[发明专利]使用含有纯化气体中不想要的组分的气体通过吸附与再生而纯化的方法

说明书

本发明涉及通过吸附的纯化方法，其中吸附剂循环再生，特别是TSA(变温吸附)型方法，其中将包含至少一种主要组分和至少一种杂质的气体混合物至少部分地纯化。

惯例地，TSA方法循环包括如下步骤：

a)通过在超大气压和环境温度下吸附杂质而纯化空气，

b)将吸附剂减压至大气压，

c)在大气压下，特别借助废气，通常来自空气分离装置并使用一个或几个换热器加热至通常100-250℃的温度的不纯氮气使吸附剂再生，

d)将吸附剂冷却至环境温度，特别是通过继续将来自空气分离装置但不加热的所述废气引入其中，和

e)将吸附剂用例如来自生产阶段中另一吸附器的纯化空气再加压。

已知将吸附剂用不同于待处理气体的气体再生。

例如，US5897686公开了通过惰性，特别是氮气将H₂/CO混合物干燥和脱碳酸。然后将吸附器再加压并返回生产中。

然而，在某些情况下，某些化合物，甚至是惰性的，在产生的气体中可能是麻烦的，必须被排除或者保持在给定的阈下使得产生的气体可以在工业上使用。

可提及所谓超纯气体的最终纯化，其必须含有仅ppm，或者甚至ppb水平或甚至更少的杂质。

这也是H2/CO混合物或者更通常合成气的某些应用的情况。

更特别地，气体混合物为包含氢气、CO、可能的甲烷、氮气、氩气、氧气的合成气，且主要杂质为一部分水基团、甲醇、CO₂以及可能的NH₃、HCN、痕量C₂+等烃。

意欲将纯化气体例如在低温装置中分离成富含H₂和/或CO的馏分或者根据确定的H₂/CO比送入下游装置中。

如所述，合成气可含有少量某些组分，例如N₂或Ar，其来自天然气，或者来自用作原料的煤，或者来自在合成气制备中用作氧化剂的氧气，或者来自入口空气或来自处理期间的供应气体中的惰性气体。

根据由合成气得到的产物的用途，这些气体通常表现为惰性气体，有时表现为毒物。

因此，它们在意欲用于各种合成(羰基合成醇、甲醇等)的无论是氢气、CO还是H₂/CO混合物中的含量受规格限制。

这些极限可以为数ppm至数摩尔%，例如就意欲用于精炼厂的氢气而言，数千ppm，就某些合成而言，3%。

这些气体的分离是可能的，但通常是昂贵的。

在纯化合成气的情况下，解决方法使用用氢气再生以防止引入其它组分，特别是氮气。然而，该解决方法要求再生气体再循环以避免失去它。

因而，产生的问题是改进具有用含有不想要的组分的气体再生的纯化方法，所述纯化方法会导致将过量的该不想要的组分引入纯化气体中。

本发明解决方法是借助吸附包含主要组分和杂质的气体混合物的纯化方法，所述方法执行至少一个吸附器，所述吸附器具有至少一种吸附剂并经受压力循环，包括至少一个吸附步骤、产生富含主要组分的流的步骤和再生步骤，其特征在于再生步骤包括：

-使用再生气体使吸附剂再生，所述再生气体包含“不想要的”组分，其含量比富含主要组分的流中该“不想要的”组分的容许含量大至少10倍；和

-使用清洗用气体清洗吸附剂，以这种方式从吸附剂中除去至少一部分“不想要的”组分。

“不想要的”组分意指纯化流中不想要的组分，换言之，富含主要组分的流中不想要的组分。

根据定义，在吸附器出口处不将清洗用气体与待纯化气体混合物混合或与富含主要组分的流混合，因为它会随着“不想要的”组分离开。

为符合该最大浓度，解决方法是通过控制清洗用气体的流量和/或清扫的持续时间而调整清洗用气体的量。

根据情况，本发明方法可具有如下特征中的一个或几个：

-再生气体包含含量大于或等于50摩尔%的次级组分，且富含主要组分的流中所述次级组分的容许含量为小于或等于5摩尔%；

-以如下方式调整清洗用气体的流量和/或清洗的持续时间以从吸附剂中除去至少一部分“不想要的”组分，所述“不想要的”组分必须具有在富含主要组分的流中小于或等于5摩尔%的浓度；

-吸附器连续地操作；

-吸附在第一压力P1下进行；再生在小于P1的第二压力P2下进行；清洗在小于P1，优选等于或小于P2的第三压力P3下进行；

-清洗用气体选自待处理气体混合物或富含主要组分的流；