[发明专利]一种制纯氧的全温程变压吸附方法

摘要

本发明公开了一种制氧的全温程变压吸附（FTrPSA）方法，包含预处理工序、浅冷低压吸附浓缩工序和深冷精馏制氧工序，浅冷低压吸附浓缩工序是利用氮气（N2）在低温下具有超大的吸附容量，与氧气（O2）相比有明显差异，使N2得到吸附，O2被浓缩，浓缩后所形成的富氧气体再进入深冷精馏系统，去掉大量的N2以后，深冷制氧工序的负荷大大降低，至少降低了2/3，大大降低了投资和能耗；浅冷低压吸附浓缩与深冷精馏结合解决了传统变压吸附制氧法产品纯度低、收率低的问题，也降低了传统深冷精馏法能耗与投资，得到了纯度为99.5%以上的氧气产品，且收率大于90‑92%。

主权项

1.一种制纯氧的全温程变压吸附方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）预处理工序：除尘粒，通过空气过滤器将原料空气中的灰尘和机械颗粒去掉，从而得到无尘粒空气；清洗和预冷，将无尘粒空气送入空气透平压缩机压缩后再送入空气冷却塔进行清洗和预冷；（2）浅冷低压吸附浓缩工序：a. 在浅冷低压PSA系统中进行，经过清洗和预冷后的无尘粒空气从吸附塔底部进入然后进行吸附，吸附压力0.1‑0.6MPa，操作温度为‑60‑‑10℃，多台吸附塔交替循环操作，保证清洗和预冷后的无尘粒空气连续进入；b. 被吸附的大部分氮气从吸附塔底部通过冲洗或降压的方式进行解吸；c. 未被吸附的氧气从吸附塔顶部排出，得到的富氧气而后进入深冷制氧工序，富氧气中的O2体积浓度为60‑80%；（3）深冷制氧工序：a. 分子筛吸附系统除杂，从浅冷低压吸附浓缩工序来的富氧气进入交替使用的分子筛吸附器；在操作温度为‑60‑‑10℃、操作压力为0.1‑0.6MPa的分子筛吸附器里富氧气中的水分、二氧化碳、碳氢化合物和少量的N2被分子筛吸附，得到较纯的氧气；利用分子筛对水分、二氧化碳、碳氢化合物有较高的选择性吸附，加温将其清除后再生；b. 膨胀制冷：将经分子筛吸附系统除杂后的富氧气送入膨胀机，气体膨胀，克服分子引力，消耗分子动能，降低气体温度；膨胀后经膨胀空气换热器进行冷却后送入精馏系统参与精馏；c. 精馏：在由精馏塔组成的精馏系统中进行，所述精馏塔分为上塔和下塔，膨胀制冷后的富氧气经膨胀空气换热器进行冷却后送入上塔或下塔进行精馏，上塔塔顶获得高纯N2，上塔塔底获得纯度为99.5%以上的O2，经膨胀空气换热器进入主换热器复热后出冷箱，经氧气透平压缩机加压至3.0MPa后进入产品O2管网；在下塔底部获得液空，下塔抽取的液空进入过冷器过冷后送入上塔，作为回流经上塔进一步精馏；下塔顶部获得液氮，抽取一部分液氮经过换热后作为分子筛除杂再生过程时的再生气体或抽取一部分液氮经过换热后直接作为回流经上塔上半段流入进一步精馏。