[其他]改进的变压吸附方法

说明书

将原料气体通入变压吸附系统，在一个循环中，每个床经历如下步骤：（１）增压、（２）在较高吸附压力下并流清洗、（３）逆流减压（在一些实施例中包括抽空至低于大气压的解吸压力）。在并流清洗和逆流减压时释出的气体进行再循环，用于增压和并流清洗步骤，这有利于在获得高纯度和高回收率下来回收原料气中易吸附组分，增浓了的不易吸附组分也以较高的回收率作为付产品被回收。这个方法用于分离和回收空气中的氮气产品十分有利。

本发明涉及从气体混合物中回收易吸附组份，特别是用变压吸附法从空气中回收氮气。

许多化工生产过程、炼油、金属冶炼和其它工业部门为提供金属加工环境以及用于其它目的都需要用高纯氮气来进行清洗和复盖。上述这些设备也常用富氧气体来达到各种目的。当然，可以用各种众所周知的空气分离技术来制取氮气和氧气。在许多场合，变压吸附法（PSA）特别适用于多种用途的空气分离，它尤其适用于小规模生产，因为建造规模小的低温空气分离装置在经济上是不可取的。

在变压吸附法中，把含易吸附组分和不易吸附组分的原料气混合物，在较高吸附压力下，通常通入能选择吸附易吸附组分的吸附床。然后，该床减压至较低的解吸压力，以解吸易吸附组分。并在作为循环引入另外的原料气体混合物之前，从床中除去易吸附组分，吸附一解吸操作在吸附床中连续进行循环。本领域的熟练技术人员会很容易了解到变压吸附法通常采用多床系统。在这种系统中，对一个循环来说每个床的处理步骤与系统中的其它床的这样的处理步骤相互交替进行。

为了改进变压吸附过程，特别是为了减少投资费用，增加可靠性和降低操作费用，以及降低生产单位数量产品的能耗，人们已经作了很多尝试。这些总目标中的一个具体目标是在生产高纯度产品的同时，能够生产相对高纯度的副产品，用于空气分离和其它气体分离的Batta专利（美国专利3636679号）公开了将变压吸附法应用于两个或更多个床。其中每个吸附床通过同时把原料气-产品气从床的相反的两端引入使该床从较低的解吸压力部分增压，随后，只用原料气进一步增压到较高吸附压力。此后，该床从卸料端释出不易吸附组分并流减压，从床中释出的气体一部分作为产品气体回收，其余部分用于压力平衡和用作系统中其它床的清洗气。然后，该床在加入另外的原料气使床部分增压之前，通过从床的加料端释放气体，使床逆流降压并清洗。该专利方法已成功地应用于空气分离过程，从空气中制取不易吸附氧气。可是Batta专利不适用于制取空气中易吸附的组份，例如氮气，作为所要求高纯度产品气体。

然而，为了制取易吸附组份作为产品气体，还有其它各种方法。这些方法通常采用真空循环。在循环过程中，易吸附的气体混合物在低于大气压力下，从床中解吸出来。同样，Tamura专利（美国专利3797201号）也公开了一种空气分离方法。该方法在常压下将空气加入到吸附床中。该吸附床能够选择性地吸附其中易吸附的氮气。随后，进行真空解吸把氮气作为所要求的产品回收。为了提高氮气产品的纯度，Tamura提出在吸附阶段开始时，首先从床的卸料端释出富氧直到被吸附气体的吸附带的前缘在该床的卸料端穿透为止，并在较高吸附压力下并流清洗，然后，在逆流真空解吸和增压之前，用氮气进行清洗。虽然，用这个方法能够制得高纯度的氮气产品，但是由于可使用的压力和能量效益方面的原因，使得副产氧气的销路不畅，使这个方法在应用上受到了限制。类似的循环过程也见于Sircar等人的专利（美国专利4013429号和4264340号）。他们采用两个吸附系列，每个系列都由一个预处理床和一个主吸附床组成，与可变体积一起实现了各步骤之间气流的间断流动。