专利名称：一种高收率气体净化装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于化工技术领域，涉及变压吸附气体顺放气净化装置，适用于气体提纯行业，尤其适用于变压吸附提纯氢气、变压吸附提纯一氧化碳及变压吸附脱除二氧化碳等装置。
背景技术：
变压吸附技术是近十年来在气体提纯行业用得非常多的一门技术，它因其低能耗、安全、环保、操作简单、自动化程度高等特点在气体提纯领域得到了广泛地使用。其基本原理是利用吸附剂对不同吸附质的选择性和吸附剂对吸附质的吸附容量随压力变化而有差异的特性，在高压下吸附原料中的杂质组分、低压下脱附这些杂质而使吸附剂获得再生。整个操作过程均在环境温度下进行。变压吸附基本工作步骤分为吸附和再生两步。而再生又包括以下三步骤 1.吸附塔压力降至低压首先是顺着吸附的方向(由下而上)进行降压以下简称为顺向放压，接着是逆着吸附的方向进行降压，以下简称逆向放压。顺向放压时，有一部分吸附剂仍处于吸附状态。逆向放压时，被吸附的部分杂质从吸附剂中解吸，并被排除出吸附塔。2.用纯净气体在低压下冲洗吸附剂，以清除尚残留于吸附剂中的杂质或者采用抽真空的方式，降低杂质组分在吸附剂间的分压，达到吸附剂内杂质气体更多地排放出来的目的。3.吸附塔升至吸附压力，以准备再次分离原料气。目前变压吸附提纯的真空流程一般是经过吸附、均压降、逆放、抽真空、均压升、终充这几个步骤达到提纯有用气体的目的。在这个过程中，吸附压力的高低，均压次数的多少直接决定了该装置收率，可以通过提高均压次数的方法来提高装置收率，但是提高均压次数会增加变压吸附塔、吸附剂和程控阀门的数量，导致投资成本大幅度升高。
发明内容本实用新型针对上述背景技术存在的缺陷提供了一种新型的气体净化技术，通过在现有技术操作步骤的最后一次均压降后，增加顺放步骤，将原逆放步骤排出的气体通过本回收装置再进入系统进行再一次的提纯，从而提高气体收率。为实现这一目的，本实用新型公布了一种高收率气体净化装置，包括原料气管道1、逆放阀4，进气阀5，产品气阀6，一二均压阀7，三四均压阀8，顺放阀9，顺放控制阀10，吸附塔11、顺放气缓冲罐14、压缩机I6及与其相连的管道。其特征是在吸附塔出口管道23末端设置有气体净化装置，该气体净化装置包括由顺放管道依次相连的顺放控制阀10、顺放气缓冲罐14和压缩机16组成，并包含其所属的一系列阀门。顺放控制阀10通过管道与吸附塔出口管道23相连，所述顺放气缓冲罐14的进口通过管道与所述顺放控制阀10相连，所述顺放气缓冲罐14的出口通过管道与所述压缩机16相连，所述压缩机16出口通过管道与原料气管道I的相连。[0010]进一步地，该装置设置了一组带报警功能的回路调节阀17，当压缩机进口 15压力过低时，报警系统开启，并通过调节回路调节阀17的开度，回流部分气体到压缩机进口，保证压缩机进口压力在正常范围内，避免顺放气缓冲罐14处于负压的状态。进一步地，顺放气管道上设置了取样阀12，使得该装置可操作性很强，可以根据取样分析的结果，合理地设置顺放终止时的压力，控制其压力在O.1MPa至O. 2MPa之间。进一步地，压缩机16的进口管道上设置了第一压力变送器19，当压缩机进口压力过低，则压力变送器检测数值并将信号反馈给回路调节阀17。进一步地，顺放气缓冲罐14与取样阀12之间设置了一节流阀13。用于控制顺放气的顺放速度和顺放量。进一步地，压缩机16的出口管道上设置了第二压力变送器22。用于控制放空管道25上的放空调节阀20及二位阀21，当压缩机出口 18的压力超过该装置进口压力，导致该装置不安全时，二位阀21打开，放空调节阀20根据压力变送器输送过来的数据信号自动调节开度大小，保证该装置安全平稳的运行。综上所述，本实用新型一种高收率气体净化装置具有如下优点①、本实用新型增加了顺放控制阀10、顺放气缓冲罐14、压缩机16，使得原来通过逆放排空的有用气体得到了有效地回收。②、本实用新型增加了回路调节阀17，使得压缩机进口 15压力得到了有效地保证，避免了顺放气缓冲罐14被抽成负压的危险。③、本实用新型在压缩机16的出口管道上增加了第二压力变送器22，通过信号线24控制本装置放空管道25上的二位阀21及放空调节阀20，保证了本装置的安全性。④、本实用新型增加了节流阀13，用于控制顺放气的顺放速度和顺放量，可以保证只对较高纯度的气体才进行回收。
图1为本实用新型一种高收率气体净化装置的流程图，其中I为原料气管道，2为解吸气出口，3为产品气出口，4为逆放阀，5为进气阀，6为产品气阀，7为一二均压阀，8为三四均压阀，9为顺放阀，10为顺放控制阀，11为吸附塔，12为取样阀，13为节流阀，14为顺放气缓冲罐，15为压缩机进口，16为压缩机，17为回路调节阀，18为压缩机出口，19为第一压力变送器，20为放空调节阀，21为二位阀，22为第二压力变送器，23为吸附塔出口管道，24为信号线，25为放空管道。
具体实施方式
为能进一步了解本实用新型的特征、技术手段及所达到的具体目的、功能，
以下结合附图与具体实施方式
对本实用新型进一步详细描述。1、请参阅附图1，该装置为一种高收率气体净化装置，属于变压吸附提氢装置，原料气中氢气纯度为75%，操作压力为2. OMPa，经变压吸附提纯后，氢气纯度达到99. 99%,吸附步骤由吸附、一均降、二均降、三均降、四均降、顺放、逆放、抽真空、四均升、三均升、二均升、一均升、终充这几步骤组成。该装置与常规提氢技术相比较，增加了气体净化装置，该气体净化装置包括由顺放管道依次相连的顺放控制阀10、顺放气缓冲罐14和压缩机16组成，并包含其所属的一系列阀门。顺放控制阀10通过管道与吸附塔出口管道23相连，所述顺放气缓冲罐14的进口通过管道与所述顺放控制阀10相连，所述顺放气缓冲罐14的出口通过管道与压缩机16相连，压缩机出口 18通过管道与原料气管道I的相连。2、压缩机出口 18通过回路调节阀17与压缩机进口 15相连。3、第二压力变送器22通过信号线24控制放空管道25上二位阀21的开启及放空调节阀20的开度。4、顺放控制阀10与顺放气缓冲罐14之间设置了取样阀12及节流阀13。通过所述的一种高收率气体净化装置的工艺包括如下步骤本装置由七个吸附塔组成(本例只以其中一个塔作为例子进行说明)，含氢原料气由原料气管道I进入本装置后，通过进气阀5由塔底自下而上进入吸附塔11，杂质气体(主要为水蒸汽、二氧化碳、一氧化碳及甲烷)被塔中装填的吸附剂26所吸附，不被吸附的氢气从塔顶经产品气阀6送出产品气口 3。当吸附剂26吸附饱和后，关闭进气阀5和产品气阀6，分别依次打开一二均压阀7、三四均压阀8及顺放阀9，此时吸附塔11与其它处于低压状态需要升压的吸附塔依次分别进行压力平衡，通过四次均压平衡后，塔内压力为
O.35MPa ;这时塔内气体自下而上由吸附塔11顶部顺放出来，经顺放阀9、顺放控制阀10及节流阀13后，进入顺放气缓冲罐14，再经压缩机16加压到2. OMPa后，从压缩机出口管道与原料气管道I汇合，再次经进气阀5进入吸附塔11进行提纯得到纯净的氢气，整个过程的操作通过自动化程度很高的PLC程序来进行控制。操作过程中，通过节流阀13开度来控制回收气流量的大小，当塔内压力降至O. 15MPa时，通过程序控制关闭顺放控制阀10，打开逆放阀4，塔内气体经管道从解吸气口 2排出本装置，塔内压力接近常压。打开真空阀27，通过抽真空口 28对该吸附塔进行抽真空，使塔内压力降至负压，使得吸附剂内杂质气体进一步解吸出来，解吸完全后，关闭真空阀27，该塔再进行下一周期的吸附工作，如此循环往复，原料气中的氢气被提纯至用户要求的指标。在操作过种中，当顺放控制阀10关闭后，压缩机进口 15压力降低，这时候通过回路调节阀17，将压缩机出口 18的气体部分回流到压缩机入口 15，以保证压缩机的正常运行，同时保证顺放气缓冲罐14不被抽至负压，提高装置的安全性。当第二压力变送器22检测到压缩机出口 18的压力过高，则通过信号线24给放空调节阀20及二位阀21发出信号，二位阀即开启，调整放空阀开度，通过放空管道25排空部分气体，使整个系统的压力保持在正常运行的范围内。经该装置净化后，本变压吸附装置的氢气收率由原来的80% 85%提高到了 95% 96%。以上所述实例仅表达了本实用新型的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求1.一种高收率气体净化装置，包括原料气管道(I)、逆放阀(4)、进气阀(5)、产品气阀(6)、一二均压阀(7)、三四均压阀⑶、顺放阀(9)、顺放控制阀(10)、吸附塔(11)、顺放气缓冲罐(14)、压缩机(16)及与其相连的管道；其特征是在吸附塔出口管道(23)末端设置有气体净化装置，该气体净化装置由顺放控制阀(10)、顺放气缓冲罐(14)和压缩机(16)组成，各部件间的连接方式采用管道连接，并包含其所属的一系列阀门，顺放控制阀(10)通过管道与吸附塔出口管道(23)末端相连，所述顺放气缓冲罐(14)的进口通过管道与所述顺放控制阀(10)相连，所述顺放气缓冲罐(14)的出口通过管道与所述压缩机(16)相连，所述压缩机(16)出口通过管道与原料气管道(I)相连。
2.根据权利要求1所述的一种高收率气体净化装置，其特征在于设置了一组带报警功能的回路调节阀(17)。
3.根据权利要求1所述的一种高收率气体净化装置，其特征在于顺放气管道上设置了取样阀(12)。
4.根据权利要求1所述的一种高收率气体净化装置，其特征在于压缩机(16)的进口管道上设置了第一压力变送器(19)。
5.根据权利要求1所述的一种高收率气体净化装置，其特征在于顺放气缓冲罐(14)与取样阀(12)之间设置了节流阀(13)。
6.根据权利要求1所述的一种高收率气体净化装置，其特征在于压缩机(16)的出口管道上设置了第二压力变送器(22)。
专利摘要本实用新型是一种高收率气体净化装置，属于化工技术领域，涉及变压吸附气体净化装置，适用于气体提纯行业，尤其适用于变压吸附提纯氢气、变压吸附提纯一氧化碳及脱除二氧化碳等装置。该装置包含原料气管道、吸附塔、顺放控制阀、顺放气缓冲罐、压缩机及其相连的管道；其特征是在吸附塔出口管道末端设置有气体净化装置，该装置由顺放控制阀、顺放气缓冲罐和压缩机组成，各部件间的连接方式采用管道连接，并包含其所属的一系列阀门。所述顺放气缓冲罐的进口通过管道与吸附塔出口管道末端相连，顺放气缓冲罐的出口通过管道与压缩机相连。本实用新型适用于变压吸附提纯气体过程中逆放气体的回收。它具有低能耗，高收率的特点，装置更安全、更环保。
文档编号B01D53/053GK202823095SQ20122021294
公开日2013年3月27日 申请日期2012年5月14日 优先权日2012年5月14日
发明者李卓谦, 李可根, 李忠俐 申请人:成都卓立瑞兴科技有限公司