专利名称：在变压吸附的抽空过程中利用吸入空气冲洗吸附床的方法
技术领域：
本发明涉及混合气的分离除杂净化的变压吸附方法，特别是在变压吸附方法中的抽空过程利用吸入空气对吸附床进行抽空加冲洗的方法。
背景技术：
通常的变压吸附方法在装填吸附剂的吸附床及其配置管道、控制阀构成的变压吸附装置中进行，变压吸附方法利用吸附剂对气体的吸附选择性，吸附容量随压力变化的特性。吸附剂在压力升高时吸附容量升高，压力降低时吸附容量降低解吸再生。在变压吸附过程中对吸附剂的再生，通常采用抽空解吸再生和冲洗解吸再生或两种相结合的工艺。在对净化气回收率要求较高的条件下一般采用抽空解吸再生工艺。在抽空解吸步骤中，吸附在吸附剂上的组份的解吸效果受该组份在吸附剂上扩散速度等因素的影响。因此在变压吸附装置中对在吸附剂上吸附量较大的组份往往解吸再生不完全，造成净化气的纯度下降。在对净化气纯度要求高的变压吸附工艺中采用返回部分净化气在抽空步骤的同时对吸附床进行冲洗，可提高净化气的纯度，但净化气的返回将造成净化气回收率降低5～30％。
发明内容
鉴于上述，本发明的目的在于提供一种能提高净化气的纯度、回收率的在变压吸附的抽空过程中利用吸入空气冲洗吸附床的方法。
本发明在已有的变压吸附装置中，采用在吸附床上配置直接与大气相通的吸气阀，并在抽空过程中开启吸气阀，吸入大气对吸附床进行抽空加冲洗来实现其目的。
本发明的在变压吸附的抽空过程中利用吸入空气冲洗吸附床的方法(参见附图)，在有装填吸附剂的吸附床及其配置管道、控制阀和真空泵的变压吸附装置中，吸附床运行对混合气的选择性气体吸附和再生过程，分离杂质气，获得净化气，其特征在于吸附床有至少一个与大气连通的吸气阀，在再生过程的抽空步骤中经吸气阀吸入空气对吸附床进行冲洗。
上述抽空步骤的吸附床压力为0.05～0.007MPa，吸入空气的气量为吸附时混合气处理量的5％～50％。上述吸附床压力、吸入空气的气量根据净化精度和待净化气杂质含量确定。
上述抽空步骤用真空泵对吸附床进行抽空，将吸附杂质的40％～95％解吸后开启吸气阀吸入空气冲洗吸附床，在吸附剂完全再生后关闭吸气阀，将残存在吸附剂上的空气抽出吸附床。
上述吸附床循环运行，每次循环依次经历吸附、逆向放压、抽空加吸入空气冲洗、升压步骤。
上述吸附床循环运行，每次循环依次经历吸附、至少一次均压降、逆向放压、抽空加吸入空气冲洗、至少一次均压升、升压步骤。
本发明与现有技术相比较，本发明方法在变压吸附的再生过程的抽空步骤中，先用真空泵对吸附床进行抽空，降低吸附床中杂质的分压使大部分吸附在吸附剂上的杂质解吸出吸附床，再开启与大气相通的吸气阀，在抽空的同时吸入大气对吸附床进行冲洗，使吸附剂得到更完全的的再生，在抽空步骤完成前关闭与大气相通的吸气阀，利用真空泵将残存在吸附剂上的空气抽出吸附床，从而，具有能提高吸附剂再生效果，提高净化气的纯度、回收率的优点。
当使用本发明方法从气调保鲜库排放的混合气体中脱除乙烯时，由于在抽空步骤吸入空气进行抽空加冲洗，从而，获得的净化气中乙烯的浓度可控制到5ppm以下。同时不损失氮气，保证氮气有高的回收率。
本发明适用于对混合气的分离除杂净化。
下面，再用实施例及其附图对本发明作进一步地说明。
附图是本发明的一种在变压吸附的抽空过程中利用吸入空气冲洗吸附床的方法的流程示意图。
具体实施例方式
实施例1本发明的一种在变压吸附的抽空过程中利用吸入空气冲洗吸附床的方法，用于从气调保鲜库排放的混合气中脱除乙烯。
如附图所示，本实施例采用通常的吸附床A和吸附床B，分别与吸附床A和吸附床B配置连通的管道10、20、30、40和控制阀1A、2A、3A、4A、1B、2B、3B、4B，其中控制阀4A、4B是分别将A塔和B塔与大气连通的吸气阀，与控制阀3A和3B连通的真空泵D等构成变压吸附系统，在吸附床中装填吸附剂活性炭。
变压吸附系统在计算机程序控制下运行，两个吸附床交替进行吸附过程和再生过程。吸附过程运行吸附步骤，再生过程运行逆向放压、抽空加吸入空气冲洗、升压步骤。每个吸附床循环运行，每次循环依次经历吸附、逆向放压、抽空加吸入空气冲洗、升压步骤。将含乙烯5000ppm，二氧化碳3％的气调保鲜库尾气500Nm3/h通过鼓风机加压到0.15MPa，通过管道10，经阀1A进入正处于吸附步骤的吸附床A，气体中的乙烯被装填在吸附床中的吸附剂吸附，得到的净化气经阀2A再经管道20送入气调保鲜库循环使用。此时与吸附床A相联的控制阀1A、2A开启，控制阀3A、4A则处于关闭状态。在吸附床A处于吸附过程即执行吸附步骤时，吸附床B则处于再生过程，即吸附床B在执行完第一步吸附步骤后进入再生过程。吸附床B的第二步为逆向放压步骤，与吸附床B相连的控制阀1B、2B、3B均处于关闭状态，吸附床B内吸附剂已吸饱和了乙烯，接着开启控制阀3B，将吸附床内一定压力的气体通过管道40排出吸附床外，吸附床B塔第三步为抽空加冲洗步骤，开启吸气阀4B和真空泵D，对吸附床进行抽空并经吸气阀4B吸入空气对吸附了乙烯、二氧化碳的吸附剂进行再生。在抽空步骤结束前先关闭吸气阀4B，继续对吸附床抽空使残存在吸附剂上的空气通过真空泵抽出吸附床以保证返回气调库的氮气中氧含量不增加。吸附床B塔第四步为升压步骤，开启控制阀2B，净化后的气体逐步向吸附床B升压，达到吸附压力为止，随即关闭控制阀2B。然后吸附床B执行吸附步骤进入吸附过程，此时吸附床A进入再生过程。如此两个吸附床连续交替地循环进行吸附、再生过程。
本实施例的吸附步骤的时间为6分钟，再生过程中，逆向放压步骤0.5分钟、抽空加吸入空气冲洗步骤5分钟，其中包括吸入空气冲洗4分钟，升压步骤0.5分钟。净化气中含乙烯＜5ppm，直接返回气调保鲜库循环使用。氮气回收率96％。
实施例2本发明的一种在变压吸附的抽空过程中利用吸入空气冲洗吸附床的方法，本实施例采用与实施例1相类似的有4个吸附床的变压吸附系统，对2000Nm3/h的含15％二氧化碳的氮气进行净化处理。吸附压力0.4MPa，抽空步骤压力0.03MPa。吸附剂为活性炭。4个吸附床连续交替地循环进行的工艺步骤为吸附、均压降、逆向放压、抽空加吸入空气冲洗(吸入空气量600Nm3/h)、均压升、升压。净化气中含二氧化碳＜0.01％，氮气回收率98％。
实施例3本发明的一种在变压吸附的抽空过程中利用吸入空气冲洗吸附床的方法，本实施例采用与实施例1相类似的有4个吸附床的变压吸附系统，对3000Nm3/h的含10％二氧化碳的氮气进行净化处理。吸附压力0.6MPa，真空步骤压力0.02MPa。吸附剂为活性炭30％+细孔硅胶60％+活性氧化铝10％。4个吸附床连续交替地循环进行的工艺步骤为吸附、一次均压降、二次均压降、逆向放压、抽空加吸入空气冲洗(吸入空气量350Nm3/h)、二次均压升、一次均压升、升压步骤。处理后的净化气中含二氧化碳＜0.005％，氮气回收率98.5％。
实施例4本发明的一种在变压吸附的抽空过程中利用吸入空气冲洗吸附床的方法，本实施例采用与实施例1相类似的有6个吸附床的变压吸附系统，对2500Nm3/h的含20％二氧化碳的氮气进行净化处理。吸附压力0.8MPa，真空步骤压力0.02MPa。吸附剂为性炭30％+细孔硅胶40％+活性氧化铝20％。6个吸附床连续交替地循环进行的工艺步骤吸附、一次均压降、二次均压降、三次均压降、逆向放压、抽空加吸入空气冲洗(吸入空气量1250Nm3/h)、三次均压升、二次均压升、一次均压升、升压。处理后的净化气中含二氧化碳＜0.005％，氮气回收率98％。
实施例5本发明的一种在变压吸附的抽空过程中利用吸入空气冲洗吸附床的方法，本实施例采用与实施例1相类似的有8个吸附床的变压吸附系统，对10000Nm3/h的含10％二氧化碳的氮气进行净化。吸附压力2.0MPa，真空步骤压力0.03MPa。吸附剂为活性炭60％+细孔硅胶20％+活性氧化铝20％。8个吸附床连续交替地循环进行的工艺步骤吸附、一次均压降、二次均压降、三次均压降、逆向放压步骤、抽空加吸入空气冲洗(吸入空气量500Nm3/h)、三次均压升、二次均压升、一次均压升、升压步骤。处理后净化气中含二氧化碳＜0.01％，氮气回收率98.5％。
实施例6本发明的一种在变压吸附的抽空过程中利用吸入空气冲洗吸附床的方法，本实施例采用与实施例1相类似的有8个吸附床的变压吸附系统，对8000Nm3/h的含10％二氧化碳的氮气进行净化。吸附压力2.0MPa，真空步骤压力0.025MPa。吸附剂为活性炭60％+细孔硅胶20％+活性氧化铝20％。8个吸附床连续交替地循环进行的工艺步骤吸附、一次均压降、二次均压降、三次均压降、四次均压降、逆向放压步骤、抽空加吸入空气冲洗(吸入空气量500Nm3/h)、四次均压升、三次均压升、二次均压升、一次均压升、升压步骤。处理后净化气中含二氧化碳＜0.015％，氮气回收率98.5％。
实施例7本发明的一种在变压吸附的抽空过程中利用吸入空气冲洗吸附床的方法，本实施例采用与实施例1相类似的有10个吸附床的变压吸附系统，对15000Nm3/h的含8％二氧化碳的氮气进行净化。吸附压力2.3MPa，真空步骤压力0.025MPa。吸附剂为活性炭50％+细孔硅胶30％+活性氧化铝20％。10个吸附床连续交替地循环进行的工艺步骤吸附、一次均压降、二次均压降、三次均压降、四次均压降、五次均压降、逆向放压步骤、抽空加吸入空气冲洗(吸入空气量500Nm3/h)、五次均压升、四次均压升、三次均压升、二次均压升、一次均压升、升压步骤。处理后净化气中含二氧化碳＜0.02％，氮气回收率98.5％。
权利要求
1.一种在变压吸附的抽空过程中利用吸入空气冲洗吸附床的方法，在有装填吸附剂的吸附床及其配置管道、控制阀和真空泵的变压吸附装置中，吸附床运行对混合气的选择性气体吸附和再生过程，分离杂质气，获得净化气，其特征在于吸附床有至少一个与大气连通的吸气阀，在再生过程的抽空步骤中经吸气阀吸入空气对吸附床进行冲洗。
2.根据权利要求1所述的在变压吸附的抽空过程中利用吸入空气冲洗吸附床的方法，其特征在于所说的抽空步骤的吸附床的压力为0.05～0.007MPa，吸入空气的气量为吸附时混合气处理量的5％～50％。
3.根据权利要求1所述的在变压吸附的抽空过程中利用吸入空气冲洗吸附床的方法，其特征在于所说的抽空步骤用真空泵对吸附床进行抽空，将吸附杂质的40％～95％解吸后开启吸气阀吸入空气冲洗吸附床，在吸附剂完全再生后关闭吸气阀，将残存在吸附剂上的空气抽出吸附床。
4.根据权利要求1、2或3所述的在变压吸附的抽空过程中利用吸入空气冲洗吸附床的方法，其特征在于所说的吸附床循环运行，每次循环依次经历吸附、逆向放压、抽空加吸入空气冲洗、升压步骤。
5.根据权利要求1、2或3所述的在变压吸附的抽空过程中利用吸入空气冲洗吸附床的方法，其特征在于所说的吸附床循环运行，每次循环依次经历吸附、至少一次均压降、逆向放压、抽空加吸入空气冲洗、至少一次均压升、升压步骤。
6.根据权利要求1、2或3所述的在变压吸附的抽空过程中利用吸入空气冲洗吸附床的方法，其特征在于所说的吸附床循环运行，每次循环依次经历吸附、一次均压降、逆向放压、抽空加吸入空气冲洗、一次均压升、升压步骤。
7.根据权利要求1、2或3所述的在变压吸附的抽空过程中利用吸入空气冲洗吸附床的方法，其特征在于所说的吸附床循环运行，每次循环依次经历吸附、一次均压降、二次均压降、逆向放压、抽空加吸入空气冲洗、二次均压升、一次均压升、升压步骤。
8.根据权利要求1、2或3所述的在变压吸附的抽空过程中利用吸入空气冲洗吸附床的方法，其特征在于所说的吸附床循环运行，每次循环依次经历吸附、一次均压降、二次均压降、三次均压降、逆向放压、抽空加吸入空气冲洗、三次均压升、二次均压升、一次均压升、升压步骤。
9.根据权利要求1、2或3所述的在变压吸附的抽空过程中利用吸入空气冲洗吸附床的方法，其特征在于所说的吸附床循环运行，每次循环依次经历吸附、一次均压降、二次均压降、三次均压降、四次均压降、逆向放压、抽空加吸入空气冲洗、四次均压升、三次均压升、二次均压升、一次均压升、升压步骤。
10.根据权利要求1、2或3所述的在变压吸附的抽空过程中利用吸入空气冲洗吸附床的方法，其特征在于所说的吸附床循环运行，每次循环依次经历吸附、一次均压降、二次均压降、三次均压降、四次均压降、五次均压降、逆向放压、抽空加吸入空气冲洗、五次均压升、四次均压升、三次均压升、二次均压升、一次均压升、升压步骤。
全文摘要
本发明的在变压吸附的抽空过程中利用吸入空气冲洗吸附床的方法，涉及混合气的分离除杂净化的方法。旨在解决已有方法吸附剂再生不完全，或用净化气冲洗造成净化气回收率低的问题。本方法在装有填吸附剂的吸附床及其配置管道、控制阀和真空泵的变压吸附装置中，吸附床运行对混合气的选择性气体吸附和再生过程，分离杂质气，获得净化气，吸附床有至少一个与大气连通的吸气阀，在再生过程的抽空步骤中经吸气阀吸入空气对吸附床进行冲洗。抽空步骤的吸附床的压力为0.05～0.007MPa，吸入空气的气量为吸附时混合气处理量的5％～50％。适用于对混合气的分离除杂净化。
文档编号B01D53/047GK1552506SQ03135128
公开日2004年12月8日 申请日期2003年6月6日 优先权日2003年6月6日
发明者陈健, 张剑锋, 杨云, 蔺荣立, 陈 健 申请人:四川天一科技股份有限公司