CN101151085B - 用于psa流量变化的改进控制的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
一种变压吸附方法，包括通过在多个容器的每个容器内设置的吸附物质中吸附至少一种气体组分来分离气体混合物的步骤。所述分离步骤具有单个压力平衡循环。优选地，在所述多个容器的每个容器仅具有四个阀的情况下执行分离步骤。另外，本发明的变压吸附系统包括多个容器，每个容器在其中容纳吸附物质，所述吸附物质构造用于通过在所述吸附物质中吸附至少一种气体组分来分离气体混合物，其中所述系统构造用于使用单个压力平衡循环分离气体混合物并且所述多个容器的每个容器仅包括四个阀。
Description
相关申请的交叉引用
本申请涉及2005年1月12日提交的、名称为“用于PSA流量变化的改进控制的方法和装置”的临时申请No.60/642,989。所述申请的内容被结合于此以作参考。
背景技术
变压吸附(PSA)是气体净化的常用方法。典型的应用包括从气体混合物分离氢、从天然气分离氦、垃圾填埋气的净化、和分离空气以用于产生氧气、氮气和/或氩气。
相关领域的PSA系统由于它们很大的产品和残余气体流量波动而受到限制。这些波动需要相当大的储存或缓冲罐来充分地抑制流量波动以允许连接到PSA系统的下游处理设备的正确运行。
传统上使用PSA循环执行工业规模的气体分离，所述PSA循环具有至少一个压力平衡步骤，以在指定的纯度增强增压产品部分回收。增加的部分回收减小了排放到残余气缓冲罐的气体量，并且保证了增压产品气体的几乎更连续的流量。具有三个或以上平衡的循环是已知的。
相关领域中为了减小流量波动采取的另一步骤是在单个处理流程中执行具有许多平衡和许多容器的循环。具有许多容器和许多平衡步骤的PSA系统的一个例子是Fuderer等人的美国专利No.3,986,849，该专利描述了具有高达十个吸附容器和五十五个阀的处理流程。在工业应用中，与除了很大的设备之外还具有一个或多个压力平衡的更复杂PSA循环相联系的复杂性的大幅增加通常超过了与可回收产品的损失相联系的高能量和运行成本。因此，多数设备利用极大的缓冲罐储存增压产品和残余气体。
相关领域的所有类型的PSA系统，尤其是那些具有多个平衡的PSA系统，也由于它们很高的复杂性和附带的高部件数量而受到严重限制。不仅该复杂性显著增加了部件故障的概率，而且它也显著增大了系统大小、组装时间和材料成本。多数相关领域的PSA系统是单点故障系统。明显的例外是在De Meyer等人的美国专利No.4,234,322和Lomax的美国专利No.6,699,307中披露的方法。甚至在典型的相关领域的方法中，PSA设备最终必须停机以进行故障部件的维护。这样的停机是极不希望有的，原因是它们导致了整个处理设备的生产时间的显著损失。此外，当PSA连接到高温处理例如烃蒸气转化炉、自热转化炉、部分氧化转化炉、氨合成设备或乙烯裂解炉时，连接的处理设备的使用寿命由于在停机和重启过程中引起的高机械应力而大大缩减。
Keefer等人在美国专利No.6,051,050中描述了一种使用多个并行的旋转PSA模块的系统以便实现更大的总系统容量，但是没有公开在发生故障的情况下操作这些模块的方法或策略。Keefer等人的旋转模块与工业实践中所接受的那些有很大的不同，并且不受到与有阀PSA装置相同类型的单点阀故障。它们的故障模式是通过逐渐的密封故障。Keefer的模块还具有很大数量的活动床，因而它们与产品和残余气体流率波动的变化不太相关。Keefer等人的低波动旋转模决以及Hill等人的美国专利No.5,112,367、美国专利No.5,268,021和美国专利No.5,366,541由于它们使用滑动密封而不可避免地遇到泄漏。该泄漏导致纯度和产品回收的减少，以及由于有限的密封使用寿命而引起的维护问题。高压力恶化了这些问题，使得旋转模块与相关领域中所接受的有阀PSA装置相比更不适合于重要工业分离。
由于相关领域的有阀PSA系统的极大尺寸和它们的很高成本，因此特别对于具有压力平衡和大量吸附床的有阀PSA系统来说，由于它们的附带高成本，仍然极不希望提供后备PSA容量来防止处理停止。
本发明人以前开发了用于先进PSA系统的改进装置，其大大降低了在美国专利No.6,755,895(在下文中被称为“‘895专利”)中利用压力平衡的PSA装置的复杂性。我们还开发了用于执行PSA循环的新方法，其大大减小了在美国专利No.6,699,307(在下文中被称为“‘307专利”)中执行PSA循环所需的阀的数量。我们还开发了在共同未决美国申请No.10,453,601(在下文中被称为“‘601申请”)中控制清洗气体和平衡气体的流量的方法以及在共同未决美国申请No.10/615,244(在下文中被称为“‘244申请”)使用多个模块化PSA减小流量变化、制造成本和提供便捷服务和故障容错的更先进的PSA装置和新颖方法。所有这些参考文献整体地被结合于此以作参考。尽管这些发明都解决了相关领域的PSA的缺陷，但是仍有进一步改进的空间。
‘307专利的新颖PSA循环涉及受益于多个压力平衡的分离，其通常在获得最佳PSA产品回收以用于平衡分离中是有利的。然而在某些情况下，单压力平衡更希望最大化性能。例子包括以下情况：需要很大量的清洗气体脱去从吸附表面吸附的杂质，吸附物质的孔隙度低，或者工作压力低。当已净化产品的经济价值低和PSA的容许资本价值很低时可以出现相同的情况。
‘244申请的模块化PSA方法和装置大大减小了PSA设备的流率变化，潜在地减小了为了缓冲该变化所需的气体储存罐的容积，减小了管系和阀组所需的尺寸并减小了PSA设备的总占地面积。然而，它确实不利地增加了管系连接、结构支撑等的数量。
发明内容
因此，本发明有利地提供了一种变压吸附系统，该系统具有每个容器仅使用四个阀的单个压力平衡。
本发明进一步有利地提供了一种变压吸附系统，其中在单个机械组件中提供至少两个独立的变压吸附循环。
本发明还有利地提供了一种变压吸附方法，该方法使用并行操作的两个单平衡PSA循环减小废气流率的变化。
此外，本发明有利地提供了一种用于优化变压吸附循环以独立地或同时地最小化产品和废气流率变化的方法。
通过参考附图将更显而易见这些和其它目的。
第一方面，本发明提供了一种变压吸附方法，该方法包括以下步骤：
通过在多个容器的每个容器内设置的吸附物质中吸附至少一种气体组分来分离气体混合物的分离步骤，
其中所述分离步骤具有单个压力平衡循环并且进一步包括：
吸附步骤，在所述吸附步骤中，所述至少一种气体组分穿过所述多个容器中的第一容器，
至少一个压力平衡步骤，在所述压力平衡步骤中，所述第一容器从第一较高压力减压到第二较低压力，和
紧随所述压力平衡步骤之后的清洗步骤，在所述清洗步骤中，所述第一容器清洗所述多个容器中的被吸附杂质的第二容器，以及
提供节流组件，所述节流组件包括至少两个节流孔，所述节流孔构造用于调节所述多个容器中的至少两个容器之间的流量，其中每个节流孔的直径的标准偏差保持在小于平均孔径的2％。
第二方面，本发明提供了一种变压吸附系统，该系统包括：
多个容器，每个容器在其中容纳吸附物质，所述吸附物质构造用于通过在所述吸附物质中吸附至少一种气体组分来分离气体混合物，
其中所述系统构造用于使用单个压力平衡循环分离所述气体混合物，并且
其中所述系统的所述多个容器的每个容器仅包括四个阀，
至少一个节流组件插入所述多个容器之间的流体路径中，其中所述节流组件包括至少两个节流孔，所述节流孔构造用于调节所述多个容器中的至少两个容器之间的流量，其中每个节流孔的直径的标准偏差保持在小于平均孔径的2％。
第三方面，本发明提供了一种变压吸附系统，该系统包括：
多个容器，每个容器在其中容纳吸附物质，所述吸附物质构造用于通过在所述吸附物质中吸附至少一种气体组分来分离气体混合物，
其中所述系统构造用于使用至少两个独立变压吸附循环分离所述气体混合物，并且
其中所述至少两个独立变压吸附循环均在所述多个容器的相应容器组中执行，
至少一个节流组件插入所述多个容器之间的流体路径中，其中所述节流组件包括至少两个节流孔，所述节流孔构造用于调节所述多个容器中的至少两个容器之间的流量，其中每个节流孔的直径的标准偏差保持在小于平均孔径的2％。
第四方面，本发明提供了一种变压吸附方法，该方法包括以下步骤：
通过在多个容器的每个容器内设置的吸附物质中吸附至少一种气体组分来分离气体混合物的分离步骤，
其中所述分离步骤使用至少两个独立变压吸附循环分离所述气体混合物，并且
其中所述至少两个独立变压吸附循环均在所述多个容器的相应容器组中执行，并且
所述分离步骤进一步包括：
吸附步骤，在所述吸附步骤中，所述至少一种气体组分穿过所述多个容器中的第一容器，
至少一个压力平衡步骤，在所述压力平衡步骤中，所述第一容器从第一较高压力减压到第二较低压力，和
紧随所述压力平衡步骤之后的清洗步骤，在所述清洗步骤中，所述第一容器清洗所述多个容器中的被吸附杂质的第二容器，以及
提供节流组件，所述节流组件包括至少两个节流孔，所述节流孔构造用于调节所述多个容器中的至少两个容器之间的流量，其中每个节流孔的直径的标准偏差保持在小于平均孔径的2％。
第五方面，本发明提供了一种用于变压吸附系统的节流组件，所述变压吸附系统包括至少两个容器，每个容器均在其中容纳吸附物质，所述吸附物质构造用于通过在所述吸附物质中吸附至少一种气体组分来分离气体混合物，所述节流组件包括至少两个节流孔，所述节流孔构造用于调节所述至少两个容器之间的流量。
第六方面，本发明提供了一种变压吸附装置，该装置包括至少两对流体连通的容器，至少一个节流组件插入每对容器之间的流体路径中，其中所述节流组件包括至少两个节流孔，所述节流孔构造用于调节所述至少两对容器中的至少两个容器之间的流量，其中每个节流孔的直径的标准偏差保持在小于平均孔径的2％。
附图说明
参考以下具体描述，尤其当结合附图考虑时将更显而易见本发明的更完整理解及其附带的许多优点。
图1是示出能够执行单个压力平衡PSA循环的四容器PSA系统的流程图；
图2是图1的单个平衡PSA系统的阀定时图；
图3是示出具有并行操作的两个单个平衡PSA系统的PSA的流程图；
图4是图3的并行单个平衡PSA系统的阀定时图的第一实施例；
图5是图3的并行单个平衡PSA系统的阀定时图的第二实施例；
图6是用于执行图3的方法的PSA装置的立体图；和
图7A是根据本发明的节流组件的前视平面图，图7B是图7A的节流组件的侧视图，图7C是沿着图7A中的线VIIC-VIIC截取的节流组件的侧视横截面图。
具体实施方式
图1示出了具有吸附容器10、20、30和40的PSA系统100。根据‘307专利的实践，这些吸附容器连接到四个并行流动歧管，即给送歧管1、产品歧管2、废气歧管3以及平衡和清洗歧管4。所述容器设有相应的原料气体给送阀11、21、31和41，产品阀12、22、32和42，废气阀13、23、33和43，以及平衡和清洗阀14、24、34和44。该机械布置因而具有四个容器，每个容器带有四个阀。
本装置可以有利地用于执行‘307专利的阀定时循环或图2的阀定时循环。图2示出了被分成八个时段的阀定时循环，其中重复时步以实现从给送歧管1中提供的混合给送气体输送到并行产品歧管2中的预期产品气体的连续净化。图2示出了每个容器执行时间彼此移位的相同过程步骤，因此将仅具体解释容器10的步骤。在第一时步期间，容器10处于吸附步骤(A)，在该步骤中混合给送气体阀11打开并且产品阀12也打开。阀13和14关闭。掺杂的给送气体穿过容器10中的吸附物质，所述吸附物质可以作为颗粒物或挤出物的床层，作为固体整块物质，作为卷布或纸，作为粉末，或本领域中已知的任何其它熟悉的吸附装置被提供。吸附物质的选择由分离的化学性质规定并且在本领域中通常是已知的。吸附物质的选择并不影响本发明的实践。
在第一时步之后，通过关闭给送气体阀11和产品阀12来停止吸附。在基本纯的产品气体的制造中，在杂质到达吸附容器10的产品端之前停止吸附步骤。在该点，吸附物质中的孔隙仍然充满有价值的纯产品气体。该残留纯产品然后在第二时步中用于再增压容器40。吸附容器10的第二时步被称为压力平衡步骤(Ed)，在该步骤中容器10从接近给送气体压力的第一最高压力减压到第二较低压力，并且容器40从第三较低压力增压到基本相同的第二压力。在该时步期间，容器10和容器40的给送产品阀和废气阀11和41，12和42以及13和43处于关闭位置，而平衡和清洗阀14和44打开。
在吸附容器10的第三时步中，容器10在第二中间压力开始所述过程，其孔隙仍然充满基本纯的产品气体。该气体用于清洗被吸附杂质的容器20。在该时步期间，容器20处于第三较低压力，并且容器10和容器20之间的流率可以通过以下方式控制：‘601申请的流量控制方法、使用孔板或者给阀14和24设有实现预期流量控制的适当节流孔。在该时步期间，阀14和24打开以将清洗气体转移到容器20，并且废气阀23打开以允许清洗气体和被清洗杂质流到废气歧管3。这两个容器的所有其它阀在容器10的时步3的提供清洗步骤(PP)期间关闭。
在时步3中所提供的清洗步骤之后，容器10处于在第二压力和最低第三压力之间的第四中间压力。孔隙中的气体仍然是基本纯的。在被称为吹除步骤(BD)的容器10的第四步骤中，通过打开阀13同时关闭容器10的所有其它阀来释放该气体。该步骤使容器10中的压力处于或接近第三最低压力。在第四时步结束时，清洗气体通过阀34和14从容器30提供给容器10并且与被清洗的掺杂气体一起被阀13输送到废气歧管，以提供容器10的清洗步骤(P)。在第五时步结束时，容器10被清洗掉杂质并且处于第三最低压力。
在第六时步期间，来自容器40的纯气体用于在压力平衡步骤(EP)中再增压容器10。在该情况中，阀14和44打开并且这些容器的其它阀关闭。该步骤使容器10处于第二中间压力。
在吸附再次开始之前，理想的是使用来自产品气体歧管的纯产品气体执行容器10的最终再增压的步骤(FP)。这在第七时步中通过打开产品阀12同时关闭容器10的所有其它阀进行。该情况的变化是可能的，在所述变化中使用某些借助于混合给送气体的再增压。通过给送气体增压的使用并不影响本发明的实践。
在第八时步中，通过经由阀11接纳混合给送气体和经由阀12输送产品来再次开始吸附(A)。从前面的论述显而易见的是，阶段之间的精确压力水平可以根据本领域中已知的实践进行调节。此外，还可以使用相同装置根据‘307循环执行两个压力平衡PSA循环。
图3示出了图1的PSA系统100与第二相同PSA101组合使用的改进PSA系统。PSA循环101的容器被表示为50、60、70和80并且它们各自的阀关于PSA100进行编号。值得注意的是，两个PSA通过共用的给送歧管1、产品歧管2和废气歧管3被连接，但是具有单独的平衡和清洗歧管4和5。因而，这两个PSA100和101可以根据‘244申请的方法作为单独的PSA模块操作。然而，在本发明中它们被组合成单个机械组件102。在图6中示出了该组件。通过将至少两个PSA模块组合成单个机械组件102，有利地减少了接头和管子的数量。此外，类似地减少了接收这些元件的经机械加工或以另外方式形成的零件(features)的数量。此外，有利地减小了组合装置所需的尺寸和重量，同时增加了其机械强度并有利地减小了其对机械支撑结构的需要。
图4示出了使用图3的双模块PSA的阀定时循环的实施例。该阀定时图被进一步分成十六个时步，使得图2的每个时步导致图4中的两个时步。因而提供清洗步骤变成PP1和PP2，并且最终增压步骤变成FP1和FP2。在图4中，PSA101的PSA循环从PSA循环100偏移两个时步，这与图2的八步循环中偏移一个时步相同。为了更好地理解流量变化的相对减小，我们在图4中加入了一行废气流率值和可以吸附的吸附容器的最大数量。对于废气流率，我们假设一个PSA例子，该例子在产生废气的每个步骤具有以下流率。PP1提供2.1个单位的气体，PP2提供1.4个单位的气体，BD1提供2.8个单位的气体，BD2提供0.7个单位的气体。在图4中示出了所述阀循环的每个时步释放的废气总和。吸附容器的最大数量包括在FP2期间的吸附，原因是在某些条件下最终增压可以非常快，并且时段FP2可用于吸附，因而减小了流率并提高了预期产品从混合给送气体的非理想组分的分离。FP2用作吸附步骤完全是可选的，并不影响本发明的实践。
在图5中示出了另一阀定时循环的实施例，该实施例还设有废气流率和容器吸附的数量。在图5的实施例中，PSA100的定时循环从PSA100的PSA循环偏移十六个时步中的一个。对于以上列出的PSA废气流量的例子，下图表总结了图4、图5的实施例和两个PSA循环联合操作的情形之间的废气流量的变化。该图表示出了图4的实施例与‘244申请中同步操作两个PSA模块相比减小了峰值废气流率和废气流率的变化。此外，与同步操作相比还有利地增加了最小流率。该优点可以从‘244申请的教导想到，并且适用于具有在此组合的两个单个平衡模块的特殊实施例。
所述图表表明通过将阀定时分成两倍的不同时步和与图5的定时循环类似使循环偏移单个时步，进一步大幅减小了变化。这伴随着最大废气流率的大幅减小和最小废气流率的增加。这些变化相应地减小了需要提供缓冲储罐容量来减小流率和/或流动压力变化。对于相同的容许峰值压力损失，它们还有利地允许减小废气歧管和阀孔的尺寸。
时步的持续时间可以是相等的或不相等的。这可以从基于十六个相等时步的例子中所使用的那些来改变时步中的流率。实际上，PSA阀定时循环可以被分成更大数量的时步以便进行优化。另外，阀定时可以对废气组成而不是废气流率进行优化，或者实际上可以改为对产品流率进行优化。一般地说，离散阀定时循环产生每个PSA变量，例如废气流量、种类的废气浓度、产品气体流率等的时间函数。除了非常接近的阀打开和关闭事件之外，这些时间函数是基本连续的。可以使用正态数学函数积分和微分这些函数。为了这些函数，在极坐标中将PSA循环的总时间看作2π弧度即完整的循环或圆是有用的。因而，在图5中具有相等时步的十六时步PSA循环中，第十容器在循环中的π弧度位置开始清洗步骤。
因此，我们发现至少两个PSA循环的组合可以通过它们的阀定时之间的相角进行操作。在循环中具有十六个相等时步和两个时步的相角的图4的例子中，该相角在极坐标中具有π/4的值。在具有十六个相等时步的图5的实施例中，该相角具有π/8的值。从所述图表可以看到，在PSA例子中，值为π/8的图5的相角比图4中具有两倍大相角的实施例提供废气流率的更低变化。废气流率的该变化可以在时域或在前面论述的极坐标中表示为从PSA循环的废气流率函数总和产生的连续函数的幅值。用于最小化这样的数学函数的组合的幅值的数学方法在本领域中是已知的。
此外，可以选择同时最小化一个以上感兴趣变量的两个PSA循环之间的相角。例如，废气的流率和产品气体的流率，或一些废气种类的组成和总废气流率。使用本发明的方法，还可以最大化一些变量例如一些废气种类的浓度的变化，以便收集或多或少量的所述种类，直接作为第二产品或供随后净化。可以在不对基本PSA装置进行实质性改变或不利地影响复杂性的情况下实现这些不同目标。
图6描绘了一种用于执行图3的流程图的PSA装置。组件210用于连接到或容纳产品歧管2，以及平衡和清洗歧管4和5。组件220用于连接到或容纳给送歧管1和废气歧管3。组件210和组件220优选地由所示的多个杆结合在一起。
本发明有利地提供了流量变化抑制方面。PSA中不同容器对之间的流量优选是相等的，以便执行相同的循环步骤。因而，提供清洗1步骤PP1在本发明的装置中的八个不同容器对之间被执行。这八对之间的流动特性的不一致引起各种容器被清洗掉吸附杂质种类的程度不同。这可以导致来自PSA的纯产品气体的部分回收的非理想减少。为了最小化不希望的流量变化，例如可以沿着平衡和清洗歧管4和5或者在其它歧管上的容器之间的位置提供如图7A、7B和7C中所示包括节流孔310的节流组件300。在一个实施例中，节流组件可以用于替换美国专利No.6,887,301中所描述的多孔金属烧结物(metal frits)。这样的孔有利地提供变化性最小的预定的、理想的流动特性。遗憾的是，已经发现制造的变化性可以引起节流孔的流动特性的显著差异。
例如，在均带有单个孔并且平均孔径为0.095英寸，标准偏差大约为0.003英寸的一组节流组件中，发现流量的标准偏差大。然而，在均带有单个孔并且孔径为0.095英寸，标准偏差为0.001英寸的一组节流组件中，流量的标准偏差大约为第一孔例子的一半。标准偏差的该类型的减小可以通过在制造中更小心，例如小心地对钻孔扩孔和修边、精确地钻孔、或使用EDM线或其它类似的精确造孔技术而获得。这样的技术可以有利地用于将孔径的标准偏差限制为仅0.0001”。因而，本发明优选地包括每个孔的直径的标准偏差保持小于平均孔径的2％的一种节流组件，以及安装在变压吸附系统中的孔阵列的孔径的标准偏差小于平均孔径的2％的一种节流组件。
此外，在均具有三个孔的阵列并且每个孔具有0.055英寸的直径，标准偏差为0.001英寸的一组节流组件中，流量的标准偏差大约为第一孔例子的四分之一。显然，在制造孔的精度不增加的情况下获得该进一步减小。因而，对于所需的指定流量限制，已经发现对于相等的制造公差，具有至少两个单独孔的孔组件优于具有单个孔的孔组件。
应当注意的是在此描绘和描述的示例性实施例阐述了本发明的优选实施例，并不意味着以任何方式限制附于此的权利要求的范围。
根据以上教导本发明的许多修改和变化是可能的。所以应当理解的是，在所附权利要求的范围内，可以以另外的方式而不是如在此具体描述的那样实践本发明。
Claims (56)
1.一种变压吸附方法，该方法包括以下步骤：
通过在多个容器的每个容器内设置的吸附物质中吸附至少一种气体组分来分离气体混合物的分离步骤，
其中所述分离步骤具有单个压力平衡循环并且进一步包括：
吸附步骤，在所述吸附步骤中，所述至少一种气体组分穿过所述多个容器中的第一容器，
至少一个压力平衡步骤，在所述压力平衡步骤中，所述第一容器从第一较高压力减压到第二较低压力，和
紧随所述压力平衡步骤之后的清洗步骤，在所述清洗步骤中，所述第一容器清洗所述多个容器中的被吸附杂质的第二容器，以及
提供节流组件，所述节流组件包括至少两个节流孔，所述节流孔构造用于调节所述多个容器中的至少两个容器之间的流量，其中每个节流孔的直径的标准偏差保持在小于平均孔径的2％。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述多个容器的每个容器仅具有四个阀的情况下执行所述分离步骤。
3.根据权利要求1所述的方法，其中使用四个容器执行所述方法。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个容器的每个容器连接到四个并行流动歧管，所述歧管包括给送歧管、产品歧管、废气歧管以及平衡和清洗歧管。
5.根据权利要求4所述的方法，其中沿着将所述四个并行流动歧管的每个歧管连接到所述多个容器的每个相应容器的管道设置单个阀。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述分离步骤包括执行至少两个独立变压吸附循环，并且其中所述独立变压吸附循环均在所述多个容器的相应容器组中执行。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述多个容器的每个容器连接到共用给送歧管、共用产品歧管和共用废气歧管，并且其中每个容器组连接到单独的平衡和清洗歧管，所述单独的平衡和清洗歧管连接到相应容器组内的每个容器。
8.根据权利要求6所述的方法，其中每个容器组彼此相同。
9.根据权利要求6所述的方法，其中所有容器组设在单个机械组件中。
10.根据权利要求6所述的方法，其中所述至少两个独立变压吸附循环均执行相同的一系列步骤，并且其中所述循环的定时偏移一个预定相角。
11.根据权利要求10所述的方法，其中改变所述预定相角以最小化预定变量，所述预定变量包括废气的总流率、废气种类的组成和产品气体的总流率中的至少一个。
12.根据权利要求11所述的方法，其中改变所述预定相角以同时最小化一个以上的预定变量。
13.根据权利要求10所述的方法，其中改变所述预定相角以最大化包括废气种类的浓度的预定变量。
14.根据权利要求10所述的方法，其中所述一系列步骤的步骤中的持续时间是相等的。
15.根据权利要求10所述的方法，其中所述一系列步骤的步骤中的持续时间是不相等的。
16.一种变压吸附系统，该系统包括：
多个容器，每个容器在其中容纳吸附物质，所述吸附物质构造用于通过在所述吸附物质中吸附至少一种气体组分来分离气体混合物，
其中所述系统构造用于使用单个压力平衡循环分离所述气体混合物，并且
其中所述系统的所述多个容器的每个容器仅包括四个阀，
至少一个节流组件插入所述多个容器之间的流体路径中，其中所述节流组件包括至少两个节流孔，所述节流孔构造用于调节所述多个容器中的至少两个容器之间的流量，其中每个节流孔的直径的标准偏差保持在小于平均孔径的2％。
17.根据权利要求16所述的系统，其中所述系统包括四个容器。
18.根据权利要求16所述的系统，其中所述系统包括八个容器。
19.根据权利要求16所述的系统，进一步包括四个并行流动歧管，所述歧管包括给送歧管、产品歧管、废气歧管以及平衡和清洗歧管，
其中所述多个容器的每个容器连接到所述四个并行流动歧管的每个歧管。
20.根据权利要求19所述的系统，其中沿着将所述四个并行流动歧管的每个歧管连接到所述多个容器的每个相应容器的管道设置单个阀。
21.根据权利要求16所述的系统，其中所述系统构造用于使用至少两个独立变压吸附循环分离气体混合物，并且其中所述独立变压吸附循环均在所述多个容器的相应容器组中执行。
22.根据权利要求21所述的系统，其中所述多个容器的每个容器连接到共用给送歧管、共用产品歧管和共用废气歧管，并且其中每个容器组连接到单独的平衡和清洗歧管，所述单独的平衡和清洗歧管连接到相应容器组内的每个容器。
23.根据权利要求21所述的系统，其中每个容器组彼此相同。
24.根据权利要求21所述的系统，其中所有容器组设置在单个机械组件中。
25.根据权利要求21所述的系统，其中每个容器组构造用于在所述至少两个独立变压吸附循环中执行相同的一系列步骤，并且其中所述循环的定时偏移一个预定相角。
26.根据权利要求25所述的系统，其中改变所述预定相角以最小化预定变量，所述预定变量包括废气的总流率、废气种类的组成和产品气体的总流率中的至少一个。
27.根据权利要求26所述的系统，其中改变所述预定相角以同时最小化一个以上的预定变量。
28.根据权利要求25所述的系统，其中改变所述预定相角以最大化包括废气种类的浓度的预定变量。
29.根据权利要求25所述的系统，其中所述一系列步骤的步骤中的持续时间是相等的。
30.根据权利要求25所述的系统，其中所述一系列步骤的步骤中的持续时间是不相等的。
31.根据权利要求21所述的系统，进一步包括用于最小化预定变量的装置，所述预定变量包括废气的总流率、废气种类的组成和产品气体的总流率中的至少一个。
32.根据权利要求31所述的系统，其中所述用于最小化预定变量的装置包括用于同时最小化一个以上预定变量的装置。
33.根据权利要求31所述的系统，进一步包括用于最大化预定变量的装置，所述预定变量包括废气种类的浓度。
34.根据权利要求21所述的系统，进一步包括用于独立地最小化产品气体流率和废气流率的变化的装置。
35.根据权利要求21所述的系统，进一步包括用于同时最小化产品气体流率和废气流率的变化的装置。
36.一种变压吸附系统，该系统包括：
多个容器，每个容器在其中容纳吸附物质，所述吸附物质构造用于通过在所述吸附物质中吸附至少一种气体组分来分离气体混合物，
其中所述系统构造用于使用至少两个独立变压吸附循环分离所述气体混合物，并且
其中所述至少两个独立变压吸附循环均在所述多个容器的相应容器组中执行，
至少一个节流组件插入所述多个容器之间的流体路径中，其中所述节流组件包括至少两个节流孔，所述节流孔构造用于调节所述多个容器中的至少两个容器之间的流量，其中每个节流孔的直径的标准偏差保持在小于平均孔径的2％。
37.根据权利要求36所述的系统，其中所述系统的所述多个容器的每个容器仅包括四个阀，
其中所述系统构造用于使用单个压力平衡循环分离所述气体混合物。
38.根据权利要求36所述的系统，其中所述多个容器的每个容器连接到共用给送歧管、共用产品歧管和共用废气歧管，并且其中每个容器组连接到单独的平衡和清洗歧管，所述单独的平衡和清洗歧管连接到相应容器组内的每个容器。
39.根据权利要求36所述的系统，其中每个容器组彼此相同。
40.根据权利要求36所述的系统，其中所有容器组设置在单个机械组件中。
41.根据权利要求36所述的系统，其中每个容器组构造用于在所述至少两个独立变压吸附循环中执行相同的一系列步骤，并且其中所述循环的定时偏移一个预定相角。
42.根据权利要求41所述的系统，其中改变所述预定相角以最小化预定变量，所述预定变量包括废气的总流率、废气种类的组成和产品气体的总流率中的至少一个。
43.根据权利要求42所述的系统，其中改变所述预定相角以同时最小化一个以上的预定变量。
44.根据权利要求41所述的系统，其中改变所述预定相角以最大化包括废气种类的浓度的预定变量。
45.根据权利要求41所述的系统，其中所述一系列步骤的步骤中的持续时间是相等的。
46.根据权利要求41所述的系统，其中所述一系列步骤的步骤中的持续时间是不相等的。
47.根据权利要求36所述的系统，进一步包括用于最小化预定变量的装置，所述预定变量包括废气的总流率、废气种类的组成和产品气体的总流率中的至少一个。
48.根据权利要求47所述的系统，其中所述用于最小化预定变量的装置包括用于同时最小化一个以上预定变量的装置。
49.根据权利要求47所述的系统，进一步包括用于最大化预定变量的装置，所述预定变量包括废气种类的浓度。
50.根据权利要求36所述的系统，进一步包括用于独立地最小化产品气体流率和废气流率的变化的装置。
51.根据权利要求36所述的系统，进一步包括用于同时最小化产品气体流率和废气流率的变化的装置。
52.一种变压吸附方法，该方法包括以下步骤：
通过在多个容器的每个容器内设置的吸附物质中吸附至少一种气体组分来分离气体混合物的分离步骤，
其中所述分离步骤使用至少两个独立变压吸附循环分离所述气体混合物，并且
其中所述至少两个独立变压吸附循环均在所述多个容器的相应容器组中执行，并且
所述分离步骤进一步包括：
吸附步骤，在所述吸附步骤中，所述至少一种气体组分穿过所述多个容器中的第一容器，
至少一个压力平衡步骤，在所述压力平衡步骤中，所述第一容器从第一较高压力减压到第二较低压力，和
紧随所述压力平衡步骤之后的清洗步骤，在所述清洗步骤中，所述第一容器清洗所述多个容器中的被吸附杂质的第二容器，以及
提供节流组件，所述节流组件包括至少两个节流孔，所述节流孔构造用于调节所述多个容器中的至少两个容器之间的流量，其中每个节流孔的直径的标准偏差保持在小于平均孔径的2％。
53.一种用于变压吸附系统的节流组件，所述变压吸附系统包括至少两个容器，每个容器均在其中容纳吸附物质，所述吸附物质构造用于通过在所述吸附物质中吸附至少一种气体组分来分离气体混合物，所述节流组件包括至少两个节流孔，所述节流孔构造用于调节所述至少两个容器之间的流量。
54.根据权利要求53所述的节流组件，其中每个节流孔的直径的标准偏差保持在小于平均孔径的2％。
55.根据权利要求53所述的节流组件，其中安装在变压吸附系统中的孔阵列的孔径的标准偏差小于平均孔径的2％。
56.一种变压吸附装置，该装置包括至少两对流体连通的容器，至少一个节流组件插入每对容器之间的流体路径中，其中所述节流组件包括至少两个节流孔，所述节流孔构造用于调节所述至少两对容器中的至少两个容器之间的流量，其中每个节流孔的直径的标准偏差保持在小于平均孔径的2％。
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