一種吸附塔、吸附凈化系統(tǒng)以及凈化方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種吸附塔、吸附凈化系統(tǒng)以及凈化方法。其中吸附塔包括吸附塔本體和換熱裝置，吸附塔設(shè)置有原料氣入口接管和凈化氣出口接管，換熱裝置包括多根設(shè)置在吸附塔內(nèi)的換熱管，換熱管之間具有用于填充吸附劑的空隙。吸附凈化系統(tǒng)包括至少兩個(gè)并聯(lián)的吸附塔，部分吸附塔處于吸附狀態(tài)部分處于吸附階段部分處于吸附劑再生階段，系統(tǒng)可以連續(xù)進(jìn)行凈化，處理效率高。凈化的方法主要包括吸附步驟和吸附劑再生步驟；吸附劑再生步驟中，先采用換熱裝置和熱的再生氣一起對(duì)吸附劑進(jìn)行加熱，然后采用換熱裝置和冷的再生氣一起對(duì)吸附劑進(jìn)行冷卻。本發(fā)明的方法中，采用了換熱裝置協(xié)同再生氣對(duì)吸附劑進(jìn)行再生，可以減少再生氣的用量。
【專利說(shuō)明】
一種吸附塔、吸附凈化系統(tǒng)以及凈化方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及氣體凈化技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種吸附塔、吸附凈化系統(tǒng)以及凈化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前天然氣凈化工藝中，常采用吸附劑除去原料氣中的CO2和水分等雜質(zhì)，原料氣包括但不限于天然氣。在現(xiàn)有凈化工藝流程中會(huì)涉及到吸附劑再生的步驟:原料氣經(jīng)吸附劑吸附凈化后送出界外，然后被水分飽和的吸附劑通過(guò)再生步驟，將水從吸附劑上分離出來(lái)。吸附劑的再生步驟分為熱吹和冷吹:熱吹時(shí)，再生氣通過(guò)加熱器加熱后直接進(jìn)入吸附塔加熱吸附劑，吸附劑受熱后，吸附劑內(nèi)的水蒸發(fā)并被再生氣帶走并送出界外;冷吹時(shí)，被冷卻的再生氣直接進(jìn)入吸附塔冷卻吸附劑，經(jīng)過(guò)熱吹和冷吹后的吸附劑可以再次被利用。該工藝的缺點(diǎn)是:再生氣消耗大，且再生不徹底。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的第一目的在于提供一種吸附塔，該吸附塔可以對(duì)設(shè)置吸附塔內(nèi)的吸附劑進(jìn)行加熱或冷卻，具有再生氣消耗量少、吸附劑再生更徹底等優(yōu)點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明的第二目的在于提供一種吸附凈化系統(tǒng)，該吸附凈化系統(tǒng)具有需要更少的再生氣、對(duì)吸附劑的再生更徹底等優(yōu)點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明的第三目的在于提供一種基于本發(fā)明的吸附凈化系統(tǒng)的凈化方法，該方法具有需要更少的再生氣、對(duì)吸附劑的再生更徹底等優(yōu)點(diǎn)。
[0006]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0007]—種吸附塔，包括吸附塔本體和換熱裝置，吸附塔設(shè)置有原料氣入口接管和凈化氣出口接管，換熱裝置包括多根設(shè)置在吸附塔內(nèi)的換熱管，換熱管之間具有用于填充吸附劑的空隙。
[0008]進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，吸附塔還包括設(shè)置在吸附塔本體的外壁的換熱夾套。
[0009]進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，吸附塔本體的內(nèi)壁設(shè)置有保溫絕熱襯里。
[0010]進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，吸附塔本體內(nèi)設(shè)置有由吸附劑組成的復(fù)合床。
[0011]進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，吸附劑為分子篩類、硅膠類、氧化鋁類和活性炭類吸附劑中的至少一種。
[0012]—種吸附凈化系統(tǒng)，包括原料氣管路、凈化氣管路、再生氣管路、外換熱介質(zhì)管路、配套的儀控閥門(mén)，以及至少兩個(gè)上述的吸附塔。
[0013]進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，吸附塔的數(shù)量為2?12個(gè)。
[0014]進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，吸附凈化系統(tǒng)還包括用于向換熱裝置輸送熱介質(zhì)的加熱系統(tǒng)和用于向換熱裝置輸送冷介質(zhì)的冷卻系統(tǒng)，外換熱介質(zhì)管路包括熱介質(zhì)輸送管和冷介質(zhì)輸送管，熱介質(zhì)輸送管將加熱系統(tǒng)和換熱裝置連通，冷介質(zhì)輸送管將冷卻系統(tǒng)和換熱裝置連通。
[0015]進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，熱介質(zhì)為原料氣、凈化氣、蒸汽、外來(lái)氣和導(dǎo)熱油中的任一種，冷介質(zhì)為原料氣、凈化氣、外來(lái)氣、水和導(dǎo)熱油中的任一種。
[0016]進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，吸附凈化系統(tǒng)還包括加熱再生氣的再生氣換熱器和再生氣換熱管路。
[0017]進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，再生氣為原料氣、凈化氣和外來(lái)氣中的至少一種。
[0018]原料氣是指待凈化處理的氣體，凈化氣是指凈化后的氣體，外來(lái)氣是指除原料氣和凈化氣外的其他氣體。優(yōu)選地，外來(lái)氣為氫氣、合成氣、空氣和氮?dú)庵腥我环N。本發(fā)明的吸附塔及吸附凈化系統(tǒng)可以用于氣體的吸附凈化處理，尤其適用于氣體的脫碳、脫水、脫重?zé)N、脫硫等工藝。原料氣包括但不限于天然氣。
[0019]—種根據(jù)上述吸附凈化系統(tǒng)的凈化方法，包括吸附步驟和吸附劑再生步驟;吸附劑再生步驟為:向吸附塔內(nèi)通入熱的再生氣進(jìn)行熱吹，并向換熱裝置內(nèi)通入熱介質(zhì)并對(duì)吸附塔內(nèi)的吸附劑同時(shí)進(jìn)行加熱;然后向吸附塔
[0020]內(nèi)通入冷的再生氣進(jìn)行冷吹，并向換熱裝置內(nèi)通入冷介質(zhì)并對(duì)吸附塔內(nèi)的吸附劑同時(shí)進(jìn)行冷卻再生。
[0021]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過(guò)上述設(shè)計(jì)得到的吸附塔，使用時(shí)，可以將換熱裝置和再生氣配合使用，有利于減少再生氣的用量。本發(fā)明通過(guò)上述設(shè)計(jì)得到的吸附凈化系統(tǒng)，包括了至少兩個(gè)由本發(fā)明提供的吸附塔，吸附凈化系統(tǒng)在使用的過(guò)程中，相比于現(xiàn)有技術(shù)需要更少的再生氣。
【附圖說(shuō)明】
[0022]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施方式的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施方式中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。
[0023]圖1是本發(fā)明實(shí)施方式提供的吸附塔的示意圖；
[0024]圖2是本發(fā)明實(shí)施方式提供的吸附塔的橫截面示意圖；
[0025]圖3是本發(fā)明實(shí)施方式提供的吸附凈化系統(tǒng)的示意圖；
[0026]圖4是圖3中去除了原料氣管路和凈化氣管路后的示意圖；
[0027]圖5是圖4中去除了再生氣相關(guān)管路后的示意圖；
[0028]圖6是圖4中去除了換熱管路后的不意圖。
[0029]圖中標(biāo)記分別為:
[0030]吸附塔100；吸附塔本體101 ；上封頭102 ;下封頭103 ；人孔104 ；原料氣入口接管105;凈化氣出口接管106;氣體分布器107;氣體收集器108;換熱管109;空隙110;換熱夾套111;夾套出料口接管112;夾套進(jìn)料口接管113;上積液箱114;下積液箱115;換熱介質(zhì)入口116;換熱介質(zhì)出口 117;鋼架118;第一吸附塔201;第二吸附塔202;第三吸附塔203;再生氣換熱器204 ；原料氣管路310 ；原料氣入口端311;凈化氣管路320 ；凈化氣出口端321 ；再生氣進(jìn)口管路330 ；再生氣入口端331 ；再生氣出口管路340 ；再生氣出口端341 ；第一再生氣換熱管路350;第二再生氣換熱管路360;第一熱介質(zhì)輸送管370;熱介質(zhì)入口端371;第二熱介質(zhì)輸送管380;熱介質(zhì)出口端381;第一冷介質(zhì)輸送管390;冷介質(zhì)入口端391;第二冷介質(zhì)輸送管410;冷介質(zhì)出口端411;閥門(mén)215?244。
【具體實(shí)施方式】
[0031]為使本發(fā)明實(shí)施方式的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施方式中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施方式是本發(fā)明一部分實(shí)施方式，而不是全部的實(shí)施方式?；诒景l(fā)明中的實(shí)施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施方式，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。因此，以下對(duì)在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施方式的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施方式?；诒景l(fā)明中的實(shí)施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施方式，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0032]此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上，除非另有明確具體的限定。
[0033]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語(yǔ)應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體;可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。
[0034]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過(guò)它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0035]如圖1所示，本實(shí)施例提供的一種吸附塔100主要包括吸附塔本體101和換熱裝置。其中吸附塔本體101的外形基本呈柱狀，吸附塔本體101的上下兩端分別設(shè)置有上封頭102和下封頭103，上封頭102處設(shè)置有人孔104和原料氣入口接管105，下封頭103處設(shè)置有凈化氣出口接管106。需要說(shuō)明的是原料氣是指待處理的氣體，凈化氣是指經(jīng)過(guò)吸附凈化處理后的氣體。若凈化氣不做進(jìn)一步處理，凈化氣也可以稱為產(chǎn)品氣。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，也可以將原料氣入口接管105設(shè)置于下封頭103處，將凈化氣出口接管106設(shè)置于上封頭102處。
[0036]吸附塔本體101內(nèi)設(shè)置有與原料氣入口接管105連通的氣體分布器107，氣體分布器107有利于原料氣進(jìn)入吸附塔本體101后沿吸附塔本體101的徑向運(yùn)動(dòng)，有利于原料氣均勻分布于吸附塔本體101內(nèi)，進(jìn)而有利于更徹底地對(duì)原料氣進(jìn)行凈化。作為優(yōu)選，氣體分布器107為中空的柱體，該柱體的一端與原料氣入口接管105連接，另一端為封閉結(jié)構(gòu);氣體分布器107的側(cè)壁開(kāi)有多個(gè)分布孔。進(jìn)一步地，分布孔為直徑為16?32mm的圓形孔，分布孔呈正三角形排布。更進(jìn)一步地，氣體分布器107的外側(cè)壁固定有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)層，該網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)層優(yōu)選為兩層不銹鋼絲網(wǎng)。
[0037]吸附塔本體101內(nèi)設(shè)置有與凈化氣出口接管106連通的氣體收集器108，氣體收集器108有助于吸附塔本體101內(nèi)的凈化氣排出。
[0038]如圖1和圖2所示，本實(shí)施例中換熱裝置包括多根換熱管109，這些換熱管109間隔地設(shè)置在吸附塔本體101內(nèi)，相鄰換熱管109之間具有用于填充吸附劑的空隙110。吸附塔100在使用時(shí)，這些空隙110會(huì)填充大量的吸附劑形成由吸附劑組成的復(fù)合床，這些吸附劑的具體種類可以根據(jù)工藝需求選擇。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，吸附劑為分子篩類、硅膠類、氧化鋁類和活性炭類吸附劑中的至少一種。
[0039]請(qǐng)參閱圖2，換熱管109基本間隔均勻地設(shè)置在吸附塔本體101內(nèi)，優(yōu)點(diǎn)包括有利于換熱管109和吸附劑之間能夠有效地進(jìn)行熱交換。由于通常吸附劑之間的熱交換進(jìn)行緩慢，優(yōu)選采用直徑較小的換熱管109，同時(shí)增加換熱管109的數(shù)量。本實(shí)施例中，換熱裝置還包括換熱夾套111，換熱夾套111設(shè)置于吸附塔本體101的外壁，換熱夾套111連接有夾套出料口接管112和夾套進(jìn)料口接管113，夾套進(jìn)料口接管113設(shè)置于吸附塔本體1I的頂部，夾套出料口接管112設(shè)置于吸附塔本體101的底部?？梢韵驌Q熱夾套111內(nèi)連續(xù)地通入換熱介質(zhì)，換熱介質(zhì)與吸附塔本體101及其內(nèi)部的吸附劑等進(jìn)行熱交換。
[0040]請(qǐng)?jiān)俅螀㈤唸D1，吸附塔本體101內(nèi)還設(shè)置有上積液箱114和下積液箱115，上積液箱114具有換熱介質(zhì)入口 116，下積液箱115具有換熱介質(zhì)出口 117。換熱介質(zhì)包括用于加熱吸附劑的熱介質(zhì)和用于冷卻吸附劑的冷介質(zhì)。上積液箱114靠近上封頭102處，下積液箱115靠近下封頭103處，每根換熱管109的兩端分別延伸至靠近上封頭102和下封頭103處。每根換熱管109的兩端分別與上積液箱114和下積液箱115連通。換熱介質(zhì)由上積液箱114輸入并分散到各個(gè)換熱管109，再由下積液箱115匯流收集并輸出，當(dāng)然上積液箱114和下積液箱115的作用功能也可以相互替換。吸附塔本體101內(nèi)設(shè)置有用于固定換熱管109、上積液箱114和下積液箱115的鋼架118，鋼架118與吸附塔本體101連接。進(jìn)一步地，上積液箱114和下積液箱115具有相似的結(jié)構(gòu)。以上積液箱114為例，上積液箱114包括一個(gè)主積液管和多個(gè)次積液管，換熱介質(zhì)入口 116設(shè)置于主積液管，主積液管與各個(gè)次積液管連通，多個(gè)次積液管沿主積液管的長(zhǎng)度方向間隔設(shè)置，兩相鄰積液箱之間的距離為20?500mm。主積液管和次積液管的直徑基本相同，進(jìn)一步地，換熱介質(zhì)入口 116連接有進(jìn)口管，主積液管的直徑為進(jìn)口管的直徑的0.6?1.5倍。
[0041]需要說(shuō)明的是本發(fā)明的其他實(shí)施例中也可以僅設(shè)置換熱管109或僅設(shè)置換熱夾套
111。僅設(shè)置換熱管109時(shí)，還可以進(jìn)一步地在吸附塔本體101的內(nèi)壁設(shè)置保溫絕熱襯里或者在吸附塔本體101的外壁設(shè)置保溫層，有利于減少吸附塔本體101內(nèi)的熱量損失。
[0042]本實(shí)施例還提供了一種吸附凈化系統(tǒng)主要包括并聯(lián)的至少兩個(gè)上述的吸附塔100。進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，吸附塔100的數(shù)量為2?12個(gè)，大大增加了裝置操作的靈活性。
[0043]下面以具有三個(gè)吸附塔100的吸附凈化系統(tǒng)為例做進(jìn)一步介紹，參見(jiàn)圖3-圖6。
[0044]一種吸附凈化系統(tǒng)包括第一吸附塔201、第二吸附塔202、第三吸附塔203、再生氣換熱器204、原料氣管路310、凈化氣管路320、再生氣管路、外換熱介質(zhì)管路和配套的儀控閥門(mén)。
[0045]其中，第一吸附塔201、第二吸附塔202和第三吸附塔203并聯(lián)，具體地，原料氣管路310具有一個(gè)原料氣入口端311和三個(gè)原料氣出口端，原料氣入口端311用于連接輸送原料氣的管路，三個(gè)原料氣出口端分別與第一吸附塔201、第二吸附塔202和第三吸附塔203對(duì)應(yīng)的原料氣入口接管105連接。凈化氣管路320具有一個(gè)凈化氣出口端321和三個(gè)凈化氣入口端，凈化氣出口端321用于與輸送凈化氣的管路連接，三個(gè)凈化氣入口端分別與第一吸附塔201、第二吸附塔202和第三吸附塔203對(duì)應(yīng)的凈化氣出口接管106連接。原料氣管路310上，和第一吸附塔201、第二吸附塔202和第三吸附塔203對(duì)應(yīng)的原料氣出口端分別對(duì)應(yīng)設(shè)置有閥門(mén)220、閥門(mén)230和閥門(mén)240。凈化氣管路320上，和第一吸附塔201的、第二吸附塔202和第三吸附塔203對(duì)應(yīng)的凈化氣入口端分別對(duì)應(yīng)設(shè)置有閥門(mén)219、閥門(mén)229和閥門(mén)239。
[0046]當(dāng)閥門(mén)219、閥門(mén)220、閥門(mén)229、閥門(mén)230、閥門(mén)239和閥門(mén)240同時(shí)打開(kāi)，且其他閥門(mén)關(guān)閉時(shí)，原料氣從原料氣管路310進(jìn)入第一吸附塔201、第二吸附塔202和第三吸附塔203進(jìn)行吸附處理，然后從凈化氣管路320排出。
[0047]再生氣換熱器204可以為管殼式換熱器，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，再生氣換熱器204也可以是電加熱器等。再生氣管路包括再生氣進(jìn)口管路330、再生氣出口管路340和再生氣換熱管路。
[0048]再生氣進(jìn)口管路330具有一個(gè)再生氣入口端331和三個(gè)再生氣出口端，三個(gè)再生氣出口端分別與第一吸附塔201、第二吸附塔202和第三吸附塔203對(duì)應(yīng)的凈化氣出口接管106連接。再生氣出口管路340具有一個(gè)再生氣出口端341和三個(gè)再生氣入口端，三個(gè)再生氣入口端分別與第一吸附塔201、第二吸附塔202和第三吸附塔203對(duì)應(yīng)的原料氣入口接管105連接。再生氣進(jìn)口管路330上，和第一吸附塔201、第二吸附塔202和第三吸附塔203對(duì)應(yīng)的再生氣出口端對(duì)應(yīng)設(shè)置有閥門(mén)223、閥門(mén)233和閥門(mén)243。再生氣出口管路340上，和第一吸附塔201的、第二吸附塔202和第三吸附塔203對(duì)應(yīng)的再生氣入口端對(duì)應(yīng)設(shè)置有閥門(mén)222、閥門(mén)232和閥門(mén)242。
[0049]當(dāng)閥門(mén)222、閥門(mén)223、閥門(mén)232、閥門(mén)233、閥門(mén)242和閥門(mén)243同時(shí)打開(kāi)，且其他閥門(mén)關(guān)閉時(shí)，再生氣從再生氣進(jìn)口管路330進(jìn)入第一吸附塔201的、第二吸附塔202和第三吸附塔203，然后再生氣從再生氣出口管路340排出。
[0050]再生氣換熱管路包括第一再生氣換熱管路350和第二再生氣換熱管路360。第一再生氣換熱管路350具有一個(gè)再生氣出口端和三個(gè)再生氣入口端，再生氣出口端與再生氣換熱器204的入口連接，三個(gè)再生氣入口端分別與第一吸附塔201、第二吸附塔202和第三吸附塔203對(duì)應(yīng)的原料氣入口接管105連接。第二再生氣換熱管路360具有一個(gè)再生氣出口端和三個(gè)再生氣入口端，再生氣出口端用于與再生氣換熱器204的出口連接，三個(gè)再生氣入口端與第一吸附塔201、第二吸附塔202和第三吸附塔203對(duì)應(yīng)的凈化氣出口接管106連接。第一再生氣換熱管路350上，和第一吸附塔201的、第二吸附塔202和第三吸附塔203對(duì)應(yīng)的再生氣入口端分別對(duì)應(yīng)設(shè)置有閥門(mén)224、閥門(mén)234和閥門(mén)244。第二再生氣換熱管路360上，和第一吸附塔201的、第二吸附塔202和第三吸附塔203對(duì)應(yīng)的再生氣出口端分別對(duì)應(yīng)設(shè)置有閥門(mén)221、閥門(mén)231和閥門(mén)241。
[0051 ]當(dāng)打開(kāi)閥門(mén)223、閥門(mén)224、閥門(mén)231和閥門(mén)232，且關(guān)閉其他閥門(mén)時(shí)，再生氣先進(jìn)入第一吸附塔201進(jìn)行冷吹，然后再生氣進(jìn)入再生氣換熱器204進(jìn)行加熱，然后被加熱的再生氣進(jìn)入第二吸附塔202進(jìn)行熱吹，最后再生氣從再生氣出口管路340排出。
[0052]進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，吸附凈化系統(tǒng)還包括用于向換熱裝置輸送熱介質(zhì)的加熱系統(tǒng)和用于向換熱裝置輸送冷介質(zhì)的冷卻系統(tǒng)，外換熱介質(zhì)管路包括熱介質(zhì)輸送管和冷介質(zhì)輸送管，熱介質(zhì)輸送管將加熱系統(tǒng)和換熱裝置連通，冷介質(zhì)輸送管將冷卻系統(tǒng)和換熱裝置連通。
[0053]熱介質(zhì)輸送管包括第一熱介質(zhì)輸送管370和第二熱介質(zhì)輸送管380。第一熱介質(zhì)輸送管370具有一個(gè)熱介質(zhì)入口端371和三個(gè)熱介質(zhì)出口端，熱介質(zhì)入口端371與加熱系統(tǒng)連接，三個(gè)熱介質(zhì)出口端分別與第一吸附塔201、第二吸附塔202和第三吸附塔203對(duì)應(yīng)的換熱裝置連接。第一熱介質(zhì)輸送管370上，和第一吸附塔201、第二吸附塔202和第三吸附塔203對(duì)應(yīng)的熱介質(zhì)出口端分別設(shè)置有閥門(mén)217、閥門(mén)227和閥門(mén)237。第二熱介質(zhì)輸送管380具有一個(gè)熱介質(zhì)出口端381和三個(gè)熱介質(zhì)入口端，熱介質(zhì)出口端381與加熱系統(tǒng)連接，三個(gè)熱介質(zhì)入口段分別與第一吸附塔201、第二吸附塔202和第三吸附塔203對(duì)應(yīng)的換熱裝置連接。第二熱介質(zhì)輸送管380上，和第一吸附塔201、第二吸附塔202和第三吸附塔203對(duì)應(yīng)的熱介質(zhì)入口端分別設(shè)置有閥門(mén)218、閥門(mén)228和閥門(mén)238。具體地，在本實(shí)施例中，第一熱介質(zhì)輸送管370與三個(gè)吸附塔的下積液箱115及換熱夾套連接，第二熱介質(zhì)輸送管380與三個(gè)吸附塔的上積液箱114及換熱夾套連接。再生氣換熱器204可以是電加熱器也可以管殼式換熱器。再生氣換熱器204是管殼式換熱器時(shí)，再生氣換熱器204可以和第一熱介質(zhì)輸送管370和第二熱介質(zhì)輸送管380連接，也可以通過(guò)其他的加熱系統(tǒng)給再生氣換熱器204加熱。
[0054]冷介質(zhì)輸送管包括第一冷介質(zhì)輸送管390和第二冷介質(zhì)輸送管410。第一冷介質(zhì)輸送管390具有一個(gè)冷介質(zhì)入口端391和三個(gè)冷介質(zhì)出口端，冷介質(zhì)入口端391與冷卻系統(tǒng)連接，三個(gè)冷介質(zhì)出口端分別與第一吸附塔201、第二吸附塔202和第三吸附塔203對(duì)應(yīng)的換熱裝置連接。第一冷介質(zhì)輸送管390上，和第一吸附塔201、第二吸附塔202和第三吸附塔203對(duì)應(yīng)的冷介質(zhì)出口端分別設(shè)置有閥門(mén)215、閥門(mén)225和閥門(mén)235。第二冷介質(zhì)輸送管410具有一個(gè)冷介質(zhì)出口端411和三個(gè)冷介質(zhì)入口端，冷介質(zhì)出口端411與冷卻系統(tǒng)連接，三個(gè)冷介質(zhì)入口段分別與第一吸附塔201、第二吸附塔202和第三吸附塔203對(duì)應(yīng)的換熱裝置連接。第二冷介質(zhì)輸送管410上，和第一吸附塔201、第二吸附塔202和第三吸附塔203對(duì)應(yīng)的冷介質(zhì)入口端分別設(shè)置有閥門(mén)216、閥門(mén)226和閥門(mén)236。具體地，在本實(shí)施例中，第一冷介質(zhì)輸送管390與三個(gè)吸附塔的下積液箱115及換熱夾套連接，第二冷介質(zhì)輸送管410與三個(gè)吸附塔的上積液箱114及換熱夾套連接。
[0055]進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，熱介質(zhì)包括但不限于氫氣、天然氣、合成氣、空氣、氮?dú)?、蒸汽、凈化氣或?qū)嵊停浣橘|(zhì)包括但不限于氫氣、天然氣、合成氣、空氣、氮?dú)?、水、凈化氣或?qū)嵊?。熱介質(zhì)和冷介質(zhì)可以采用相同的介質(zhì)，也可以是不同，其中熱介質(zhì)和冷介質(zhì)是相對(duì)的概念，而不是對(duì)介質(zhì)的溫度的限定，具體溫度可以根據(jù)工藝條件調(diào)整。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，冷介質(zhì)的溫度為0-60 0C，熱介質(zhì)的溫度為120?300 0C。需要說(shuō)明的是，通常水的凝固點(diǎn)為(TC，所以當(dāng)冷介質(zhì)是水時(shí)，冷介質(zhì)的溫度最好高于(TC。
[0056]本實(shí)施例中的閥門(mén)優(yōu)選采用程控閥門(mén)，閥體形式可以為截止閥、閘閥或者蝶閥等。此外，加熱系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)可以通過(guò)閥門(mén)控制，選擇性地向吸附塔輸送熱介質(zhì)或者冷介質(zhì)。例如需要對(duì)吸附劑進(jìn)行加熱時(shí)，和加熱系統(tǒng)相關(guān)的管路和換熱裝置連通并對(duì)吸附劑進(jìn)行加熱，當(dāng)需要對(duì)吸附劑進(jìn)行冷卻時(shí)，和冷卻系統(tǒng)相關(guān)的管路和換熱裝置連通并對(duì)吸附劑進(jìn)行冷卻。
[0057]本實(shí)施例還提供了一種根據(jù)上述吸附凈化系統(tǒng)的凈化方法，包括吸附步驟和吸附劑再生步驟;吸附劑再生步驟為:向吸附塔內(nèi)通入熱的再生氣進(jìn)行熱吹，并向換熱裝置內(nèi)通入熱介質(zhì)并對(duì)吸附塔內(nèi)的吸附劑同時(shí)進(jìn)行加熱；然后向吸附塔內(nèi)通入冷的再生氣進(jìn)行冷吹，并向換熱裝置內(nèi)通入冷介質(zhì)并對(duì)吸附塔內(nèi)的吸附劑同時(shí)進(jìn)行冷卻再生。
[0058]進(jìn)一步地，多個(gè)吸附塔中，部分吸附塔同時(shí)進(jìn)行著吸附步驟，部分吸附塔進(jìn)行著熱吹步驟，部分吸附塔進(jìn)行著冷吹步驟。利用多個(gè)吸附塔的配合，可以使得吸附凈化系統(tǒng)連續(xù)工作。例如:原料氣由吸附塔頂部通入吸附塔，凈化氣從塔底出吸附塔，送往后工序。完成吸附步驟的吸附塔，停止引入原料氣，切換到再生狀態(tài)，原料氣引入到另一臺(tái)完成吸附劑再生的吸附塔。吸附劑再生時(shí)，熱介質(zhì)進(jìn)入換熱管和/或換熱夾套并使吸附塔內(nèi)部的溫度提高，吸附過(guò)后的部分凈化氣作為再生氣，通過(guò)再生氣換熱器升溫后，逆著吸附步驟中原料氣流動(dòng)的方向進(jìn)入吸附塔，吸附劑表面的雜質(zhì)以及吸附劑的水分被帶出。冷卻時(shí)，冷介質(zhì)隨著換熱管進(jìn)入吸附塔降低內(nèi)部溫度，對(duì)完成再生加熱步驟的吸附塔進(jìn)行冷卻，從而實(shí)現(xiàn)了吸附塔的再生。
[0059]下面以圖3對(duì)應(yīng)的吸附凈化系統(tǒng)的其中一個(gè)工作過(guò)程為例，對(duì)本實(shí)施例的方法做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0060]如圖3所示，假設(shè)吸附時(shí)間為4小時(shí)，吸附劑再生時(shí)間為8小時(shí)，其中，熱吹時(shí)間為4小時(shí)，冷吹時(shí)間為4小時(shí)。
[0061]在某一個(gè)時(shí)刻，第一吸附塔201內(nèi)剛好進(jìn)行吸附步驟，第二吸附塔202剛好完成熱吹步驟并進(jìn)入冷吹步驟，第三吸附塔203剛好完成吸附步驟并進(jìn)入熱吹步驟。
[0062]此時(shí)和三個(gè)吸附塔相關(guān)的閥門(mén)開(kāi)閉情況為:對(duì)于第一吸附塔201，閥門(mén)215、閥門(mén)217、閥門(mén)221、閥門(mén)223、閥門(mén)216、閥門(mén)218、閥門(mén)222和閥門(mén)224均處于關(guān)閉狀態(tài)，閥門(mén)220和閥門(mén)219均處于打開(kāi)狀態(tài)，原料氣進(jìn)入第一吸附塔201進(jìn)行吸附凈化;對(duì)于第二吸附塔202，閥門(mén)229、閥門(mén)227、閥門(mén)231、閥門(mén)228、閥門(mén)230和閥門(mén)232均處于關(guān)閉狀態(tài)，閥門(mén)225、閥門(mén)233、閥門(mén)226和閥門(mén)234均處于打開(kāi)狀態(tài)，停止了向第三吸附塔203內(nèi)通入原料氣，再生氣進(jìn)入第二吸附塔202內(nèi)對(duì)吸附劑進(jìn)行降溫，同時(shí)冷卻系統(tǒng)的冷介質(zhì)流經(jīng)第二吸附塔202的換熱裝置內(nèi)進(jìn)行熱交換對(duì)吸附劑進(jìn)行降溫。對(duì)于第三吸附塔203，閥門(mén)235、閥門(mén)239、閥門(mén)243、閥門(mén)236、閥門(mén)240和閥門(mén)244均處于關(guān)閉狀態(tài)，閥門(mén)241、閥門(mén)242、閥門(mén)237和閥門(mén)238均處于打開(kāi)狀態(tài)，停止了向第三吸附塔203內(nèi)通入原料氣，冷的再生氣從第二吸附塔202內(nèi)排到再生氣換熱器204處進(jìn)行加熱，加熱后的再生氣進(jìn)入第三吸附塔203對(duì)吸附劑進(jìn)行熱吹，同時(shí)加熱系統(tǒng)的熱介質(zhì)流經(jīng)第三吸附塔203的換熱裝置并對(duì)吸附劑進(jìn)行加熱。
[0063]4小時(shí)后，三個(gè)吸附塔的工作狀態(tài)均發(fā)生轉(zhuǎn)變，第一吸附塔201內(nèi)完成吸附步驟并進(jìn)入熱吹步驟，第二吸附塔202內(nèi)完成冷吹步驟并進(jìn)入吸附步驟，第三吸附塔203內(nèi)完成熱吹并進(jìn)入冷吹步驟。以此類推，三個(gè)吸附塔不斷地進(jìn)行吸附步驟、熱吹步驟和冷吹步驟，為了使吸附凈化系統(tǒng)能夠連續(xù)工作，任意時(shí)刻均有一個(gè)吸附塔在進(jìn)行吸附步驟，其余兩個(gè)吸附塔分別在進(jìn)行冷吹和熱吹。
[0064]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種吸附塔，其特征在于，包括吸附塔本體和換熱裝置，所述吸附塔設(shè)置有原料氣入口接管和凈化氣出口接管，所述換熱裝置包括多根設(shè)置在所述吸附塔內(nèi)的換熱管，所述換熱管之間具有用于填充吸附劑的空隙。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸附塔，其特征在于，所述吸附塔還包括設(shè)置在所述吸附塔本體的外壁的換熱夾套。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸附塔，其特征在于，所述吸附塔本體的內(nèi)壁設(shè)置有保溫絕熱襯里。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸附塔，其特征在于，所述吸附塔本體內(nèi)設(shè)置有由吸附劑組成的復(fù)合床。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的吸附塔，其特征在于，所述吸附劑為分子篩類、硅膠類、氧化鋁類和活性炭類吸附劑中的至少一種。6.—種吸附凈化系統(tǒng)，其特征在于，包括原料氣管路、凈化氣管路、再生氣管路、外換熱介質(zhì)管路、配套的儀控閥門(mén)，以及至少兩個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1?5任一項(xiàng)所述的吸附塔。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的吸附凈化系統(tǒng)，其特征在于，所述吸附塔的數(shù)量為2?12個(gè)。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的吸附凈化系統(tǒng)，其特征在于，所述吸附凈化系統(tǒng)還包括用于向所述換熱裝置輸送熱介質(zhì)的加熱系統(tǒng)和用于向所述換熱裝置輸送冷介質(zhì)的冷卻系統(tǒng)，所述外換熱介質(zhì)管路包括熱介質(zhì)輸送管和冷介質(zhì)輸送管，所述熱介質(zhì)輸送管將所述加熱系統(tǒng)和所述換熱裝置連通，所述冷介質(zhì)輸送管將所述冷卻系統(tǒng)和所述換熱裝置連通。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的吸附凈化系統(tǒng)，其特征在于，所述熱介質(zhì)為原料氣、凈化氣、夕卜來(lái)氣、蒸汽和導(dǎo)熱油中的任一種，所述冷介質(zhì)為原料氣、凈化氣、外來(lái)氣、水和導(dǎo)熱油中的任一種。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的吸附凈化系統(tǒng)，其特征在于，所述吸附凈化系統(tǒng)還包括加熱再生氣的再生氣換熱器和再生氣換熱管路。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的吸附凈化系統(tǒng)，其特征在于，所述再生氣為原料氣、凈化氣和外來(lái)氣中的任一種。12.—種根據(jù)權(quán)利要求6所述的吸附凈化系統(tǒng)的凈化方法，其特征在于，包括吸附步驟和吸附劑再生步驟;所述吸附劑再生步驟為:向所述吸附塔內(nèi)通入熱的再生氣進(jìn)行熱吹，并向所述換熱裝置內(nèi)通入熱介質(zhì)對(duì)所述吸附塔內(nèi)的吸附劑進(jìn)行加熱;然后向所述吸附塔內(nèi)通入冷的再生氣進(jìn)行冷吹，并向所述換熱裝置內(nèi)通入冷介質(zhì)對(duì)所述吸附塔內(nèi)的吸附劑進(jìn)行冷卻再生。
【文檔編號(hào)】C10L3/10GK105879567SQ201610396971
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年6月6日
【發(fā)明人】張?bào)@濤, 黃文俊
【申請(qǐng)人】成都賽普瑞興科技有限公司