[发明专利]改进的变压吸附方法和系统

说明书

本发明是关于在变压吸附系统中的气体净化，更具体地说，它是关于在这样的系统中改进气体产品回收的方法。

变压吸附（PSA）法是一种很有前途的方法，它为从含有所说气体组份的进料混合气体中至少分离和净化一种气体组份和至少分离和净化一种可选择性吸附的组份。吸附是在吸附床中在较高压力下进行的，其后在压力降至较低解吸压力时，解吸可选择吸附的组份。PSA法一般被用在多床系统中。Wagner专利，美国专利号No3，430，418，披露了PSA法，在一个循环中该法至少采用四个吸附床来实现PSA工艺过程。该过程包括在一较高压力吸附;通过从床的产品端释放空隙空间气体（Voidspacegas）并流减压到中等压力;逆流减压到较低的解吸压力;增压到较高吸附压力。Wagner指出，把从一个床所释放的空隙空间气体直接通到最初处于较低解吸压力的另一床中，因此这两个床中的压力均衡到中等压力，此后当这个床减压到较低压力时另外的空隙空间气就从该床中被释放出来。再者至少部分通过把产品气流逆流到被增压的这个床的产品端，该床就进一步从中等压力增至较高吸附的压力。

在本技术的进一步开发中，Fuderer专利，美国专利号No.3，986，849，披露了至少采用七个吸附床，在重复相同的处理循环中在PSA法所有处理步骤中，把原料混合气流引入至少两个吸附床的加料端。除了上述以外，还可以通过采用第二个压力平衡步骤来实现这个技术的优点。通过这样的步骤，进行增压的床用从另一个床排出的空隙空间气平衡到较高的中间压力，随后这个床从它的初始解吸压力平衡到初始中间压力。进一步同时达到相同的中上压力。按照Fuderer说明，每个床在最终增压到较高吸附压力之前，都要依次经三个压力平衡步骤。Fuderer也披露，通过基本上避免杂质在床之间进行的压力均衡可能发生的分布转化以特殊的方式实现三次压力平衡步骤，以达到较高的产品纯度正如该专利所讨论的那样，在用产品流最终增压之前，在某些情况下，采用第四个压力平衡步骤也是在该技术的范围内。

PSA法一般是在多床系统中进行，以便从吸附系统中提供一种均匀产品流。把在较高压力下从进行吸附的一个床或多个床中排出的一部分产品流用来使该系统的另一些床增压。如Wagner所述，最后部分的增压仅仅是用产品流来实现的。为了避免从整个PSA系统排出的产品总管中产品流基本均匀流动的中断，通常采取的办法是连续抽出一部分产品流以达到增压目的。

由于同时用产品流气体和从另一床释放的空隙空间气体对最初处于较低压力下的吸附床增压，人们得知这样所达到的产品回收率要比在实际工业操作中不要求同时增压的结果稍低一些。随着PSA系统中床数目的增加，在可采用的适当较高的增压速率下，这种作用将变得更加明显，结果造成从每一床中未被回收的产品气体量以及因此逆流减压和排气下所损失的产品气体量增加。当按照PSA法和系统的工业上实施方案的总要求，这样的产品气体损失仍是非所容许的要求时，就需要在本技术领域中对产品气体的这一损失及避免其损失作进一步改进。

因此，本发明的目的是提供一个改进的PSA法和系统。

本发明的另一个目的是要提供一种已改进产品回收的PSA法和系统。

本发明的这些和其它目的，将在下面要详细叙述，其中的一些新特点将在所附的权利要求中具体指出。

将进料气送入至少有四个床的PSA系统，这样在任何给定时间内高压吸附阶段的床数目周期地在“n”和“n-1”之间变动，其中“n”是等于或大于2。每一床在每一周期中的吸附时间是相同的，因此在系统中每一床在每一周期中所接受的进料摩尔数目是相同的。