用於分離氣體混合物的變壓吸附法的製作方法
2023-05-06 01:47:06 5
專利名稱：用於分離氣體混合物的變壓吸附法的製作方法
本申請是1990年6月19日申請的，申請號為07/154004D申請的部分後續申請。
本發明涉及用於分離氣體混合物以產生富集的氣體的一種方法。具體地說，本發明涉及用於分離氣體混合物的一種改進的變壓吸附方法，該方法包括一吸附步驟、一壓力平衡步驟、一反充氣體步驟和一抽空及吹洗步驟。
變壓吸附(PSA)是一眾所周知的分離氣體混合物的方法。PSA包括在高壓下，將氣體混合物通過能選擇性地吸附氣體混合物中的一個或幾個組份的吸附劑床。然後，從該床排出富集了未被吸附氣體組分的產品氣。該吸附床可以通過使其減壓來再生。
這裡所使用的術語「氣體混合物」指的是一氣體混合物、例如空氣，主要包括有不同分子大小的兩種成分。術語「富集的氣體」指的是在氣體混合物通過吸附劑床後，包括未被吸附的氣體混合物組分的氣體。這種富集的氣體一般必須滿足預定的純度值(未被吸附組分的)例如，從約90%-約99.9%。術語「貧氣」指的是從吸附床排出的氣體，它對富集的氣體來說，不能滿足其預定的純度值。
吸附材料的選擇性，或取決於吸附動力學的不同，或取決於吸附平衡的差別。碳分子篩的選擇性通常由它的孔體積和孔徑分布決定。動力學直徑小於或等於吸附劑孔徑的氣體分子被吸附，並保留在吸附劑中，而動力學直徑大於吸附劑孔徑的氣體分子將通過吸附劑。因此，吸附劑就按照氣體的分子大小，篩分氣體分子。吸附劑根據氣體分子在吸附劑孔中的不同擴散速度，也可分離氣體分子。
沸石分子篩吸附氣體分子，取決於晶體的大小。一般來說，進入沸石而被吸附是快的，通常在幾秒內達到平衡。沸石的篩分作用一般取決於氣體混合物的各個組分的吸附平衡的差別。當用沸石吸附劑分離空氣時，氮氣比氧氣優先被吸附，可以採用PSA法生產富集氧氣的產品。
碳分子篩的篩分作用一般不取決於氣體混合物的各個組分的吸附平衡的差別，而是由氣體混合物中的各個組分的吸附速度的差別決定。當使用碳分子篩分離空氣時，氧氣比氮氣優先被吸附，可以採用PSA法生產富集氮氣的產品。
當氣體混合物通過吸附劑床傳播時，可吸附的氣體混合物的各組分進入並充滿吸附劑的孔。在一段時間期間後，吸附劑床排出的氣體組成基本上和進入該床的氣體的組成相同。這命名為穿透點。在達到穿透點之前某一時間，吸附劑床必須進行再生。再生過程包括停止通過床的氣體混合物流，並通過排出床吸附的組分到大氣中來吹洗該床。
PSA系統通常採用兩個吸附劑床，以循環的方式操作，排列成互相的位相相差180°，因此，當一個床進行吸附步驟的時候，另一個床就進行再生步驟。兩個吸附劑床可以串聯，或並聯。在串聯排列中，第一個床的出口端排出的氣體進入第二個床的入口端。在並聯排列中，氣體混合物進入構成系統的所有床的入口端。總的來說，為得到高純度的氣體產品，床的串聯排列是較好的，對在一短的時間循環中純化大量的氣體混合物，床的並聯是較好的。
在這裡所使用的術語「吸附床」指的是一個吸附床或兩個串聯排列的吸附床。一床系統的入口端就是這個床的入口端，而兩床系統(串聯排列)的入口端是系統中第一床的入口端。一床系統的出口端就是這個床的出口端，而兩床系統(串聯排列)的出口端則是系統中第二床的出口端。通過在系統中使用並聯的兩個吸附床和通過吸附床之間的循環(交替)，可以連續地得到產品氣。
在吸附步驟和再生步驟之間，通常通過把兩個床的入口端連接在一起和把兩個床的出口端連接在一起，在這兩個床中平衡壓力。在壓力平衡期間，由於兩個床之間壓力差的存在，剛完成它的吸附步驟(在高壓下)的吸附床內空隙空間的氣流入剛完成它的再生步驟(在低壓下)的吸附床內。這種壓力平衡步驟提高了產品氣的收率，這是因為剛完成其吸附步驟的床的空隙空間氣已經被富集了。
通過PSA法進行氣體分離，在「通過吸附方法進行氣體分離」(Ralph T.Yang，Ed.，Chapter 7，「變壓吸附原理和方法」Buttersworth 1987)中作了更充分地描述，在此可結合起來參考。
頒發給Vo的4376640號美國專利公開了一種用於分離氣體混合物的PSA法，它包括在第一吸附床分離氣體混合物，用第一吸附床的較高壓力的貧氣對已排空和抽空的第二吸附床進行加壓，斷開第二床，使該加壓後的容器通過吸附其內的氣體來減壓，在第二吸附床中分離氣體混合物，並再生第一吸附床。
Garrett的2195097A號英國專利申請描述了一種用於分離氣體混合物的PSA法，它包括產品收集器到吸附床的氣體流動的改進，只要在產品收集器中的壓力超過吸附床的壓力。
Hareuma的昭63(1988)-79714號日本專利申請也披露了一種用於分離氣體混合物的PSA法，它包括在非常特殊的變壓吸附條件下，改進了循環中三個吸附床的循環方式。
雖然上述的PSA法在分離氣體混合物方面提供一些改進，但是這些方法並不完全令人滿意。PSA法共同的問題包括低的產品收率、低的產品純度、需要大量的吸附劑和能量利用不充分的再生方法。因此，還有必要改進PSA法。本發明提供了以高收率和高純度分離氣體混合物的改進的PSA法。
本發明涉及用於分離氣體混合物，以生產有預定純度的富集氣體的一種吸附方法，它包括如下步驟(a)在約15psig-約500psig的吸附壓力下，將氣體混合物通入第一吸附床的入口端，(b)從第一吸附床的出口端排出富集了的氣體，並將其通入產品收集器，(c)當第一吸附床出口端的富集了的氣體的純度比預定純度低約0.1%-約10%，並因此而變成貧氣時，將第一吸附床出口的貧氣通入第二吸附床的入口端，以使第一和第二吸附床之間的壓力基本平衡，其中第二吸附床的壓力約為其吸附壓力的25%-約50%，(d)停止第一吸附床出口端的貧氣流，並從入口端抽空第一吸附床到約為25託-350託的解吸壓力，並且，通過將產品收集器的富集氣從第一吸附床的出口端通入，清洗第一吸附床，(e)通過將產品收集器的富集氣從第二吸附床的出口端通入，對第二吸附床反充氣，使第二吸附床進一步加壓，這裡，反充第二吸附床的壓力大約為吸附壓力的50%-約100%，(f)將約15psig-約500psig的吸附壓力的氣體混合物從第二吸附床的入口端通入。使第二吸附床進一步加壓，和(g)在一繼續的循環中，重複上述步驟，象第一吸附床那樣處理第二吸附床，並象第二吸附床那樣處理第一吸附床。
在上述步驟的改進中，步驟(c)是通過將第一吸附床出口端的貧氣同時通入第二吸附床的入口端和出口端來進行的，以使第一吸附床和第二吸附床的壓力基本上平衡。
圖1是根據本發明的適於分離氣體混合物的新穎的吸附方法的兩床變壓吸附裝置的示意圖。
圖2說明使用不同的PSA法(例1-5)分離空氣時，所得到的單位氮氣產品與氧氣濃度的關係的圖表。
圖3說明使用不同的PSA法(例1-5)分離空氣時，所得到的氮氣產品的收率與氧氣濃度關係的圖表。
圖4說明採用本發明的PSA法，在循環時間為180秒和240秒分離空氣時(例1)，所得到的單位氮氣產品與氧氣濃度的關係的圖表。
圖5說明採用本發明的PSA法，在循環時間為180秒和240秒(例1)分離空氣時，所得到的氮氣收率與氧氣濃度關係的圖表。
申請人發現，壓力平衡步驟、抽空和產品氣吹洗步驟、及產品氣的反充步驟特殊的組合，可以提供以高純度和高產率生產富集氣的PSA法。壓力平衡步驟、抽空及吹洗步驟和反充步驟的這種組合提高了產品氣的純度，並使吸附床更有效的再生。特別是，抽空和用產品收集器的富集氣吹洗再生的吸附床，可以解吸更多的吸附氣體，從而使該床在下一個循環中能吸附更多的氣體。通過將第一吸附床出口端的貧氣通入第二吸附床的入口端，或同時通入第二吸附床的入口端和出口端，來使吸附床之間的壓力均衡，利用已經富集了的氣體，由此提高了產品的純度和收率。在壓力平衡步驟之後，從出口端用產品氣反充待再生的吸附床，將貧氣置換進入更深的床內，在該床的頂端提供高度富集的氣體，其結果是，首先從該床排出的氣體是最純的氣體，它並不被產品收集器中的氣體雜質所汙染。
本發明的第二個方面，用於分離氣體混合物以產生有預定純度的富集氣的PSA法包括如下步驟(a)在約15psig-約500psig的吸附壓力下，將氣體混合物通入第一吸附床的入口端，(b)從第一吸附床的出口端排出富集氣，並將其通入一產品收集器，(c)當第一吸附床的出口端富集氣的純度低於預定純度的約0.1%-約10%，並由此變成貧氣時，將第一吸附床出口端的貧氣通入第二吸附床的入口端，或同時通入第二吸附床的入口和出口，以使第一吸附床和第二吸附床間壓力平衡，其中第二吸附床的壓力為吸附壓力的約25%-約50%，(d)停止第一吸附床出口端的貧氣流，並從其入口端抽空第一吸附床，使達到約25託-約350託的解吸壓力，並且通過將產品收集器的富集氣通入第一吸附床的出口端，吹洗第一吸附床，(e)將產品收集器的富集氣通入第二吸附床的出口端，以反充第二吸附床，對其進一步加壓，其中已反充第二吸附床的壓力為吸附壓力的約50%-約100%，(f)通過將在約15psig-500psig的吸附壓力下的氣體混合物通入第二吸附床的入口端，對第二吸附床進一步加壓，和(g)在繼續的循環中，重複上述步驟，象第一吸附床那樣處理第二吸附床，和象第二吸附床那樣處理第一吸附床。
採用壓力平衡步驟、抽空及吹洗步驟和反充步驟新穎組合的本發明的PSA法，參考圖1的裝置可能更易理解。雖然本發明用了一些較好的實施例進行描述和說明，申請人認為，可以使用的一些改進和修改都沒有離開本發明的精神。例如，包括任何氣體混合物，但不限於空氣(氮氣和氧氣)、甲烷和二氧化碳、氫氣和一氧化碳，都可以通過本發明的方法進行分離。為簡化起見，雖然本發明的方法可以用來分離為一般的PSA法分離的其它的氣體混合物，但是，本發明的方法將就關於空氣的分離來進行描述。
參看圖1，兩個耐壓的塔1和2分別用吸附劑3和4的床填充。例如，用適於分離氣體混合物，例如從空氣中分離氮氣的碳分子篩吸附劑填充床。塔1為第一吸附床，塔2為第二吸附床。當塔1和2是吸附劑床3和4時，它們基本上是相同的。雖然圖1以豎式示出了塔1和2，但是，塔也可以採用臥式設置。
環境空氣經空氣加料管5加到壓縮機6。壓縮機6將空氣壓縮到吸附壓力，然後通過空氣入口管和斷流閥(通-斷斷流閥)8或9分別將其引入塔1或塔2的入口端。斷流閥8將原料空氣引入在塔1底部的入口端，而閥9將原料空氣引入在塔2底部的入口端。
原料空氣在通入塔1或2前，通過將其通入一冷凝器除去過量的溼氣(40%的相對溼度或小於此值的溼度的空氣是較好的)，可以改進。也可以採用過濾器或洗滌器從原料空氣中除去CO2、SO2或氮氧化物之類的氣體。這些純化步驟是任選的，它提高了產品氣的純度，也延長了吸附床的使用壽命。
加給塔1或2的原料空氣，分別進入吸附床3或4被吸附，選擇性地篩選氧。產品氣(富集氮氣)分別經斷流閥12或13從塔1或2排出，並通過出口管10進入產品收集器11。同樣，收集器11的產品氣可以經管10和各自的斷流閥12或13反充入塔1或塔2。
為排出產品氣，產品收集器11有一出口管14和斷流閥15。瞬時的氮氣流量通過一質量流量計測量，而富集氣的氧含量在產品收集器的上流分析。
為了抽空塔1或2，首先塔1的入口端和塔2的入口端向大氣排放，然後，經出口管16和各自的斷流閥18和19與真空泵17相連接。為了達到壓力平衡，塔1的出口端經管20和斷流閥21及24連接到塔2的入口端或經斷流閥21、23和24及相應的管連接到塔2的入口和出口端。同樣，塔2的出口端經管20和斷流閥23及22連接到塔1的入口端，或經斷流閥21、22及23和相應的管與塔1的進出口端連接。
在PSA循環開始時，在壓縮機6中將來自管5的原料空氣壓縮到吸附壓力，然後，經管7和打開的斷流閥8將其通入塔1的入口端和吸附床3。吸附壓力為約15psig-約500psig，較好為約50psig-約200psig。同時，塔2的吸附床4抽空。在吸附床3中原料空氣被吸附，以選擇性地篩分氧氣。富集了氮氣並具有預定的純度的產品氣從塔1的出口經打開斷流閥12和出口管10排出，並通入產品收集器11。產品氣的預定純度一般為約90%-約99.9%。
塔1出口端的富集氣的純度降到低於預定純度的約0.1%至約10%，由此變成貧氣時，斷流閥8和12就關閉，停止產品氣的生產。然後，根據本發明的第一個實施例，打開斷流閥21和24，把塔1出口的貧氣經管20通入塔2的入口端，使塔1和塔2之間的壓力基本均衡。塔2的壓力為約25%-約50%，較好是約35%-約45%的吸附壓力。
當壓力均衡步驟完成時，關閉斷流閥21和24，並打開斷流閥13。收集器11的產品氣通入塔2的出口端，以反充塔2。反充塔2的壓力通常為約50%-約100%，較好是約60%-約80%的吸附壓力。
當反充步驟完成時，打開斷流閥9，把壓縮機6的原料氣加入塔2的入口端，重複循環。
塔1通過打開斷流閥12和18進行再生，並對大氣排空。塔1經斷流閥18從入口端抽空到解吸壓力，而產品收集器11的富集氣或生產塔2的富集氣，以產品氣的吹洗速度，經斷流閥口通入塔1的出口端。一般來說，解吸壓力為約25託-350託，較好是約50託-約250託。一般來說，產品氣的吹洗速度為約0.01L/L/循環-約2L/L/循環，較好是約0.1L/L/循環-約0.8L/L/循環。
因此，當一個吸附床正產氣時，而另一個吸附床則被再生。一般來說，完成一個循環的時間(循環時間)為約30秒-約600秒，較好是約45秒-約300秒。
在上述的本發明的方法的實施例中，完成氮氣生產步驟後的塔1和2之間的壓力均衡是通過將剛完成生產的塔的出來的氣，經它的出口輸送到剛完成再生的塔(經再生塔的入口)(出口到入口壓力均衡)來實現的。例如，當塔1完成了它的生產循環時，而塔2完成了它的再生循環，塔1和2之間的壓力均衡是通過將塔1的氣經閥21、管20和閥24輸送到塔2來進行的。
有時，碰巧均衡氣流進入剛完成它的抽空步驟的塔內，顯著地幹擾這個塔的吸附床。由於進入抽空床的高壓氣的突然衝擊產生的這些影響使得這個床激烈的攪動。當塔的直徑與它的高度的比率小的時候，這種現象尤其突出。本發明的下面的另一個實施例的有這樣一種構型的塔中，對床的幹擾減到了最小。在這個實施例中，變壓吸附步驟之後的兩個塔的壓力均衡是通過改變上述的程序來實現的。
按這個實施例的程序，塔1和2間的壓力均衡是通過將剛完成其生產步驟的那個塔的氣體輸送到剛完成它的抽空步驟的塔來完成的，流動方式是使前塔通過它的出口排出的氣體，通過後塔的入口端和出口端(出口到入口和出口的壓力均衡)流入後塔。加壓氣這種同時流入接收氣體的塔的進出端，可以在整個壓力均衡期間或僅部分期間中發生。例如，在整個壓力均衡期間內，氣體可以連續地通過第二塔的進出口端流入該塔，或在部分壓力均衡期間內，氣體通過塔的進出口兩端流入該塔，並且，在剩餘的壓力均衡期間內，氣體或者通過塔的入口流入，或者通過塔的出口流入該塔。在某部分的壓力均衡期間，氣體流動的任何組合都是許可的，只要向塔的進出口端的流動出現就行。
參看圖1，這個實施例的改進的壓力均衡可以按如下進行。在塔1完成其生產步驟和塔2完成其抽空步驟之後，塔1和2的壓力均衡可以通過關閉斷流閥8和12，打開斷流閥21、23和24來完成。塔1出來的貧氣流經它的出口端通過打開的閥21，由打開的閥23和24同時進入塔2。在轉換的循環中，當塔2剛完成它的生產步驟而塔1剛完成它的抽空步驟時，關閉斷流閥9和13，並打開斷流閥21、22和23。這使得塔2出來的氣體通過它的出口，由打開的閥23流出，並同時通過打開的閥21和22進入塔1。這個實施例改進的程序有一個優點，它允許塔1和2之間壓力迅速均衡，對接收氣體的吸附床的幹擾影響很小或沒有。
在另一個實施例中，本發明涉及用於分離氣體混合物，以生產有預定純度的富集氣的裝置，它包括
(a)一個有一進口和一出口的第一吸附床;
(b)一個與第一吸附床並聯連接的第二吸附床，該第二吸附床也有一進口和一出口;
(c)一個通過帶斷流閥的管連接到第一吸附床的入口端和第二吸附床的入口端的氣體混合物源;
(d)一個產品收集器，通過帶斷流閥的管連接到第一吸附床和第二吸附床的出口端;
(e)一個真空泵，通過帶斷流閥的管連接到第一吸附床和第二吸附床的入口端，用來抽空第一和第二吸附床;
(f)帶斷流閥的管，用於將第一吸附床出口端的貧氣通入第二吸附床的進出口端，使第二和第一吸附床之間的壓力基本均衡;和(g)帶斷流閥的管，用於將第二吸附床出口端的貧氣通入第一吸附床進出口端，使第二吸附床和第一吸附床之間的壓力基本均衡。
整個本發明申請，已參考不同的公開文獻。為了更充分地理解本發明的技術狀況，在上述文獻中公開的技術內容在這裡均可結合參考。
下面用實施例進一步解釋本發明，它們用來說明本發明，但不是限制本發明的方法。
實施例1-7這些實施例說明了用一般的PSA法和按本發明的PSA法，將氣體混合物分離，生成富集氣。
空氣經PSA法被分離，生成富集的氮氣，其工藝條件是吸附壓力為100psig，解吸壓力為135託，循環時間為240秒，單位產品氣清洗速度為0.25L/L/循環(升氣/升吸附劑/循環)。
當按照本發明的方法進行空氣分離時(出口端-入口端壓力平衡步驟、反充步驟和抽空及吹洗步驟)，所得氮氣的純度為99%，單位時間產品量為129.2L/h，產品氣的收率為66.5%。例1，參見圖2-3。當用上面提出的方式(不同的是所進行的吹洗步驟沒有抽空，只向大氣排放)進行空氣分離時，所得單位時間的產品量為72.2L/h，產品氣的收率為52%，例2，參見圖2-3。當用上面提出的方式(區別是通過將塔的頂端-頂端(出口端-出口端)和塔的底端-底端(入口端-入口端)相連接進行壓力均衡步驟)進行空氣分離時，所得的單位時間的產品氣量為117.6L/h，產品氣收率為63.7%，例3，參見圖2-3。當以上面提出的方式〔區別是通過將塔的頂端-頂端(出口端-出口端)和塔的底端-底端(入口端-入口端)相連接進行壓力均衡步驟及所進行的吹洗步驟沒有抽空，只向大氣排放〕進行空氣分離時，所得單位時間的產品氣量為81.7L/h，產品氣收率為55.5%，例4，參見圖2-3。當用上面提出的方式〔區別是通過將塔的頂端-頂端(出口端-出口端)和塔的底端-底端(入口端-入口端)相連接進行壓力均衡步驟，所進行的吹洗步驟沒有抽空，只向大氣排放和加壓步驟只使用貧空氣進行及沒有用反充步驟〕進行空氣分離時，所得的單位時間的產品氣量為77.1L/h，產品氣收率為54.4%，例5，參見圖2-3。
如美國專利4376640號所描述的，當所進行的加壓步驟只用貧氣，將超壓容器隔離，然後排空和抽空時，所得單位時間的產品氣量為125.2L/h，產品氣收率為62.6%。
當例1方法的循環時間從240秒減少到180秒時，所得純度為99%氮氣的單位時間的產品氣量提高到150.2L/h，產品氣收率降低到65.3%，參見圖4-5。
例6通過本發明的方案說明空氣的分離，其中壓力均衡步驟是通過把完成了它的生產步驟的塔的氣體通過這個塔的出口輸送並通過完成了抽空步驟的塔的入口和出口進入這個塔來進行的。
在吸附壓力為100psig，循環時間為240秒，單位產品氣的吹洗速度為0.5L/L/循環和在大氣壓下解吸的條件下，進行空氣分離，得到富集的氮氣。與這個試驗在除塔的壓力均衡是通過把剛完成它的生產步驟的塔的氣體從其出口輸送，並只從剛完成它的抽空步驟的塔的入口端進入來進行時除外的相同條件下進行相比，所得單位時間的產品氣量和產品氣收率分別提高26.5%和12.3%。
在例7中，除解吸是在壓力為300託外，其餘重複例6的步驟。與只通過出口端到入口端進行壓力均衡所得的單位時間的產品氣量和產品氣收率相比，分別提高了4.4%和5.2%。
因此，根據本發明的兩個實施方案的用於分離氣體混合物的改進的PSA法，以高的收率和純度提供了富集氣。
十分清楚，上述的一些實施例只是舉例，本領域內的技術人員可以進行許多修改和改進，而不離開本發明的精神和範圍。所有這些改進和修改都包括在如所附的權利要求所定義的本發明的範圍內。
權利要求
1.一種用於分離氣體混合物的吸附方法，幾個吸附床互相以位相相差操作，生產有預定純度的的富集氣，這個方法包括如下步驟(a)在約15psig-500psig的吸附壓力下，將氣體混合物通入一個吸附床的入口端，同時從上述一個吸附床的出口端排出富集氣，並將其作為產品氣收集；(b)當上述一個吸附床的出口端的富集氣的純度降低到低於上述預定純度的約0.1%-10%，並由此變成貧氣時，停止進入上述一個吸附床的氣體混合物流，並將上述一個吸附床的出口端的貧氣通入另一個剛完成步驟(c)的吸附床，直到上述另一個吸附床的壓力為約25%-約50%吸附壓力；(c)停止上述一個吸附床出口端的貧氣流，並從該床的入口端抽空該床到約25託-350託的解吸壓力，同時將富集的產品氣從上述一個吸附床的出口端通入，吹洗這個吸附床；(d)通過把剛完成步驟(a)的另一個吸附床的出口端的貧氣通入上述一個吸附床的入口端來對其部分加壓，直到它的壓力為約25%-約50%的吸附壓力為止；(e)通過把富集氣通入上述一個吸附床的出口端來反充上述一個吸附床，對其進一步加壓，直到已反充吸附床的壓力為約50%-約100%的吸附壓力為止；(f)通過在約15psig-500psig的吸附壓力下把氣體混合物通入上述一個吸附床的入口端，進一步加壓該吸附床；和(g)在繼續循環中，重複上述步驟，象上述一個吸附床那樣處理上述幾個吸附床中的其它各個吸附床。
2.一種用於分離氣體混合物的吸附方法，幾個吸附床互相以位相相差操作，生產具有預定純度的富集氣，該方法包括如下步驟(a)在約15psig-約500psig的吸附壓力下，將氣體混合物通入一個吸附床的入口端，同時，從上述一個吸附床的出口端排出富集氣，將其作為產品氣收集;(b)當上述一個吸附床的出口端的富集氣的純度降低到低於預定純度的約為0.1%-10%，由此變成貧氣時，停止氣體混合物流入上述一個吸附床，並把上述一個吸附床的出口端的貧氣通入另一個剛完成步驟(c)的吸附床的入口端和出口端，直到上述另一個吸附床的壓力達到約25%-約50%的吸附壓力為止;(c)停止上述一個吸附床的出口端的貧氣流，並從它的入口端抽空該吸附床到一個約25託-約350託的解吸壓力，然後把富集氣產品氣體通入到它的出口端來吹洗它;(d)通過把剛完成步驟(a)的另一個吸附床出口端的貧氣通入上述一個吸附床的入口端和出口端，來對其進行部分加壓，直到它的壓力為約25%-約50%吸附壓力為止;(e)通過把富集氣通入上述一個吸附床的出口端反充它，將其進一步加壓，直到反充吸附床的壓力為約50%-100%吸附壓力為止;(f)通過在約15psig-500psig的吸附壓力下把氣體混合物通入上述一個吸附床的入口端，將其進一步加壓;和(g)在繼續循環中，重複上述步驟，象上述一個吸附床那樣，處理幾個吸附床中的其它每一個吸附床。
3.按權利要求1或2的方法，其中氣體混合物是空氣，而富集氣是氮氣。
4.按權利要求1或2的方法，其中預定純度為約90%-約99.9%。
5.按權利要求1或2的方法，其中上述吸附床包含碳分子篩。
6.按權利要求1或2的方法，其中在步驟(a)中，吸附壓力為約50psig-200psig。
7.按權利要求1或2的方法，其中在步驟(b)中在壓力均衡步驟後上述另一個吸附床的壓力為約35%-45%的吸附壓力。
8.按權利要求1或2的方法，其中在步驟(c)中，從入口端將上述一個吸附床抽空到一為約50託-250託的解吸壓力。
9.按權利要求1或2的方法，其中在步驟(c)中，通過把富集的產品氣通入上述一個吸附床的出口端，以約0.01L/L/循環-約2L/L/循環的吹洗氣速度吹洗上述一個吸附床。
10.按權利要求1或2的方法，其中在步驟(e)結束時，上述一個吸附床的壓力為約60%-約80%的吸附壓力。
11.按權利要求1或2的方法，其中在步驟(f)結束時，上述一個吸附床的壓力為約50psig-約200psig。
12.一種用於分離氣體混合物，生產有預定純度的富集氣的成套裝置，包括(a)一個有一入口端和一出口端的第一吸附床;(b)一個與第一吸附床並聯的、有一入口端及一出口端的第二吸附床;(c)一個通過帶斷流閥的管連接到第一和第二吸附床入口端的氣體混合物源;(d)一個通過帶斷流閥的管連接到第一和第二吸附床的出口端的產品收集器;(e)一個通過帶斷流閥的管連接到第一和第二吸附床入口端的真空泵，用來抽空第一和第二吸附床;(f)用於將第一吸附床出口端的貧氣通入第二吸附床的入口端，以使它們間的壓力基本均衡的帶斷流閥的管;和(g)用於將第二吸附床出口端的貧氣通入第一吸附床的入口端，以使它們之間的壓力基本均衡的管。
13.一種用於分離氣體混合物，以生產預定純度的富集氣的成套裝置，包括(a)一個有一入口端和一出口端的第一吸附床;(b)一個與第一吸附床並聯的有一入口端和一出口端的第二吸附床;(c)一個通過帶斷流閥的管與第一和第二吸附床入口端相連接的氣體混合物源;(d)一個通過帶斷流閥的管與第一和第二吸附床的出口端相連接的產品收集器;(e)一個通過帶斷流閥的管與第一和第二吸附床的入口端相連接的真空泵，用來抽空第一和第二吸附床;(f)用於將第一吸附床出口端的貧氣通入第二吸附床入口端和出口端，以使它們之間壓力基本均衡的帶斷流閥的管;和(g)用於將第二吸附床出口端的貧氣通入第一吸附床的入口端和出口端，以使它們之間壓力基本均衡的帶斷流閥的管。
全文摘要
分離氣體混合物並生產預定純度富集氣方法，包括(a)在15—500psig吸附壓力，把氣體混合物通入第一吸附床，(b)從第一吸附床排出富集氣，將其通入產品收集器，(c)當第一吸附床富氣純度降至低於預定純度而成為貧氣，將該貧氣通入第二吸附床，使兩床間的壓力基本均衡，(d)停止第一吸附床貧氣流，將床抽空，然後用產品收集器的富集氣通入其內，進行吹冼，(e)用產品收集器的富集氣反充第二吸附床而加壓，(f)把氣體混合物通入第二吸附床，進一步加壓至15—500psig吸附壓力，(g)在繼續的循環中，重複上述步驟。
文檔編號B01D53/047GK1060792SQ9110475
公開日1992年5月6日 申請日期1991年6月19日 優先權日1990年6月19日
發明者N·O·倫科夫, R·C·格美林 申請人:美國Boc氧氣集團有限公司