[其他]压力变动式吸附法中产品纯度控制的方法和设备

说明书

本发明涉及压力变动式吸附（pressure    swing    adsorption）系统中产品纯度的控制，更详细地说，涉及一种自动控制产品纯度的方法和设备，该方法和设备既不致因原料改变而使产品中杂质含量达到不能容许的临界值，又能快速反应且高度稳定。

压力变动式吸附法（PSA）是分离至少含有两种不同吸附性能气体的多组分气体流极其有效而经济的方法。可吸附性较强的气体可以是要从作为产品排出的可吸附性较弱的气体中加以清除的杂质，也可以是我们所希望获得的从可吸附性较弱的气体中分离出来的产品。例如，我们可能希望从含氢的供料流中清除一氧化碳和轻质烃，以制备纯度达99+%的氢气流，供氢化裂解或其它催化过程之用，在这些场合下，这些杂质对催化剂或反应是会产生不好的影响的。另一方面，我们可能希望从原料气中回收可吸附性较强的气体（例如乙烯），以生产出富乙烯的产品。

在压力变动式吸附法中，通常是将多组分气体在高压下送入多个吸附床的一个床层中，在该高压下，可以有效地吸附其中一个组分，同时令至少另一个组分通过。到达某一规定时间时，停止往吸附器中进料，通过一次或多次顺流降压工序将床层减压，使压力降到某一规定水平，足以将分离出来的仍然停留在床层中吸附较弱的一个或多个组分从床层中抽出，这时抽出的气体中吸附性较强的组分的浓度就不太大。然后通过逆流降压工序令床层降压，即沿供料流相反的方向将脱附出来的气体抽出，进一步降低床层中的压力。在多床式装置中，一般还有其它步骤，上述各步骤可以分阶段进行。专利授予喜代永（kiyomaga）的美国专利3，176，444、专利权授予付德勒（Fuderer）等人的美国专利3，986，849和专利权授予瓦格纳的美国专利3，430，418尤其介绍了采用顺流和逆流降压的多床式绝热压力变动式吸附系统，这里全面介绍了这些专利的内容，仅供参考。

众所周知，控制（譬如说）吸附性较弱的组分中产品的杂质使其达到容许的最高含量，可以使系统达到最高的效率。控制产品杂质含量的主要措施是调节各吸附器在吸附工序中所花的时间这也是众所周知的。若产品杂质含量过高，则缩短吸附工序，过低则延长吸附工序。但当处理性能不定的原料时（例如由若干不同料流组成而这些料流不会始终存在的原料），要在原料不断变化的情况下控制产品纯净浓度而不致使杂质达到不能容许的临界值就有困难。

在普通方法中，操作人员监视着产品杂质含量，用人工调节吸附工序的时间。这种人工调节过程可通过反馈控制系统使其自动化。在这种系统中，产品杂质含量经过检测，由控制根据杂质含量实际值与规定值的差值调节吸附工序的时间。但这种系统具有一般反馈控制所固有的缺点，即只有在不希望有的事件（产品杂质含量过高或过低）发生之后才能采取校正行动。

前馈控制系统可以单独使用或与上述反馈控制系统联合使用。前馈控制系统更是复杂得多。供料组成和供料量需要在线测定，并将测定结果输入工艺模拟装置中，以确定校正量。前馈系统有若干缺点，其中包括：（1）前馈控制系统的稳定性本来就比反馈控制系统差。（2）能准确分析多组分体系各组分浓度的系统，不仅极端复杂而且价昂。（3）由于受到实际工艺程序控制系统的限制，不得不采用过于简单和不准确的工艺模拟装置。

目前仍然需要有一种能自动控制压力变动式吸附系统中产品质量的方法和设备，这种方法和设备，不仅应在供料的组成恒定时，而且还应在供料的组成和/或供料量、压力大小或温度改变，以及在系统以其它可变的工艺参数下操作时，都能使系统能达到最高效率。

本发明提供一种控制包括顺流降压工序的压力变动式吸附过程中产品纯度的方法和设备。该方法包括：检测从所述顺流降压过程中获得的流出物的性能，并根据检测到的性能采取校正行动，所述校正行动应能有效地在获取所希望的产品纯度所需的方向上改变产品气体中的杂质浓度。该设备包括：检测所述性能用的装置和采取所述校正行动用的装置。

迫使顺流降压气体中的杂质实际含量达到目标含量应采取的校正行动包括，但不局限于，下列各项：（1）调节吸附阶段时间或其它变量，以控制各吸附剂床层的杂质量。（2）调节顺流降压终止压力，以控制各吸附剂床层产品端的杂质临界值和/或（3）调节各吸附剂层接收到的吹洗气体量，以控制再生程度。

顺流降压气体中的目标杂质含量或其它物理性能达到规定的容许值范围之后，最好测定一下产品气体的杂质含量。若产品气体的杂质含量达不到所希望的值，就应用杂质含量实际值与规定值的差值计算出顺流降压气体中杂质含量新的目标值。差值越大，目标值的变化越大。