專利名稱：回收富氧氣體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過變壓吸附法(下文稱之為PSA)從主要成分為氮?dú)夂脱鯕獾幕旌蠚怏w中回收富氧氣體的方法。
通過PSA法獲得的氧氣在各種連續(xù)采用大量氧氣的工業(yè)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，例如，用于電爐煉鋼，水處理過程中的充氧，紙漿漂白，用于熔煉爐、臭氧發(fā)生器等。PSA已作為一項(xiàng)低成本的迅速供氧方法而日益得到推廣。
就通過PSA法生產(chǎn)富氧氣體的常規(guī)工藝而言，主要采用的方法是設(shè)置三個(gè)或四個(gè)吸附器，依次重復(fù)進(jìn)行吸附、回收、解吸、加壓等各個(gè)步驟，以便從高收率獲得富氧氣體。雖然要求能通過簡(jiǎn)易裝置、以較少吸附劑來獲取定量的富氧氣體，但實(shí)際上很難實(shí)現(xiàn)這樣的要求。
為了實(shí)現(xiàn)這一要求，提出了采用兩個(gè)吸附器的PSA法。例如，日本專利公開No.59-199503介紹了這樣一種方法，其中通過結(jié)合均壓化，可獲得較高收率(例如35%)的富氧氣體。然而，就該方法而言，所制得的富氧產(chǎn)品氣體中的氧氣濃度低達(dá)45%。而當(dāng)產(chǎn)品氣體中的氧氣濃度升至90%時(shí)，收率卻降到20%。因此，人們始終認(rèn)為，通過采用兩個(gè)吸附器的PSA法，以高收率得到氧氣濃度較高的富氧氣體，實(shí)質(zhì)上是有限度的。也就是說，與采用三個(gè)或四個(gè)吸附器的PSA法相比，在采用兩個(gè)吸附器的PSA法中不可能有足夠的時(shí)間利用在作為吸附前處理的加壓步驟中，用富氧氣體將壓力提高到吸附壓力。結(jié)果，在加壓步驟中，未等壓力充分升高，混合氣體原料便被送入吸附器，從而產(chǎn)生了高流入速率的原料氣體。因此，氮?dú)馕幢晃絼┏浞治?，易?dǎo)致氮?dú)獾奈酱┩浮榉乐惯@一現(xiàn)象發(fā)生，如上述日本專利公開No.59-199503所介紹，采用了一種方法即將原料氣體的進(jìn)料速度限制在每公斤吸附劑每小時(shí)為0.5至1.5Nm3的范圍內(nèi)。然而，就僅僅采用一種原料氣體進(jìn)行加壓的工藝而言，氮?dú)獾奈酱┩竼栴}仍未解決。
在這樣的情況下，為解決上述問題，本發(fā)明者精心研究了采用兩個(gè)裝置并具有經(jīng)濟(jì)效益的PSA法。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，采用下述方法，可防止上述氮?dú)獾奈酱┩竼栴}，即在吸附器的出口處設(shè)置一富氧氣體的貯氣器;在回收吸附器內(nèi)的殘余氣體或通入混合氣體原料時(shí)，使一部分來自貯氣器的富氧氣體回流。
這就是說，本發(fā)明的主要任務(wù)是提供一種改良的制得富氧氣的方法，其目的在于通過所述的采用兩個(gè)吸附器的PSA法，以高收率獲得氧氣濃度為90%以上的富氧氣體，而該效果一直以來被認(rèn)為是很難實(shí)現(xiàn)的。
根據(jù)以上說明，并參考附圖，上述目的以及本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)對(duì)熟悉本領(lǐng)域的專業(yè)人員來說是易于明了的。


圖1是一氣體流程圖，說明實(shí)施本發(fā)明低壓法裝置的優(yōu)選實(shí)施例。
圖2是一氣體流程圖，說明實(shí)施本發(fā)明高壓法裝置的優(yōu)選實(shí)施例。
圖3a至3e表示各操作步驟，說明本發(fā)明方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，其中應(yīng)用了圖1所示的裝置。
圖4a至4e表示各操作步驟，說明本發(fā)明方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，其中應(yīng)用了圖2所示的裝置。
本發(fā)明提供了一種應(yīng)用PSA，從主要成分為氮?dú)夂脱鯕獾幕旌蠚怏w中回收富氧氣體的方法，該方法包括設(shè)置兩個(gè)吸附器A和B，該吸附器備有用作吸附劑的沸石分子篩，和用來儲(chǔ)積所回收的富氧氣體的貯氣器，所述貯氣器與各吸附器的出口連接并與兩吸附器共用;將混合氣體通入吸附器A以吸附氮?dú)?，減壓下，將已吸附于吸附器B的氮?dú)鈴闹薪馕?br> 所述的通氣、吸附和解吸可按以下六個(gè)步驟進(jìn)行(1)通過吸附器A的進(jìn)口管，通入混合氣體，選擇性地吸附氮?dú)?，與此同時(shí)，通過吸附器A的出口管，在貯氣器內(nèi)儲(chǔ)積所得的富氧氣體;
(2)通過吸附器B的進(jìn)口管解吸氮?dú)猓?3)使貯氣器內(nèi)的一部分富氧氣體回流到正在繼續(xù)進(jìn)行解吸的吸附器B的出口管，以便進(jìn)行吹洗;
(4)停止向吸附器A通入混合氣體后，通過吸附器A的出口管，將吸收器A內(nèi)的一部分殘余富氧氣體通入吸附器B的出口管，以回收富氧氣體;
(5)通過吸附器A的出口管，將吸附器A中的殘余氣體通入其中已完成解吸的吸附器B的進(jìn)口管，以回收富氧氣體，與此同時(shí)，使一部分富氧氣體流回到吸附器B的出口管，以積累壓力;
(6)使一部分富氧氣體回流到吸附器B的出口管，同時(shí)，將混合氣體通入吸附器B的進(jìn)口管，以實(shí)施加壓，依次重復(fù)以上六個(gè)步驟，并交替使用吸附器A和B。
用作富氧氣體的貯氣器通常由一個(gè)罐組成。該貯氣器為兩個(gè)吸附器所共用，并分別與吸附器A和B的出口管連接。然而需要時(shí)，貯氣器可由若干個(gè)罐組成。并且，所述貯氣器的總?cè)莘e應(yīng)至少為某一吸附器容積的一半。
本發(fā)明的特征之一在于在壓力累積和加壓步驟中，于短時(shí)間內(nèi)，使貯氣器內(nèi)儲(chǔ)積的一部分富氧氣體回流到吸附器，從而防止在吸附器出口部分發(fā)生氮?dú)馕酱┩?，以提高富氧氣品氣體濃度。本發(fā)明的另一特征是，在壓力累積步驟中，由其中一個(gè)已完成吸附過程的吸附器的出口回收殘余氧氣，并通入已完成解吸過程的另一吸附器的進(jìn)口，而通過將貯氣器的一部分富氧氣體回流到吸附器，可抑制氮?dú)庀蚯耙粋€(gè)吸附器出口的流動(dòng)。因此通過均壓化，充分回收富氧氣體，便可提高富氧氣體的收率。
在實(shí)際操作中，最好采用低壓或高壓法實(shí)施本發(fā)明方法。應(yīng)用低壓法時(shí)，將混合氣體在常壓至低于2kg/cm2G的壓力下通入吸附器，并在100mmHg至400mmHg的減壓下進(jìn)行解吸;應(yīng)用高壓法時(shí)，將混合氣體在2kg/cm2G至8kg/cm2G的壓力下通入吸附器，并通過降壓成常壓而進(jìn)行解吸。
具體地說，可按以下程序?qū)嵤┍景l(fā)明的方法。
設(shè)置兩個(gè)吸附器A和B，該吸附器備有可選擇地吸附器氮?dú)獾奈絼?例如沸石分子篩)，和一個(gè)或多個(gè)富氧氣體的普通貯氣罐，該貯氣罐通過各吸附器出口管處的導(dǎo)管而與兩個(gè)吸附器相連，借助于鼓風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)，將主要由氮?dú)夂脱鯕饨M成的混合氣體加壓，并將其通入到其中一個(gè)吸附器中(例如吸附器A)。在這種情況下，按低壓法，對(duì)混合氣體加壓到常壓至低于2kg/cm2G，并借助真空泵，將壓力減至100mmHg至400mmHg，對(duì)另一吸附器(例如吸附器B)解吸和再生。按高壓法，將混合氣外體加壓到2kg/cm2G至8kg/cm2G，將其通入吸附器A進(jìn)行吸附，并通過降壓在常壓下使吸附器B解吸和再生。在兩種操作中為了吹洗，于解吸步驟結(jié)束10至30秒內(nèi)，從貯氣器回流一部分儲(chǔ)積的富氧氣體，流速最好是該由貯氣器的富氧氣體產(chǎn)品流速的1.2倍至3.5倍。流速過小，不能充分地進(jìn)行解吸和再生，因而所得富氧氣體產(chǎn)物中的氧氣濃度降低;而流速過大，富氧氣體產(chǎn)品的量減少。
其中已完成吸附的吸附器A的出口管同其中正在進(jìn)行減壓解吸的吸附器B的出口管相連，以便在吸附器A的上部回收殘余富氧氣體，并將其引至吸附器B。在這種情況下，應(yīng)適當(dāng)?shù)乜刂扑厥盏臍怏w量。若過量地回收殘余氣體，就會(huì)降低富氧氣體產(chǎn)物中的氧氣濃度。為了以最高收率獲得富氧氣體，必需使吸附器B的壓力增量不超過200mmHg(就低壓法而言)或不超過0.5kg/cm2G(就高壓法而言)。
然而，這一回收步驟并不是必需的，且可省略。即使在這種情況下，仍可完成操作，而不顯著降低回收率。尤其就高壓法而言，由于回收率的下降程度一般低于采用低壓法時(shí)的情形，因此，可省略這一回收步驟，以簡(jiǎn)化高壓法的操作步驟。
下一步，從吸附器A的出口管連續(xù)釋放氣體，并將其引入吸附器B的進(jìn)口管，從而回收吸附器A內(nèi)的殘余氣體。同時(shí)，使一部分富氧氣體由貯氣器回流到吸附器B的出口管，以積累壓力。為了在采用低壓法和高壓法時(shí)均能獲得最高的回收率，應(yīng)使兩個(gè)吸附器的壓力幾乎相等。這就是說，必需使兩者的壓力差基本上為零時(shí)，才進(jìn)行回收。
通過從吸附器B的進(jìn)口管通入混合氣體，開始吸附操作。這時(shí)，吸附器B的壓力仍低于最終吸附力，因此，混合氣體迅速流入吸附器。結(jié)果，一部分氮?dú)馕吹缺晃絼┏浞治?，便已穿過了吸附劑，這就降低了產(chǎn)品氣體中的氧氣濃度。為防止這種現(xiàn)象發(fā)生，在壓力累積步驟之后，使富氧氣體由貯氣器回流到吸附器B的出口管，從而對(duì)其進(jìn)行加壓。直到吸附器B逐漸加壓至壓力相等于貯氣器的壓力時(shí)，富氧氣體才可從吸附器B的出口管流至貯氣器。這一操作是本發(fā)明最重要的步驟之一，這種使富氧氣體回流加壓的新穎操作方法是先前從未采用過的。在本發(fā)明中，富氧氣體連續(xù)回流，直至貯氣器的壓力與吸附器的壓力相等，因此，回流氣體的量取決于貯氣器的體積。
所以，為使這一操作的效果最佳，富氧氣體貯氣器的體積應(yīng)等于或大于其中一個(gè)吸附器的體積。若體積小于吸附器的一半，就會(huì)產(chǎn)生不理想的結(jié)果，因?yàn)閺馁A氣器回流到吸附器的富氧氣體的量會(huì)減少，并且當(dāng)混合氣體通入吸附器時(shí)，穿過吸附劑層的氮?dú)饬吭黾樱瑥亩档透谎鯕怏w中的氧氣濃度。而另一方面若體積過大，則得不到進(jìn)一步的好處。因此，最好使貯氣器的體積與吸附器的體積相等。
按本發(fā)明主要成分為氮?dú)夂脱鯕獾幕旌蠚怏w通常為空氣。然而，本發(fā)明的方法也可用于從含較高氧氣濃度的廢氣中回收富氧氣體。
下面參考附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
圖1是氣體流程圖，說明實(shí)施本發(fā)明低壓方法裝置的優(yōu)選實(shí)施例，其中應(yīng)用于真空泵。
圖2是氣體流程圖，說明實(shí)施本發(fā)明高壓法裝置的優(yōu)選實(shí)施例，其中不采用真空泵。
圖3a至3e和圖4a至4e分別說明本發(fā)明的操作步驟。
(1)低壓法參照?qǐng)D1和圖3a至3e說明各操作步驟。
步驟-1用鼓風(fēng)機(jī)1將混合氣體加壓至500mm水柱，經(jīng)閥3將其通入備有沸石分子篩的吸附器A。然后，通過吸附除去氮?dú)庖愿患鯕怏w，并通過閥9于貯氣器C中儲(chǔ)積所得富氧氣體。另一方面在吸附器B中已完成吸附過程，將氮?dú)饨馕?。并借助于真空?，經(jīng)過閥7，將壓力減至180mmHg，而使吸附劑再生。
步驟-2在吸附器B的解吸步驟結(jié)束約10至30秒內(nèi)，使一部分富氧氣體以1.2至1.5倍于從貯氣器抽取富氧氣體產(chǎn)品的流速，經(jīng)閥12和13回流，以吹洗吸附器B。
步驟-3吸附器A(已完成吸附)內(nèi)的一部分殘余氧氣通過閥10和12引至吸附器B的出口管使之回收。這時(shí)，吸附器B仍借助于真空泵2繼續(xù)進(jìn)行解吸。較為理想的是，采取回收步驟，以便將吸附器B的最終壓力調(diào)節(jié)到330mmHg，也就是說，使壓力從150mmHg上升180mmHg。當(dāng)壓力增量超過200mmHg后進(jìn)行回收時(shí)，過量的氮?dú)庥晌狡鰽流入吸附器B，并且在吸附器B出口的鄰近部位被吸附劑吸附，于是吸附器B受到污染。因此，這種情況是不理想的，因?yàn)樗鼤?huì)導(dǎo)致后繼步驟中富氧氣體的氧氣濃度降低。
步驟-4通過閥10和閥8，將吸附器A中的殘余富氧氣體引入吸附器B的進(jìn)口管，以回收之。同時(shí)，使一部分富氧氣體由貯氣器C經(jīng)閥11回流到吸附器B的出口管。這時(shí)，吸附器A中的解吸已經(jīng)開始，其方法是借助真空泵，經(jīng)過閥4，由吸附器A的進(jìn)口管減壓。一定時(shí)間后，兩個(gè)吸附器之間的壓力差接近于零。
步驟-5使富氧氣體從貯氣器C連續(xù)回流，以阻止氮?dú)獯┩肝狡鰾的吸附劑而向吸附器B的出口管運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，利用鼓風(fēng)機(jī)1，將混合氣體經(jīng)閥6通入吸附器B的進(jìn)口管，以實(shí)施加壓，作為吸附步驟的預(yù)處理。
以約50秒至70秒為半個(gè)周期，重復(fù)實(shí)施上述步驟。
(2)高壓法參照?qǐng)D2和圖4a至4e，說明另一個(gè)優(yōu)選的操作步驟實(shí)施例。
步驟-1用壓縮機(jī)1′將混合氣體加壓至4kg/cm2G，經(jīng)閥2通入備有沸石分子篩的吸附器A。接著，吸附氮?dú)猓玫礁谎鯕怏w，并經(jīng)過閥8，于貯氣器C內(nèi)儲(chǔ)積所得富氧氣體。另一方面，通過閥6使吸附器B(已完成吸附)降壓至常壓進(jìn)行解吸，以使吸附劑再生。
步驟-2在吸附器B的解吸步驟結(jié)束約10至30秒內(nèi)，使一部分富氧氣體以1.2至3.5倍于從貯氣器抽取富氧氣體產(chǎn)品的流速，經(jīng)閥12和11回流，吹洗吸附器B。
步驟-3吸附器A(已完成吸附)內(nèi)的一部分殘余氧氣通過閥9和11引至吸附器B的出口管，使之回收。這時(shí)，吸附器B繼續(xù)釋放壓力，以解吸氮?dú)狻?yīng)實(shí)施回收步驟，以便將吸附器的壓力控制在0.5kg/cm2G，也就是說，將壓力由常壓升壓0.5kg/cm2G。當(dāng)壓力增量超過0.5kg/cm2G后進(jìn)行回收時(shí)，過量的氮?dú)庥晌狡鰽流入吸附器B，并且在吸附器B出口的鄰近部位被吸附器吸附，于是吸附器B受到污染。因此，這是不理想的，因?yàn)檫@會(huì)在后續(xù)步驟中導(dǎo)致富氧氣體中的氧氣濃度降低。
步驟-4通過閥9和閥7將吸附器A的殘余富氧氣體引入吸附器B的進(jìn)口管以回收之。同時(shí)，使一部分富氧氣體氣體由貯氣器C經(jīng)閥10回流到吸附器B的出口管。這時(shí)，吸附器A中的解吸已經(jīng)開始，其方法是經(jīng)過閥3，由吸附器A的進(jìn)口管降壓成常壓。一定時(shí)間后，兩個(gè)吸附器之間的壓力差趨近于零。
步驟-5使富氧氣體從貯氣器C連續(xù)回流，以阻止氮?dú)獯┻^吸附器B的吸附器而向出口管移動(dòng)。從吸附器A回收氣體完成后，利用壓縮機(jī)1′，將混合氣體經(jīng)閥5通入吸附器B的進(jìn)口管，以實(shí)施加壓，并作為吸附步驟的預(yù)處理。
以大約50秒至70秒為半個(gè)周期，重復(fù)實(shí)施上述步驟。如前所述，在低壓法和高壓法中，均可省略步驟-3的回收操作。
按照傳統(tǒng)的PSA法，需采用三個(gè)或更多個(gè)吸附器，才能以較高的收率獲得氧氣濃度高達(dá)90%以上的富氧氣體。然而，按照本發(fā)明的方法，僅采用兩個(gè)吸附器，就有可能以較高的收率獲得氧氣濃度高的富氧氣體，因此，能使裝置簡(jiǎn)化。此外，與傳統(tǒng)的采用三個(gè)吸附器的方法相比，吸附劑的數(shù)量可減少1/3。因此，可顯著地降低工廠成本。尤其是與傳統(tǒng)的工藝(例如日本專利公開No.59-199503所公開的采用兩個(gè)吸附器的工藝)相比，本發(fā)明的操作方法能顯著地提高產(chǎn)品氣體的氧氣濃度和收率。例如，可使氧氣濃度由45%(日本專利公開No.59-199503)提高到93%(本發(fā)明)，使收率由前者的35%提高到后者的55%。
以下實(shí)施例和對(duì)比實(shí)施例用來進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明，而不是限制本發(fā)明范圍。
實(shí)施例1在兩個(gè)直徑分別為80mm、高分別為1200mm的吸附器中，備有5A型沸石分子篩(由西德拜耳公司生產(chǎn))，在吸附器的出口處設(shè)置有一個(gè)直徑為80mm、高為1200mm的儲(chǔ)氣罐，該儲(chǔ)氣罐的體積與吸附器的體積相同。利用鼓風(fēng)機(jī)將空氣加壓至500mmHg，然后將該氣體通入吸附器，接著按圖3a至3e所示的步驟進(jìn)行操作。按以下時(shí)間周期，用120秒(60sec/周期×2)進(jìn)行操作。
步驟-119秒步驟-220秒步驟-33秒步驟-43秒步驟-515秒總計(jì)60秒通過真空泵進(jìn)行解吸，直至在60秒鐘內(nèi)最終解吸壓力達(dá)到180mmHg。在步驟-2中，使一部分富氧產(chǎn)品氣體以370N1/H的流速，由貯氣罐回韉轎狡鰨ㄆ渲姓誚薪馕?，对其吹?0秒。在步驟-3中，使正在進(jìn)行解吸的吸附器的壓力升至280mmHg。在步驟-4中，使兩個(gè)吸附器的壓力幾乎相同，即530mmHg。結(jié)果，以131Hl/H的流速獲得氧氣濃度為93.3%的富氧氣體;氧氣的回收率為55.2%。
對(duì)比實(shí)施例1按照與例1中所述的相同方式，采用與例1相同的吸附器和吸附劑，重復(fù)操作步驟，只是裝置中不帶貯氣器。利用真空泵進(jìn)行解吸，直至在60秒內(nèi)最終解吸壓力達(dá)到180mmHg。在步驟2中，從吸附器出口處管道抽取一部從富氧氣體氣體，以372Nl/H的流速回流，以便吹洗吸附器20秒鐘，同時(shí)繼續(xù)進(jìn)行解吸。在步驟3中，使正在進(jìn)行解吸的吸附器的壓力上升達(dá)到280mmHg。在步驟4中，減壓吸附器中的壓力達(dá)到610mmHg，加壓吸附器中的壓力達(dá)到460mmHg，這是因?yàn)橐徊糠指谎醍a(chǎn)品氣體未從貯氣器回流，并且兩個(gè)吸附器的壓力不如例1那樣相等。結(jié)果，富氧產(chǎn)品氣體中的氧氣濃度降到91.2%，富氧產(chǎn)品氣體的流速減至120Nl/H。富氧氣體的回收率為49%。
實(shí)施例2在兩個(gè)直徑分別為80mm、高分別為1200mm的吸附器中備有5A型的沸石分子篩(由西德拜耳公司生產(chǎn))，在吸附裝置的出口管處設(shè)有一個(gè)直徑為80mm、高為1200mm的儲(chǔ)氣罐，該儲(chǔ)氣罐的體積與吸附器的體積相同。將加壓到4.0kg/cm2G的原料空氣通入吸附器，然后按圖4a至4e所示的步驟進(jìn)行操作。按以下時(shí)間周期，用120秒(60sec/1個(gè)周期×2)進(jìn)行操作。
步驟122秒步驟220秒步驟30.5秒步驟42.5秒步驟515秒總計(jì)60秒在吸附器底部開一個(gè)閥，使解吸氣體釋放到大氣中。在步驟2中，使一部分富氧氣體以282 Nl/H的流率，由貯氣罐回流到正在進(jìn)行解吸的吸附器，對(duì)吸附器吹洗20秒鐘。在步驟3中，使正在進(jìn)行解吸的吸附器的壓力升至0.2kg/cm2G。在步驟4中，使兩個(gè)吸附器的壓力相等都達(dá)到2.0kg/cm2G。最后，以95 Nl/H的流率獲得氧氣濃度為93.5%的富氧產(chǎn)品氣體，氧氣回收率為25%。
對(duì)比實(shí)施例2按例2所述的相同方式，采用與例2相同的吸附器和吸附劑進(jìn)行操作，只是裝置中不帶儲(chǔ)氣罐。在吸附器底部開一個(gè)閥，使解吸氣體釋放到大氣中。在步驟2中，從吸附器出口管道抽取一部分富氧氣體，以282 Nl/H的流速回流到正在進(jìn)行解吸的吸附器，對(duì)吸附器吹次20秒鐘。在步驟3中，使正在進(jìn)行解吸的吸附器的壓力升至0.2kg/cm2G。在步驟4中，減壓吸附器中的壓力達(dá)到2.4kg/cm2G，加壓吸附器中的壓力達(dá)到1.2kg/cm2G，這是因?yàn)橐徊糠指谎醍a(chǎn)品氣體不是從貯氣罐回流。因此，兩個(gè)吸附器的壓力不如例1那樣相等。結(jié)果，富氧產(chǎn)品氣體的氧氣濃度降到88.5%，富氧產(chǎn)品氣體的流率降至90 Nl/H，氧氣的回收率減至21%。
實(shí)施例3在兩個(gè)直徑分別為80mm、高分別為1200mm的吸附器中裝有5A型沸石分子篩(由西德拜耳公司生產(chǎn))，在吸附器的出口管處設(shè)有一個(gè)儲(chǔ)氣罐，其直徑為80mm、高為1200mm，體積與吸附器的體積相同。將加壓到4.0kg/cm2G的原料空氣通入吸附裝置，然后按以下時(shí)間周期，按照?qǐng)D4a、4b、4d、4e所示的步驟1、2、4和5(省略步驟3)，用120秒的時(shí)間(60sec/1周期×2)進(jìn)行操作。
步驟122.5秒步驟220秒步驟42.5秒步驟515秒總計(jì)60秒在吸附器底部開一個(gè)閥，使解吸氣體釋放到大氣中。在步驟2中，使一部分富氧氣體以282Nl/H的流速從儲(chǔ)氣罐回流到正在進(jìn)行解吸的吸附器中，對(duì)吸附器吹洗20秒鐘。在步驟4中，使兩個(gè)吸附器的壓力幾乎相等，達(dá)到2.0kg/cm2G。最后，以91 Nl/H的流率獲得氧氣濃度為93.6%的富氧產(chǎn)品氣體，氧氣回收率為24%。
權(quán)利要求
1.一種通過變壓吸附(PSA)從主要含有氮?dú)夂脱鯕獾幕旌象w氣中回收富氧氣體的方法，該方法包括設(shè)置兩個(gè)吸附器A和B，該吸附器備有作吸附劑用的沸石分子篩和用來儲(chǔ)積所回收的富氧氣體的貯氣器，所述貯氣器與各吸附器的出口管連接并為之共用；以常壓到低于2kg/cm2G的壓力將混合氣體通入吸附器A以吸附氮?dú)?；?00mmHg至400mmHg的壓力下，將已吸附于吸附器B內(nèi)的氮?dú)鈴闹薪馕?，所述的通氣、吸附和解吸可按以下六個(gè)步驟進(jìn)行(1)通過吸附器A的進(jìn)口管通入混合氣體，選擇性地吸附氮?dú)猓c此同時(shí)，通過吸附器A的出口管，在貯氣器內(nèi)儲(chǔ)積所得的富氧氣；(2)通過吸附器B的進(jìn)口管借助真空泵解吸氮?dú)猓?3)使貯氣器內(nèi)的一部分富氧氣體回流到正在繼續(xù)進(jìn)行解吸的吸附器B的出口管，以便進(jìn)行吹洗；(4)停止向吸附器A通入混合氣體之后，通過吸附器A的出口管，將吸收器A內(nèi)的一部分殘余富氧氣體通入吸附器B的出口管，以回收富氧氣體；(5)通過吸附器A的出口管，將吸附器A中的殘余氣體通入其中已完成解吸的吸附器B的進(jìn)口管，以回收富氧氣體，與此同時(shí)，使一部分富氧氣體流回到吸附器B的出口管，以積累壓力；(6)使一部分富氧氣體回流到吸附器B的出口管，同時(shí)，將混合氣體通入吸附器B的進(jìn)口管，以實(shí)施加壓，依次重復(fù)以上六個(gè)步驟，并交替使用吸附器A和B。
2.按權(quán)利要求1的方法，其中回收步驟(4)的吸附器B的壓力增量為小于或等于200mmHg，壓力累積步驟(5)完成之后，吸附器A和B之間的壓力差基本上為零。
3.一種通過PSA法從主要含有氮?dú)夂脱鯕獾幕旌蠚怏w中回收富氧氣體的方法，該方法包括設(shè)置兩個(gè)吸附器A和B，該吸附器備有作吸附劑用的沸石分子篩和用來儲(chǔ)積所回收的富氧氣體的貯氣器，所述貯氣器與各吸附器的出口管連接并為之共用;以2-8kg/cm2G的壓力將混合氣體通入吸附器A，以吸附氮?dú)?在常壓下將已吸附于吸附器B內(nèi)的氮?dú)鈴闹薪馕?，所述通氣、吸附和解吸可按以下六個(gè)步驟進(jìn)行(1)通過吸附器A的進(jìn)口管通入混合氣體，選擇性地吸附氮?dú)猓c此同時(shí)，通過吸附器A的出口管，在貯氣器內(nèi)儲(chǔ)積所得富氧氣;(2)通過吸附器B的進(jìn)口管解吸氮?dú)猓?3)使貯氣器內(nèi)的一部分富氧氣體回流到正在繼續(xù)進(jìn)行解吸的吸附器B的出口管，以便進(jìn)行吹洗;(4)停止向吸附器A通入混合氣體后，通過吸附器A的出口管，將吸收器A內(nèi)的一部分殘余富氧氣體通入吸附器B的出口管，以回收富氧氣體;(5)通過吸附器A的出口管，將吸附器A中的殘余富氧氣體通入其中已完成解吸的吸附器B的進(jìn)口管，以回收富氧氣體，與此同時(shí)，使一部分富氧氣體回流到吸附器B的出口管，以積累壓力;(6)使一部分富氧氣體回流到吸附器B的出口管，同時(shí)，將混合氣體通入吸附器B的進(jìn)口管，以實(shí)施加壓，依次重復(fù)以上六個(gè)步驟，并交替使用吸附器A和B。
4.按權(quán)利要求3的方法，其中在回收步驟(4)時(shí)，吸附器B的壓力增量為小于或等于0.5kg/cm2G，在壓力累積步驟(5)完成之后，吸附器A和B之間的壓力差基本上為零。
5.按權(quán)利要求1至4的任一項(xiàng)的方法，其中主要成分為氮?dú)夂脱鯕獾幕旌蠚怏w是空氣。
6.按權(quán)利要求1或3的方法，其中設(shè)置了一個(gè)富氧氣體的貯氣罐，該罐的容積至少等于一個(gè)吸附器容積的一半。
7.按權(quán)利要求1或3的方法，其中回收步驟(4)可任意省略。
全文摘要
一種通過PSA法從主要含氮?dú)夂脱鯕獾幕旌象w氣中回收富氧氣體的方法，該方法包括設(shè)置兩個(gè)吸附器A和B，該吸附器備有作吸附劑用的沸石分子篩，和用來儲(chǔ)積所回收的富氧氣體的貯氣器。所述貯氣器與各吸附器的出口管連接并為之共用；將混合氣體通入吸附器A以吸附氮?dú)?，減壓下，將已吸附于吸附器B內(nèi)的氮?dú)鈴闹薪馕?，所述的通氣、吸附和解吸可按吸附、解吸、吹洗、回收、壓力累積和加壓六個(gè)步驟依次重復(fù)進(jìn)行，并可交替使用吸附器A和B。
文檔編號(hào)B01D53/047GK1035993SQ8910155
公開日1989年10月4日 申請(qǐng)日期1989年3月16日 優(yōu)先權(quán)日1988年3月17日
發(fā)明者春名一生, 上田侃二, 井上雅裕, 染田均 申請(qǐng)人:制鐵化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社