[发明专利]采用压力周期性变动的吸收作用来分离气体混合物的方法以及实现该方法的工厂设备

说明书

本发明涉及了采用压力周期性变动的吸收作用来分离气体混合物的方法，其中，对每一个吸收器采用了压力周期性变动的循环，它包括吸收、减压/再生和升压阶段的一系列步骤。

对于所有压力变化类型的吸收循环均可实现本发明，例如如下的循环：

-所谓VSA(真空周期性变动的吸收)循环，其中，基本上在大气压力下进行吸收，循环的最小压力要比该大气压力低得多，通常的量级为250到500毫巴。一般采用三个吸收器的设备来实现这些循环；

-所谓MPSA超大气循环，它与上述循环的不同之处在于：在比大气压力高得多的压力下进行吸收，通常的量级为1.3到2巴。一般采用两个吸收器的设备来实现这些循环；

-所谓PSA(压力周期性变动的吸收)循环，其中，在比大气压力高得多的压力下进行吸收，通常的量级为3到50巴，同时循环的最小压力基本上等于大气压力或者等于几巴的压力。

以下涉及了后者的应用，并采用缩写词PSA来作为描述所有循环的通用术语。另外，所表示的压力为绝对压力。

词语“压力周期性变动的吸收”或PSA在这里用于表示已提出的各种循环，例如采用基本上为等温的选择性吸收作用，从蒸汽转化的合成气体中生产氢气，每个吸收器的压力在高压和低压之间变化。循环的高压可大于或等于大气压力，而循环的低压可等于或小于大气压力。这些运行过程包括了吸收器的吸收、减压/再生和再加压的各个步骤的组合。

另外，下文中术语“入口”和“出口”表示在吸收阶段中吸收器的入口和出口端；词语“顺流”表示在该吸收阶段中吸收器内气体流动的方向；词语“逆流”表示相反的流动方向。

所谓PSA工厂设备，也就是实现上述PSA循环的工厂设备，均充分利用了日益增长的成果，特别是在提纯氢气、处理天然气体、分离空气中的气体、再生溶液和分馏合成气体等方面的成果。

这些成果引导着PSA工厂设备的制造厂商来制造工厂设备，这些工厂设备尽管运行较好，但也变得越来越复杂。

这从以下事实可以看出：工厂设备包括了与大量阀门相连接的许多吸收器。

因此，例如在报告US 4 834 780中描述的PSA工厂设备，包括了6个吸收器和37个阀门，在报告US 4 475 929中描述的另一个工厂设备包括了10个吸收器和67个阀门。

如果循环的适当运行依赖于打开和关闭可得到所需压力循环的阀门的顺序，则易于看到，在每个循环上工作的这些阀门中，有一个产生误动作就可能引起PSA工厂设备运行的严重问题。

例如，应特别强调造成阀门误动作的两种情形：

1)第一种误动作是在于阀门的机械故障，使得尽管已发出了打开指令而阀门仍然保持关闭(或者情形相反)，或者阀门仅仅非常缓慢地打开或关闭。

装在阀门中或者可能时与定时系统连接的位移传感器可以发现这种事故。

另外，如果这种类型的误动作一般引起各个吸收器压力循环的明显不平衡，则这种事故相当容易判断。

2)第二种误动作可能由已关闭阀门的密封缺陷所引起，它导致在各吸收器之间，或者吸收器和生产物管线或残余物管线之间的内部泄漏。

与机械故障不同，在运行中的设备上很难发现已关闭的不密闭阀门中的泄漏。

尽管如此，由于吸收器的不平衡运行，或者直接由于生产物漏失到残余气体的管线中，它们会造成起PSA工厂设备性能的降低。

为了识别在关闭状态下具有密封缺陷的阀门，通常采用定期的停产检修来进行密封试验。

但是，这种类型检查具有费时费力的缺点。另外，由于是在工厂设备停产期间检查，这些检查只能在相隔很久的时间上进行。

但是，如果由阀门密封缺陷引起并导致提取效率降低几个百分点的生产损失可能延续几个月，则这种损失是很显著的。

本发明的目的是提供一种方法来克服这些缺点，它能够在PSA工厂设备的工作循环期间发现密封缺陷。

为此，本发明涉及一种方法，它采用压力周期性变动的吸收作用来分离气体混合物，其中，对每个吸收器采用压力周期性变动的吸收循环，它包括吸收、减压/再生和升压阶段的一系列步骤，运行过程的特征在于：循环还至少临时包括了隔离吸收器的一个或一个以上的步骤，在该步骤中记录了被隔离吸收器中的压力变化。

本发明的方法还具有一个或几个以下的特征：

-在循环的高压和低压之间的中等压力上进行隔离步骤，

-把所记录的压力变化与预定的界限值比较，当压力变化超出预定界限值时发出警告，

-隔离步骤的时间为总循环时间的0.5％到5％之间，