[發明專利]變壓吸附法

無效

• 申請號: 00802840.0
• 申請日: 2000-10-15
• 公開（公告）號: CN1336845A
• 公開（公告）日: 2002-02-20
• 發明（設計）人: 亞伯拉罕·J·埃瑟林克
• 申請（專利權）人: 埃瑟林克有限公司
• 主分類號: B01D53/047
• 分類號: B01D53/047;C01B3/56
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 孫征

技術領域

本發明涉及用適當的吸附劑通過選擇性并絕熱吸附和解吸通常認為不想要的雜質而分離氣態組分的方法和設備。所涉及的方法通常稱為變壓吸附。專利文獻中已描述了許多不同的系統，共同特征是通過緊密填充在壓力容器(稱為吸附器)中的至少一類吸附劑在高壓下選擇吸附除去至少一種夾雜組分。在吸附步驟期間，原料氣在吸附器的入口端引入，在其出口端產生主產品。根據原料氣的組成，吸附器可包含多于一類吸附劑，一層壓一層地填充在不同的垂直區。本領域常用的吸附劑類型包括沸石分子篩、活性炭、硅膠或活性氧化鋁。

技術背景

以下不同工藝步驟的描述中所用的術語順向和逆向涉及吸附步驟期間原料氣在吸附器內的流動方向。

通過逆向放壓至最低壓力使組分解吸產生放空氣(dump?gas)，在最低壓力下用接近產品質量的氣體逆向沖洗產生沖洗尾氣，使吸附劑再生。

吸附后，在原料入口端關閉的情況下使吸附器順向放壓回收較低壓力的接近產品質量的氣體(以下稱為副產品氣)。此氣體源于吸附器內的全部空隙空間和其中吸附劑的分級解吸。只要足夠早地結束吸附步驟，則可在不想要組分的吸附前沿沒有明顯穿透的情況下通過所述順向放壓生產所述副產品氣。

進行逆向終放壓至最低壓力，從而釋放所述放空氣。此放空氣由至少一種解吸組分與一些產品組分的混合物組成。

吸附劑的沖洗在優選的最低壓力下進行，使沖洗氣(為所述副產品氣的一部分)逆向流過吸附劑，然后收集富集至少一種解吸組分的沖洗氣作為所述沖洗尾氣。

放空氣和沖洗尾氣的混合氣流作為尾氣放空。關閉吸附器的入口，通過其出口引入(1)所述副產品氣的剩余部分用于后面所述低水平充壓，最后引入(2)一部分高壓產品氣(其分支)用于后面所述高水平充壓，實現吸附器的充壓。達到最高壓力時，所包含的再生吸附劑將經歷新的吸附步驟。

根據US3?430?418(J.L.Wagner)，不需附加的儲氣容器，最少需要四個吸附器連接操作，以致始終有至少一個吸附器用于從原料氣中吸附雜質，同時其余吸附器中的吸附劑經歷順向和/或逆向放壓、沖洗和充壓的其它工藝步驟。

對于給定的原料氣組成、原料氣壓力和要求的尾氣壓力的工藝條件，要使產品回收率最大，可對所述副產品氣用于沖洗和低水平充壓的分布進行一定的優化。產品回收率最大與尾氣中產品組分的濃度最低一致，使用有限量的沖洗氣滿足此條件。如果所述有限量的沖洗氣足以使吸附劑再生適度，則超過所述有限量沖洗氣的任何量的可用副產品氣都應以有用的方式利用。本發明的目的之一是改進用于吸附器低水平充壓的所述過量的應用。

發明內容

圖1示出放空和沖洗過程中各吸附器產生的尾氣中產品組分的摩爾濃度，表明使用更多或更少沖洗氣的作用。繪制出所述濃度值“C”隨總尾氣的百分率“Q”的變化。該圖左側所示放空氣前端的組成與原料氣的組成相同，因為它來自吸附器入口端及其連接管線的空隙。繼續放空壓力連續下降時，因解吸導致吸附劑的空隙釋放氣含有越來越多的雜質，導致C值下降。達到沖洗壓力時，停止放空。此時產生循環過程中吸附器釋放的總尾氣的Qd百分率。在Qd和100％之間的量代表沖洗尾氣，其中產品組分的濃度逐漸上升直至可用沖洗氣已用盡和沖洗結束。顯然使用的沖洗氣越少，產生的沖洗尾氣越少，所含產品組分也越少，產品回收率越高。然而，為有效地再生接近吸附器出口端的吸附劑，使吸附步驟前后的載荷差足夠大，而使吸附劑的利用率在商業上可接受，仍需要足量的沖洗氣。

通過提高內壓回收率(定義為由副產品氣實現的壓力升高/總充壓的壓力升高)，則可用更少的所述副產品氣補充部分沖洗。更好地控制回收率和副產品氣用于低水平充壓和沖洗的分布的方法之一描述在US3?564?816(L.B.Batta)中。根據此用于由4個吸附器組成的系統的描述，內壓回收率提高，在實現更好的產品回收率方面用于沖洗的副產品氣占總回收量的比例有效地降低。此系統中內壓回收率增加是通過將釋放的副產品末端用于吸附器的低水平充壓而不用于繼續沖洗所述吸附器實現的。