[发明专利]用于中间产品回收的变压吸附法

说明书

本发明是关于气体的纯化，更具体地说本发明关于提高可吸附原料气混合物的较易吸附组分的回收方法。

变压吸附（PSA）法提供了一种分离和提纯气体如H₂的较为满意的方法。包含在原料气混合物中的气体杂质被PSA系统里的几个吸附床选择性地吸附，吸附发生在几个处于较高吸附压力的床中，而选择性地可吸附的杂质通过把压力降低到较低的解吸压力进行解吸，如果需要的话，在加压到较高的吸附压力吸附原料混合物中残留量的杂质之前，这些床可以在上述的较低压力下清洗以便进一步解吸和除去杂质，这样吸附系统中每个床的一个循环周期就完成了。

PSA法一般用于多床系统，美国WAGNER专利3，430，418公开了一种PSA法和系统，其中，为实现一个特殊的PSA处理程序至少安排了四个吸附床，该程序包括：在较高压力下吸附，通过从床的产品端或排出端释放出的空隙空间气，使床并流减压到中间压力，逆流减压到较低的解吸压力和重新加压到较高的吸附压力。WAGNER公开了把释放出的空隙空间气从一个床直接通入另一个处于较低解吸压力的床，由此使这两个床中的压力被均恒到中间压力，从这个床的产品端并流减压释放残留的空隙空间气，在另一个床从它的较低解吸压力加压之前，用这样的空隙空间气提供给PSA系统里的这个床作为清洗气，每一个床通过这样的压力均恒加压到中间压力后，通过把产品物流排出物逆流加到床的产品端使床从中间压力进一步被部分加压。

在这种技术的进一步发展中，FUDERER等的美国专利3，986，849公开了至少使用七个吸附床的PSA法，在同一个处理循环中PSA法的所有步骤连续都是把原料气混合物至少引入两个吸附床的加料端。在加压到较高的吸附压力之前，每个床依次进行三个压力均衡步骤，这些步骤以特殊的方式进行，得到了较高的产品纯度。

正如这些专利的公开者描述的那样，PSA法是用于净化象H₂那样的气体较满意而实用的工业方法。它具有生产很高纯度产品的优点，例如：纯度超过99.9%的H₂，该PSA法可以用来处理一个宽范围的可用的气体原料。并且不限用于含氢的气流或其他的原料气流。该法不要求预处理或后处理作为该法的一部分。该法和其它的一般的杂质除去方法相比较，它避免了吸附剂的过度降解。此外，由于原料气流和产品气流之间的压力降很小，因此，如上面表明的那样在一个或几个压力均恒步骤中，在吸附压力下得到的产品气流可以进一步用于PSA系统的下一级，并且，可以把每一个床从较低解吸压力或中间压力加压到上述的吸附压力。

大家也知道在选择吸附法的技术中，例如以上提到PSA法可以从一种气体混合物中把较强地可吸附组分作为所需的产品回收，例如，PSA法可用于从含CO₂的气体混合物中回收99%的CO₂，该气体混合物中，CO₂作为易吸附组分，和CO₂一起的其它的例如CH₄H₂N₂等等作为不易吸附组分，当PSA法用于生产不易吸吸附组分的时候，用于这样目的的处理循环过程与上述的应用是基本相同的。

众所周知，当PSA循环过程用于多组分的气体混合物分离时，不易吸附组分和/或易吸附的组分在吸附和/或解吸步骤中可以回收，特别是混合物包含相对于易吸附组分和不易吸附组分的较易吸附组分特征时，这取决于在PSA过程实现时的处理条件。因此，在一个含H₂、 Ar、N₂和CO的气体混合物分离中，H₂是不易吸附组分，而CO₂是易吸附组分，高纯度的H₂可以被回收。而包括Ar、N₂和CO的气体混合物作为易吸附组分从这里分离。同样，高纯度的CO可以作为易吸附的组分被回收，而包含N₂、Ar和H₂的气体混合物作为不易吸附的组分从这里分离。也可能使用已知的PSA循环过程，以便得到包括不易吸附的组分H₂、Ar较轻的产物，也可能得到包括易吸附的N₂和CO的较重的产物。