專利名稱：一種改進(jìn)的變壓吸附方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于吸附分離技術(shù)領(lǐng)域，更具體地是一種從各種氣體混合物分離或純化氣體組分的變壓吸附(簡(jiǎn)稱PSA)方法。
背景技術(shù)：
變壓吸附(簡(jiǎn)稱PSA)作為吸附分離過程的一項(xiàng)重要分支，主要用于各種工業(yè)氣體混合物的分離與純化。例如，用于從各種含氫混合氣體中除去輕烴類、氮?dú)狻⒁谎趸?、二氧化碳等，以制取弱吸附能力的純氫氣體(純度通常大于98％)，用于石油和化學(xué)工業(yè)中的各種加氫過程以及冶金和電子等工業(yè)領(lǐng)域。另一方面，還可用于從各種混合氣體中回收較強(qiáng)吸附能力的氣體如乙烯、一氧化碳、二氧化碳等。
為解決變壓吸附過程產(chǎn)品氣回收率低、吸附劑耗量大等問題，美國(guó)專利3986849提出了多床選擇吸附的變壓吸附方法。該工藝采用至少七個(gè)吸附床，每個(gè)吸附床經(jīng)歷至少三次均壓步驟。對(duì)于該專利所述的十床三次均壓變壓吸附系統(tǒng)，每個(gè)吸附床的每次循環(huán)過程由吸附、一次均壓降壓、二次均壓降壓、三次均壓降壓、順向降壓(提供沖洗氣)、逆向降壓、逆向沖洗、三次均壓升壓、二次均壓升壓、一次均壓升壓、最終升壓等步驟構(gòu)成。在十床運(yùn)行中，始終有三個(gè)吸附床處于吸附步驟(生產(chǎn)產(chǎn)品氣)，其余七個(gè)吸附床處于不同的再生步驟。該方法提出的多床變壓吸附方法，采用單床對(duì)單床的沖洗工藝，即一個(gè)吸附床順向降壓過程排放的氣體僅為另外一個(gè)吸附床提供沖洗氣，從而影響了多床變壓吸附過程的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品氣回收率。要增加均壓次數(shù)以提高產(chǎn)品氣回收率，就必須增加變壓吸附系統(tǒng)的吸附床數(shù)量或減少逆向沖洗的時(shí)間，從而導(dǎo)致變壓吸附系統(tǒng)投資的增加或高產(chǎn)品氣回收率的降低。((美)R.T.揚(yáng)著，《吸附法氣體分離》，化學(xué)工業(yè)出版社，1991年1月，葉振華著，《化工吸附分離過程》，中國(guó)石化出版社，1992年12月)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服已知技術(shù)的不足，提供一種高產(chǎn)品氣回收率、低吸附劑耗量的高效變壓吸附方法。
本發(fā)明的主要技術(shù)方案以上述已知技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)多床同時(shí)吸附的變壓吸附系統(tǒng)，用單床對(duì)多床的沖洗工藝即一個(gè)吸附床的順放氣直接或經(jīng)過至少一個(gè)順放氣罐同時(shí)為一個(gè)或至少兩個(gè)其他吸附床提供沖洗氣，可在同樣的循環(huán)時(shí)間內(nèi)，實(shí)現(xiàn)比上述已知技術(shù)更長(zhǎng)的沖洗時(shí)間，或者可縮短循環(huán)時(shí)間，從而提高變壓吸附系統(tǒng)的產(chǎn)品氣回收率和變壓吸附系統(tǒng)吸附劑的利用率，降低變壓吸附系統(tǒng)的投資。
由于本發(fā)明可提供比上述已知技術(shù)更長(zhǎng)的沖洗時(shí)間，在保證沖洗效果的情況下，逆向沖洗步驟的最后階段也可進(jìn)行輔助升壓，因此可獲得更多的均壓次數(shù)，從而提高變壓吸附系統(tǒng)的產(chǎn)品氣回收率。此時(shí)一個(gè)吸附床的順放氣直接或經(jīng)過至少一個(gè)順放氣罐同時(shí)用作至少一個(gè)其他吸附床的逆向沖洗氣和至少另一個(gè)其他吸附床的輔助升壓氣體。上述升壓過程為輔助升壓步驟，可升壓至兩個(gè)吸附床壓力相等，也可升壓至某一中間壓力。
本發(fā)明通過設(shè)置至少一個(gè)順放氣罐，還可以實(shí)現(xiàn)單床同時(shí)吸附的變壓吸附系統(tǒng)的連續(xù)沖洗，并縮短其循環(huán)時(shí)間，從而提高變壓吸附系統(tǒng)吸附劑的利用率，降低變壓吸附系統(tǒng)的投資；或者在保證沖洗效果的情況下，在逆向沖洗步驟的最后階段進(jìn)行輔助升壓(可升壓至兩個(gè)吸附床壓力相等，也可升壓至某一中間壓力)，因此可獲得更多的均壓次數(shù)，從而提高變壓吸附系統(tǒng)的產(chǎn)品氣回收率。
本發(fā)明的變壓吸附方法特別適用于從各種含氫混合氣體中除去輕烴類、氮?dú)?、一氧化碳、二氧化碳等，以制取弱吸附能力的純氫氣體。本發(fā)明的變壓吸附系統(tǒng)的吸附壓力為0.2-8.0Mpa，最好為0.7-3.6Mpa，吸附溫度為5-80℃，最好為20-45℃，解吸壓力為常壓-4.0Mpa，最好為0.03-0.2Mpa。
本發(fā)明的變壓吸附系統(tǒng)，根據(jù)所分離的流體和所采用的工藝技術(shù)不同，吸附床可以是單一吸附劑床層，也可以是不同吸附劑組成的兩層或多層復(fù)合床，所用的吸附劑為工業(yè)上常用的吸附劑，包括分子篩、活性炭、活性氧化鋁、硅膠等。吸附床的數(shù)量根據(jù)所分離的流體種類、流量、壓力進(jìn)行選擇，通常為4至20個(gè)吸附床，最好為6至16個(gè)吸附床，始終有1個(gè)、2個(gè)或多個(gè)吸附床處于吸附步驟，構(gòu)成多床多次均壓工藝，均壓次數(shù)為1至8次，最好為2至6次。其吸附和再生循環(huán)過程由吸附、多次均壓降壓、順向排放、逆向排放、逆向沖洗、多次均壓升壓和最終升壓等步驟組成。
每個(gè)吸附床在每一次吸附和再生循環(huán)過程中依次經(jīng)歷以下步驟1.至少一個(gè)吸附步驟在吸附壓力下，原料混合氣進(jìn)入吸附床的原料端，同時(shí)從吸附床的產(chǎn)品端輸出產(chǎn)品氣。
2.至少一個(gè)均壓降壓步驟由上述吸附床的原料端向上述吸附床的產(chǎn)品端排出床層死空間氣體，分別用于其他吸附床的均壓降壓過程。均壓降壓步驟的次數(shù)即均壓次數(shù)為1至8次最好為2至6次。
3.至少一個(gè)順向降壓排放步驟由上述吸附床的原料端向上述吸附床的產(chǎn)品端排出床層死空間氣體，進(jìn)一步降低上述吸附床的壓力，上述吸附床的順向排放步驟排放的順放氣直接或經(jīng)過至少一個(gè)順放氣罐同時(shí)為至少一個(gè)其他吸附床或同時(shí)為至少兩個(gè)其他吸附床提供沖洗氣或輔助升壓氣體，或者用于同時(shí)為至少一個(gè)其他吸附床提供沖洗氣和為至少一個(gè)其他吸附床提供輔助升壓氣體。順向降壓排放步驟可以占用1個(gè)、2個(gè)或多個(gè)時(shí)間單元，最好為1個(gè)或2個(gè)，也可與其他步驟包括最后一個(gè)均壓降壓步驟和逆向排放步驟中的1個(gè)或2個(gè)，共用1個(gè)時(shí)間單元。
4.至少一個(gè)逆向排放步驟由上述吸附床的產(chǎn)品端向上述吸附床的原料端將吸附塔壓力降至解吸壓力，此時(shí)被吸附的雜質(zhì)開始從吸附劑中大量解吸出來，解吸氣進(jìn)入解吸氣緩沖罐。逆向降壓排放步驟可以占用1個(gè)、2個(gè)或多個(gè)時(shí)間單元，最好為1個(gè)或2個(gè)，也可與其他步驟包括最后一個(gè)均壓降壓步驟、順向排放步驟、逆向沖洗步驟中的1個(gè)或2個(gè)，共用1個(gè)時(shí)間單元。
5.至少一個(gè)逆向沖洗步驟由上述吸附床的產(chǎn)品端接收順放氣向上述吸附床的原料端進(jìn)行沖洗，使吸附劑中吸附的雜質(zhì)進(jìn)一步解吸，逆向沖洗步驟產(chǎn)生的沖洗再生氣進(jìn)入解吸氣緩沖罐。在這一步驟中，上述吸附床單獨(dú)或同時(shí)與至少一個(gè)其他吸附床一起直接或經(jīng)過至少一個(gè)順放氣罐接收至少另一個(gè)其他吸附床提供的順放氣，用作逆向沖洗氣或輔助升壓氣體。逆向沖洗步驟可以占用1個(gè)、2個(gè)或多個(gè)時(shí)間單元，最好為2至8個(gè)時(shí)間單元。最后一個(gè)逆向沖洗步驟，可接收順放氣進(jìn)行逆向沖洗，也可接收順放氣進(jìn)行輔助升壓。在最后一個(gè)逆向沖洗步驟時(shí)，一個(gè)其他吸附床的順向排放步驟排放的順放氣直接或經(jīng)過至少一個(gè)順放氣罐為上述吸附床提供逆向沖洗氣和輔助升壓氣體，同時(shí)為至少另一個(gè)其他吸附床提供逆向沖洗氣。上述輔助升壓步驟，可以占用1個(gè)時(shí)間單元，也可以占用1個(gè)時(shí)間單元的一部分時(shí)間；可升壓至兩個(gè)吸附床壓力相等，也可升壓至某一中間壓力。
逆向沖洗步驟接收順放氣的時(shí)間與上述順向排放步驟提供沖洗氣的時(shí)間之比大于或等于1.0，最好為1.0至4.0。
6.至少一個(gè)均壓升壓步驟分別用來自其它吸附床均壓降壓步驟的排放氣，由上述吸附床的產(chǎn)品端向上述吸附床的原料端依次對(duì)上述吸附床進(jìn)行升壓，這一過程與上述均壓降壓過程相對(duì)應(yīng)，次數(shù)為1至8，最好為2至6次。一次均壓升壓即可接收一次均壓降壓步驟的排放氣進(jìn)行均壓升壓，也可接收產(chǎn)品氣和原料氣進(jìn)行最終升壓。
7.至少一個(gè)最終升壓步驟
為了使上述吸附床可以平穩(wěn)地切換至下一次吸附步驟并保證產(chǎn)品純度在這一過程中不發(fā)生波動(dòng)，需要用產(chǎn)品氣從吸附床的產(chǎn)品端或同時(shí)用原料氣從吸附床的原料端將上述吸附床的壓力升至吸附壓力。最終升壓步驟可以占用1個(gè)、2個(gè)或多個(gè)時(shí)間單元，最好為1個(gè)或2個(gè)時(shí)間單元。
所有吸附床交替進(jìn)行以上的吸附、再生循環(huán)(始終有至少1個(gè)吸附床始終處于進(jìn)料吸附的狀態(tài))，即可實(shí)現(xiàn)氣體的連續(xù)分離與提純。
對(duì)于上述每個(gè)吸附、再生循環(huán)中的任何一個(gè)吸附床，偶數(shù)步驟和奇數(shù)步驟的時(shí)間可以相等，也可以是不等的，偶數(shù)步驟與奇數(shù)步驟(或奇數(shù)步驟與偶數(shù)步驟)的時(shí)間之比大于或等于1(最好為2至4)。
本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)和效果本發(fā)明的變壓吸附方法可在同樣的循環(huán)時(shí)間內(nèi)，實(shí)現(xiàn)比已知技術(shù)更多的均壓次數(shù)和更長(zhǎng)的沖洗時(shí)間，或者可縮短循環(huán)時(shí)間，從而提高變壓吸附系統(tǒng)的產(chǎn)品氣回收率和變壓吸附系統(tǒng)的吸附能力，降低變壓吸附系統(tǒng)的投資。
本發(fā)明的變壓吸附方法可廣泛應(yīng)用于各種氣體的變壓吸附法凈化或提純過程如二氧化碳和甲烷分離、一氧化碳回收、二氧化碳回收、氫氣凈化與提純等，特別適用于從各種含氫混合氣體中除去輕烴類、氮?dú)?、一氧化碳、二氧化碳等，以制取弱吸附能力的純氫氣體。


圖1為一個(gè)簡(jiǎn)化的循環(huán)步序圖，介紹了已知技術(shù)的10床變壓吸附工藝循環(huán)。
圖2-8為本發(fā)明的簡(jiǎn)化循環(huán)步序圖的典型實(shí)例，介紹了本發(fā)明的至少兩個(gè)吸附床同時(shí)吸附的多床變壓吸附工藝。
圖2為一個(gè)簡(jiǎn)化的循環(huán)步序圖，介紹了本發(fā)明的一種3床同時(shí)吸附的10床變壓吸附工藝循環(huán)。
圖3為一個(gè)簡(jiǎn)化的循環(huán)步序圖，介紹了本發(fā)明的3床同時(shí)吸附的10床變壓吸附工藝循環(huán)的另一變化形式。
圖4為一個(gè)簡(jiǎn)化的循環(huán)步序圖，介紹了本發(fā)明的一種2床同時(shí)吸附的10床變壓吸附工藝循環(huán)。
圖5為一個(gè)簡(jiǎn)化的循環(huán)步序圖，介紹了本發(fā)明的2床同時(shí)吸附的10床變壓吸附工藝循環(huán)的另一變化形式。
圖6為一個(gè)簡(jiǎn)化的循環(huán)步序圖，介紹了本發(fā)明的一種8床變壓吸附工藝循環(huán)。
圖7為一個(gè)簡(jiǎn)化的循環(huán)步序圖，介紹了本發(fā)明的一種9床變壓吸附工藝循環(huán)。
圖8為一個(gè)簡(jiǎn)化的循環(huán)步序圖，介紹了本發(fā)明的另一種9床變壓吸附工藝循環(huán)。
圖9、10為本發(fā)明的簡(jiǎn)化循環(huán)步序圖的典型實(shí)例，介紹了本發(fā)明的1個(gè)吸附床同時(shí)吸附的多床變壓吸附工藝。
圖9為一個(gè)簡(jiǎn)化的循環(huán)步序圖，介紹了本發(fā)明的一種6床變壓吸附工藝循環(huán)。
圖10為一個(gè)簡(jiǎn)化的循環(huán)步序圖，介紹了本發(fā)明的一種7床變壓吸附工藝循環(huán)。
在圖1-10所示的簡(jiǎn)化循環(huán)步序圖中，橫軸為循環(huán)步驟的相對(duì)時(shí)間，每一格代表一個(gè)時(shí)間單元；縱軸為吸附床的編號(hào)，分別代表不同的吸附床。圖中的符號(hào)分別代表A，吸附；E1D，1次均壓降壓；E2D，2次均壓降壓；E3D，3次均壓降壓；E4D，4次均壓降壓；PP，順向排放；D，逆向排放；P，逆向沖洗；E1R，1次均壓升壓；E2R，2次均壓升壓；E3R，3次均壓升壓E4R，4次均壓升壓；FR，最終升壓。
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的特點(diǎn)。
圖1用一個(gè)簡(jiǎn)化的循環(huán)步序圖表示傳統(tǒng)的10床變壓吸附工藝。每個(gè)吸附床的吸附和再生循環(huán)過程由吸附、3次均壓降壓、順向排放、逆向排放、逆向沖洗、3次均壓升壓和最終升壓等20個(gè)步驟組成。
在這種傳統(tǒng)的10床變壓吸附工藝中，在任何時(shí)候，始終有3個(gè)吸附床處于吸附步驟，每個(gè)吸附床有3個(gè)順向排放步驟提供沖洗氣、3個(gè)逆向沖洗步驟接收順放氣，任何一個(gè)吸附床所用的沖洗氣直接由另一個(gè)吸附床提供，也就是說，順向排放提供沖洗氣的吸附床的數(shù)量和逆向沖洗接收順放氣的吸附床的數(shù)量是相等的。對(duì)于每個(gè)循環(huán)中的任何一個(gè)吸附床，順向排放提供沖洗氣的時(shí)間和逆向沖洗接收順放氣的時(shí)間是相等的，均為每個(gè)循環(huán)的3/20。
圖2用一個(gè)簡(jiǎn)化的循環(huán)步序圖表示本發(fā)明的一種3床同時(shí)吸附的10床變壓吸附工藝。每個(gè)吸附床的吸附和再生循環(huán)過程包含有與圖1相同的步驟，由吸附、3次均壓降壓、順向排放、逆向排放、逆向沖洗、3次均壓升壓和最終升壓等20個(gè)步驟組成。
在這種本發(fā)明的10床變壓吸附工藝中，在任何時(shí)候，始終有3個(gè)吸附床處于吸附步驟，其特征在于對(duì)于每個(gè)循環(huán)中的任何一個(gè)吸附床，有2個(gè)順向排放步驟同時(shí)為2個(gè)其他吸附床提供逆向沖洗氣或輔助升壓氣體，1個(gè)逆向排放步驟，4個(gè)逆向沖洗步驟接收順放氣。最后一個(gè)逆向沖洗步驟P1，根據(jù)需要即可接收順放氣進(jìn)行逆向沖洗，同時(shí)也可接收順放氣進(jìn)行輔助升壓步驟。任何一個(gè)吸附床所產(chǎn)生的順向排放氣同時(shí)為兩個(gè)其他吸附床提供逆向沖洗氣，或?yàn)樘幱谧詈笠粋€(gè)逆向沖洗步驟P1的一個(gè)其他吸附床提供逆向沖洗氣和輔助升壓氣體，同時(shí)為另一個(gè)其他吸附床提供逆向沖洗氣。上述輔助升壓步驟，可升壓至兩個(gè)吸附床壓力相等，也可升壓至某一中間壓力。一次均壓升壓E1R即可接收一次均壓降壓E1D排放氣進(jìn)行均壓升壓，也可同時(shí)接收產(chǎn)品氣和原料氣進(jìn)行最終升壓。最終升壓步驟用產(chǎn)品氣從吸附床的產(chǎn)品端或同時(shí)用原料氣從吸附床的原料端將上述吸附床的壓力升至吸附壓力。
對(duì)于每個(gè)循環(huán)中的任何一個(gè)吸附床，順向排放提供沖洗氣的時(shí)間和逆向沖洗接收順放氣的時(shí)間是不等的，順向排放提供沖洗氣的時(shí)間為每個(gè)循環(huán)的1/10，逆向沖洗接收順放氣的時(shí)間為每個(gè)循環(huán)的3/20至1/5。采用4個(gè)逆向沖洗步驟，逆向沖洗的時(shí)間比圖1所示的已知技術(shù)延長(zhǎng)25％；采用3個(gè)逆向沖洗步驟，可獲得比圖1所示的已知技術(shù)多一次的輔助升壓步驟。
在圖2所示的循環(huán)中，吸附床1在吸附步驟A之后，依次進(jìn)行3次均壓降壓步驟E1-3D。1次均壓降壓步驟E1D時(shí)，吸附床1與吸附床5(此時(shí)吸附床5進(jìn)行1次均壓升壓E1R)連通；2次均壓降壓步驟E2D時(shí)，吸附床1與吸附床6(此時(shí)吸附床6進(jìn)行2次均壓升壓E2R)連通；3次均壓降壓步驟E3D時(shí)，吸附床1與吸附床7(此時(shí)吸附床7進(jìn)行3次均壓升壓E3R)連通。3次均壓降壓步驟E1-3D結(jié)束后，吸附床1進(jìn)行2個(gè)順向排放步驟PP1～2，第1個(gè)順向排放步驟PP1時(shí)，吸附床1同時(shí)與吸附床8(正進(jìn)行逆向沖洗或輔助升壓步驟P1)、吸附床9(正進(jìn)行逆向沖洗步驟P3)連通為其提供逆向沖洗或輔助升壓氣；第2個(gè)順向排放步驟PP2時(shí)，吸附床1同時(shí)與吸附床9(正進(jìn)行逆向沖洗步驟P2)、吸附床10(正進(jìn)行逆向沖洗步驟P4)連通為其提供逆向沖洗氣。順向排放步驟PP1～2結(jié)束后，吸附床1進(jìn)行逆向排放步驟D，然后進(jìn)行逆向沖洗步驟P1～4。逆向沖洗步驟P4時(shí)，吸附床1、吸附床10(正進(jìn)行逆向沖洗步驟P2)同時(shí)與吸附床2(正進(jìn)行順向排放步驟PP2)連通；逆向沖洗步驟P3時(shí)，吸附床1、吸附床10(正進(jìn)行逆向沖洗或輔助升壓步驟P1)與吸附床3(正進(jìn)行順向排放步驟PP1)連通；逆向沖洗步驟P2時(shí)，吸附床1、吸附床2(正進(jìn)行逆向沖洗步驟P4)同時(shí)與吸附床3(正進(jìn)行順向排放步驟PP2)連通；逆向沖洗步驟P1(此時(shí)吸附床1也可進(jìn)行輔助升壓)時(shí)，吸附床1、吸附床2(正進(jìn)行逆向沖洗步驟P3)同時(shí)與吸附床4(正進(jìn)行順向排放步驟PP2)連通。逆向沖洗步驟P1～4結(jié)束后，吸附床1依次進(jìn)行3次均壓升壓步驟E1～3R。3次均壓升壓步驟E3R時(shí)，吸附床1與吸附床5(正進(jìn)行3次均壓降壓步驟E3D)連通；2次均壓升壓步驟E2R時(shí)，吸附床1與吸附床6(正進(jìn)行2次均壓降壓步驟E2D)連通；1次均壓升壓步驟E1R時(shí)，吸附床1與吸附床7(正進(jìn)行1次均壓降壓步驟E1D)連通。1次均壓升壓步驟E1R的部分時(shí)間也可用產(chǎn)品氣或原料氣對(duì)吸附床1進(jìn)行最終升壓。3次均壓升壓步驟E1～3R結(jié)束后，用產(chǎn)品氣或原料氣對(duì)吸附床1進(jìn)行最終升壓步驟FR。至此，吸附床1完成了一個(gè)完整的吸附和再生循環(huán)過程，然后進(jìn)入下一輪循環(huán)。其他吸附床的吸附和再生循環(huán)過程與吸附床1相同，不再詳細(xì)敘述。
圖3-10所示的簡(jiǎn)化循環(huán)步序圖表示的吸附和再生循環(huán)過程的敘述方式與圖2相似。
圖3用一個(gè)簡(jiǎn)化的循環(huán)步序圖表示本發(fā)明的另一種3床同時(shí)吸附的10床變壓吸附工藝。每個(gè)吸附床的吸附和再生循環(huán)過程由吸附、4次均壓降壓、順向排放、逆向排放、逆向沖洗、4次均壓升壓和最終升壓等20個(gè)步驟組成。
在這種本發(fā)明的10床變壓吸附工藝中，在任何時(shí)候，始終有3個(gè)吸附床處于吸附步驟，其特征在于對(duì)于每個(gè)循環(huán)中的任何一個(gè)吸附床，有1個(gè)順向排放步驟，排出的氣體(順放氣)直接或經(jīng)過至少一個(gè)順放氣罐用于同時(shí)為1個(gè)或2個(gè)其他吸附床提供沖洗氣或輔助升壓氣體，1個(gè)逆向排放步驟、3個(gè)逆向沖洗步驟接收順放氣。最后一個(gè)逆向沖洗步驟P1，根據(jù)需要即可接收順放氣進(jìn)行逆向沖洗，同時(shí)也可接收順放氣進(jìn)行輔助升壓步驟。在最后一個(gè)逆向沖洗步驟P1時(shí)，一個(gè)其他吸附床的順向排放步驟排放的順放氣直接或經(jīng)過至少一個(gè)順放氣罐為上述吸附床提供逆向沖洗氣和輔助升壓氣體，同時(shí)為另一個(gè)其他吸附床提供逆向沖洗氣。上述輔助升壓步驟，可升壓至兩個(gè)吸附床壓力相等，也可升壓至某一中間壓力。一次均壓升壓E1R即可接收一次均壓降壓E1D排放氣進(jìn)行均壓升壓，也可同時(shí)接收產(chǎn)品氣和原料氣進(jìn)行最終升壓。最終升壓步驟用產(chǎn)品氣從吸附床的產(chǎn)品端或同時(shí)用原料氣從吸附床的原料端將上述吸附床的壓力升至吸附壓力。
對(duì)于每個(gè)循環(huán)中的任何一個(gè)吸附床，順向排放提供沖洗氣的時(shí)間和逆向沖洗接收順放氣的時(shí)間是不等的，順向排放提供沖洗氣的時(shí)間為每個(gè)循環(huán)的1/20，逆向沖洗接收順放氣的時(shí)間為每個(gè)循環(huán)的1/10至3/20。
圖4用一個(gè)簡(jiǎn)化的循環(huán)步序圖表示本發(fā)明的一種2床同時(shí)吸附的10床變壓吸附工藝。每個(gè)吸附床的吸附和再生循環(huán)過程，由吸附、4次均壓降壓、順向排放、逆向排放、逆向沖洗、4次均壓升壓和最終升壓等20個(gè)步驟組成。
在這種本發(fā)明的10床變壓吸附工藝中，在任何時(shí)候，始終有兩個(gè)吸附床處于吸附步驟，其特征在于對(duì)于每個(gè)循環(huán)中的任何一個(gè)吸附床，有2個(gè)順向排放步驟同時(shí)為2個(gè)其他吸附床提供沖洗氣或輔助升壓氣體，1個(gè)逆向排放步驟，4個(gè)逆向沖洗步驟接收沖洗。最后一個(gè)逆向沖洗步驟P1，根據(jù)需要即可接收順放氣進(jìn)行逆向沖洗，同時(shí)也可接收順放氣進(jìn)行輔助升壓步驟。任何一個(gè)吸附床所產(chǎn)生的順向排放氣同時(shí)為另兩個(gè)吸附床提供逆向沖洗氣，或?yàn)樘幱谧詈笠粋€(gè)逆向沖洗步驟P1的一個(gè)其他吸附床提供逆向沖洗氣和輔助升壓氣體，同時(shí)為另一個(gè)其他吸附床提供逆向沖洗氣。上述輔助升壓步驟，可升壓至兩個(gè)吸附床壓力相等，也可升壓至某一中間壓力。一次均壓升壓E1R即可接收一次均壓降壓E1D排放氣進(jìn)行均壓升壓，也可同時(shí)接收產(chǎn)品氣和原料氣進(jìn)行最終升壓。最終升壓步驟用產(chǎn)品氣從吸附床的產(chǎn)品端或同時(shí)用原料氣從吸附床的原料端將上述吸附床的壓力升至吸附壓力。
對(duì)于每個(gè)循環(huán)中的任何一個(gè)吸附床，順向排放提供沖洗氣的時(shí)間和逆向沖洗接收順放氣的時(shí)間是不等的，順向排放提供沖洗氣的時(shí)間為每個(gè)循環(huán)的1/10，逆向沖洗接收順放氣的時(shí)間為每個(gè)循環(huán)的3/20至1/5。
圖5用一個(gè)簡(jiǎn)化的循環(huán)步序圖表示本發(fā)明的另一種2床同時(shí)吸附的10床變壓吸附工藝。每個(gè)吸附床的吸附和再生循環(huán)過程由吸附、4次均壓降壓、順向排放、逆向排放、逆向沖洗、4次均壓升壓和最終升壓等20個(gè)步驟組成。
在這種本發(fā)明的10床變壓吸附工藝中，在任何時(shí)候，始終有3個(gè)吸附床處于吸附步驟，其特征在于對(duì)于每個(gè)循環(huán)中的任何一個(gè)吸附床，有1個(gè)順向排放步驟，排出的氣體(順放氣)直接或經(jīng)過至少一個(gè)順放氣罐用于同時(shí)為兩個(gè)其他吸附床提供沖洗氣或輔助升壓氣體，2個(gè)逆向排放步驟，4個(gè)逆向沖洗步驟接收順放氣。最后一個(gè)逆向沖洗步驟P1，根據(jù)需要即可接收順放氣進(jìn)行逆向沖洗，同時(shí)也可接收順放氣進(jìn)行輔助升壓步驟。任何一個(gè)吸附床所產(chǎn)生的順向排放氣直接或經(jīng)過至少一個(gè)順放氣罐同時(shí)為另兩個(gè)吸附床提供逆向沖洗氣，或?yàn)樘幱谧詈笠粋€(gè)逆向沖洗步驟P1的一個(gè)其他吸附床提供逆向沖洗氣和輔助升壓氣體，同時(shí)為另一個(gè)其他吸附床提供逆向沖洗氣。上述輔助升壓步驟，可升壓至兩個(gè)吸附床壓力相等，也可升壓至某一中間壓力。一次均壓升壓E1R即可接收一次均壓降壓E1D排放氣進(jìn)行均壓升壓，也可同時(shí)接收產(chǎn)品氣和原料氣進(jìn)行最終升壓。最終升壓步驟用產(chǎn)品氣從吸附床的產(chǎn)品端或同時(shí)用原料氣從吸附床的原料端將上述吸附床的壓力升至吸附壓力。
對(duì)于每個(gè)循環(huán)中的任何一個(gè)吸附床，順向排放提供沖洗氣的時(shí)間和逆向沖洗接收順放氣的時(shí)間是不等的，順向排放提供沖洗氣的時(shí)間為每個(gè)循環(huán)的1/20，逆向沖洗接收順放氣的時(shí)間為每個(gè)循環(huán)的3/20至1/5。
圖6用一個(gè)簡(jiǎn)化的循環(huán)步序圖表示本發(fā)明的一種8床變壓吸附工藝。每個(gè)吸附床的吸附和再生循環(huán)過程，由吸附、3次均壓降壓、順向排放、逆向排放、逆向沖洗、3次均壓升壓和最終升壓等16個(gè)步驟組成。
在這種本發(fā)明的8床變壓吸附工藝中，在任何時(shí)候，始終有兩個(gè)吸附床處于吸附步驟，其特征在于對(duì)于每個(gè)循環(huán)中的任何一個(gè)吸附床，有1個(gè)順向排放步驟，排出的氣體(順放氣)直接或經(jīng)過至少一個(gè)順放氣罐用于同時(shí)為1個(gè)或2個(gè)其他吸附床提供沖洗氣或輔助升壓氣體，1個(gè)逆向排放步驟，3個(gè)逆向沖洗步驟接收順放氣。最后一個(gè)逆向沖洗步驟P1，根據(jù)需要即可接收順放氣進(jìn)行逆向沖洗，同時(shí)也可接收順放氣進(jìn)行輔助升壓步驟。在最后一個(gè)逆向沖洗步驟P1時(shí)，一個(gè)其他吸附床的順向排放步驟排放的順放氣直接或經(jīng)過至少一個(gè)順放氣罐為上述吸附床提供逆向沖洗氣和輔助升壓氣體，同時(shí)為至少另一個(gè)其他吸附床提供逆向沖洗氣。上述輔助升壓步驟，可升壓至兩個(gè)吸附床壓力相等，也可升壓至某一中間壓力。一次均壓升壓E1R即可接收一次均壓降壓E1D排放氣進(jìn)行均壓升壓，也可同時(shí)接收產(chǎn)品氣和原料氣進(jìn)行最終升壓。最終升壓步驟用產(chǎn)品氣從吸附床的產(chǎn)品端或同時(shí)用原料氣從吸附床的原料端將上述吸附床的壓力升至吸附壓力。
對(duì)于每個(gè)循環(huán)中的任何一個(gè)吸附床，順向排放提供沖洗氣的時(shí)間和逆向沖洗接收順放氣的時(shí)間是不等的，順向排放提供沖洗氣的時(shí)間為每個(gè)循環(huán)的1/16，逆向沖洗接收順放氣的時(shí)間為每個(gè)循環(huán)的1/8至3/16。
圖7用一個(gè)簡(jiǎn)化的循環(huán)步序圖表示本發(fā)明的一種9床變壓吸附工藝。每個(gè)吸附床的吸附和再生循環(huán)過程，由吸附、3次均壓降壓、順向排放、逆向排放、逆向沖洗、3次均壓升壓和最終升壓等18個(gè)步驟組成。
在這種本發(fā)明的9床變壓吸附工藝中，在任何時(shí)候，始終有兩個(gè)吸附床處于吸附步驟，其特征在于對(duì)于每個(gè)循環(huán)中的任何一個(gè)吸附床，有2個(gè)順向排放步驟同時(shí)為2個(gè)其他吸附床提供沖洗氣或輔助升壓氣體，1個(gè)逆向排放步驟，4個(gè)逆向沖洗步驟接收順放氣。最后一個(gè)逆向沖洗步驟P1，根據(jù)需要即可接收順放氣進(jìn)行逆向沖洗，同時(shí)也可接收順放氣進(jìn)行輔助升壓步驟。任何一個(gè)吸附床所產(chǎn)生的順向排放氣同時(shí)為另兩個(gè)吸附床提供沖洗氣，或?yàn)樘幱谧詈笠粋€(gè)逆向沖洗步驟P1的一個(gè)其他吸附床提供逆向沖洗氣和輔助升壓氣體，同時(shí)為另一個(gè)其他吸附床提供逆向沖洗氣。上述輔助升壓步驟，可升壓至兩個(gè)吸附床壓力相等，也可升壓至某一中間壓力。一次均壓升壓E1R即可接收一次均壓降壓E1D排放氣進(jìn)行均壓升壓，也可同時(shí)接收產(chǎn)品氣和原料氣進(jìn)行最終升壓。最終升壓步驟用產(chǎn)品氣從吸附床的產(chǎn)品端或同時(shí)用原料氣從吸附床的原料端將上述吸附床的壓力升至吸附壓力。
對(duì)于每個(gè)循環(huán)中的任何一個(gè)吸附床，順向排放提供沖洗氣的時(shí)間和逆向沖洗接收順放氣的時(shí)間是不等的，順向排放提供沖洗氣的時(shí)間為每個(gè)循環(huán)的1/9，逆向沖洗接收順放氣的時(shí)間為每個(gè)循環(huán)的1/6至2/9。
圖8用一個(gè)簡(jiǎn)化的循環(huán)步序圖表示本發(fā)明的另一種9床變壓吸附工藝。每個(gè)吸附床的吸附和再生循環(huán)過程，由吸附、4次均壓降壓、順向排放、逆向排放、逆向沖洗、4次均壓升壓和最終升壓等18個(gè)步驟組成。在這種本發(fā)明的9床變壓吸附工藝中，在任何時(shí)候，始終有兩個(gè)吸附床處于吸附步驟，其特征在于對(duì)于每個(gè)循環(huán)中的任何一個(gè)吸附床，有1個(gè)順向排放步驟，排出的氣體(順放氣)直接或經(jīng)過至少一個(gè)順放氣罐用于同時(shí)為1個(gè)或2個(gè)其他吸附床提供沖洗氣或輔助升壓氣體，1個(gè)逆向排放步驟，3個(gè)逆向沖洗步驟接收順放氣。最后一個(gè)逆向沖洗步驟P1，根據(jù)需要即可接收順放氣進(jìn)行逆向沖洗，同時(shí)也可接收順放氣進(jìn)行輔助升壓步驟。在最后一個(gè)逆向沖洗步驟P1時(shí)，一個(gè)其他吸附床的順向排放步驟排放的順放氣直接或經(jīng)過至少一個(gè)順放氣罐為上述吸附床提供逆向沖洗氣和輔助升壓氣體，同時(shí)為至少另一個(gè)其他吸附床提供逆向沖洗氣。上述輔助升壓步驟，可升壓至兩個(gè)吸附床壓力相等，也可升壓至某一中間壓力。一次均壓升壓E1R即可接收一次均壓降壓E1D排放氣進(jìn)行均壓升壓，也可同時(shí)接收產(chǎn)品氣和原料氣進(jìn)行最終升壓。最終升壓步驟用產(chǎn)品氣從吸附床的產(chǎn)品端或同時(shí)用原料氣從吸附床的原料端將上述吸附床的壓力升至吸附壓力。
對(duì)于每個(gè)循環(huán)中的任何一個(gè)吸附床，順向排放提供沖洗氣的時(shí)間和逆向沖洗接收順放氣的時(shí)間是不等的，順向排放提供沖洗氣的時(shí)間為每個(gè)循環(huán)的1/18，逆向沖洗接收順放氣的時(shí)間為每個(gè)循環(huán)的1/9至1/6。
圖9用一個(gè)簡(jiǎn)化的循環(huán)步序圖表示本發(fā)明的一種6床變壓吸附工藝。每個(gè)吸附床的吸附和再生循環(huán)過程，由吸附、3次均壓降壓、順向排放、逆向排放、逆向沖洗、3次均壓升壓和最終升壓等12個(gè)步驟組成。在這種本發(fā)明的6床變壓吸附工藝中，在任何時(shí)候，始終有1個(gè)吸附床處于吸附步驟，其特征在于每個(gè)吸附床順向排放步驟排出的氣體(順放氣)直接或經(jīng)過至少一個(gè)順放氣罐用于為1個(gè)其他吸附床提供沖洗氣或輔助升壓氣體，2個(gè)逆向沖洗步驟接收順放氣。最后一個(gè)逆向沖洗步驟P1，根據(jù)需要即可接收順放氣進(jìn)行逆向沖洗，同時(shí)也可接收順放氣進(jìn)行輔助升壓步驟。在最后一個(gè)逆向沖洗步驟P1時(shí)，上述順放氣直接或經(jīng)過至少一個(gè)順放氣罐用于為一個(gè)其他吸附床提供逆向沖洗氣或輔助升壓氣體。上述輔助升壓步驟，可升壓至兩個(gè)吸附床壓力相等，也可升壓至某一中間壓力。一次均壓升壓E1R即可接收一次均壓降壓E1D排放氣進(jìn)行均壓升壓，也可同時(shí)接收產(chǎn)品氣和原料氣進(jìn)行最終升壓。最終升壓步驟用產(chǎn)品氣從吸附床的產(chǎn)品端或同時(shí)用原料氣從吸附床的原料端將上述吸附床的壓力升至吸附壓力。
對(duì)于每個(gè)循環(huán)中的任何一個(gè)吸附床，順向排放提供沖洗氣的時(shí)間和逆向沖洗接收順放氣的時(shí)間是不等的，偶數(shù)步驟和奇數(shù)步驟的時(shí)間是也不等的。偶數(shù)步驟與奇數(shù)步驟的時(shí)間之比大于1(最好為2至4)時(shí)，順向排放步驟PP和逆向排放步驟D共用同一個(gè)時(shí)間單元；奇數(shù)步驟與偶數(shù)步驟的時(shí)間之比大于1(最好為2至4)時(shí)，最后一個(gè)均壓降壓步驟E3D和順向排放步驟PP共用同一個(gè)時(shí)間單元。
圖10用一個(gè)簡(jiǎn)化的循環(huán)步序圖表示本發(fā)明的一種7床變壓吸附工藝。每個(gè)吸附床的吸附和再生循環(huán)過程，由吸附、4次均壓降壓、順向排放、逆向排放、逆向沖洗、4次均壓升壓和最終升壓等14個(gè)步驟組成。在這種本發(fā)明的7床變壓吸附工藝中，在任何時(shí)候，始終有1個(gè)吸附床處于吸附步驟，其特征在于每個(gè)吸附床順向排放步驟排出的氣體(順放氣)直接或經(jīng)過至少一個(gè)順放氣罐用于為1個(gè)其他吸附床提供沖洗氣或輔助升壓氣體，2個(gè)逆向沖洗步驟接收順放氣。最后一個(gè)逆向沖洗步驟P1，根據(jù)需要即可接收順放氣進(jìn)行逆向沖洗，同時(shí)也可接收順放氣進(jìn)行輔助升壓步驟。在最后一個(gè)逆向沖洗步驟P1時(shí)，上述順放氣直接或經(jīng)過至少一個(gè)順放氣罐用于為一個(gè)其他吸附床提供逆向沖洗氣或輔助升壓氣體。上述輔助升壓步驟，可升壓至兩個(gè)吸附床壓力相等，也可升壓至某一中間壓力。一次均壓升壓E1R即可接收一次均壓降壓E1D排放氣進(jìn)行均壓升壓，也可同時(shí)接收產(chǎn)品氣和原料氣進(jìn)行最終升壓。最終升壓步驟用產(chǎn)品氣從吸附床的產(chǎn)品端或同時(shí)用原料氣從吸附床的原料端將上述吸附床的壓力升至吸附壓力。
對(duì)于每個(gè)循環(huán)中的任何一個(gè)吸附床，順向排放提供沖洗氣的時(shí)間和逆向沖洗接收順放氣的時(shí)間是不等的，偶數(shù)步驟和奇數(shù)步驟的時(shí)間也是不等的。奇數(shù)步驟與偶數(shù)步驟的時(shí)間之比大于1(最好為2至4)時(shí)，順向排放步驟PP和逆向排放步驟D共用同一個(gè)時(shí)間單元。偶數(shù)步驟與奇數(shù)步驟的時(shí)間之比大于1(最好為2至4)時(shí)，最后一個(gè)均壓降壓步驟E4D和順向排放步驟PP共用同一個(gè)時(shí)間單元。
圖9、10介紹了本發(fā)明的1個(gè)吸附床同時(shí)吸附的多床變壓吸附工藝，由于僅有1個(gè)吸附床同時(shí)進(jìn)料吸附，生產(chǎn)能力受到限制，適用于生產(chǎn)能力不大的變壓吸附裝置。
圖2-10為本發(fā)明的簡(jiǎn)化循環(huán)步序圖的典型實(shí)例。吸附床的總數(shù)、同時(shí)進(jìn)料吸附的吸附床數(shù)量、均壓次數(shù)、順放氣罐和均壓氣罐的數(shù)量以及順向排放、逆向排放、逆向沖洗、最終升壓等步驟的長(zhǎng)短，均可根據(jù)本發(fā)明所述的內(nèi)容和所分離的流體種類、流量、壓力等進(jìn)行選擇，可有更多的變化形式，得到的變壓吸附工藝均在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)例進(jìn)一步說明本發(fā)明的特點(diǎn)。
實(shí)例1本實(shí)例對(duì)于一個(gè)產(chǎn)氫能力為50000Nm3/h工業(yè)氫的變換氣變壓吸附氫提純裝置，吸附壓力為2.4Mpa，吸附溫度為常溫，解吸壓力為0.03Mpa。原料氣的摩爾組成為氫氣，70.2％，一氧化碳，3％，二氧化碳，21.3％，甲烷，5.5％，水，飽和，產(chǎn)品氫的純度大于99.9％。采用的吸附劑為工業(yè)上常用的分子篩、活性炭、硅膠，分別采用圖1所述的已知技術(shù)的10床變壓吸附工藝(工藝1)和圖2所述的本發(fā)明的10床變壓吸附工藝(工藝2)、圖4所述的本發(fā)明的10床變壓吸附工藝(工藝3)，本發(fā)明的10床變壓吸附工藝(工藝2)和(工藝3)均采用一次輔助均壓，其技術(shù)對(duì)比如表1
表1

實(shí)例2本實(shí)例對(duì)于一個(gè)產(chǎn)氫能力為15000Nm3/h工業(yè)氫的變換氣變壓吸附氫提純裝置，操作條件、原料氣組成和吸附劑均與實(shí)例1相同，分別采用圖1所述的已知技術(shù)的10床變壓吸附工藝(工藝1)和圖9所述的本發(fā)明的6床變壓吸附工藝(工藝4)、圖10所述的本發(fā)明的7床變壓吸附工藝(工藝5)，本發(fā)明的6床變壓吸附工藝(工藝4)和7床變壓吸附工藝(工藝5)均未采用輔助均壓，其技術(shù)對(duì)比如表2表2

權(quán)利要求
1.一種變壓吸附方法，在包括至少4個(gè)吸附床的變壓吸附裝置中，始終有至少一個(gè)吸附床處于吸附步驟，其吸附和再生循環(huán)過程由至少一個(gè)吸附、至少一個(gè)均壓降壓、至少一個(gè)順向排放、至少一個(gè)逆向排放、至少一個(gè)逆向沖洗、至少一個(gè)均壓升壓和至少一個(gè)最終升壓在內(nèi)的步驟組成，其特征在于(1)對(duì)于每個(gè)循環(huán)中的任何一個(gè)吸附床，順向排放步驟排放的順放氣直接或經(jīng)過至少一個(gè)順放氣罐同時(shí)為至少一個(gè)其他吸附床或同時(shí)為至少兩個(gè)其他吸附床提供沖洗氣或輔助升壓氣體。逆向沖洗步驟可以占用1個(gè)、2個(gè)或多個(gè)時(shí)間單元，最后一個(gè)逆向沖洗步驟，可接收順放氣進(jìn)行逆向沖洗或接收順放氣進(jìn)行輔助升壓，在最后一個(gè)逆向沖洗步驟時(shí)，一個(gè)其他吸附床的順向排放步驟排放的順放氣直接或經(jīng)過至少一個(gè)順放氣罐為上述吸附床提供逆向沖洗氣和輔助升壓氣體，同時(shí)為至少另一個(gè)其他吸附床提供逆向沖洗氣，所述的輔助升壓步驟，占用1個(gè)時(shí)間單元或占用1個(gè)時(shí)間單元的一部分時(shí)間；升壓至兩個(gè)吸附床壓力相等或升壓至某一中間壓力，所述的一次均壓升壓步驟即可接收一次均壓降壓步驟的排放氣進(jìn)行均壓升壓或同時(shí)接收產(chǎn)品氣和原料氣進(jìn)行最終升壓，所述的最終升壓步驟用產(chǎn)品氣從吸附床的產(chǎn)品端或同時(shí)用原料氣從吸附床的原料端將上述吸附床的壓力升至吸附壓力，(2)對(duì)于每個(gè)循環(huán)中的任何一個(gè)吸附床，偶數(shù)步驟和奇數(shù)步驟的時(shí)間可以相等，也可以是不等的。偶數(shù)步驟與奇數(shù)步驟或奇數(shù)步驟與偶數(shù)步驟的時(shí)間之比大于或等于1，順向排放步驟與最后一個(gè)均壓降壓步驟和逆向排放步驟等中的1個(gè)或2個(gè)共用同一個(gè)時(shí)間單元，(3)對(duì)于每個(gè)循環(huán)中的任何一個(gè)吸附床，逆向沖洗步驟接收順放氣的時(shí)間與順向排放步驟提供沖洗氣的時(shí)間之比大于或等于1，所述的變壓吸附系統(tǒng)的吸附壓力為0.2-0.8MPa，吸附溫度為5-80℃，解吸壓力為常壓-4.0Mpa。
2.按照權(quán)利要求1所述的變壓吸附方法，其特征在于對(duì)于每個(gè)循環(huán)中的任何一個(gè)吸附床，偶數(shù)步驟與奇數(shù)步驟或奇數(shù)步驟與偶數(shù)步驟的時(shí)間之比為2至4，所述的逆向沖洗步驟占用2至8個(gè)時(shí)間單元，逆向沖洗步驟接收順放氣的時(shí)間與順向排放步驟提供沖洗氣的時(shí)間之比為2至4。
3.按照權(quán)利要求1，2所述的變壓吸附方法，在3床同時(shí)吸附的10床變壓吸附工藝裝置中，每個(gè)吸附床的吸附和再生循環(huán)過程，(1)包括吸附、3次均壓降壓、順向排放、逆向排放、逆向沖洗、3次均壓升壓和最終升壓在內(nèi)的20個(gè)步驟，其特征在于對(duì)于每個(gè)循環(huán)中的任何一個(gè)吸附床，有2個(gè)順向排放步驟同時(shí)為2個(gè)其他吸附床提供沖洗氣或輔助升壓氣體，1個(gè)逆向排放步驟，4個(gè)逆向沖洗步驟接收順放氣，所述的順向排放提供沖洗氣的時(shí)間為每個(gè)循環(huán)的1/10，逆向沖洗接收順放氣的時(shí)間為每個(gè)循環(huán)的3/20至1/5。(2)或者包括吸附、4次均壓降壓、順向排放、逆向排放、逆向沖洗、4次均壓升壓和最終升壓20個(gè)步驟，其特征在于對(duì)于每個(gè)循環(huán)中的任何一個(gè)吸附床，有1個(gè)順向排放步驟，排出的氣體(順放氣)直接或經(jīng)過至少一個(gè)順放氣罐用于同時(shí)為1個(gè)或2個(gè)其他吸附床提供沖洗氣或輔助升壓氣體，1個(gè)逆向排放步驟、3個(gè)逆向沖洗步驟接收順放氣，所述的順向排放提供沖洗氣的時(shí)間為每個(gè)循環(huán)的1/20，逆向沖洗接收順放氣的時(shí)間為每個(gè)循環(huán)的1/10至3/20。
4.按照權(quán)利要求1，2所述的變壓吸附方法，在2床同時(shí)吸附的10床變壓吸附工藝裝置中，每個(gè)吸附床的吸附和再生循環(huán)過程包括吸附、4次均壓降壓、順向排放、逆向排放、逆向沖洗、4次均壓升壓和最終升壓在內(nèi)的20個(gè)步驟，其特征在于對(duì)于每個(gè)循環(huán)中的任何一個(gè)吸附床，(1)有2個(gè)順向排放步驟同時(shí)為2個(gè)其他吸附床提供沖洗氣或輔助升壓氣體，1個(gè)逆向排放步驟，4個(gè)逆向沖洗步驟接收順放氣，所述的順向排放提供沖洗氣的時(shí)間為每個(gè)循環(huán)的1/10，逆向沖洗接收順放氣的時(shí)間為每個(gè)循環(huán)的3/20至1/5，(2)或者有1個(gè)順向排放步驟，排出的氣體(順放氣)直接或經(jīng)過至少一個(gè)順放氣罐用于同時(shí)為2個(gè)其他吸附床提供沖洗氣或輔助升壓氣體，2個(gè)逆向排放步驟，4個(gè)逆向沖洗步驟接收順放氣，所述的順向排放提供沖洗氣的時(shí)間為每個(gè)循環(huán)的1/20，逆向沖洗接收順放氣的時(shí)間為每個(gè)循環(huán)的3/20至1/5。
5.按照權(quán)利要求1，2所述的變壓吸附方法，在2床同時(shí)吸附的8床變壓吸附工藝裝置中，每個(gè)吸附床的吸附和再生循環(huán)過程，包括吸附、3次均壓降壓、順向排放、逆向排放、逆向沖洗、3次均壓升壓和最終升壓等16個(gè)步驟，其特征在于對(duì)于每個(gè)循環(huán)中的任何一個(gè)吸附床，有1個(gè)順向排放步驟，排出的氣體(順放氣)直接或經(jīng)過至少一個(gè)順放氣罐用于同時(shí)為1個(gè)或2個(gè)其他吸附床提供沖洗氣或輔助升壓氣體，1個(gè)逆向排放步驟，3個(gè)逆向沖洗步驟接收順放氣，所述的順向排放提供沖洗氣的時(shí)間為每個(gè)循環(huán)的1/16，逆向沖洗接收順放氣的時(shí)間為每個(gè)循環(huán)的1/8至3/16。
6.按照權(quán)利要求1，2所述的變壓吸附方法，在2床同時(shí)吸附的9床變壓吸附工藝裝置中，其特征在于對(duì)于每個(gè)吸附床的吸附和再生循環(huán)過程，(1)包括吸附、3次均壓降壓、順向排放、逆向排放、逆向沖洗、3次均壓升壓和最終升壓等18個(gè)步驟，其特征在于對(duì)于每個(gè)循環(huán)中的任何一個(gè)吸附床，有2個(gè)順向排放步驟同時(shí)為2個(gè)其他吸附床提供沖洗氣或輔助升壓氣體，1個(gè)逆向排放步驟，4個(gè)逆向沖洗步驟接收順放氣，所述的順向排放提供沖洗氣的時(shí)間為每個(gè)循環(huán)的1/9，逆向沖洗接收順放氣的時(shí)間為每個(gè)循環(huán)的1/6至2/9，(2)或者包括吸附、4次均壓降壓、順向排放、逆向排放、逆向沖洗、4次均壓升壓和最終升壓等18個(gè)步驟，其特征在于對(duì)于每個(gè)循環(huán)中的任何一個(gè)吸附床，有1個(gè)順向排放步驟，排出的氣體(順放氣)直接或經(jīng)過至少一個(gè)順放氣罐用于同時(shí)為1個(gè)或2個(gè)其他吸附床提供沖洗氣或輔助升壓氣體，1個(gè)逆向排放步驟，3個(gè)逆向沖洗步驟接收順放氣，所述的順向排放提供沖洗氣的時(shí)間為每個(gè)循環(huán)的1/18，逆向沖洗接收順放氣的時(shí)間為每個(gè)循環(huán)的1/9至1/6。
7.按照權(quán)利要求1，2所述的變壓吸附方法，在6床變壓吸附工藝裝置中，每個(gè)吸附床的吸附和再生循環(huán)過程，包括吸附、3次均壓降壓、順向排放、逆向排放、逆向沖洗、3次均壓升壓和最終升壓等12個(gè)步驟組成且始終有1個(gè)吸附床處于吸附步驟，其特征在于對(duì)于每個(gè)循環(huán)中的任何一個(gè)吸附床，順向排放步驟排出的氣體(順放氣)直接或經(jīng)過至少一個(gè)順放氣罐用于為1個(gè)其他吸附床提供沖洗氣或輔助升壓氣體，2個(gè)逆向沖洗步驟接收順放氣，所述的順向排放提供沖洗氣的時(shí)間和逆向沖洗接收順放氣的時(shí)間是不等的，偶數(shù)步驟和奇數(shù)步驟的時(shí)間是不等的。當(dāng)偶數(shù)步驟與奇數(shù)步驟的時(shí)間之比大于1時(shí)，順向排放步驟和逆向排放步驟共用同一個(gè)時(shí)間單元；奇數(shù)步驟與偶數(shù)步驟的時(shí)間之比大于1時(shí)，最后一個(gè)均壓降壓步驟和順向排放步驟共用同一個(gè)時(shí)間單元。
8.按照權(quán)利要求1，2所述的變壓吸附方法，在7床變壓吸附工藝裝置中，每個(gè)吸附床的吸附和再生循環(huán)過程，包括吸附、4次均壓降壓、順向排放、逆向排放、逆向沖洗、4次均壓升壓和最終升壓14個(gè)步驟，始終有1個(gè)吸附床處于吸附步驟，其特征在于對(duì)于每個(gè)循環(huán)中的任何一個(gè)吸附床，順向排放步驟排出的氣體(順放氣)直接或經(jīng)過至少一個(gè)順放氣罐用于為1個(gè)其他吸附床提供沖洗氣或輔助升壓氣體，2個(gè)逆向沖洗步驟接收順放氣，所述的順向排放提供沖洗氣的時(shí)間和逆向沖洗接收順放氣的時(shí)間是不等的，偶數(shù)步驟和奇數(shù)步驟的時(shí)間是不等的。當(dāng)奇數(shù)步驟與偶數(shù)步驟的時(shí)間之比大于1時(shí)，順向排放步驟和逆向排放步驟共用同一個(gè)時(shí)間單元。偶數(shù)步驟與奇數(shù)步驟的時(shí)間之比大于1時(shí)，最后一個(gè)均壓降壓步驟和順向排放步驟共用同一個(gè)時(shí)間單元。
9.權(quán)利要求1-8所述的變壓吸附工藝裝置，適用于各種混合氣體的分離與提純，特別適用于從各種含氫混合氣體中除去輕烴類、氮?dú)狻⒁谎趸?、二氧化碳，以制取弱吸附能力的純氫氣體。
全文摘要
一種變壓吸附方法，包括至少4個(gè)吸附床，其吸附和再生循環(huán)過程由吸附、多次均壓降壓、順向排放、逆向排放、逆向沖洗、多次均壓升壓和最終升壓等步驟組成，其特征在于一個(gè)吸附床的順向排放步驟排放的順放氣直接或經(jīng)過順放氣罐同時(shí)為至少兩個(gè)其他吸附床提供逆向沖洗氣，在最后一個(gè)逆向沖洗步驟時(shí)，一個(gè)吸附床的順向排放步驟排放的順放氣直接或經(jīng)過順放氣罐為一個(gè)其他吸附床提供沖洗氣和輔助升壓氣體，同時(shí)為至少另一個(gè)其他吸附床提供逆向沖洗氣。本發(fā)明的方法可提高變壓吸附系統(tǒng)的產(chǎn)品氣回收率和吸附能力，降低變壓吸附系統(tǒng)的投資，廣泛地應(yīng)用于各種氣體的變壓吸附法凈化或提純過程。
文檔編號(hào)B01D53/047GK1498670SQ0214679
公開日2004年5月26日 申請(qǐng)日期2002年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月8日
發(fā)明者李群柱 申請(qǐng)人:李群柱