一种基于串联变压吸附分离技术的氩气提纯方法及其装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113233435A(43)申请公布日2021.08.10(21)申请号202110531983.1(51)Int.Cl.(22)申请日2021.05.17C01B23/00(2006.01)(71)申请人上海穗杉实业股份有限公司地址201506上海市金山区金山工业区天工路285弄5号申请人国网上海综合能源服务有限公司穗杉（宁波）科技有限公司上海和容节能科技有限公司(72)发明人陈奕璇刘安涟韩冬施宏毅王俊新范皓霆宋劭严军范灏申广浩王晨顾修筑谢东红贾吉来沈晓冬(74)专利代理机构上海正旦专利代理有限公司31200代理人陆飞陆尤权利要求书3页说明书6页附图1页(54)发明名称一种基于串联变压吸附分离技术的氩气提纯方法及其装置(57)摘要本发明属于气体分离技术领域，具体为一种基于串联变压吸附分离技术的氩气提纯方法及装置。本发明采用平衡吸附机理的氧吸附剂的变压吸附技术祛除氧气，采用平衡吸附机理的氮吸附剂的变压吸附技术祛除氮气，将两者串联耦合，即提纯过程包括前级的祛氧过程和次级的祛氮过程；两级变压吸附的有机耦合过程中，在对称运行的吸附床层之间设计有气体回收回路，以最大限度的减少氩气损失，提高回收率；并且，祛氧吸附分离过程产生的废气的一部分回流到对称分离床层，将祛氮吸附分离过程产生的废气的一部分回流到对称分离床层，以减少解吸过程的功率消耗，提高系统回收率。本发明可将含氧、氮的粗氩混合气提纯得到纯度为99%甚至99.9999%的高纯氩气。CN113233435ACN113233435A权利要求书1/3页1.一种基于串联变压吸附分离技术的氩气提纯方法，其特征在于，针对同时含氧、含氮的粗氩混合气，采用基于平衡吸附机理的氧吸附剂的变压吸附技术祛除氧气，采用基于平衡吸附机理的氮吸附剂的变压吸附技术祛除氮气，将两者串联耦合，即提纯过程包括前级变压吸附的祛氧过程和次级变压吸附的祛氮过程；其中：基于平衡吸附机理的氧吸附剂的变压吸附技术祛除氧气，采用装填氧吸附剂的吸附床层去除混合气体中的氧气；对原料气中的水分，在床层内原料气侧安装部分干燥吸附剂，以确保分离材料不被污染；基于平衡吸附机理的氮吸附剂的变压吸附技术祛除氮气，采用装填氮吸附剂的吸附床层去除混合气体中的氮气；两级变压吸附的有机耦合过程中，含氧、含氮的粗氩混合气将顺序进入祛氧吸附床层与祛氮吸附床层；两级变压吸附的有机耦合过程中，在对称运行的两组或多组床层之间设计有气体回收回路，以最大限度的减少氩气损失，提高回收率；其中，将祛氧吸附分离过程产生的废气的至少一部分回流到对称分离床层，以利于对称分离床层的升压过程以及减少解吸过程的功率消耗，提高系统回收率；其中，将祛氮吸附分离过程产生的废气的至少一部分回流到对称分离床层，以利于对称分离床层的升压过程以及减少解吸过程的功率消耗，提高系统回收率；产品精氩的至少一部分将回流到祛氮吸附床层的产物端。2.根据权利要求1所述氩气提纯方法，其特征在于，所述氧吸附剂采用稀土X、碳分子筛改性的具有平衡吸附特性的氧吸附剂；所述氮吸附剂采用NaX、CaX、LiX具有平衡吸附特性的氮吸附剂。3.一种基于权利要求1或2所述方法的氩气提纯装置，其特征在于，包括：（1）至少一个压缩设备，用于提供必要的有压力的原料气；（2）至少一套变压吸附祛氧装置，作为提纯装置的第一级，它至少包括一个祛氧吸附塔，吸附塔内装有氧吸附剂；以及进气阀门及其必要的连接管线，排气阀门及其必要的连接管线，产气阀门及其必要的连接管线；（3）至少一套变压吸附祛氮装置，作为提纯装置的第二级，它至少包括一个祛氮吸附塔，吸附塔内装有氮吸附剂，以及进气阀门及其必要的连接管线，排气阀门及其必要的连接管线，产气阀门及其必要的连接管线；（4）在前述祛氧分离器的产物端与祛氮分离器的进气端之间设置有控制阀门，用于切断两级之间的气体流动，并且前述祛氧分离器对称运行分离器的产物端之间设置有控制阀门，用于调节、切断两级之间的气体流动；（5）在前述祛氮分离器的产物端设置产气阀门及其必要的连接管线，反吹阀门及其必要的连接管线；并且前述祛氮分离器对称运行分离器的产物端之间设置有控制阀门，用于调节、切断两级之间的气体流动；（6）至少一个产品气缓冲罐，它与祛氮分离器的产物端通过设置的控制阀门及其必要的连接管线相连接，用以接受来自祛氮分离器的产品气体，以及将产品气体送入祛氮分离器的产物端对正在进行预充压、清洗过程的祛氮分离器中；（7）一套完整的控制组件，用以对回路上的阀件进行必要的操作控制，以及对压缩设2CN113233435A权利要求书2/3页备、真空泵动力设备进行必要的控制操作。4.根据权利要求3所述的氩气提纯装置，其特征在于，第一级变压吸附祛氧装置包括两个并联的祛氧吸附塔1