[其他]改進的變壓吸附方法

在審

• 申請號: 101986000002340
• 申請日: 1986-03-07
• 公開（公告）號: CN1005458B
• 公開（公告）日: 1989-10-18
• 發明（設計）人: 羅伯特·加里·沃納;霍默費伊
• 申請（專利權）人: 聯合碳化公司
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 魏金璽

將原料氣體通入變壓吸附系統，在一個循環中，每個床經歷如下步驟：（１）增壓、（２）在較高吸附壓力下并流清洗、（３）逆流減壓（在一些實施例中包括抽空至低于大氣壓的解吸壓力）。在并流清洗和逆流減壓時釋出的氣體進行再循環，用于增壓和并流清洗步驟，這有利于在獲得高純度和高回收率下來回收原料氣中易吸附組分，增濃了的不易吸附組分也以較高的回收率作為付產品被回收。這個方法用于分離和回收空氣中的氮氣產品十分有利。

本發明涉及從氣體混合物中回收易吸附組份，特別是用變壓吸附法從空氣中回收氮氣。

許多化工生產過程、煉油、金屬冶煉和其它工業部門為提供金屬加工環境以及用于其它目的都需要用高純氮氣來進行清洗和復蓋。上述這些設備也常用富氧氣體來達到各種目的。當然，可以用各種眾所周知的空氣分離技術來制取氮氣和氧氣。在許多場合，變壓吸附法（PSA）特別適用于多種用途的空氣分離，它尤其適用于小規模生產，因為建造規模小的低溫空氣分離裝置在經濟上是不可取的。

在變壓吸附法中，把含易吸附組分和不易吸附組分的原料氣混合物，在較高吸附壓力下，通常通入能選擇吸附易吸附組分的吸附床。然后，該床減壓至較低的解吸壓力，以解吸易吸附組分。并在作為循環引入另外的原料氣體混合物之前，從床中除去易吸附組分，吸附一解吸操作在吸附床中連續進行循環。本領域的熟練技術人員會很容易了解到變壓吸附法通常采用多床系統。在這種系統中，對一個循環來說每個床的處理步驟與系統中的其它床的這樣的處理步驟相互交替進行。

為了改進變壓吸附過程，特別是為了減少投資費用，增加可靠性和降低操作費用，以及降低生產單位數量產品的能耗，人們已經作了很多嘗試。這些總目標中的一個具體目標是在生產高純度產品的同時，能夠生產相對高純度的副產品，用于空氣分離和其它氣體分離的Batta專利（美國專利3636679號）公開了將變壓吸附法應用于兩個或更多個床。其中每個吸附床通過同時把原料氣-產品氣從床的相反的兩端引入使該床從較低的解吸壓力部分增壓，隨后，只用原料氣進一步增壓到較高吸附壓力。此后，該床從卸料端釋出不易吸附組分并流減壓，從床中釋出的氣體一部分作為產品氣體回收，其余部分用于壓力平衡和用作系統中其它床的清洗氣。然后，該床在加入另外的原料氣使床部分增壓之前，通過從床的加料端釋放氣體，使床逆流降壓并清洗。該專利方法已成功地應用于空氣分離過程，從空氣中制取不易吸附氧氣?？墒荁atta專利不適用于制取空氣中易吸附的組份，例如氮氣，作為所要求高純度產品氣體。

然而，為了制取易吸附組份作為產品氣體，還有其它各種方法。這些方法通常采用真空循環。在循環過程中，易吸附的氣體混合物在低于大氣壓力下，從床中解吸出來。同樣，Tamura專利（美國專利3797201號）也公開了一種空氣分離方法。該方法在常壓下將空氣加入到吸附床中。該吸附床能夠選擇性地吸附其中易吸附的氮氣。隨后，進行真空解吸把氮氣作為所要求的產品回收。為了提高氮氣產品的純度，Tamura提出在吸附階段開始時，首先從床的卸料端釋出富氧直到被吸附氣體的吸附帶的前緣在該床的卸料端穿透為止，并在較高吸附壓力下并流清洗，然后，在逆流真空解吸和增壓之前，用氮氣進行清洗。雖然，用這個方法能夠制得高純度的氮氣產品，但是由于可使用的壓力和能量效益方面的原因，使得副產氧氣的銷路不暢，使這個方法在應用上受到了限制。類似的循環過程也見于Sircar等人的專利（美國專利4013429號和4264340號）。他們采用兩個吸附系列，每個系列都由一個預處理床和一個主吸附床組成，與可變體積一起實現了各步驟之間氣流的間斷流動。