一种vpsa空气分离制富氧流程的利记博彩app

文档序号:4978249阅读:289来源:国知局
专利名称:一种vpsa空气分离制富氧流程的利记博彩app
技术领域
本发明涉及到一种采用真空变压吸附(VPSA)从空气中分离、富集氧气的方法,属 气体分离领域。
背景技术
氧气是工业的重要原料,广泛应用于冶金、化工、电力、化肥、玻璃、水处理、有色 金属冶炼和医疗领域。变压吸附法制氧工艺具有流程简单、安全、投资少、能耗低、自动化 程度高、开停车方便迅速、启动时间短,适应性强,制氧过程在常温常压下完成,氧气纯度在 50% 95%之间可任意调整,负荷可在30% 110%范围内随意变化等优点。自20世纪 80年代以来,随着变压吸附法分离空气制富氧技术的成熟,在无需高纯氧气的场合,变压吸 附(PSA)法已发展成为世界上获取低成本氧气的主要方法。目前,变压吸附空气分离制富氧的主要工艺包括PSA工艺和VPSA工艺。PSA工艺 主要采用加压吸附、常压解吸,其基本流程为加压吸附,均压降压,顺放,逆放,冲洗,均压 升压,产品气升压。VPSA工艺主要采用常压吸附、真空解吸,其基本流程为常压吸附,均压 降压,抽真空,均压升压,产品气升压。PSA工艺吸附压力较高(0.2 0. 6MPa)投资小、设备 简单,但能耗高,只适用于小规模制氧领域。VPSA工艺设备相对复杂,但氧收率高,能耗低, 适用于较大规模制氧领域。目前,伴随钢铁、有色金属冶炼、化工等行业的发展,VPSA大规 模制取富氧已成为变压吸附气体分离纯化领域的一个重点发展方向。但在VPSA制富氧工艺中,现在多采用水环真空泵提供真空,且对不同的吸附剂的 解吸再生采用同一真空系统。由于水环真空泵工作过程中大量水的蒸发,致使VPSA系统仍 具有较高的能耗。

发明内容
本发明提供一种VPSA空气分离制富氧流程,发明的目的在于通过改进工艺流程, 降低系统能耗,并以此降低富氧生产成本。本发明所提供的VPSA空气分离制富氧流程,其制氧系统主要由吸附塔组、真空 泵、阀门和管道组成。上述吸附塔组由两个吸附塔通过管道和阀门连接而成。其中,吸附 塔组下塔装填活性氧化铝、13X分子筛,用以吸附H20、C02 ;吸附塔组上塔装填氧氮分离分子 筛,用以吸附N2。上述吸附塔组上塔底部以管道和阀门连接真空泵,其作用的是为上塔中氧氮分离 分子筛的再生提供真空,该真空泵为液环式真空泵,其工作液为具有极低饱和蒸气压的液 体,如1-甲基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐等离子液。下塔 底部通过管道与阀门连接另一真空泵,其作用的是为下塔中活性氧化铝、13X分子筛的再生 提供真空。上、下塔中吸附剂真空解吸再生时,上塔与下塔相互独立,各自由与其相连的真 空泵提供真空。由于水环真空泵工作过程中做功产生热量,会使泵体中工作水环发热,并引 起水大量受热蒸发,致使整个制氧系统的能耗偏高,而采用具有低蒸气压特性的液体为工3作液的液环真空泵工作时,将不存在因大量工作液的蒸发而使系统能耗上升的状况出现, 同时还可对系统提供更高的真空度,因此,上塔由其提供真空,有利于同时实现降低能耗、 氧氮分离吸附剂床层的充分解吸再生以及氧气收率的提高。而吸附塔组下塔主要为吸附空 气中的水和CO2,故仍保留采用常规的水环真空泵或罗茨真空泵等对其提供真空。本发明所提供的VPSA空气分离制富氧流程,其步骤依次包括(1)吸附空气自下而上通过一吸附塔组,在不同吸附剂作用下,依次吸附脱除 H20、C02 J2,一步制取富氧。富氧纯度在45 95%间可调。富氧从塔顶输出进入产品缓冲 罐,再经管道送至用户。(2)吸附塔组上、下塔并行均压降压当吸附塔组中吸附剂吸附接近饱和后,即当 吸附杂质的传质区前沿到达床层出口预留段某一特定位置时,停止吸附,同时关闭上下塔 之间的连接阀,塔组的上、下塔各自开始转入再生过程。顺着吸附方向,上塔与另一塔组的 已完成真空再生的上塔均压,即上塔均压降压。同时,下塔与另一塔组的已完成真空再生的 下塔均压,即下塔均压降压。(3)吸附塔组上、下塔并行抽真空塔组上、下塔均压降后,逆着吸附方向,上、下 塔独立且同时进行抽取真空。上塔以低蒸气压液体(如等离子液)液环真空泵抽取真空, 下塔以常规的水环真空泵或罗茨真空泵等抽取真空。(4)吸附塔组上、下塔并行均压升压上、下塔均压升压各自独立且同时进行。逆 着吸附方向,塔组上塔与另一塔组已完成吸附步骤的上塔均压;逆着吸附方向,塔组下塔与 另一塔组已完成吸附步骤的下塔均压。(5)升压开启上、下间的连接阀,以产品气和空气对塔组升压至吸附压力,为下 一次吸附做好准备。本发明所提供的VPSA空气分离制富氧流程,其特点在于同一吸附塔组中,上、下 塔在吸附及升压两个步骤时是作为一个连接在一起的整体工作的,而在其它步骤中上、下 塔的工作是完全独立且并行的。本发明用于VPSA空气分离制富氧,在实际运用时,VPSA制富氧系统中的吸附塔组 数可根据需要调整为两组或两组以上。多组吸附塔组联合工作,即可连续制备富氧。本发明中,因采用吸附塔组和多真空系统、以及采用上述VPSA空气分离制富氧流 程步骤,则与常规的VPSA制富氧流程相比,制氧系统能耗可降低12 17%,同时可提高氧 气收率2 5%。


图1是根据本发明内容所实施的一个两塔组VPSA空气分离制富氧系统的制氧流 程示意图。
具体实施例方式以一个两塔组VPSA空气分离制富氧系统的制氧流程为例,并结合图1对本发明进 行说明,但本发明的应用范围并不限制于此。实施例1在一个两塔组VPSA空气分离制富氧系统中,以塔TA1、TBl所组成的塔组为例,描述工艺流程如下(1)吸附(A):开启阀¥41、¥43、¥46、¥7,空气从塔底进入塔1々1,在塔丁八1中,空气 中H2(KO)2依次被活性氧化铝、13X分子筛吸附脱除。再经阀VA3,从底部进入TB1,在塔TBl 中,N2被氧氮分离分子筛所吸附脱除,所形成的富氧产品气经阀VA6、V7送入产品气缓冲罐 V,当吸附杂质前沿到达吸附床层出口预留段某一特定位置时,关闭阀VA1、V7、VA3,停止吸 附。(2)塔组上、下塔并行均压降压(TAED、TBED)开启阀VB6、VA5,关闭阀VB5,顺着吸 附方向,塔TBl将其部分富氧送入已完成真空再生的塔TB2,直至TBl与TB2压力平衡。同 时,开启阀VA4、VA2,顺着吸附方向,塔TAl将其部分已脱除H2(KO)2的气体送入已完成真空 再生的塔TA2,直至TAl与TA2压力平衡。(3)塔组上、下塔并行抽真空(TAV、TBV)关闭阀VA6,以真空泵P2对塔TBl抽真 空,TBl中氧氮分离分子筛得以充分解吸再生。同时,关闭阀VA4,以真空泵Pl对塔TAl抽 真空,TAl中活性氧化铝和13X分子筛得以充分解吸再生。(4)塔组上、下塔并行均压升压(TAER、TBER)关闭阀VA5,开启阀VA6、VB5,逆着吸 附方向,将已完成吸附动作的塔TB2中部分富氧引入塔TB1,直至TBl与TB2压力平衡。同 时,关闭阀VA2,开启阀VA4、VB2,将已完成吸附动作的塔TA2中部分已脱除H20、C02的气体 引入塔TAl,直至TAl与TA2压力平衡。(5)升压(FR)关闭阀VA4,打开阀V7、VA3、VA1,产品气缓冲罐V中产品气经V7、 VA6自上而下对塔组升压,同时空气经VAl自下而上对塔组升压,直至压力升至吸附压力。 至此,塔TA1、TBl及其相连的管道、阀门所组成的塔组完成一个吸附——再生周期,等待下 一次吸附。两塔组VPSA空气分离制富氧流程中,塔TA1、TB1所组成的塔组与塔TA2、TB2所组成的另一塔组的步序如下表
权利要求
1.一种VPSA空气分离制富氧流程,其特征在于制氧系统由两组或两组以上的吸附塔 组,以及真空泵、阀门和管道组成,其中每组吸附塔组由上、下两个吸附塔通过管道和阀门 连接而成,吸附塔组上塔底部以管道和阀门连接真空泵,下塔底部通过管道与阀门连接另 一真空泵,吸附塔组的下塔装填活性氧化铝、13X分子筛,吸附塔组的上塔装填氧氮分离的 分子筛类吸附剂;制取富氧时,每一吸附塔组的每一工作循环周期依次包括以下步骤(1) 吸附,(2)吸附塔组上、下塔并行均压降压,(3)吸附塔组上、下塔并行抽取真空,(4)吸附塔 组上、下塔并行均压升压,( 升压。
2.根据权利要求1所述一种VPSA空气分离制富氧流程,其特征在于在吸附步骤中,空 气自下而上通过吸附塔组,在不同吸附剂的作用下,依次被吸附脱除H20、CO2, N2,一步生成富氧。
3.根据权利要求1所述一种VPSA空气分离制富氧流程,其特征在于在吸附塔组上、下 塔并行均压降压步骤中,上、下塔均压降压各自独立且同时进行。即,顺着吸附方向,塔组上 塔与另一塔组已完成真空再生步骤的上塔均压,而同时,顺着吸附方向,塔组下塔与另一塔 组已完成真空再生步骤的下塔均压。
4.根据权利要求1所述一种VPSA空气分离制富氧流程,其特征在于在吸附塔组上、下 塔并行抽取真空步骤中,塔组上、下塔独立且同时进行抽取真空。即,逆着吸附方向,以与上 塔相连的真空泵对上塔抽真空,而同时,逆着吸附方向,以与下塔相连的真空泵对下塔抽真 空。
5.根据权利要求1所述一种VPSA空气分离制富氧流程,其特征在于在吸附塔组上、下 塔并行均压升压步骤中,上、下塔均压升压各自独立且同时进行。即,逆着吸附方向,塔组上 塔与另一塔组已完成吸附步骤的上塔均压,而同时,逆着吸附方向,塔组下塔与另一塔组已 完成吸附步骤的下塔均压。
6.根据权利要求1所述一种VPSA空气分离制富氧流程,其特征在于在升压步骤中,以 产品气和空气共同对吸附塔组升压至吸附压力。
7.根据权利要求1所述一种VPSA空气分离制富氧流程,其特征在于吸附塔组上塔底部 所连真空泵为液环式真空泵,真空泵的工作液为具有低饱和蒸气压的液体。
8.根据权利要求1所述一种VPSA空气分离制富氧流程,其特征在两组或两组以上的吸 附塔组按照一定的步序交替工作,实现富氧的连续制取。
全文摘要
本发明提供一种VPSA空气分离制富氧流程。其VPSA制氧系统主要由两组或两组以上的吸附塔组,以及真空泵、阀门和管道组成,其中每组吸附塔组由上、下两个吸附塔通过管道和阀门连接而成,吸附塔组的下塔装填活性氧化铝、13X分子筛,吸附塔组的上塔装填氧氮分离的分子筛类吸附剂。吸附塔组上塔底部以管道和阀门连接真空泵,下塔底部通过管道与阀门连接另一真空泵。VPSA制富氧流程依次包括以下步骤(1)吸附;(2)塔组上、下塔并行均压降压;(3)塔组上、下塔并行抽取真空;(4)塔组上、下塔并行均压升压;(5)升压。本发明中,因吸附塔组的采用、多真空系统的采用、以及采用上述VPSA空气分离制富氧流程各步骤,则与常规的VPSA制富氧流程相比,制氧系统能耗可降低12~17%,同时可提高氧气收率2~5%。
文档编号B01D53/047GK102049170SQ20091021617
公开日2011年5月11日 申请日期2009年11月9日 优先权日2009年11月9日
发明者杨炯良, 郎治 申请人:成都华西工业气体有限公司
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1