CN103002970A - 吸附剂床的分级泄料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种使用两个多个阀来用于控制进入或离开吸附剂床的气流的变压吸附(PSA)系统，其中按顺序(即，以由一定时间延迟分开的至少两个动作)开启两个或多个阀。按顺序开启阀可提高从床吹扫至其的吸附种类的数量，且还便于更快执行PSA循环的某些时间步骤，从而提高吸附剂的生产率。按顺序开启阀还可允许通过测量吸附剂床中、下游歧管中或缓冲容器中保持的气体体积中的压力的绝对值、斜率(导数)或导数的变化率来验证阀的操作。
Description
技术领域
本文所公开的实施例大体上涉及变压吸附系统。更具体而言，本文所公开的实施例涉及用于控制进入或离开吸附剂床的气流的方法及设备。
背景技术
变压吸附(PSA)为一种用于分馏气体混合物以提供至少一种净化的产物气体和残液副产物混合物的技术。PSA已经成功地用于从其它气体分离氢、从空气分离氧和氮和从天然气体分离氦等。
早期的PSA系统通常使用并行操作的四个吸附剂容器。PSA系统的实例为授予Wagner的第3,430,418号美国专利。Wagner的工艺的后来改进方案增加了附加的压力平衡步骤，同时保留四个吸附剂床(例如，授予Batta的第3,564,816号美国专利)，且随后在授予Fuderer等人的第3,986,849号美国专利中，将甚至更多的压力平衡步骤增加至七个或更多的床。实施压力平衡的数目和吸附剂容器的数目的这些增加用以提高产物回收率和吸附剂生产率。令人遗憾的是，性能的提高伴随着就所需的阀的数目而言从用于Wagner工艺的三十一个增加到用于Batta工艺的三十三个，再增加到用于Fuderer等人的工艺的最少四十四个。
一般基于若干标准测量PSA循环的性能。第一个是在给定杂质水平以及作为净化产物输送的总进料流中的产物种类的分数下的产物回收率。第二个测量为吸附剂的生产率，生产率涉及在其期间输送产物的PSA循环相比于循环的总长度的比率。为了在固定的进料成分下最大限度地增大这些参数中的一者或两者，已经在其它系统中描述了一定数目的途径。
Wagner描述了使用储存在加压床中的气体来使已经被吹扫的另一个容器再加压，然后在第一容器中的压力耗尽之前随后吹扫另一个容器。随后，Batta描述了可将第二压力平衡增加至第一压力平衡，且这将有意义地改善回收率。Batta在他的循环中保留了吹扫气体的措施。Fuderer等人将此途径延伸至第三压力平衡，且教导了从床中收回的最纯净的气体将总是最后进入任何其它床被再加压的气体。Batta的四个容器循环构造成使得比真正期望的更少的纯净气体进入被加压的容器中。此外，Fuderer等人的发明允许比用前述循环可实现的更高的吸附剂生产率，因为分配给吸附的循环中的时间分数由于阀开关逻辑的细节而较高。
尽管这些方法便于优异的产物回收率和吸附剂生产率，但它们这样做是以高度的复杂性为代价的。Wagner的原始工艺使用四个容器和三十一个阀来便于一个压力平衡和另一个容器的吹扫。Batta为他的具有两个平衡的循环将该总数增大至三十三个阀和四个容器。两个这种四个床的循环以百分之二十五的时间从给定容器产生气体。Batta还提供了具有四十三个阀的五个容器的系统来重新排列平衡，以在气体的纯度连续增大的情况下提供所期望的再加压。该循环仅百分之二十的时间从给定容器生产。Fuderer等人的提供三个平衡和吹扫步骤的最简单的循环需要九个容器和五十五个阀。该循环以百分之三十三的时间生产，明显比Batta和Wagner的循环有所增加。尽管这些循环在回收率和生产率的临界区域中有进步，但它们这样做是以较大增加机械复杂性为代价的。复杂性的这样增加伴随着系统体积、质量、组装时间和投资成本的增加。此外，阀的数目的较大增加在一定时间内显著地降低了PSA系统的可靠性；因此，PSA系统为单损坏点系统，即使一个阀损坏，也必须关闭PSA系统。
近年来，已经进行努力来降低复杂性以便解决其伴随的问题。授予Stöcker的第4,761,165号美国专利实施了使用四个容器和十八个阀的Wagner的工艺，十八个阀中的四个阀可为按比例控制的阀。授予Duhayer等人的第6,146,450号美国专利描述了一种通过最佳地布置管道配件来降低复杂性的措施，但此途径并未在阀数或容器数方面实质上改变PSA循环。授予Lomax等人的第6,755,895号美国专利中描述了一种包括附加的机械简化的工艺。
也授予Lomax等人的第6,858,065号美国专利公开了一种包括具有其中压力减小至少两级的第一平衡步骤和具有其中压力增大至少两个级的第二平衡步骤。
也授予Lomax等人的第7,674,319号美国专利公开了一种具有用以监测PSA系统的性能和操作的控制系统的PSA系统，其包括位于系统中的各种点处的很多压力变换器。Stöcker等人也公开了在吸附容器、进料线和生产线上使用很多压力变换器，压力变换器提供成以便逐渐地控制按比例开启的阀的开启以防止吸附剂流化。
授予Lomax等人的第6,755,895号美国专利公开了一种固定流动限制孔口的系统，其用以在不使用任何反馈控制或比例阀的情况下限制离开吸附剂容器的气体的速度。
已经发现，在极快的循环操作的极限中，通过Lomax的895号发明实现的流速可能非所期望地限制可执行压力平衡步骤的速度，从而限制了吸附剂的生产率。
发明内容
若干上述工艺可获得相对于Wagner的工艺使用的阀的总数的简化。其它的可提供用于监测和控制PSA系统以确定阀损坏和系统性能的很多测量装置。
已经令人惊讶地发现了可通过使用用于控制进入或离开吸附剂床的气流的两个或多个阀来获得工艺的简化和系统性能和监测中的改善，其中按顺序(即，以由一定时间延迟分开的至少两个动作)开启两个或多个阀。按顺序开启阀可提高从床吹扫至其的吸附种类的数量（degree），且还便于更快执行PSA循环的某些时间步骤，从而提高吸附剂的生产率。按顺序开启阀还可允许通过测量吸附剂床中、下游歧管中或缓冲容器中保持的气体体积中的压力的绝对值、斜率(导数)或导数的变化率来允许验证阀的操作。与先前的工艺相比，产生的系统可具有相同或减少的件数(包括阀和传感器两者)，且因此降低了故障的风险，同时导致PSA系统操作和控制的改善。
在一方面，本文所公开的实施例涉及一种变压吸附系统，包括：其中具有一层或多层吸附剂材料层的多个容器；连接到多个容器上的进气通道；连接到多个容器上的产物回收通道；连接到多个容器上的吹扫气体通道；连接到多个容器上的废气通道；以及连接到多个容器上的平衡通道；该产物回收通道经由歧管连接到多个容器中的各个容器上，歧管包括成并行流动布置的至少两个阀；以及构造成用以按顺序开启至少两个阀的控制系统。
在另一方面，本文所公开的实施例涉及一种变压吸附系统，包括：其中具有一层或多层吸附剂材料层的多个容器；连接到多个容器上的进气通道；连接到多个容器上的产物回收通道；连接到多个容器上的吹扫气体通道；连接到多个容器上的废气通道；以及连接到多个容器上的平衡通道；吹扫气体通道经由歧管连接到多个容器中的各个容器上，歧管包括成并行流动布置的至少两个阀；以及构造成用以按顺序开启至少两个阀的控制系统。
在另一方面，本文所公开的实施例涉及一种变压吸附系统，包括：其中具有一层或多层吸附剂材料层的多个容器；连接到多个容器上的进气通道；连接到多个容器上的产物回收通道；连接到多个容器上的吹扫气体通道；连接到多个容器上的废气通道；以及连接到多个容器上的平衡通道；废气通道经由歧管连接到多个容器中的各个容器上，歧管包括成并行流动布置的至少两个阀；以及构造成用以按顺序开启至少两个阀的控制系统。
在另一方面，本文所公开的实施例涉及一种变压吸附系统，包括：其中具有一层或多层吸附剂材料层的多个容器；连接到多个容器上的进气通道；连接到多个容器上的产物回收通道；连接到多个容器上的吹扫气体通道；连接到多个容器上的废气通道；以及连接到多个容器上的平衡通道；平衡通道经由歧管连接到多个容器中的各个容器上，歧管包括成并行流动布置的至少两个阀；以及构造成用以按顺序开启至少两个阀的控制系统。
在另一方面，本文所公开的实施例涉及一种变压吸附系统，包括：其中具有一层或多层吸附剂材料层的多个容器；连接到多个容器上的进气通道；连接到多个容器上的产物回收通道；连接到多个容器上的吹扫气体通道；连接到多个容器上的废气通道；以及连接到多个容器上的平衡通道；产物回收通道经由歧管连接到多个容器中的各个容器上，歧管包括成并行流动布置的至少两个阀；吹扫气体通道经由歧管连接到多个容器中的各个容器上，歧管包括成并行流动布置的至少两个阀；废气通道经由歧管连接到多个容器中的各个容器上，歧管包括成并行流动布置的至少两个阀；平衡通道经由歧管连接到多个容器中的各个容器上，歧管包括成并行流动布置的至少两个阀；以及控制系统，其构造成用以：按顺序开启连接产物回收通道的歧管中的至少两个阀；按顺序开启连接吹扫气体通道的歧管中的至少两个阀；按顺序开启连接废气通道的歧管中的至少两个阀；以及按顺序开启连接平衡通道的歧管中的至少两个阀。
在任何上述实施例中，该系统还可包括以下中的一个或多个：用于测量多个容器中的各个容器中的压力的压力传感器；用于测量产物回收通道中的压力的压力传感器；以及用于测量流体地连接到产物回收通道上的缓冲容器中的压力的压力传感器；用于测量吹扫气体通道中的压力的压力传感器；以及用于测量流体地连接到吹扫气体通道上的缓冲容器中的压力的压力传感器；用于测量废气通道中的压力的压力传感器；以及用于测量流体地连接到废气通道上的缓冲容器中的压力的压力传感器；用于测量平衡通道中的压力的压力传感器；以及用于测量流体地连接到平衡通道上的缓冲容器中的压力的压力传感器。
在任何上述实施例中，控制系统可构造成用以基于以下中至少一个来确定阀的损坏：在按顺序开启连接产物回收通道的歧管中的至少两个阀期间，通过(当存在时)多个容器中的各个容器中的压力传感器、产物回收通道中的压力传感器和流体地连接到产物回收通道上的缓冲容器中的压力传感器中的至少一个测量的压力；在按顺序开启连接吹扫气体通道的歧管中的至少两个阀期间，通过(当存在时)多个容器中的各个容器中的压力传感器、吹扫气体通道中的压力传感器和流体地连接到吹扫气体通道上的缓冲容器中的压力传感器中的至少一个测量的压力；在按顺序开启连接废气通道的歧管中的至少两个阀期间，通过(当存在时)多个容器中的各个容器中的压力传感器、废气通道中的压力传感器和流体地连接到废气通道上的缓冲容器中的压力传感器中的至少一个测量的压力；在按顺序开启连接平衡通道的歧管中的至少两个阀期间，通过(当存在时)多个容器中的各个容器中的压力传感器、平衡通道中的压力传感器和流体地连接到平衡通道上的缓冲容器中的压力传感器中的至少一个测量的压力。
在任何上述实施例中，该系统还可包括经由包括成并行流动布置的至少两个阀的歧管连接到多个容器中的各个容器上的进气通道；以及构造成用以按顺序开启至少两个供送阀的控制系统。
另一方面，本文所公开的实施例涉及一种操作变压吸附系统的方法，该系统包括多个容器、连接到多个容器上的进气通道、连接到多个容器上的产物回收通道、连接到多个容器上的吹扫气体通道和连接到多个容器上的废气通道，该方法包括以下中的至少一个：按顺序开启设置成并行流动布置的两个或多个阀和将多个容器中的其中一个容器连接到产物回收通道上；按顺序开启设置成并行流动布置的两个或多个阀和将多个容器中的其中一个容器连接到废气通道上；按顺序开启设置成并行流动布置的两个或多个阀和将多个容器中的其中一个容器连接到平衡通道上；按顺序开启设置成并行流动布置的两个或多个阀和将多个容器中的其中一个容器连接到进气通道上；以及按顺序开启设置成并行流动布置的两个或多个阀和将多个容器中的其中一个容器连接到吹扫气体通道上。
将从以下描述和所附权利要求中清楚其它方面和优点。
附图说明
图1为现有技术的变压吸附系统的简化流程图。
图1A为用于操作现有技术的变压吸附系统的控制方案的简图。
图2为根据本文所公开的实施例的变压吸附系统的简化流程图。
图3为根据本文所公开的实施例的变压吸附系统的简化流程图。
图4为根据本文所公开的实施例的变压吸附系统的简化流程图。
图5为根据本文所公开的实施例的变压吸附系统的简化流程图。
图6为根据本文所公开的实施例的变压吸附系统的简化流程图。
图7为用于操作根据本文所公开的实施例的变压吸附系统的控制方案的简图。
图8为根据本文所公开的实施例的变压吸附系统的简化流程图。
图9A-9D为如使用3个平衡阶段的图8中所示的8个容器的变压吸附系统的示例性阀顺序表。
图10A-10E为根据本文所公开的实施例的变压吸附系统的简化流程图。
图11为使用4个平衡阶段的如图10A-10E中所示的9个容器的变压吸附系统的示例性阀顺序表。
具体实施方式
在一方面，本文所公开的实施例涉及用于控制进入或离开吸附剂床的气流的方法及设备。更具体而言，本文所公开的实施例涉及使用两个或多个阀来用于控制进入或离开吸附剂床的气流，其中按顺序(即，在由一定时间的延迟分开的至少两个动作中)开启两个阀。
现参看图1，示出了现有技术的PSA系统的简化工艺流程图。PSA系统5包括第一容器10、第二容器12、第三容器14和第四容器16。各个容器10,12,14,16通常均包括一个或多个吸附剂材料床。容器10,12,14,16以并行流动关系连接在供送进气混合物的来源歧管18与提供用于未吸附的产物排出气体的出口的产物歧管20之间。容器10,12,14,16还连接到废物歧管22上，废物歧管22提供用于吸附的成分的出口。此外，容器10,12,14,16连接到平衡歧管24上，以提供两个或多个容器之间的压力的平衡来在系统的操作期间保存压力能。这些是本领域中(如，第6,858,065号美国专利中)通常论述的四个歧管。第7,674,319号美国专利还公开了将容器10,12,14,16连接到吹扫气体歧管26上。
各个容器10,12,14,16均可用阀连接到相应的歧管上，阀用以控制往返于容器的气流。在图1中的系统中，例如，可使用如图1A中所示的系统来控制往返于吸附剂床的气流。例如，容器10可连接到流动控制阀30上，设有位置控制和报告组件(定位器32)，结合控制系统34和监测容器10中的压力的至少两个压力传感器36,38使用，以获得目标压力差和/或压力下降率。穿过流动控制阀30的流速连续地变化，且需要用于调节阀性能的复杂控制算法。此外，定位器自身中存在缺乏稳定性的固有特性。这导致此类系统通常设有手动操作的超控模式（override mode）。此外，如果压力传感器36,38也损坏，则不可操作此类系统。该缺陷需要提供很多传感器或提供用以隔离损坏的吸附容器以用于维修有缺陷的构件的器件。控制阀30的误操作可导致过快流出容器10，这可导致容纳在该容器中的一个或多个吸附剂床中的独立颗粒的气动动力流化，这可引起将这些颗粒携带出容器，从而由于与容器或其它颗粒的碰撞而破碎，或以便以非均匀方式重新布置，因而可能加重颗粒随后流化的趋势。如果控制阀30提供不足的流动，则完成PSA循环中的步骤所需的时间将花更久来完成。如果在固定循环频率下操作PSA循环，则这将导致所期望的产物气体的较大比例作为废物废弃，因而降低了分馏回收率和吸附剂生产率。如果减小循环频率来补偿低流速，则会降低吸附剂的生产率。
已经令人惊讶地发现，可通过使用并联的两个或多个开启/关闭阀以控制进料、压力平衡、产物加压、逆流泄料和/或吹扫期间气体以其流动的速率来改善PSA系统。还已经发现了使用并联的开启/关闭阀，以允许PSA系统在减少对传感器和反馈控制环路的依赖的情况下操作，传感器和反馈控制环路两者本身就不可靠。
举例来说，增加所期望的较少吸收(较轻)的种类的分馏回收率需要在各个循环的结尾从吸附剂床更为有效地消除吸附的种类(较重)。这可通过控制逆流泄料步骤期间穿过吸附剂床的压力变化的速率（the
rate at which pressure changes），同时不限制随后的吹扫步骤期间从相同的容器到相同的废气集管的流速来实现。
现在参看图2，示出了根据本文所公开实施例的PSA系统的一个实施例，其使用两个或多个开启/关闭阀以用于控制离开吸附剂床至废气通道的气流。PSA系统40包括第一容器42、第二容器44、第三容器46和第四容器48。各个容器42,44,46,48通常均包括一个或多个吸附剂材料床(未示出)。容器42,44,46,48以并行流动关系连接在供送进气混合物的进气通道50与提供用于未吸收的产物的排出气体的出口的产物回收通道52之间。容器42,44,46,48还连接到废气通道54上，废气通道54提供用于吸附的成分的出口。此外，容器42,44,46,48连接到平衡通道56和吹扫气体通道57上，平衡通道56提供两个或多个容器之间的压力平衡以保存系统操作期间的压力能，而吹扫气体通道57将吹扫气体供送至PSA系统。
为了在减压步骤期间实现从吸附剂床消除吸附的种类的改善，各个容器42,44,46,48均可分别经由并联的开启/关闭阀58,60连接到废气通道上。尽管仅示出了两个阀，但也可使用三个或多个阀。开启/关闭阀58,60可包括相同有效直径或不同有效直径的流动孔口，其中可选择流动孔口直径以定制减压循环期间压力变化的速率。
现在参看图2和图7，在操作中，可使用控制系统64控制和监测减压循环，且可通过开启阀58来开始减压循环，阀58提供第一减压流动通路，然后在所选的时间间隔之后通过开启阀60，提供继续减压期间流动通路的尺寸的增大。本领域的技术人员将认识到的是，使用n个开启/关闭阀(各个均为不同尺寸)可提供2n的相异流动阻力。相应的流动孔口的尺寸的选择可定制成在减压循环期间满足特定分离过程和所期望的压力变化，且可允许吸附种类的消除来被优化。在本发明的一个实施例中，吹扫步骤期间使用的组合阀的最终流量足够使穿过那些阀的压力损失小于2psi。在本发明的另一个实施例中，选择阀58和阀60，使得通过首先开启阀58来开始容器42的逆流泄料，然后在小于逆流泄料步骤的持续时间的预定时间周期之后开启阀60，在随后的吹扫步骤开始之前可大致完成逆流泄料。在本发明的一个实施例中，将认为大致完成发生在容器42内的压力小于5psi，大于废物集管54中的压力时。
通过本发明人还已经发现开启/关闭阀相比于如图1A中所示的典型流动控制阀，可改善PSA系统的可靠性。如上文所述，图1和图1A的PSA系统需要调节流动阀控制和定位阀芯。控制算法很复杂，可通过操作人员使用数字控制系统来随机地改变控制算法，且控制算法需要从启动起的较长时间来实现所期望的控制。此外，阀性能中的变化意味着用于容器10上的阀30的控制参数可能不适用于容器12,14或16上的阀30。这可由于响应时间(控制滞后时间、压力调节器设置和性能中的差异等)、芯位置和芯尺寸和其它因素的差异造成。此外，在一定时间内，定位器的变化、阀自身的变化(即，由于腐蚀、由颗粒结垢等)或吸附剂床的变化(由于沉淀、堵塞和大部分流化或局部流化)可影响阀和相关联的反馈控制算法在进入或离开容器的流速的控制中的性能。
本发明中使用的开启/关闭阀不需要控制算法来提供不同程度的流动阻力。相反，按顺序开启两个或多个开启/关闭阀导致了流动阻力中所期望的变化。在开启/关闭阀的情况下，可预计(开启或关闭)流动阻力中的变化。还已经发现，相比于单个节流控制阀，在使用两个或多个开启/关闭阀的情况下，完成循环的时间长度可缩短。此外，开启/关闭阀比典型流动控制阀明显更稳健，开启/关闭阀的购买和维护通常较为便宜，且开启/关闭阀可在阀损坏之前再操作更多次循环。
如上文所述，开启/关闭阀的按顺序开启可用于在压力自身、压力变化速率或压力变化速率中的变化率中创造出一个以上的阶梯变化。这可导致很多好处，包括以下的一个或多个：改善减压期间吸附的种类的消除、缩短减压循环时间、减少所需的压力传感器的数目，以及由于使用开启/关闭阀提高了系统可靠性造成的较少PSA系统停机时间。
尽管如上文所述更为稳健和可靠，但甚至开启/关闭阀也会损坏。仍参看图2，为了确定阀损坏，压力传感器可位于容器42,44,46,48上，可位于废气通道上，或可位于连接到废气通道上的缓冲槽中。如图2中所示，压力传感器62位于废气通道上。这些地点中的任何地点中的单个压力传感器可通过测量压力、压力变化速率或压力变化速率中的变化率中的阶梯变化来提供阀开启的间接测量。当压力的预期变化、变化率或变化导数未出现时，可指示阀损坏。
在一些实施例中，冗余的阀(未示出)可将容器连接到废气通道上。在阀58,60损坏的情况下，控制系统64例如将识别出预期的压力中的阶梯变化未出现，且补充算法可开启其中一个冗余阀，以便仅以中等的动作延迟来执行预计的减压。
尽管以上的背景技术中描述的大多数现有技术致力于减少阀的总数，但已经发现尽管本发明采用比较大的单阀(连续地定位成用以提供不同程度的流动阻力)的传统解决方案更多的不连续过程阀，但本PSA系统使用较少传感器且很少使用或不使用反馈动作，导致了总体更为稳定的系统。实际上，此类系统由于减少了用于将传感器和促动器提供成用于系统控制的需求而可具有相同或较少的构件。此外，偏离预计促动比使用流动控制阀更容易自动修正，使用流动控制阀通常需要手动干预。
根据本文所公开的实施例使用至少两个阀相对于使用单个比例流动控制阀还可提供优点，其中比例阀相比于开启/关闭阀具有降低的开启和关闭的速率。这样减小的速率引起PSA循环中过度延长的步骤时间来容许阀关闭(在其它情况下期望其很快)或提供附加促动的阀来提供快速排放的可能性。该附加的阀增加了附加构件，该附加构件可引起损坏。当至少两个开启/关闭用于替代比例阀时，这些阀中的各个阀均提供快速且主动的促动。
在PSA系统中使用按顺序开启的两个或多个阀的另一个优点在于，容器与流动气体的来源或目的地之间的压力差不可避免地在两个或多个阀中的第一个阀开启的第一时间与另外的阀开启的第二时间之间减小。对于大多数类型的过程阀，促动器的转矩和/或力为压力差的函数。因此，尽管第一阀必须设有足以克服最大压力差开启阀的促动器，但其它阀可设有较小的促动器。这有利地减小促动器的尺寸和重量，但也减小了阀受到的疲劳应力，有利地减小了运行中阀的最终疲劳损坏的风险。提供较小的促动器的相关优点在于在压力差处于非所期望那样高时，可防止阀的意外操作。在本发明的一个实施例中，图2中的容器42,44,46,48设有具有相对较小的流量和能够在第一压力差下开启的阀58。阀60设有第二较大的流量，但设有相对较弱的促动器，该促动器仅可在适于预计开启时间的压力差下开启阀。该实施例在容器42处于高压下的同时防止较大的阀60的非预计开启，因而防止废物集管54的非预计的高流速，非预计的高流速可引起严重的操作问题。此外，如果谨慎选择阀60的开启压力差，则该阀的开启将自动补偿穿过阀58的流速中的变化，即使触动用以开启阀(通常是气动的)的数字信号，实际上阀将不会开启，直到实现所期望的差压。
通过使用将容器连接到废气通道上的两个或多个开启/关闭阀实现改善的性能也可使用用于执行循环中的其它步骤的两个或多个开启/关闭阀来实现。因此，可能期望用阀歧管将进气通道、吹扫气体通道、产物气体通道和平衡通道中的一个或多个连接到容器上，阀歧管包括成并行流动布置的两个或多个开启/关闭阀。控制系统还可构造成用以按顺序开启此类阀(当存在时)。
现在参看图3，其中相似的数字表示相似的部分，示出了根据本文所公开的实施例的PSA系统的一个实施例，其使用两个或多个阀以用于控制经由吹扫气体通道至吸附剂床或来自吸附剂床的气流。该吹扫通道可构造成用以仅执行吹扫步骤，或可构造成用以按顺序执行若干步骤。同样，尽管图3绘出了具有四个容器的PSA，但本发明可应用于具有任何数目的容器2或更多容器的PSA系统。在图3的实施例中，吹扫气体通道57经由阀歧管连接到各个容器42,44,46,48上，阀歧管包括成并行流动布置的至少两个开启/关闭阀66,68。类似于图2的实施例，压力传感器(未示出)可位于任何一个容器42,44,46,48上、吹扫气体通道57上或流体地连接到吹扫气体通道上的缓冲槽上。
现在参看图4，其中相似的数字表示相似的部分，示出了根据本文所公开的实施例的PSA系统的一个实施例，其使用两个或多个阀以用于控制进入或离开吸附剂床至产物回收通道的气流。在该实施例中，产物回收通道52经由阀歧管连接到各个容器42,44,46,48上，阀歧管包括成并行流动布置的至少两个开启/关闭阀70,72。类似于图2的实施例，压力传感器74可位于任何一个容器42,44,46,48上、产物回收通道52上(未示出)或流体地连接到产物回收通道52上的缓冲槽(未示出)上。
图4中的实施例的操作与前述实施例的略微不同在于将控制从产物集管52进入容器42中的流动。在一个或多个压力平衡步骤的最后一个之后开始最终加压步骤时，可通过使用净化的产物气体、未净化的进气或这两者来实现最终加压。通过使具有第一流量的第一阀70在开始最终加压步骤时开启，实现了进入容器42中的产物气体的第一流速。在本发明的一个实施例中，可选择阀70的流动限制，以便穿过阀70的流速引起离开PSA40的净产物流的偏差，其小于目标值，即，15%。在第一时间间隔之后，可开启供送阀80以实现部分产物的再加压。在第二时间间隔之后，可开启阀72。作为备选，替代产物阀70和阀72的位置，在供送阀80的位置处可提供至少两个阀，或可在各个位置处提供两个或多个阀。在其中在一个位置处提供两个阀而在其它位置处其它仅一个阀的实施例中，针对集管之间的流动存在五个相异的状态。没有流动来自于任一方向。仅从进料集管50的流入、仅从产物集管52流入，和穿过容器和通过开启阀的组合的流动阻力的两个组合。这些组合可允许定制集管之间的流速的比率以执行最终再加压，而没有使吸附剂床流化的缺点，且随后可有利地允许在其它情况下名义上其将构成最终加压步骤期间的净化产物的生产。这有利地增加了发生该吸附分离期间的PSA循环的分馏，且增加了吸附剂的生产率。
现在参看图5，其中相似的数字表示相似的部分，示出了根据本文所公开的实施例的PSA系统的一个实施例，其使用两个或多个阀以用于控制离开吸附剂床至平衡通道的气流。在该实施例中，平衡通道56经由阀歧管连接到各个容器42,44,46,48上，阀歧管包括成并行流动布置的至少两个开启/关闭阀76,78。类似于图2的实施例，压力传感器80可位于任何一个容器42,44,46,48上、平衡通道56上(未示出)或流体地连接到平衡通道56上的缓冲槽(未示出)上。如前文所述，平衡通道不必仅用于平衡，且可为本领域中已知的类型，其中相同的通道用于执行至少两个按顺序的步骤，如第一平衡步骤和第二平衡步骤。
现在参看图6，其中相似的数字表示相似的部分，示出了根据本文所公开的实施例的PSA系统的一个实施例，其使用两个或多个阀以用于控制气流流至或自吸附剂床流至产物回收通道、吹扫通道、废气通道和平衡通道中的各个。
如上文所述的循环吸附过程使用若干步骤（包括吸附、平衡和减压等）来实现所期望的分离。可取决于使用的容器和管路构造来上流或下流地执行这些步骤。例如，如图5中所示，PSA系统40包括设置在容器42,44,46,48上方的平衡通道56。循环吸附过程可通过平衡处于较高初始压力下的一个容器与处于较低初始压力下的另一个容器之间的压力来回收压力能，以实现最终的中间压力。如果不谨慎地控制速度，则沿上流方向执行压力平衡的容器具有流化和粉化下游阀和管路的潜在可能。因此，当选择用于两个或多个阀76,78的流动限制的幅度时，必须集中注意力。为了限制压力平衡开始时的流化的潜在可能，在压力差且因此速度为最大的情况下，具有有限流动区域的第一阀76可首先开启，将可实现的最大速度限制为流化上流容器所需的速度的一部分。在压力平衡步骤中的随后的点处，开启第二阀78，同时第一阀76保持开启，以增大流动的总面积和确保在所期望的时间周期中实现的中间压力。例如，可将在其间开启第二阀78的间隔编程为在一点处发生，在该点，容器之间的压力差较小，且上流容器中产生的速度将不会流化吸附剂。对于较大的速度控制，该原理可延伸至多个(三个或多个)阀，阀编程为用以在压力平衡期间以不同间隔开启来实现上流容器中的所期望的速度分布。
尽管图2至图6中仅示出了四个容器，但根据本文的实施例的PSA系统可包括任何数目的容器，如，2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个或更多容器。单个容器的PSA也可受益于本文的实施例，但压力平衡通道可能不是必需的。
现在参看图8和图9A至图9D，其中相似的数字代表相似的部分，示出了根据本文所公开的实施例的PSA系统的阀顺序。图8和图9A至图9D的PSA系统包括具有图8中所示的阀构造的8个容器，包括将容器连接到进气通道50、产物回收通道52、废气通道54、平衡通道56和吹扫气体通道57中的各个上的两个并联的开启/关闭阀。尽管仅示出了一个容器，但将认识到的是系统的8个容器类似于图2至图6中所示的实施例连接。
图9A至图9D中所示的阀顺序使用PSA循环中的三个平衡步骤，其包括：吸附("吸收")，其中容器处于高压下且优选为产生富集产物气体；"PrvEQ1"、"PrvEQ2"和"PrvEQ3"，其中容器提供用于压力平衡阶段的气体；泄料("泄料")，表示减压至系统的最低压力；"Rcv EQ1"、"Rcv EQ2"和"Rcv EQ3"，其中容器在压力平衡阶段期间接收气体；产物再加压("Prod Repress")；以及"Prv Purge"和"Rcv Purge"，其中分别从容器供送吹扫气体或将吹扫气体供送至容器。
通过将一个指定为"导阀"，其通常为在阶段开始期间开启的第一阀，来将容器连接到各个通道上的两个阀在图9A至图9D中区分开，"导向"阀具有较小的流动孔口以控制如上文所述的来自容器的初始流动。例如，图8中的阀58可为将容器连接到废气通道54上的导向阀，而阀60可为将容器连接到废气通道54上的第二阀。图9A至图9D中通过"延迟"指定出了第二阀的按顺序开启，其中导向阀的开启与第二阀的开启之间的时间延迟适用于PSA循环的阶段。图9A至图9D中所示的阀顺序使用PSA循环中的3个平衡步骤，其包括：吸附("吸附")，其中容器处于高压下且优选为产生富集产物气体；"Prv EQ1"、"Prv EQ2"和"Prv EQ3"，其中容器提供用于压力平衡阶段的气体；泄料("泄料")，表示减压至系统的最低压力；"RcvEQ1"、"RcvEQ2"和"RcvEQ3"，其中容器在压力平衡阶段期间接收气体；产物再加压("Prod Repress")；以及"Prv Purge"和"Rcv Purge"，其中分别从容器供送吹扫气体或将吹扫气体供送至容器。
现在参看图10A至图10E和图11，其中相似的数字代表相似的部分，示出了根据本文所公开的实施例的PSA系统的阀顺序。图10A至图10E和图11的PSA系统包括具有图10A至图10E中所示的阀构造的9个容器，包括将容器连接到进气通道50、产物回收通道52、废气通道54、第一平衡通道56(1)、第二平衡通道56(2)和吹扫通道57中的各个上的两个并联的开启/关闭阀。尽管仅示出了一个容器，但将认识到的是系统的9个容器类似于图2至图6中所示的实施例连接。
图11中所示的阀顺序使用PSA循环中的4个平衡步骤，其包括：吸附("吸附")，其中容器处于高压下且优选为产生富集产物气体；"Prv EQ1"、"Prv EQ2"、"Prv EQ3"和"Prv EQ4"，其中容器提供用于压力平衡阶段的气体；泄料("泄料")，表示减压至系统的最低压力；"Rcv EQ1"、"Rcv EQ2"、"Rcv EQ3"和"Rcv EQ4"，其中容器在压力平衡阶段期间接收气体；产物再加压("Prod Repress")；以及"Prv Purge"和"Rcv Purge"，其中分别从容器供送吹扫气体或将吹扫气体供送至容器。
通过将一个指定为"导阀"，其通常为在阶段开始期间开启的第一阀，来将容器连接到各个通道上的两个阀在图11中区分开，"导向"阀具有较小的流动孔口以控制如上文所述的来自容器的初始流动。例如，图10A至图10E中的阀58可为将容器连接到废气通道54上的导向阀，而阀60可为将容器连接到废气通道54上的第二阀。图9A至图9D中通过"延迟"指定出了第二阀的按顺序开启，其中导向阀的开启与第二阀的开启之间的时间延迟适用于PSA循环的阶段。图9A至图9D中所示的阀顺序使用PSA循环中的3个平衡步骤，其包括：吸附("吸附")，其中容器处于高压下且优选为产生富集产物气体；"Prv EQ1"、"Prv EQ2"和"Prv EQ3"，其中容器提供用于压力平衡阶段的气体；泄料("泄料")，表示减压至系统的最低压力；"Rcv EQ1"、"Rcv EQ2"和"Rcv EQ3"，其中容器在压力平衡阶段期间接收气体；产物再加压("Prod Repress")；以及"Prv Purge"和"Rcv Purge"，其中分别从容器供送吹扫气体或将吹扫气体供送至容器。图11示出了本发明的一些方面的应用的另一个实例，且与图9A至图9D中所示的实例的不同在于增加了第4个压力平衡，其中循环中包括附加的两个时间步骤，以便分别执行"Prv EQ4"和"Rcv EQ4"。
如上文所述，根据实施例的PSA系统包括成并行流动布置的两个或多个开启/关闭阀，以便在相应的循环期间提供针对流动至或来自吸附剂床的流动的加强控制。尽管使用许多阀用于各个步骤，但这里可通过适当地定位压力传感器来减少或最大限度地减少用于PSA系统的总件数。
有利的是，本文所公开的实施例可提供以下的一个或多个：提高工艺性能(产物气体的较高分馏回收率)；减小对传感器和反馈控制环路的依赖；在较少零件较大简单程度的情况下相当或更好的技术性能，以及允许"自动修复"模式的潜在可能，其中单个阀或单个传感器的损坏不会中断PSA系统的功能。
尽管本公开内容包括有限数目的实施例，但使得受益于本公开内容的技术人员将认识到可设计出未脱离本公开内容的范围的其它实施例。因此，应当仅通过所附权利要求限制该范围。
包括测试进程的本文所引用的所有文献在这里通过引用整体并入，就其中此类并入的所有权限而言，允许其达到此类公开内容与本发明的说明书一致的程度。
Claims (51)
1.一种变压吸附系统，包括：
其中具有一层或多层吸附剂材料层的多个容器；
连接到所述多个容器上的进气通道；
连接到所述多个容器上的产物回收通道；
连接到所述多个容器上的吹扫气体通道；
连接到所述多个容器上的废气通道；以及
连接到所述多个容器上的平衡通道；
所述产物回收通道经由歧管连接到所述多个容器中的各个容器上，所述歧管包括成并行流动布置的至少两个阀；以及
构造成用以按顺序开启所述至少两个阀的控制系统。
2.根据权利要求1所的系统，其特征在于，所述系统还包括以下中的至少一个：
所述吹扫气体通道经由歧管连接到所述多个容器中的各个容器上，所述歧管包括成并行流动布置的至少两个阀；
所述废气通道经由歧管连接到所述多个容器中的各个容器上，所述歧管包括成并行流动布置的至少两个阀；
所述平衡通道经由歧管连接到所述多个容器中的各个容器上，所述歧管包括成并行流动布置的至少两个阀；
其中，当所述相应的歧管存在时，所述控制系统构造成用以：
按顺序开启连接所述吹扫气体通道的所述歧管中的所述至少两个阀；
按顺序开启连接所述废气通道的所述歧管中的至少两个阀；以及
按顺序开启连接所述平衡通道的所述歧管中的至少两个阀。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的系统，其特征在于，所述相应的歧管中的各个所述阀均为开启/关闭阀。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，各个相应的歧管中的所述开启/关闭阀具有直径类似的流动孔口。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，各个相应的歧管中的所述开启/关闭阀具有直径不同的流动孔口。
6.根据权利要求1至权利要求5中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括以下中的至少一个：
用于测量所述多个容器中的各个容器中的压力的压力传感器；
用于测量所述产物回收通道中的压力的压力传感器；以及
用于测量流体地连接到所述产物回收通道上的缓冲容器中的压力的压力传感器；
其中所述控制系统构造成用以在按顺序开启连接所述产物回收通道的所述歧管中的至少两个阀期间，基于由以下中的至少一个(当存在时)测量的所述压力来确定阀的损坏：所述多个容器中的各个容器中的压力传感器、所述产物回收通道中的压力传感器和所述缓冲容器中的压力传感器。
7.根据权利要求2至权利要求6中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括以下中的至少一个：
用于测量所述多个容器中的各个容器中的压力的压力传感器；
用于测量所述吹扫气体通道中的压力的压力传感器；以及
用于测量流体地连接到所述吹扫气体通道上的缓冲容器中的压力的压力传感器；
其中所述控制系统构造成用以在按顺序开启连接所述吹扫气体通道的所述歧管中的至少两个阀期间，基于由以下中的至少一个(当存在时)测量的所述压力来确定阀的损坏：所述多个容器中的各个容器中的压力传感器、所述吹扫气体通道中的压力传感器和流体地连接到所述吹扫气体通道上的所述缓冲容器中的压力传感器。
8.根据权利要求2至权利要求7中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括以下中的至少一个：
用于测量所述多个容器中的各个容器中的压力的压力传感器；
用于测量所述废气通道中的压力的压力传感器；以及
用于测量流体地连接到所述废气通道上的缓冲容器中的压力的压力传感器；
其中所述控制系统构造成用以在按顺序开启连接所述废气通道的所述歧管中的至少两个阀期间，基于由以下中的至少一个(当存在时)测量的所述压力来确定阀的损坏：所述多个容器中的各个容器中的压力传感器、所述废气通道中的压力传感器和流体地连接到所述废气通道上的所述缓冲容器中的所述压力传感器。
9.根据权利要求2至权利要求8中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括以下中的至少一个：
用于测量所述多个容器中的各个容器中的压力的压力传感器；
用于测量所述平衡通道中的压力的压力传感器；以及
用于测量流体地连接到所述平衡通道上的缓冲容器中的压力的压力传感器；
其中所述控制系统构造成用以在按顺序开启连接所述平衡通道的所述歧管中的至少两个阀期间，基于由以下中的至少一个(当存在时)测量的所述压力来确定阀的损坏：所述多个容器中的各个容器中的压力传感器、所述平衡通道中的压力传感器和流体地连接到所述平衡通道上的所述缓冲容器中的所述压力传感器。
10.根据权利要求1至权利要求9中任一项所述的系统，其特征在于，一个或多个所述相应的歧管包括至少三个阀，以及其中所述控制系统构造成用以按顺序开启所述至少三个阀。
11.一种变压吸附系统，包括：
其中具有一层或多层吸附剂材料层的多个容器；
连接到所述多个容器上的进气通道；
连接到所述多个容器上的产物回收通道；
连接到所述多个容器上的吹扫气体通道；
连接到所述多个容器上的废气通道；以及
连接到所述多个容器上的平衡通道；
所述吹扫气体通道经由歧管连接到所述多个容器中的各个容器上，所述歧管包括成并行流动布置的至少两个阀；以及
构造成用以按顺序开启所述至少两个阀的控制系统。
12.根据权利要求11所的系统，其特征在于，所述系统还包括以下中的至少一个：
所述产物回收通道，其经由歧管连接到所述多个容器中的各个容器上，所述歧管包括成并行流动布置的至少两个阀；
所述废气通道，其经由歧管连接到多个容器中的各个容器上，所述歧管包括成并行流动布置的至少两个阀；
所述平衡通道，其经由歧管连接到所述多个容器中的各个容器上，所述歧管包括成并行流动布置的至少两个阀；
其中当所述相应的歧管存在时，所述控制系统构造成用以：
按顺序开启连接所述产物回收通道的所述歧管中的至少两个阀；
按顺序开启连接所述废气通道的所述歧管中的至少两个阀；以及
按顺序开启连接所述平衡通道的所述歧管中的至少两个阀。
13.根据权利要求11或权利要求12所述的系统，其特征在于，所述相应的歧管中的各个所述阀均为开启/关闭阀。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，各个相应的歧管中的所述开启/关闭阀具有直径类似的流动孔口。
15.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，各个相应的歧管中的所述开启/关闭阀具有直径不同的流动孔口。
16.根据权利要求11至权利要求15中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括以下中的至少一个：
用于测量所述多个容器中的各个容器中的压力的压力传感器；
用于测量所述吹扫气体通道中的压力的压力传感器；以及
用于测量流体地连接到所述吹扫气体通道上的缓冲容器中的压力的压力传感器；
其中所述控制系统构造成用以在按顺序开启连接所述吹扫气体通道的所述歧管中的至少两个阀期间，基于由以下中的至少一个(当存在时)测量的所述压力来确定阀的损坏：所述多个容器中的各个容器中的压力传感器、所述吹扫气体通道中的压力传感器和所述缓冲容器中的压力传感器。
17.根据权利要求12至权利要求16中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括以下中的至少一个：
用于测量所述多个容器中的各个容器中的压力的压力传感器；
用于测量所述产物回收通道中的压力的压力传感器；以及
用于测量流体地连接到所述产物回收通道上的缓冲容器中的压力的压力传感器；
其中所述控制系统构造成用以在按顺序开启连接所述产物回收通道的所述歧管中的至少两个阀期间，基于由以下中的至少一个(当存在时)测量的所述压力来确定阀的损坏：所述多个容器中的各个容器中的压力传感器、所述产物回收通道中的压力传感器和流体地连接到所述产物回收通道上的所述缓冲容器中的压力传感器。
18.根据权利要求12至权利要求17中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括以下中的至少一个：
用于测量所述多个容器中的各个容器中的压力的压力传感器；
用于测量所述废气通道中的压力的压力传感器；以及
用于测量流体地连接到所述废气通道上的缓冲容器中的压力的压力传感器；
其中所述控制系统构造成用以在按顺序开启连接所述废气通道的所述歧管中的至少两个阀期间，基于由以下中的至少一个(当存在时)测量的所述压力来确定阀的损坏：所述多个容器中的各个容器中的压力传感器、所述废气通道中的压力传感器和流体地连接到所述废气通道上的所述缓冲容器中的所述压力传感器。
19.根据权利要求12至权利要求18中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括以下中的至少一个：
用于测量所述多个容器中的各个容器中的压力的压力传感器；
用于测量所述平衡通道中的压力的压力传感器；以及
用于测量流体地连接到所述平衡通道上的缓冲容器中的压力的压力传感器；
其中所述控制系统构造成用以在按顺序开启连接所述平衡通道的所述歧管中的至少两个阀期间，基于由以下中的至少一个(当存在时)测量的所述压力来确定阀的损坏：所述多个容器中的各个容器中的压力传感器、所述平衡通道中的压力传感器和流体地连接到所述平衡通道上的所述缓冲容器中的所述压力传感器。
20.根据权利要求11至权利要求19中任一项所述的系统，其特征在于，一个或多个所述相应的歧管包括至少三个阀，以及其中所述控制系统构造成用以按顺序开启所述至少三个阀。
21.一种变压吸附系统，包括：
其中具有一层或多层吸附剂材料层的多个容器；
连接到所述多个容器上的进气通道；
连接到所述多个容器上的产物回收通道；
连接到所述多个容器上的吹扫气体通道；
连接到所述多个容器上的废气通道；以及
连接到所述多个容器上的平衡通道；
所述废气通道经由歧管连接到多个容器中的各个容器上，所述歧管包括成并行流动布置的至少两个阀；以及
构造成用以按顺序开启至少两个阀的控制系统。
22.根据权利要求21所的系统，其特征在于，所述系统还包括以下中的至少一个：
所述产物回收通道，其经由歧管连接到所述多个容器中的各个容器上，所述歧管包括成并行流动布置的至少两个阀；
所述吹扫气体通道，其经由歧管连接到所述多个容器中的各个容器上，所述歧管包括成并行流动布置的至少两个阀；
所述平衡通道，其经由歧管连接到所述多个容器中的各个容器上，所述歧管包括成并行流动布置的至少两个阀；
其中当所述相应的歧管存在时，所述控制系统构造成用以：
按顺序开启连接所述产物回收通道的所述歧管中的至少两个阀；
按顺序开启连接所述吹扫气体通道的所述歧管中的至少两个阀；
按顺序开启连接所述平衡通道的所述歧管中的至少两个阀。
23.根据权利要求21或权利要求22所述的系统，其特征在于，所述相应的歧管中的各个所述阀均为开启/关闭阀。
24.根据权利要求23所述的系统，其特征在于，各个相应的歧管中的所述开启/关闭阀具有直径类似的流动孔口。
25.根据权利要求23所述的系统，其特征在于，各个相应的歧管中的所述开启/关闭阀具有直径不同的流动孔口。
26.根据权利要求21至权利要求25中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括以下中的至少一个：
用于测量所述多个容器中的各个容器中的压力的压力传感器；
用于测量所述废气通道中的压力的压力传感器；以及
用于测量流体地连接到所述废气通道上的缓冲容器中的压力的压力传感器；
其中所述控制系统构造成用以在按顺序开启连接所述废气通道的所述歧管中的至少两个阀期间，基于由以下中的至少一个（当存在时)测量的所述压力来确定阀的损坏：所述多个容器中的各个容器中的压力传感器、所述废气通道中的压力传感器和所述缓冲容器中的压力传感器。
27.根据权利要求22至权利要求26中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括以下中的至少一个：
用于测量所述多个容器中的各个容器中的压力的压力传感器；
用于测量所述吹扫气体通道中的压力的压力传感器；以及
用于测量流体地连接到所述吹扫气体通道上的缓冲容器中的压力的压力传感器；
其中所述控制系统构造成用以在按顺序开启连接所述吹扫气体通道的所述歧管中的至少两个阀期间，基于由以下中的至少一个(当存在时)测量的所述压力来确定阀的损坏：所述多个容器中的各个容器中的压力传感器、所述吹扫气体通道中的压力传感器和流体地连接到所述吹扫气体通道上的所述缓冲容器中的压力传感器。
28.根据权利要求22至权利要求27中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括以下中的至少一个：
用于测量所述多个容器中的各个容器中的压力的压力传感器；
用于测量所述产物回收通道中的压力的压力传感器；以及
用于测量流体地连接到所述产物回收通道上的缓冲容器中的压力的压力传感器；
其中所述控制系统构造成用以在按顺序开启连接所述产物回收通道的所述歧管中的至少两个阀期间，基于由以下中的至少一个(当存在时)测量的所述压力来确定阀的损坏：所述多个容器中的各个容器中的压力传感器、所述产物回收通道中的压力传感器和流体地连接到所述产物回收通道上的所述缓冲容器中的压力传感器。
29.根据权利要求22至权利要求28中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括以下中的至少一个：
用于测量所述多个容器中的各个容器中的压力的压力传感器；
用于测量所述平衡通道中的压力的压力传感器；以及
用于测量流体地连接到所述平衡通道上的缓冲容器中的压力的压力传感器；
其中所述控制系统构造成用以在按顺序开启连接所述平衡通道的所述歧管中的至少两个阀期间，基于由以下中的至少一个(当存在时)测量的所述压力来确定阀的损坏：所述多个容器中的各个容器中的压力传感器、所述平衡通道中的压力传感器和流体地连接到所述平衡通道上的所述缓冲容器中的所述压力传感器。
30.根据权利要求21至权利要求29中任一项所述的系统，其特征在于，一个或多个所述相应的歧管包括至少三个阀，以及其中所述控制系统构造成用以按顺序开启所述至少三个阀。
31.一种变压吸附系统，包括：
其中具有一层或多层吸附剂材料层的多个容器；
连接到所述多个容器上的进气通道；
连接到所述多个容器上的产物回收通道；
连接到所述多个容器上的吹扫气体通道；
连接到所述多个容器上的废气通道；以及
连接到所述多个容器上的平衡通道；
所述平衡通道经由歧管连接到所述多个容器中的各个容器上，所述歧管包括成并行流动布置的至少两个阀；以及
构造成用以按顺序开启所述至少两个阀的控制系统。
32.根据权利要求31所的系统，其特征在于，所述系统还包括以下中的至少一个：
所述产物回收通道，其经由歧管连接到所述多个容器中的各个容器上，所述歧管包括成并行流动布置的至少两个阀；
所述吹扫气体通道，其经由歧管连接到所述多个容器中的各个容器上，所述歧管包括成并行流动布置的至少两个阀；
所述废气通道，其经由歧管连接到多个容器中的各个容器上，所述歧管包括成并行流动布置的至少两个阀；
其中当所述相应的歧管存在时，所述控制系统构造成用以：
按顺序开启连接所述产物回收通道的所述歧管中的至少两个阀；
按顺序开启连接所述吹扫气体通道的所述歧管中的至少两个阀；以及
按顺序开启连接所述废气通道的所述歧管中的至少两个阀。
33.根据权利要求31或权利要求32所述的系统，其特征在于，所述相应的歧管中的各个所述阀均为开启/关闭阀。
34.根据权利要求33所述的系统，其特征在于，各个相应的歧管中的所述开启/关闭阀具有直径类似的流动孔口。
35.根据权利要求33所述的系统，其特征在于，各个相应的歧管中的所述开启/关闭阀具有直径不同的流动孔口。
36.根据权利要求31至权利要求35中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括以下中的至少一个：
用于测量所述多个容器中的各个容器中的压力的压力传感器；
用于测量所述平衡通道中的压力的压力传感器；以及
用于测量流体地连接到所述平衡通道上的缓冲容器中的压力的压力传感器；
其中所述控制系统构造成用以在按顺序开启连接所述平衡通道的所述歧管中的至少两个阀期间，基于由以下中的至少一个(当存在时)测量的所述压力来确定阀的损坏：所述多个容器中的各个容器中的压力传感器、所述平衡通道中的压力传感器和所述缓冲容器中的所述压力传感器。
37.根据权利要求32至权利要求36中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括以下中的至少一个：
用于测量所述多个容器中的各个容器中的压力的压力传感器；
用于测量所述吹扫气体通道中的压力的压力传感器；以及
用于测量流体地连接到所述吹扫气体通道上的缓冲容器中的压力的压力传感器；
其中所述控制系统构造成用以在按顺序开启连接所述吹扫气体通道的所述歧管中的至少两个阀期间，基于由以下中的至少一个(当存在时)测量的所述压力来确定阀的损坏：所述多个容器中的各个容器中的压力传感器、所述吹扫气体通道中的压力传感器和流体地连接到所述吹扫气体通道上的所述缓冲容器中的压力传感器。
38.根据权利要求32至权利要求37中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括以下中的至少一个：
用于测量所述多个容器中的各个容器中的压力的压力传感器；
用于测量所述废气通道中的压力的压力传感器；以及
用于测量流体地连接到所述废气通道上的缓冲容器中的压力的压力传感器；
其中所述控制系统构造成用以在按顺序开启连接所述废气通道的所述歧管中的至少两个阀期间，基于由以下中的至少一个(当存在时)测量的所述压力来确定阀的损坏：所述多个容器中的各个容器中的压力传感器、所述废气通道中的压力传感器和流体地连接到所述废气通道上的所述缓冲容器中的压力传感器。
39.根据权利要求32至权利要求38中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括以下中的至少一个：
用于测量所述多个容器中的各个容器中的压力的压力传感器；
用于测量所述产物回收通道中的压力的压力传感器；以及
用于测量流体地连接到所述产物回收通道上的缓冲容器中的压力的压力传感器；
其中所述控制系统构造成用以在按顺序开启连接所述产物回收通道的所述歧管中的至少两个阀期间，基于由以下中的至少一个(当存在时)测量的所述压力来确定阀的损坏：所述多个容器中的各个容器中的压力传感器、所述产物回收通道中的压力传感器和流体地连接到所述产物回收通道上的所述缓冲容器中的压力传感器。
40.根据权利要求31至权利要求39中任一项所述的系统，其特征在于，一个或多个所述相应的歧管包括至少三个阀，以及其中所述控制系统构造成用以按顺序开启所述至少三个阀。
41.一种变压吸附系统，包括：
其中具有一层或多层吸附剂材料层的多个容器；
连接到所述多个容器上的进气通道；
连接到所述多个容器上的产物回收通道；
连接到所述多个容器上的吹扫气体通道；
连接到所述多个容器上的废气通道；以及
连接到所述多个容器上的平衡通道；
所述产物回收通道经由歧管连接到所述多个容器中的各个容器上，所述歧管包括成并行流动布置的至少两个阀；
所述吹扫气体通道经由歧管连接到所述多个容器中的各个容器上，所述歧管包括成并行流动布置的至少两个阀；
所述废气通道经由歧管连接到多个容器中的各个容器上，所述歧管包括成并行流动布置的至少两个阀；
所述平衡通道经由歧管连接到所述多个容器中的各个容器上，所述歧管包括成并行流动布置的至少两个阀；以及
控制系统，其构造成用以：
按顺序开启连接所述产物回收通道的所述歧管中的至少两个阀；
按顺序开启连接所述吹扫气体通道的所述歧管中的至少两个阀；
按顺序开启连接所述废气通道的所述歧管中的至少两个阀；以及
按顺序开启连接所述平衡通道的所述歧管中的至少两个阀。
42.根据权利要求41所述的系统，其特征在于，所述相应的歧管中的各个所述阀均为开启/关闭阀。
43.根据权利要求42所述的系统，其特征在于，各个相应的歧管中的所述开启/关闭阀具有直径类似的流动孔口。
44.根据权利要求42所述的系统，其特征在于，各个相应的歧管中的所述开启/关闭阀具有直径不同的流动孔口。
45.根据权利要求41至权利要求44中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括以下中的至少一个：
用于测量所述多个容器中的各个容器中的压力的压力传感器；
用于测量所述产物回收通道中的压力的压力传感器；以及
用于测量流体地连接到所述产物回收通道上的缓冲容器中的压力的压力传感器；
用于测量所述吹扫气体通道中的压力的压力传感器；以及
用于测量流体地连接到所述吹扫气体通道上的缓冲容器中的压力的压力传感器；
用于测量所述废气通道中的压力的压力传感器；以及
用于测量流体地连接到所述废气通道上的缓冲容器中的压力的压力传感器；
用于测量所述平衡通道中的压力的压力传感器；以及
用于测量流体地连接到所述平衡通道上的缓冲容器中的压力的压力传感器；
其中所述控制系统构造成用以基于以下中至少一个来确定阀的损坏：
在按顺序开启连接所述产物回收通道的所述歧管中的至少两个阀期间，通过所述多个容器中的各个容器中的压力传感器、所述产物回收通道中的压力传感器和流体地连接到所述产物回收通道上的所述缓冲容器中的压力传感器中的至少一个(当存在时)测量的压力；
在按顺序开启连接所述吹扫气体通道的所述歧管中的至少两个阀期间，通过所述多个容器中的各个容器中的压力传感器、所述吹扫气体通道中的压力传感器和流体地连接到所述吹扫气体通道上的所述缓冲容器中的压力传感器中的至少一个(当存在时)测量的压力；
在按顺序开启连接所述废气通道的歧管中的至少两个阀期间，通过所述多个容器中的各个容器中的压力传感器、所述废气通道中的压力传感器和流体地连接到所述废气通道上的所述缓冲容器中的压力传感器中的至少一个(当存在时)测量的压力；
在按顺序开启连接所述平衡通道的歧管中的至少两个阀期间，通过所述多个容器中的各个容器中的压力传感器、所述平衡通道中的压力传感器和流体地连接到所述平衡通道上的所述缓冲容器中的压力传感器中的至少一个(当存在时)测量的压力。
46.根据权利要求41至权利要求45中任一项所述的系统，其特征在于，一个或多个所述相应的歧管包括至少三个阀，以及其中所述控制系统构造成用以按顺序开启所述至少三个阀。
47.根据权利要求1至权利要求46中任一项所述的系统，其特征在于，成并行流动布置的所述相应的至少两个阀的尺寸确定为以便保持所述相应的容器的速度低于将流化其中的所述吸附剂材料的速度。
48.根据权利要求47所述的系统，其特征在于，所述控制系统构造成用以基于压力、压力差、压力变化速率或压力变化速率中的变化率来按顺序开启所述阀。
49.根据权利要求1至权利要求48中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
所述进气通道，其经由歧管连接到所述多个容器中的各个容器上，所述歧管包括成并行流动布置的至少两个阀；以及
构造成用以按顺序开启所述至少两个供送阀的控制系统。
50.一种操作变压吸附系统的方法，所述系统包括多个容器、连接到所述多个容器上的进气通道、连接到所述多个容器上的产物回收通道、连接到所述多个容器上的吹扫气体通道和连接到所述多个容器上的废气通道，所述方法包括以下的至少一个：
按顺序开启设置成并行流动布置的两个或多个阀和将所述多个容器中的其中一个容器连接到所述产物回收通道上；
按顺序开启设置成并行流动布置的两个或多个阀和将所述多个容器中的其中一个容器连接到所述废气通道上；
按顺序开启设置成并行流动布置的两个或多个阀和将所述多个容器中的其中一个容器连接到所述平衡通道上；以及
按顺序开启设置成并行流动布置的两个或多个阀和将所述多个容器中的其中一个容器连接到所述吹扫气体通道上。
51.根据权利要求50所述的方法，其特征在于，所述方法还包括响应于阀的损坏开启设置成并行流动布置的冗余阀。
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