[发明专利]具有规则的变压吸附方法

说明书

本发明涉及一种由进料气体料流生产富集化合物X的气体料流的变压吸附(PSA)方法，所述方法采用至少2个吸附器，其中每个吸附器经受具有高压和低压的压力循环，并包括下述连续步骤：a)在循环的高压下吸附，产生富集化合物X的气体料流；b)减压到循环的低压，产生至少一部分洗脱气体；c)借助洗脱气体在低压下洗脱；d)再加压到高压，其特征在于：压力循环具有对应于压力循环持续时间除以吸附器数的相位时间，并且处于压力循环的高压与低压之间的压力循环的压力的改变使得在至少一部分操作条件变化范围中保持PSA的相位时间等于额定相位时间或在额定相位时间的±5％内，所述额定相位时间对应于设计条件下的PSA的相位时间。

本发明涉及一种通过吸附处理气体的方法，在该类型的方法中采用变压吸附处理单元，通常称为PSA单元，而且其中所述单元通过均压和/或洗脱气体调整。

PSA单元通常用于进料气体的分离和/或提纯，特别是在生产氢气、氦气或二氧化碳、干燥、分离空气组分等领域。

所用生产基本纯的氢气的“PSA-H₂”单元采用不同来源的进料气体，例如由蒸汽重整得到的气体、炼厂气或焦炉气形成，或者由来自乙烯或苯乙烯生产单元的废气形成，或来自低温氢气-一氧化碳分离单元。

通常来说，PSA单元由几个吸附器组成，所述吸附器以一定时间间隔形成操作循环，为了方便随后称为“PSA循环”，其在多至操作的吸附器数的相位时间内均匀分布，而且由基本步骤，即如下步骤组成：

-吸附，基本在循环的高压下进行；

-顺流减压，通常从循环的高压开始；

-逆流减压，通常至循环的低压；

-洗脱，基本在循环的低压下进行；和

-再加压，从循环的低压到循环的高压。

顺流减压通常包括一个或多个均压步骤和至少一个供应洗脱气体的提供吹扫步骤。

再加压通常包括相应的均压步骤和使用产品气或洗脱气体的最终的再加压。

这些步骤限定了PSA的特征性压力。

图1对应于具有3个完整均压的循环，其中用于吸附器减压的均压结束时的压力分别为P1、P2、P3，和用于吸附器再加压的P’1、P’2、P’3，其中在这些参数之间相等(P1＝P’1等)。

洗脱气体本身在P3与P4之间提取。

图2对应于包括不完整均压的循环，其特征在于在吸附器减压和吸附器再加压之间的步骤结束时的残存压差：DP1、DP2、DP3。

图3对应于其中提供吹扫步骤与均压3同时进行的循环。由在P2与P3之间的减压得到的气体在洗脱和均压之间分布。在同时进行的步骤的情况下，分配给洗脱的气体的比例是一个重要的参数。

在循环的高压和低压之间的压力P1、P2、P3、P4等的分级为设定其效能的重要参数之一。

事实上，它们决定了在吸附器之间交换的气体的量和洗脱气体的量。以这种方式它们作用于PSA的提取效率和吸附剂的产率，且由此作用于投资。

在下文中，描述会涉及PSA单元在稳定状态下的操作，即在此期间所述单元处于开车或停车的暂态时期除外，其通常对应于为该目的设置的特殊循环。

稳定状态下PSA单元的主要操作约束条件包括产品纯度。在该操作条件下，此时通常优化PSA单元的处理效能水平(performance level)，从而最大化提取效率(产生的气体量/该气体在进料气体中的存在量)，或从而最小化耗能或更通常地，从而降低操作成本或从而最小化投资。

用这种方法得到PSA单元的额定操作循环，其可以直接作为额定操作条件(进料气体的流动速率、被处理气体的流动速率、进料气体组成、单元的操作温度、压力等)的函数来确定。