專(zhuān)利名稱(chēng)：分離前的空氣預(yù)凈化的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空氣進(jìn)入傳統(tǒng)的分離裝置之前將其所含的、不希望有的諸氣體雜質(zhì)加以除去的方法。
通過(guò)空氣的低溫分離制造氮?dú)夂脱鯕獾膫鹘y(tǒng)空氣分離裝置(ASUS)基本上由二級(jí)蒸餾塔組成，塔在很低的溫度下作業(yè)。由于溫度極低，需要從輸入到(ASUS)的壓縮空氣中除去水汽和二氧化碳。否則的話，ASU的低溫段將被凍結(jié)，使得需要仃產(chǎn)來(lái)加熱堵塞段以將引起麻煩的凍結(jié)氣體的固塊揮發(fā)清除，這要很大的代價(jià)。一般認(rèn)為，為了防止ASU的凍結(jié)，輸入的壓縮空氣中的水汽和二氧化碳的含量各必須低于0.1ppm和1.0ppm。
空氣預(yù)凈化的方法和設(shè)備必須具有能力來(lái)持續(xù)符合上述的雜質(zhì)含量要求，最好使含量再低一些，而方式必須有效。由于凈化的成本是直接加到ASU產(chǎn)品氣體的成本上，故強(qiáng)調(diào)這一點(diǎn)尤為必要。
目前空氣預(yù)凈化的工業(yè)方法包括逆向熱交換器法，溫度擺動(dòng)吸附法和壓力擺動(dòng)吸附法。前二種方法已由威爾遜等人在IOMABROADCASTER1-2月，1984，15-20頁(yè)中有所闡述。
逆向熱交換器通過(guò)交替冷凍和蒸發(fā)交換器通路上的水汽和二氧化碳而將它們除去。這類(lèi)系統(tǒng)需要大量的產(chǎn)品氣體，一般為50%或更多，用來(lái)清洗交換器內(nèi)的各通路，或謂之再生。因此，產(chǎn)品的產(chǎn)率僅限于輸入氣的50%左右。由于這個(gè)顯然的缺點(diǎn)，加之特征的機(jī)械和噪聲問(wèn)題，用作預(yù)凈化手段的逆向熱交換器法近年來(lái)已被逐步淘汰。
在溫度擺動(dòng)吸附法(ASU)預(yù)凈化中，雜質(zhì)在低溫下，一般約5℃下除去，而再生是在高溫下，例如約150～250℃下進(jìn)行。用于再生的產(chǎn)品氣體的量一般只占12～15%，表明比逆向熱交換器法有了很大改進(jìn)。然而，TSA方法既需要冷凍裝置以激冷輸入氣體又需要加熱裝置來(lái)加熱再生氣體。因此，它們?cè)诳偝杀竞湍芎纳隙际怯腥秉c(diǎn)的。
壓力擺動(dòng)吸附法(PSA)，由于吸附和再生都是在環(huán)境溫度下進(jìn)行，因此是對(duì)TSA的引入注目的改進(jìn)。一般而言，PSA法實(shí)質(zhì)上需要比TSA法更多的再生氣體。對(duì)低溫分離的產(chǎn)品要求有高回收率時(shí)，這不能不說(shuō)是一個(gè)缺點(diǎn)。當(dāng)PSA氣體預(yù)凈化裝置與低溫ASU裝置耦合時(shí)，從低溫段出來(lái)的廢氣，其基本上不含水氣和二氧化碳被用作再生氣體。
這種PSA預(yù)凈化法在德國(guó)公開(kāi)專(zhuān)利(DE)3，045，451號(hào)(1981)中已有闡述。該法在5至10℃，883KPa(9公斤/厘米2)吸附壓力和98KPa(1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)再生壓力下操作。輸入氣體在壓力下先通過(guò)一層13X沸石粒子以除去極大部分的水氣和二氧化碳，然后再通過(guò)一層活性氧化鋁粒子除去剩余的低濃度水汽和二氧化碳。這樣的吸附層的次序要求能減少PSA床中的溫度影響，亦即減少吸附時(shí)在PSA床中的溫度降。一個(gè)與此德國(guó)專(zhuān)利相類(lèi)似的方法由TOMOMURA等人在化學(xué)工學(xué)論文集(KAGAKU KOGAKU RONBUNSHU)，13(5)(1987)中作過(guò)探討。后法在28～35℃，0.65MPa吸附壓和0.11MPa再生壓下操作。該法的篩化率為7.1 Sm3/min/m3，排氣損失為6.3%?；钚匝趸X占有床的40%。采用的相對(duì)吸附劑粒徑是13X沸石2.4～4.8毫米;和活性氧化鋁為2～4毫米。
日本公開(kāi)專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)昭59-4414(1984)闡述了一種PSA預(yù)凈化法，其中分離床和吸附劑被用于水汽和二氧化碳的脫除。含有活性氧化鋁或硅膠的水汽脫除塔通過(guò)低壓清洗加以再生，而含13X沸石的二氧化碳脫除塔僅由抽氣加以再生而不經(jīng)清洗。在某些具有高產(chǎn)品回收率的方法中使用真空泵被認(rèn)為是正確的。與傳統(tǒng)的TSA預(yù)凈化裝置(PPU)相比較，此法需要的再生氣體量是比較高的(25%)。
日本公開(kāi)專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)昭57-99316(1982)闡述了一種方法，其中輸入氣、排氣和清洗氣都通過(guò)一只熱交換器，從而使吸附和脫吸幾乎在同一溫度下進(jìn)行。該法聲稱(chēng)優(yōu)點(diǎn)是減少了再生氣體的需要量。
在日本公開(kāi)專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)昭55-95079(1980)闡述的方法中，空氣被用PSA加以二級(jí)處理除去水汽和二氧化碳，從PSA裝置中出來(lái)的干空氣產(chǎn)品被用于清洗第一級(jí)，從ASU來(lái)的不純氮?dú)庥糜谇逑吹诙?jí)。該法聲稱(chēng)在總的氮?dú)饣厥章史矫婢哂袃?yōu)點(diǎn)。
歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)No.232，840(1987)闡述了利用活性氧化鋁除去水氣和用沸石除去二氧化碳的PSA法。據(jù)稱(chēng)使用活性氧化鋁可以在較低的溫度下除去水汽，因此，二氧化碳的吸附也在較低溫度下進(jìn)行，吸附和脫吸接近于室溫下進(jìn)行。
已公開(kāi)的德國(guó)專(zhuān)利(DE)3，072，190A1(1988)所闡述的PSA循環(huán)法中，至少有80%的吸附熱保留在床中，并可用于再生。在PSA床中保持吸附熱的原理在現(xiàn)有技術(shù)中已很好確立了。
我們意識(shí)到，雖然根據(jù)PSA提出的許多預(yù)凈化方法已見(jiàn)諸于眾多文獻(xiàn)中，但由于有關(guān)的綜合成本高的緣故，很少實(shí)際上采用在商業(yè)上。
一般而言，周知的PSA預(yù)凈化方法需要至少25%，一般為40～50%的產(chǎn)品氣體作為清洗氣體。由于篩比產(chǎn)率低，使這種方法的綜合成本高。因?yàn)轭A(yù)凈化系統(tǒng)的成本的比例擴(kuò)大是與設(shè)備大小幾近比例，而設(shè)備比例擴(kuò)大的其余部分則只需乘0.6放大因子，故期望的是大設(shè)備，這時(shí)減少空氣預(yù)凈化系統(tǒng)的綜合成本就顯得尤為重要。因此，很易意識(shí)到，對(duì)大設(shè)備而言，凈化系統(tǒng)操作上的改進(jìn)將導(dǎo)致成本的明顯節(jié)約。
根據(jù)本發(fā)明，已發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有效的除去水汽和二氧化碳的方法，本方法在綜合成本和清洗氣體的需要量方面比現(xiàn)有技術(shù)有利。在空氣被導(dǎo)入ASU之前先用PSA法除去水汽和二氧化碳，在吸附床中，水汽和二氧化碳被從空氣中吸附除去，吸附床用三級(jí)再生，其由向大氣的排放，在真空下的排放和在真空下沖洗所組成。由于使用小的吸附劑粒子產(chǎn)生高效率的吸附以及采用真空清洗導(dǎo)致高效率的再生，這使得吸附床可采用較小的床容積，并減少了清洗氣體的需要量，由此而使本法在整體上增進(jìn)了經(jīng)濟(jì)上的吸引力。
本發(fā)明在參閱了下圖后將更易于了解，其中

圖1是按本發(fā)明的壓力擺動(dòng)吸附(PSA)預(yù)凈化系統(tǒng)的方框流程圖;
圖2是按本發(fā)明的另一實(shí)施例的PSA預(yù)凈化系統(tǒng)的方框流程圖。
本發(fā)明是關(guān)于利用壓力擺動(dòng)吸附(PSA)循環(huán)法進(jìn)行低溫分離時(shí)空氣的預(yù)凈化的改進(jìn)。在PSA方法中，吸附床用三級(jí)再生，其由向大氣的排氣，真空下的排氣，和連續(xù)真空下的清洗所組成。其再生效率是其特有的優(yōu)點(diǎn)，其優(yōu)點(diǎn)在于，由于需要的再生床容積較小，以及作業(yè)成本，亦即產(chǎn)生的每單位產(chǎn)品氣體的能耗低而使投資得到節(jié)約。
根據(jù)本發(fā)明對(duì)空氣的預(yù)凈化系統(tǒng)作了改進(jìn)的PSA法用圖1表示。在圖1中控制進(jìn)氣，也就是空氣進(jìn)入系統(tǒng)的流量、產(chǎn)品氣體的抽出及吸附床A和B再生的各個(gè)閥門(mén)以數(shù)字1至10編號(hào)。操作中，輸入的空氣被壓縮到約517KPa(每平方英寸75磅絕對(duì)壓強(qiáng))至1.14MPa(每平方英寸165磅絕對(duì)壓強(qiáng))的適當(dāng)壓力，其后冷卻到約15～40℃的溫度，冷卻后的空氣繼續(xù)通過(guò)打開(kāi)閥1和2中的壹只進(jìn)入吸附床A和B的一個(gè)。
吸附床A和B一般含吸附劑，活性氧化鋁或硅膠，以除去水汽，還含有第二吸附劑，一般是沸石，如13X沸石，以除去二氧化碳。這些吸附劑可放在分開(kāi)的室里甚至放在分開(kāi)的容器里。但較好是二者在單個(gè)容器內(nèi)，二者間有一層適當(dāng)?shù)亩嗫孜镔|(zhì)隔開(kāi)以防混雜。
用床A來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的循環(huán)，床A最初是用床B的氣體來(lái)回充。當(dāng)床B處在最后的生產(chǎn)階段，為了回充床A，將閥3打開(kāi)，而閥2和4已經(jīng)打開(kāi)，其它閥仍關(guān)閉?；爻浣Y(jié)束，將閥2和4關(guān)閉，將閥1打開(kāi)，使空氣在壓力下進(jìn)入床A，生產(chǎn)階段由此開(kāi)始。閥3仍開(kāi)著，基本上無(wú)水汽和二氧化碳的空氣通過(guò)標(biāo)出“至ASU”字樣的管路流出系統(tǒng)。含少于0.1ppm水汽和1.0ppm二氧化碳的產(chǎn)品氣體被引入沒(méi)有畫(huà)出來(lái)的低溫空氣分離裝置(ASU)中。生產(chǎn)結(jié)束時(shí)，閥4被打開(kāi)，用來(lái)自床A的產(chǎn)氣來(lái)回充床B。
在循環(huán)的生產(chǎn)階段完成后，并閉閥1和3，打開(kāi)閥7和9，使床A排氣至大氣。生產(chǎn)循環(huán)的長(zhǎng)短是使雜質(zhì)的前峰不流出二個(gè)吸附床外面，也就是還未達(dá)到其吸附容量的時(shí)間。這點(diǎn)很容易由現(xiàn)有技術(shù)中普通熟練(技術(shù))人員所撐握的傳統(tǒng)方法來(lái)確定，利用傳統(tǒng)的測(cè)敏和調(diào)節(jié)裝置對(duì)生產(chǎn)階段輸入的空氣流中的水汽和二氧化碳的含量進(jìn)行自動(dòng)測(cè)定和調(diào)節(jié)，也是現(xiàn)有技術(shù)中普通熟練人員所掌握的技術(shù)。
床A的排氣按預(yù)定的時(shí)間進(jìn)行下去，一般使排氣進(jìn)行到壓力減至稍高于大氣壓，并使床上出來(lái)的流量減弱為止。關(guān)于這一點(diǎn)，也可利用現(xiàn)有技術(shù)熟練人員充分撐握的手段很易確定，將閥9關(guān)閉，閥10打開(kāi)，和真空泵打開(kāi)以抽床A。床A抽氣的目的在于脫吸在最初的排氣中沒(méi)有被除去雜質(zhì)。
床A的抽氣持續(xù)到床中的壓力減至適當(dāng)壓力為止。一般抽至中度的真空，例如13.8KPA(每平方英寸2磅絕對(duì)壓強(qiáng))至41.4KPa(每平方英寸6磅絕對(duì)壓強(qiáng))，最好是20.7KPa(每平方英寸3磅絕對(duì)壓強(qiáng))至34.5KPa(每平方英寸5磅絕對(duì)壓強(qiáng))為止。抽至此壓力后，將閥5打開(kāi)，并使清洗氣體在真空下清掃床A的吸附劑，由此而將吸附的雜質(zhì)有效地除去并帶出吸附床。沖洗氣體是任一氣體，其水氣和二氧化碳的含量要比PSA體系產(chǎn)品氣體的水氣和二氧化碳的含量低或是一樣。它可以是ASU的氮?dú)夂扛叩膹U氣，或是由此生產(chǎn)的產(chǎn)品氮?dú)?。在清洗氣體流進(jìn)床A期間，床A的抽氣一直保持著。清洗氣體導(dǎo)入床A后沖洗了該床，使脫吸的雜質(zhì)脫除。上面有關(guān)監(jiān)控和確定生產(chǎn)階段所作的說(shuō)明同樣也適用于清洗階段。
清洗階段結(jié)束后，并閉閥5、7和10，打開(kāi)閥3，用在床B產(chǎn)生的產(chǎn)品氣體回充床A。在回充階段中，閥4仍開(kāi)著，從床B來(lái)的產(chǎn)品氣體連續(xù)被從體系中抽出。本方法可用這種方式連續(xù)運(yùn)行下去。
在回充階段結(jié)束后，關(guān)閉閥2和4，打開(kāi)閥1、3、8和9，開(kāi)始另一輪循環(huán)。在以前的討論中，本法的幾個(gè)階段只對(duì)床A作了說(shuō)明。床B的操作與床A不一致的地方在于一個(gè)正在進(jìn)行排氣、清洗和回充諸階段時(shí)，另一個(gè)正在生產(chǎn)產(chǎn)品。本法的典型循環(huán)示于圖1，即利用二床系統(tǒng)的本法的典型循環(huán)以下表所示圖1PSA循環(huán)床A 開(kāi)的閥門(mén) 床B 時(shí)間(秒)從床B回充 2，3，4 生產(chǎn)，回充床A 6.0生產(chǎn) 1，3，8，9 排氣至大氣 19.0生產(chǎn) 1，3，8，10 真空下排氣 10.0生產(chǎn) 1，3，6，8，10 真空下清洗 145.0生產(chǎn)，回充床B 1，3，4 從床A回充 6.0排氣至大氣 2，4，7，9 生產(chǎn) 19.0真空下排氣 2，4，7，10 生產(chǎn) 10.0真空下清洗 2，4，5，7，10 生產(chǎn) 145.0六分鐘循環(huán)一次圖2所示改進(jìn)過(guò)的空氣預(yù)凈化PSA與圖1所示的相似。不同處在于在生產(chǎn)/再生結(jié)束和用ASU產(chǎn)生的氮?dú)鈱?duì)床清洗進(jìn)行再生時(shí)，它提供了頂和底均等的床。
在圖2中，空氣是通過(guò)打開(kāi)的閥12或14在壓力下各進(jìn)入吸附床A或B的。床A和B含有圖1探討的吸附劑。當(dāng)床A處在循環(huán)的生產(chǎn)階段時(shí)，閥12和16正開(kāi)著，讓產(chǎn)物進(jìn)入產(chǎn)品貯槽，產(chǎn)品貯槽保持在恒壓，使產(chǎn)品氣體可通過(guò)打開(kāi)的閥40在對(duì)ASU最適壓力下取出。產(chǎn)物由圖1所示。
在循環(huán)的產(chǎn)物階段結(jié)束后，關(guān)閉閥12和16，打開(kāi)閥20，使床A向大氣排氣。生產(chǎn)階段時(shí)間的長(zhǎng)短如參考圖1所規(guī)定。當(dāng)床A進(jìn)行的排氣使壓力減少到稍高于大氣壓時(shí)，將閥20關(guān)閉，閥24打開(kāi)，開(kāi)動(dòng)真空泵。床A的抽氣使初期排氣階段沒(méi)有除去的雜質(zhì)加以脫吸。
床A的抽氣一直進(jìn)行到其中壓力減至適當(dāng)值，一般減至例如13.8KPa(每平方英寸6磅絕對(duì)壓強(qiáng))，至41.4KPa(每平方英寸6磅絕對(duì)壓強(qiáng))，最好20.7KPa(每平方英寸3磅絕對(duì)壓強(qiáng))至34.5KPa(每平方英寸5磅絕對(duì)壓強(qiáng))的適中真空條件。壓力減低后，將閥28和36打開(kāi)使清洗氣體，最好是ASU的產(chǎn)品氮?dú)膺M(jìn)入床A以沖洗其中剩余的雜質(zhì)。如圖1所示，真空泵在清洗階段中一直開(kāi)著。
清洗階段結(jié)束后，關(guān)閉閥門(mén)24，28和36，因?yàn)檫@也是床B生產(chǎn)階段的結(jié)束，為生產(chǎn)而打開(kāi)的閥門(mén)14和18也將被關(guān)閉。伺后，立即打開(kāi)閥門(mén)32和34，使得床A和B內(nèi)的壓力頂部和底部都等化。這開(kāi)始了剛剛完成真空清洗床A的重新加壓。
關(guān)閉閥門(mén)32和34，打開(kāi)閥門(mén)16，用從產(chǎn)品貯槽的氣體來(lái)回充床A?；爻渫ǔＪ窃诩s510KPa(每平方英寸74磅絕對(duì)壓強(qiáng))至1.13MPa(每平方英寸164磅絕對(duì)壓強(qiáng))的壓力下進(jìn)行的。在回充和壓力等化階段，一直將氣體從產(chǎn)品貯槽送往ASU以便分離出需要的產(chǎn)品。
回充階段結(jié)束后，打開(kāi)閥門(mén)12，16和22，開(kāi)始另一輪循環(huán)。如圖1所示，床B作業(yè)與床A不同之處在于，一個(gè)正在生產(chǎn)產(chǎn)品時(shí)，另一個(gè)正在再生。利用二床系統(tǒng)的本法的典型循環(huán)見(jiàn)下表圖2PSA循環(huán)A床 開(kāi)的閥門(mén) B床 時(shí)間(秒)用產(chǎn)品氣體回充 16，22 排氣至大氣 6生產(chǎn) 12，16，22 排氣至大氣 15生產(chǎn) 12，16，26 真空下排氣 10生產(chǎn) 12，16，26，30，36 真空下清洗 145頂-底壓力等化 32，34 頂-底壓力等化 4排氣至大氣 18，20 回產(chǎn)品氣體回充 6排氣至大氣 14，16，20 生產(chǎn) 15真空下排氣 14，16，24 生產(chǎn) 10真空下清洗 14，16，24，28，36 生產(chǎn) 145頂-底壓力等化 32，34 頂?shù)讐毫Φ然? 4總360秒本預(yù)凈化法的優(yōu)點(diǎn)在于它改進(jìn)了床再生的效率。亦即，清洗氣體可在適度真空度25.3～33.3KPa(190-250毫米汞)下供給，達(dá)到節(jié)能效果。在真空下使用清洗氣體對(duì)在吸附溫度下的氣體混合物特別有利。這些氣體混合物含有蒸氣雜質(zhì)，例如水洗。理論上除去汽狀雜質(zhì)必須的最低量清洗氣體為(Pmin)/(F) = (PL-PV)/(PH-PV)式中，Pmin＝最低清洗氣體流量，F(xiàn)＝輸入流量，PL＝清洗氣體壓力，
Pm＝輸入氣體壓力，Pv＝吸附溫度下雜質(zhì)的蒸氣壓。
舉例來(lái)說(shuō)，對(duì)在各種情況下氣體壓力PL，在827KPa(每平方英寸120磅絕對(duì)壓強(qiáng))吸附壓力和30℃吸附溫度下，計(jì)算出輸入氣體的清洗分率(Pmin/F)。假設(shè)輸入氣體以水在50℃飽和，其結(jié)果如下表所示。
清洗氣體壓力對(duì)最小清洗流量的影響PLPmin/F×100KPa(絕對(duì)壓強(qiáng)) (%)101 (14.7) 11.882.7 (12.0) 9.569 (10.0) 7.955 (8.0) 6.241.4 (6.0) 4.527.6 (4.0) 2.813.8 (2.0) 1.2實(shí)際需要的清洗氣體量在1.1至2.0×Pmin之間變化(C·W·Skarstrom)在“分離科學(xué)的最新進(jìn)展”(in Recent Developments in Separation Science)，第二卷，第95～106頁(yè)，CRC Press，克里芙蘭(1972))，從上表可清楚地看出在真空(PL＜每平方英寸14.7磅絕對(duì)壓強(qiáng))下提供清洗氣體時(shí)，用于除去水汽所需要的清洗氣體的量可大大減小。
上面探討的日本公開(kāi)專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)昭59-4414(1984)，在抽真空條件下再生二氧化碳塔，在大氣壓清洗再生水氣塔。由于這緣故，清洗氣體的量不可能減少到低于25%。而在本發(fā)明方法中，水汽吸附劑和二氧化碳吸附劑都在真空下經(jīng)清洗再生，因此需要的清洗氣體量可減少到9%以下，這比傳統(tǒng)的TSA預(yù)凈化法的平均量要低，比所有以前知道的PSA預(yù)凈化法低得多。本發(fā)明方法的很高產(chǎn)品回收率表明在清洗時(shí)使用真空泵是很管用的。
本發(fā)明采用的13X(沸石吸附劑粒子是很細(xì)的粒子，其平均粒徑小于2毫米，最好是0.6毫米到1.6毫米，它用在CO2脫除區(qū)，與真空泵聯(lián)用后顯示出很高的篩比產(chǎn)率。采用尤為推薦的平均粒徑0.4～0.8毫米的沸石粒子獲得的高篩比產(chǎn)率(40～60SCFM/ft3)表示可節(jié)約投資以及采用更小的吸附床，更小的容器，更少量的吸附材料等等。本發(fā)明中獲得的篩比產(chǎn)率約是上面提到的Tomomura等人闡述的工業(yè)化PSA預(yù)凈化法中獲得的將近8倍。
下表所示為利用圖1和2所示系統(tǒng)進(jìn)行一系列實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。床相等化階段在與圖1相關(guān)的A和B運(yùn)行中被省略，并包含在與圖2相關(guān)的C和D運(yùn)行中。采用的床含有25%體積比的3毫米大小的可大量購(gòu)得的活性氧化鋁和75%體積比的可大量購(gòu)得的0.4～0.8毫米13X沸石。吸附在22～23℃溫度、780KPa(每平方英寸113磅絕對(duì)壓強(qiáng))壓力下進(jìn)行，總循環(huán)時(shí)間為6.0分。從表內(nèi)獲得的數(shù)據(jù)中可以了解到，床等化階段的采用是體現(xiàn)本發(fā)明的推薦實(shí)施例。
空氣預(yù)凈化運(yùn)行總結(jié)清洗氣體壓力 A運(yùn)行 B運(yùn)行 C運(yùn)行 D運(yùn)行KPa(毫米汞柱) 25.9 25.9 25.9 32.6(195) (195) (195) (245)產(chǎn)品水汽濃度(ppm) 0.1 ＜0.1 ＜0.1 0.1產(chǎn)品二氧化碳 0.23 0.41 0.38 0.41濃度(ppm)用于再生的輸入 12.1 10.0 8.1 8.6氣體百分?jǐn)?shù)篩比產(chǎn)率 32.3 40.5 42.4 58.9(Nm3/min/m3篩)本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于吸附床再生的效率。本發(fā)明不僅比傳統(tǒng)的PSA預(yù)凈化法有更高效率，還由于具有更高的篩比產(chǎn)率和需要較小的再生氣體量(與供比較的TSA法的12～15%相比為8～10%)與平均溫度擺動(dòng)吸附法比較也有優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明已通過(guò)其有關(guān)的最佳實(shí)施例作了描述。在現(xiàn)有技術(shù)上熟練的人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，從所提供的具體內(nèi)容，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的基礎(chǔ)上可做出許多改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種從空氣中脫除由水汽和二氧化碳組成的氣體雜質(zhì)的壓力擺動(dòng)吸附方法包括按循環(huán)順序(a)在壓力下將空氣送入第一吸附床，由此除去空氣中所述的雜質(zhì)并形成產(chǎn)品氣體；(b)脫除階段結(jié)束后，停止輸入空氣，并將所述的床排氣至大氣；(c)對(duì)所述的床進(jìn)行抽氣，同時(shí)繼續(xù)將抽出的氣體排至大氣；(d)將清洗氣體輸入到所述床內(nèi)，同時(shí)繼續(xù)進(jìn)行床的抽氣；以及(e)將第二床中獲得的產(chǎn)品氣體回充到所述的床內(nèi)，第二床的作業(yè)與第一床的作業(yè)不同之外在于，一床在(a)階段中進(jìn)行產(chǎn)品氣體的生產(chǎn)時(shí)，另一床在(b)、(c)和(d)各階段中正在進(jìn)行再生。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的各床含活性氧化鋁或硅膠以及合適的沸石。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述的沸石是平均粒徑為0.6至1.6毫米的13X。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述的沸石具有平均粒徑0.4至0.8毫米。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中的清洗氣體是(a)階段中形成的產(chǎn)品氣體。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在(e)階段之前，所述的各個(gè)床的頂和底是連通的，使得其中的壓力保持等化。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的產(chǎn)品被導(dǎo)入低溫空氣分離裝置。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述的清洗氣體是所述裝置的產(chǎn)品氣體。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述的清洗氣體是所述裝置中的富氮的廢氣。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種將空氣導(dǎo)入分離裝置前從空氣中脫除水汽和二氧化碳的、改進(jìn)的空氣預(yù)凈化的PSA方法。本發(fā)明方法包括除去其中的雜質(zhì)，以有效地再生所利用的吸附床的辦法，再生方法先是向大氣排氣，然后是抽真空向大氣排氣，最后是在抽氣下清洗。對(duì)完成再生的床進(jìn)行回充以前，一對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)不同期的吸附床最好經(jīng)歷頂和底的壓力等化一關(guān)。
文檔編號(hào)B01D53/047GK1055677SQ91101800
公開(kāi)日1991年10月30日 申請(qǐng)日期1991年3月19日 優(yōu)先權(quán)日1990年3月29日
發(fā)明者拉維·賈殷, 阿爾韋托·I·拉卡瓦 申請(qǐng)人:波克股份有限公司