[發明專利]通過壓力擺動吸附生產高純度氧

無效

• 申請號: 02104675.1
• 申請日: 2002-02-10
• 公開（公告）號: CN1381300A
• 公開（公告）日: 2002-11-27
• 發明（設計）人: D·P·迪伊;R·L·奇安格;E·J·米勒;R·D·惠特利
• 申請（專利權）人: 氣體產品與化學公司
• 主分類號: B01D53/047
• 分類號: B01D53/047;B01J20/18;C01B13/02
• 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

??????????????????????背景技術

對于將空氣分離而回收富氮或富氧氣體產品而言，壓力擺動吸附是一種熟知的方法。一種特定的用途是：利用沸石吸附劑從空氣中回收氧，從而得到包含高達95％體積氧的產品氣體。由于相對于常規市售沸石吸附劑上的氮而言，氬和氧具有類似的吸附特性，因此，在這種產品純度時，產品氣體中的其余組份主要是氬氣。相對于氧而言，氬的吸附選擇性通常接近或低于這些吸附劑的統一基準(unity)。

在吸附空氣分離領域中近來的研究工作表明：某些銀-交換的沸石，特別是銀-交換的X-型沸石，相對于氧而言，顯示出對氬氣的吸附選擇性，這使之能夠生產純度在95％體積以上的氧。

在用于氧回收的壓力擺動吸附中采用銀交換的沸石已被本領域許多研究工作者報道。US5,226,933披露了壓力擺吸附法，該方法使用從包含95％氧和5％氬的氣體中分離氧的銀-絲光沸石床，從而使氧的純度達到至少約99.7％。US5,470,378描述了從包含氧和氬的原料氣流中除去氬的方法，從而得到高純度的氧氣流。該方法使用包含銀離子-交換型X-沸石的床，其中至少80％的有效離子位置被銀占據。

日本專利申請公開H10-152305(申請號H8-311051)披露了一種用于氧氣生產的壓力擺動吸附裝置，所述裝置使用帶氮吸附劑層的吸附柱，所述層選擇性地從原料氣中吸附氮氣，所述原料氣包含氮，氧和氬。氮吸附劑層包含至少一種銀離子交換的X-型沸石。吸附柱可以包含一層以上，并且在所述柱的氣體出口側的層包含銀離子交換的X-型沸石。據說氬比氧更易吸附，并且能夠得到包含95％或更多氧的產品氣體。

由空氣生產高純度氧的裝置披露于EP0?761?282?A2中，其中，所述裝置包含壓力容器，在該壓力容器中裝載有優選吸附氮并且彼此有一定間隔的第一吸附劑床，優選吸附氬的第二吸附劑床。

N.D.Hutson等人在題為“作為空氣分離用超吸附劑的混合陽離子沸石：Li_xAg_y-X”的文章(the?AlChE?Journal，1999年4月，第45卷，第2冊，第724-734頁)中披露了將銀交換的Li-Na-X用于空氣分離。利用Si/Al比為1.0的Li_94.2Na_0.7Ag_1.1-X沸石的單床，進行標準五步PSA法的模擬。該模擬方法使用22％氧和78％氮的原料氣。在氧回收率為62.74％時，氧產品的純度為96.42％。R.T?Yang等人在PCT國際出版物WO00/40332中披露了類似的模擬結果。

N.D.Hutson等人在題為“對于混合Li，Ag-X-沸石中大氣氣體吸附的結構影響”(the?AlChE?Journal，2000年11月，第46卷，第11冊，第2305-2317頁)中描述了分離空氣用的Li-Ag-X沸石的性能。

US4,880,443披露了從空氣中回收氧的串聯雙-床吸附體系，其中氮選擇性地吸附在包含沸石的第一床中，而氬選擇性地吸附在包含碳分子篩的第二床中。

在氣體工業中，通過壓力擺動吸附由空氣生產包含大于95％體積氧的高純度氧同時相應地具有較高的氧回收率是一個重要的目的。對于某些市場而言，生產出97％體積和更高體積含量的高純度氧是特別希望的。下面描述的并由隨后的權利要求限定的本發明，采用多區壓力擺動吸附法滿足了這種需要，所述方法從空氣中以大于97％的純度回收氧，同時通過多區體系的選擇性操作取得了較高的吸附劑利用率。

???????????????????????發明內容

本發明涉及組合的在前流程段(combined?forward?flow?stage)，它是由原料氣中回收氧的循環壓力擺動吸附法中的一部分，所述原料氣包含氧，氮和氬。所述組合的在前流程段包括：(a)將原料氣輸入第一吸附區，該吸附區包含與氧和氬相比選擇性地吸附氮的吸附劑，并從中取出除氮的中間氣體；(b)將除氮的中間氣體輸入包含吸附劑的第二吸附區，所述吸附劑與氬相比選擇性地吸附氮，并且與氧相比選擇性地吸附氬；(c)從第二吸附區取出富氧產品氣體；和(d)終止原料氣輸入第一吸附區，并以與(c)相同的流動方向從第二吸附區中取出富氧減壓氣體。由第一吸附區發生氮穿透并且在氮穿透之后，氮被吸附在第二吸附區中。

從第一吸附區的氮可以穿透在(a)期間發生，并且氮在穿透之后可吸附在第二吸附區中。另外，從第一吸附區的氮可以穿透在(d)期間發生，并且氮能夠在穿透之后吸附在第二吸附區中。