[发明专利]压力变动吸附分离方法

说明书

本分案申请的原案申请号为95109999.X，其申请日为1995年12月27日，原案发明名称为“压力变动吸附分离方法”。

本发明涉及一种压力变动吸附分离方法，例如，把空气作为原料气体，利用多个充填着优先吸附氮气的吸附剂的吸附筒、把成为难吸气体成分的氧气作为制品而加以分离的压力变动吸附分离方法。

采用压力变动吸附分离方法(下面把它称为PSA方法)用沸石作为吸附剂将空气中氮气和氧气分离，以制取氧气作为制品的方法已广泛使用。用这种PAS方法的氧气制造装置(氧气PSA)，基本上是对充填了沸石的多个吸附筒通过以相对较高压力操作的吸附工序和以相对较低压力操作的再生工序的顺次转换，以连续地制得氧气，但近几年来，为了降低制品氧气的价格，在上述两工序之间还进行均压工序或再加压工序。也有取代均压工序而进行所谓的并流减压工序、把残留在己结束吸附工序的吸附筒内经浓缩的氧气作为制品或净化用气体而加以利用。

无论采用何种工艺，为了使装置小型化和降低氧气的成本，重要的是增加每当量吸附剂的氧气产生量，以及提高氧气的回收率以降低电功率的单位消耗。

例如，作为增加每当量吸附剂的氧气产生量的措施是在再生工序中用一部分制品气体进行筒内的净化，这对促进氮气从吸附剂(沸石)解吸是有效的；用制品氧气进行净化操作，尽管再生工序中减压方法不同(用真空装置把吸附筒内的气体排出而加以减压的真空再生和不用真空装置而把吸附筒内的气体放出而加以减压的常压再生的不同)仍然被广泛地采用着。

另一方面，通过进行均压工序，能使已结束再生工序的吸附筒内经浓缩的富氧气体，在已结束吸附工序的吸附筒内进行回收，因而能提高氧气的回收率。但在用以前的均压法进行氧气回收时，由于没能避免同时有氮气的伴随，因而会使吸附剂上的有效氮气吸附量变少，这是免同时有氮气的伴随，因而会使吸附剂上的有效氮气吸附量变少，这是不合适的。

即，进行上述净化操作主要是为了提高当量吸附剂的氧气产生量，回收率不太变化。进行上述均压工序，虽然能提高氧气的回收率，但却使每当量吸附剂的氧气产生量下降。这样，提高氧气的回收率和增加每当量吸附剂的氧气产生量是两条要求相反的规律，因此无法实施可使两者都能成立的工艺方法。

而且以工业规模使用的氧气PSA，由于会耗费与氧气产生量成比例的大量电力，因而在用户所需的氧气消费量减少的场合下，应将氧气PSA的运转状态变更成减量运转模式，从而使氧气产生量减少同时节省电力消费量。

即，如上所述氧气PSA的PSA装置中，随着制品气体消费量的增减，使装置运转模式变更，使制品气体产生量增减，而用以前的方法，是一边监视从装置产生的制品气体的产生量、纯度、压力等流动特性，一边变更运转模式，进行制品气体供给量的增减。

但，近年的大型氧气PSA中，由于进行大气压吸附和真空再生，即使用所谓的VSA过程，吸附筒出口的制品氧气的压力大致是大气压，为了以用户所希望的压力供给从吸附筒取出的氧气，制品气体供给管路中必须设置压缩机。

因此，为了用具有上述制品气体压送用的压缩机的PSA装置使制品供给量变化，必须设置一种使PSA装置产生的制品气体流量变化的装置和使制品气体压缩机的排出量变化的装置两者合为一体的运转系统。

本发明的第1目的是提供一种能提高作为难吸附成分的制品气体的回收率，同时还能增加每当量吸附剂的制品气体的产生量的PSA方法。

本发明的第2目的是提供一种使制品气体量与用户的消费量一致地进行增减，能容易而且圆滑地变更制品气体量的PSA方法。

本申请第1个发明是一种PSA方法，它是把充填吸附剂的多个吸附筒依次转换成吸附工序、均压工序、减压再生工序、净化再生工序、均压工序。加压工序，使混合气体中的易吸附成分气体吸附在上述吸附剂上，使难吸附成分气体分离，用制品气体压缩机将分离出来的难吸附成分气体压缩、作为制品气体而供给的方法。在上述均压工序中，将已结束吸附工序的吸附筒和已结束将化再生工序的吸附筒的制品排出侧和原料供给侧分别连通，使原料供给侧气体流量渐渐增加，同时加以回收，同时对结束了吸附工序的吸附筒内进行排气操作。

在上述均压工序中，在制品排出侧和原料供给侧的气体回收管路上设置流量调整机构和/或阀门开关速度调整机构，借此调整气体的流量。

因此能防止气体从气体排放侧的吸附筒急骤流入气体接收侧的吸附筒内。又由于剩余的易吸附成分气体不流入气体接收侧，因而能使制品回收率和每当量吸附剂的制品生产量提高。