[发明专利]改进的变压吸附操作控制

说明书

本发明涉及变压吸附操作。更具体地说，涉及在可变要求条件下的操作。

在现有技术中，已知变压吸附方法和系统可用来实现所需的原料混合气的分离。在实施变压吸附（PSA）法时，使含有一种易吸附组分和一种不易吸附组分的原料气混合物通过一个能在较高吸附压力下选择性吸附易吸附组分的吸附床。此后，使该床减压到一个可解吸所述易吸附组分的较低的解吸压力，并在加入另一批原料气混合物之前，从所述床中除去易吸附组分，在PSA系统中连续进行这种周期性的吸附-解吸操作。在常见的PSA实践中，一般采用多床系统，其中，按一个循环计，用每个床进行与系统中其它床所进行工序相互关联的PSA处理工序。

PSA技术可非常有利地用于分离空气，以得到产物氮气和副产物氧气。对于这样的操作，通常采用平衡型吸附剂，如沸石分子筛，用来选择性吸附氮气（空气中的易吸附组分），而允许氧气（空气中的不易吸附组分）通过吸附材料床。这样，可以生产所需浓度的稳定的氮气和氧气流。

虽然PSA方法和系统可在稳态条件下对于所需的氮气和氧气生产很容易地实现最佳化，但在不同的实际工业应用中，对这些气体产物的要求不能在长的时间期间保持不变。现有技术中还需要进一步发展PSA方法和系统，以适合在可变的控制条件下操作。因此，需要调节式控制装置，以便使PSA系统可以有效地操作，从而在可变的用户要求条件下，保持所需产物的供应和纯度，同时在降低要求的条件下，降低能量的要求。

因此，本发明的一个目的是提供一种PSA方法和系统，用来在可变要求的条件下由空气生产氮气和氧气。

本发明的另一个目的是提供一种改进的PSA方法和系统，用来在降低氮气产物气量的条件下，提高空气分离操作的效率。

考虑到这些及其它的目的，下面详细地描述本发明，其新颖的特征将在所附的权利要求中具体地指出。

监测一个容积可变的产品贮存容器，以确定用户要求的变化，并在可变要求的条件下，控制用来生产产品氮气和副产品氧气的PSA系统中处理步骤的程序。

下面结合附图详细描述本发明。唯一的附图是本发明为了适应可变的要求条件而采用调节式控制特征的一个两床PSA系统操作的工艺流程循环图。

本发明的目的是通过用一个与PSA系统相配合的可变容积的贮罐来实现的，贮罐系统之间有一流动体积，以便按照可变的要求条件实现PSA循环的所需控制。

在本发明的变压吸附工艺中，用至少有两个吸附床的PSA系统从原料空气中选择性地吸附氮气来生产氮气产物和氧气副产物。按一个循环计，每个吸附床经历的工艺步骤包括再加压到较高的吸附压力，用回流气从床中置换出未吸附的副产物氧气，放气并抽空到较低的解吸压力，以便解吸并从床中除去产物氮气。在高压下提供置换气来对床进行回流置换，如果需要，在再加压和/或放气前，吹洗并调节，以适应降低产物要求时的期间。

按照如图示的具体工艺程序，使用一个两床PSA系统，按一个循环计，床A和床B各自经历所标出的工艺程序，在一个床减压回收产物氮气的同时，另一个床在加压以从原料空气中选择性地吸附另一些氮气，并回收副产物氧气。按所述的一个适当的循环计，在床A中可以看到十个列出的处理程序的步骤的下述描述也与床B有关。在步骤1，通过使床A从其高吸附压力放气到中等压力，解吸高压氮气产物，并从床A的原料-产物端（下端）排到贮罐中。氮气产物从床A流到一个氮气贮罐，通过缓慢地打开位于床A的原料-产物端与所述氮气贮罐之间的管路中的阀件，将气体的流速控制在一个稳定的值。

步骤2包括使床A从所述中间压力抽空到较低压力，在真空下，从所述床A中进一步解吸氮气，并从其原料-产物端排出所述氮气（作为低压氮气产物）。这种氮气可以通往所述的氮气贮罐。通过控制步骤2的持续时间，可使在步骤2从床A排出的氮气数量保持恒定。

在步骤3中，继续对床A抽空，使其达到更低的低于大气压的解吸压力，在该步骤从床A的原料-产物端排出的氮气被作为低压氮气产物回收。像步骤2一样，通过控制步骤3的持续时间，使得从床A排出的气量保持恒定。排出的氮气送往所述的氮气贮罐，或送往床B作为回流气或置换气。

在步骤4期间，从床A的原料-产物端再排出一些氮气，其中将氧气吹洗气引入床A的吹洗一排气端（上端）。这样排出的氮气可以送往床B用作回流气或在床B中作置换气，也可以送往氮气贮罐。