专利名称：一种含有抽空置换步骤的变压吸附方法
技术领域：
本发明涉及一种变压吸附方法，特别涉及一种含有抽空置换步骤的变压吸附方法。
背景技术：
变压吸附(PSA)为从原料混合气中分离和提纯至少一种产品组分提供了工业上需要的技术。原料气中至少包含一种可选择吸附的组份，在吸附压力下，原料气从吸附塔下部进入到有选择性吸附的吸附剂床层中，易吸附组份被吸附停留在床层，难吸附组份则从床层出口端输出，实现了混合气体的分离。一般来说，变压吸附的基本步骤包括吸附和再生两个步骤，吸附步骤的好坏基本由吸附剂的性能决定，而再生步骤的优化成为变压吸附工艺改进的关键。目前，在变压吸附过程中，再生步骤主要有降压、冲洗和抽空。下面简单介绍下这三种再生步骤。(1)降压吸附床在一定压力下完成吸附过程后，通过降压方式(通常降至接近大气压)，使被吸附组份解吸出来。采用自然降压方式，降压程度有限，被吸附组份不能充分解吸，吸附剂再生不完全。(2)冲洗利用纯净的产品气或者其它适当的气体冲洗吸附床，以减小被吸附组份的分压而使之充分解吸，从而达到吸附剂再生的目的。采用冲洗的再生方式，不需要增加动力设备，能耗低，解吸相对较彻底，但是其缺点也比较明显，最大的缺点就是为了达到吸附剂再生彻底的目的，常常需要大量的冲洗气，冲洗后的冲洗废气无法处理。特别是如果没有大量的合适冲洗气体，而利用纯净的产品气作为冲洗气，那么将大大的降低产品气的回收率，也就是说通过牺牲产品气的回收率来保证产品气的纯度。(3)抽真空吸附床降到大气压后，为了进一步减小被吸附组份的分压，可用抽空的方法来进一步降低吸附床压力至真空状态，使被吸附组份充分解吸。抽真空的方法是目前较为常用的、再生效果较好的方法。抽真空再生的目的就是进一步降低需要解吸的组分的分压，所以说为了再生彻底就要增大真空泵的功率，所以说抽真空的方法的弊端就是其能耗较高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中变压吸附方法投资和能耗高、吸附剂解吸效果不佳的不足或吸附剂解吸能耗高的弊端，提供一种含有抽空置换步骤的变压吸附方法。该变压吸附方法投资和能耗低，吸附剂解吸效果好，解决了微量杂质的脱出问题，可以得到高纯度的产品气。为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是
一种含有抽空置换步骤的变压吸附方法，包括吸附、均压、顺放、逆放和抽空步骤，在抽空步骤的进行过程中加入一个置换步骤，保持系统压力为-0. OlMPa -0. 08 MPa,引入压力为0. 05MPa 0. 8 MPa的置换气进行抽空置换。作为优选方式，所述置换气的吸附容量小于原料气中的易吸附组分。作为优选方式，所述变压吸附方法中，至少有吸附塔两个，变压吸附在吸附塔内周期性循环进行。作为优选方式，所述置换气的置换时间为10 600秒。本发明可以实现不易吸附的组分中易吸附杂质组分的脱出，脱出精度高，可以达到0. 5PPm以下。如用于如CO气体中杂质(X)2的脱出，脱出精度可以达到5PRI1以下；也可以用于H2中微量杂质CO或CO2的脱出，脱出精度可以达到0. 5PPm以下。在变压吸附工艺中，要想得到高纯度的产品气，吸附的杂质物质的解吸是否完全是关键因素，如果杂质解吸不完全，那么就不可能得到高纯度的产品气。针对这个原因，我们发明了抽空置换的工艺流程，既在原来抽空工艺的步骤上增加一个置换步骤，采用少量的置换气体引入到抽空步骤中，这样就实现了在抽空时的较低压力下，引入置换气，该置换气的引入就会大幅度降低需要解吸的易吸附组分物质的分压，使其完全解吸下来。由于引入了置换气，抽真空时的真空度没有必要抽到很低的真空度，可以减少真空泵的配置，节约了能耗。由于是真空工艺，我们只需要引入少量的置换气就可以把难解吸的组分完全解吸出来，达到再生的目的。从以上的阐述可以看出，由于采用了抽空置换的工艺流程，在较少的动力设备配置、很少的置换气的条件下就完全把难解吸的组分解吸出来，投资少，能耗低，再生效果彻底。本发明的有益效果在于本发明投资和能耗低，吸附剂解吸效果好，解决了微量杂质的脱出问题，可以得到高纯度的产品气。
具体实施例方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。实施例1 一种含有抽空置换步骤的变压吸附方法，原料气是富CO气(其组成见表 1)，要求脱出ω2杂质组分，使得CO产品气中的(X)2杂质含量达到10PRI1，包括以下步骤
A、吸附
将原料气从吸附塔的下部通入吸附塔，原料气中的易吸附组分CO2被吸附在吸附剂上， 净化后的CO产品气从吸附塔上部流出，作为产品气送往界外，当吸附塔的出口净化气中(X)2 含量达到IOPRii时，停止原料气的通入，吸附步骤结束；
B、均压降压
通过均压的方式对已经停止吸附的吸附塔进行3次均压降压，当第3次均压压力平衡后，均压步骤结束；
C、逆放
对已经均压完成的吸附塔进行逆着吸附方向的进一步降压，当逆放降压至常压或接近常压时，逆放步骤结束；
D、抽空一
利用真空泵对逆放结束的吸附塔进行抽空，当抽空的吸附塔压力降到-0. 06MPa时，抽
空一步骤结束；
E、抽空置换通入置换气氮气，氮气的压力为0. IMPa，控制氮气的通入量，使抽空的吸附塔压力维持-0. 04MPa，置换时间20秒，停止氮气的通入，抽空置换步骤结束； F、抽空二
利用真空泵对吸附塔继续抽空，当吸附塔压力达到-0. OSMPa时，停止抽空，抽空二步骤结束，得到的高纯度的CO产品气组分见表2。
表1实施例1中原料气组分表
权利要求
1.一种含有抽空置换步骤的变压吸附方法，包括吸附、均压、顺放、逆放和抽空步骤，其特征在于在抽空步骤的进行过程中加入一个置换步骤，保持系统压力为-0. OlMPa -0. 08MPa，引入压力为0. 05MPa 0. 8MPa的置换气进行抽空置换。
2.如权利要求1所述的一种含有抽空置换步骤的变压吸附方法，其特征在于所述置换气的吸附容量小于原料气中的易吸附组分。
3.如权利要求1所述的一种含有抽空置换步骤的变压吸附方法，其特征在于所述变压吸附方法中，至少有吸附塔两个，变压吸附在吸附塔内周期性循环进行。
4.如权利要求1所述的一种含有抽空置换步骤的变压吸附方法，其特征在于所述置换气的置换时间为10 600秒。
全文摘要
本发明公开了一种含有抽空置换步骤的变压吸附方法，包括吸附、均压、顺放、逆放和抽空步骤，在抽空步骤的进行过程中加入一个置换步骤，保持系统压力为-0.01MPa～-0.08MPa，引入压力为0.05MPa～0.8MPa的置换气进行抽空置换。本发明投资和能耗低，吸附剂解吸效果好，解决了微量杂质的脱出问题，可以得到高纯度的产品气。
文档编号B01D53/047GK102172463SQ201110046349
公开日2011年9月7日 申请日期2011年2月28日 优先权日2011年2月28日
发明者郑才平 申请人:四川同盛科技有限责任公司