调节用于分离气体料流的单元的方法技术

本发明专利技术涉及一种调节用于分离气体料流的单元的方法，所述单元具有P个吸附器，其中P≥2，各个吸附器在阶段时间位移下遵循PSA型吸附周期，所述单元具有控制装置以使所述单元能够提供所需流量并选择性地根据标称周期或根据缩减周期运行，标称周期涉及，相继地，至少第一步骤和第二步骤，缩减周期遵循与标称周期相同的步骤序列，在第一步骤和第二步骤之间插入中间步骤，中间步骤不同于死时间，并且不同于第一步骤的延长或第二步骤的延长，所述方法涉及步骤：

【技术实现步骤摘要】
调节用于分离气体料流的单元的方法


[0001]本专利技术涉及一种调节用于分离气体料流的单元的方法，所述单元为PSA(或“变压吸附”)类型，更特别为VPSA类型，即实施真空泵抽方式。其可在所需生产流量一旦低于用于其尺寸标注的标称流量时立即应用。

技术介绍

[0002]在PSA工艺中，在生产阶段结束时，吸附剂通过杂质的解吸再生，这通过降低它们的分压实现。这种压力降低可通过总压力的下降和/或通过用不含或几乎不含杂质的气体吹扫获得。
[0003]变压吸附法既用于消除痕量杂质
‑
例如在进料气中的含量低于1％，又用于分离含有百分之几十的不同气体的混合物。第一种情况通常被称为净化(例如气体干燥)，第二种情况被称为分离(例如由大气空气生产氧气或氮气)。
[0004]一般而言，气相吸附法有可能利用一种或多种吸附剂对混合物的各种组成分子的亲和力差异从含有一种或多种分子的气体混合物中分离所述分子。吸附剂对分子的亲和力部分取决于吸附剂的结构和组成，部分取决于分子的性质，特别是其尺寸、电子结构和多极矩。吸附剂可以是例如沸石、活性炭、任选掺杂的活性氧化铝、硅胶、碳分子筛、有机金属结构、碱金属或碱土金属氧化物或氢氧化物，或多孔结构(其优选含有能够与分子可逆反应的物质)，例如胺、物理溶剂、金属络合剂、金属氧化物或金属氢氧化物之类的物质。
[0005]大多数常规吸附剂材料是粒子形式(珠粒、棒材、压碎材料等)，但也以结构化形式存在，如整料、轮、平行通道接触器、织物、纤维等。
[0006]有三种主要类别的吸附工艺：牺牲装料工艺(sacrificial charge processes)，被称为TSA(变温吸附)工艺的工艺和最后，PSA(变压吸附)工艺。
[0007]在牺牲装料工艺中，当现有装料被杂质饱和时，或更一般地说，当其不再能够提供足够的保护时，引入新的装料。
[0008]在TSA工艺中，吸附剂在使用结束时原位再生，这意味着将捕获的杂质排出以使所述吸附剂恢复其较大部分的吸附能力并可重新启动净化周期，主要的再生作用归因于温度升高。
[0009]最后，在PSA工艺中，在生产阶段结束时，吸附剂通过杂质的解吸再生，这通过降低它们的分压实现。这种压力降低可通过总压力的下降和/或通过用不含或几乎不含杂质的气体吹扫获得。

技术实现思路

[0010]变压吸附法既用于消除痕量杂质
‑
例如在进料气中的含量低于1％，又用于分离含有百分之几十的不同气体的混合物。第一种情况通常被称为净化(例如气体干燥)，第二种情况被称为分离(例如由大气空气生产氧气或氮气)。
[0011]在本专利技术中，术语PSA是指利用吸附剂在高压(被称为吸附压力)和低压(被称为再
生压力)之间经历的周期性压力变化的任何气体净化或分离方法。因此，这一通用名称PSA无区分地用于表示下列周期性工艺，根据所用压力级或吸附器回到其起始点所需的时间(周期时间)给予它们更专用的名称也是常见的：
[0012]‑
VSA工艺，其中基本在大气压(优选0.95至1.25巴abs之间)下进行吸附并且解吸压力低于大气压，通常50至400毫巴abs；
[0013]‑
MPSA或VPSA工艺，其中在高于大气压的高压(通常1.5至6巴abs之间)下进行吸附，并在低于大气压的低压(通常200至600毫巴abs之间)下进行解吸；
[0014]‑
严格意义上的PSA工艺(PSA processes proper)，其中高压基本高于大气压，通常在3至50巴abs之间，且低压基本等于或高于大气压，通常在1至9巴abs之间；
[0015]‑
RPSA(快速PSA)工艺，其压力周期的持续时间通常小于1分钟；
[0016]‑
URPSA(超快速PSA)工艺，其压力周期的持续时间为大约最多几秒。
[0017]应该指出，这些各种名称不是标准化的并且界限会发生变化。
[0018]再次，除非另有说明，本文所用的术语PSA涵盖所有这些变体，“PSA”因此具有最普遍的含义。但是，在某些情况下，可能必须更特别地指定该工艺是VSA还是VPSA，特别是如果涉及在真空下泵送。
[0019]吸附器因此在高压下开始吸附期直至其载满要捕获的成分，然后通过减压和提取吸附的化合物而再生，然后复位以再次开始新的吸附期。吸附器随之已经完成一个压力周期并且PSA工艺的原理是将这些周期(cycles)相继连接在一起；其因此是周期性工艺。吸附器回到其初始状态花费的时间被称为周期时间。原则上，各吸附器在被称为阶段时间(phase time)或更简单地称为阶段(phase)的时间位移(time shift)下遵循相同周期。因此关系是：阶段时间＝周期时间/吸附器的数量。显而易见，阶段数等于吸附器的数量。
[0020]该周期通常包含时段：
[0021]‑
生产或吸附，在此期间经由吸附器的端部之一引入进料气，最易吸附的化合物被优先吸附，并经由第二端部提取富集最不易吸附的化合物的气体(产物气体)。吸附可在升高的压力下、在基本恒定的压力下或甚至在略微降低的压力下进行；
[0022]‑
减压，在此期间从不再被供给进料气的吸附器中经由其至少一个端部排出存在于吸附剂和自由空间中的一部分化合物。以吸附期的流体流通方向作为参考，可以界定并流、逆流或同时并流和逆流的减压。
[0023]‑
洗脱或吹扫，在此期间富集最不易吸附成分的气体(吹扫气体)循环经过吸附剂床，以帮助最易吸附的化合物解吸。吹扫通常逆流进行；
[0024]‑
再增压，在此期间吸附器在再次开始吸附期之前至少部分再增压。再增压可以逆流和/或并流进行；
[0025]‑
死时间，在此期间吸附器保持在相同状态。这些死时间可作为整个独立步骤构成该周期的组成部分，以便能够例如在吸附器之间同步步骤，或仅对应于在规定时间前已经完成的步骤的结束(在这种情况下，也使用词语“等待期”)。阀可以关闭或保持在相同状态，这取决于该周期的特性。
[0026]要重申，术语“并流”是指在其经过吸附器时与进料气以相同方向行进的料流，术语“逆流”是指以相反方向行进的料流。
[0027]要重申，一个阶段可能包含几个单独步骤，相反，一个步骤可能跨越多于一个阶段
(可以说，该步骤由属于相继阶段的几个子步骤组成)。
[0028]还要重申，一个步骤的特征在于进入和/或离开吸附器的料流、它们的来源和它们的目的地。因此，吸附器的减压——具有与第一均衡化(气体将第一吸附器再增压)、第二均衡化(气体将第二吸附器再增压)和洗脱气体的生产对应的相继时段——涉及3个单独步骤，尽管在所有3种情况下都是并流减压的问题。
[0029]类似地，例如，低压吸附器被相继来自两个不同步骤的气体吹扫的洗脱期本身涉及两个单独步骤。
[0030]一般而言，通过使用PSA工艺的吸附分离气体的单元根据规格进行设计，规格特本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.调节用于分离气体料流的单元的方法，所述单元具有P个吸附器，其中P≥2，各个吸附器在阶段时间位移下遵循PSA型吸附周期，所述单元具有控制装置以使所述单元提供所需流量并选择性地根据标称周期或根据缩减周期运行，标称周期涉及，相继地，至少第一步骤和第二步骤，缩减周期遵循与标称周期相同的步骤序列，但在第一步骤和第二步骤之间插入中间步骤，中间步骤不同于死时间，并且不同于第一步骤的延长或第二步骤的延长，所述方法涉及步骤：
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当所需流量等于标称流量时或任选当所需流量高于标称流量时，根据标称周期运行所述单元，
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当所需流量低于或等于预定流量时，根据缩减周期运行所述单元，所述预定流量低于标称流量。2.根据前一权利要求的方法，其特征在于预定流量通过关系式Drm＝Dn x(Tphn/(Tphn+tjm))界定，Drm是预定流量，Dn是标称流量，Tphn是在标称生产流量下的标称周期的阶段时间，tjm是中间步骤的最小持续时间。3.根据前述权利要求任一项的方法，所述方法涉及步骤：
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当所需流量在预定流量和标称流量之间时，周期性地根据标称周期和根据缩减周期运行...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：发明
国别省市：