[发明专利]用高本征扩散率吸附剂及低压力比的变压吸附气体分离法

权利要求书

1、一种变压吸附方法包括重复N步骤的循环，所述方法适用于选择性地将第一组分吸附于吸附剂床中，使气体混合物中的组分分离为至少第一组分和第二组分，所述方法包括步骤：

a)、在循环的吸附步骤中，提高进入所述床的气体进料压力至吸附压力，使所述吸附剂能够吸附所述第一组分，该吸附剂对第一组分的本征扩散率等于或大于3．5×10^-6平方米／秒；

b)、在所述循环的脱附步骤中，降低该床的压力至脱附压力，使所述第一组分从该吸附剂上脱附下来，所述吸附压力对脱附压力之压力比处于优选5．0以下的范围。

2、按照权利要求1的变压吸附方法，其中所述压力比处于更优选约3．5-5范围。

3、按照权利要求1的变压吸附方法，其中该吸附剂对第一组分的本征扩散率等于或大于4．0×10^-6平方米／秒，所述压力比处于优选约1．5-3．5的范围。

4、按照权利要求3的变压吸附方法，其中在一次循环中的最低压力在6-9psia范围和在所述循环中最高压力在约18-24psia范围。

5、按照权利要求3的变压吸附方法，其中所述气体为空气，所述第一组分为氮，所述第二组分为氧。

6、按照权利要求1的变压吸附方法，其中所述吸附剂是颗粒状的，其平均粒径在0．8-1．6毫米之间。

7、按照权利要求1的变压吸附方法，其中所述吸附剂是X型沸石，其SiO₂／Al₂O₃，比小于或等于2．5，并是用Li交换(＞70％)过的。

8、按照权利要求1的变压吸附方法，其中所述吸附剂床的尺寸沿气体流动穿过该吸附剂床方向约1．2米以下，所述方法在时间40秒内完成步骤a)及b)。

9、按照权利要求1的变压吸附方法，其中所述吸附剂的床尺寸沿气体流动穿过该吸附剂床方向约0．9米以下，所述方法在时间30秒内完成步骤a)及b)。

10、按照权利要求1的变压吸附方法，其中所述吸附剂床尺寸沿气体流动穿过该吸附剂床方向约0．6米以下，所述方法在时间20秒内完成步骤a)及b)。

11、一种实现气体分离方法的变压吸附系统包括重复N步骤的循环，所述分离方法通过选择性地将第一组分吸附在吸附剂颗粒床中，使气体混合物的组分分离为至少第一组分及第二组分，所述系统包括：

一种对所述第一组分有选择性的吸附剂，所述吸附剂对该第一组分的本征扩散率等于或大于3．5×10^-6平方米／秒；相对于使用较小本征扩散率的变压吸附系统，所述系统的床尺寸因子(BSF)减小和比能耗下降；和

控制手段，用于控制该床的吸附压力对脱附压力之比例在低于优选5．0的范围内。

12、按照权利要求11的系统，其中所述控制手段控制所述比例处于更优选约3．5-5的范围。

13、按照权利要求11的系统，其中所述控制手段在该方法过程中控制该床的压力降，使之在吸附及脱附期间不超过约1．0psi。

14、按照权利要求11的系统，其中所述控制手段在该方法过程中控制该床的压力降，使之在吸附及脱附期间不超过约1．5psi。

15、按照权利要求11的系统，其中所述吸附剂颗粒对该第一组分的本征扩散率等于或大于4．5×10^-6平方米／秒，所述控制手段控制所述比例处于优选约1．5-3．5的范围。

16、按照权利要求11的系统，其中所述床按径向环状结构排列，所述气体混合物的流型为流经该环状结构的流型。

17、按照权利要求16的系统，还包括：

单段真空泵，与所述床偶联，用于在该气体分离方法的脱附期中从该床抽出被吸附的组分。

18、按照权利要求11的系统，其中所述气体为空气，所述第一组分为氮，所述第二组分为氧。

19、按照权利要求18的系统，其中该系统的床尺寸因子＜500磅／TPDO，比能耗＜7．5千瓦／TPDO。