[发明专利]从气流中回收烃类的方法

说明书

发明的技术领域

本发明涉及通过吸附法来分离气体混合物组份的方法。更具体地说，本发明涉及用变压吸附(PSA)方法从空气或空气组份中分离低分子量烃类或其组份的方法。

发明的技术背景

含甲烷之类的低分子量烃的气体混合物常存在于煤矿、油田和其他地下沉积物的气体混合物中，各种工业过程往往也产生这类气体混合物。由于其价值，从这些气体混合物中回收烃类具有巨大的经济动力。

许多方法可用于分离上述气体混合物的组份。一种用于分离气体混合物组份的高效方法是低温蒸馏。该项技术对于处理原料气体中不含氧气和可燃气体混合物的大规模分离塔来说是非常有用的。然而，如果在蒸馏塔中将包括烃和空气之类的含氧气体的气体混合物低温分离成基本上纯的烃和氧气流，会在塔中的某一点形成可燃混合物，由此就有爆炸的危险。因此，低温分离不能用来安全分离氧气和烃类的混合物。

然而，如果先将氧气从气体混合物中分离，低温分离也可用来将气态的烃与含氧气体混合物的其它组份分离。例如通过氧气和部分烃气体的催化燃烧可从混合物中除去氧。这种分离方法也有其主要缺点。第一，氧化是强放热反应，因此必须采取排除废热的措施。第二，在燃烧中浪费了一些有价值的烃。因此可以理解，只有当气体混合物中氧气的浓度很低时，如低于1％(体积)，这种回收烃气体的方法才可使用。

另一种曾被考虑用于从含氧气体混合物中回收气态烃的方法是吸附。按照该方法，将气体混合物通过一种吸附剂，该吸附剂可从气体混合物中优先吸附烃。气态烃一般作为解吸产物流回收，而混合物中的其他气体一般作为非吸附产物流回收。然而，常规吸附方法对于从烃—氧气体混合物中回收气态烃来说还不能实用，因为当该方法被优化成生产高纯烃时，难于产生含浓度低于可燃混合物下限的可燃气体的非吸附气流。

某些变压吸附方法曾被成功地用于从空气或其他含氧气体混合物中回收高纯度的烃气体，而不产生可燃气体混合物。例如，美国专利4,305,734(McGill申请的)揭示了一种从可燃气体—空气混合物中分离甲烷之类的可燃气体的方法，该方法让气体混合物通过优先吸附可燃气体的吸附剂床。McGill方法的吸附步骤是按如下方法进行的：先用可燃气体顺流吹扫(flush)吸附塔，然后通过吸附塔的降压从吸附塔中回收可燃气体。美国专利5,229,089(Ramachndran等申请的)揭示了从气流的其他组份中回收甲烷之类的可燃气体的方法，该方法包括用原料气体使吸附塔增压的步骤，这时可燃气体被吸附，然后，用解吸气体顺流吹扫吸附床。

所需的吸附特征使这种气体分离方法特别适用于从含氧气体混合物中分离烃之类的可燃气体。本发明提供了一种改进的用于从大气气体中分离通常为气态的烃的变压吸附方法。发明的概述

按照本发明的广义概念，用变压吸附方法从主要包括一种或多种含1—5个碳原子的烃和氮气、氧气和氩气中至少一种气体的气体混合物中回收富烃产物，该方法使用能从气体混合物中选择性地吸附烃的吸附剂，该循环包括：步骤(a)通过使气体混合物顺流流入吸附床而将吸附床加压至约15—45psig的吸附压力(约绝压2.0—4.1巴)，步骤(b)通过让富烃产物顺流通入吸附床而吹扫吸附床，同时顺流从吸附床中提取脱烃气体，步骤(c)逆流使吸附床降压，由此从中解吸富烃产物并再生吸附床。

在本发明的一个优选的实施方案中，变压吸附循环包括：步骤(a)经逆向通入如下步骤(d)中产生的吸附床顺流减压气体使吸附床部分增压，步骤(b)通过在吸附床中顺流加入气体混合物将吸附床加压至约15—45psig的吸附压力；步骤(c)将富烃产物气体顺流通入吸附床，同时从吸附床中顺流提取脱烃气体；步骤(d)经顺流从吸附床中提取气体使吸附床部分降压；以及步骤(e)经从吸附床中逆向提取吸附的烃气体而使吸附床进一步降压，由此再生吸附床并产生富烃产物。

在本发明的另一个优选的实施方案中，变压吸附循环包括：步骤(a)经逆向通入如在步骤(c)中产生的吸附床脱烃气体使吸附床部分增压，步骤(b)通过在吸附床中顺流加入原料气体将吸附床加压至约15—45psig的吸附压力；步骤(c)将富烃产物气体顺流通入吸附床，同时从吸附床中顺流提取脱烃气体；步骤(d)经从吸附床中逆向提取吸附的烃气体而使吸附床降压，由此再生吸附床并产生富烃产物。