[发明专利]气体分离方法

说明书

本发明涉及一种采用吸附剂来有选择地从气体混合物中分离气体组份的方法。

从气体混合物中有选择地分离气体组份，特别是气体杂质的方法中，通常是用吸附层中的吸附剂来吸附气体杂质。当吸附剂达到它的使用极限时，对吸附层进行减压处理，再用不含气体杂质的气体清洗该吸附层，从而将气体杂质从吸附层解吸，以进行吸附剂的再生。

在这些方法中，日本专利说明书47051/1987(下面略作’051)公开了一种可减小经处理(即经提纯)的气体损失的气体分离方法。

按照这个方法，气体杂质被有选择地绝热吸附在吸附剂上。再将吸附剂减压并在低压下用气体清洗，所用气体可为较纯的气体或稍有不纯的气体，从而进行气体杂质的解吸，从而实现吸附剂的再生。再将吸附剂加压。已有方法的特点是交替循环使用许多吸附塔来将气体杂质从气体混合物中分离出来，以得到纯净气体。每一循环包含几个步骤，由第一吸附塔起始，其吸附剂在吸附气体杂质后已经疲劳。这些步骤包括：

通过第一吸附塔的出口对其减压，此时第一吸附塔的入口关闭，使存在于第一吸附塔中的气体得以膨胀；

通过另一个已经被再生的吸附塔的入口将膨胀的气体导入该吸附塔中直至该吸附塔的气压与第一吸附塔相等；

通过第一吸附塔的出口对其进一步减压，以使存在于第一吸附塔中的气体进一步膨胀，再将进一步膨胀的气体从一个填料塔的一端引入其中，该填料塔具有高间隙的隋性无孔填料；

通过该填料塔的另一端从吸附剂已经疲劳钝化的第二吸附塔中将进一步膨胀的气体引入填料塔，以排除填料塔中首先提及的那股膨胀气体；

通过第一吸附塔的入口将其减压至最低气压，将从填料塔排出的首先提到的膨胀的气体的全部或部分引入第一吸附塔，以清洗第一吸附塔，并且若剩有从填料塔排出的首先提到的膨胀气体，就将其所剩部分通过第三吸附塔的入口引入到已被再生的第三吸附塔中，以将第三吸附塔加压到中等水平；

在关闭第一吸附塔入口的同时通过其出口将疲劳的第四吸附塔中的膨胀气体引入已被再生的第一吸附塔中，直至第四吸附塔与第一吸附塔气压相等；

在关闭第一吸附塔入口的同时通过其出口从气源将质量同于纯净气体的气体引入第一吸附塔，直至第一吸附塔内的气压等于气源气压；

将含有气体杂质的气体混合物通过第一吸附塔的入口引入其中，再从其出口排出经提纯的气体。

上述已有方法的优点是纯净气体的损失较小。但由于采用了填有高间隙填料的填料塔作为气体留存塔，将会产生下述实际问题。

制备或购买置于填料塔中的填料并非易事，并需较长时间。同时还需要现场填装这些填料。这就大大增加了填料塔的重量和成本。此外，在检查填料塔内部时需将填料取出再填入，这也需要时间和经费。

本发明的目的是改进上述传统方法，并提供一种采用较易制造、安装、检验的设备并适于实际操作的气体分离方法。

本发明提供一种采用多个含有吸附剂的吸附塔来分离气体混合物中气体杂质以获得纯净气体的方法，所述方法包括重复至少三个吸附塔的吸附和解吸附交替循环过程，包括以下步骤a-i：

a)将气体混合物通过第一吸附塔的入口引入其中，从第一吸附塔的出口排出提纯的气体，在第一吸附塔失去吸附能力且提纯气体的纯度在标准值以下之前停止输入和排出气体；

b)将至少一个其它的其吸附剂已被再生的吸附塔的出口与已完成步骤a的第一吸附塔的出口相联，使两个吸附塔气压相同，再切断联系；    

c)将已完成步骤b的第一吸附塔的出口联到一个存留塔的第一端，该存留塔为输入/输出次序保存型，且通过将该存留塔的第二端联到另一个已像第一吸附塔一样完成步骤a、b的吸附塔的至少一个出口上面含有一种气体。这样，第一吸附塔中的气体可以进入存留塔，直至由第一吸附塔中吸附床所吸附的气体组份开始释放到气体中为止；在气体从第一吸附塔进入存留塔时，将存留塔的第二端持续连在已完成步骤a、b、c和下述步骤e的第二吸附塔出口，从而采用被流入存留塔的气体挤出存留塔的气体来清洗第二吸附塔，流入的气体根据需要最好含有一部分纯净气体；

d)根据需要关闭第二吸附塔的清洗阀，以将第二吸附塔与第一吸附塔彼此相联，使两者气压相等，然后切断联系；

e)关闭已完成步骤c、d的第一吸附塔的出口，通过设置在第一吸附塔入口一侧的清洗阀对其减压至最低气压，从而吸附在其吸附床上的组份被解吸附并被清除；