[發(fā)明專利]在包括脫水及/或二氧化碳的空氣分離法中含鋰FAU的應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 01137808.5
• 申請日: 2001-11-07
• 公開（公告）號: CN1360962A
• 公開（公告）日: 2002-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: R·L·奇安格;D·P·迪;G·J·岡德基;R·D·惠特利;J·E·奧斯特羅斯基
• 申請（專利權(quán)）人: 氣體產(chǎn)品與化學(xué)公司
• 主分類號: B01D53/04
• 分類號: B01D53/04;B01J20/18
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 盧新華,郭廣迅

相關(guān)申請的交叉參考

沒有

關(guān)于聯(lián)合贊助研究或開發(fā)的聲明

沒有

發(fā)明背景

本發(fā)明涉及變壓吸附(PSA)系統(tǒng)。更具體地說，涉及一種PSA系統(tǒng)在用含鋰FAU吸附劑分離含氧和氮?dú)怏w混合物及脫出進(jìn)料中雜質(zhì)諸如水及/或二氧化碳方面的應(yīng)用。

PSA系統(tǒng)尤其適合于各種重要的工業(yè)應(yīng)用。例如，高純氧在各種工業(yè)諸如化學(xué)處理、鋼廠、造紙廠、和鉛和氣體生產(chǎn)操作中的應(yīng)用。

在PSA方法中，將含有易吸附組分和不易吸附組分如空氣中的氮和氧組分的原料氣混合物，諸如空氣，在高吸附壓力下輸送通過能選擇性吸附易吸附組分的吸附床進(jìn)料端。使不易吸附的組分穿過吸附床，在吸附床出口端加以回收。而后，使吸附床減壓到較低的脫附壓力，脫附易吸附組分，并使之離開吸附床，然后再引入另外大量的原料氣混合物，使該吸附床再增壓，并按吸附-脫附-再增壓的循環(huán)繼續(xù)吸附床的操作。通常，但非唯一的是，采用多床系統(tǒng)進(jìn)行這種PSA操作，各吸附床均采用PSA工藝程序，以一次循環(huán)為基準(zhǔn)與該系統(tǒng)其它吸附床相關(guān)聯(lián)，完成這種工藝程序。

對于回收空氣中不易吸附組份高純氧的PSA系統(tǒng)，各吸附床通常裝填能選擇性地吸附易吸附組分氮的吸附材料，而后，將吸附床從高吸附壓力減壓至較低的脫附壓力，使吸附床選擇性吸附的氮?dú)饷摳匠鰜怼Ｔ诘蛪旱陀诖髿鈮毫r(shí)，一般就稱這種吸附為變真空吸附(VSA)。為簡單起見，除另有注釋外，以下本文的術(shù)語“PSA”均用于表示PSA及VSA兩種系統(tǒng)。

除氮及氧外，原料氣混合物可含諸如水及二氧化碳的雜質(zhì)。一般看法認(rèn)為，為避免使高容量主吸附劑對氮吸附性能中毒，必須脫出水及二氧化碳。這種脫出可利用單獨(dú)的預(yù)處理材料或單獨(dú)的預(yù)處理階段來完成。

例如，Ackley在Canadian?Patent?Application(加拿大專利申請)No.2,234,924中披露，采用選自沸石類、活性氧化鋁、活性碳及硅膠的材料，通過吸附床進(jìn)料端預(yù)處理段，脫除原料流中一般為水及二氧化碳的雜質(zhì)。其中教導(dǎo)鋰-離子交換型沸石可用于該公開方法的主段。

Canadian?Patent?Application?No.2,182,641披露了一種PSA系統(tǒng)，采用兩層吸附材料，第一吸附層為NaX及第二吸附層為LiX。此外還披露，氣體流在穿越沸石填料之前，可通過硅膠干燥層加以干燥。

U.S.Pat.No.5,810,909披露，在通過可包括鋰-交換沸石的多層吸附劑層進(jìn)行主分離之前，采用裝有氧化鋁的預(yù)處理區(qū)來排除水及二氧化碳。

同樣，Rege等人的“用LiX沸石進(jìn)行空氣分離的范圍”("Limitsfor?Air?Separation?by?Adsorption?with?LiX?Zeolite"，見Ind.Eng.Chem.Res.(1997)，vol.36，pp.5358-5365)文章主張，在原料氣進(jìn)入LiX主床之前用預(yù)處理床來脫水及二氧化碳。

U.S.Pat.No.3,636,679披露了一種其中CaM用作唯一吸附劑的設(shè)備，該發(fā)明人還明確指出，注入空氣不預(yù)處理脫水或CO₂。但是，CaA的空氣分離性能不及鋰交換過的FAU的。

U.S.Pat.No.5,133,784披露了在由同心環(huán)形筒組成的吸附床中流動為徑向的一種設(shè)備。據(jù)稱該設(shè)備適合于對氣體混合物中至少一種組分如氧進(jìn)行分離。氧化鋁是所提及的唯一吸附劑。

U.S.Pat.No.5,203,887披露了用另一類型的吸附劑替換吸附床一部分鋰離子交換型沸石。用包括兩個(gè)串聯(lián)排列的吸附床的吸附區(qū)來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。第一吸附床包括一種用鋰交換至少80％的X-沸石，第二吸附床包括未交換過諸如NaX的常規(guī)X-沸石。但該專利未描述原料氣的準(zhǔn)確性質(zhì)，也沒有關(guān)于可將含二氧化碳及/或水的原料氣注入至鋰-離子交換型沸石中而不必預(yù)處理脫除二氧化碳及水的建議。

U.S.Pat.No.5,658,370披露了利用旋轉(zhuǎn)徑向流吸附床的幾何結(jié)構(gòu)，通過吸附劑選擇性地吸附氮，從諸如空氣的氣體混合物中分離氮的一種方法，其中至少50％的吸附劑由至少一種其交換率達(dá)50-95％范圍的鋰-離子交換沸石組成。但該專利未談及脫水及二氧化碳的問題。