动态清洗控制的变压吸附法制造技术

在两床系统中用空气生产均匀纯度的氧气的变压吸附法中吸附床异相操作。吸附循环包括加压／生产步骤和吸附床再生步骤，进行再生的吸附床用其中作为非吸附产品气的富氧气的低压气进行清洗。定期监测清洗气排出气中氧气浓度，将在选定清洗步骤排出气中最大氧气浓度与在先清洗步骤排出气中最大氧气浓度比较，并以降低连续清洗步骤中氧气浓度之间差值的方式，利用差值对选定的清洗步骤后的清洗步骤持续时间和定时进行调节。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及多床变压吸附法(PSA)，该方法包括为循环一部分的清洗期间，具体讲，本专利技术涉及一种在多床PSA系统的每个床控制循环进行的方法，以使由该方法生产的非吸附气体组成的变化减至最小。多年来，一直采用PSA法分离气体混合物的各组分。PSA法在一延长的有原料气入口端和非吸附气出口端的容器中进行，且该容器中装有优先吸附气体混合物中的一种或几种组分的吸附剂。该气体混合物并流地(从原料气入口到非吸附气出口)通过该容器，由此从该气流中除去优先吸附的组分。富集了不优先吸附的一种或几种组分的产品气通过吸附床，并从非吸附气出口排出该吸附床。开始吸附组分积累在吸附床的入口处，随着吸附步聚的进行，吸附组分生成一吸附前沿，并向吸附床的非吸附出口逐渐移动。当吸附气体前沿到达吸附床的某一点处时，终止吸附步骤，该吸附床的吸附剂通过从吸附床中解吸吸附的组分进行再生。这通常是通过逆流放压解吸该吸附床，和/或用非吸附组分气逆流清洗该吸附床来完成。当吸附床再生达到要求程度时，就重复进行循环。有代表性的PSA循环包括一加压步骤，吸附容器中的压力升高到进行该法的吸附步骤所要求的压力，这是通过将一种气体(常常是待分离气体混合物)引入该容器来完成的；一吸附或生产步骤；和一吸附床的再生步骤。该循环可以包括其它步骤，例如多级加压或放压步骤。在传统的PSA法中，吸附步骤通常是在中等到高的压力，例如约5-约20巴的绝对压力(bara)的范围内进行，而吸附床的再生步骤常常是在大气压或低于大气压的压力下进行。这些方法通常是有效的，因此产生了始终如一的高纯度非吸附产品气。但是这些方法严重耗能，因为大部分的能量花费来将原料气加压到吸附步骤的操作压力。近来已开发出了低吸附压力与再生压力比的低压PSA法。这些方法一般是在1-3巴的绝对压力(bara)的吸附压力下操作，而吸附床的再生压力为约大气压。利用低能设备例如鼓风机就能够将原料气容易地加压到这些压力，因为在大气压下再生吸附床不需要使用高能耗的真空产生设备。在这类低压PSA法中，通常是利用每个循环中产生的一部分非吸附产品气清洗吸附了气体组分的吸附床，以便提高方法的操作特性。人们非常希望，在多床吸附系统方法的各个吸附床中生产的产品气的质量变化极微。但是当多床吸附系统以低的吸附压力与排气压力比的操作条件，如3bara/大气压用于进行吸附方法时，产品气的质量要经历明显的变化。当设备是用于中等或高的压力吸附时，这是不存在的问题，因为产品的质量随吸附压力的增加而降低。美国专利4472 177号公开了从空气流中生产氧气和氮气的一种真空变压吸附法。按照这篇专利公开的方法，从在约大气压的空气中吸附氮气，产生的氧气作为非吸附产品气。在该方法的吸附步骤完成后，氮气通过吸附床从该吸附床的空隙空间冲洗出氧气。当在清洗气的排出气流中检测出低的氧气浓度时，就停止清洗步骤。1994年1月28日申请的申请号为08/189008的共同未决美国专利申请公开了在PSA方法中防止清洗气过量损失的方法，该方法是通过分析来自该方法清洗气的排出废气流和当废气流中的清洗气浓度达到废气流的一预定容积时，终止清洗步骤。由于低压吸附法的吸引力，人们长期寻求多床系统中降低产品质量变化的改进方法。本专利技术提出了实现一目标的高效率且费用经济的方法。本专利技术包括在一PSA系统中，从含第一气体组分和第二气体组分的一气体混合物中回收第一气体组分的循环的PSA法，该PSA系统是由两个或几个优先吸附第二气体组分(与第一气体组分相比)的吸附剂床组成。该系统的吸附床平行设置，以至少一个吸附床是在吸附步骤，而至少另一个吸附床进行再生的异相方式操作。本专利技术方法的部分循环包括至少如下步骤(a)使气体混合物流入正好完成床再生的一个或几个吸附床，由此将吸附床加压到选定的吸附压力，一般在约大气压到约20bara的范围内，并产生了富集第一气体组分的非吸附产品气。与此同时，通过在一选定的比吸附压力低的排气压力下，从这些吸附床解吸富集了第二组分的气体，使该系统的一个或几个其它吸附床进行再生。在吸附床再生的至少部分期间内，被再生的吸附床用非吸附产品气进行清洗。重复步骤(a)，吸附步骤中的床和经历了再生步骤的床交替作用，直到系统的所有吸附床都进行了步骤(a)-(c)的部分循环为止，这样就完成了一个全部循环。上述的全部循环重复进行，因此本专利技术方法基本上是连续的循环。(b)在一个或几个吸附床的吸附床的再生期间，定期测定特殊事件发生时来自被再生的吸附床的废气流中第一气体组分的浓度和在一个或几个吸附床的再生过程的初期特殊事件发生时排出这些吸附床的气流中的第一气体组分浓度之间的绝对差值，和(c)以降低吸附床中第一气体组分浓度之间绝对差值的这一方式，定期地调整一个或一个或几个吸附床和一个或几个其他吸收床两者的清洗期间的持续时间。在一个优选的实施方案中，第一气体组分是氧气，第二气体组分是氮气，而在另一个优选的实施方案中，第一气体组分优选是氮气，第二气体组分优选是氧气。在许多优选的实施方案中，被处理的气体混合物优选是空气。本方法的特殊事件可能是排出进行再生的吸附床气流中的第一组分的极限浓度或在清洗期间开始后，时间特殊期间行程的现象。在一优选的实施方案中，特殊事件是被再生的吸附床排出气流中第一组分极限浓度的现象。在许多优选的实施方案中，特殊事件是被再生吸附床排出气流中第一组分最大浓度的现象。在每个吸附床的再生步骤期间，或选定的吸附床的再生步骤期间可以测定排出物流中非吸附气体组分浓度之间的绝对差值。同样，在每个吸附床的再生期间，或在选定吸附床的再生期间，可以调节清洗期间的持续时间。而且，绝对差值的测定可以比清洗期间的调节进行得更频繁。在调节步骤(c)中起作用的再生期间，可分成固定数量或可变数量的再生期间，其中不进行清洗期间的调节。在一优选的实施方案中，当在步骤(b)中测定的绝对差值超过一选定值时，只调节清洗期间。当一个吸附床正进行再生和另一个床正在进行再生的初期时，排气流中非吸附气体绝对差值的测定是根据测量值比较。在吸附床连续再生期间，或在吸附床不连续再生期间这种比较是以测量值为基础进行的。同样，清洗期间的调节可以在吸附床的再生期间紧接的进行绝对差值测定的后续再生期间中，或在吸附床的某些后来的再生期间中起作用。对该系统的一个吸附床，或对二个或几个吸附床来说，都可以进行清洗期间的调节。在一个优选的实施方案中，这种调节是对两个吸附床进行的。而在两个以上的吸附床情况下，是在顺序地操作中进行的，优选调节两个最不同的吸附床，即这两个吸附床中排放气流中非吸附气的浓度差是最大的。在步骤(a)前，本专利技术方法还可以有其它的步骤，进入再生期间的吸附床的部分放压步骤和进入吸附步骤的吸附床通过使前一个吸附床的气体流入后一个吸附床(吸附床均压)的部分加压步骤。在步骤(a)前，本专利技术方法也可以有附加步骤，进入吸附步骤的吸附床通过使第一组分富集气流入该吸附床(产品回填)的部分加压步骤，与此同时，进入再生期间的吸附床通过从这些吸附床排出气体的部分放压步骤，而且本专利技术方法可以有如下的这些步骤，即产品气回填步骤前的吸附床的均压步骤，和步骤(a)前的产品气回填步骤。本专利技术方法优选在一对两个吸附床或多对的两个吸附床中进行。当被处理的气体是空气时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
在一由两个或几个吸附床为一组组成的系统中，从一含第一和第二组分的气体混合物中回收第一组分富集气的一种循环ＰＳＡ方法，吸附床中的吸附剂，与第一气体组分相比，优选吸附第二气体组分，所述的吸附床平行设置，并以至少一个吸附床进行吸附，而至少另一个吸附床进行再生的异相方式操作，该ＰＳＡ法包括如下步骤：（ａ）使上述气体混合物流入上述至少一个吸附床，将上述至少一个吸附床加压到一选定的吸附压力，并将产生的第一组分富集气作为非吸附的产品气，同时用在一选定排气压力下解吸的第二组分富集气再生上 述的至少另一个吸附床，在至少一部分再生期间，用第一组分富集气清洗上述的至少另一个吸附床；（ｂ）重复步骤（ａ），上述的至少一个吸附床和上述的至少另一个吸附床交替作用，直到上述系统的所有吸附床都经历步骤（ａ）为止；（ｃ）定期地测定在上述 的至少另一个吸附床选定的再生期间特殊事件发生时排出上述至少另一个吸附床的气流中的第一组分的浓度和在上述的至少一个先于上述的至少另一个吸附床上述选定的再生期间的吸附床的再生期间，特殊事件发生时排出上述至少一个吸附床的气流中的第一组分浓度之间的绝对差值；和（ｄ）以降低上述绝对差值的方式定期地调节在上述的至少一个吸附床和上述至少另一个吸附床的一个或几个中的清洗持续时间。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：谭子明，
申请(专利权)人：美国BOC氧气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]