專利名稱：：用于psa流量變化的改進控制的方法和裝置的制作方法用于PSA流量變化的改進控制的方法和裝置相關(guān)申請的交叉引用本申請涉及2005年1月12日提交的、名稱為"用于PSA流量變化的改進控制的方法和裝置"的臨時申請No.60/642，989。所述申請的內(nèi)容被結(jié)合于此以作參考。
背景技術(shù)：
：變壓吸附(PSA)是氣體凈化的常用方法。典型的應(yīng)用包括從氣體混合物分離氫、從天然氣分離氦、垃圾填埋氣的凈化、和分離空氣以用于產(chǎn)生氧氣、氮氣和/或氬氣。相關(guān)領(lǐng)域的PSA系統(tǒng)由于它們很大的產(chǎn)品和殘余氣體流量波動而受到限制。這些波動需要相當(dāng)大的儲存或緩沖罐來充分地抑制流量波動以允許連接到PSA系統(tǒng)的下游處理設(shè)備的正確運行。傳統(tǒng)上使用PSA循環(huán)執(zhí)行工業(yè)規(guī)模的氣體分離，所述PSA循環(huán)具有至少一個壓力平衡步驟，以在指定的純度增強增壓產(chǎn)品部分回收。增加的部分回收減小了排放到殘余氣緩沖罐的氣體量，并且保證了增壓產(chǎn)品氣體的幾乎更連續(xù)的流量。具有三個或以上平衡的循環(huán)是已知的。相關(guān)領(lǐng)域中為了減小流量波動采取的另一步驟是在單個處理流程中執(zhí)行具有許多平衡和許多容器的循環(huán)。具有許多容器和許多平衡步驟的PSA系統(tǒng)的一個例子是Fuderer等人的美國專利No.3，986，849，該專利描述了具有高達十個吸附容器和五十五個閥的處理流程。在工業(yè)應(yīng)用中，與除了很大的設(shè)備之外還具有一個或多個壓力平衡的更復(fù)雜PSA循環(huán)相聯(lián)系的復(fù)雜性的大幅增加通常超過了與可回收產(chǎn)品的損失相聯(lián)系的高能量和運行成本。因此，多數(shù)設(shè)備利用極大的緩沖罐儲存增壓產(chǎn)品和殘余氣體。相關(guān)領(lǐng)域的所有類型的PSA系統(tǒng)，尤其是那些具有多個平衡的PSA系統(tǒng)，也由于它們很高的復(fù)雜性和附帶的高部件數(shù)量而受到嚴重限制。不僅該復(fù)雜性顯著增加了部件故障的概率，而且它也顯著增大了系統(tǒng)大小、組裝時間和材料成本。多數(shù)相關(guān)領(lǐng)域的PSA系統(tǒng)是單點故障系統(tǒng)。明顯的例外是在DeMeyer等人的美國專利No.4,234，322和Lomax的美國專利No.6，699，307中披露的方法。甚至在典型的相關(guān)領(lǐng)域的方法中，PSA設(shè)備最終必須停機以進行故障部件的維護。這樣的停機是極不希望有的，原因是它們導(dǎo)致了整個處理設(shè)備的生產(chǎn)時間的顯著損失。此外，當(dāng)PSA連接到高溫處理例如烴蒸氣轉(zhuǎn)化爐、自熱轉(zhuǎn)化爐、部分氧化轉(zhuǎn)化爐、氨合成設(shè)備或乙烯裂解爐時，連接的處理設(shè)備的使用壽命由于在停機和重啟過程中引起的高機械應(yīng)力而大大縮減。Keefer等人在美國專利No.6，051，050中描述了一種使用多個并行的旋轉(zhuǎn)PSA模塊的系統(tǒng)以便實現(xiàn)更大的總系統(tǒng)容量，但是沒有公開在發(fā)生故障的情況下操作這些模塊的方法或策略。Keefer等人的旋轉(zhuǎn)模塊與工業(yè)實踐中所接受的那些有很大的不同，并且不受到與有閥PSA裝置相同類型的單點閥故障。它們的故障模式是通過逐漸的密封故障。Keefer的模塊還具有很大數(shù)量的活動床，因而它們與產(chǎn)品和殘余氣體流率波動的變化不太相關(guān)。Keefer等人的低波動旋轉(zhuǎn)模塊以及Hill等人的美國專利No.5，U2，367、美國專利No.5，268，021和美國專利No.5，366，541由于它們使用滑動密封而不可避免地遇到泄漏。該泄漏導(dǎo)致純度和產(chǎn)品回收的減少，以及由于有限的密封使用壽命而引起的維護問題。高壓力惡化了這些問題，使得旋轉(zhuǎn)模塊與相關(guān)領(lǐng)域中所接受的有閥PSA裝置相比更不適合于重要工業(yè)分離。由于相關(guān)領(lǐng)域的有閥PSA系統(tǒng)的極大尺寸和它們的4艮高成本，因此特別對于具有壓力平衡和大量吸附床的有岡PSA系統(tǒng)來說，由于它們的附帶高成本，仍然極不希望提供后備PSA容量來防止處理停止。本發(fā)明人以前開發(fā)了用于先進PSA系統(tǒng)的改進裝置，其大大降低了在美國專利No.6，755，895(在下文中被稱為'"895專利，，)中利用壓力平衡的PSA裝置的復(fù)雜性。我們還開發(fā)了用于執(zhí)行PSA循環(huán)的新方法，其大大減小了在美國專利No.6，699，307(在下文中被稱為"'307專利，，)中執(zhí)行PSA循環(huán)所需的閥的數(shù)量。我們還開發(fā)了在共同未決美國申請No.10,453，601(在下文中被稱為'"601申請，，)中控制清洗氣體和平衡氣體的流量的方法以及在共同未決美國申請No.10/615，244(在下文中被稱為'"244申請")使用多個模塊化PSA減小流量變化、制造成本和提供便捷服務(wù)和故障容錯的更先進的PSA裝置和新穎方法。所有這些參考文獻整體地被結(jié)合于此以作參考。盡管這些發(fā)明都解決了相關(guān)領(lǐng)域的PSA的缺陷，但是仍有進一步改進的空間。'307專利的新穎PSA循環(huán)涉及受益于多個壓力平衡的分離，其通常在獲得最佳PSA產(chǎn)品回收以用于平衡分離中是有利的。然而在某些情況下，單壓力平衡更希望最大化性能。例子包括以下情況需要4艮大量的清洗氣體脫去從吸附表面吸附的雜質(zhì)，吸附物質(zhì)的孔隙度低，或者工作壓力低。當(dāng)已凈化產(chǎn)品的經(jīng)濟價值低和PSA的容許資本價值很低時可以出現(xiàn)相同的情況。'244申請的模塊化PSA方法和裝置大大減小了PSA設(shè)備的流率變化，潛在地減小了為了緩沖該變化所需的氣體儲存罐的容積，減小了管系和閥組所需的尺寸并減小了PSA設(shè)備的總占地面積。然而，它確實不利地增加了管系連接、結(jié)構(gòu)支撐等的數(shù)量。
發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明有利地提供了一種變壓吸附系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有每個容器僅使用四個閥的單個壓力平衡。本發(fā)明進一步有利地提供了一種變壓吸附系統(tǒng)，其中在單個機械組件中提供至少兩個獨立的變壓吸附循環(huán)。本發(fā)明還有利地提供了一種變壓吸附方法，該方法使用并行操作的兩個單平衡PSA循環(huán)減小廢氣流率的變化。此外，本發(fā)明有利地提供了一種用于優(yōu)化變壓吸附循環(huán)以獨立地或同時地最小化產(chǎn)品和廢氣流率變化的方法。通過參考附圖將更顯而易見這些和其它目的。參考以下具體描述，尤其當(dāng)結(jié)合附圖考慮時將更顯而易見本發(fā)明的更完整理解及其附帶的許多優(yōu)點。圖1是示出能夠執(zhí)行單個壓力平衡PSA循環(huán)的四容器PSA系統(tǒng)的流程圖；圖2是圖1的單個平衡PSA系統(tǒng)的閥定時圖；圖3是示出具有并行操作的兩個單個平衡PSA系統(tǒng)的PSA的流程圖；圖4是圖3的并行單個平衡PSA系統(tǒng)的閥定時圖的第一實施例；圖5是圖3的并行單個平衡PSA系統(tǒng)的閥定時圖的第二實施例；圖6是用于執(zhí)行圖3的方法的PSA裝置的立體圖；和圖7A是根據(jù)本發(fā)明的節(jié)流組件的前視平面圖，圖7B是圖7A的節(jié)流組件的側(cè)視圖，圖7C是沿著圖7A中的線VIIC—VIIC截取的節(jié)流組件的側(cè)視橫截面圖。具體實施方式圖1示出了具有吸附容器10、20、30和40的PSA系統(tǒng)100。根據(jù)'307專利的實踐，這些吸附容器連接到四個并行流動歧管，即給送歧管1、產(chǎn)品歧管2、廢氣歧管3以及平衡和清洗歧管4。所述容器詔:有相應(yīng)的原料氣體給送閥11、21、31和41，產(chǎn)品閥12、22、32和42,廢氣閥13、23、33和43，以及平衡和清洗閥14、24、34和44。該機械布置因而具有四個容器，每個容器帶有四個閥。本裝置可以有利地用于執(zhí)行'307專利的閥定時循環(huán)或圖2的閥定時循環(huán)。圖2示出了被分成八個時段的閥定時循環(huán)，其中重復(fù)時步以實現(xiàn)從給送歧管1中提供的混合給送氣體輸送到并行產(chǎn)品歧管2中的預(yù)期產(chǎn)品氣體的連續(xù)凈化。圖2示出了每個容器執(zhí)行時間彼此移位的相同過程步驟，因此將僅具體解釋容器IO的步驟。在第一時步期間，容器10處于吸附步驟(A)，在該步驟中混合給送氣體閥ll打開并且產(chǎn)品閥12也打開。閥13和14關(guān)閉。摻雜的給送氣體穿過容器10中的吸附物質(zhì)，所述吸附物質(zhì)可以作為顆粒物或擠出物的床層，作為固體整塊物質(zhì)，作為巻布或紙，作為粉末，或本領(lǐng)域中已知的任何其它熟悉的吸附裝置被提供。吸附物質(zhì)的選擇由分離的化學(xué)性質(zhì)規(guī)定并且在本領(lǐng)域中通常是已知的。吸附物質(zhì)的選擇并不影響本發(fā)明的實踐。在第一時步之后，通過關(guān)閉給送氣體閥11和產(chǎn)品閥12來停止吸附。在基本純的產(chǎn)品氣體的制造中，在雜質(zhì)到達吸附容器IO的產(chǎn)品端之前停止吸附步驟。在該點，吸附物質(zhì)中的孔隙仍然充滿有價值的純產(chǎn)品氣體。該殘留純產(chǎn)品然后在第二時步中用于再增壓容器40。吸附容器10的第二時步被稱為壓力平衡步驟(Ed),在該步驟中容器10從接近給送氣體壓力的第一最高壓力減壓到第二較低壓力，并且容器40從第三較低壓力增壓到基本相同的第二壓力。在該時步期間，容器10和容器40的給送產(chǎn)品閥和廢氣閥11和41，12和42以及13和43處于關(guān)閉位置，而平衡和清洗閥14和44打開。在吸附容器10的第三時步中，容器IO在第二中間壓力開始所述過程，其孔隙仍然充滿基本純的產(chǎn)品氣體。該氣體用于清洗被吸附雜質(zhì)的容器20。在該時步期間，容器20處于第三較低壓力，并且容器IO和容器20之間的流率可以通過以下方式控制'601申請的流量控制方法、使用孔板或者給閥14和24設(shè)有實現(xiàn)預(yù)期流量控制的適當(dāng)節(jié)流孔。在該時步期間，閥14和24打開以將清洗氣體轉(zhuǎn)移到容器20,并且廢氣閥23打開以允許清洗氣體和被清洗雜質(zhì)流到廢氣歧管3。這兩個容器的所有其它閥在容器10的時步3的提供清洗步驟(pp)期間關(guān)閉。在時步3中所提供的清洗步驟之后，容器IO處于在第二壓力和最低第三壓力之間的第四中間壓力。孔隙中的氣體仍然是基本純的。在被稱為吹除步驟(BD)的容器10的第四步驟中，通過打開閥13同時關(guān)閉容器10的所有其它閥來釋放該氣體。該步驟使容器10中的壓力處于或接近第三最低壓力。在第四時步結(jié)束時，清洗氣體通過閥34和14從容器30提供給容器10并且與被清洗的摻雜氣體一起被閥13輸送到廢氣歧管，以提供容器10的清洗步驟(P)。在第五時步結(jié)束時，容器IO被清洗掉雜質(zhì)并且處于第三最低壓力。在第六時步期間，來自容器40的純氣體用于在壓力平衡步驟(EP)中再增壓容器IO。在該情況中，閥14和44打開并且這些容器的其它閥關(guān)閉。該步驟使容器IO處于第二中間壓力。在吸附再次開始之前，理想的是使用來自產(chǎn)品氣體歧管的純產(chǎn)品氣體執(zhí)行容器10的最終再增壓的步驟(FP)。這在第七時步中通過打開產(chǎn)品閥12同時關(guān)閉容器10的所有其它閥進行。該情況的變化是可能的，在所述變化中使用某些借助于混合給送氣體的再增壓。通過給送氣體增壓的使用并不影響本發(fā)明的實踐。在第八時步中，通過經(jīng)由閥11接納混合給送氣體和經(jīng)由閥12輸送產(chǎn)品來再次開始吸附(A)。從前面的論述顯而易見的是，階段之間的精確壓力水平可以根據(jù)本領(lǐng)域中已知的實踐進行調(diào)節(jié)。此外，還可以使用相同裝置根據(jù)'307循環(huán)執(zhí)行兩個壓力平衡PSA循環(huán)。圖3示出了圖1的PSA系統(tǒng)100與第二相同PSA101組合使用的改進PSA系統(tǒng)。PSA循環(huán)101的容器被表示為50、60、70和80并且它們各自的閥關(guān)于PSA100進行編號。值得注意的是，兩個PSA通過共用的給送歧管1、產(chǎn)品歧管2和廢氣歧管3被連接，但是具有單獨的平衡和清洗歧管4和5。因而，這兩個PSA100和101可以根據(jù)'244申請的方法作為單獨的PSA模塊操作。然而，在本發(fā)明中它們被組合成單個機械組件102。在圖6中示出了該組件。通過將至少兩個PSA模塊組合成單個機械組件102，有利地減少了接頭和管子的數(shù)量。此外，類似地減少了接收這些元件的經(jīng)機械加工或以另外方式形成的零件(features)的數(shù)量。此外，有利地減小了組合裝置所需的尺寸和重量，同時增加了其機械強度并有利地減小了其對機械支撐結(jié)構(gòu)的需要。圖4示出了使用圖3的雙模塊PSA的岡定時循環(huán)的實施例。該閥定時圖被進一步分成十六個時步，使得圖2的每個時步導(dǎo)致圖4中的兩個時步。因而提供清洗步驟變成PP1和PP2，并且最終增壓步驟變成FP1和FP2。在圖4中，PSA101的PSA循環(huán)從PSA循環(huán)100偏移兩個時步，這與圖2的八步循環(huán)中偏移一個時步相同。為了更好地理解流量變化的相對減小，我們在圖4中加入了一行廢氣流率值和可以吸附的吸附容器的最大數(shù)量。對于廢氣流率，我們假設(shè)一個PSA例子，該例子在產(chǎn)生廢氣的每個步驟具有以下流率。PP1提供2.1個單位的氣體，PP2提供1.4個單位的氣體，BD1提供2.8個單位的氣體，BD2提供0.7個單位的氣體。在圖4中示出了所述閥循環(huán)的每個時步釋放的廢氣總和。吸附容器的最大數(shù)量包括在FP2期間的吸附，原因是在某些條件下最終增壓可以非常快，并且時段FP2可用于吸附，因而減小了流率并提高了預(yù)期產(chǎn)品從混合給送氣體的非理想組分的分離。FP2用作吸附步驟完全是可選的，并不影響本發(fā)明的實踐。在圖5中示出了另一閥定時循環(huán)的實施例，該實施例還設(shè)有廢氣流率和容器吸附的數(shù)量。在圖5的實施例中，PSA100的定時循環(huán)從PSA100的PSA循環(huán)偏移十六個時步中的一個。對于以上列出的PSA廢氣流量的例子，下圖表總結(jié)了圖4、圖5的實施例和兩個PSA循環(huán)聯(lián)合操作的情形之間的廢氣流量的變化。該圖表示出了圖4的實施例與'244申請中同步操作兩個PSA模塊相比減小了峰值廢氣流率和廢氣流率的變化。此外，與同步操作相比還有利地增加了最小流率。該優(yōu)點可以從4244申請的教導(dǎo)想到，并且適用于具有在此組合的兩個單個平衡模塊的特殊實施例。所述圖表表明通過將閥定時分成兩倍的不同時步和與圖5的定時循環(huán)類似使循環(huán)偏移單個時步，進一步大幅減小了變化。這伴隨著最大廢氣流率的大幅減小和最小廢氣流率的增加。這些變化相應(yīng)地減小了需要提供緩沖儲罐容量來減小流率和/或流動壓力變化。對于相同的容許峰值壓力損失，它們還有利地允許減小廢氣歧管和閥孔的尺寸。<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>相等時步的例子中所使用的那些來改變時步中的流率。實際上，PSA閥定時循環(huán)可以被分成更大數(shù)量的時步以便進行優(yōu)化。另外，閥定時可以對廢氣組成而不是廢氣流率進行優(yōu)化，或者實際上可以改為對產(chǎn)品流率進行優(yōu)化。一般地說，離散岡定時循環(huán)產(chǎn)生每個PSA變量，例如廢氣流量、種類的廢氣濃度、產(chǎn)品氣體流率等的時間函數(shù)。除了非常接近的閥打開和關(guān)閉事件之外，這些時間函數(shù)是基本連續(xù)的?？梢允褂谜龖B(tài)數(shù)學(xué)函數(shù)積分和微分這些函數(shù)。為了這些函數(shù)，在極坐標中將PSA循環(huán)的總時間看作2Ti弧度即完整的循環(huán)或圓是有用的。因而，在圖5中具有相等時步的十六時步PSA循環(huán)中，第十容器在循環(huán)中的7T弧度位置開始清洗步驟。因此，我們發(fā)現(xiàn)至少兩個PSA循環(huán)的組合可以通過它們的閥定時之間的相角進行操作。在循環(huán)中具有十六個相等時步和兩個時步的相角的圖4的例子中，該相角在極坐標中具有Ti/4的值。在具有十六個相等時步的圖5的實施例中，該相角具有7t/8的值。從所述圖表可以看到，在PSA例子中，值為Ti/8的圖5的相角比圖4中具有兩倍大相角的實施例提供廢氣流率的更低變化。廢氣流率的該變化可以在時域或在前面論述的極坐標中表示為從PSA循環(huán)的廢氣流率函數(shù)總和產(chǎn)生的連續(xù)函數(shù)的幅值。用于最小化這樣的數(shù)學(xué)函數(shù)的組合的幅值的數(shù)學(xué)方法在本領(lǐng)域中是已知的。此外，可以選擇同時最小化一個以上感興趣變量的兩個PSA循環(huán)之間的相角。例如，廢氣的流率和產(chǎn)品氣體的流率，或一些廢氣種類的組成和總廢氣流率。使用本發(fā)明的方法，還可以最大化一些變量例如一些廢氣種類的濃度的變化，以便收集或多或少量的所述種類，直接作為第二產(chǎn)品或供隨后凈化?？梢栽诓粚綪SA裝置進行實質(zhì)性改變或不利地影響復(fù)雜性的情況下實現(xiàn)這些不同目標。圖6描繪了一種用于執(zhí)行圖3的流程圖的PSA裝置。組件210用于連接到或容納產(chǎn)品歧管2，以及平衡和清洗歧管4和5。組件220用于連接到或容納給送歧管1和廢氣歧管3。組件210和組件220優(yōu)選地由所示的多個桿結(jié)合在一起。本發(fā)明有利地提供了流量變化抑制方面。PSA中不同容器對之間的流量優(yōu)選是相等的，以便執(zhí)行相同的循環(huán)步驟。因而，提供清洗1步驟PP1在本發(fā)明的裝置中的八個不同容器對之間被執(zhí)行。這八對之間的流動特性的不一致引起各種容器被清洗掉吸附雜質(zhì)種類的程度不同。這可以導(dǎo)致來自PSA的純產(chǎn)品氣體的部分回收的非理想減少。為了最小化不希望的流量變化，例如可以沿著平衡和清洗歧管4和5或者在其它歧管上的容器之間的位置提供如圖7A、7B和7C中所示包括節(jié)流孔310的節(jié)流組件300。在一個實施例中，節(jié)流組件可以用于替換美國專利No.6，887，301中所描述的多孔金屬燒結(jié)物(metalfrits)。這樣的孔有利地提供變化性最小的預(yù)定的、理想的流動特性。遺憾的是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)制造的變化性可以引起節(jié)流孔的流動特性的顯著差異。例如，在均帶有單個孔并且平均孔徑為0.095英寸，標準偏差大約為0.003英寸的一組節(jié)流組件中，發(fā)現(xiàn)流量的標準偏差大。然而，在均帶有單個孔并且孔徑為0.095英寸，標準偏差為0.001英寸的一組節(jié)流組件中，流量的標準偏差大約為第一孔例子的一半。標準偏差的該類型的減小可以通過在制造中更小心，例如小心地對鉆孔擴孔和<務(wù)邊、精確地鉆孔、或使用EDM線或其它類似的精確造孔技術(shù)而獲得。這樣的技術(shù)可以有利地用于將孔徑的標準偏差限制為僅0.0001"。因而，本發(fā)明優(yōu)選地包括每個孔的直徑的標準偏差保持小于平均孔徑的2%的一種節(jié)流組件，以及安裝在變壓吸附系統(tǒng)中的孔陣列的孔徑的標準偏差小于平均孔徑的2%的一種節(jié)流組件。此外，在均具有三個孔的陣列并且每個孔具有0.055英寸的直徑，標準偏差為0.001英寸的一組節(jié)流組件中，流量的標準偏差大約為第一孔例子的四分之一。顯然，在制造孔的精度不增加的情況下獲得該進一步減小。因而，對于所需的指定流量限制，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)對于相等的制造公差，具有至少兩個單獨孔的孔組件優(yōu)于具有單個孔的孔組件。應(yīng)當(dāng)注意的是在此描繪和描述的示例性實施例闡述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不意味著以任何方式限制附于此的權(quán)利要求的范圍。根據(jù)以上教導(dǎo)本發(fā)明的許多修改和變化是可能的。所以應(yīng)當(dāng)理解的是，在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以以另外的方式而不是如在此具體描述的那樣實踐本發(fā)明。權(quán)利要求1.一種變壓吸附方法，該方法包括以下步驟通過在多個容器的每個容器內(nèi)設(shè)置的吸附物質(zhì)中吸附至少一種氣體組分來分離氣體混合物，其中所述分離步驟具有單個壓力平衡循環(huán)。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中在所述多個容器的每個容器僅具有四個閥的情況下執(zhí)行所述分離步驟。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中使用四個容器執(zhí)行所述方法。4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中所述多個容器的每個容器連接到四個并行流動歧管，所述流動歧管包括給送歧管、產(chǎn)品歧管、廢氣歧管、以及平衡和清洗歧管。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中沿著將所述四個并行流動歧管的每個歧管連接到所述多個容器的每個相應(yīng)容器的管道設(shè)置單個閥。6.根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中所述分離步驟包括執(zhí)行至少兩個獨立變壓吸附循環(huán)，并且其中所述獨立變壓吸附循環(huán)均在所述多個容器的相應(yīng)容器組中執(zhí)行。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述多個容器的每個容器連接到共用給送歧管、共用產(chǎn)品歧管和共用廢氣歧管，并且其中每個容器組連接到單獨的平衡和清洗歧管，所述單獨的平衡和清洗歧管連接到相應(yīng)容器組內(nèi)的每個容器。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中每個容器組彼此相同。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所有容器組設(shè)在單個機械組件中。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述至少兩個獨立變壓吸附循環(huán)均執(zhí)行相同的一系列步驟，并且其中所述循環(huán)的定時偏移一個預(yù)定相角。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中改變所述預(yù)定相角以最小化預(yù)定變量，所述預(yù)定變量包括廢氣的總流率、廢氣種類的組成和產(chǎn)品氣體的總流率中的至少一個。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中改變所述預(yù)定相角以同時最小化一個以上的預(yù)定變量。13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中改變所述預(yù)定相角以最大化包括廢氣種類的濃度的預(yù)定變量。14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述一系列步驟的步驟中的持續(xù)時間是相等的。15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述一系列步驟的步驟中的持續(xù)時間是不相等的。16.—種變壓吸附系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括多個容器，每個容器在其中容納吸附物質(zhì)，所述吸附物質(zhì)構(gòu)造用于通過在所述吸附物質(zhì)中吸附至少一種氣體組分來分離氣體混合物，其中所述系統(tǒng)構(gòu)造用于使用單個壓力平衡循環(huán)分離所述氣體混合物，并且其中所述系統(tǒng)的所述多個容器的每個容器僅包括四個閥。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括四個容器。18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括八個容器。19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，進一步包括四個并行流動歧管，所述并行流動歧管包括給送歧管、產(chǎn)品歧管、廢氣歧管、以及平衡和清洗歧管，其中所述多個容器的每個容器連接到所述四個并行流動歧管的每一個。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中沿著將所述四個并行流動歧管的每個歧管連接到所述多個容器的每個相應(yīng)容器的管道設(shè)置單個閥。21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)構(gòu)造用于使用至少兩個獨立變壓吸附循環(huán)分離氣體混合物，并且其中所述獨立變壓吸附循環(huán)均在所述多個容器的相應(yīng)容器組中執(zhí)行。22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中所述多個容器的每個容器連接到共用給送歧管、共用產(chǎn)品歧管和共用廢氣歧管，并且其中每個容器組連接到單獨的平衡和清洗歧管，所述單獨的平衡和清洗歧管連接到相應(yīng)容器組內(nèi)的每個容器。23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中每個容器組彼此相同。24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中所有容器組設(shè)置在單個機械組件中。25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中每個容器組構(gòu)造用于在所述至少兩個獨立變壓吸附循環(huán)中執(zhí)行相同的一系列步驟，并且其中所述循環(huán)的定時偏移一個預(yù)定相角。26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中改變所述預(yù)定相角以最小化預(yù)定變量，所述預(yù)定變量包括廢氣的總流率、廢氣種類的組成和產(chǎn)品氣體的總流率中的至少一個。27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其中改變所述預(yù)定相角以同時最小化一個以上的預(yù)定變量。28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中改變所述預(yù)定相角以最大化包括廢氣種類的濃度的預(yù)定變量。29.根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述一系列步驟的步驟中的持續(xù)時間是相等的。30.根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述一系列步驟的步驟中的持續(xù)時間是不相等的。31.根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，進一步包括用于最小化預(yù)定變量的裝置，所述預(yù)定變量包括廢氣的總流率、廢氣種類的組成和產(chǎn)品氣體的總流率中的至少一個。32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中所述用于最小化的裝置包括用于同時最小化一個以上預(yù)定變量的裝置。33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，進一步包括用于最大化預(yù)定變量的裝置，所述預(yù)定變量包括廢氣種類的濃度。34.根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，進一步包括用于獨立地最小化產(chǎn)品氣體流率和廢氣流率的變化的裝置。35.根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，進一步包括用于同時最小化產(chǎn)品氣體流率和廢氣流率的變化的裝置。36.—種變壓吸附系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括多個容器，每個容器在其中容納吸附物質(zhì)，所述吸附物質(zhì)構(gòu)造用于通過在所述吸附物質(zhì)中吸附至少一種氣體組分來分離氣體混合物，其中所述系統(tǒng)構(gòu)造用于使用至少兩個獨立變壓吸附循環(huán)分離所述氣體混合物，并且其中所述至少兩個獨立變壓吸附循環(huán)均在所述多個容器的相應(yīng)容器組中執(zhí)行。37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)的所述多個容器的每個容器僅包括四個閥，其中所述系統(tǒng)構(gòu)造用于使用單個壓力平衡循環(huán)分離所述氣體混合物。38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，其中所述多個容器的每個容器連接到共用給送歧管、共用產(chǎn)品歧管和共用廢氣歧管，并且其中每個容器組連接到單獨的平衡和清洗歧管，所述單獨的平衡和清洗歧管連接到相應(yīng)容器組內(nèi)的每個容器。39.根據(jù)權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，其中每個容器組彼此相同。40.根據(jù)權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，其中所有容器組設(shè)置在單個機械組件中。41.根據(jù)權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，其中每個容器組構(gòu)造用于在所述至少兩個獨立變壓吸附循環(huán)中執(zhí)行相同的一系列步驟，并且其中所述循環(huán)的定時偏移一個預(yù)定相角。42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的系統(tǒng)，其中改變所述預(yù)定相角以最小化預(yù)定變量，所述預(yù)定變量包括廢氣的總流率、廢氣種類的組成和產(chǎn)品氣體的總流率中的至少一個。43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的系統(tǒng)，其中改變所述預(yù)定相角以同時最小化一個以上的預(yù)定變量。44.根據(jù)權(quán)利要求41所述的系統(tǒng)，其中改變所述預(yù)定相角以最大化包括廢氣種類的濃度的預(yù)定變量。45.根據(jù)權(quán)利要求41所述的系統(tǒng)，其中所述一系列步驟的步驟中的持續(xù)時間是相等的。46.根據(jù)權(quán)利要求41所述的系統(tǒng)，其中所述一系列步驟的步驟中的持續(xù)時間是不相等的。47.根據(jù)權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，進一步包括用于最小化預(yù)定變量的裝置，所述預(yù)定變量包括廢氣的總流率、廢氣種類的組成和產(chǎn)品氣體的總流率中的至少一個。48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的系統(tǒng)，其中所述用于最小化的裝置包括用于同時最小化一個以上預(yù)定變量的裝置。49.根據(jù)權(quán)利要求47所述的系統(tǒng)，進一步包括用于最大化預(yù)定變量的裝置，所述預(yù)定變量包括廢氣種類的濃度。50.根據(jù)權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，進一步包括用于獨立地最小化產(chǎn)品氣體流率和廢氣流率的變化的裝置。51.根據(jù)權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，進一步包括用于同時最小化產(chǎn)品氣體流率和廢氣流率的變化的裝置。52.—種變壓吸附方法，該方法包括以下步驟通過在多個容器的每個容器內(nèi)設(shè)置的吸附物質(zhì)中吸附至少一種氣體組分來分離氣體混合物，其中所述分離步驟使用至少兩個獨立變壓吸附循環(huán)分離所述氣體混合物，并且其中所述至少兩個獨立變壓吸附循環(huán)均在所述多個容器的相應(yīng)容器組中執(zhí)行。53.—種用于變壓吸附系統(tǒng)的節(jié)流組件，所述變壓吸附系統(tǒng)包括至少兩個容器，每個容器均在其中容納吸附物質(zhì)，所述吸附物質(zhì)構(gòu)造用于通過在所述吸附物質(zhì)中吸附至少一種氣體組分來分離氣體混合物，所述節(jié)流組件包括至少兩個節(jié)流孔，所述節(jié)流孔構(gòu)造用于調(diào)節(jié)所述至少兩個容器之間的流量。54.根據(jù)權(quán)利要求53所述的節(jié)流組件，其中每個孔的直徑的標準偏差保持在小于平均孔徑的2%。55.根據(jù)權(quán)利要求53所述的節(jié)流組件，其中安裝在變壓吸附系統(tǒng)中的孔陣列的孔徑的標準偏差小于平均孔徑的2%。56.—種變壓吸附裝置，該裝置包括至少兩對流體連通的容器，至少一個節(jié)流組件插入每對容器之間的流體路徑中，其中所述節(jié)流組件包括至少兩個孔。全文摘要一種變壓吸附方法，包括通過在多個容器的每個容器內(nèi)設(shè)置的吸附物質(zhì)中吸附至少一種氣體組分來分離氣體混合物的步驟。所述分離步驟具有單個壓力平衡循環(huán)。優(yōu)選地，在所述多個容器的每個容器僅具有四個閥的情況下執(zhí)行分離步驟。另外，本發(fā)明的變壓吸附系統(tǒng)包括多個容器，每個容器在其中容納吸附物質(zhì)，所述吸附物質(zhì)構(gòu)造用于通過在所述吸附物質(zhì)中吸附至少一種氣體組分來分離氣體混合物，其中所述系統(tǒng)構(gòu)造用于使用單個壓力平衡循環(huán)分離氣體混合物并且所述多個容器的每個容器僅包括四個閥。文檔編號B01D53/02GK101151085SQ200680002198公開日2008年3月26日申請日期2006年1月12日優(yōu)先權(quán)日2005年1月12日發(fā)明者J·S·萊頓,小F·D·洛馬克斯申請人:H2Gen創(chuàng)新公司