CN1005611B - 变压吸附法及其系统 - Google Patents

Abstract

介绍了一种用于从混合气中有选择地吸附至少一种气体成分的交变压力吸附法。混合气周期性变换地通过至少三个吸附器流动。在吸附阶段中，工作混合气总是被引入通过两个前后连通的部分吸附器。至少一个顺流减压阶段结束后，部分吸附器彼此分离，工作混合气首先流过的第一部分吸附器继续减压，而第二部分吸附器保持较高的压力。然后，此第二部分吸附器逆流减压，在这时排出的逆流减压气体用来吹洗第一部分吸附器。

Description

变压吸附法及其系统

本发明涉及一种从混合气中有选择地吸附至少一种气体成分的变压吸附法，工作混合气体周期性变换地通过至少三个吸附器流动，吸附器彼此交错地进行工作循环，在工作循环中工作混合气在一个吸附阶段中以提高了的压力进入一个吸附器，未被吸附的气体则从吸附器排出，一个吸附阶段结束后在顺流中进行部分减压，而这时所产生的顺流减压气体至少有一部分导向另一个吸附器重新部分升压，顺流减压结束后进行逆流减压和在最低的工作压力下用吹洗气体进行吹洗，此吸附器最后重新升压到吸附压力。

在一般的变压吸附法（以下简称PSA法）中，接在一个吸附阶段后面的，习惯上是一个多级的顺流减压，与此同时所产生的顺流减压气体引入一个或多个再生了的要重新升压的吸附器中，并被用来在那里通过压力平衡建立压力。经过一个或多个这类压力平衡后，紧接着在另一个顺流减压阶段，气体用于在最低的工作压力下吹洗另一个吸附器，究竟顺流减压到什么样的压力水平对一个已吸附了气体的吸附器才是恰当的，这要看被吸附成分的浓度、吸附压力和吸附剂装量的大小。吸附剂是用来在吸附器中顺流减压时推进吸附工作面的。

为得到高的产品生产率，在专利US-PS3986849所提出的PSA方法中力图使顺流减压进行到尽可能低的压力水平，以便回收在吸附器空隙空间中所含有的许多产品成分。所以在这种方法中就必须有一个比吸附阶段实际需要大得多的吸附器。为了避免产生这一缺点，所以在专利DE-PS3304227的PSA方法中顺流减压在较高的压力下结束，在后继的逆流减压中所产生气体的一部分在辅助吸附器中再净化，并重新输入主吸附器作吹洗气体用。这就意味着，在主吸附器中被吸附了的杂质，在辅助吸附器中必须再次被吸附，因此总是需要大量的吸附剂。

本发明的任务是提供一种本文开始所述的那种方法，使之可以以最合理的方式利用吸附剂。虽然此方法是可以广泛应用的，但特别适用于高的吸附压力和可吸附的成分处于较高温度的情况下。

在采用本文开始所述的那种方法的情况下，此任务是通过以下办法解决的，即在吸附阶段工作混合气引入两个串联连接的部分吸附器中，至少在一个顺流减压阶段结束后，部分吸附器彼此分开，其中工作混合气首先流过的第一部分吸附器继续减压，而第二部分吸附器保持在一个较高的压力，之后，此第二部分吸附器逆流减压，这时所排出之逆流减压气体用来吹洗第一部分吸附器。

本发明方法之主要特点在于将迄今为止通常是单个的吸附器分为前后相连接的两个部分吸附器。在吸附阶段和后继的顺流减压阶段中这两个部分吸附器是顺次相通的，就象一个单个的较大的吸附器那样进行工作，而在以后的再生过程中由于是分开的因而带来了很大的好处。第一部分吸附器通过后继的减压就已经可以释放一部分被吸附的成分，并在随后的吹洗阶段中，在利用由第二部分吸附器提供使用的吹洗气体的情况下，进行较彻底的解吸。第一部分吸附器在只吸附一种成分时比第二部分吸附器吸附浓度更大而在吸附各种成分时则吸附其中最易吸附的成分（“成分”这一概念在这里和以后总是指一种单一的成分，或者表示各种不同组成部分的集合体）。通过这样的工艺步骤，部分吸附器已经可以得到相当程度的再生，而不需要来自另一个进行顺流减压阶段的吸附器的减压气体或产品气体。这样做的结果是较少量不能吸收的成分作为吹洗气体引入吸附器，并因此直接导致适当地改善对未吸收成分的利用。如果不打算改善利用率，则此吸附过程便可以在一个较小的PSA设备中进行。

当第一部分吸附器与第二部分吸附器分开后，第一部分吸附器的继续减压是在以具有优点的方式至少部分地以处于与吸附阶段时的流动方向相反的逆流形式进行的。根据顺流减压结束后第一部分吸附器的饱和程度，必要时可以首先再来一次顺流减压，并在此时产生的气体可以输入另一个在适当的压力水平下进行压力建立阶段的吸附器中，如若第一部分吸附器饱和程度相当大，则一般来说立即进行逆流减压阶段直至最低的工作压力是适宜的。即使在事先进行了顺流减压阶段，通常也应该在逆流中将工作压力在结束时减到最低。

第二部分吸附器可以在第一部分吸附器继续减压期间进行任意的工艺步骤，在这时只要使第二部分吸附器的压力基本上保持不变。在本发明的最佳设计中，在这一阶段简单地使第二部分吸附器保持共同顺流减压结束时的压力。

为了防止由于开始时在进一步减了压的第一部分吸附器和要在逆流中减压的第二部分吸附器之间有大的压力差而在吹洗第一部分吸附器的一开始带来不利的压力冲击，以及防止从第一部分吸附器极不均匀地流出剩余气量，按本发明的具有优点的进一步设计，借助于一个调节阀使得从第二部分吸附器出来的逆流减压气体，在它作为吹洗气体引入第一部分吸附器之前，将压力减到第一部分吸附器的压力。调节阀的位置可以以适宜的方式通过一个程序控制装置来监测，在第二部分吸附器的逆流减压阶段中，第二部分吸附器的压力被连续地测量，并将它与一个预先规定的额定压力进行比较。然后可以通过程序控制装置调整调节阀的开度。

本发明的方法适用于在宽的压力范围内分离混合气体。并且尤其适用于具有较高压力的工作混合气。在普通的吸附方法中，例如在专利US-PS3986849中所介绍的，通常所使用的吸附压力不高于30巴，而本发明的PSA方法适用于在10至100巴的压力范围内吸附，最好是在20至100巴之间，特别是超过30巴，例如在30至90巴之间。除此之外，如果工作混合气中有比较大的部分是可吸收的成分，例如至少30克分子%是可吸收成分，则本发明方法的优点更加突出。这时产品气体是基本上不含有可吸附成分的部分或只是一股仅有少量可吸附成分的气流。

两个彼此连通的部分吸附器的联合顺流减压，比较适宜的是一直进行到达可吸附成分的分压力，甚至更低。如果谋求以完全浓缩的状态获得一种不能吸附的成分，则适宜的是使联合顺流减压进行到相应于可吸附成分的分压力的0.5至1.0倍，最好是0.7至0.8倍。在继续进行顺流减压时存在着解吸了的部分重新以过大的规模随着顺流减压气体从吸附器的出口端排出的危险，从而不能保证在以后的吸附阶段中有所希望的产品纯度。正相反，在较高的顺流减压的终了压力下还留有大量不可吸附的成分被封闭在吸附器的空隙中，然后它们在接着的逆流减压过程中损失掉，并因此导致产量下降。

在本发明方法的一种有利的设计中，第一部分吸附器只通过减压来再生，而不经过吹洗阶段。如果第二部分吸附器中被吸附了的部分的分压至少有最低的减压压力的两倍那么高时，这种工艺流程便是妥当的。在这种前提条件下，被吸附成分的分压和减压压力之间存在着如此大的压力差，所以在许多情况下便保证了充分的解吸作用。这种工艺流程因而特别适用于当获得的未被吸附的成分应处于浓缩状态而不是正常的状态的情况下。

本发明的PSA方法特别有利的工作情况是，工作混合气至少含有三种不同的可易于吸附的成分，而部分吸附器应这样来划分，即在一个吸附阶段终了时，第一部分吸附器中基本上只吸附了最易于吸附的成分，第二部分吸附器中基本上只是吸附了可吸附成分中比较难于吸收的成分，其可吸附成分中最难吸附的成分和不可吸附的成分以较纯的或浓缩的状态从第二部分吸附器排出。

本发明的方法用于这样的气体分离是有突出优点的，因为吹洗第一部分吸附器的第二部分吸附器逆流减压气体基本上没有在第一部分吸附器中被吸附了的成分。因此这一逆流减压气体特别适合于用作为第一部分吸附器的吹洗气体。

在分离这类含三种成分或多种成分的混合气时，对于第一部分吸附器，在一个吸附阶段的末端，存在着基本上相应于一个单个的吸附器在分离一种成分时所存在的通常的吸附浓度状态。因此，在两个部分吸附器联合的顺流减压结束之后，在许多情况下有利的做法是使第一部分吸附器单独继续减压，先在顺流中进行，而在此时所获得的顺流减压气体输往另一个第一部分吸附器以便在压力平衡过程中重新升压。这造成进一步提高产量，因为在第一部分吸附器中不能吸附的成分在这种情况下不会和逆流减压气体一起成为剩余气体并排出。而是以合理的方式重新用于另一个第一部分吸附器的压力建立。

和分离一种基本上由两种成分组成的工作混合气时的情况完全一样，在分离三种或多种成分工作混合气体时，比较妥当的是使两个部分吸附器联合的顺流减压进行到相当于0.5至1.0倍可吸附成分的分压力，最好是相应于0.7至0.8倍的可吸附成分的分压力。不过在这种情况下应当注意，要选择在工作混合气中浓度比较高的那种可吸附成分的分压力，因为这一条件两个部分吸附器都应当遵守。如果在两个彼此接通的部分吸附器联合重新升压前，在那些第一部分吸附器之间实现了压力平衡，则在开始联合的压力建立前在两个部分吸附器中存在着不同的压力水平。如果在这种情况下简单地打开部分吸附器之间的连接阀开始压力建立，会引起不希望有的压力冲击。所以本发明进一步的设计是在这种情况下规定，与正在进行顺流减压阶段的另一组彼此接通的第一和第二部分吸附器通过以下办法建立压力平衡，即顺流减压气体起先只输入第二部分吸附器，直至它的压力基本上等于第一部分吸附器和另一个第一部分吸附器在压力平衡后所达到的压力时为止，然后将两个部分吸附器彼此连通，并共同进一步升压。这样的工艺流程可以用比较简单的办法来实现，即测量每一个部分吸附器中的压力，并将压力测量与一个程序控制装置连系起来，如果在这两个部分吸附器之间的压力基本相等或小于预先规定的一个最小允许差值，则打开两个吸附器之间的连接阀。为此所需要的一个例如电动的或气动的程序控制装置是PSA设备工作本来就必须的。一般而言按所述的方法在这种情况下不会进一步增加成本。

在本发明另一种结构形式中，从一开始就通过使顺流减压气体的一部分不仅输入第一部分吸附器，而且也输入与它成组的第二部分吸附器用于重新升压，来避免第一和第二部分吸附器之间的压力差。上述压力差是由于一个第一部分吸附器的顺流减压在与另一个第一部分吸附器进行压力平衡时形成的。这样一种顺流减压气体引入第二部分吸附器中的做法是否有利的问题;要看欲加以分解的气体的类型以及产品所要求达到的纯度等具体情况来定。

在前后接通的部分吸附器联合顺流减压阶段中，按本发明的进一步设计，还可以将顺流减压过程分为使顺流减压气体从各个部分吸附器的出口端排出和引入各有关的要升压的部分吸附器中两个步骤。这时，在这两个部分吸附器之间的连接可以始终保持或已被切断。

本发明的方法可用于由气体中分离出多种成分。它适用于从例如具有含氮量高的成分和有时还有别的成分，例如含二氧化碳的原始气体中获得氨合成气体。所以例如可以从一种包括35%氮，15%二氧化碳和50%氢的原始气体中，通过本发明的方法生产出氨合成气体，其中为氨合成所需按化学计算的比例为75%氢和25%氮。在这种情况下，二氧化碳吸附在第一部分吸附器中，氮的一部分吸附在第二部分吸附器中。在吸附阶段，从第二部分吸附器排出含有较多氮的富氢的气流。在这种情况下未被吸附的气体储存在一个中间容器中，由此补偿浓度的变化，并用这种方法获得具有所要求成分的氨合成气体。（类似地也可以从一种主要含有氢、二氧化碳和有时还有其它成分的混合气中制造用于各种合成的合成气体，例如用于甲醇合成或氧化合成。）

另一种可能性是应用于分离炼焦煤气，它例如含有55～60%的氢，以及在一种典型的化合物中含有属于比较难于吸附的成分的约25%甲烷、各5%的氮和一氧化碳，而约5%二氧化碳和C_α+-碳氢化合物是属于比较容易吸附的成分。在这种情况下，二氧化碳和C_α+-碳氢化合物吸附在第一部分吸附器中，而甲烷、氮和一氧化碳吸附在第二部分吸附器中。用于第一部分吸附器的吹洗气体，在这种应用情况下主要含有在第二部分吸附器中难以吸收成分的被留下来的部分，即甲烷、氮和一氧化碳，以及还有在第二部分吸附器中逆流减压时由那里出来的氢的一部分。

与普通的PSA方法相比，在使用本发明的方法时循环工作时间缩短了，因为吸附器的吹洗无须求助于另一个提供顺流减压气体的吸附器，而正好与此相反，减压气体由第二部分吸附器本身提供。其结果是在所使用的吸附器数量相同时，比起一般的方法一个压力平衡阶段可进行得更充分。这意味着在一台有三个吸附器的设备的情况下就已经可以做到压力平衡，而无须中断连续运行的设备。

实施本发明的设备中至少有三个吸附器，它们借助于在工作气体输入导管中的阀门、未被吸附气体的排出导管、剩余气体导管以及至少一根压力平衡导管彼此连接起来，设备中还有一个用于接通阀门的程序控制装置。本设备的特征为，每一个吸附器分成两个前后连接的部分吸附器，在这两个部分吸附器之间装有一个调节阀，它的位置由程序控制装置根据装在第二部分吸附器处的压力传感器的信号来操纵。利用这个压力传感器，调节阀可以调整为使从第二部分吸附器出来的吹洗气体根据需要输入第一部分吸附器。最好在设备中每一个部分吸附器设一个压力传感器，这样在各个第一部分吸附器之间压力平衡的情况下，升压阶段中的两个部分吸附器之间的压力差也能被测出，因此连接阀门的开度便能加以控制。

本发明其它的详情借助于在图中示意表示的两种实施例在下面说明。

其中：

图1有三个吸附器的第一种实施例。

图2适用于图1所示吸附设备的工作循环示意图。

图3图1设备中的一个吸附器在按图2所示循环示意图工作时在一个工作循环中的压力变化。

图4有六个吸附器的另一种实施例。

图5适合于图4所示吸附设备的工作循环示意图。

图6图4设备中的一个吸附器在按图5所示循环示意图工作时在一个工作循环中的压力变化。

图1所示的PSA设备有三组吸附器，它们各分为一个第一部分吸附器11、21、31和一个后置的第二部分吸附器12、22、32。第一部分吸附器的出口端，经过各设有阀门15、25、35的导管18、28和38，与第二部分吸附器相连接。第一部分吸附器11、21、31的入口端，经由各设有阀门13、23、33的导管19、29和39与一根工作混合气输入导管1相连。第二部分吸附器12、22、32的出口端，经由各设有阀门16、26和36的导管10、20、30，与产品气体的输出导管2相连接。每一个第一部分吸附器的入口端，经由一个阀门14、24和34与一根剩余气体导管3相连，而每一个第二部分吸附器的出口端，则经由一个阀门17、27和37与一根导管4相连。导管4一方面用来平衡两个吸附器之间的压力，另一方面用来建立产品气体的压力，所以导管4经过阀门5与产品气体导管2相连接。

图1所示PSA设备的工作通过图2所表示的循环示意图很容易说明。在吸附阶段A由部分吸附器11和12所组成的吸附器经导管1和打开的阀门13供入工作混合气。从部分吸附器11出口的气体经导管18和打开的阀门15进入第二部分吸附器。经净化和浓缩后的气体经导管10从第二部分吸附器出口，并经打开的阀门16进入产品气体导管2。如图3所示，在吸附阶段A时，两个部分吸附器11和12中的压力相等，并基本上不随时间变化。在一个吸附阶段之后进行这两个仍然前后连通的部分吸附器11和12联合的顺流减压阶段E1。在这一工作阶段中，阀门13和16被关闭，而阀门23和26打开，因而在部分吸附器21、22中开始一个吸附阶段。在阀门15继续打开的情况下，阀门17打开，因此顺流减压气体经导管4排出，并经由开着的阀门37和导管30引入第三组吸附器的第二部分吸附器32中。这些顺流减压气体经过打开的阀门35还到达第一部分吸附器31中，所以在那里建立起压力。压力平衡阶段结束之后，第一组吸附器的阀门15和17关闭，而在第一部分吸附器11入口端的阀门14打开。因此开始了第一部分吸附器的逆流减压阶段E2，这时第二部分吸附器12仍停留在顺流减压阶段E1结束时所达到的压力水平。在逆流减压阶段E2中，剩余气体经导管3排出，而吸满的吸附器11进行部分解吸。当达到最低工作压力时逆流减压阶段结束，阀门15逐渐打开以便有控制地降低第二部分吸附器12的压力，因此，此阀门的开启要由在图1中未表示的装在部分吸附器12处的压力传感器来控制。第二部分吸附器12的逆流减压阶段E3和有关的第一部分吸附器11吹洗阶段5结束后，这两个部分吸附器基本上处于相同的最低的工作压力下，而且在一般情况下被充分再生了。如果有特殊要求，可以在必要时紧接着用适当的吹洗气体流过这两个部分吸附器再增加一次吹洗。为了准备新的吸附阶段A，必必重新将部分吸附器11和12置于压力下。实现这一点首先通过与吸附器组21、22建立压力平衡，它们在部分吸附器11、12中结束E3和S阶段以后已经结束了吸附阶段A，并进行一个顺流减压阶段E1。在这一阶段中阀门17和27打开，所以顺流减压气体由部分吸附器21、22，经导管4流入部分吸附器12的出口端，并进一步经打开的阀门也流入部分吸附器11。压力平衡结束后进行下一步压力建立阶段B0，这时部分吸附器11和12中流入产品气体，产品气体经过从现在起打开的阀门5、导管4和打开的阀门17流入部分吸附器12的出口端，然后经过继续打开着的阀门15流入部分吸附器11。在部分吸附器11和12中达到吸附压力后，一个工作循环结束，并能重新经过随后打开的阀门18向此吸附器组引入工作混合气。在许多情况下阶段B0中也可以不用产品气体建立压力，而是在这一阶段中利用原始气体，这就是说，从导管1来的混合气经过已经打开了的阀门13进入吸附器11和12，而阀门16仍关闭着。

图4中是有六个吸附器的PSA设备，它的结构基本上与图1所表示的三个吸附器的设备是相同的。因此导管、阀门和部分吸附器仍采用图1中所选择的符号，为了加以区别起见，仅在前面冠以第三个数字。因此，工作混合气经导管101输入，并例如经过阀门113和导管119到达第一部分吸附器111，之后继续经由导管118和打开了的阀门115进入第二部分吸附器112，最后，作为净化后的气体经过导管110和打开的阀门116排往产品气体导管102。此外，第一部分吸附器111的入口端经过导管119和阀门114与剩余气体导管103相连通。第二部分吸附器112的出口端经导管110和阀门117和压力平衡导管104相连通。导管104本身还经过阀门107和产品气体导管102相通。所有其他各组吸附器均按相同的方式配有阀门。

除此之外，在图4所表示的PSA设备中还包括有一根压力平衡导管105，它经由阀门211、221、231、241、251、和261与第一部分吸附器的出口端相通，并在阀门115、125、135、145、155和165关闭时，起各第一部分吸附器之间压力平衡导管的作用。此外，当压力平衡不仅在第二部分吸附器的出口端进行，而且亦应与之平行地通过第一部分吸附器的出口端进行时，导管105便可在联合的压力平衡阶段中用于顺流压力平衡。

图4所表示的PSA设备中还有一根连接各第二部分吸附器出口端的导管106，它通过阀门212、222、232、242、252和262与导管110、120、130、140、150和160相通。这根导管可用于进一步的压力平衡。

图4所示PSA设备的工作方式借助于图5所示之循环示意图很容易说明。首先，在阀门113、115和116打开时，由部分吸附器111和112组成的吸附器进行吸附阶段A，而产品气体和浓缩后的气体经导管102排出。吸附阶段结束后阀门113和116被关闭，并开始顺流减压阶段E1和一个吸附器的升压，后者进行阶段B1。为此在继续打开阀门115的同时，打开阀门117，所以顺流减压气体经导管104排出，并经过打开的阀门137和导管130到达第三组吸附器的第二部分吸附器132的出口端。顺流减压气体经打开着的阀门135进入第三组吸附器的第一部分吸附器131中，并升到一个中间压力。压力平衡结束后，借助于第四组吸附器141、142进行下一个顺流减压阶段E2。因为阀门145起初是关闭的，所以吸附器141先不参与压力平衡，它在与另一个第一部分吸附器以中间压力进行的压力平衡中已经升压到一个中间压力。从第一组部分吸附器出口的顺流减压气体经过导管110、已打开的阀门212、导管106、打开的阀门242和经由导管140到达第二部分吸附器142的出口端，并使它处于一个提高了的压力之下。部分吸附器142和141中的压力由压力传感器243和244测量，此压力值被连续地传送给一个程序控制装置。一旦由此压力传感器243和244传送给程序控制装置的信号显示在出两个吸附器中压力相同，或者测得这两个部分吸附器的压力差处于一个允许的最小值，则通过此程序控制装置打开阀门145，并从现在起通过两个已升压的部分吸附器141和142实现压力平衡。

压力平衡结束后，顺流减压阶段E2结束，在第一和第二部分吸附器之间的连接阀门115关闭。当部分吸附器112仍停留在顺流减压结束时所达到的压力水平时，第一部分吸附器111却继续处于顺流减压之中。在减压阶段E3中进行与第五组吸附器的第一部分吸附器151的压力平衡，后者是在吹洗阶段结束后进行首次的压力建立阶段B3。为此，顺流减压气体经过打开了的阀门211和导管105，通过打开的阀门251进入第一部分吸附器的出口端。这个压力平衡阶段结束以后关闭阀门211，部分吸附器111的继续减压是在打开阀门114时与吸附阶段中的流动方向相反的逆流中进行的。含解吸成分的浓缩剩余气体经导管119出口，并经导管103排出。当第一部分吸附器111在逆流减压阶段E4结束时达到了最低工作压力之后，第一部分吸附器111要用来自第二部分吸附器的逆流减压气体吹洗。为此慢慢打开阀门115，阀门的开启由程序控制装置根据压力传感器213所测得的第二部分吸附器112中的压力来控制。接着，充满解吸成分的剩余气体经过导管119和打开了的阀门114进入剩余气体导管103。

第二部分吸附器112的逆流减压阶段E5和与之平行进行的第一部分吸附器111的吹洗阶段5结束之后，重新关闭阀门115，而第一部分吸附器111在与第三组吸附器的第一部分吸附器131的压力平衡中升压至一个第一中间压力。这是经由打开的阀门231、211以及导管105来进行的。在这一阶段中，当然要关闭第一部分吸附器111的入口端的阀门114。在阶段B3中实现了第一个压力平衡后，紧接着在与第四组吸附器的压力平衡中进一步建立压力，而第四组吸附器这时进行其顺流减压阶段E2。由于在部分吸附器111和112中具有不同的压力水平，顺流减压气体将首先经过打开的阀门242和导管106以及打开了的阀门212和导管110到第二部分吸附器112的出口端，直至在部分吸附器112中之压力达到部分吸附器111的压力为止。如果借助于压力传感器213、214由程序控制装置监测到了上述情况，便打开阀门115。因此仅仅使第二部分吸附器升压的压力建立阶段B21结束，紧接着的压力建立阶段B22意味着在彼此接通的第四组和第一组吸附器之间实现了压力平衡。实现了压力平衡后，紧接着下一个压力建立阶段B1，这是在与进行第一次顺流减压阶段E1的一组吸附器压力平衡过程中进行的。从图5中可以推知，这是指第五组吸附器，所以顺流减压气体经过导管150和打开了的阀门157，通过导管104流往打开的阀门117，并继续经过导管110到达第二部分吸附器112的出口端，这部分气体从部分吸附器112出来后经过仍然打开着的阀门115流入第一部分吸附器111。这一顺流减压阶段结束以后，阀门157关闭，并在阀门117继续打开的情况下，产品气体由产品气体导管102经由此时被打开的阀门107进入继续将压力建立到吸附压力的阶段。

图6与图3相似，描述了在一个工作循环中一组吸附器的压力变化。

Claims (20)

1、从混合气中有选择地吸附至少一种气体成分的交变压力吸附法，工作混合气体周期性变换地通过至少三个吸附器流动，吸附器彼此交错地进行工作循环，在工作循环中工作混合气在一个吸附阶段中以提高了的压力进入一个吸附器，未被吸附的气体则从吸附器排出，一个吸附阶段结束后在顺流中进行部分减压，而这时所产生的顺流减压气体至少有一部分导向另一个吸附器重新部分升压，顺流减压结束后进行逆流减压和在最低的工作压力下用吹洗气体进行吹洗，此吸附器最后重新升压到吸附压力，其特征为：在一个吸附阶段中，工作混合气引入两个前后连接的部分吸附器中，至少在一个顺流减压阶段结束后，部分吸附器彼此分开，其中工作混合气首先流过的第一部分吸附器继续减压，而第二部分吸附器保持在一个较高的压力，之后，此第二部分吸附器逆流减压，这时所排出之逆流减压气体用来吹洗第一部分吸附器。

2、按照权利要求1所述之方法，其特征为：当第一部分吸附器分开后，它的进一步减压至少有一部分在对流中进行。

3、按照权利要求1或2所述之方法，其特征为：在第一部分吸附器继续减压时，第二部分吸附器基本上保持了与第一部分吸附器在联合顺流减压终了时的压力。

4、按照权利要求1或2所述之方法，其特征为：借助于一个调节阀，使得从第二部分吸附器出来的逆流减压气体，在它作为吹洗气体引入第一部分吸附器之前，将压力减到第一部分吸附器的压力。

5、按照权利要求4所述之方法，其特征为：在第二部分吸附器的逆流减压阶段中，第二部分吸附器的压力被连续地测量，并将它与一个预先规定的额定压力进行比较，然后调整调节阀的开度。

6、按照权利要求1所述之方法，其特征为：工作混合气的压力在10至100巴之间，最好在20至100巴之间，特别是在30至90巴之间。

7、按照权利要求1所述之方法，其特征为：两个部分吸附器联合顺流减压进行到相应于可吸附成分的分压力的0.5至1.0倍，最好是0.7至0.8倍。

8、按照权利要求1所述之方法，其特征为：如果第二部分吸附器中被吸附了的成分的分压至少有最低的减压压力的两倍那么高时，第二部分吸附器只通过减压来再生。

9、按照权利要求1所述的方法，其特征为：两个部分吸附量要最低的减压压力基本上是相同的。

10、按照权利要求1所述的方法，其特征为：工作混合气至少含有30克分子%可吸附的成分。

11、按照权利要求1所述的方法，其特征为：工作混合气至少含有三种不同的可易于吸附的成分，而部分吸附器应这样来划分，即在一个吸附阶段终了时，第一部分吸附器中基本上只吸附了最易于吸附的成分，第二部分吸附器中基本上只是吸附了可吸附成分中比较难于吸附的成分，而可吸附成分中最难吸附的成分和不可吸附的成分以较纯的或浓缩的状态从第三部分吸附器排出。

12、按照权利要求11所述之方法，其特征为：第一部分吸附器在它的继续减压过程中首先顺流减压，此时所产生的顺流减压气体输往另一个第一部分吸附器，使之在压力平衡过程中重新升压。

13、按照权利要求11或12所述之方法，其特征为：两个部分吸附器联合顺流减压进行到相应于0.5至1.0倍那种在工作混合气中有较大浓度的，较易或最易吸附成分的分压力，最好是0.7至0.8倍。

14、按照权利要求12所述之方法，其特征为：与正在进行顺流减压阶段的另一组彼此接通的第一和第二部分吸附器通过以下办法建立压力平衡，即顺流减压气体起先只输入第二部分吸附器，直至它的压力基本上等于第一部分吸附器和另一个第一部分吸附器压力平衡后达到的压力时为止，然后将两个部分吸附器彼此连通，并共同进一步升压。

15、按照权利要求14所述之方法，其特征为：两个要升压的部分吸附器之间的连接，通过一个与程序控制装置有联系的、在每一个部分吸附器上均装有一个的压力监测器来控制。

16、按照权利要求12所述之方法，其特征为：在第一部分吸附器顺流减压期间所获得的顺流减压气体往另一个第一和第二部分吸附器，使之在压力平衡工程中重新升压。

17、按照权利要求1所述之方法，其特征为：在前后连通的部分吸附器的顺流减压期间，顺流减压气体从第一和第二部分吸附器的出口端排出，并输往另一组部分吸附器相应的第一和第二部分吸附器。

18、按照权利要求11所述之方法，其特征为：工作混合气主要是由二氧化碳和比例低于3∶1的氢和氮所组成，并通过吸附二氧化碳和部分吸附氮气获得一种含氢-氮比为3∶1的无二氧化碳的混合气。

19、一种实施按照权利要求1所述方法的系统，其中至少有三个吸附器，它们借助于在工作气体输入导管中的阀门、未被吸附气体的排出导管、剩余气体导管以及至少一根压力平衡导管彼此连接起来，该系统中还有一个用于接通阀门的程序控制装置，其特征为：每一个吸附器分成两个前后连接的部分吸附器，在这两个部分吸附器之间装有一个调节阀，它的位置由程序控制装置根据装在第二部分吸附器处的压力传感器的信号来操纵。

20、按照权利要求19所述之系统，其特征为：每一个部分吸附器设一个压力传感器。

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