能力与效率越来越高，直至恒定在一个较高的水平线上。

[0028] 无能耗提高吸附效率的变压吸附气体分离系统的分离方法，原料气从原料气工段通过原料气输送管进入吸附塔进行吸附分离，分离出的产品气通过产品气外输管外输，在产品气外输的过程中，再生冲洗气输送管分离出部分产品气顺放解压为再生冲洗气进入吸附塔以对吸附塔进行冲洗再生，经过再生后的解吸气由解吸气外输管外输，过程中，解吸气外输管内的解吸气与原料气输送管内的原料气产生热交换，使得原料气的温度降低，从而降低原料气的分子动能，进而在无能耗的情况下提高变压吸附气体分离系统中吸附剂对气体组分的吸附能力与效率。

[0029] 本发明适用于解吸压力高于0.005MPa.G的变压吸附气体分离系统，通过将变压吸附气体分离系统在解吸阶段排出的解吸气引出，与相对高压、高温的原料气进行换热，利用变压吸附气体分离系统解吸气温度总是低于原料气的特性，通过这种换热使得原料气的温度降低，从而降低原料气的分子动能，提高变压吸附气体分离系统中吸附剂对气体组分的吸附能力与效率。

[0030] 本发明构思奇妙，直接利用变压吸附气体分离系统中解吸气温度必然低于原料气温度的这一特性来提高变压吸附气体分离系统的吸附效率，其无需额外增加耗能，可有效降低系统的运行成本，有着非常广泛的应用前景，适于在本技术领域大力推广应用。

[0031] 上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

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