处理包含燃料的气体混合物的ＶＳＡ的再加压制造技术

提纯或分离包含至少一种燃料的气体混合物的方法，该方法使用具有至少一个经受压力周期的吸附器的单元，该压力周期包含至少一个借助真空泵置于真空下的步骤，其中至少部分地通过所述单元外部的气体将在该周期中减压的至少一个吸附器和／或真空泵再加压，并且所述外部气体不含足以在此再加压过程中产生易燃混合物的量的氧化剂。

【技术实现步骤摘要】
处理包含燃料的气体混合物的VSA的再加压 本专利技术涉及通过吸附而分离或提纯气体混合物并包含真空再生的方法的安全性 的改进。概括而言，本专利技术涉及VSA或VPSA，其中进料包含至少一种能与空气产生可燃混合 物的组分，例如氢、 一氧化碳、烃等。 本专利技术特别涉及分离C02的方法。 自工业时代开始以来，观察到的平均温度的升高十分迅速。尽管其潜在影响(从 海平面上升到沙漠化)并非完全已知和量化，但是这种影响是全球越来越关注的焦点。尽 管不能确定地证实气候变化由人为的温室气体排放引起，但相关性强到足以促成预防原则 的应用。由于C02排放造成大致一半的变暖潜势，因此，研究减少这些排放的所有可能的方 式是明显重要的。在逻辑上，第一方法是试图通过降低能量消耗来减少(A生成。在(A存 储是决定性因素的情况下，在排放时捕捉C02是第二辅助方式。应该观察到，全部C02排放 中的多于50%是由发电和工业引起的。这些是强来源，但数量较少，因此适用于捕捉法。更 确切地，所选目标是燃烧煤或重燃料油的热电站、气化热电站、和生产基本材料(钢(高炉 气等)、各种金属、基础化学品(朋3生产的副产物等)、水泥(石灰窑气等))的工厂。 由富碳源生成氢或合成气也会产生含有显著量(A的流体(烃的蒸汽重整等)。作 为含(A的来源，也可以提到生物气或由废物产生的气体，和某些天然气。 至少一部分捕捉的(A可以直接地或在例如用于提高其纯度(例如食品级C0》或 使其可被储存(液化等)的后处理之后用在工业中。 在胺中吸收(A是经证实的有效技术。但是，与胺解吸相关的能量损失是使该技术 如今无吸引力的重要因素。由于一方面(A和另一方面其它存在的气体(H2、N2、C0、CH4等) 之间的高留存选择性，吸附是非常好的候选手段。在吸附法中，TSA(变温吸附)法具有与 吸收法相同的缺点，即吸附剂再生要求升温形式的高能量输入。相反，PSA法不要求任何外 部能量输入——以热或外部物质(蒸汽等)的形式，而是利用气体膨胀使吸附剂再生。 因此，主要问题是设计适用于C02捕捉目标的PSA法。 为了开发经济上可接受的捕捉法，必须根据要捕捉的来源通过下述事项的明智选 择而优化所述PSA单元-该单元的运行周期(压力周期)； -吸附剂及其布置； -吸附器技术；-所述单元在工业综合体中的集成。 在文献中广为开发了关于PSA周期且适用于(A捕捉的现有技术。实际上，已经 针对各种类型的分离(由空气制造高纯氢、氧气和/或氮，由CH4/C02混合物制造甲烷，由合 成气制造CO，等等)广泛研究了再生压力高于大气压的PSA(变压吸附)单元、具有接近大 气压的吸附(通常为l至2巴绝对值)和真空再生的VSA(真空回转吸附)单元和具有在 中压下的吸附(通常为2至10巴绝对值)和真空再生的VPSA(真空变压吸附)单元。 在下述论述中，术语VSA用于包含真空再生阶段的任何周期。 吸附法，例如PSA和VSA，基于公知的基本步骤吸附、平衡、提供吹扫气、放空(blow-down)、吹扫和/或对VSA而言置于真空下、再加压和冲洗。 这些步骤描述于关于吸附的各种著作中，例如Ruthven、 Farooq和Knaebel著 的Pressure Swing Adsorption。 这些步骤可以是有前后顺序的，或其中 一些可以是同时的。 例如，文献EP 1004343描述了 PSA H2的周期，其具有两个再生压力级、4个吸附器 和一个平衡。 文献EP 1095689公开了具有两个针对由空气制氧而开发的吸附器的周期，包括 用未吸附气体再加压、平衡、用进料气最终再加压、生产步骤、部分利用真空泵的放空步骤 和吹扫阶段的周期。 文献US 4840647公开了特别适用于捕捉易吸附的组分(例如C02)的、具有2个 吸附器的周期。 文献EP 1023934描述了 PSA H2型周期，其中一部分低压废气被再循环到要加工 的气体中。 文献US 6287366公开了 VSA 02周期，其具有综合步骤，例如在吸附器两侧上的同 时放空和用两个不同流体再加压。 所描述的大多数周期涉及制取最难吸附的气体，更可吸附的气体构成废气。这种 类型的周期仍可用于C02捕捉。在这种情况下，PSA必须例如适应轻气体中的C02含量。 关于CH4/C02分离的文献US 2007/0261551给出了 PSA H2型周期的实例，其具有 高压吸附阶段、两个平衡、与吹扫气的提供并行的放空、最终放空、用之前回收的气体和制 成的气体低压吹扫的步骤、和用进料气和产物气体最终再加压。 可以任选通过增加更专用于制取最易吸附的气体(在此是C02)的步骤来改进这 种类型的周期。这些附加步骤基本上是来自放空的一部分气体在进料气中或直接在另一吸 附器中的再循环步骤。也可以用外部气体(例如氮)引入吹扫步骤。 文献US 4077779描述了具有4或6个吸附器的周期，其包含将一部分排放气再循 环到另一吸附器中，以及使用PSA外部的气体吹扫的步骤。该文献指出，该周期可用于制氢 和甲烷AA分离。 现有技术还描述了从合成气中提取CO的周期。在这种情况下，CO是特定吸附剂 上最易吸附的气体。在更换吸附剂后，这种类型的周期可直接转换成留存基本最难吸附的 气体中所含的(A。 简而言之，已经为各种用途开发的PSA周期可以就这样使用或在少量变动的情况 下使用，特别例如，将放空步骤中产生的一部分气体再循环到进料或另一吸附器中。 当在低压下进行再生时，吸附法更有效。当吸附剂较强地吸附一组分时，情况尤为 如此。例如在使用沸石A或X时，对C02而言情况就是如此。在这些情况下，VSA通常具有 比PSA好的收率。当进料气可以在低压或中压下得到时，可进一步增强VSA的这一优点。使 用真空进行再生因而使得进料气可以直接在其供应压力下处理而不必先将其加压。 下述本专利技术专门涉及包含至少一个真空步骤的单元，即在此真空步骤期间，吸附 剂承受比当地大气压低的压力。 在这种单元停机的情况下，通常将VSA与设施的其余部分隔离。在本专利技术中，停机 是指预先安排的有意停机(例如用于维护该设施的一部分)，或是在VSA本身或该设施的任何其它部分上发生事故后的紧急停机。这通常通过关闭吸附器的阀来进行。更确切地，通过 关闭用于实施该周期的工艺阀，例如通过关闭各进料、生产、废气阀，或通过关闭位于进料、 生产、废气路线上的特定截流阀，可以将该VSA单元与上游和下游线路隔离。根据各具体情 况，可以使吸附器之间的阀(例如压力平衡阀或再加压阀)保持打开，或者可以不使这些阀 保持打开。在任何情况下，都隔离了上游和下游线路，即，将包含吸附器的一个或多个体积 和与歧管以及直到建立隔离的阀的管路对应的气体体积与该设施的其余部分隔离。在本发 明中，内部气体是指该封闭系统中所含的气体体积，外部气体是指该系统外的任何气体。 假设存在通向外部的气密性损失，那么防止空气进入在真空下的、还含有CO和氢的吸附器是重要的。实际上，即使在总体上吸附器中所含气体的平均组成不会引起危险，局 部情况也通常不同。例如，在生产侧(脱二氧化碳的气体出口 )可能存在富氢的气体混合 物，因为之前已截留大部分(A。吸附剂(例如在是活性炭的情况下)的可燃性质也可加剧 该情况。 为消除这种危本文档来自技高网...

【技术保护点】
提纯或分离包含至少一种燃料的气体混合物（１）的方法，该方法使用具有至少一个经受压力周期的吸附器（４）的单元，所述压力周期包含至少一个借助真空泵（９）置于真空下的步骤，其中至少部分地通过所述单元外部的气体至少将在所述周期中减压的真空泵（９）再加压，并且所述外部气体不含足以在此再加压过程中产生易燃混合物的量的氧化剂。

【技术特征摘要】
FR 2008-10-21 0857133提纯或分离包含至少一种燃料的气体混合物(1)的方法，该方法使用具有至少一个经受压力周期的吸附器(4)的单元，所述压力周期包含至少一个借助真空泵(9)置于真空下的步骤，其中至少部分地通过所述单元外部的气体至少将在所述周期中减压的真空泵(9)再加压，并且所述外部气体不含足以在此再加压过程中产生易燃混合物的量的氧化剂。2. 如权利要求l所述的方法，其中在所述周期中减压的真空泵(9)被再加压至等于或高于大气压的压力。3. 如权利要求1或2所述的方法，其中所述至少部分地通过所述单元外部的、且不含足以产生易燃混合物的量的氧化剂的气体实现的再加压是在所述单元停机的情况下进行的。4. 如权利要求1或2所述的方法，其中在至少一个吸附器的各压力周期中，所述至少部分地通过所述单元外部的、且不含足以产生易燃混合物的量的氧化剂的气体实现的再加压是在所述单元的运行过程中进行的。5. 如权利要求1至4任一项所述的方法，其中通过所述外部气体实现的所述减压的真空泵(9)的再加压在少于30秒内、优选在少于10秒内、更优选在少于5秒内进行。6. 如权利要求1至5任一项所述的方法，其中至少部分地通过所述外部气体将至少一个在所述周期中减压的吸附器再加压。7. 如权利要求1至6任一项所述的方法，其中所述燃料选自氢H^—氧化碳C0、甲烷CH4和烃。8. 如权利要求1至7任一项所述的方法，其中所述外部气体选自存储的气体混合物(20)、出自所述压力周期的放空步骤并存储的气体(30)、已脱除0)2并存储的气体(40)、和出自加压罐(50)或用于分离空气中的气体...

【专利技术属性】
技术研发人员：C莫内罗，N艾克贝劳德，V盖雷，A贝尔特勒莫特，
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：FR[法国]