[发明专利]最佳变压回流吸附无效
申请号: | 96108667.X | 申请日: | 1996-07-11 |
公开(公告)号: | CN1156637A | 公开(公告)日: | 1997-08-13 |
发明(设计)人: | M·S·A·巴克什;F·诺塔罗 | 申请(专利权)人: | 普拉塞尔技术有限公司 |
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: | 刘元金,吴大建 |
地址: | 美国康*** | 国省代码: | 暂无信息 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 最佳 变压 回流 吸附 | ||
本发明涉及用于分离气体混合物的变压吸附工艺过程。更具体而言,涉及采用变压吸附工艺过程从空气中大规模生产氧气时提高生产效率。
变压吸附(PSA)法在空气或其它气体分离作业中的应用是众所周知的。这种PSA工艺过程通常包括以下操作程序:(1)吸附,在较高的吸附压力下,将原料气通入吸附床的进料端以便选择性地吸附更容易吸附的组分,而难吸附的组分则从床的产品端排出;(2)解吸,使吸附床从较高的吸附压力减压到较低的解吸压力,并从该床中排出更容易吸附的组分;(3)吹扫,将吹扫气体通入吸附床,促使所述更容易吸附的组分从吸附床排出;(4)重新加压,将该床的压力从较低的解吸压力增加到较高的吸附压力;以及(5)在工序(1)较高的吸附压力下将另一批原料气通入吸附床,在循环基础上继续执行操作程序。这种PSA工艺过程包括已在Skarstrom的美国专利2,944,621中公开,对用于各种用途的吸附/减压/吹扫/重新加压基本工序的变型而言,各种操作参数的变化在本领域是已知的。
Wagner在美国专利3,430,418中公开了具有至少四个吸附床的吸附系统,在每个床中用作解吸工序的部分,通常将包含难吸附组分的空隙气体从该床的产品端排出,并输送到本系统中初始压力较低的另一个床的产品端,以使两床间的压力均化到中压水平。在顺流均压-减压工序之后,该床从中压,逆流减压到较低的压力,同时从该床的进料端排出更容易吸附的组分。Doshi在美国专利4,340,398中公开了一种采用三个或多个吸附床的PSA法,其中空隙气体不是从一个床的产品端直接输送到另一个床,而是输送到贮槽,气体再从贮槽输送到一个床以便重新加压。Krishnamurthy等人在美国专利4,816,039中也公开了双床PSA系统中采用一个或多个贮槽。该专利公开了在两床之间直接均压之后,将另外的空隙气体从被减压的床的产品端输送到至少一个贮槽。在该床于较低解吸压力下再生之后,这些间隙气体又从贮槽返回该床以便进行均压。由于在其后的逆流减压和吹扫工序中减少了空隙气体的损失,从而使难吸附组分产品气体的回收率增加。
Yamaguchi等人在美国专利5,258,059中描述了PSA法和系统,其中至少采用三个吸附床,在操作循环的减压/重新加压阶段,床对床地直接进行均压。利用贮存塔,即进料/排料工序回转式的分隔贮槽,贮存循环的顺流减压工序中回收的空隙气体,同时排放来自床的产品端的气体。然后,在该循环的床层再生阶段,将这些空隙气体用于吹扫吸附床。贮存塔是专门设计的,用以防止气体在其中混合,即在贮存塔中保持杂质的浓度梯度。
在目前所采用的一些PSA循环中,进行均压-升压工序的吸附床接受其纯度递降的产品气体,该气体来自正处在产品生产工序的另一个床,即处在包括较高吸附压力的加料工序和顺流减压工序的整个产品生产工序的顺流减压阶段。因而在均压-升压工序结束时,纯度最低的气体在该床的产品端。此外,用于吹扫吸附床的气体,当它是从正处于产品生产工序的另一个床中得到的时,其纯度是递降的。如果吹扫气体是从产品贮槽中得到的,则可以获得纯度恒定的吹扫气体。
还应当指出,为了保持现有技术的PSA循环中所要求的产品纯度,生产和均压-降压工序必须比在更容易吸附组分的杂质前沿从该床的产品端穿透之前所需的时间更早地结束。结果,吸附床的吸附能力没有充分利用。此外,当在吹扫均压-升压和重新加压阶段中使用纯度递降的难吸附气体时,由于在这些床的回流工序结束时使用纯度最低的产品气体,结果造成该产品端的更多的污染。在产品生产工序的最初阶段,引入该产品端的污染物使产品的纯度显著下降,并导致难吸附产品气体的平均纯度下降。此外,利用纯度递降的产品气体会使床内传质区的扩展不希望地增加。此外,为了在床内包含传质区并保持产品的纯度,需要更多的吸附剂材料,结果造成床的尺寸因数较高,而且整个PSA法的耗费更大。
在一个典型的现有技术的均压循环中,PSA法包括下列工序:
(I)原料(空气)加压(FP)到较高的吸附压力。
(II)吸附和粗产品生产(AD)。
(III)减压-均衡下降(EQ)(顺流),其中气体被输送到另一个正进行均衡升压工序(EQ)的床。
(IV)减压/排气(EV),在较低的解吸压力下排出废弃(逆流)。
(V)减压/排气废弃,同时吹扫(PG)(逆流)。
(VI)均衡升压阶段(EQ),其中,气体由另一个正进行均衡降压工序(工序III)的床提供。
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