[发明专利]一种循环利用尾气的两级变压吸附制高纯氧系统和方法

摘要

一种循环利用尾气的两级变压吸附制高纯氧系统和方法，是对现有两级变压吸附制高纯氧系统的改进，即第一级分离系统的每个吸附塔均经历多次均压和充压过程，产品氧气充压使靠近出气端的氮气浓度退回至靠近进气端位置，防止吸附剂层提前被穿透，有利于进行多次均压过程，同时采用瞬间大流量产品氧气反吹清洗和长时间小流量富氩尾气反吹清洗相结合的清洗方式，不仅充分回收吸附完成后吸附塔内的有用组分，而且减小反吹清洗过程所需的产品氧气，显著提高了第一级分离系统的回收率；而在第二级分离系统中充分回收吸附阶段和高纯氧气反吹清洗过程中产生的富氩尾气，升压后少部分用于第一级分离系统反吹清洗，大部分用于第二级分离系统吸附塔的充压，有效提高了第二级分离系统的回收率，从而总的氧气回收率得到了有效提高。

主权项

一种循环利用尾气的两级变压吸附制高纯氧系统，其中，第一级为装填有氮吸附剂的基于平衡吸附原理的变压吸附分离获得浓度约为94%产品氧气的系统，第二级为装填有氧吸附剂的基于平衡吸附或动力学分离原理的变压吸附分离获得浓度大于99.5%高纯氧气的系统；其中，第一级分离系统主要包括空压机(1)，冷干机（2），空气缓冲罐P1，进气管路（3），至少装填有氮吸附剂的两个吸附塔（第一吸附塔A1和第二吸附塔A2），第一交错均压阀（8）和第二交错均压阀（9）、出气端和进气端交错均压管路（10），第一出气端均压阀（11）和第二出气端均压阀（12），第一反吹阀（13）和第二反吹充压阀（14），产品氧气反吹充压管路（15），出氧管路（18），富氩尾气反吹清洗管路（19）和产品氧气罐P2，其特征在于：所述的出气端和进气端交错均压管路（10）通过第一交错均压阀（8）和第二出气端均压阀（12）将第一吸附塔A1的进气端和第二吸附塔A2的出气端接通，通过第二交错均压阀（9）和第一出气端均压阀（11）将第一吸附塔A1的出气端和第二吸附塔A2的进气端接通；通过第一出气端均压阀（11）和第二出气端均压阀（12）将第一吸附塔A1的出气端和第二吸附塔A2的出气端接通;所述的产品氧气反吹充压管路（15）通过单向控制阀（20）、第二反吹充压阀（14）和第一出气端均压阀（11）将产品氧气罐P2和第一吸附塔A1的出气端接通，用于产品氧气向第一吸附塔A1充压；通过单向控制阀（20）、第二反吹充压阀（14）和第二出气端均压阀（12）将产品氧气罐P2和第二吸附塔A2的出气端接通，用于产品氧气向第二吸附塔A2充压;所述的产品氧气反吹充压管路（15）通过单向控制阀（20）、第二反吹充压阀（14）、第一出气端均压阀（11）和第一解吸阀（6）将产品氧气罐P2和第一吸附塔A1接通，用于产品氧气向第一吸附塔A1瞬间大流量反吹清洗，产品氧气反吹充压管路（15）通过单向控制阀（20）、第二反吹充压阀（14）、第二出气端均压阀（12）和第二解吸阀（7）将产品氧气罐P2和第二吸附塔A2接通，用于产品氧气向第二吸附塔A2瞬间大流量反吹清洗;所述的第二级富氩尾气反吹清洗管路（19）通过第一反吹阀（13）、第一出气端均压阀（11）和第一解吸阀（6）将第二级分离系统的富氩尾气缓冲罐P3和第一吸附塔A1接通，用于向第一吸附塔A1长时间小流量反吹清洗；通过第一反吹阀（13）、第二出气端均压阀（12）和第二解吸阀（7）将第二级分离系统的富氩尾气缓冲罐P3和第二吸附塔A2接通，用于向第二吸附塔A2长时间小流量反吹清洗;第二级分离系统主要包括产品氧气的进气管路(21)，第三出氧控制阀（24）和第四出氧控制阀（25），第三反吹阀（26）和第四反吹阀（27），至少装填有氧吸附剂的两个吸附塔（第三吸附塔B1和第四吸附塔B2），富氩尾气充压阀（28），第一尾气排出充压阀（29），第二尾气排出充压阀（30），第三富氩尾气排出阀（31），富氩尾气排空阀（35）和富氩尾气收集阀（36），富氩尾气收集管路（37），尾气压缩机（38），富氩尾气缓冲罐P3，富氩尾气充压管路（40），高纯氧气清洗管路（41），氧压机（43）和高纯氧气缓冲罐P4，其特征在于：所述的富氩尾气收集管路（37）通过富氩尾气收集阀（36）收集第二级分离系统吸附阶段产生的富氩尾气，经过尾气压缩机（38）升压后储存于富氩尾气缓冲罐P3，升压后富氩尾气用于第一吸附塔A1和第二吸附塔A2长时间小流量反吹清洗;所述的富氩尾气充压管路（40）通过富氩尾气充压阀（28）和第一尾气排出充压阀（29）将尾气缓冲罐P3和第三吸附塔B1的出气端接通，用于部分富氩尾气对第三吸附塔B1充压；通过富氩尾气充压阀（28）和第二尾气排出充压阀（30）将尾气缓冲罐P3和第四吸附塔B2的出气端接通，用于部分富氩尾气对第四吸附塔B2充压;所述的高纯氧气清洗管路（41）通过第三反吹阀（26）和第一尾气排出充压阀（29）将高纯氧气缓冲罐P4和第三吸附塔B1接通，用于对第三吸附塔B1高纯氧气反吹清洗；通过第四反吹阀（27）和第二尾气排出充压阀（30）将高纯氧气缓冲罐P4和第四吸附塔B2接通，用于对第四吸附塔B2高纯氧气反吹清洗。