CN1023104C - 一种改进的生产干燥的高纯氮气的方法和设备 - Google Patents

Abstract

在一个干燥器薄膜系统中对送入一个变压吸附系统的潮湿原料气，或由上述变压吸附系统产生的高纯氮气进行干燥，上述干燥器薄膜系统最好以逆流流动模式进行工作，通过用冲洗气体对薄膜渗透侧进行冲洗而增强了干燥效果，由上述变压吸附系统排出的废气或一部分干燥的高纯氮产品气体则作为冲洗气体。

Description

本发明涉及由空气生产氮气的技术，更具体地说，是涉及生产干燥的高纯氮气的技术。

在一些化学生产过程、炼油过程、金属冶炼以及其他工业应用中都需要高纯度的氮气。尽管有多种公知的技术可以用于通过空气分离来制备氮气，然而对于较小规模的操作而言，变压吸附过程（PSA）是特别理想的工艺过程，对于这些较小规模的操作来说，采用低温空气分离设备是不经济的。

在PSA空气分离过程中，原料空气以较高的吸附压力送往一个吸附床，该吸附床能选择性地将氮气或氧气作为空气中容易吸附的成份予以吸附，然后使吸附床降压到一个较低的解吸压力，以便使上述容易吸附的气体成份解吸出来。将解吸出来的空气成份取出，然后再将另外的原料空气送入吸附床，这样，在吸附床中不断地循环进行吸附-脱附操作。通常都是采用多床系统来实现上述PSA过程，每个吸附床均按照所需的操作顺序循环操作，并和系统中其他吸附床的上述操作顺序互相配合。

为了生产纯度高达99.5%的氮气，工业上常采用两种不同的PSA过程和系统。其中的第一种方法是，在快速操作循环中，采用一种可变选择性碳分子筛吸附剂，通过选择性地吸附作为容易吸附的空气成份的氧气来生产氮气，氮气作为不易吸附的空气成份在吸附压力下，以比较低的露点（例如-40°F）从吸附床的产物中取出。然而，人们已经注意到，当送入上述PSA系统的原料空气中含有水份时，会显著地降低吸附剂床的分离效率。正因为如此，一般在PSA空气分离系统之前采用一个单独的PSA吸附剂干燥器，以便在将原料空气送入上述PSA空气分离系统之前除去其中所含的水份。

在另一种PSA过程和系统中，采用一种能够在均匀选择的基础上有选择地吸附空气中的氮气的吸附剂。在这类系统中，原料空气通常是以略高于大气压的压力送到吸附剂床，并采用真空泵从吸附剂床中抽出潮湿的富氮气流。在这种操作中一般采用沸石分子筛。发明人为Werner等人的4599094号美国专利公开了用这种PSA操作回收高纯氮气产品的处理过程的详细内容，所获得的氮气产品一般是潮湿的，因为除了输入的原料空气会将水份带到产品氮气中以外，真空泵的水封也常常会将一些水份带到氮气之中。因此，在许多应用中，需要压缩回收到的氮气产品并将其脱水。这样做的目的是为了防止出现冷凝，并由此而在工厂的管道和仪器中引起锈蚀或冻结，或者因为有水份存在会防碍对氮气所需要的最终使用。一种解决氮气中含水问题的可行方法是采用产品气体压缩机、二次冷却器、水份分离器和吸附干燥器来生产干燥的高纯氮气气流。

在PSA-氮系统中采用吸附前置干燥器或后继干燥器显著地增加了整个过程和系统的复杂程度和成本，并降低了系统运行可靠性。这类干燥器通常具有多个吸附剂容器，并有相应的管道和阀门与之相连。可能需要用相当数量的氮气产品，例如原料空气的5%到30%作为整个PSA过程工序的一部分的吸附剂床的再生之用。如果采用变温循环，也需要消耗一定的冲洗能量。如果采用作为废气的氧气流来充当吸附剂床的再生气，则必须采用特别的予防措施来防止在吸附剂床切换时出现氧气浓缩的高峰。由于这些复杂的问题以及它们对整个系统的效率和生产成本的影响，在本技术领域中存在着对采用PSA方法来生产干燥的高纯氮气的工艺进行改进的愿望，特别是改进从高纯度氮气中排除水份的方法。

因此，本发明的一个目的是提供一种改进的，用于生产干燥的高纯氮气的方法及设备。

本发明的另一个目的是提供一种经改进的方法和设备，它采用PSA方法来分离空气，并为排除水份和回收干燥的高纯氮气的方法及设备。

本发明的另一个目的是提供一种经改进的方法和设备，它采用PSA方法来分离空气，并为排除水份和回收干燥的高纯氮气产品而进行所需的前置干燥或后继干燥。

根据上述发明目的和其它发明目的，下面将对本发明进行详细说明。本发明的新颖之处将在所附的权利要求书特别予以指明。

本发明采用了与PSA氮系统相结合的薄膜干燥器系统，以便提供一种和采用吸附干燥器所不同的既简单又便宜的生产干燥的高纯氮气的方法。上述薄膜干燥器最好以一种逆流流动模式进行工作，并且采用比较干燥的冲洗气体回返流到薄膜的低压渗透侧，以便减少对薄膜面积的要求，增加所需产品的回收量。上述冲洗气体最好取自由PSA系统产生的氧气废气，或者取自干燥的氮气产品气体。

下面将结合附图对本发明进行详细说明，其中：

图1是本发明的一个实施例的方框流程图，其中将来自采用氮选择性吸附剂的PSA-氮系统的废气作为薄膜后继干燥器系统的冲洗气体;

图2是本发明的另一个实施例的方框流程图，其中的PSA-氮系统采用了一种氮选择性吸附剂，由该系统所获得的干燥氮气产品气体的一部分被用来作为薄膜后继干燥器系统的冲洗气体;

图3是本发明的再一个实施例的方框流程图，其中的PSA-氮系统采用了一种氮选择性吸附剂，由该系统产生的废气用来作为薄膜前置干燥系统的冲洗气体。

本发明的目的是通过将一个用来干燥氮气或原料空气的薄膜系统跟一个PSA系统结合起来而实现的，其条件是这种结合能够从高纯度的氮气产品气体或原料空气中除去水份，同时又不至于使该方法和设备的总的产品回收量下降到不合格的地步。与上述条件有关的是：分离处理系统的结合方式，所使用的薄膜组份对水份去除的选择性，以及能够在干燥器薄膜系统中产生所需要的逆流流动的薄膜束设计方案。这样，系统就能够生产干燥的高纯度氮气产品气体，同时又将干燥过程中产品气体的损失减少到最低程度。

在实施本发明的过程中，由PSA系统产生的废气或者一部分干燥的氮气产品气体被用作冲洗气体送入干燥器薄膜系统，这样既能够获得干燥的高纯度氮气气流，同时又能将因为干燥需要而造成的产品气体损失减少到最低限度。本发明所提供的整个方法和设备将结合附图进行说明。下面将介绍适用于本发明的PSA系统以及和上述系统相结合的用于提高对氮气产品气体的干燥作用的薄膜系统。

在附图1中，空气通过管道1送到空气分离PSA-氮系统2。在该系统中，氮气作为容易吸附的空气成份被选择性吸附，而不易吸附的空气成份氧气则作为废气从系统中排出。在PSA-氮系统2的循环操作中的解吸步骤之后，其体积纯度为99.5%的潮湿的低压氮气流通过管道3送到压缩机4进行压缩。经过压缩之后，潮湿的氮气气流的压力达到诸如80磅/平方英寸（Psig）左右，然后通过管道5送入容器6进行降温和冷凝，得到的水份通过管道7从系统中排出。经纯化和部分干燥的氮气产品通过管道8送到干燥器薄膜系统9。含有通过上述系统9的薄膜给以渗透的水份的渗透气体和冲洗气体一道经管道10作为废气被排出。所需的高纯氮气作为未渗透气体以干燥的形式通过管道11从干燥器薄膜系统9中得到回收。由PSA-氮系统2排出的氧气通过管道12以大约3磅/英寸²的低压送到干燥器薄膜系统9，以便作为较干燥的冲洗气体。值得指出的是：在上述PSA系统中，输入的原料空气中所含的水份已经和氮气一道被系统中采用的选择性氮吸附剂吸附了，从薄膜系统排出的氧气废气由管道10将渗透过薄膜9而位于薄膜渗透侧的水份由薄膜的表面带走，从而使薄膜9的两侧保持高的驱动力，以利于脱水。

附图2表示了本发明的另一个不同的实施例。其中，一部分干燥的产品氮气气流被用作干燥的冲洗气体，而干燥器薄膜系统排出的含有水份的冲洗气体则再次循环，并和潮湿的高纯氮气产品气体一道在干燥器薄膜系统中进一步予以干燥，而不是像附图1那样作为废气排出。在附图2的实施例中，原料空气通过管道20送至PSA-氮系统21，该系统能够选择性地吸附氮气，而氧气则通过管道22作为废气从系统中排除。通过在低的解吸压力下进行的解吸操作，含量约为99.5%的高纯氮气作为潮湿的低压氮气通过管道23从PSA-氮系统21送出。在产品压缩机24中，上述氮气气流被压缩到大约80磅/英寸²的压力。加压后的氮气通过管道25送入容器26，以便进行降温和冷凝。在容器26中，水份从氮气气流中分离出来，并通过管道27排出。被提纯的部分干燥的氮气产品通过管道28送入干燥器薄膜系统29。包含能够通过系统29中的薄膜予以渗透的水份的渗透气体和冲洗气体一道被提取出来，然后通过管道30再循环至管道23，以便和另外一些来自PSA一氮系统21的高纯湿氮气一道进行压缩，并再次送入干燥器薄膜系统29中。在该实施例中，一部分由管道31回收到的高纯干燥氮气通过管道32再循环到干燥器薄膜系统29中，以用作比较干燥的冲洗气体，它可以从薄膜的渗透侧将水份带走，因此薄膜29的两侧能维持高的驱动力，使所需进行的脱水得以维持。

附图3显示了本发明的又一个实施例，它特别适用于以氧气作为容易吸附的空气成份的PSA系 统。在这种实施例中，干燥器薄膜系统用来作为前置干燥器，而不是象附图1和附图2所示的实施例那样用作PSA系统原料空气处理之后的后继干燥器。在附图3所示的实施例中，原料空气通过管道40送进原料气压缩机41，压力大致为90磅/英寸²的压缩空气通过管道42送入容器43，进行降温和冷凝，所获得的由原料空气气流中排出来的水通过管道44予以排除。经过压缩和部分干燥的原料空气通过管道45送至干燥器薄膜系统46。包含能够通过系统46中的薄膜予以渗透的水份的渗透气体和冲洗气体一道通过管道47作为废气予以排除。干燥后的原料空气通过管道48从上述薄膜系统46中被回收，并送至PSA-氮系统49。在这一系统中，装有能选择性地吸附氧的吸附剂，于是干燥的高纯氮气产品流过上述PSA系统，作为不易吸附的空气成份从管道50中被回收。经过解吸，原料空气中容易吸附的成份，即干燥的氧气，通过管道51由PSA-氮系统49中取出，并被用作干燥的冲洗气体送入干燥器薄膜系统46之中。这样，上述干燥的氧气冲洗气体将渗透到薄膜渗透侧的水份从薄膜的渗透侧表面带走，从而使薄膜46的两侧维持高的驱动力，使所需进行的脱水得以维持。

因此，通过本发明的实施，可以看到干燥器薄膜系统可以有效地和PSA-氮系统结合在一起，以便方便地干燥由PSA-氮系统输入到该系统的原料空气中所分离出来的高纯氮气产品。干燥器薄膜系统的效果通过在薄膜系统的渗透侧使用冲洗气体而得到增加，上述干燥器薄膜系统的冲洗气体可以来自PSA-氮系统的干燥的废气，或者是来自PSA-氮系统的一部分干燥的高纯氮气气流。

应该指出的是：附图3所示的整个系统很容易改造成一个PSA-氧系统，通过管道50提供干燥的氧气作为所需的产品气体。为此，图中所示的PSA系统49最好是一个选择地吸附氮气的系统，它以氮气作为容易吸附的原料空气成份，而回收作为不易吸附的原料空气成份的氧气。在这样的PSA系统中，经过循环操作中的吸附床解吸操作，干燥的氮气通过管道51从PSA氧系统49中排出，作为干燥的冲洗气体送入干燥器薄膜系统46。这样的PSA一氧系统，尤其是典型的多床系统，在现有技术中已有所披露。正如在PSA-氮系统中一样，该系统采用了具有特定处理顺序的循环操作方式，即在较高的吸附压力下吸附容易吸附的成份、降压、解吸出上述容易吸附的成份，然后进行冲洗，再加压至上述较高的吸附压力。发明人为Hiscock等人的4589888号美国专利介绍了各种PSA-氧系统和处理顺序，其中氧气产品作为原料空气中的不易吸附成份而被回收。尽管不是最佳方案，但值的指出的是：另外的用于回收氧气产品的系统和处理方法，以及将干燥氮气送入干燥器薄膜系统46中再循环，都可以通过选择性地吸附氧气而不是氮气作为容易吸附的成份来实现。一般说来，为了达到这样的目的，可以在PSA系统的吸附剂床中使用诸如活性碳吸附剂材料的可变型选择性吸附剂来取代诸如沸石分子筛之类的均匀型选择性吸附剂，后者用于以氮作为容易吸附的空气成份的PSA系统。

已知有一些薄膜能够选择性地除去压缩氮气气流中所含有的水份。然而不幸的是：正如美国专利4783201所述的那样，人们发现当薄膜以交叉流动方式渗透进行工作时，会使效果变差，即在150磅/英寸²的压力之下，为了获得-40°F的较为合适的压力露点，渗透气体和原料气流之间的重量百分比大致为30%。显然，采用这种交叉流动薄膜单元回收的产品气体是很少的。而整个系统所需的动力和干燥器面积又高到令人失去兴趣的地步，因为，为了提高本发明的组合式系统的效果，干燥器薄膜系统最好以逆流流动方式进行操作，并让干燥的回流冲洗气体流过薄膜的渗透侧，以便将水份从上述渗透侧带走，从而在薄膜两侧维持高的驱动力以排除水份。这一处理特点能够减少所需的薄膜面积，减少为达到指定露点，即达到指定的干燥程度所不可避免的产品渗透损失。在本发明的最佳实施方案中，应将由于氮气或原料空气的互渗透而引起的氮气产品/原料空气的损失维持在低于总的产品气流的1%的水平，最好是低于0.5%。

干燥器薄膜系统中使用的薄膜组份应该对氮气中的水份具有高的选择性，亦即对水份选择地渗透比氮气的渗透要快速得多。为了能够很好地将水份从所获得的氮气中或者是原料空气中排除出去。水/氮气分离因子至少应为50，最好大于1000。此外，薄膜组份对于氮气和氧气来说都应具有较低的渗透率，醋酸纤维是能够满足上述要求的一种较好 的薄膜分离材料。除此之外，还可以采用一些其它的不同材料，例如乙基纤维、硅橡胶、聚氨基甲酸酯、聚酰胺、聚苯乙烯以及类似物。

如本发明的说明书和权利要求书所述的与一个变压吸附系统相结合的干燥器薄膜系统（它具有用合适的材料构成的薄膜）最好以上面介绍过的逆流方式运行。在空心纤维薄膜结构或其他适合的薄膜结构，例如螺旋缠绕式薄膜中，普遍采用了一种用于交叉流流动模式的捆束结构。在交叉流流动模式中，位于薄膜渗透侧的渗透气体的流动方向与薄膜进给侧的原料气体的流动方向相垂直。例如，当采用中空纤维管束，而且原料气体的通道位于中空纤维薄膜的外侧时，纤维孔中的渗透流动方向一般都垂直于空心纤维外表面上原料气体的流动方向。类似地，在内-外的流动方式中，原料气体是在空心纤维孔中流动，而渗透气体一般由中空纤维的表面流出，其流动方向大体垂直于原料气体在空心纤维的孔中的流动方向，然后在外壳中沿着为渗透气体提供的流出通道流动。1987年6月24日公开的第0226431号欧洲专利申请中提出了一种逆流式流动模式，其实现方式是将除了接近中空纤维管束一端的那部分外表区域之外的整个空心纤维管束沿其长度方向封装在一个不透水的壁套之中，这就能使在中空纤维的外面反向流动的原料气体的流动方向与在空心纤维的孔内流动的渗透气体的流动方向相平行，或使在空心纤维的外面反向流动的渗透气体的流动方向与空心纤维的孔内流动的原料气体的流动方向相平行。到底是上述两种情况中的哪一种，取决于是采用外-内，还是内-外的工作方式。例如，在中空纤维管束外面的原料气体是沿着平行于纤维管束中心轴线的方向流动。而不是沿垂直于纤维管束中心轴线的方向流动。应该指出的是：薄膜纤维可以安排成沿管束中心轴线直线延伸，也可以如叉流流动模式那样，围绕中心轴线缠绕成螺旋的形式。在任何一种情况下，上述不透水的壁套可以是用聚偏乙烯或类似材料制成的一层不透水薄膜。此外，上述不透水的壁套还可以是溶解在一种无毒溶剂中的不透水涂料，例如聚硅氧烷，或者是一种先热胀后套在薄膜管束上的可收缩外套。如上述欧洲专利申请所述，封装空心纤维或其他薄膜束的不透水壁套具有一个开口，使气体能流入或流出上述膜束，从而使流体的流动方向基本上平行于纤维束的轴线。为了实现本发明的目的，流体的流动模式必须是两种流体逆向流动，其中一种流体是潮湿的高纯度氮气，或者是原料空气气流，另一种流体是渗透气体，它包括上面介绍过的冲洗气体和通过氮气产品干燥器的薄膜材料或原料空气干燥器薄膜渗透而来的水份及氧气/氮气。

值得指出的是：在现有技术中，薄膜的干燥操作一般是通过采用致密纤维薄膜来予以实现的。致密纤维的薄膜厚度，亦即其壁厚比非对称薄膜的表皮部分或复合膜的分离层要大得多。对于致密纤维来说，要想获得足够的耐压能力就必须具有大的壁厚。因此，致密纤维的渗透率很低，为了对氮气产品进行所需的干燥就必须采用很大的表面面积。相反，非对称膜或复合膜具有非常薄的膜分离层，同时具有微孔比较多的基底部分，此基底部分具有足够的机械强度，并为非常薄的部分提供了支承，而非常薄的部分则决定了薄膜的分离特性。非对称膜式复合膜所需的表面积比致密均相膜的表面积要小得多，因此，为了实现本发明的目的，最好使用非对称膜或复合膜，而不用致密均相膜。由于采用非对称膜或复合膜比采用致密膜对膜的固有渗透性能有所改善，因此，在本发明的最佳实施例中希望进一步改进非对称膜或复合膜的性能，以便减少由于互渗透而引起的宝贵的产品氮气气体的损失。

应该指出，本发明所采用的PSA-氮系统可以是由任何数量的吸附剂床组成的系统，所采用的吸附剂可以是能选择性地吸附氮气，也可以选择性地吸附氧气。对氮的选择性通常是均匀选择，因此当使用这样的吸附剂时，容易吸附的空气成份，即氮气，形成了均匀的吸附前沿，该前沿由进料端通过吸附剂床向产品端移动。诸如13X和5A材料的沸石分子筛材料是市售的适合于本发明的均匀型吸附剂材料。如前所述，活性碳分子筛是具有可变或动态分离特性的材料，这类材料对氧气而不是对氮气具有选择性。本技术领域里的普通技术人员可以看出，实施本发明时可以采用各种各样的PSA操作循环，采用任何数目的吸附剂床和任何希望的操作顺序。在上面提到的Werner等人的专利中所披露的循环显示了变压吸附系统所能适用的操作方式的灵活性。

为了实现本发明的目的，应使冲洗比，即回流的冲洗气体与非渗透侧的产品气流的比例至少为 10%，最好为20%左右或更高，以便使对面积的要求、产品损失以及残余氧气的反向扩散达到最低值。产品气体压力较低时所需要的冲洗比比气体压力较高时大。所能容许的氧气反向扩散量取决于具体运用时的总要求。在很多情况下，希望氧气的反向扩散不超过500PPmv的最大限度，而在氮气产品中氧气的反向扩散最好低于100PPmv。当然，能够获得的回流冲洗气体量取决于它的来源和数量。

在附图1所示的本发明的实施例中，一个选择氮气的PSA-氮产品系统能够用来生产20，000ncfh的纯度为99.5%的氮气。上述设备的一般空气回收率大约是60%，即原料空气的40%能够用来作为低压废气。在这样的系统中，原料空气的压力为8磅/英寸²，废气的压力是5磅/英寸²，而送入干燥器薄膜系统的潮湿氮气的压力为80磅/英寸₂，温度为90°F。为了达到所需的-40°F的产品气体露点，一个变温吸附后继干燥系统约消耗6KW电能，并且需要大约2%的再生冲洗气体。上述常规的系统可以用一个更为简便、成本更低的干燥器薄膜系统来取代，该系统由螺旋管状空心纤维构成，其水/氮分离因子，即水份渗透性和氮气产品气体的渗透性之间的比值为6000，而水/氧分离因子为1000。该干燥器薄膜系统采用了由聚偏乙烯制成的不透水壁套来封装薄膜，并在薄膜标准件中形成一种逆流流动模式。在上述薄膜系统中，以低于氮气的0.5%的极低干燥产品损失就能够有效地干燥高纯度氮气产品气体;而在本发明所不愿采用的完全叉流流动方案中，要耗费30%以上的干燥氮气产品气体才能达到相同的干燥效果，即获得相同的露点。

值得指出的是：在说明书所附的权利要求书所指出的范围之内，还可以对本说明书所述的方法和设备的细节作一些改动。例如，在本发明的干燥器薄膜系统中可以采用非对称膜式复合膜结构。尽管致密薄膜被普遍用来对产品气体进行干燥，而且也可以用于实施本发明，但是由于这种致密膜具有上面提到过的那些固有的缺点，因此不倾向于使用这种结构。

本发明倾向于采用的可渗透薄膜一般为薄膜束的组件方式，它通常置于外壳之内以形成薄膜标准件，这种标准件构成了薄膜系统的主要部件。一个薄膜系统可以由单个标准件组成，也可以由若干个标准件并联或串联组成。上述薄膜标准件可以用薄膜束以常规的空心纤维的方式构成，也可以采用螺旋缠绕、起褶的扁平片、或其他适合的结构。薄膜标准件的结构具有一个原料气体（空气）侧和一个与之相对的渗透气体排出侧。对于空心纤维薄膜来说，如果采用内-外的操作方式，那么上述原料进气侧就是孔洞的内侧;如果采用外-内的操作方式，那么上述原料气体侧就是空心纤维的外侧。为了将原料气体送入系统，以及将渗透气流和未渗透气流排出系统，提供了相应的机构。

大家如道，PSA吸附剂受到含油蒸汽和硫化氢的污染会降低其性能，本发明采用了另外的吸剂单元或者由合适的材料制成的收集器，例如钒土或分子筛来事先除去将要送入PSA系统中的原料空气所含有的上述污染物质。

如前所述，本发明所采用的冲洗气体必须是来自所述气源的干燥或比较干燥的冲洗气体。在使用时，比较干燥的冲洗气体的水份分压不能超过干燥的氮气产品气体或干燥的原料气体中的水份的分压。上述冲洗气体的水份分压最好小于干燥气流中水份分压的一半，前面所述的有关冲洗气源的情形也是如此。

薄膜使人们能够采用最希望采用的设备和方法来干燥由PSA-氮系统产生的高纯度氮气，或者干燥送入上述PSA-氮系统的原料空气。通过在适宜的薄膜干燥器系统中进行干燥、也能够避免采用现有的昂贵、且更为复杂的吸附或冷冻技术和系统来排除水份。通过采用由干燥器薄膜系统和空气分离PSA-氮系统组合而成设备，就能够很方便地对干燥器薄膜系统的低压渗透侧进行冲洗。通过采用集束式结构来建立一种逆流流动模式，本发明所选用的干燥操作方案就能够回收更多的干燥的高纯度氮气，而避免了在叉流流动渗透操作方式中所存在的大量宝贵的氮气产品气体互渗透的现象。

Claims (16)

1、一种改进的由空气生产干燥的高纯氮气的方法，它包括

a)将潮湿的高纯氮气或潮湿的原料空气气流送入一个能够选择性地渗透上述潮湿气流中的水份的干燥器薄膜系统；

b)将比较干燥的冲洗气体送入上述干燥器薄膜系统的低压渗透侧，以便将水蒸气从薄膜的表面带走，并维持用于将水蒸汽通过薄膜从高纯氮气流或原料空气气流中排除出去的驱动力，从而提高脱水能力，上述比较干燥的冲洗气体由来自变压吸附系统的废气或氮气产品气体构成，其中使上述冲洗气体作用在干燥器薄膜系统的渗透侧上的机构能够在将氮气产品气体的损失减小到最低限度的条件下除去水份。

2、如权利要求1所述的方法，其中所述的变压吸附系统装有氮选择性吸附剂，潮湿氮气是容易被吸附的空气成份，氧气是不易被吸附的空气成份。

3、如权利要求1所述的方法，其中所述的干燥的冲洗气体是上述变压吸附系统所分离出来的不易吸附的氧气。

4、如权利要求1所述的方法，其中所述的干燥的冲洗气体是由干燥器薄膜系统所产生的干燥的高纯氮气的一部分。

5、如权利要求1所述的方法，其中所述的变压吸附系统装有氧选择性吸附剂，潮湿的氮气是不易吸附的空气成份，而氧气则是容易吸附的空气成份。

6、一种权利要求1的方法中所用的从空气中生产干燥的高纯度氮气的改进系统，它包括：

a）一个变压吸附系统，它装有能够选择性地吸附潮湿的原料空气中一种容易被吸附的成份的吸附剂材料，从而使潮湿的高纯氮气和氧气彼此分离开来;

b）一个干燥器薄膜系统，它能够有选择地渗透存在于潮湿的高纯氮气或潮湿的原料空气气流中的水份;

c）管道部件，用于将比较干燥的冲洗气体送入上述干燥器薄膜系统的低压渗透侧，以利于将水蒸汽从薄膜表面带走，并维持用于将水蒸汽通过薄膜从高纯度氮气气流中或原料空气气流中排除出去的驱动力，从而提高脱水能力，上述比较干燥的冲洗气体由来自上述变压吸附系统的废气或者氮气产品气体构成，其中使上述冲洗气体作用在干燥器薄膜系统的渗透侧上的机构能够在氮气产品气体的损失减少到最低限度的条件下除去水份。

7、如权利要求6所述的设备，其中所述的变压吸附系统具有氮选择性吸附剂，潮湿的氮气是容易吸附的空气成份，氧气是不易吸附的空气成份。

8、如权利要求7所述的设备，其中所述的干燥器薄膜系统是一种后继干燥器系统，用于干燥由上述变压吸附系统所获得的潮湿的高纯氮气，以形成干燥的高纯氮气产品气体。

9、如权利要求8所述的设备，其中由变压吸附系统分离出来的较难吸附的氧气作为上述干燥的冲洗气体。

10、如权利要求8所述的设备，其中上述干燥的冲洗气体是由上述干燥器薄膜系统所生成的干燥的高纯氮气产品气体的一部分。

11、如权利要求6所述的设备，其中上述干燥器薄膜系统具有薄膜捆束，用于形成逆流流动模式，使渗透气体的流动大体上平行于送入该系统的原料气体的流动。

12、如权利要求11所述的设备，其中所述干燥器薄膜系统是一种后继干燥器系统，用于干燥由上述具有氮选择性吸附剂的变压吸附系统产生的潮湿的高纯氮气，而较难吸附的氧气则作为干燥的冲洗气体。

13、如权利要求11所述的设备，其中所述的变压吸附系统装有氧选择性吸附剂，氮气为不易吸附的空气成份，而氧气是容易吸附的空气成份。

14、如权利要求13所述的设备，其中所述的干燥器薄膜系统是一种前置干燥器系统，用于干燥原料空气，从而为所述的变压吸附系统提供干燥的原料空气。

15、如权利要求14所述的设备，其中由所述变压吸附系统分离出来的容易吸附的氧气作为干燥的冲洗气体。

16、如权利要求11所述的设备，其中所述的变压吸附系统装有氮选择性吸附剂，所述干燥器薄膜系统是一种后继干燥器系统，用于干燥潮湿的高纯氮气，一部分干燥的高纯氮气产品气体作为干燥的冲洗气体。

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