[发明专利]生产富氧气体产物的方法

说明书

本发明涉及由含氧、氮成分的混合气如空气，借助压力变动吸附（PSA）而获得富氧气体的方法。

压力变动吸附系统及方法已被广泛使用于从混合气（包括空气）制备富氧气体，且此种系统和方法已被大量采用。

在如此系统中利用较短循环周期，在尽可能短的时间内很好地利用分子筛材料吸附某一成分之方法是有优点的。短的循环周期一般使用更细的分子筛材料颗粒尺寸以减少扩散阻力。具体的短循环周期实例请见美国专利4194891及4194892。采用上述专利方法可增加氧气产量，但回收率较低，仅为10-20%。

传统的真空PSA方法可得高的氧气回收率（50-60%），但产率稍低。传统的三床PSA方法产率不很高;举一例子，床尺寸系数为2000-2600kg沸石/吨氧气/天。

显然，人们都希望借助更快的循环周期和更细的分子筛颗料而获得高的产率及以传统的三床系统为代表的回收率，而在方法操作上仍然经济简单。

本发明的PSA方法获得富氧气体产物，具有高的氧气回收率及高的产率，解决了已有技术的缺点，且降低成本并保持简单操作。

本发明系统采用短循环周期而很好利用分子筛材料，仅需两个床，因而大大简化了已有技术中的高回收率的三床法。

正如后面所叙述，本发明的另一特征是节省能耗。借助一真空泵的连续运行于两塔系统，输送富氧气体至塔的出口进行压力平衡，同时从同一塔的入口端进行解吸出富氮气体。在此情况下，在整个过程及其他过程中真空泵连续运行，由于真空泵在整个过程各步骤中不空转，故其功率是最理想的。

因此，具有高回收率和产率的二床PSA法借助较细沸石分子筛料颗粒、如20-35筛目，甚至较大颗粒如8-12目在少于30秒、最好在15-25秒内的短循环时间内得以完成。压力变动范围是使用小于40，000帕，最好26，660帕的真空用于解吸，使用小于135，800帕、最好小于122，000帕的最大产物压力。

为更好地理解本发明，以下结合附图对本发明的实施例进行说明。其中：

图1是本发明的流程示意图;

图2是本发明的塔循环周期图。

以下结合图1所示的流程示意图和图2所示的塔循环周期图对本发明进行详述。

图1、2共同表示从一含有氧气、氮气的气体如空气中连续制备富氧气流的方法。每一吸附塔A、B均含有选择性吸附氮气的吸附剂。

本方法借助较细的沸石颗粒、约8-35筛目、最好约12-20筛目。

具体的沸石筛料可从不同的沸石制造商处购置，呈球粒或丸粒状。各步骤的控制可借助常规方法，如用计时器控制的标准设计电磁阀。

步骤1中，阀门1A、2A处于关闭状态，从而隔绝第一塔A的下端即入口端。在塔A的顶端即出口端，阀4A、5A关闭，阀3A开启。对第二塔B而言，阀9B、10B关闭，因而来自塔B出口的气体通过阀3A进入塔A的出口，并由阀8B控制。此时在步骤1中，塔B的入口端的阀6B关闭而阀7B开启，因而气体从塔B的入口端被真 空泵16吸出。

此步骤期间，原先较塔A压力高的塔B之压力使两塔中的压力相等，就是说，在步骤1开始时塔B的压力可为约135，000帕，减少至步骤1结束时的约66，650帕，而塔A的压力从起始时的约34，700帕升至62，650帕。因此，步骤1结束时，塔间压力基本平衡。步骤1极快进行，一般用2-6秒，最好约4秒钟。

步骤2中，阀3A关闭，阀5A，2A开启，同时来自贮器18的富氧产物气体进入塔A的出口并由计量阀26控制回充塔A、进一步升高塔A之压力，具体而言，因为产物贮器中的压力约为106，600帕，塔A中的压力从62，650帕连续增加至约88，000帕。同时，气体仍借助真空泵16通过开启的阀门7B从塔B的入口抽出，塔B的压力继续减少。在步骤2中，该压力可从66，650帕减少至约60，000帕。此外，步骤2所用时间极短，一般为1-5秒，最好3秒。