采用压力周期性变动的吸收作用来分离气体混合物的方法以及实现该方法的工厂设备技术

本发明专利技术涉及了采用压力周期性变动的吸收作用来分离气体混合物的方法，其中，对每一个吸收器采用了压力变化循环，它包括吸收、减压／再生和升压阶段的一系列步骤。循环还至少临时包括了隔离吸收器（Ⅱ；Ⅳ）的一个或一个以上的步骤，在该步骤中记录了被隔离吸收器的压力变化。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及了采用压力周期性变动的吸收作用来分离气体混合物的方法，其中，对每一个吸收器采用了压力周期性变动的循环，它包括吸收、减压/再生和升压阶段的一系列步骤。对于所有压力变化类型的吸收循环均可实现本专利技术，例如如下的循环-所谓VSA(真空周期性变动的吸收)循环，其中，基本上在大气压力下进行吸收，循环的最小压力要比该大气压力低得多，通常的量级为250到500毫巴。一般采用三个吸收器的设备来实现这些循环；-所谓MPSA超大气循环，它与上述循环的不同之处在于在比大气压力高得多的压力下进行吸收，通常的量级为1.3到2巴。一般采用两个吸收器的设备来实现这些循环；-所谓PSA(压力周期性变动的吸收)循环，其中，在比大气压力高得多的压力下进行吸收，通常的量级为3到50巴，同时循环的最小压力基本上等于大气压力或者等于几巴的压力。以下涉及了后者的应用，并采用缩写词PSA来作为描述所有循环的通用术语。另外，所表示的压力为绝对压力。词语“压力周期性变动的吸收”或PSA在这里用于表示已提出的各种循环，例如采用基本上为等温的选择性吸收作用，从蒸汽转化的合成气体中生产氢气，每个吸收器的压力在高压和低压之间变化。循环的高压可大于或等于大气压力，而循环的低压可等于或小于大气压力。这些运行过程包括了吸收器的吸收、减压/再生和再加压的各个步骤的组合。另外，下文中术语“入口”和“出口”表示在吸收阶段中吸收器的入口和出口端；词语“顺流”表示在该吸收阶段中吸收器内气体流动的方向；词语“逆流”表示相反的流动方向。所谓PSA工厂设备，也就是实现上述PSA循环的工厂设备，均充分利用了日益增长的成果，特别是在提纯氢气、处理天然气体、分离空气中的气体、再生溶液和分馏合成气体等方面的成果。这些成果引导着PSA工厂设备的制造厂商来制造工厂设备，这些工厂设备尽管运行较好，但也变得越来越复杂。这从以下事实可以看出工厂设备包括了与大量阀门相连接的许多吸收器。因此，例如在报告US 4 834 780中描述的PSA工厂设备，包括了6个吸收器和37个阀门，在报告US 4 475 929中描述的另一个工厂设备包括了10个吸收器和67个阀门。如果循环的适当运行依赖于打开和关闭可得到所需压力循环的阀门的顺序，则易于看到，在每个循环上工作的这些阀门中，有一个产生误动作就可能引起PSA工厂设备运行的严重问题。例如，应特别强调造成阀门误动作的两种情形1)第一种误动作是在于阀门的机械故障，使得尽管已发出了打开指令而阀门仍然保持关闭(或者情形相反)，或者阀门仅仅非常缓慢地打开或关闭。装在阀门中或者可能时与定时系统连接的位移传感器可以发现这种事故。另外，如果这种类型的误动作一般引起各个吸收器压力循环的明显不平衡，则这种事故相当容易判断。2)第二种误动作可能由已关闭阀门的密封缺陷所引起，它导致在各吸收器之间，或者吸收器和生产物管线或残余物管线之间的内部泄漏。与机械故障不同，在运行中的设备上很难发现已关闭的不密闭阀门中的泄漏。尽管如此，由于吸收器的不平衡运行，或者直接由于生产物漏失到残余气体的管线中，它们会造成起PSA工厂设备性能的降低。为了识别在关闭状态下具有密封缺陷的阀门，通常采用定期的停产检修来进行密封试验。但是，这种类型检查具有费时费力的缺点。另外，由于是在工厂设备停产期间检查，这些检查只能在相隔很久的时间上进行。但是，如果由阀门密封缺陷引起并导致提取效率降低几个百分点的生产损失可能延续几个月，则这种损失是很显著的。本专利技术的目的是提供一种方法来克服这些缺点，它能够在PSA工厂设备的工作循环期间发现密封缺陷。为此，本专利技术涉及一种方法，它采用压力周期性变动的吸收作用来分离气体混合物，其中，对每个吸收器采用压力周期性变动的吸收循环，它包括吸收、减压/再生和升压阶段的一系列步骤，运行过程的特征在于循环还至少临时包括了隔离吸收器的一个或一个以上的步骤，在该步骤中记录了被隔离吸收器中的压力变化。本专利技术的方法还具有一个或几个以下的特征-在循环的高压和低压之间的中等压力上进行隔离步骤，-把所记录的压力变化与预定的界限值比较，当压力变化超出预定界限值时发出警告，-隔离步骤的时间为总循环时间的0.5％到5％之间，-隔离步骤的时间大于5秒，最好在10到20秒之间，-在平衡吸收器之间压力的两个步骤之间进行隔离吸收器的步骤，-在吸收器的第一个顺流减压步骤之后和气体洗脱步骤之前，特别是紧接在上述第一个顺流减压步骤之后进行上述隔离步骤，-在吸收器的第一个再加压步骤之后和最终再加压步骤之前，特别是紧接在最终再加压步骤之前进行上述隔离步骤，-循环的高压和低压之间的压差大于或等于6巴，最好是大于或等于10巴。本专利技术还涉及了一种采用压力周期性变动的吸收作用来分离气体混合物的设备，它至少包括一个吸收器和一个装置，该装置在吸收器中实现包括吸收、减压/再生和升压阶段一系列步骤的压力变化循环，工厂设备的特征在于它还包括隔离每个吸收器的装置和记录被隔离吸收器中压力变化的装置。本专利技术的设备还可以具有这样的特征设备还包括一个装置，它用于把上述记录的压力变化与在存储器中贮存的预定界限值作比较，以及一个装置，它在上述比较装置的控制下，当压力变化超出预定界限值时发出警告。本专利技术还涉及了上述方法在气体混合物中，特别是在包括两种或更多种不同气体H2、N2、CO、CH4、CO2的混合物中提纯氢气的应用，以及在气体混合物中，特别是在包括两种或更多种不同气体He、N2、O2、Ar的混合物中提纯氦气的应用。本专利技术的其它特征和优点将出现在以下的描述中，描述以举例方式给出，它并不意味着给出任何限制，并参照了附图，其中-附图说明图1简化表示了本专利技术的工厂设备；-图2是一个曲线图，表示了采用图1工厂设备来实现本专利技术的运行过程；-图3简化表示了本专利技术运行过程的一种变化方式。图1代表的工厂设备是用于生产氢气的设备，它在相当高的压力下，通常为15到30巴的量级。采用编号分别为I、II、III和IV的四个吸收器，依靠从输送的气体混合物作选择性的吸收来进行氢气生产。例如，所输送的气体是蒸汽转化的合成气体，并由输送管道1以不变的流率提供，采用相关的控制阀11、21、31、41把每个吸收器I到IV的入口与管道1连接。采用相关的控制阀12、22、32和42把每个吸收器I到IV的出口与氢气生产管道2连接。另外，一方面采用相关的控制阀13、23、33和43把每个吸收器I到IV的出口与管道3连接，以平衡吸收器之间的压力，另一方面采用相关的控制阀14、24、34和44与洗脱管道4连接。术语“平衡吸收器之间的压力”用于表示吸收器之间的气体转移，以平衡在这些吸收器中的压力。这种平衡可以是总体的平衡，从而在平衡终了时两个相连通的吸收器中的压力相等，或者是部分的平衡，从而在平衡终了时两个相连通的吸收器中的压力并不相同。工厂设备还具有管道5，用于排出残余的气体，采用相关的控制阀15、25、35和45把每个吸收器I到IV与管道5连接。最后，工厂设备包括了用于平衡吸收器之间的压力的第三个管道6，采用相关的控制阀16、26、36和46把每个吸收器I到IV的出口与管道6连接。第三管道6是最终的再加压管道。为此，它由旁路87连接到生产管道2上。另外，每个吸收器I、II、III、I本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用压力周期性变动的吸收作用来分离气体混合物的方法，其中，对每个吸收器采用压力周期性变动的吸收循环，它包括吸收、减压／再生和升压阶段的一系列步骤，其特征在于：循环还至少临时包括了隔离吸收器（Ⅱ；Ⅳ）的一个或一个以上的步骤，在该步骤中记录了被隔离吸收器的压力变化。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂安莫奈豪，伊夫恩格勒，纪尧姆德苏扎，普莱勒奥利弗多勒，
申请(专利权)人：液体空气乔治洛德方法利用和研究有限公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]