[其他]壓力變動式吸附法中產品純度控制的方法和設備

無效

• 申請號: 87105154
• 申請日: 1987-06-30
• 公開（公告）號: CN87105154A
• 公開（公告）日: 1988-02-03
• 發明（設計）人: 杰弗里·奎因頓·米勒;小羅伯特·勞頓·格雷
• 申請（專利權）人: 聯合碳化公司
• 主分類號: B01D53/30
• 分類號: B01D53/30;B01D53/04
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 曹濟洪,許新根

本發明涉及壓力變動式吸附（pressure????swing????adsorption）系統中產品純度的控制，更詳細地說，涉及一種自動控制產品純度的方法和設備，該方法和設備既不致因原料改變而使產品中雜質含量達到不能容許的臨界值，又能快速反應且高度穩定。

壓力變動式吸附法（PSA）是分離至少含有兩種不同吸附性能氣體的多組分氣體流極其有效而經濟的方法。可吸附性較強的氣體可以是要從作為產品排出的可吸附性較弱的氣體中加以清除的雜質，也可以是我們所希望獲得的從可吸附性較弱的氣體中分離出來的產品。例如，我們可能希望從含氫的供料流中清除一氧化碳和輕質烴，以制備純度達99+%的氫氣流，供氫化裂解或其它催化過程之用，在這些場合下，這些雜質對催化劑或反應是會產生不好的影響的。另一方面，我們可能希望從原料氣中回收可吸附性較強的氣體（例如乙烯），以生產出富乙烯的產品。

在壓力變動式吸附法中，通常是將多組分氣體在高壓下送入多個吸附床的一個床層中，在該高壓下，可以有效地吸附其中一個組分，同時令至少另一個組分通過。到達某一規定時間時，停止往吸附器中進料，通過一次或多次順流降壓工序將床層減壓，使壓力降到某一規定水平，足以將分離出來的仍然停留在床層中吸附較弱的一個或多個組分從床層中抽出，這時抽出的氣體中吸附性較強的組分的濃度就不太大。然后通過逆流降壓工序令床層降壓，即沿供料流相反的方向將脫附出來的氣體抽出，進一步降低床層中的壓力。在多床式裝置中，一般還有其它步驟，上述各步驟可以分階段進行。專利授予喜代永（kiyomaga）的美國專利3，176，444、專利權授予付德勒（Fuderer）等人的美國專利3，986，849和專利權授予瓦格納的美國專利3，430，418尤其介紹了采用順流和逆流降壓的多床式絕熱壓力變動式吸附系統，這里全面介紹了這些專利的內容，僅供參考。

眾所周知，控制（譬如說）吸附性較弱的組分中產品的雜質使其達到容許的最高含量，可以使系統達到最高的效率。控制產品雜質含量的主要措施是調節各吸附器在吸附工序中所花的時間這也是眾所周知的。若產品雜質含量過高，則縮短吸附工序，過低則延長吸附工序。但當處理性能不定的原料時（例如由若干不同料流組成而這些料流不會始終存在的原料），要在原料不斷變化的情況下控制產品純凈濃度而不致使雜質達到不能容許的臨界值就有困難。

在普通方法中，操作人員監視著產品雜質含量，用人工調節吸附工序的時間。這種人工調節過程可通過反饋控制系統使其自動化。在這種系統中，產品雜質含量經過檢測，由控制根據雜質含量實際值與規定值的差值調節吸附工序的時間。但這種系統具有一般反饋控制所固有的缺點，即只有在不希望有的事件（產品雜質含量過高或過低）發生之后才能采取校正行動。

前饋控制系統可以單獨使用或與上述反饋控制系統聯合使用。前饋控制系統更是復雜得多。供料組成和供料量需要在線測定，并將測定結果輸入工藝模擬裝置中，以確定校正量。前饋系統有若干缺點，其中包括：（1）前饋控制系統的穩定性本來就比反饋控制系統差。（2）能準確分析多組分體系各組分濃度的系統，不僅極端復雜而且價昂。（3）由于受到實際工藝程序控制系統的限制，不得不采用過于簡單和不準確的工藝模擬裝置。

目前仍然需要有一種能自動控制壓力變動式吸附系統中產品質量的方法和設備，這種方法和設備，不僅應在供料的組成恒定時，而且還應在供料的組成和/或供料量、壓力大小或溫度改變，以及在系統以其它可變的工藝參數下操作時，都能使系統能達到最高效率。

本發明提供一種控制包括順流降壓工序的壓力變動式吸附過程中產品純度的方法和設備。該方法包括：檢測從所述順流降壓過程中獲得的流出物的性能，并根據檢測到的性能采取校正行動，所述校正行動應能有效地在獲取所希望的產品純度所需的方向上改變產品氣體中的雜質濃度。該設備包括：檢測所述性能用的裝置和采取所述校正行動用的裝置。

迫使順流降壓氣體中的雜質實際含量達到目標含量應采取的校正行動包括，但不局限于，下列各項：（1）調節吸附階段時間或其它變量，以控制各吸附劑床層的雜質量。（2）調節順流降壓終止壓力，以控制各吸附劑床層產品端的雜質臨界值和/或（3）調節各吸附劑層接收到的吹洗氣體量，以控制再生程度。

順流降壓氣體中的目標雜質含量或其它物理性能達到規定的容許值范圍之后，最好測定一下產品氣體的雜質含量。若產品氣體的雜質含量達不到所希望的值，就應用雜質含量實際值與規定值的差值計算出順流降壓氣體中雜質含量新的目標值。差值越大，目標值的變化越大。