專(zhuān)利名稱(chēng)：分離高濃度氮?dú)獾姆椒ê脱b置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過(guò)變壓吸附(PSA)來(lái)分離高濃度氮?dú)獾姆椒ê脱b置。更準(zhǔn)確地，本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的PSA方法和裝置來(lái)分離高濃度氮?dú)?，它能將產(chǎn)品氮?dú)獾募兌忍岣叩?9.999％。
在本說(shuō)明書(shū)中，所稱(chēng)氮純度是指氮?dú)夂蜌鍤庵偷暮肯鄬?duì)于整個(gè)產(chǎn)品氣體之比。
眾所周知作為一種從混合氣體，如主要包含氧氣和氮?dú)獾目諝庵羞B續(xù)提取高濃度氮?dú)獾姆椒ǎ枰靡环N裝置來(lái)重復(fù)進(jìn)行吸附和再生(解吸附)，該裝置包括多個(gè)填滿(mǎn)作為吸附劑的碳分子篩(CMS)的吸附槽。這種方法利用CMS的氧氣吸附能力根據(jù)壓力而變化的原理。
一般地，CMS的氧氣吸附能力隨壓力增加而增加。如果空氣在高壓下通過(guò)填有CMS的吸附槽，空氣中的氧氣被CMS吸附從而產(chǎn)生高濃度氮?dú)?。相反，如果吸附槽在大氣壓或真空下排氣以在吸附槽中產(chǎn)生一個(gè)壓降，則氧氣從CMS中被釋放，從而再生CMS。
在一種用于分離高濃度氮?dú)獾亩嗨絇SA方法中，一個(gè)吸附槽進(jìn)行吸附以產(chǎn)生高濃度氮?dú)怏w而另一個(gè)吸附槽進(jìn)行再生。因此，通過(guò)交替重復(fù)這些步驟，就可能實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)高濃度氮?dú)猓驗(yàn)樵谒袝r(shí)間內(nèi)，總有其中一個(gè)吸附槽在產(chǎn)生高濃度氮?dú)怏w。
基于PSA的氮?dú)夥蛛x方法由于能夠以相對(duì)低廉的費(fèi)用方便地生產(chǎn)氮?dú)?，因而是有益處的。但是，這種方法同通過(guò)蒸發(fā)液化氮而獲得工業(yè)用氮的方法相比，其缺點(diǎn)在于難以提高氮?dú)獾募兌取Ｆ袢藗円炎鞒龈鞣N努力試圖增加氮?dú)饧兌?，但是均未獲得滿(mǎn)意的結(jié)果。特別是當(dāng)使用在大氣壓下進(jìn)行再生的簡(jiǎn)易裝置時(shí)，所能達(dá)到的產(chǎn)品氮?dú)饧兌缺幌拗圃?9.9％之內(nèi)。
例如，日本專(zhuān)利公開(kāi)第5-32087號(hào)提出一種氮?dú)夥蛛x方法，它通過(guò)PSA方法，其中在大氣壓下進(jìn)行再生，可以將產(chǎn)品氣體的氮?dú)饧兌忍岣叩?9.9％。這種方法的第一個(gè)特征在于高純度產(chǎn)品氮?dú)庠谖讲墼诖髿鈮合逻M(jìn)行再生時(shí)經(jīng)其出口通過(guò)該吸附槽。第二個(gè)特征在于，在所謂的壓力平衡步驟之后，來(lái)自產(chǎn)品接收槽的高純度氮?dú)庠谖介_(kāi)始之前反向流入吸附槽以便預(yù)先加壓。
上述第一個(gè)特征，其中高純度氮?dú)馔ㄟ^(guò)正在進(jìn)行再生的吸附槽，是傳統(tǒng)公知的一種用于提高CMS再生效率的辦法。上述第二個(gè)特征是在無(wú)法進(jìn)行漂洗而施加真空進(jìn)行再生時(shí)，傳統(tǒng)公知的一種提高產(chǎn)品氣體純度的辦法。上述日本專(zhuān)利公報(bào)提議的方法依賴(lài)于這些已知特征的結(jié)合以便在PSA氮?dú)夥蛛x中額外增加氮?dú)獾募兌?。但是，如前所述，即使采用了上述日本?zhuān)利公報(bào)所公開(kāi)的方法，產(chǎn)品氮的純度仍然被限制在99.9％之內(nèi)。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的就是提供一種分離氮?dú)獾姆椒ê脱b置，該方法和裝置能夠通過(guò)相對(duì)簡(jiǎn)易的PSA，其中再生是在大氣壓下進(jìn)行的，將氮?dú)饧兌忍岣叩?9.999％。
根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，通過(guò)PSA提供一種分離高濃度氮?dú)獾难b置，它包括多個(gè)填有碳分子篩的吸附槽；一個(gè)與每個(gè)吸附槽的出口可斷續(xù)相連的具有預(yù)定容量的產(chǎn)品接收槽；一個(gè)在這些吸附槽的出口之間可斷續(xù)相連的壓力平衡管線(xiàn)；用于選擇地向上述每個(gè)吸附槽入口提供原始?xì)怏w的原始?xì)怏w提供裝置；以及用于選擇地從上述每個(gè)吸附槽的入口向大氣壓部排泄廢氣的排氣裝置；其特征在于；在上述每個(gè)吸附槽的出口和產(chǎn)品接收槽之間有一個(gè)具有預(yù)定容量的平衡槽；該平衡槽經(jīng)止回閥與產(chǎn)品接收槽相連；并且該平衡槽通過(guò)一個(gè)設(shè)有一個(gè)止回閥和節(jié)流裝置的清洗管線(xiàn)(rinse line)與上述每個(gè)吸附槽的出口相連。
上述高濃度氮?dú)夥蛛x裝置與典型的先有技術(shù)中的多塔式氣體分離PSA裝置的區(qū)別在于高純度產(chǎn)品氣體單獨(dú)儲(chǔ)存在通過(guò)一個(gè)止回閥而相互連接的平衡槽和產(chǎn)品接收槽中；以及提供清洗管線(xiàn)使來(lái)自平衡槽的高純度產(chǎn)品氣體通向上述每個(gè)吸附槽的出口。由于清洗管線(xiàn)僅有一個(gè)止回閥和節(jié)流裝置，只要上述每個(gè)吸附槽的壓力低于平衡槽的壓力，總會(huì)有氣體流動(dòng)，從而不但在再生步驟而且在壓力平衡步驟時(shí)顯著增加氮?dú)饧兌取?br> 提供平衡槽的另一個(gè)目的在于穩(wěn)定壓力。傳統(tǒng)上由于大量的來(lái)自產(chǎn)品接收槽的產(chǎn)品氮?dú)饪梢苑聪蛑苯恿魅胍粋€(gè)吸附槽以便清洗，在產(chǎn)品接收槽內(nèi)的壓力波動(dòng)很大，其結(jié)果是除了使之難以維持穩(wěn)定的供給壓力外，也對(duì)PSA操作本身產(chǎn)生不利影響。雖然這個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)增加產(chǎn)品接收槽的容量而得到克服，但是這個(gè)解決辦法的缺點(diǎn)是在驅(qū)動(dòng)裝置之后啟動(dòng)期的延長(zhǎng)。本發(fā)明人通過(guò)提供一個(gè)平衡槽解決了這一難題，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)如果平衡槽的容量設(shè)定在0.25-2.5倍于每個(gè)吸附器的容量時(shí)即能獲得最佳結(jié)果。
根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例，在上述每個(gè)吸附槽的出口與平衡槽之間的產(chǎn)品管線(xiàn)以及壓力平衡管線(xiàn)分別提供有一個(gè)單獨(dú)的開(kāi)關(guān)閥。原始?xì)怏w提供裝置包括一個(gè)用于選擇地向上述每個(gè)吸附槽的入口提供原始?xì)怏w的開(kāi)關(guān)閥。排氣裝置也包括一個(gè)用于有選擇地從上述每個(gè)吸附槽的入口排放廢氣的開(kāi)關(guān)閥。
根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例，原始?xì)怏w提供裝置及排氣裝置包括一個(gè)公共滑閥，滑閥的切換導(dǎo)致有選擇地向上述每個(gè)吸附槽的入口提供原始?xì)怏w以及有選擇地從上述每個(gè)吸附槽的入口排放廢氣。類(lèi)似地，在上述每個(gè)吸附槽的出口與平衡槽之間的產(chǎn)品管線(xiàn)以及壓力平衡管線(xiàn)設(shè)有一個(gè)公共滑閥，并且產(chǎn)品氣體管線(xiàn)和壓力平衡管線(xiàn)根據(jù)滑閥的切換而被打開(kāi)和關(guān)閉。根據(jù)這樣地安排，僅須控制二個(gè)滑閥的操作，從而可以簡(jiǎn)化管路系統(tǒng)和控制系統(tǒng)以便在便于維修的同時(shí)降低裝置的尺寸和費(fèi)用。
根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供一種從主要包括氮?dú)夂脱鯕獾脑細(xì)怏w生產(chǎn)純度為95-99.999％的高濃度氮?dú)獾姆椒ǎ摲椒ɡ冒ǘ鄠€(gè)填有碳分子篩的吸附槽，一個(gè)平衡槽以及一個(gè)經(jīng)止回閥與平衡槽相連的產(chǎn)品接收槽的高濃度氮?dú)夥蛛x裝置，通過(guò)交替重復(fù)加壓吸附和大氣壓下再生而完成。該方法包括如下步驟(a)使平衡槽內(nèi)的高純度氮?dú)庖灶A(yù)定的流速流向正在進(jìn)行再生的第一個(gè)吸附槽的出口；(b)在已完成再生的第一個(gè)吸附槽出口與已完成吸附的第二個(gè)吸附槽出口之間建立連通之時(shí)，同時(shí)打開(kāi)二個(gè)吸附槽入口從而使第二個(gè)吸附槽內(nèi)一部分相對(duì)較高濃度的氮?dú)饬鲃?dòng)到第一個(gè)吸附槽的出口，同時(shí)也使得上述部分氮?dú)鈱⒌谝晃讲蹆?nèi)的氣體從其入口排出去；以及(c)在進(jìn)行上述步驟(b)預(yù)定時(shí)間之后，將平衡槽內(nèi)預(yù)定量的高純度氮?dú)夥聪蛲ㄈ氲谝晃讲鄣某隹?，而同時(shí)經(jīng)第一吸附槽的入口提供原始?xì)怏w以便加壓，從而第一吸附槽通過(guò)連續(xù)提供原始?xì)怏w而轉(zhuǎn)向吸附過(guò)程。
更確切地，在步驟(a)(大氣壓下再生過(guò)程)，進(jìn)行大氣壓下再生的吸附器被來(lái)自平衡槽的高純度氮?dú)馇逑?。這意味著該相關(guān)的吸附槽在轉(zhuǎn)向吸附步驟時(shí)，其吸附效率得到提高。在步驟(b)(壓力平衡-釋放pressure equalization-release)，不僅各個(gè)吸附槽的出口互相連接，而且二個(gè)吸附槽都經(jīng)其入口排氣。結(jié)果是由于二個(gè)吸附槽之間的壓力差，相對(duì)高濃度的氮?dú)鈴囊淹瓿晌降囊粋€(gè)吸附槽流向已完成再生的另一個(gè)吸附槽，從而經(jīng)相關(guān)的入口在完成再生之后立即將停留在上述另一個(gè)吸附槽內(nèi)的高濃度氧氣徹底排出。此外，由于上述另一個(gè)吸附槽的壓力低于平衡槽的壓力，來(lái)自平衡槽的高純度氮?dú)饽芰魅氩⒊錆M(mǎn)上述另一個(gè)吸附槽的出口區(qū)域。
最后，在步驟(c)(加壓＝＞吸附)，上述另一個(gè)已完成再生以轉(zhuǎn)向吸附過(guò)程的吸附槽立即從相對(duì)較低的壓力加壓至足以有效完成吸附的壓力。由于上述加壓是通過(guò)來(lái)自平衡槽的高純度氮?dú)獾姆聪蛄鲃?dòng)以及經(jīng)入口提供原始?xì)怏w而完成的，并且由于上述另一個(gè)吸附槽的出口區(qū)域早已在步驟(b)時(shí)充滿(mǎn)高純度氮?dú)?，因此可以基本上消除混雜氣體在隨后的吸附步驟中混入產(chǎn)品氣體之中。
通過(guò)這種方法，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了連續(xù)生產(chǎn)高純度(例如99.999％)的高濃度氮?dú)怏w，它利用了采納大氣壓下進(jìn)行吸附的多塔式高濃度氮?dú)夥蛛xPSA裝置。這樣所能達(dá)到的氮?dú)饧兌然旧吓c通過(guò)蒸發(fā)液化氮所能達(dá)到的純度相等。因此本發(fā)明為需要高純度氮?dú)獾墓I(yè)領(lǐng)域作出了極大的貢獻(xiàn)。
本發(fā)明的最佳實(shí)施例將參照附圖予以描述，但是這些實(shí)施例僅僅作為例子而決非對(duì)本發(fā)明的限制。


圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的高濃度氮?dú)釶SA裝置的布置示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的高濃度氮?dú)釶SA裝置的布置示意圖；圖3是第二實(shí)施例中吸附(解吸附)步驟的示意圖；圖4是第二實(shí)施例中壓力平衡及釋放步驟的示意圖；圖5是根據(jù)第二實(shí)施例加壓和反清洗步驟或解吸附(吸附)步驟的示意圖；圖6是用于實(shí)施對(duì)比較例1的一種裝置的布置示意圖本發(fā)明的最佳實(shí)施例將參照附圖進(jìn)行描述。
首先，圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例用于分離高濃度氮?dú)獾碾p槽式PSA裝置。
該第一實(shí)施例的裝置包括一個(gè)第一吸附槽1和一個(gè)第二吸附槽2。每個(gè)吸附槽1，2均填有碳分子篩(CMS)以形成吸附床。吸附槽1，2具有各自的出口，它們通過(guò)設(shè)有相應(yīng)開(kāi)關(guān)閥10，11的產(chǎn)品管線(xiàn)與平衡槽3相連。平衡槽3通過(guò)一條設(shè)有止回閥13的管線(xiàn)與產(chǎn)品接收槽相連。止回閥13只允許平衡槽3內(nèi)的氣體流向產(chǎn)品接收槽4。產(chǎn)品接收槽內(nèi)的高純度氮?dú)饨?jīng)管路適合用于工業(yè)用途。
自相應(yīng)吸附槽1，2的出口向外延伸的產(chǎn)品管線(xiàn)，通過(guò)一個(gè)設(shè)有開(kāi)關(guān)閥12的壓力平衡管線(xiàn)，相互連接，連接點(diǎn)距吸附槽較開(kāi)關(guān)閥更近。另外，清洗管線(xiàn)，在其中間分別設(shè)有止回閥門(mén)14，15和小孔16，17，從平衡槽3向外延伸與分別自吸附槽1，2的出口向外延伸的產(chǎn)品管線(xiàn)相連。每個(gè)止回閥門(mén)14，15僅允許來(lái)自平衡槽3的氣體向相應(yīng)的吸附槽1，2的出口流動(dòng)，而小孔16，17限制清洗氣體的流速?？梢栽谂c平衡槽3相連的清洗管線(xiàn)的非支路部分上提供單個(gè)小孔，而不必同時(shí)在二個(gè)清洗管線(xiàn)上分別設(shè)置小孔16，17。
每個(gè)吸附槽1，2的入口與設(shè)有相應(yīng)開(kāi)關(guān)閥6，8的原始?xì)怏w提供管線(xiàn)相連。另外，每個(gè)吸附槽1，2的入口還與設(shè)有相應(yīng)開(kāi)關(guān)閥7，9的排氣管線(xiàn)相連，并且排氣管線(xiàn)通過(guò)消音器5向大氣壓外部敞開(kāi)。
下面，利用上述裝置來(lái)描述分離高濃度氮?dú)夥椒ǖ牟襟E。
步驟(a)現(xiàn)在假定第一吸附槽1正在吸附而第二吸附槽2正在再生。在這一假設(shè)下，在步驟(a)，對(duì)于第一吸附槽1，閥6，10打開(kāi)而閥7關(guān)閉。對(duì)于第二吸附槽2，閥8，11關(guān)閉而閥9打開(kāi)。另外，在壓力平衡管線(xiàn)上的閥12被關(guān)閉。主要包括氮?dú)夂脱鯕獾脑細(xì)怏w，如空氣或類(lèi)似氣體，通過(guò)相關(guān)的原始?xì)怏w提供管線(xiàn)和閥6向第一吸附槽1提供，從而第一吸附槽1內(nèi)的最大壓力至少達(dá)到5.0kg/cm G(Ggaugepressure表壓)，例如6.5kg/cm G.原始?xì)怏w中所含氧氣在第一吸附槽1內(nèi)被吸附，從而高濃度氮?dú)怏w經(jīng)相關(guān)的產(chǎn)品管線(xiàn)和閥10被導(dǎo)向平衡槽3。在這種情況下，產(chǎn)品接收槽4內(nèi)的壓力變成6.5kg/cm G，而且即使平衡槽3內(nèi)的壓力下降，該壓力也由止回閥13保持。
另一方面，由于第二吸附槽2通過(guò)相應(yīng)的排氣管線(xiàn)和閥9向大氣壓外部敞開(kāi)，第二吸附槽2內(nèi)的壓力降至大氣壓。由于如此的壓力下降，先前被吸附床吸附的氧氣被解吸附而排出。結(jié)果是第二吸附槽2被再生以便重復(fù)吸附。
在第二吸附槽2的再生過(guò)程中，由于第二吸附槽2內(nèi)的壓力低于平衡槽3內(nèi)的壓力，來(lái)自平衡槽3的高純度氮?dú)饨?jīng)清洗管線(xiàn)被導(dǎo)向第二吸附槽2的出口。其結(jié)果，高純度氮?dú)鈪f(xié)助氧氣從吸附床上被解吸附，從而提高了再生效率。考慮到高純度氮?dú)獾纳a(chǎn)效率以及產(chǎn)量，可以通過(guò)小孔17將高純度氮?dú)饬鬟^(guò)清洗管線(xiàn)的流速適當(dāng)設(shè)定在低于第一吸附槽1所生產(chǎn)的高純度氮?dú)饪偭康姆秶鷥?nèi)。
當(dāng)?shù)谝晃讲?的吸附床達(dá)到吸附極限，將開(kāi)始下一步驟(b)。
步驟(b)在步驟(b)，每個(gè)閥處于下列狀態(tài)對(duì)于第一吸附槽1，閥6，10關(guān)閉而閥7打開(kāi)。對(duì)于第二吸附槽2，閥8，11關(guān)閉而閥9打開(kāi)。另外，壓力平衡管線(xiàn)上的閥12是打開(kāi)的?？紤]到從步驟(a)的狀態(tài)變化，閥6，10由打開(kāi)轉(zhuǎn)向關(guān)閉，閥7，12則由關(guān)閉轉(zhuǎn)向打開(kāi)，而第二吸附槽2的閥8，9，11保持在步驟(a)時(shí)同樣的狀態(tài)。結(jié)果是每個(gè)吸附槽1，2的出口經(jīng)壓力平衡管線(xiàn)及閥12而相互連通，而每個(gè)吸附槽1，2的入口經(jīng)相應(yīng)的排氣管線(xiàn)和閥7，9向大氣壓外部敞開(kāi)。
在上述閥門(mén)轉(zhuǎn)換之后的初始階段，由于第一吸附槽1內(nèi)的壓力高于第二吸附槽2內(nèi)的壓力，停留在第一吸附槽1的出口處的相對(duì)較高濃度的氮?dú)庥捎诙€(gè)吸附槽1，2之間的壓差而經(jīng)壓力平衡管線(xiàn)和閥12流向第二吸附槽2的出口。其結(jié)果是雙槽1，2的壓力均高于大氣壓，從而二個(gè)吸附槽1，2均須經(jīng)其相應(yīng)的入口排氣。
考慮到第二吸附槽2，在上述步驟(a)之后可能仍停留在其入口區(qū)域的相對(duì)較高濃度的部分氧氣，由于上述氣體的運(yùn)動(dòng)而引入部分高濃度氮?dú)舛?jīng)排氣管線(xiàn)被清除出去。另外在這種條件下，由于在第二吸附槽2內(nèi)的壓力仍然低于平衡槽3內(nèi)的壓力，高純度氮?dú)饨?jīng)清洗管線(xiàn)被引到出口，其結(jié)果是在第二吸附槽2內(nèi)的出口區(qū)域充滿(mǎn)了高純度氮?dú)狻?br> 考慮到第一吸附槽1，由于其入口通向大氣外部，基本上已開(kāi)始一部分再生，它能達(dá)到對(duì)再生效率的預(yù)期改善。
步驟(b)將持續(xù)一個(gè)預(yù)定的時(shí)間，之后是下一個(gè)步驟(c)。應(yīng)適當(dāng)設(shè)定步驟(b)的持續(xù)時(shí)間，從而使第一吸附槽1與第二吸附槽2之間的絕對(duì)壓力之比處于0.05-0.95之間。
步驟(c)與步驟(a)相反，步驟(c)所選定的各個(gè)閥的狀態(tài)應(yīng)當(dāng)能使第一吸附槽1進(jìn)行再生，第二吸附槽2進(jìn)行吸附。具體地講，對(duì)于第一吸附槽1，閥6，10關(guān)閉，閥7打開(kāi)。對(duì)于第二吸附槽2，閥8，11打開(kāi)，閥9關(guān)閉。另外，在壓力平衡管線(xiàn)上的閥12是關(guān)閉的?？紤]到從步驟(b)的狀態(tài)變化，閥12由″開(kāi)″轉(zhuǎn)向″關(guān)″，閥8，11由″關(guān)″轉(zhuǎn)向″開(kāi)″，并且閥9由″開(kāi)″轉(zhuǎn)向″關(guān)″，而用于第一吸附槽1的閥6，7，10保持它們?cè)诓襟E(b)時(shí)的狀態(tài)。
在上述閥門(mén)轉(zhuǎn)換后的初始階段，由于第二吸附槽2內(nèi)的壓力較低來(lái)自平衡槽3的高純度氮?dú)饪梢越?jīng)第二吸附槽的出口反向流過(guò)相應(yīng)的產(chǎn)品管線(xiàn)和閥11，而原始?xì)怏w也經(jīng)入口提供從而吸附槽內(nèi)部壓力立即上升至適合于吸附的壓力值。
高純度氮?dú)庾云胶獠?的反向流速取決于平衡槽3的容量。然而，高純度氮?dú)夥聪蛄魉俚拇_定應(yīng)當(dāng)使得第二吸附槽2內(nèi)的壓力升高，一旦完成反向流動(dòng)之后，至少上升到不低于吸附期間最大壓力的40％，不高于60％，最好是50-55％。平衡槽3的容量雖然取決于提供原始?xì)怏w的能力，但最好是每個(gè)吸附槽的容量的0.25-2.5倍。另外，高濃度氮?dú)獾姆聪蛄魉倥c提供原始?xì)怏w直至完成反向流動(dòng)時(shí)流速之比最好是在1∶2到2∶1的范圍內(nèi)。
雖然上述高純度氮?dú)獾姆聪蛄鲃?dòng)在平衡槽3內(nèi)造成一個(gè)壓降，該壓降由于位于兩個(gè)槽3，4之間的止回閥13的插入并不影響產(chǎn)品接收槽4。結(jié)果是有可能調(diào)整產(chǎn)品接收槽4內(nèi)的壓力波動(dòng)，從而能夠穩(wěn)定地提供高濃度氮?dú)狻?br> 與高純度氮?dú)夥聪蛄鲃?dòng)同時(shí)進(jìn)行的是第二吸附槽2由于經(jīng)其入口提供原始?xì)怏w而轉(zhuǎn)向吸附過(guò)程。其結(jié)果是，高濃度產(chǎn)品氮?dú)饨?jīng)產(chǎn)品管線(xiàn)被送往平衡槽3和產(chǎn)品接收槽4。
另一方面，第一吸附槽1進(jìn)行再生，其中來(lái)自平衡槽3的高純度氮?dú)庖灶A(yù)定的流速流過(guò)清洗管線(xiàn)以提高再生效率(如步驟(a)中針對(duì)吸附槽2所述)。此外，由于第一吸附槽1的底部早已在步驟(b)向大氣壓外部敞開(kāi)，因此，如前所述，再生也早已開(kāi)始，從而提高了第一吸附槽1的再生效率。上述方法中的步驟(b)象征性地區(qū)別于先有技術(shù)中PSA氣體分離的壓力平衡，并且該步驟(b)對(duì)于將氨氣純度提高到99.999％起到極大的作用。具體地講，幾乎所有停留在已完成再生的吸附槽的入口處區(qū)域的，并已被解吸附的氧氣通過(guò)從另一吸附槽的出口經(jīng)平衡管線(xiàn)送入相對(duì)較高濃度的氮?dú)?，可以幾乎徹底地被排出槽外。這樣，妨礙氮?dú)饧兌冗_(dá)到99.9％以上的因素即被消除。此外，在步驟(b)，相關(guān)槽內(nèi)部的出口處區(qū)域充滿(mǎn)了經(jīng)清洗管線(xiàn)提供的高純度氮?dú)?，從而極大地減少了雜質(zhì)在隨后的吸附過(guò)程中混入產(chǎn)品氣體的可能性。
另外，在步驟(c)，經(jīng)有關(guān)的吸附槽的出口反向傳輸來(lái)自平衡槽3的高純度氮?dú)?，同時(shí)經(jīng)其入口提供原始?xì)怏w。因此，通過(guò)同時(shí)經(jīng)其出口和入口提供高壓氣體就能夠立刻對(duì)有關(guān)吸附槽加壓至一個(gè)適當(dāng)?shù)膲毫σ员氵M(jìn)行吸附。
如前所述，由于有關(guān)吸附槽的出口處區(qū)域早已在步驟(b)充滿(mǎn)高純度氮?dú)?，該氮?dú)膺M(jìn)一步被上述反向流動(dòng)的高純度氮?dú)鈮合蛉肟谔帯＝Y(jié)果是原始?xì)怏w中的氧氣進(jìn)入產(chǎn)品氣體而成為雜質(zhì)幾乎完全不可能。這樣，上述方法幾乎徹底消除了在由再生轉(zhuǎn)向吸附時(shí)很有可能發(fā)生的雜質(zhì)氣體進(jìn)入產(chǎn)品氣體的可能性。結(jié)果，有可能首次達(dá)到99.999％的高純度。
圖2至5顯示了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例用于分離高濃度氮?dú)獾碾p槽式PSA裝置。第二實(shí)施例與圖1所示第一實(shí)施例的主要區(qū)別如下第一，根據(jù)第一實(shí)施例在與相應(yīng)吸附槽1，2的入口相連的原始?xì)怏w提供管線(xiàn)上的開(kāi)關(guān)閥6，8以及在與相應(yīng)吸附槽的入口相連的排氣管線(xiàn)上的開(kāi)關(guān)閥7，9，由根據(jù)第二實(shí)施例具有五個(gè)通口P1(1)，P1(2)，P1(3)，P1(4)，P1(5)的第一滑閥SV1所取代。
第二個(gè)區(qū)別在于，連接相應(yīng)吸附槽的出口與平衡槽的產(chǎn)品管線(xiàn)上的開(kāi)關(guān)閥10，11以及壓力平衡管線(xiàn)上的開(kāi)關(guān)閥12，由根據(jù)第二實(shí)施例具有五個(gè)通口P2(1)，P2(2)，P2(3)，P2(4)，P2(5)的第二滑閥SV2所取代。
如圖2所示，第一滑閥SV1的一側(cè)(第一個(gè)四通開(kāi)關(guān)閥)是由與原始?xì)怏w提供管線(xiàn)相連的第一通口P1(1)，和與排氣管線(xiàn)相連的第二和第三通口組成。第一滑閥SV1的另一側(cè)設(shè)有經(jīng)管線(xiàn)分別與第一和第二吸附槽1，2的入口相連的第四和第五通口P1(4)，P1(5)。上述排氣管線(xiàn)，同第一實(shí)施例一樣，設(shè)有消音器5。
在第一滑閥SV1中，一個(gè)與圖1中數(shù)字6相對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)閥設(shè)在第一通口P1(1)和第四通口P1(4)之間，而與圖1中數(shù)字8相對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)閥設(shè)在第一通口P1(1)和第五通口P1(5)之間。另外，與圖1中數(shù)字7相對(duì)應(yīng)的一個(gè)開(kāi)關(guān)閥設(shè)在第二通口P1(2)和第四通口P1(4)之間，而與圖1中數(shù)字9相對(duì)應(yīng)的一個(gè)開(kāi)關(guān)閥設(shè)在第三通口P1(3)和第五通口P1(5)之間。
另一方面，第二滑閥SV2的一側(cè)設(shè)有分別與自第一吸附槽1和第二吸附槽2的出口向外延伸的產(chǎn)品氣體管線(xiàn)相連的第一和第二通口P2(1)，P2(2)。另外，第二滑閥SV2的另一側(cè)設(shè)有經(jīng)管線(xiàn)與平衡槽3相連的第三通口P2(3)，和經(jīng)壓力平衡管線(xiàn)相互連接的第四和第五通口P2(4)，P2(5)。類(lèi)似于第一實(shí)施例，清洗管線(xiàn)支路自平衡槽3向外延伸，與相應(yīng)的產(chǎn)品氣體管線(xiàn)會(huì)合，并且設(shè)有相應(yīng)的止回閥14，15。另外，清洗管線(xiàn)具有一個(gè)設(shè)有單一小孔16′的非支路部分。在這方面，第二實(shí)施例也不同于圖1中的第一實(shí)施例(其中設(shè)有兩個(gè)小孔16，17)。
在第二滑閥SV2中，一個(gè)與圖1中數(shù)字10相對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)閥設(shè)在第一通口P2(1)和第三通口P2(3)之間，而與圖1中數(shù)字11相對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)閥設(shè)在第二通口P2(2)和第三通口P2(3)之間。另外，與圖1中數(shù)字12相對(duì)應(yīng)的一個(gè)公共開(kāi)關(guān)閥設(shè)在第一通口P2(1)和第四通口P2(4)之間，以及第二通口P2(2)和第五通口P2(5)之間。
第二實(shí)施例的布置在其他方面與圖1所示第一實(shí)施例類(lèi)似。第二實(shí)施例的裝置按如下方式操作，來(lái)執(zhí)行分離高濃度氮?dú)獾姆椒ā?br> 步驟(a)現(xiàn)在假設(shè)第一吸附槽1正在吸附而第二吸附槽2正在再生。在此假設(shè)下，在步驟(a)，第一滑閥SV1及第二滑閥SV2分別處于圖3所示的狀態(tài)。原始?xì)怏w通過(guò)第一滑閥SV1的第一通口P1(1)和第四通口P1(4)向第一吸附槽1的入口提供，從而第一吸附槽1內(nèi)的最大壓力至少達(dá)到5.0kg/cmG，例如6.5kg/cmG。原始?xì)怏w中所含氧氣在第一吸附槽1內(nèi)被吸附，從而高濃度氮?dú)怏w經(jīng)第二滑閥SV2的第一通口P2(1)和第三通口P2(3)被導(dǎo)向平衡槽3。
另一方面，由于第二吸附槽2的入口經(jīng)第一滑閥SV1的第五通口P1(5)和第三通口向大氣壓外部敞開(kāi)，第二吸附槽2內(nèi)的壓力降至大氣壓。由于如此的壓力下降，先前被吸附床吸附的氧氣被解吸附而排出。結(jié)果是第二吸附槽2被再生，以用于下次吸附。
在第二吸附槽2的再生過(guò)程中，由于第二吸附槽2內(nèi)的壓力低于平衡槽3內(nèi)的壓力，來(lái)自平衡槽3的高純度氮?dú)饨?jīng)清洗管線(xiàn)被導(dǎo)向第二吸附槽2的出口。其結(jié)果，高純度氮?dú)鈪f(xié)助氧氣從吸附床上被解吸附，從而提高了再生效率。通過(guò)小孔16′可適當(dāng)調(diào)節(jié)高純度氮?dú)饬鬟^(guò)清洗管線(xiàn)的流速。
當(dāng)?shù)谝晃讲?的吸附床達(dá)到吸附極限，將開(kāi)始下一步驟(b)。
步驟(b)在步驟(b)，第一滑閥SV1和第二滑閥SV2轉(zhuǎn)向圖4所示相應(yīng)的狀態(tài)。結(jié)果是每個(gè)吸附槽1，2的出口經(jīng)第二滑閥SV2的第一通口P2(1)，第四通口P2(4)，第二通口P2(2)和第五通口P2(5)，以及壓力平衡管線(xiàn)而相互連通，而每個(gè)吸附槽1，2的入口經(jīng)第一滑閥SV1的第二通口P1(2)，第四通口P1(4)，第三通口P1(3)和第五通口P1(5)，以及相應(yīng)的排氣管線(xiàn)向大氣壓外部敞開(kāi)。
在上述相應(yīng)滑閥SV1，SV2轉(zhuǎn)換之后的初始階段，由于第一吸附槽1內(nèi)的壓力高于第二吸附槽2內(nèi)的壓力，停留在第一吸附槽1的出口側(cè)區(qū)域的相對(duì)較高濃度的氮?dú)庥捎诙€(gè)吸附槽1，2之間的壓差而經(jīng)壓力平衡管線(xiàn)流向第二吸附槽2的出口。其結(jié)果是兩個(gè)吸附槽1，2的壓力均高于大氣壓，從而二個(gè)吸附槽1，2均須經(jīng)其相應(yīng)的入口排氣。
考慮到第二吸附槽2，在上述步驟(a)之后可能仍停留在其入口側(cè)區(qū)域的相對(duì)較高濃度的部分氧氣，由于上述氣體的運(yùn)動(dòng)而引入部分高濃度氮?dú)舛?jīng)排氣管線(xiàn)被清除出去。另外在這種條件下，由于在第二吸附槽2內(nèi)的壓力仍然低于平衡槽3內(nèi)的壓力，高純度氮?dú)饨?jīng)清洗管線(xiàn)被引到出口，其結(jié)果是在第二吸附槽2內(nèi)的出口側(cè)區(qū)域充滿(mǎn)了高純度氮?dú)狻?br> 考慮到第一吸附槽1，由于其入口通向大氣外部，基本上已開(kāi)始一部分再生，它能達(dá)到對(duì)再生效率的預(yù)期改善。
步驟(b)將持續(xù)一個(gè)預(yù)定的時(shí)間，之后是下一個(gè)步驟(c)。應(yīng)適當(dāng)設(shè)定步驟(b)的持續(xù)時(shí)間，從而使第一吸附槽1與第二吸附槽2之間的絕對(duì)壓力之比處于0.05-0.95之間。
步驟(c)與步驟(a)相反，如圖5所示，步驟(c)所選定的相應(yīng)滑閥SV1，SV2的狀態(tài)應(yīng)當(dāng)能使第一吸附槽1進(jìn)行再生，第二吸附槽2進(jìn)行吸附。
在上述滑閥SV1，SV2轉(zhuǎn)換后的初始階段，由于第二吸附槽2內(nèi)的壓力較低，來(lái)自平衡槽3的高純度氮?dú)饪梢越?jīng)相應(yīng)的產(chǎn)品氣體管線(xiàn)反向流入第二吸附槽的出口，而原始?xì)怏w也經(jīng)入口提供從而吸附槽內(nèi)部壓力立即上升至適合于吸附的壓力值。高純度氮?dú)庾云胶獠?的反向流速取決于平衡槽3的容量。
與高純度氮?dú)夥聪蛄鲃?dòng)同時(shí)進(jìn)行的是第二吸附槽2由于經(jīng)其入口提供原始?xì)怏w而轉(zhuǎn)向吸附過(guò)程。高濃度產(chǎn)品氮?dú)饨?jīng)產(chǎn)品管線(xiàn)被送往平衡槽3和產(chǎn)品接收槽4。
另一方面，如步驟(a)中針對(duì)吸附槽2所述，第一吸附槽1進(jìn)行再生，其中來(lái)自平衡槽3的高純度氮?dú)庖灶A(yù)定的流速流過(guò)清洗管線(xiàn)以提高再生效率。此外，由于第一吸附槽1的底部早已在步驟(b)向大氣壓外部敞開(kāi)，因此，如前所述，一部分再生也早已開(kāi)始，從而提高了第一吸附槽1的再生效率。
這樣，圖2-5所示的第二實(shí)施例能夠進(jìn)行同第一實(shí)施例基本相同的運(yùn)行，而提供極高純度的高濃度氮?dú)?。特別地，根據(jù)第二實(shí)施例，只須對(duì)兩個(gè)滑閥SV1，SV2進(jìn)行轉(zhuǎn)換操作，從而該裝置，包括相關(guān)的管路，均可極大地簡(jiǎn)化以利于控制和維護(hù)。
下面給出一個(gè)更具體的實(shí)例和對(duì)比實(shí)例。在實(shí)例1中利用一種如圖1所示的高濃度氣體分離PSA裝置。該裝置包括兩個(gè)吸附槽1，2；一個(gè)平衡槽3和一個(gè)產(chǎn)品接收槽4。兩個(gè)吸附槽1，2均填有CMS，并且平衡槽3的容量與每個(gè)吸附槽1，2的容量相同?？諝庾鳛樵?xì)怏w，并進(jìn)行吸附以達(dá)到6.5kg/cmG的最大壓力。進(jìn)行為80秒的PSA循環(huán)，它包含一個(gè)包括清洗高純度氮?dú)獾拇髿鈮涸偕襟E，一個(gè)壓力平衡-釋放步驟，以及一個(gè)加壓步驟和隨后的吸附步驟。
在壓力平衡-釋放步驟，第一吸附槽1已完成吸附步驟，而第二吸附槽2已完成大氣壓再生步驟。閥門(mén)12和閥7，9打開(kāi)以便第一吸附槽1內(nèi)所含的部分氣體通過(guò)利用壓差經(jīng)壓力平衡管線(xiàn)流向第二吸附槽2的出口，同時(shí)也將兩個(gè)吸附槽從它們各自的入口經(jīng)排氣管線(xiàn)而排空。在該步驟中，由于兩個(gè)吸附槽內(nèi)的壓力低于平衡槽的壓力，來(lái)自平衡槽的高純度氮?dú)饨?jīng)清洗管線(xiàn)被引入并充滿(mǎn)相應(yīng)吸附槽的出口側(cè)內(nèi)部區(qū)域。該步驟所需時(shí)間設(shè)定為1.5秒。
在加壓步驟，在先前壓力平衡步驟已接收氮?dú)獾牡诙讲?的內(nèi)部壓力，通過(guò)經(jīng)閥8提供空氣而升至4.6kg/cmG，同時(shí)使來(lái)自平衡槽3的高純度氮?dú)夥聪蛲ㄟ^(guò)。隨后轉(zhuǎn)向吸附步驟從而結(jié)束加壓步驟?？諝饬魉倥c反向通過(guò)的高純度氮?dú)饬魉僦葹?∶2。另一方面，第一吸附槽1轉(zhuǎn)向大氣再生步驟。在加壓步驟中，平衡槽3的壓力在6.5-4.6kg/cmG的范圍內(nèi)波動(dòng)，而產(chǎn)品接收槽內(nèi)的壓力波動(dòng)保持在6.5-6.3kg/cmG。
考慮到質(zhì)量，實(shí)例1中所獲取的高濃度氣體中殘留氧氣的濃度為5ppm(氮?dú)饧兌葹?9.9995％)，并且在大約-80℃的大氣露點(diǎn)時(shí)是穩(wěn)定的。該高濃度氣體的生產(chǎn)速度為10Nm/H(N表示標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))。
需要補(bǔ)充的是，當(dāng)使用圖2-5所示的裝置進(jìn)行類(lèi)似的操作時(shí)，也可以得到一個(gè)類(lèi)似的結(jié)果。同本發(fā)明相比，圖6所示裝置是用于進(jìn)行典型的利用PSA分離高濃度氣體的傳統(tǒng)方法，其中，在大氣壓下進(jìn)行再生。圖6的裝置與圖1所示第一實(shí)施例的區(qū)別僅在于平衡槽及其相關(guān)部件被省略，并且提供分別設(shè)有開(kāi)關(guān)閥12a，12b的上壓力平衡管線(xiàn)和下壓力平衡管線(xiàn)。在壓力平衡步驟，僅僅開(kāi)關(guān)閥12a，12b打開(kāi)，其余所有閥門(mén)均關(guān)閉。
在對(duì)比例1中，當(dāng)高濃度氣體以10Nm/H的速度生產(chǎn)時(shí)，殘留氧氣的濃度可達(dá)1000ppm(氮?dú)饧兌葹?9.9％)。在對(duì)比例2中，采用的方法與實(shí)例1相同，不同之處在于，在完成壓力平衡-釋放步驟之后，僅僅通過(guò)來(lái)自平衡槽的高純度氮?dú)獾姆聪蛄鲃?dòng)而無(wú)須提供空氣來(lái)實(shí)現(xiàn)加壓。在這步驟中，平衡槽3內(nèi)的壓力波動(dòng)范圍擴(kuò)大到6.5-3.7kg/cmG并且產(chǎn)品接收槽內(nèi)的壓力波動(dòng)范圍擴(kuò)大到6.5-6.0kg/cmG。與實(shí)例1相比，這種變化的影響在于，當(dāng)高濃度氣體以10Nm/H的速度生產(chǎn)時(shí)，氮?dú)獾募兌葧?huì)出現(xiàn)下降，這時(shí)殘留氧氣濃度為100ppm(氮?dú)饧兌葹?9.99％)。
本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例和實(shí)例。特別是用于實(shí)施本發(fā)明方法的裝置并不限于所示的裝置。該裝置的特征包括在產(chǎn)品接收槽與相應(yīng)吸附槽之間提供的一個(gè)平衡槽，以及提供設(shè)有止回閥的清洗管線(xiàn)和在平衡槽與每個(gè)吸附槽之間的一個(gè)小孔，從而多塔式PSA氣體分離裝置的典型布置可以適用于其他用途。
另外，高濃度氣體達(dá)到99.999％的純度并非本發(fā)明的一個(gè)基本要求。將高濃度氣體的純粹提高到99.999％僅僅是本發(fā)明的一個(gè)長(zhǎng)處，但是，根據(jù)設(shè)定的工作狀況，氮?dú)饧兌瓤梢缘陀?9.999％。本發(fā)明重要的一點(diǎn)在于它將生產(chǎn)高濃度氣體的純度范圍向更高的水準(zhǔn)擴(kuò)展。因此，任何包括在所附權(quán)利要求書(shū)中所列步驟的方法都屬于本發(fā)明的技術(shù)范疇之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于以PSA分離高濃度氣體的裝置，包括多個(gè)填有碳分子篩的吸附槽；一個(gè)能與每個(gè)吸附槽的出口斷續(xù)相連的具有預(yù)定容量的產(chǎn)品接收槽；一個(gè)能在吸附槽出口之間斷續(xù)連接的壓力平衡管線(xiàn)；用于選擇地向上述每個(gè)吸附槽入口提供原始?xì)怏w的原始?xì)怏w提供裝置，以及用于選擇地從上述每個(gè)吸附槽入口向大氣壓外部排放廢氣的排氣裝置，其特征在于在上述每個(gè)吸附槽出口與產(chǎn)品接收槽之間提供一個(gè)具有預(yù)定容量的平衡槽；該平衡槽與產(chǎn)品接收槽經(jīng)一個(gè)止回閥相連；該平衡槽與上述每個(gè)吸附槽的出口經(jīng)設(shè)有一個(gè)止回閥和節(jié)流裝置的清洗管線(xiàn)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于在上述每個(gè)吸附槽出口與平衡槽之間的產(chǎn)品管線(xiàn)以及壓力平衡管線(xiàn)分別設(shè)有一個(gè)單獨(dú)的開(kāi)關(guān)閥，原始?xì)怏w提供裝置包括一個(gè)用于選擇地向上述每個(gè)吸附槽入口提供原始?xì)怏w的開(kāi)關(guān)閥，排氣裝置也包括一個(gè)用于選擇地從上述每個(gè)吸附槽入口排放廢氣的開(kāi)關(guān)閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于原始?xì)怏w提供裝置包括一個(gè)公共滑閥，該滑閥的切換能選擇地向上述每個(gè)吸附槽入口提供原始?xì)怏w以及選擇地自上述每個(gè)吸附槽入口排放廢氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于上述每個(gè)吸附槽的出口與平衡槽之間的產(chǎn)品管線(xiàn)，以及壓力平衡管線(xiàn)設(shè)有一個(gè)公共滑閥，通過(guò)該滑閥的切換來(lái)打開(kāi)和關(guān)閉產(chǎn)品氣體管線(xiàn)和壓力平衡管線(xiàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于清洗管線(xiàn)具有支路部分，用于連接相應(yīng)的吸附槽，以及一個(gè)非支路部分，用于連接平衡槽，節(jié)流裝置包括分別設(shè)立在各支路部分的分別的小孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于清洗管線(xiàn)具有支路部分，用于連接相應(yīng)的吸附槽，以及一個(gè)非支路部分，用于連接平衡槽，節(jié)流裝置包括分別設(shè)立在非支路部分的單一小孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于平衡槽的容量為上述每個(gè)吸附槽容量的0.25-2.5倍。
8.一種從主要包含氮?dú)夂脱鯕獾脑細(xì)怏w中分離高濃度氮?dú)獾姆椒?，它利用?quán)利要求1所限定的裝置，通過(guò)交替地重復(fù)加壓吸附和大氣壓下再生而實(shí)現(xiàn)，該方法包括以下步驟(a)使原始?xì)怏w提供裝置向一個(gè)吸附槽入口提供原始?xì)怏w進(jìn)行吸附，另一個(gè)吸附槽的入口排氣而進(jìn)行再生，同時(shí)經(jīng)清洗管線(xiàn)將來(lái)自平衡槽的高純度氮?dú)庖肷鲜稣谶M(jìn)行再生的另一個(gè)吸附槽的出口；(b)在完成上述步驟(a)之后，通過(guò)利用上述兩個(gè)吸附槽之間的壓差將上述一個(gè)吸附槽內(nèi)所含部分氣體經(jīng)過(guò)壓力平衡管線(xiàn)并經(jīng)另一個(gè)吸附槽出口，引入該另一個(gè)吸附槽，同時(shí)也使排氣裝置自?xún)蓚€(gè)吸附槽的入口排除廢氣；以及(c)在以預(yù)定時(shí)間完成上述步驟(b)之后，反向?qū)⑵胶獠鄣母呒兌鹊獨(dú)饨?jīng)過(guò)產(chǎn)品管線(xiàn)并經(jīng)上述另一吸附槽出口，導(dǎo)入該另一吸附槽，同時(shí)經(jīng)上述另一吸附槽的入口提供原始?xì)怏w以供加壓，因此，上述另一吸附槽通過(guò)連續(xù)提供原始?xì)怏w而轉(zhuǎn)向吸附過(guò)程。
9.一種從主要包含氮?dú)夂脱鯕獾脑細(xì)怏w中生產(chǎn)純度為95-99.999％的高濃度氮?dú)獾姆椒?，它通過(guò)利用一種高濃度氮?dú)夥蛛x裝置，交替重復(fù)加壓吸附和在大氣壓下再生而實(shí)現(xiàn)，其中上述分離裝置包括多個(gè)填有碳分子篩的吸附槽，一個(gè)平衡槽，以及一個(gè)經(jīng)一個(gè)止回閥與平衡槽相連的產(chǎn)品接收槽，該方法包括如下步驟(a)使平衡槽內(nèi)的高純度氮?dú)庖灶A(yù)定的流速流向正在進(jìn)行再生的第一吸附槽的出口；(b)在已完成再生的第一吸附槽出口與已完成吸附的第二吸附槽出口之間相連，同時(shí)打開(kāi)兩個(gè)吸附槽的入口，從而使第二吸附槽中相對(duì)高濃度的氮?dú)獾囊徊糠忠苿?dòng)到第一吸附槽的出口，同時(shí)使這部分氮?dú)鈱⒌谝晃讲蹆?nèi)的氣體從其入口排除出去；以及(c)在以預(yù)定時(shí)間完成步驟(b)之后，反向?qū)⑵胶獠蹆?nèi)一個(gè)預(yù)定量的高純度氮?dú)鈱?dǎo)入第一吸附槽的出口，同時(shí)經(jīng)第一吸附槽的入口提供原始?xì)怏w以供加壓，因此，第一吸附槽通過(guò)連續(xù)提供原始?xì)怏w而轉(zhuǎn)向吸附過(guò)程。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中在上述步驟(c)中，高純度氮?dú)獾姆聪蛄魉賾?yīng)使第一吸附槽內(nèi)的壓力處于吸附過(guò)程所顯示最大排氣壓力的大于等于40％但小于60％。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其特征在于在上述步驟(b)中，當(dāng)?shù)谝晃讲鄣慕^對(duì)壓力相對(duì)于第二吸附槽的絕對(duì)壓力的比值達(dá)到0.05-0.95時(shí)，從第二吸附槽向第一吸附槽的氣體流動(dòng)停止。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其特征在于在上述步驟(c)中，反向通過(guò)的高純度氮?dú)夂驮細(xì)怏w的流速之比為1∶2到2∶1。
13.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其特征在于在吸附過(guò)程中，吸附槽的最大壓力不低于5kg/cmG。
全文摘要
一種利用一個(gè)裝置通過(guò)PSA分離高濃度氮?dú)獾姆椒?，該裝置包括多個(gè)吸附槽(1，2)，一個(gè)平衡槽(3)，以及一個(gè)產(chǎn)品接收槽(4)。該方法的特征在于包括如下步驟(a)以預(yù)定流速將平衡槽(3)內(nèi)的高純度氮?dú)鈱?dǎo)入正在進(jìn)行再生的吸附槽(2)的出口；(b)經(jīng)壓力平衡管線(xiàn)使兩個(gè)吸附槽(1，2)的出口相連，同時(shí)使兩個(gè)吸附槽的入口向大氣敞開(kāi)；(c)在上述步驟(b)之后，使平衡槽(3)內(nèi)預(yù)定量的高純度氮?dú)饨?jīng)吸附槽(2)出口反向流動(dòng)，該吸附槽將從再生轉(zhuǎn)換為吸附，同時(shí)還通過(guò)其入口提供原始?xì)怏w。
文檔編號(hào)C01B21/04GK1114101SQ94190640
公開(kāi)日1995年12月27日 申請(qǐng)日期1994年7月22日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月27日
發(fā)明者銀治真一, 春名一生 申請(qǐng)人:住友精化株式會(huì)社