一种吸附净化系统的制作方法

本实用新型涉及气体净化技术领域，具体而言，涉及一种吸附净化系统。

背景技术：

目前天然气净化工艺中，常采用吸附剂除去原料气中的CO₂和水分等杂质，原料气包括但不限于天然气。在现有净化工艺流程中会涉及到吸附剂再生的步骤：原料气经吸附剂吸附净化后送出界外，然后被水分饱和的吸附剂通过再生步骤，将水从吸附剂上分离出来。吸附剂的再生步骤分为热吹和冷吹：热吹时，再生气通过加热器加热后直接进入吸附塔加热吸附剂，吸附剂受热后，吸附剂内的水蒸发并被再生气带走并送出界外；冷吹时，被冷却的再生气直接进入吸附塔冷却吸附剂，经过热吹和冷吹后的吸附剂可以再次被利用。该工艺的缺点是：再生气消耗大，且再生不彻底。

技术实现要素：

本实用新型的第一目的在于提供一种吸附净化系统，该吸附净化系统具有需要更少的再生气、对吸附剂的再生更彻底等优点。

本实用新型是这样实现的：

一种吸附净化系统，包括多个吸附塔、原料气管路、净化气管路、再生气输入管路、再生气输出管路、再生气冷却系统和再生气加热系统；吸附塔具有第一接口和第二接口，原料气管路和再生气输出管路与第一接口连接并选择性地与吸附塔的内腔连通，再生气输入管路和净化气管路均与第二接口连接并选择性地与吸附塔的内腔连通；再生气冷却系统和再生气加热系统的入口均与第二接口连接并选择性地与吸附塔的内腔连通，再生气冷却系统和再生气加热系统的出口均与第一接口连接并选择性地与吸附塔的内腔连通；

吸附净化系统处于工作状态时：多个吸附塔包括用于冷吹的吸附塔、用于热吹的吸附塔和用于吸附净化的吸附塔，用于冷吹的吸附塔、用于热吹的吸附塔、用于吸附净化的吸附塔均与再生气冷却系统以及再生气加热系统串联连通，并且再生气冷却系统串联在用于冷吹的吸附塔之间，再生气加热系统串联在用于热吹的吸附塔之间以及用于冷吹的吸附塔和用于热吹的吸附塔之间。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，原料气管路包括原料气总管、多个原料气支管和多个原料气阀门，原料气支管的两端分别与原料气总管和第一接口连接，原料气阀门安装于原料气支管并使原料气总管选择性与吸附塔的内腔连通。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，净化气管路包括净化气总管、多个净化气支管和多个净化气阀门，净化气支管的两端分别与净化气总管和第二接口连接，净化气阀门安装于净化气支管并使净化气总管选择性与吸附塔的内腔连通。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，再生气输入管路包括第一再生气总管、多个第一再生气支管和多个第一再生气阀门，第一再生气支管的两端分别与第一再生气总管和第二接口连接，第一再生气阀门安装于第一再生气支管并使第一再生气总管选择性与吸附塔的内腔连通。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，再生气输出管路包括第二再生气总管、多个第二再生气支管和多个第二再生气阀门，第二再生气支管的两端分别与第二再生气总管和第一接口连接，第二再生气阀门安装于第二再生气支管并使第二再生气总管选择性与吸附塔的内腔连通。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，再生气冷却系统包括再生气冷却装置、多个第三再生气支管、多个第三再生气阀门、多个第四再生气支管和多个第四再生气阀门，第三再生气支管的两端分别与再生气冷却装置和第一接口连接，第三再生气阀门安装于第三再生气支管并使再生气冷却装置选择性与吸附塔的内腔连通，第四再生气支管的两端分别与再生气冷却装置和第二接口连接，第四再生气阀门安装于第四再生气支管并使再生气冷却装置选择性与吸附塔的内腔连通。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，再生气加热系统包括再生气加热装置、多个第五再生气支管、多个第五再生气阀门、多个第六再生气支管和多个第六再生气阀门，第五再生气支管的两端分别与再生气加热装置和第一接口连接，第五再生气阀门安装于第五再生气支管并使再生气加热装置选择性与吸附塔的内腔连通，第六再生气支管的两端分别与再生气加热装置和第二接口连接，第六再生气阀门安装于第六再生气支管并使再生气加热装置选择性与吸附塔的内腔连通。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，吸附净化系统包括4-12个吸附塔。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，吸附塔包括吸附塔本体和换热装置，换热装置包括多根设置在吸附塔内的加热件，所述加热件之间具有用于填充吸附剂的空隙；所述加热件为换热管或电加热棒。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，吸附塔还包括设置在吸附塔本体的外壁的换热夹套。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，吸附塔本体的内壁设置有保温绝热衬里。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，吸附塔本体内设置有由吸附剂组成的复合床。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，再生气为原料气、净化气和外来气中的至少一种。

原料气是指待净化处理的气体，净化气是指净化后的气体，外来气是指除原料气和净化气外的其他气体。优选地，外来气为氢气、合成气、空气和氮气中任一种。本实用新型的吸附塔及吸附净化系统可以用于气体的吸附净化处理，尤其适用于气体的脱碳、脱水、脱重烃、脱硫等工艺。原料气包括但不限于天然气。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过上述设计得到的吸附净化系统，使用时，可以将需要对吸附剂进行解析的吸附塔和再生气冷却系统以及再生气加热系统串联起来，再生气可以先进入完成热吹的吸附塔进行冷吹，然后经过再生气冷却系统，然后被冷却的再生气进入其他完成热吹的吸附塔进行冷吹，接着再生气经过再生气加热系统，被加热的再生气进入完成吸附的吸附塔进行热吹，最后再生气被排出。本实用新型的吸附净化系统可以充分利用再生气在系统内进行冷吹和热吹，进而相比于现有技术需要更少的再生气。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本实用新型实施方式提供的吸附净化系统的示意图；

图2是本实用新型实施方式提供的吸附塔净化系统工作时的第一种气体流向示意图；

图3是对图2进行简化后的示意图；

图4是本实用新型实施方式提供的吸附塔净化系统工作时的第二种气体流向示意图；

图5是对图3进行简化后的示意图。

图中标记分别为：

吸附塔1、2、3、4、5；再生气冷却装置6；再生气加热装置7、8；原料气总管10；原料气支管11、12、13、14、15；净化气总管20；净化气支管21、22、23、24、25；第一再生气总管30；再生气总阀300；第一再生气支管31、32、33、34、35；第一再生气阀门301、302、303、304、305；第二再生气总管60；第二再生气支管61、62、63、64、65；第二再生气阀门601a、602a、603a、604a、605a；第三再生气阀门301a、302a、303a、304a、305a；第四再生气阀门401、402、403、404、405；第五再生气阀门401a、402a、403a、404a、405a、501a、502a、503a、504a、505a；第六再生气阀门501、502、503、504、505、601、602、603、604、605。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

如图1所示，本实用新型的实施例提供的吸附净化系统包括：吸附塔1、吸附塔2、吸附塔3、吸附塔4、吸附塔5、原料气管路、净化气管路、再生气输入管路、再生气输出管路、再生气冷却系统和再生气加热系统。

本实施例中吸附塔1、吸附塔2、吸附塔3、吸附塔4和吸附塔5的结构完全相同，所以仅以其中一个吸附塔为例描述其结构。例如，吸附塔1包括吸附塔本体(图中未标注)和换热装置(图未示)，换热装置包括多根设置在吸附塔内的换热管，换热管之间具有用于填充吸附剂的空隙。进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，吸附塔还包括设置在吸附塔本体的外壁的换热夹套。进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，吸附塔本体的内壁设置有保温绝热衬里。进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，吸附塔本体内设置有由吸附剂组成的复合床。

进一步地，吸附塔1、吸附塔2、吸附塔3、吸附塔4、吸附塔5均具有第一接口和第二接口。第一接口和第二接口分别对应设置在吸附塔的底部和顶部。当对原料气进行吸附净化时，第一接口和第二接口分别是吸附塔的原料气入口和净化气出口；当对吸附塔内的吸附剂进行解析时，第一接口和第二接口分别是吸附塔的再生气出口和再生气入口。此外，第一接口和第二接口的位置也可以相互交换设置。

原料气管路和再生气输出管路与第一接口连接并选择性地与吸附塔的内腔连通，再生气输入管路和净化气管路均与第二接口连接并选择性地与吸附塔的内腔连通；再生气冷却系统和再生气加热系统的入口均与第二接口连接并选择性地与吸附塔的内腔连通，再生气冷却系统和再生气加热系统的出口均与第一接口连接并选择性地与吸附塔的内腔连通。

下面参照图1对本实施例的吸附净化系统做进一步详细描述。

进一步地，原料气管路包括原料气总管10、原料气支管11、原料气支管12、原料气支管13、原料气支管14、原料气支管15、原料气阀门101、原料气阀门102、原料气阀门103、原料气阀门104、原料气阀门105。

原料气支管11的两端分别与原料气总管10和吸附塔1的第一接口连接。原料气阀门101安装于原料气支管11并使原料气总管10选择性与吸附塔1的内腔连通。

原料气支管12的两端分别与原料气总管10和吸附塔2的第一接口连接。原料气阀门102安装于原料气支管12并使原料气总管10选择性与吸附塔2的内腔连通。

原料气支管13的两端分别与原料气总管10和吸附塔3的第一接口连接。原料气阀门103安装于原料气支管13并使原料气总管10选择性与吸附塔3的内腔连通。

原料气支管14的两端分别与原料气总管10和吸附塔4的第一接口连接。原料气阀门104安装于原料气支管14并使原料气总管10选择性与吸附塔4的内腔连通。

原料气支管15的两端分别与原料气总管10和吸附塔5的第一接口连接。原料气阀门105安装于原料气支管15并使原料气总管10选择性与吸附塔5的内腔连通。

通过以上设计，原料气总管10可以选择性与吸附塔1、吸附塔2、吸附塔3、吸附塔4和吸附塔5中的一个或者多个的内腔连通。进而，原料气总管10可以选择性地向吸附塔1、吸附塔2、吸附塔3、吸附塔4和吸附塔5中的一个或者多个输送原料气。

进一步地，净化气管路包括净化气总管20、净化气支管21、净化气支管22、净化气支管23、净化气支管24、净化气支管25、净化气阀门201、净化气阀门202、净化气阀门203、净化气阀门204和净化气阀门205。

净化气支管21的两端分别与净化气总管20和吸附塔1的第二接口连接。净化气阀门201安装于净化气支管21并使净化气总管20选择性与吸附塔1的内腔连通。

净化气支管22的两端分别与净化气总管20和吸附塔2的第二接口连接。净化气阀门202安装于净化气支管22并使净化气总管20选择性与吸附塔2的内腔连通。

净化气支管23的两端分别与净化气总管20和吸附塔3的第二接口连接。净化气阀门203安装于净化气支管23并使净化气总管20选择性与吸附塔3的内腔连通。

净化气支管24的两端分别与净化气总管20和吸附塔4的第二接口连接。净化气阀门204安装于净化气支管24并使净化气总管20选择性与吸附塔4的内腔连通。

净化气支管25的两端分别与净化气总管20和吸附塔5的第二接口连接。净化气阀门205安装于净化气支管25并使净化气总管20选择性与吸附塔5的内腔连通。

通过以上设计，净化气总管20可以选择性与吸附塔1、吸附塔2、吸附塔3、吸附塔4和吸附塔5中的一个或者多个的内腔连通。进而，净化气总管20可以选择性地从吸附塔1、吸附塔2、吸附塔3、吸附塔4和吸附塔5中的一个或者多个输出净化气。需要说明的是，吸附净化工作状态下，原料气总管10和净化气总管20同时和同一个吸附塔的内腔连通。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，再生气输入管路包括第一再生气总管30、第一再生气支管31、第一再生气支管32、第一再生气支管33、第一再生气支管34、第一再生气支管35、第一再生气阀门301、第一再生气阀门302、第一再生气阀门303、第一再生气阀门304和第一再生气阀门305。第一再生气总管30上设置有再生气总阀300。

第一再生气支管31的两端分别与第一再生气总管30和吸附塔1的第二接口连接。第一再生气阀门301安装于第一再生气支管31并使第一再生气总管30选择性与吸附塔1的内腔连通。

第一再生气支管32的两端分别与第一再生气总管30和吸附塔2的第二接口连接。第一再生气阀门302安装于第一再生气支管32并使第一再生气总管30选择性与吸附塔2的内腔连通。

第一再生气支管33的两端分别与第一再生气总管30和吸附塔3的第二接口连接。第一再生气阀门303安装于第一再生气支管33并使第一再生气总管30选择性与吸附塔3的内腔连通。

第一再生气支管34的两端分别与第一再生气总管30和吸附塔4的第二接口连接。第一再生气阀门304安装于第一再生气支管34并使第一再生气总管30选择性与吸附塔4的内腔连通。

第一再生气支管35的两端分别与第一再生气总管30和吸附塔5的第二接口连接。第一再生气阀门305安装于第一再生气支管35并使第一再生气总管30选择性与吸附塔5的内腔连通。

通过以上设计，第一再生气总管30可以选择性与吸附塔1、吸附塔2、吸附塔3、吸附塔4和吸附塔5中的一个或者多个的内腔连通。进而，第一再生气总管30可以选择性地向吸附塔1、吸附塔2、吸附塔3、吸附塔4和吸附塔5中的一个或者多个输送再生气。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，再生气输出管路包括第二再生气总管60、第二再生气支管61、第二再生气支管62、第二再生气支管63、第二再生气支管64、第二再生气支管65、第二再生气阀门601a、第二再生气阀门602a、第二再生气阀门603a、第二再生气阀门604a和第二再生气阀门605a。

第二再生气支管61的两端分别与第二再生气总管60和吸附塔1的第二接口连接。第二再生气阀门601a安装于第二再生气支管61并使第二再生气总管60选择性与吸附塔1的内腔连通。

第二再生气支管62的两端分别与第二再生气总管60和吸附塔2的第二接口连接。第二再生气阀门602a安装于第二再生气支管62并使第二再生气总管60选择性与吸附塔2的内腔连通。

第二再生气支管63的两端分别与第二再生气总管60和吸附塔3的第二接口连接。第二再生气阀门603a安装于第二再生气支管63并使第二再生气总管60选择性与吸附塔3的内腔连通。

第二再生气支管64的两端分别与第二再生气总管60和吸附塔4的第二接口连接。第二再生气阀门604a安装于第二再生气支管64并使第二再生气总管60选择性与吸附塔4的内腔连通。

第二再生气支管65的两端分别与第二再生气总管60和吸附塔5的第二接口连接。第二再生气阀门605a安装于第二再生气支管65并使第二再生气总管60选择性与吸附塔5的内腔连通。

通过以上设计，第二再生气总管60可以选择性与吸附塔1、吸附塔2、吸附塔3、吸附塔4和吸附塔5中的一个或者多个的内腔连通。进而，第二再生气总管60可以选择性地从吸附塔1、吸附塔2、吸附塔3、吸附塔4和吸附塔5中的一个或者多个输出再生气。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，再生气冷却系统包括再生气冷却装置6、五个第三再生气支管(图中未标注)、第三再生气阀门301a、第三再生气阀门302a、第三再生气阀门303a、第三再生气阀门304a、第三再生气阀门305a、五个第四再生气支管(图中未标注)、第四再生气阀门401、第四再生气阀门402、第四再生气阀门403、第四再生气阀门404和第四再生气阀门405。

上述五个第三再生气支管的一端分别和再生气冷却装置6的入口连接，并且上述五个第三再生气支管的另一端分别与吸附塔1、吸附塔2、吸附塔3、吸附塔4和吸附塔5中的第一接口连接。第三再生气阀门301a、第三再生气阀门302a、第三再生气阀门303a、第三再生气阀门304a和第三再生气阀门305a分别对应地安装在上述五个第三再生气支管，并且第三再生气阀门301a、第三再生气阀门302a、第三再生气阀门303a、第三再生气阀门304a和第三再生气阀门305a使再生气冷却装置6选择性地与吸附塔1、吸附塔2、吸附塔3、吸附塔4和吸附塔5的一个或者多个的内腔连通。也就是说，再生气可以选择性地从吸附塔1、吸附塔2、吸附塔3、吸附塔4和吸附塔5中的一个或者多个进入再生气冷却装置6，再生气冷却装置6对再生气进行冷却。

上述五个第四再生气支管的一端分别和再生气冷却装置6的出口连接，并且上述五个第四再生气支管的另一端分别与吸附塔1、吸附塔2、吸附塔3、吸附塔4和吸附塔5中的第二接口连接。第四再生气阀门401、第三再生气阀门402、第三再生气阀门403、第三再生气阀门404和第三再生气阀门405分别对应地安装在上述五个第四再生气支管，并且第三再生气阀门401、第三再生气阀门402、第三再生气阀门403、第三再生气阀门404和第三再生气阀门405使再生气冷却装置6选择性地与吸附塔1、吸附塔2、吸附塔3、吸附塔4和吸附塔5的一个或者多个的内腔连通。也就是说，再生气可以从再生气冷却装置6选择性地进入吸附塔1、吸附塔2、吸附塔3、吸附塔4和吸附塔5中的一个或者多个。需要说明的是，冷吹状态下，第三再生气支管和第四再生气支管和不同的吸附塔的内腔连通。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，再生气加热系统包括再生气加热装置7、再生气加热装置8、十个第五再生气支管(图中未标注)、第五再生气阀门401a、第五再生气阀门402a、第五再生气阀门403a、第五再生气阀门404a、第五再生气阀门405a、第五再生气阀门501a、第五再生气阀门502a、第五再生气阀门503a、第五再生气阀门504a、第五再生气阀门505a、十个第六再生气支管(图中未标注)和第六再生气阀门501、第六再生气阀门502、第六再生气阀门503、第六再生气阀门504、第六再生气阀门505、第六再生气阀门601、第六再生气阀门602、第六再生气阀门603、第六再生气阀门604、第六再生气阀门605。再生气加热系统的和连接关系和再生气冷却系统类似，具体请参照图1，在此不再赘述。

通过以上设计，第五再生气阀门401a、第五再生气阀门402a、第五再生气阀门403a、第五再生气阀门404a和第五再生气阀门405a使得再生气加热装置7的入口选择性地与吸附塔1、吸附塔2、吸附塔3、吸附塔4和吸附塔5中的一个或者多个的内腔连通。第五再生气阀门501a、第五再生气阀门502a、第五再生气阀门503a、第五再生气阀门504a和第五再生气阀门505a使得再生气加热装置7的出口选择性地与吸附塔1、吸附塔2、吸附塔3、吸附塔4和吸附塔5中的一个或者多个的内腔连通。第六再生气阀门501、第六再生气阀门502、第六再生气阀门503、第六再生气阀门504和第六再生气阀门505使得再生气加热装置8的出口选择性地与吸附塔1、吸附塔2、吸附塔3、吸附塔4和吸附塔5中的一个或者多个的内腔连通。第六再生气阀门601、第六再生气阀门602、第六再生气阀门603、第六再生气阀门604和第六再生气阀门605使得再生气加热装置8的入口选择性地与吸附塔1、吸附塔2、吸附塔3、吸附塔4和吸附塔5中的一个或者多个的内腔连通。需要说明的是，热吹状态下，第五再生气支管和第六再生气支管和不同的吸附塔的内腔连通。

下面以图2和图3所示的工作状态为例，对本实施例的吸附净化系统的工作过程和原理做进一步描述。

图2所示的工作状态中，吸附塔1进行着吸附工序，吸附塔2和吸附塔3进行着冷吹工序，吸附塔4和吸附塔5进行着热吹工序。

为了便于理解该工作状态下吸附净化系统的各个管路的连通情况以及阀门的开闭情况，给出了图3，图3是图2的简化示意图。图3中保留下来的阀门都是打开的，图2中示出而图3中未示出的阀门都是闭合的，进而，通过阀门的开闭也可以很清晰地看出管路的连通情况。

下面结合图3，进一步说明吸附工序、冷吹工序和热吹工序中的气体流向。

吸附工序：原料气从原料气入口依次经过原料气总管10和原料气支管11进入到吸附塔1中进行吸附净化处理，被净化处理的原料气变成净化气依次经过净化气支管21和净化气总管20并从净化气出口排出。

冷吹工序：再生气从再生气入口依次经过第一再生气总管30、第一再生气支管31和净化气支管22进入吸附塔2中对吸附剂进行冷吹，然后该再生气从吸附塔2排出并依次经过原料气支管12和第三再生气支管进入再生气冷却装置6，再生气冷却装置6对再生气进行冷却，然后被冷却的再生气依次经过第四再生气支管和净化气支管23进入吸附塔3中对吸附剂进行冷吹。

热吹工序：从吸附塔3中排出的再生气经过原料气支管13和第五进入再生气加热装置7进行加热，被加热的再生气依次经过第六再生气支管和净化气支管24进入到吸附塔4中对吸附剂进行热吹；接着，再生气依次经过原料气支管14和第五再生气支管进入再生气加热装置8进行加热，被加热的再生气依次经过第六再生气支管和净化气支管25进入吸附塔5中进行热吹，最后再生气依次经过原料气支管15和第二再生气总管60从再生气出口排出。

图4所示的是图2所示的工作状态的下一工作状态，图5是对图3进行简化后的示意图。在图4所示的工作状态中，吸附塔3进行着吸附工序，吸附塔2和吸附塔4进行着冷吹工序，吸附塔1和吸附塔5进行着热吹工序。

从图3和图5都可以清楚地看出，无论在哪一个工作状态下，再生气冷却装置6、再生气加热装置7和再生气加热装置8都可以和其中四个吸附塔处于串联状态，仅用少量的再生气就完成了对四个吸附塔进行解吸附的工作，因此，本实施例的这种吸附净化系统对再生气的消耗量极大地减少。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。