一种吸附分离装置的制作方法

本发明涉及气体分离领域，特别是涉及一种气体吸附分离设备。

背景技术：

随着原油劣质化、油品质量升级以及环保要求的不断提高。炼油与化工过程中对氢气的需求量越来越大。氢气已广泛应用到加氢裂化、加氢精制、渣油加氢等炼油领域，也应用到丁辛醇、二甲苯异构化等化工过程。氢气在最大程度地高效利用有限的石油资源方面，生产低硫、低氮、低金属的燃料油方面发挥重要作用，同时在保证炼化装置长周期运行、延长催化剂寿命方面有不可替代的作用。

年加工量千万吨级的炼油企业，根据加工深度不同，氢气消耗量约在10~20万Nm³/h，我国炼油装置总能力在2015年已超过7亿吨。

炼化行业中用到的氢气主要由天然气制氢、煤制氢，以及重整、乙烯等炼化过程副产氢组成。由于炼化生产过程中的加氢装置希望尽可能使用高纯度的氢气，氢气的提纯装置在炼化企业中占有重要的地位，目前最广泛使用的有膜分离与变压吸附技术。本发明针对传统变压吸附技术中存在的吸附分离周期长，压力能利用不够合理等问题，发明了一种可充分利用吸附分离过程中压力能，高效节能的吸附分离装置，以及该吸附分离装置的操作方法。

技术实现要素：

本发明公开了一种气体吸附分离装置，所述装置可广泛应用于包括空气分离制取氧气或氮气、含氢气体提纯制取高纯氢气等过程。

本发明公开一种气体吸附分离装置，所述装置包括壳体，上密封滑块，上盖板，下密封滑块，下盖板和驱动装置，所述壳体包括内壳体和外壳体，内壳体与外壳体形成同心套筒结构，所述内壳体与外壳体之间的空间内设置N个吸附块（N为4的整数倍），所述内壳体的内部设置驱动装置；所述壳体上端与上密封滑块连接，上密封滑块与上盖板连接，上盖板上设置有原料进气管与解吸气排气管，所述壳体下端与下密封滑块连接，下密封滑块下面与下盖板连接，下盖板上设置有产品气排气管和顺放升压过程连接管，所述顺放升压过程连接管的两个口分别设置于原料进气管与解吸气排气管之间。

上述吸附分离装置中，所述原料进气管与产品气排气管为上下对应关系，在同一轴线上。

上述吸附分离装置中，所述壳体为正方体、圆柱体、长方体等形状中的任一种，优选为圆柱体。

上述吸附分离装置中，所述吸附块可以是楔形体、圆柱体、长方体或其他形式的多边形体，优选为圆柱体。

上述吸附分离装置中，所述吸附块均匀排列在内壳体与外壳体之间的空间中。

上述吸附分离装置中，所述上密封滑块和下密封滑块的形状与内壳体与外壳体之间的空间的形状相同。

上述吸附分离装置中，所述上密封滑块和下密封滑块上均设有与吸附块数量相同数量的孔，孔的形状可以是圆形、椭圆形、多边形等形状。所述上密封滑块和下密封滑块用于提供将进料气体准确送至指定的吸附块中，并保持不同吸附块之间的独立性。

上述吸附分离装置中，所述吸附块中装填有吸附分离材料。所述吸附分离材料可以为活性氧化铝吸附剂、硅胶类吸附剂、活性炭类吸附剂、分子筛类吸附剂中的一种或多种。

上述吸附分离装置中，所述驱动装置带动壳体与上密封滑块和下密封滑块按设定程序转动，转动轨迹为壳体的同心圆。

所述驱动装置采用转动控制电机。

上述吸附分离装置中，所述原料进气管与原料气体缓冲罐连接，当原料气体需要升压时，还可以设置原料气体升压机。所述原料进气管用于提升并稳定进料气体的压力，同时将进料气体通过上密封滑块准确分配到对应的吸附块中去。

上述吸附分离装置中，上密封滑块用于提供将原料气体准确送至吸附块中，并与下密封滑块一起保持不同吸附块之间的独立性。

上述吸附分离装置中，所述顺放升压过程连接管用于将处于顺放状态的吸附块与处于待升压状态的解吸再生后吸附块连接起来，通过下密封滑块上的小孔将处于顺放状态的吸附块的顺放气直接排放至待升压的再生后的吸附块中，整个过程不需要外加控制阀，从而有效减少过程中的压力损失。

上述吸附分离装置中，所述产品气排气管用于将经过吸附块处理后得到的净化气体送出，所述产品气排气管的出口连接有净化气体缓冲罐，以保证输出气体流量与压力的稳定性。

与现有技术相比，本发明提供的吸收分离装置具有如下优点：（1）与目前吸附分离采用的多罐流程相比，本发明采用吸附块的方式，将实现吸附、顺放、解吸再生和升压过程的吸附块集成至一个设备中；（2）与现有技术采用的多阀控制相比，采用密封滑块与装置壳体转动控制的方式，使不同吸附块在同一设备内实现了吸附、顺放、解吸再生和升压的过程；（3）将顺放过程吸附块与升压再生过程吸附块采用管道直接相连，利用顺放过程产品气给解吸再生后吸附块升压，充分回收了系统压力能。

附图说明

图1为本发明所述吸附分离装置结构示意图。

图2为吸附分离单元内部结构示意图。

图3为上密封滑块结构示意图。

图4为下密封滑块结构示意图。

图5为上盖板结构示意图。

图6为下盖板结构示意图。

具体实施方式

以下对本发明所述气体吸附分离装置进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的内容仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

下面结合附图对本发明所述气体吸附分离装置做进一步说明，如图1-图6所示，本发明提供一种气体吸附分离装置，所述装置包括壳体1，上密封滑块2，上盖板3，下密封滑块4，下盖板5和驱动装置6，所述壳体1包括内壳体101和外壳体102，内壳体101与外壳体102形成同心套筒结构，所述内壳体101与外壳体102之间的空间内设置N个吸附块103（N为4的整数倍），所述吸附块103均匀排列在内壳体与外壳体之间的空间中。所述内壳体101的内部设置驱动装置6，驱动装置6带动壳体1与上密封滑块2和下密封滑块4按设定程序转动，转动轨迹为壳体的同心圆。所述壳体1上端与上密封滑块2连接，上密封滑块2上均设有与吸附块103数量相同数量的孔201，孔201的形状可以是圆形、椭圆形、多边形等形状，上密封滑块2与上盖板3连接，上盖板3上设置有原料进气管301与解吸气排气管302，所述壳体1下端与下密封滑块4连接，下密封滑块4上均设有与吸附块103数量相同数量的孔401，孔401的形状可以是圆形、椭圆形、多边形等形状，下密封滑块4下面与下盖板5连接，下盖板5上设置有产品气排气管501和顺放升压过程连接管502，所述顺放升压过程连接管的两个口分别设置于原料进气管301与解吸气排气管302之间。所述原料进气管301与产品气排气管501为上下对应关系，在同一轴线上。

下面介绍一下所述吸附分离装置的工作过程，以内壳体与外壳体之间装填4个吸附块为例进行说明，所述吸附分离装置工作时包括如下步骤：

（1）、启动驱动装置，使壳体、上密封滑块和下密封滑块随驱动装置按照设定程序转动，所述设定程序是指控制吸附、顺放、解吸气体排放与再生后吸附块升压四个过程彼此之间的时间间隔；

（2）、原料气体通过原料进气管301经上密封滑块2上的孔进入到第一个吸附块中进行吸附分离，原料气体自上而下通过吸附块，经吸附块处理后得到的产品气体经下密封滑块4上的孔通过产品气排气管501排出，经过收集后另做他用。不需要的杂质则被吸附停留在了吸附块中的吸附材料上；

（3）、当第一个吸附块达到饱和程度状态后，驱动装置带动壳体、上密封滑块和下密封滑块转动，所述完成吸附过程的吸附块将进入顺放状态，将吸附过程中残留在吸附空间中的产品气体经过下密封滑块上的孔通过顺放升压过程连接管排放至再生后的吸附块中用于给再生后的吸附块升压；

（4）、完成顺放过程的吸附块进入到解吸过程，需要解吸再生的吸附块通过上密封滑块上的孔与解吸气排气管302联通。解吸气体自下而上从吸附块上排放出来，通过解吸气排气管302送出装置，解吸完成后即获得再生吸附块；

（5）、驱动装置进一步转动，再生吸附块进入升压过程，完成升压后的再生吸附块则进入下一次吸附流程；

（6）、重复上述步骤（2）～步骤（6），即可实现装置的连续运转，连续制备需要的净化气体。