[发明专利]同步变压吸附法无效
申请号: | 95115867.8 | 申请日: | 1995-08-31 |
公开(公告)号: | CN1083731C | 公开(公告)日: | 2002-05-01 |
发明(设计)人: | A·K·吉拉德;H·R·肖布 | 申请(专利权)人: | 普莱克斯技术有限公司 |
主分类号: | B01D53/047 | 分类号: | B01D53/047 |
代理公司: | 中国专利代理(香港)有限公司 | 代理人: | 魏金玺,田舍人 |
地址: | 美国康*** | 国省代码: | 暂无信息 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 同步 变压 吸附 | ||
本发明涉及包含较难吸附组分和较易吸附组分的原料气体混合物的分离。更具体地说,本发明涉及使用变压吸附(PSA)工艺来进行这种这气体的分离。
在许多化学加工、炼油、金属生产和其它工业应用中,经常要为各种目的使用高纯气流。例如,高纯氧被用于多种行业中,诸如化学加工、炼钢石、造纸石以及铅制造厂和玻璃制造厂。许多这种应用都需要流速为每小时2832m3(100000立方英尺)或更多的纯度范围为90-93%的氧气。尺管氧气和氮气可通过种种空气分离技术生产,但是PSA处理方法以对于各种应用领域中的空气分离是特别适合的,尤其对于使用使用低温空气分离厂可能不经济可行的较小规模的操作更是如此。
在变压吸附(PSA)处理中,包含较易吸附组分和较难吸附组分的原料气体混合物一般在高的吸附压力下通过能选择性吸附较易吸附组分的吸附床。此后将床减压到低的解吸压力使较易吸附的组分解吸并从床上转移出去,然后重新加压并将另外的原料气体混合送到床上,这种吸附-解吸-重新加压的循环操作过程在床上连接进行。在真空变压吸附(VPSA)处理中,解吸的低压是指低于常压或真空的解吸压力。这种PSA/VPSA处理一般在多床系统上进行,每张床均使用了循环进行的PSA/VPSA工艺程序,并且与该吸附系统其它床的这种工艺程序的执行情况相互关联。在为作为较难吸附的空气组分的高纯氧气制品的回收设计的PSA/VPSA系统中,每张吸附床通常都包含能够选择性吸附作为较易吸附组分的氮气的吸附材料,一旦床的压力从高的吸附压力水平降低到低的解吸压力水平,所述的氮气随后就会解吸并从床上移走。
为将PSA/VPSA工艺在实际上工业生产中应用,如上述的从原料空气中制备氧气,现已发展出许多处理方法。在一种这样的方法中,具有能从原料空气中选择性地吸附氮气的吸附材料的双床VPSA系统被用于具有六个基本步骤的工艺程序中,每张床均循环地执行这些步骤,并与这些步骤在另一张床上的执行情况相互关联。因此,每张床均进行了下列步骤:(1)随着来自正减压另一张床的顶部或产物端的均压化气体通入到所述床的顶部,床的压力从常压以下的低的解吸压力升至中压;(2)通过在床的底部或原料端导入原料气体使其压力从中压升至吸附所需的高压;(3)进料-吸附-氧气产物回收,其中再将大量原料空气导入所述床的底部,其较难吸附的组分氧气从所述床的顶端作为产品气体或作为床的清洗气体回收;(4)气体从所述床的顶端释出并通到正重新加压的另一床顶部而达到共流减压而使床之间在中压范围均压化;(5)随着气体从所述床的底端释出,将床抽空或逆流减压至常压以下的低的解吸压力;和(6)在所述的低吸附压力下清洗。对于该系统的两张床来说,为使循环操作同步,步骤1-3在一张床上进行,经历了从高的吸附压力到低的解吸压力的降压过程和再生过程,而步骤4-6在另一床上进行,经历了从所述的低的解吸压力到高的吸附压力的再加压过程并用于产品气的制备。总循环时间较短,一般约60秒钟。
在这种处理循环的实践中,步骤(1)的均压化过程引起了要重新加压的床的压力的提高,一般从约35.455kPa(0.35atm)的低于常压的或真空的解吸压力升至约67.871kPa(0.67atm)的中等压力,这里约30.39kPa(0.3atm)压力的提高的所花的时间占据了总循环时间的5-20%。在这种均化步骤进行时,可以理解对于双主档VPSA系统所使用的进料和抽空鼓风机是无负荷的。
在步骤(2)的所述床的再加压期间,原料空气被通到床中使得其压力从起始的均压化时的较低的中压水平范围提高到超常压的高的吸附压力,该压力一般约131.69至151.95kPa(1.3至1.5atm)。
一旦达所需的高的吸附压力,再将大量的原料空气在所述吸附压力下通到所述床的底部,在步骤(3),随着其较易吸附的氮气组分被选择性地吸附,较难吸附的氧气产物5选择性地通过床并从床的顶部被回收。得到的氧气就这样作为所需的氧气制品回收,除了其中一部分被转移用作清洗气体,这种清洗气体一般在其它床上使用。最初回收的氧气一般都作为产品气体,而所述步骤(3)的后一部分操作时一部分氧气才被转作清洗用途。回收氧气一般作为产品气体的步骤(2)的所述床的再加压过程和步骤(3)的开始阶段所述的总循环时间比例随实施方案整体条件的不同而不同,但一般占总循环时间的30-40%。一部分氧气作为产物回收而一部分转作清洗用途的步骤(3)的其余阶段一般占用总循环时间的15-30%。
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