CN103357245A - 吸附方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于在5个或更多个吸附床中，自包含第一种气体和第二种气体例如H2的进料气体混合物分离第一种气体例如CO2的方法，每一个床含有对第一种气体有选择性的吸附剂。所述方法包括使吸附床中的每一个经受包含以下顺序的重复循环：(a)进料步骤，(b)冲洗步骤，(c)压力下降平衡步骤，(d)泄料步骤，(e)排空步骤，(f)压力增加平衡步骤，和(g)再增压步骤。所述进料气体混合物可为来自蒸汽/烃重整方法的重整产品。

Description

吸附方法
背景
通过烃类的蒸汽重整生产氢为熟知的。在基本制法中，起初处理烃或烃类的混合物，以去除会不利地影响催化剂重整装置(reformer catalyst)的微量污染物，比如硫和烯烃。
预处理的烃一般地被压缩例如至约1.5 MPa-3 MPa，并且在进入重整炉之前与约5 MPa的高压蒸汽合并。重整炉本身通常含有装填催化剂的蒸汽/烃混合物通过的管子。保持升高的温度例如约860℃，以驱动为吸热的反应。
来自重整炉的流出物主要为以接近炉内温度和压力下的平衡量的比例存在的H2、CO和CO2，伴随存在少量的甲烷。重整产品照惯例被引入到一-或二级变换反应器(one- or two-stage shift reactor)中，以形成另外的H2和CO2。这种变换反应器通过在蒸汽存在下于高温下反应使CO转化为CO2，伴随释放另外的氢。烃/蒸汽重整炉与变换炉的组合为本领域普通技术人员熟知的。
已提出各种方法以分离来自变换炉的流出物，以从中回收氢和CO2。
在一种这样的方法中，包含H2、CO2和H2O (含有少量CH4和CO)的变换反应器流出物被引入到对CO2有选择性的基于化学溶剂的吸附单元中。这种单元基于熟知的胺洗(amine wash)或Benfield方法进行操作，其中CO2分别通过溶解于吸收剂溶液即胺溶液或碳酸钾溶液自流出物去除。照惯例，这样的单元去除变换炉流出物中的约95%的CO2。
在另一种方法中，循环变压吸附(PSA)系统或循环真空变压(cyclic vacuum pressure swing) (VPSA)系统正被用于自转移的重整产品流去除CO2。设计这些系统以通过选择性吸附分离气体混合物，其中气体混合物通过含有选择性保留CO2的吸附床的多个吸附柱。
本发明涉及通过真空变压吸附技术分离CO2。
相关的公开包括美国专利第4,171,206号、美国专利第4,299,596号、美国专利第4,770,676号、美国专利第4,790,858号、美国专利第4,840,647号、美国专利第4,857,083号、美国专利第4,869,894号、美国专利第4,913,709号、美国专利第4,915,711号、美国专利第4,963,339号、美国专利第5,000,925号、美国专利第5,026,406号、美国专利第5,051,115号、美国专利第5,133,785号、美国专利第5,248,322号、美国专利第5,354,346号、美国专利第6,245,127号、美国专利第7,550,030号、美国专利第7,618,478号、美国专利第7,740,688号和美国专利第RE31014号，其每一篇通过引用结合到本文中。
按照本发明产生的CO2可用于任何需要的目的。例如，所产生的CO2可用于液化，以产生食品级质量的产品、用于提高油回收(oil recovery)的超临界CO2或用于隔离以避免大气中的另外温室气体，满足监管要求的简单CO2 (simply CO2)。
工业上需要自含有高压CO2的流，例如具有1 MPa-7 MPa范围内的压力的重整产品流分离CO2。
工业上需要增大CO2的回收。工业上需要大于90摩尔%的CO2回收。
工业上需要高的CO2纯度。工业上需要CO2产品流中的CO2纯度基于折干计算为至少95摩尔%。
工业上需要来自吸附系统的高CO2纯度，在这种系统中除了凝结水以外不需要进一步的纯化。
工业上需要减少用于吸附方法的压缩成本，这种吸附方法使用变压吸附技术自含有CO2的混合物分离CO2。
发明简述
本发明涉及用于在至少5个吸附床的几个中自包含第一种气体和第二种气体的进料气体混合物分离第一种气体的方法，每一个吸附床含有对第一种气体有选择性的吸附剂。存在如以下概述的所述方法的几个方面：
方面1－一种方法，所述方法包括使吸附床中的每一个经受包括以下顺序的步骤的重复循环：(a) 进料步骤，(b) 冲洗步骤，(c) 压力下降平衡步骤，(d) 泄料步骤(blowdown step)，(e) 排空步骤(evacuation step)，(f) 压力增加平衡步骤，和(g) 再增压步骤，其中：
进料步骤(a) 包括把进料气体混合物以1 MPa-7 MPa范围内的进料气体压力引入到经历进料步骤的吸附床中，并在经历进料步骤的吸附床中的吸附剂上吸附第一种气体，同时自经历进料步骤的吸附床抽出(withdrawing)贫第一种气体的排出气体；
冲洗步骤(b) 包括以进料气体压力的0.5-1倍范围内的冲洗气体(rinse gas)压力或进料气体压力的0.5-0.8倍范围内的冲洗气体压力，把包含第一种气体的冲洗气体同向地引入到经历冲洗步骤的吸附床中，同时自经历冲洗步骤的吸附床同向地抽出冲洗气体流出物；
压力下降平衡步骤(c) 包括自经历压力下降平衡步骤的吸附床同向地抽出压力平衡气体，并使压力平衡气体通过经历压力增加平衡步骤的吸附床，从而使经历压力下降平衡步骤的吸附床与经历压力增加平衡步骤的吸附床之间的压力平衡；
泄料步骤(d) 包括自经历泄料步骤的吸附床抽出泄料气体，并压缩泄料气体以增加泄料气体的压力，从而形成冲洗气体用于经历冲洗步骤的吸附床；
排空步骤(e) 包括以足以使第一种气体解除吸附的排空压力，自经历排空步骤的吸附床抽出包含第一种气体的产品流，用于形成产品流，并压缩产品流以增加产品流的压力；
压力增加平衡步骤(f) 包括自经历压力下降平衡步骤的吸附床把压力平衡气体对流地引入到经历压力增加平衡步骤的吸附床中；和
再增压步骤(g) 包括通过以下过程中的至少一种增加经历再增压步骤的吸附床中的压力，直到经历再增压步骤的吸附床基本上处于进料气体压力下：(g1) 把进料气体混合物同向地引入到经历再增压步骤的吸附床中，和(g2) 把来自经历进料步骤的吸附床的贫第一种气体的一部分排出气体对流地引入到经历再增压步骤的吸附床中。
方面2－方面1的方法，其中第一种气体为CO2和第二种气体为H2。
方面3－方面2的方法，其中进料气体混合物还包含CO。
方面4－方面3的方法，其中进料气体混合物包含50摩尔%-90摩尔%的H2、1摩尔%-15摩尔%的CH4、10摩尔%-25摩尔%的CO2和1摩尔%-10摩尔%的CO。
方面5－方面1-4中任何一个方面的方法，其中排空压力在7 kPa-95 kPa或7 kPa-50 kPa的范围内。
方面6－方面1-5中任何一个方面的方法，其中进料气体压力在1.8 MPa-3.6 MPa的范围内。
方面7－方面1-6中任何一个方面的方法，其中泄料气体自经历泄料步骤的吸附床被抽出，直到经历泄料步骤的吸附床中的压力达到100 kPa-500 kPa或100 kPa-200 kPa范围内的泄料压力(blowdown pressure)。
方面8－方面1-7中任何一个方面的方法，其中泄料步骤(d)中的泄料气体自经历泄料步骤的吸附床被同向地抽出。
方面9－方面1-7中任何一个方面的方法，其中泄料步骤(d)中的泄料气体自经历泄料步骤的吸附床被对流地抽出。
方面10－方面1-7中任何一个方面的方法，其中泄料步骤(d)中的泄料气体自经历泄料步骤的吸附床被同向和对流地抽出。
方面11－方面1-10中任何一个方面的方法，其中排空步骤(e)中的产品流自经历排空步骤的吸附床被同向地抽出。
方面12－方面1-10中任何一个方面的方法，其中排空步骤(e)中的产品流自经历排空步骤的吸附床被对流地抽出。
方面13－方面1-10中任何一个方面的方法，其中排空步骤(e)中的产品流自经历排空步骤的吸附床被同向和对流地抽出。
方面14－方面1-13中任何一个方面的方法，所述方法进一步包括冲洗气体流出物平衡步骤，其中所述冲洗气体流出物平衡步骤在重复循环中的压力增加平衡步骤(f)之后和在再增压步骤(g)之前，其中：
所述冲洗气体流出物平衡步骤包括把至少一部分冲洗气体流出物自经历冲洗步骤的吸附床对流地引入到经历冲洗气体流出物平衡步骤的吸附床中。
方面15－方面1-13中任何一个方面的方法，所述方法进一步包括冲洗气体流出物平衡步骤，其中所述冲洗气体流出物平衡步骤在重复循环中的压力增加平衡步骤(f)之后和在再增压步骤(g)之前，其中：
所述冲洗气体流出物平衡步骤包括把至少一部分冲洗气体流出物自经历冲洗步骤的吸附床对流地引入到经历冲洗气体流出物平衡步骤的吸附床中，同时进行以下过程中的至少一个：(i) 把进料气体同向地引入到经历冲洗气体流出物平衡步骤的吸附床中，和(ii) 把一部分排出气体自经历进料步骤的吸附床对流地引入到经历冲洗气体流出物平衡步骤的吸附床中。
方面16－方面1-15中任何一个方面的方法，所述方法进一步包括第二个压力下降平衡步骤和第二个压力增加平衡步骤，其中第二个压力下降平衡步骤在重复循环中的压力下降平衡步骤(c)之后和在泄料步骤(d)之前，其中第二个压力增加平衡步骤在重复循环中的排空步骤(e)之后和在压力增加平衡步骤(f)之前，其中：
第二个压力下降平衡步骤包括自经历第二个压力下降平衡步骤的吸附床同向地抽出第二种压力平衡气体，并使第二种压力平衡气体通过经历第二个压力增加平衡步骤的吸附床，从而使经历第二个压力下降平衡步骤的吸附床与经历第二个压力增加平衡步骤的吸附床之间的压力平衡；和
第二个压力增加平衡步骤包括把第二种压力平衡气体自经历第二个压力下降平衡步骤的吸附床对流地引入到经历第二个压力增加平衡步骤的吸附床中。
方面17－方面16的方法，所述方法进一步包括第三个压力下降平衡步骤和第三个压力增加平衡步骤，其中第三个压力下降平衡步骤在重复循环中的第二个压力下降平衡步骤之后和在泄料步骤(d)之前，其中第三个压力增加平衡步骤在排空步骤(e)之后和在第二个压力增加平衡步骤之前，其中：
第三个压力下降平衡步骤包括自经历第三个压力下降平衡步骤的吸附床同向地抽出第三种压力平衡气体，并使第三种压力平衡气体通过经历第三个压力增加平衡步骤的吸附床，从而使经历第三个压力下降平衡步骤的吸附床与经历第三个压力增加平衡步骤的吸附床之间的压力平衡；和
第三个压力增加平衡步骤包括把第三种压力平衡气体自经历第三个压力下降平衡步骤的吸附床对流地引入到经历第三个压力增加平衡步骤的吸附床中。
方面18－方面17的方法，所述方法进一步包括第四个压力下降平衡步骤和第四个压力增加平衡步骤，其中第四个压力下降平衡步骤在重复循环中的第三个压力下降平衡步骤之后和在泄料步骤(d)之前，其中第四个压力增加平衡步骤在排空步骤(e)之后和在第三个压力增加平衡步骤之前，其中：
第四个压力下降平衡步骤包括自经历第四个压力下降平衡步骤的吸附床同向地抽出第四种压力平衡气体，并使第四种压力平衡气体通过经历第四个压力增加平衡步骤的吸附床，从而使经历第四个压力下降平衡步骤的吸附床与经历第四个压力增加平衡步骤的吸附床之间的压力平衡；和
第四个压力增加平衡步骤包括把第四种压力平衡气体自经历第四个压力下降平衡步骤的吸附床对流地引入到经历第四个压力增加平衡步骤的吸附床中。
方面19－方面1-15中任何一个方面的方法，所述方法进一步包括第二个压力下降平衡步骤和第二个压力增加平衡步骤，其中第二个压力下降平衡步骤在重复循环中的进料步骤(a)之后和在冲洗步骤(b)之前，其中第二个压力增加平衡步骤在重复循环中的压力增加平衡步骤之后和在再增压步骤(g)之前，其中：
第二个压力下降平衡步骤包括自经历第二个压力下降平衡步骤的吸附床同向地抽出第二种压力平衡气体，并使第二种压力平衡气体通过经历第二个压力增加平衡步骤的吸附床，从而使经历第二个压力下降平衡步骤的吸附床与经历第二个压力增加平衡步骤的吸附床之间的压力平衡；和
第二个压力增加平衡步骤包括自经历第二个压力下降平衡步骤的吸附床对流地引入第二种压力平衡气体，同时进行以下过程中的至少一个：(i) 把进料气体同向地引入到经历第二个压力增加平衡步骤的吸附床中，和(ii) 把一部分排出气体自经历进料步骤的吸附床对流地引入到经历第二个压力增加平衡步骤的吸附床中。
方面20－方面19的方法，所述方法进一步包括第三个压力下降平衡步骤和第三个压力增加平衡步骤，其中第三个压力下降平衡步骤在重复循环中的第二个压力下降平衡步骤之后和在泄料步骤(d)之前，其中第三个压力增加平衡步骤在重复循环中的排空步骤(e)之后和在第二个压力增加平衡步骤之前，其中：
第三个压力下降平衡步骤包括自经历第三个压力下降平衡步骤的吸附床同向地抽出第三种压力平衡气体，并使第三种压力平衡气体通过经历第三个压力增加平衡步骤的吸附床，从而使经历第三个压力下降平衡步骤的吸附床与经历第三个压力增加平衡步骤的吸附床之间的压力平衡；和
第三个压力增加平衡步骤包括把第三种压力平衡气体自经历第三个压力下降平衡步骤的吸附床对流地引入到经历第三个压力增加平衡步骤的吸附床中。
方面21－方面20的方法，所述方法进一步包括第四个压力下降平衡步骤和第四个压力增加平衡步骤，其中第四个压力下降平衡步骤在重复循环中的第三个压力下降平衡步骤之后和在泄料步骤(d)之前，其中第四个压力增加平衡步骤在排空步骤(e)之后和在第三个压力增加平衡步骤之前，其中：
第四个压力下降平衡步骤包括自经历第四个压力下降平衡步骤的吸附床同向地抽出第四种压力平衡气体，并使第四种压力平衡气体通过经历第四个压力增加平衡步骤的吸附床，从而使经历第四个压力下降平衡步骤的吸附床与经历第四个压力增加平衡步骤的吸附床之间的压力平衡；和
第四个压力增加平衡步骤包括把第四种压力平衡气体自经历第四个压力下降平衡步骤的吸附床对流地引入到经历第四个压力增加平衡步骤的吸附床中。
方面22－方面17、18、20或21中任何一个方面的方法，所述方法进一步包括一种预备的清洗步骤(a provide purge step)和清洗步骤(purge step)，其中所述预备的清洗步骤在重复循环中的第三个压力下降平衡步骤或第四个压力下降平衡步骤之后和在泄料步骤(d)之前，其中清洗步骤在排空步骤(e)之后和在第三个压力增加平衡步骤或第四个压力增加平衡步骤之前，其中：
所述预备的清洗步骤包括自经历预备的清洗步骤的吸附床同向地抽出清洗气体(purge gas)，并使清洗气体通过经历清洗步骤的吸附床；和
清洗步骤包括自经历预备的清洗步骤的吸附床把清洗气体对流地引入到经历清洗步骤的吸附床中，同时自经历清洗步骤的吸附床以排空压力对流地抽出包含第一种气体的清洗气体流出物，并合并清洗气体与产品流。
方面23－方面22的方法，其中预备的清洗步骤进一步包括同向地引入冲洗气体，同时抽出清洗气体。
方面24－方面1-23中任何一个方面的方法，其中增加经历再增压步骤(g)的吸附床中的压力进一步包括自经历冲洗步骤的吸附床对流地引入至少一部分冲洗气体流出物。
方面25－方面1-24中任何一个方面的方法，其中泄料气体不与进料气体混合物混合。
方面26－方面1-25中任何一个方面的方法，其中所述至少5个吸附床中没有一个经受压力平衡步骤，吸附床不经历重复循环。
方面27－方面1-26中任何一个方面的方法，其中再增压步骤不包括自不经历重复循环的吸附床引入排出气体。
方面28－方面1-27中任何一个方面的方法，其中两个或更多个吸附床同时经历排空步骤。
优选存在如下说明的实施方案：
实施方案1. 一种用于在至少5个吸附床的几个中自包含第一种气体和第二种气体的进料气体混合物分离第一种气体的方法，每一个床含有对第一种气体有选择性的吸附剂，所述方法包括使吸附床中的每一个经历包含以下顺序的步骤的重复循环：(a) 进料步骤，(b) 冲洗步骤，(c) 压力下降平衡步骤，(d) 泄料步骤，(e) 排空步骤，(f) 压力增加平衡步骤，和(g) 再增压步骤，其中：
进料步骤(a)包括把进料气体混合物以1 MPa-7 MPa范围内的进料气体压力引入到经历进料步骤的吸附床中，并在经历进料步骤的吸附床中的吸附剂上吸附第一种气体，同时自经历进料步骤的吸附床抽出贫第一种气体的排出气体；
冲洗步骤(b)包括以进料气体压力的0.5-1倍范围内的冲洗气体压力，把包含第一种气体的冲洗气体同向地引入到经历冲洗步骤的吸附床中，同时自经历冲洗步骤的吸附床同向地抽出冲洗气体流出物；
压力下降平衡步骤(c)包括自经历压力下降平衡步骤的吸附床同向地抽出压力平衡气体，并使压力平衡气体通过经历压力增加平衡步骤的吸附床，从而使经历压力下降平衡步骤的吸附床与经历压力增加平衡步骤的吸附床之间的压力平衡；
泄料步骤(d)包括自经历泄料步骤的吸附床抽出泄料气体，并压缩泄料气体以增加泄料气体的压力，从而形成冲洗气体用于经历冲洗步骤的吸附床；
排空步骤(e)包括以足以使第一种气体解除吸附的排空压力，自经历排空步骤的吸附床抽出包含第一种气体的产品流用于形成产品流，并压缩产品流以增加产品流的压力；
压力增加平衡步骤(f)包括自经历压力下降平衡步骤的吸附床把压力平衡气体对流地引入到经历压力增加平衡步骤的吸附床中；和
再增压步骤(g)包括通过以下过程中的至少一种增加经历再增压步骤的吸附床中的压力，直到经历再增压步骤的吸附床基本上处于进料气体压力下：(g1) 把进料气体混合物同向地引入到经历再增压步骤的吸附床中，和(g2) 把来自经历进料步骤的吸附床的贫第一种气体的一部分排出气体对流地引入到经历再增压步骤的吸附床中。
实施方案2. 实施方案1的方法，其中第一种气体为CO2和第二种气体为H2。
实施方案3. 实施方案2的方法，其中进料气体混合物还包含CO。
实施方案4. 实施方案1的方法，其中进料气体压力在1.8 MPa-3.6 MPa的范围内。
实施方案5. 实施方案1的方法，其中排空压力在7 kPa-95 kPa的范围内，和其中泄料气体自经历泄料步骤的吸附床被抽出，直到经历泄料步骤的吸附床中的压力达到100 kPa-500 kPa范围内的泄料压力。
实施方案6. 实施方案1的方法，其中所述重复循环还包括冲洗气体流出物平衡步骤，其中所述冲洗气体流出物平衡步骤在重复循环中的压力增加平衡步骤(f)之后和在再增压步骤(g)之前，其中：
所述冲洗气体流出物平衡步骤包括把来自经历冲洗步骤的吸附床的至少一部分冲洗气体流出物对流地引入到经历冲洗气体流出物平衡步骤的吸附床中。
实施方案7. 实施方案1的方法，其中所述重复循环还包括冲洗气体流出物平衡步骤，其中所述冲洗气体流出物平衡步骤在重复循环中的压力增加平衡步骤(f)之后和在再增压步骤(g)之前，其中：
所述冲洗气体流出物平衡步骤包括把来自经历冲洗步骤的吸附床的至少一部分冲洗气体流出物对流地引入到经历冲洗气体流出物平衡步骤的吸附床中，同时进行以下过程中的至少一个：(i) 把进料气体同向地引入到经历冲洗气体流出物平衡步骤的吸附床中，和(ii) 把来自经历进料步骤的吸附床的一部分排出气体对流地引入到经历冲洗气体流出物平衡步骤的吸附床中。
实施方案8. 实施方案1的方法，其中所述重复循环还包括第二个压力下降平衡步骤和第二个压力增加平衡步骤，其中第二个压力下降平衡步骤在重复循环中的压力下降平衡步骤(c)之后和在泄料步骤(d)之前，其中第二个压力增加平衡步骤在重复循环中的排空步骤(e)之后和在压力增加平衡步骤(f)之前，其中：
所述第二个压力下降平衡步骤包括自经历第二个压力下降平衡步骤的吸附床同向地抽出第二种压力平衡气体，并使第二种压力平衡气体通过经历第二个压力增加平衡步骤的吸附床，从而使经历第二个压力下降平衡步骤的吸附床与经历第二个压力增加平衡步骤的吸附床之间的压力平衡；和
所述第二个压力增加平衡步骤包括把来自经历第二个压力下降平衡步骤的吸附床的第二种压力平衡气体对流地引入到经历第二个压力增加平衡步骤的吸附床中。
实施方案9. 实施方案8的方法，其中所述重复循环还包括第三个压力下降平衡步骤和第三个压力增加平衡步骤，其中第三个压力下降平衡步骤在重复循环中的第二个压力下降平衡步骤之后和在泄料步骤(d)之前，其中第三个压力增加平衡步骤在排空步骤(e)之后和在第二个压力增加平衡步骤之前，其中：
所述第三个压力下降平衡步骤包括自经历第三个压力下降平衡步骤的吸附床同向地抽出第三种压力平衡气体，并使第三种压力平衡气体通过经历第三个压力增加平衡步骤的吸附床，从而使经历第三个压力下降平衡步骤的吸附床与经历第三个压力增加平衡步骤的吸附床之间的压力平衡；和
所述第三个压力增加平衡步骤包括把来自经历第三个压力下降平衡步骤的的吸附床的第三种压力平衡气体对流地引入到经历第三个压力增加平衡步骤的吸附床中。
实施方案10. 实施方案9的方法，其中所述重复循环还包括第四个压力下降平衡步骤和第四个压力增加平衡步骤，其中第四个压力下降平衡步骤在重复循环中的第三个压力下降平衡步骤之后和在泄料步骤(d)之前，其中第四个压力增加平衡步骤在排空步骤(e)之后和在第三个压力增加平衡步骤之前，其中：
所述第四个压力下降平衡步骤包括自经历第四个压力下降平衡步骤的吸附床同向地抽出第四种压力平衡气体，并使第四种压力平衡气体通过经历第四个压力增加平衡步骤的吸附床，从而使经历第四个压力下降平衡步骤的吸附床与经历第四个压力增加平衡步骤的吸附床之间的压力平衡；和
所述第四个压力增加平衡步骤包括把来自经历第四个压力下降平衡步骤的吸附床的第四种压力平衡气体对流地引入到经历第四个压力增加平衡步骤的吸附床中。
实施方案11. 实施方案1的方法，其中所述重复循环还包括第二个压力下降平衡步骤和第二个压力增加平衡步骤，其中第二个压力下降平衡步骤在重复循环中的进料步骤(a)之后和在冲洗步骤(b)之前，其中第二个压力增加平衡步骤在重复循环中的压力增加平衡步骤之后和在再增压步骤(g)之前，其中：
所述第二个压力下降平衡步骤包括自经历第二个压力下降平衡步骤的吸附床同向地抽出第二种压力平衡气体，并使第二种压力平衡气体通过经历第二个压力增加平衡步骤的吸附床，从而使经历第二个压力下降平衡步骤的吸附床与经历第二个压力增加平衡步骤的吸附床之间的压力平衡；和
所述第二个压力增加平衡步骤包括自经历第二个压力下降平衡步骤的吸附床对流地引入第二种压力平衡气体，同时进行以下过程中的至少一个：(i) 把进料气体同向地引入到经历第二个压力增加平衡步骤的吸附床中，和(ii) 把来自经历进料步骤的吸附床的一部分排出气体对流地引入到经历第二个压力增加平衡步骤的吸附床中。
实施方案12. 实施方案11的方法，其中所述重复循环还包括第三个压力下降平衡步骤和第三个压力增加平衡步骤，其中第三个压力下降平衡步骤在重复循环中的第二个压力下降平衡步骤之后和在泄料步骤(d)之前，其中第三个压力增加平衡步骤在重复循环中的排空步骤(e)之后和在第二个压力增加平衡步骤之前，其中：
所述第三个压力下降平衡步骤包括自经历第三个压力下降平衡步骤的吸附床同向地抽出第三种压力平衡气体，并使第三种压力平衡气体通过经历第三个压力增加平衡步骤的吸附床，从而使经历第三个压力下降平衡步骤的吸附床与经历第三个压力增加平衡步骤的吸附床之间的压力平衡；和
所述第三个压力增加平衡步骤包括把来自经历第三个压力下降平衡步骤的吸附床的第三种压力平衡气体对流地引入到经历第三个压力增加平衡步骤的吸附床中。
实施方案13. 实施方案12的方法，其中所述重复循环还包括第四个压力下降平衡步骤和第四个压力增加平衡步骤，其中第四个压力下降平衡步骤在重复循环中的第三个压力下降平衡步骤之后和在泄料步骤(d)之前，其中第四个压力增加平衡步骤在排空步骤(e)之后和在第三个压力增加平衡步骤之前，其中：
所述第四个压力下降平衡步骤包括自经历第四个压力下降平衡步骤的吸附床同向地抽出第四种压力平衡气体，并使第四种压力平衡气体通过经历第四个压力增加平衡步骤的吸附床，从而使经历第四个压力下降平衡步骤的吸附床与经历第四个压力增加平衡步骤的吸附床之间的压力平衡；和
所述第四个压力增加平衡步骤包括把来自经历第四个压力下降平衡步骤的吸附床的第四种压力平衡气体对流地引入到经历第四个压力增加平衡步骤的吸附床中。
实施方案14. 实施方案9的方法，其中所述重复循环还包括预备的清洗步骤和清洗步骤，其中预备的清洗步骤在重复循环中的第三个压力下降平衡步骤或第四个压力下降平衡步骤之后和在泄料步骤(d)之前，其中清洗步骤在排空步骤(e)之后和在第三个压力增加平衡步骤或第四个压力增加平衡步骤之前，其中：
所述预备的清洗步骤包括自经历预备的清洗步骤的吸附床同向地抽出清洗气体，并使清洗气体通过经历清洗步骤的吸附床；和
所述清洗步骤包括自经历预备的清洗步骤的吸附床把清洗气体对流地引入到经历清洗步骤的吸附床中，同时自经历清洗步骤的吸附床以排空压力对流地抽出包含第一种气体的清洗气体流出物，并合并清洗气体与产品流。
实施方案15. 实施方案12的方法，其中所述重复循环还包括预备的清洗步骤和清洗步骤，其中预备的清洗步骤在重复循环中的第三个压力下降平衡步骤或第四个压力下降平衡步骤之后和在泄料步骤(d)之前，其中清洗步骤在排空步骤(e)之后和在第三个压力增加平衡步骤或第四个压力增加平衡步骤之前，其中：
所述预备的清洗步骤包括自经历预备的清洗步骤的吸附床同向地抽出清洗气体，并使清洗气体通过经历清洗步骤的吸附床；和
所述清洗步骤包括把来自经历预备的清洗步骤的吸附床的清洗气体对流地引入到经历清洗步骤的吸附床中，同时自经历清洗步骤的吸附床以排空压力对流地抽出包含第一种气体的清洗气体流出物，并合并清洗气体与产品流。
实施方案16. 实施方案1的方法，其中增加经历再增压步骤(g)的吸附床中的压力还包括自经历冲洗步骤的吸附床对流地引入至少一部分冲洗气体流出物。
附图的几个视图的简述
图1为示例性的5床吸附系统的工艺流程图。
图2为5床吸附循环的循环图表。
图3为说明图2的循环图表的气流关系的示意图。
图4为6床吸附循环的循环图表。
图5为说明图4的循环图表的气流关系的示意图。
图6为7床吸附循环的循环图表。
图7为说明图6的循环图表的气流关系的示意图。
图8为8床吸附循环的循环图表。
图9为说明图8的循环图表的气流关系的示意图。
图10为9床吸附循环的循环图表。
图11为说明图10的循环图表的气流关系的示意图。
图12为10床吸附循环的循环图表。
图13为说明图12的循环图表的气流关系的示意图。
图14为12床吸附循环的循环图表。
图15为说明图14的循环图表的气流关系的示意图。
图16为比较性5床吸附循环的循环图表。
图17为说明图16的循环图表的气流关系的示意图。
图18为比较性6床吸附循环的循环图表。
图19为说明图18的循环图表的气流关系的示意图。
发明详述
当应用于在说明书和权利要求书中描述的本发明实施方案中的任何特征时，本文使用的冠词“一”和“一个”意指一个或多个。使用“一”和“一个”不限制单个特征的含义，除非具体指出这样的限制。在单数或复数名词或名词短语之前的冠词“该”意指特别指定的特征或特别指定的多个特征，并且可依其中使用的上下文而定具有单数或复数含义。形容词“任何的”意指任何数量中的任意一个、一些或全部。置于第一个实体和第二个实体之间的术语“和/或”意指以下情况中的一种：(1) 第一个实体，(2) 第二个实体，和(3) 第一个实体和第二个实体。置于3个或更多个实体的列表中的最后两个实体之间的术语“和/或”意指列表中的至少一个实体。
短语“至少一部分”意指“一部分或全部”。物流(stream)的至少一部分可与其源自的物流具有相同的组成。物流的至少一部分可包含其源自的物流的特定组分。
本文使用的浓度百分比为摩尔百分数。
压力为绝对压力，除非具体指出为计示压力。
本方法为用于自包含第一种气体和第二种气体的进料气体混合物分离第一种气体的吸附方法。第一种气体可为CO2和第二种气体可为H2。进料气体混合物可进一步包含第三种气体。第三种气体可为CO。进料气体混合物可为例如来自蒸汽-烃重整方法的重整产品。重整产品可能已经在变换反应器中发生变化。作为重整产品的进料气体混合物可包含CO2、H2、CH4、CO和H2O。进料气体混合物可被提供给吸附方法，而无需首先在其中自重整产品流去除H2的H2 PSA中进行处理。
因为真空变压吸附(VPSA)方法为熟知的，本领域的普通技术人员可构建适合于实施本文描述的方法的吸附系统。用于实施这种方法的合适设备为本领域熟知的。本文未具体公开的适合用于本文描述的方法的操作条件可由本领域的技术人员无需过度试验进行确定。
这种方法可在轴流式吸附床或辐流式吸附床实施。
每一个吸附床具有 “输入端”和“出料端”，如此称谓是由于其在吸附循环的进料步骤(也称为吸附步骤)期间的功能。进料气体混合物在循环的进料步骤期间被引入到吸附床的“输入端”和排出气体自“出料端”被抽出。在吸附循环的其它步骤期间，气体可自“输入端”引入或抽出。同样地，在吸附循环的其它步骤期间，气体可自“出料端”引入或抽出。
吸附方法可在至少5个吸附床的几个中实施。图1显示具有吸附床10A、20A、30A、40A和50A，例如适合于5床循环的吸附系统的工艺流程图。图1显示任选的双吸附床10B、20B、30B、40B和50B，其可与吸附床10A、20A、30A、40A和50A以互补的方式，例如180o异相操作。尽管图1显示可互补操作的任选的双吸附床，这种吸附系统可被配置成互补地异相操作3个或更多个吸附床，例如120o(对于3床)、90o(对于4床)、72o(对于5床)、60o(对于6床)。5吸附床循环可用5个吸附床、10个吸附床、15个吸附床等操作。在循环中相互异相操作多个吸附床的益处为其阻抑流出物流的波动和使得单一冲洗气体压缩机能够用于多列吸附床。
照此类推，6床循环可用6个吸附床、12个吸附床、18个吸附床等操作。同样地，7床循环可用7个吸附床、14个吸附床、21个吸附床等操作。同样的模式可用于任何吸附循环。
吸附方法可在至少6个吸附床、或至少7个吸附床、或至少8个吸附床、或至少9个吸附床、或至少10个吸附床的几个中实施。可在吸附方法中使用任何合适数目的吸附床，最大值受到实际和经济因素的限制。吸附床的最大数目可为100、1000或10000。
每一个吸附床含有对第一种气体有选择性的吸附剂。对一种组分有“选择性”的吸附剂意指这种组分比其它组分更强烈吸附在吸附剂上。对于其中第一种气体为CO2的情况，吸附剂对CO2具有选择性。合适的CO2吸附剂为本领域已知的，例如CaA、NaX、NaY、氧化铝、碳、硅胶及其混合物。
这种方法包括使吸附床中的每一个受到包括以下顺序的步骤的重复循环：(a) 进料步骤，(b) 冲洗步骤，(c) 压力下降平衡步骤，(d) 泄料步骤，(e) 排空步骤，(f) 压力增加平衡步骤，和(g) 再增压步骤。
进料步骤(a) 包括把进料气体混合物以1 MPa-7 MPa或1.8 MPa-3.6 MPa范围内的进料气体压力引入到经历进料步骤的吸附床中，并在经历进料步骤的吸附床中的吸附剂上吸附第一种气体，同时自经历进料步骤的吸附床抽出贫第一种气体的排出气体。进料步骤可发生30秒-300秒的时间段。进料步骤在图2-15中显示的循环图表中用“进料”表示。
这种方法可在4℃-100℃范围内的温度下实施。
术语“贫”意指比其由此形成的初始物流具有更少摩尔%浓度的所指明的气体。“贫”不意指所述流完全没有所指明的气体。
在进料步骤期间的排出气体由于第一种气体在吸附剂上的吸附，因此具有比进料气体混合物更低摩尔%浓度的第一种气体组分。
对于其中进料气体混合物包含CO2和H2的情况，自经历进料步骤的吸附床抽出的排出气体可在变压吸附系统中进行进一步处理，以从排出气体中分离H2。
在进料步骤结束时，吸附床含有所谓的空隙空间气体，其为气相和吸附相分子两者的组合。空隙空间气体比进料气体混合物具有更高平均浓度的更强烈的可吸附组分，因为较少可吸附的组分作为流出物流被抽出。空隙空间气体混合物中各种组分的浓度通常将作为吸附床的输入端至出料端的距离的函数而变化。接近出料端的空隙空间气体通常具有高浓度的弱的可吸附组分和不可吸附组分。接近输入端的空隙空间气体通常具有更高浓度的更强烈的可吸附组分(例如对于CO2吸附的情况为CO2)。
在其它步骤期间的流向通常相对于进料步骤期间的流向进行描述。因此与进料步骤期间的气流相同方向的气流为“同向”，而与进料步骤期间的气流相反方向的气流为“对流”。把气体同向地引入到吸附床意指以与进料步骤期间的气流相同的方向引入气体。把气体对流地引入到吸附床意指以与进料步骤期间的气流方向对流的方向引入气体。自吸附床同向地抽出气体意指以与进料步骤期间的气流相同的方向抽出气体。自吸附床对流地抽出气体意指以与进料步骤期间的气流方向对流的方向抽出气体。
气体可被同时同向地引入到输入端和对流地引入到出料端。气体可同时自出料端同向地抽出和自输入端对流地抽出。
当气体自输入端和出料端的中间位置抽出时，气体中的一部分被同向地抽出和一部分被对流地抽出。当气体被引入到输入端和出料端的中间位置时，气体中的一部分被同向地引入和一部分被对流地引入。
冲洗步骤(b)包括以进料气体压力的0.5-1倍范围内的冲洗气体压力，把包含第一种气体的冲洗气体同向地引入到经历冲洗步骤的吸附床中，同时自经历冲洗步骤的吸附床同向地抽出冲洗气体流出物。冲洗气体中的第一种气体的浓度高于进料气体混合物中的第一种气体的浓度。提供比进料气体混合物中的第一种气体浓度具有更高的第一种气体浓度的冲洗气体的益处为所生成的产品流中的第一种气体浓度更高。冲洗气体流出物可与来自经历进料步骤的另一个吸附床的排出气体混合。冲洗气体流出物可用于增加另一个吸附床的压力。冲洗步骤可经15秒-300秒的时间段发生。冲洗步骤在图2-15中用“冲洗”表示。
压力下降平衡步骤(c)包括自经历压力下降平衡步骤的吸附床同向地抽出压力平衡气体，并使压力平衡气体通过经历压力增加平衡步骤的吸附床，从而使经历压力下降平衡步骤的吸附床与经历压力增加平衡步骤的吸附床之间的压力平衡。可使用一个或多个压力下降平衡步骤。压力下降平衡步骤(c)在图2-15中用对应于发生于冲洗步骤(b)之后的平衡步骤的“eq1d”、“eq2d”、“eq3d”和“eq4d”表示。
本文定义的“使压力平衡”意指在所述步骤结束时吸附床之间的压力差小于250 kPa (36磅/平方英寸)。
泄料步骤(d)包括自经历泄料步骤的吸附床抽出泄料气体，并压缩泄料气体以增加泄料气体的压力，从而形成冲洗气体用于经历冲洗步骤的吸附床。泄料气体可自经历泄料步骤的吸附床抽出，直到经历泄料步骤的吸附床中的压力达到100 kPa-500 kPa或100 kPa-200 KPa范围内的泄料压力。泄料气体可以任何合适的压缩机等压缩。泄料气体中的第一种气体的浓度随着泄料步骤进行而增加，并且高于进料气体混合物中的第一种气体浓度，使其适合用作冲洗气体。泄料步骤在图2-15中用“bd”表示。
泄料气体可自经历泄料步骤的吸附床同向和/或对流地抽出。
一个或多个平衡步骤的益处为压缩更少的泄料气体以形成冲洗气体，从而节约压缩能量。然而，更多的平衡步骤需要更多的吸附容器用于循环。
因为平衡步骤减少泄料气体的量，泄料步骤持续时间和/或冲洗步骤持续时间可减少至进料步骤持续时间的一半，以更好地利用吸附床而没有流态化的风险。泄料步骤的持续时间可为进料步骤持续时间的约一半。泄料步骤的持续时间可为进料步骤持续时间的0.3-1倍，或者可为进料步骤持续时间的0.3-0.55倍。
排空步骤(e)包括以足以使第一种气体解除吸附的排空压力，自经历排空步骤的吸附床对流和/或同向地抽出包含第一种气体的产品流用于形成产品流，并压缩产品流以增加产品流的压力。排空压力可在7 kPa-95 kPa或7 kPa-50 kPa的范围内。产品流可以任何合适的压缩机、真空泵等压缩。排空步骤在图2-15中用“evac”表示。如果需要，所压缩的产品流可通过1个或多个缓冲槽。
压力增加平衡步骤(f)包括自经历压力下降平衡步骤的吸附床把压力平衡气体对流地引入到经历压力增加平衡步骤的吸附床中。如在压力下降平衡步骤(c)中指出的那样，在经历压力下降平衡步骤的吸附床与经历压力增加平衡步骤的吸附床之间的压力被平衡。可使用一个或多个压力增加平衡步骤。压力增加平衡步骤(f)在图2-15中用对应于与“eq1d”、“eq2d”、“eq3d”和“eq4d”压力下降平衡步骤互补的步骤的“eq1r”、“eq2r”、“eq3r”和“eq4r”中的一个表示。
再增压步骤(g)包括增加经历再增压步骤的吸附床中的压力，直到经历再增压步骤的吸附床基本上处于进料气体压力下。所述压力可通过以下过程中的至少一种来增加：(g1) 把进料气体混合物同向地引入到经历再增压步骤的吸附床中，和(g2) 把来自经历进料步骤的吸附床的贫第一种气体的一部分排出气体对流地引入到经历再增压步骤的吸附床中。再增压步骤在图2-15中用“repr”表示。
“基本上处于进料气体压力下”意指在进料气体压力的10%以内。
这种方法可进一步包括在图2-11中用“eqrinse”表示的冲洗气体流出物平衡步骤。冲洗气体流出物平衡步骤在重复循环中的压力增加平衡步骤(f)之后和在再增压步骤(g)之前。
冲洗气体流出物平衡步骤包括把至少一部分冲洗气体流出物自经历冲洗步骤的吸附床对流地引入到经历冲洗气体流出物平衡步骤的吸附床中。冲洗步骤可以低于进料步骤的压力发生，并且冲洗气体流出物可用于增加另一个床的压力而不需同时引入进料气体和不需同时自经历进料步骤的吸附床引入排出气体。
冲洗气体流出物平衡步骤可进一步包括以下过程中的至少一种：(i) 把进料气体同向地引入到经历冲洗气体流出物平衡步骤的吸附床，和(ii) 把一部分排出气体自经历进料步骤的吸附床对流地引入到经历冲洗气体流出物平衡步骤的吸附床中，在吸附床中进料气体和/或排出气体与冲洗气体流出物被同时地引入。
这种方法可进一步包括第二个压力下降平衡步骤和第二个压力增加平衡步骤，其中第二个压力下降平衡步骤在重复循环中的压力下降平衡步骤(c)之后和在泄料步骤(d)之前，和其中第二个压力增加平衡步骤在重复循环中的排空步骤(e)之后和在压力增加平衡步骤(f)之前。
本文使用的“第一”、“第二”、“第三”和“第四”用于在多个压力增加平衡步骤之间进行区别，并且不表示其在时间上的相对位置。
第二个压力下降平衡步骤(如果存在)包括自经历第二个压力下降平衡步骤的吸附床同向地抽出第二种压力平衡气体，并使第二种压力平衡气体通过经历第二个压力增加平衡步骤的吸附床，从而使经历第二个压力下降平衡步骤的吸附床与经历第二个压力增加平衡步骤的吸附床之间的压力平衡。第二个压力下降平衡步骤在图2-15中用对应于在压力下降平衡步骤(c)之后和在泄料步骤(d)之前发生的平衡步骤的“eq1d”、“eq2d”、“eq3d”和“eq4d”中的一个表示。
第二个压力增加平衡步骤包括把第二种压力平衡气体自经历第二个压力下降平衡步骤的吸附床对流地引入到经历第二个压力增加平衡步骤的吸附床中。第二个压力增加平衡步骤在图2-15中用 “eq1r”、“eq2r”、“eq3r”和“eq4r”中的一个表示，它们对应于在排空步骤(e)之后和在压力增加平衡步骤(f)之前发生的平衡步骤，并且也对应于与“eq1d”、“eq2d”、“eq3d”和“eq4d”第二个压力下降平衡步骤互补的步骤。
这种方法可进一步包括第三个压力下降平衡步骤和第三个压力增加平衡步骤，其中第三个压力下降平衡步骤在重复循环中的第二个压力下降平衡步骤之后和在泄料步骤(d)之前，和其中第三个压力增加平衡步骤在排空步骤(e)之后和在第二个压力增加平衡步骤之前。
第三个压力下降平衡步骤(如果存在)包括自经历第三个压力下降平衡步骤的吸附床同向地抽出第三种压力平衡气体，并使第三种压力平衡气体通过经历第三个压力增加平衡步骤的吸附床，从而使经历第三个压力下降平衡步骤的吸附床与经历第三个压力增加平衡步骤的吸附床之间的压力平衡。第三个压力下降平衡步骤在图2-15中用对应于在第二个压力下降平衡步骤之后和在泄料步骤(d)之前发生的平衡步骤的“eq1d”、“eq2d”、“eq3d”和“eq4d”中的一个表示。
第三个压力增加平衡步骤(如果存在)包括把第三种压力平衡气体自经历第三个压力下降平衡步骤的吸附床对流地引入到经历第三个压力增加平衡步骤的吸附床中。第三个压力增加平衡步骤在图2-15中用“eq1r”、“eq2r”、“eq3r”和“eq4r”中的一个表示，它们对应于在排空步骤(e)之后和在第二个压力增加平衡步骤之前发生的平衡步骤，并且也对应于与“eq1d”、“eq2d”、“eq3d”和“eq4d”第三个压力下降平衡步骤互补的步骤。
这种方法可进一步包括第四个压力下降平衡步骤和第四个压力增加平衡步骤，其中第四个压力下降平衡步骤在重复循环中的第三个压力下降平衡步骤之后和在泄料步骤(d)之前，和其中第四个压力增加平衡步骤在排空步骤(e)之后和在第三个压力增加平衡步骤之前。
第四个压力下降平衡步骤(如果存在)包括自经历第四个压力下降平衡步骤的吸附床同向地抽出第四种压力平衡气体，并使第四种压力平衡气体通过经历第四个压力增加平衡步骤的吸附床，从而使经历第四个压力下降平衡步骤的吸附床与经历第四个压力增加平衡步骤的吸附床之间的压力平衡。第四个压力下降平衡步骤在图2-15中用对应于在第三个压力下降平衡步骤之后和在泄料步骤(d)之前发生的平衡步骤的“eq1d”、“eq2d”、“eq3d”和“eq4d”中的一个表示。
第四个压力增加平衡步骤包括把第四种压力平衡气体自经历第四个压力下降平衡步骤的吸附床对流地引入到经历第四个压力增加平衡步骤的吸附床中。第四个压力增加平衡步骤在图2-15中用“eq1r”、“eq2r”、“eq3r”和“eq4r”中的一个表示，它们对应于在排空步骤(e)之后和在第三个压力增加平衡步骤之前发生的平衡步骤，并且也对应于与“eq1d”、“eq2d”、“eq3d”和“eq4d”第四个压力下降平衡步骤互补的步骤。
就在再增压步骤(g)之前的压力平衡步骤可包括来自进料气体的气体助推(gas assist)和/或来自经历进料步骤的吸附床的排出气体。在此备选方法中，这种方法可进一步包括第二个压力下降平衡步骤和第二个压力增加平衡步骤，其中第二个压力下降平衡步骤在重复循环中的进料步骤(a)之后和在冲洗步骤(b)之前，和其中第二个压力增加平衡步骤在重复循环中的压力增加平衡步骤之后和在再增压步骤(g)之前。
在这种用气体助推的备选方法中，第二个压力下降平衡步骤在图2-15中用对应于在进料步骤之后和在冲洗步骤之前发生的平衡步骤的“eq1d”、“eq2d”、“eq3d”和“eq4d”中的一个表示。
第二个压力增加平衡步骤包括自经历第二个压力下降平衡步骤的吸附床对流地引入第二种压力平衡气体，同时进行以下过程中的至少一个：(i) 把进料气体同向地引入到经历第二个压力增加平衡步骤的吸附床中，和(ii) 把一部分排出气体自经历进料步骤的吸附床对流地引入到经历第二个压力增加平衡步骤的吸附床中。第二个压力增加平衡步骤在图2-15中用“eq1r”、“eq2r”、“eq3r”和“eq4r”中的一个表示，它们对应于在压力增加平衡步骤之后和在再增压步骤(g)之前发生的平衡步骤，并且也对应于与“eq1d”、“eq2d”、“eq3d”和“eq4d”第二个压力下降平衡步骤互补的步骤。
在压力增加平衡步骤中的一个期间使用气体助推的备选方法可进一步包括第三个压力下降平衡步骤和第三个压力增加平衡步骤。第三个压力下降平衡步骤在重复循环中的第二个压力下降平衡步骤之后和在泄料步骤(d)之前，和第三个压力增加平衡步骤在重复循环中的排空步骤(e)之后和在第二个压力增加平衡步骤之前。另外第三个压力下降平衡步骤和第三个压力增加平衡步骤如以上描述。
在压力增加平衡步骤中的一个期间使用气体助推的备选方法可进一步包括第四个压力下降平衡步骤和第四个压力增加平衡步骤。第四个压力下降平衡步骤在重复循环中的第三个压力下降平衡步骤之后和在泄料步骤(d)之前，和第四个压力增加平衡步骤在重复循环中的排空步骤(e)之后和在第三个压力增加平衡步骤之前。另外第四个压力下降平衡步骤和第四个压力增加平衡步骤如以上描述。
具有3个或更多个压力下降平衡步骤和3个或更多个压力增加平衡步骤的，在压力增加平衡步骤中的一个期间用或不用气体助推的以上描述的备选方法，可进一步包括提供一种预备的清洗步骤和清洗步骤。所述预备的清洗步骤在重复循环中的第三个压力下降平衡步骤或第四个压力下降平衡步骤之后和在泄料步骤(d)之前。清洗步骤在排空步骤(e)之后和在第三个压力增加平衡步骤或第四个压力增加平衡步骤之前。
所述预备的清洗步骤包括自经历预备的清洗步骤的吸附床同向地抽出清洗气体，并使清洗气体通过经历清洗步骤的吸附床。
清洗步骤包括自经历预备的清洗步骤的吸附床把清洗气体对流地引入到经历清洗步骤的吸附床中，同时自经历清洗步骤的吸附床以排空压力对流地抽出包含第一种气体的清洗气体流出物，并合并清洗气体流出物与产品流。
在一些备选方法中，冲洗气体流出物可以适合于在整个循环中再增压的压力得到。除了进料气体混合物和/或来自经历进料步骤的吸附床的贫第一种气体的排出气体外，来自经历冲洗步骤的吸附床的至少一部分冲洗气体流出物则也可被对流地引入到经历再增压步骤的吸附床中。例如，冲洗气体流出物可与来自经历进料步骤的另一个吸附床的排出气体混合，并且一部分混合物用于增加经历再增压步骤(g)的吸附床中的压力。
实施例
所述方法通过以下说明性实施例被进一步描述。本发明参照以下实施例将得到更好的理解，这些实施例打算说明，但是不限制本发明的范围。本发明仅受权利要求书的限定。
实施例1－5床循环
图1显示适合于依据所述方法的5床循环的吸附床系统的工艺流程图。
图2显示依据所述方法的5床循环的循环图表。在图2中显示的5床循环说明方面1的特征和方面8-15的另外特征。
如在图2中对示例性的5床循环显示的那样，每一个吸附床先后经历进料步骤(进料)、冲洗步骤(冲洗)、压力下降平衡步骤(eq1d)、泄料步骤(bd)、排空步骤(evac)、压力增加平衡步骤(eq1r)、冲洗气体流出物平衡步骤(eqrinse)和再增压步骤(repr)。冲洗气体流出物平衡步骤可包括任选的同时引入进料气体和/或来自经历进料步骤的吸附床的一部分排出气体。再增压步骤包括引入进料气体和/或来自经历进料步骤的吸附床的一部分排出气体。
图3显示说明每一个步骤的气流关系的示意图。包含第一种气体(CO2)和第二种气体(H2)的进料气体混合物通过管道81被引入到经历进料步骤(进料)的床中，和贫第一种气体的排出气体自经历进料步骤的吸附床抽出。来自进料步骤的一部分排出气体任选地被对流地引入和/或进料气体任选地被同向地引入到经历冲洗气体流出物平衡步骤(eqrinse)的吸附床中。
泄料气体自经历泄料步骤(bd)的吸附床被对流地抽出，泄料气体以压缩机60压缩，并且所压缩的气体作为冲洗气体被同向地引入到经历冲洗步骤(冲洗)的吸附床中。或者或另外地，如用虚线描绘的那样，泄料气体可自经历泄料步骤(bd)的吸附床被同向地抽出。冲洗气体流出物自经历冲洗步骤的吸附床被同向地抽出，并对流地引入到经历冲洗气体流出物平衡步骤(eqrinse)的吸附床中。
压缩机60可为单级或多级压缩机。压缩机60优选地为非润滑的机械，因为压缩的气体将返回到经历冲洗步骤的吸附床并且任何含有的油可损害吸附剂。
压力平衡气体自经历压力下降平衡步骤(eq1d)的吸附床被同向地抽出，并被对流地引入到经历压力增加平衡步骤(eq1r)的吸附床中。
包含第一种气体(CO2)的产品流自经历排空步骤(evac)的吸附床被对流地抽出，并传到压缩机70以增加产品流的压力。
再增压步骤(repr)包括引入进料气体(以实线显示)和/或来自经历进料步骤的吸附床的一部分排出气体(以虚线显示)。
参照图1，进料气体混合物通过至原料气集气管4的管道81被引入到系统中。贫第一种气体(CO2)的排出气体通过排气集气管1抽出，并通过管道103自系统去除。包含第一种气体(CO2)的产品流通过产品集气管7，并传到压缩机70和管道101自系统抽出。泄料气集气管6向压缩机60提供泄料气体。压缩机60压缩泄料气体，以形成冲洗气体。当经历冲洗步骤时，冲洗气集气管5向吸附容器提供冲洗气体。平衡气体经平衡气集气管2在经历平衡的吸附床之间通过。冲洗气体流出物通过冲洗气体流出集气管3。
参照图1，对于进料的吸附床10A、冲洗气体流出物平衡的吸附床20A、排空的吸附床30A、泄料的吸附床40A和冲洗的吸附床50A，阀门11、14、21、23、37、46、53和55为开放的，并且其余的阀门被闭合。对于进料的吸附床10A、再增压的吸附床20A、压力增加平衡的吸附床30A、排空的吸附床40A和压力下降平衡的吸附床50A，阀门11、14、21、32、47、52为开放的，并且其余的阀门被闭合。
对于进料的吸附床20A、冲洗气体流出物平衡的吸附床30A、排空的吸附床40A、泄料的吸附床50A和冲洗的吸附床10A，阀门13、15、21，24、31、33、47和56为开放的，并且其余的阀门被闭合。对于进料的吸附床20A、再增压的吸附床30A、压力增加平衡的吸附床40A、排空的吸附床50A和压力下降平衡的吸附床10A，阀门12、21、24、31、42和57为开放的，并且其余的阀门被闭合。
对于进料的吸附床30A、冲洗气体流出物平衡的吸附床40A、排空的吸附床50A、泄料的吸附床10A和冲洗的吸附床20A，阀门16、23、25、31、34、41、43和57为开放的，并且其余的阀门被闭合。对于进料的吸附床30A、再增压的吸附床40A、压力增加平衡的吸附床50A、排空的吸附床10A和压力下降平衡的吸附床20A，阀门17、22、31、34、41和52为开放的，并且其余的阀门被闭合。
对于进料的吸附床40A、冲洗气体流出物平衡的吸附床50A、排空的吸附床10A、泄料的吸附床20A和冲洗的吸附床30A，阀门17、26、33、35、41、44、51和53为开放的，并且其余的阀门被闭合。对于进料的吸附床40A、再增压的吸附床50A、压力增加平衡的吸附床10A、排空的吸附床20A和压力下降平衡的吸附床30A，阀门12、27、32、41、44和51为开放的，并且其余的阀门被闭合。
对于进料的吸附床50A、冲洗气体流出物平衡的吸附床10A、排空的吸附床20A、泄料的吸附床30A和冲洗的吸附床40A，阀门11、13、27、36、43、45、51和54为开放的，并且其余的阀门被闭合。对于进料的吸附床50A、再增压的吸附床10A、压力增加平衡的吸附床20A、排空的吸附床30A和压力下降平衡的吸附床40A，阀门11、22、37、42、51和54为开放的，并且其余的阀门被闭合。
实施例2－6床循环
图4显示依据所述方法的6床循环的循环图表，和图5显示说明每一个步骤的气流关系的示意图。在图4中显示的6床循环说明方面1的特征和方面8-14和19的另外特征。
不提供6床循环的工艺流程图和每一个步骤的阀门位置，因为技术人员可容易地构建工艺流程图并确定5床循环的实施例1的讲授给出的合适阀门位置，而无需过度的负担或过度的试验。
在阀门故障的情况下，吸附系统可以减少床模式进行操作。例如，6吸附床系统可使用5床循环操作，7吸附床系统可使用6床循环操作等等。
如在图4中显示的那样，对于示例性的6床循环，每一个吸附床先后经历进料步骤(进料)、压力下降平衡步骤(eq1d)、冲洗步骤(冲洗)、另一个压力下降平衡步骤(eq2d)、泄料步骤(bd)、排空步骤(evac)、压力增加平衡步骤(eq2r)、冲洗气体流出物平衡步骤(eqrinse)、另一个压力增加平衡步骤(eq1r)和再增压步骤(repr)。压力增加平衡步骤(eq1r)可包括同时引入进料气体和/或来自经历进料步骤的吸附床的一部分排出气体。再增压步骤包括引入进料气体和/或来自经历进料步骤的吸附床的一部分排出气体。
图5显示说明每一个步骤的气流关系的示意图。包含第一种气体(CO2)和第二种气体(H2)的进料气体混合物通过管道81被引入到经历进料步骤(进料)的床中，并且贫第一种气体的排出气体自经历进料步骤的吸附床被抽出。进料气体(以实线显示)被同向地引入到经历再增压步骤(repr)的吸附床中。或者或另外地，来自经历进料步骤的吸附床的一部分排出气体(以虚线显示)被对流地引入到经历再增压步骤(repr)的吸附床中。
泄料气体自经历泄料步骤(bd)的吸附床被对流地抽出，泄料气体以压缩机60压缩，并且所压缩的气体作为冲洗气体被同向地引入到经历冲洗步骤(冲洗)的吸附床中。或者或另外地，如用虚线描绘的那样，泄料气体可自经历泄料步骤(bd)的吸附床被同向地抽出。冲洗气体流出物自经历冲洗步骤的吸附床被同向地抽出，并被对流地引入到经历冲洗气体流出物平衡步骤(eqrinse)的吸附床中。
压力平衡气体自经历压力下降平衡步骤(eq2d)的吸附床被同向地抽出，并对流地引入到经历压力增加平衡步骤(eq2r)的吸附床中。
压力平衡气体在冲洗步骤之前自经历压力下降平衡步骤(eq1d)的吸附床被同向地抽出，并对流地引入到经历压力增加平衡步骤(eq1r)的吸附床中，伴随同时引入进料气体和/或来自经历进料步骤的吸附床的一部分排出气体。
在冲洗步骤之前提供一个或多个压力下降平衡步骤的益处为减少冲洗压缩机60的排放压力要求。
包含第一种气体(CO2)的产品流自经历排空步骤(evac)的吸附床被对流地抽出，并传到压缩机70以增加产品流的压力。
再增压步骤(repr)包括引入进料气体和/或来自经历进料步骤的吸附床的一部分排出气体。
实施例3－7床循环
图6显示依据所述方法的7床循环的循环图表，和图7显示说明每一个步骤的气流关系的示意图。在图6中显示的7床循环说明方面1的特征和方面8-17和24的另外特征。
不提供7床循环的工艺流程图和每一个步骤的阀门位置，因为技术人员可容易地构建工艺流程图并确定5床循环的实施例1的讲授给出的合适阀门位置，而无需过度的负担或过度的试验。
如在图6中显示的那样，对于示例性的7床循环，每一个吸附床先后经历进料步骤(进料)、冲洗步骤(冲洗)、压力下降平衡步骤(eq1d)、另一个压力下降平衡步骤(eq2d)、另一个压力下降平衡步骤(eq3d)、泄料步骤(bd)、排空步骤(evac)、压力增加平衡步骤(eq3r)、另一个压力增加平衡步骤(eq2r)、另一个压力增加平衡步骤(eq1r)、冲洗气体流出物平衡步骤(eqrinse)和再增压步骤(repr)。冲洗气体流出物平衡步骤(eqrinse)可包括同时引入进料气体和/或来自经历进料步骤的吸附床的一部分排出气体。再增压步骤包括引入进料气体和/或来自经历进料步骤的吸附床的一部分排出气体。
图7显示说明每一个步骤的气流关系的示意图。包含第一种气体(CO2)和第二种气体(H2)的进料气体混合物通过管道81被引入到经历进料步骤(进料)的床中，并且贫第一种气体的排出气体自经历进料步骤的吸附床被抽出。来自经历进料步骤的床的一部分排出气体可被对流地引入和/或进料气体可被同向地引入到经历冲洗气体流出物平衡步骤(eqrinse)的吸附床中。
泄料气体自经历泄料步骤(bd)的吸附床被对流地抽出，泄料气体以压缩机60压缩，并且所压缩的气体作为冲洗气体被同向地引入到经历冲洗步骤(冲洗)的吸附床中。或者或另外地，如用虚线描绘的那样，泄料气体可自经历泄料步骤(bd)的吸附床被同向地抽出。冲洗气体流出物自经历冲洗步骤的吸附床被同向地抽出，并可对流地引入到经历冲洗气体流出物平衡步骤(eqrinse)的吸附床中。
压力平衡气体自经历压力下降平衡步骤(eq1d)的吸附床被同向地抽出，并被对流地引入到经历压力增加平衡步骤(eq1r)的吸附床中。
压力平衡气体自经历压力下降平衡步骤(eq2d)的吸附床被同向地抽出，并被对流地引入到经历压力增加平衡步骤(eq2r)的吸附床中。
压力平衡气体自经历压力下降平衡步骤(eq3d)的吸附床被同向地抽出，并被对流地引入到经历压力增加平衡步骤(eq3r)的吸附床中。
包含第一种气体(CO2)的产品流自经历排空步骤(evac)的吸附床被对流地抽出，并传到压缩机70以增加产品流的压力。
再增压步骤(repr)包括引入进料气体和/或来自经历进料步骤的吸附床的一部分排出气体。
实施例4－8床循环
图8显示依据所述方法的8床循环的循环图表，和图9显示说明每一个步骤的气流关系的示意图。在图8中显示的8床循环说明方面1的特征和方面8-14、16、17和19-21的另外特征。
不提供8床循环的工艺流程图和每一个步骤的阀门位置，因为技术人员可容易地构建工艺流程图并确定5床循环的实施例1的讲授给出的合适阀门位置，而无需过度的负担或过度的试验。
如在图8中显示的那样，对于示例性的8床循环，每一个吸附床先后经历进料步骤(进料)、压力下降平衡步骤(eq1d)、冲洗步骤(冲洗)、另一个压力下降平衡步骤(eq2d)、另一个压力下降平衡步骤(eq3d)、另一个压力下降平衡步骤(eq4d)、泄料步骤(bd)、排空步骤(evac)、压力增加平衡步骤(eq4r)、另一个压力增加平衡步骤(eq3r)、另一个压力增加平衡步骤(eq2r)、冲洗气体流出物平衡步骤(eqrinse)、另一个压力增加平衡步骤(eq1r)和再增压步骤(repr)。压力增加平衡步骤(eq1r)可包括同时引入进料气体和/或来自经历进料步骤的吸附床的一部分排出气体。再增压步骤包括引入进料气体和/或来自经历进料步骤的吸附床的一部分排出气体。
图9显示说明每一个步骤的气流关系的示意图。包含第一种气体(CO2)和第二种气体(H2)的进料气体混合物通过管道81被引入到经历进料步骤(进料)的床中，并且贫第一种气体的排出气体自经历进料步骤的吸附床被抽出。一部分排出气体任选地被对流地引入和/或进料气体任选地被同向地引入到经历压力增加平衡步骤(eq1r)的吸附床中。
泄料气体自经历泄料步骤(bd)的吸附床被对流地抽出，泄料气体以压缩机60压缩，并且所压缩的气体作为冲洗气体被同向地引入到经历冲洗步骤(冲洗)的吸附床中。或者或另外地，如用虚线描绘的那样，泄料气体可自经历泄料步骤(bd)的吸附床被同向地抽出。冲洗气体流出物自经历冲洗步骤的吸附床被同向地抽出，并被对流地引入到经历冲洗气体流出物平衡步骤(eqrinse)的吸附床中。
压力平衡气体自经历压力下降平衡步骤(eq2d)的吸附床被同向地抽出，并被对流地引入到经历压力增加平衡步骤(eq2r)的吸附床中。
压力平衡气体自经历压力下降平衡步骤(eq3d)的吸附床被同向地抽出，并被对流地引入到经历压力增加平衡步骤(eq3r)的吸附床中。
压力平衡气体自经历压力下降平衡步骤(eq4d)的吸附床被同向地抽出，并被对流地引入到经历压力增加平衡步骤(eq4r)的吸附床中。
压力平衡气体自经历压力下降平衡步骤(eq1d)的吸附床被同向地抽出，并被对流地引入到经历压力增加平衡步骤(eq1r)的吸附床中，伴随同时引入进料气体和/或来自经历进料步骤的吸附床的一部分排出气体。
包含第一种气体(CO2)的产品流自经历排空步骤(evac)的吸附床对流地抽出，并传到压缩机70以增加产品流的压力。
再增压步骤(repr)包括引入进料气体和/或来自经历进料步骤的吸附床的一部分排出气体。
实施例5－9床循环
图10显示依据所述方法的9床循环的循环图表，和图11显示说明每一个步骤的气流关系的示意图。在图10中显示的9床循环说明方面1的特征和方面8-14、16、17和19-21的另外特征。
不提供9床循环的工艺流程图和每一个步骤的阀门位置，因为技术人员可容易地构建工艺流程图并确定5床循环的实施例1的讲授给出的合适阀门位置，而无需过度的负担或过度的试验。
如在图10中显示的那样，对于示例性的9床循环，每一个吸附床先后经历进料步骤(进料)、压力下降平衡步骤(eq1d)、冲洗步骤(冲洗)、另一个压力下降平衡步骤(eq2d)、另一个压力下降平衡步骤(eq3d)、另一个压力下降平衡步骤(eq4d)、泄料步骤(bd)、排空步骤(evac)、压力增加平衡步骤(eq4r)、另一个压力增加平衡步骤(eq3r)、另一个压力增加平衡步骤(eq2r)、冲洗气体流出物平衡步骤(eqrinse)、另一个压力增加平衡步骤(eq1r)和再增压步骤(repr)。压力增加平衡步骤(eq1r)可包括同时引入进料气体和/或来自经历进料步骤的吸附床的一部分排出气体。再增压步骤包括引入进料气体和/或来自经历进料步骤的吸附床的一部分排出气体。
图11显示说明每一个步骤的气流关系的示意图。包含第一种气体(CO2)和第二种气体(H2)的进料气体混合物通过管道81被引入到经历进料步骤(进料)的床中，并且贫第一种气体的排出气体自经历进料步骤的吸附床被抽出。来自经历进料步骤的床的一部分排出气体可被对流地引入和/或进料气体可同向地引入到经历压力增加平衡步骤(eq1r)的吸附床中。
泄料气体自经历泄料步骤(bd)的吸附床被对流地抽出，泄料气体以压缩机60压缩，并且所压缩的气体作为冲洗气体被同向地引入到经历冲洗步骤(冲洗)的吸附床。或者或另外地，如用虚线描绘的那样，泄料气体可自经历泄料步骤(bd)的吸附床被同向地抽出。冲洗气体流出物自经历冲洗步骤的吸附床被同向地抽出，并被对流地引入到经历冲洗气体流出物平衡步骤(eqrinse)的吸附床中。
压力平衡气体自经历压力下降平衡步骤(eq2d)的吸附床被同向地抽出，并被对流地引入到经历压力增加平衡步骤(eq2r)的吸附床中。
压力平衡气体自经历压力下降平衡步骤(eq3d)的吸附床被同向地抽出，并被对流地引入到经历压力增加平衡步骤(eq3r)的吸附床中。
压力平衡气体自经历压力下降平衡步骤(eq4d)的吸附床被同向地抽出，并被对流地引入到经历压力增加平衡步骤(eq4r)的吸附床中。
压力平衡气体自经历压力下降平衡步骤(eq1d)的吸附床被同向地抽出，并被对流地引入到经历压力增加平衡步骤(eq1r)的吸附床中，伴随同时引入进料气体和/或来自经历进料步骤的吸附床的一部分排出气体。
包含第一种气体(CO2)的产品流自经历排空步骤(evac)的吸附床对流地抽出，并传到压缩机70以增加产品流的压力。
再增压步骤(repr)包括引入进料气体和/或来自经历进料步骤的吸附床的一部分排出气体。
实施例6－10床循环
图12显示依据所述方法的10床循环的循环图表，和图13显示说明每一个步骤的气流关系的示意图。在图12中显示的10床循环说明方面1的特征和方面8-13、16-18和24的另外特征。
不提供10床循环的工艺流程图和每一个步骤的阀门位置，因为技术人员可容易地构建工艺流程图并确定5床循环的实施例1的讲授给出的合适阀门位置，而无需过度的负担或过度的试验。
如在图12中显示的那样，对于示例性的10床循环，每一个吸附床先后经历进料步骤(进料)、冲洗步骤(冲洗)、压力下降平衡步骤(eq1d)、另一个压力下降平衡步骤(eq2d)、另一个压力下降平衡步骤(eq3d)、另一个压力下降平衡步骤(eq4d)、泄料步骤(bd)、排空步骤(evac)、压力增加平衡步骤(eq4r)、另一个压力增加平衡步骤(eq3r)、另一个压力增加平衡步骤(eq2r)、另一个压力增加平衡步骤(eq1r)和再增压步骤(repr)。压力增加平衡步骤(eq1r)可包括同时引入进料气体和/或来自经历进料步骤的吸附床的一部分排出气体和/或来自经历冲洗步骤的吸附床的一部分冲洗气体流出物。再增压步骤包括引入进料气体和/或来自经历进料步骤的吸附床的一部分排出气体和/或来自经历冲洗步骤的吸附床的一部分冲洗气体流出物。
图13显示说明每一个步骤的气流关系的示意图。包含第一种气体(CO2)和第二种气体(H2)的进料气体混合物通过管道81被引入到经历进料步骤(进料)的床中，并且贫第一种气体的排出气体自经历进料步骤的吸附床被抽出。一部分排出气体可被对流地引入到经历压力增加平衡步骤(eq1r)和再增压步骤(repr)的吸附床中和/或进料气体可被同向地引入到经历压力增加平衡步骤(eq1r)和再增压步骤(repr)的吸附床中。
泄料气体自经历泄料步骤(bd)的吸附床被对流地抽出，泄料气体以压缩机60压缩，并且所压缩的气体作为冲洗气体被同向地引入到经历冲洗步骤(冲洗)的吸附床。或者或另外地，如用虚线描绘的那样，泄料气体可自经历泄料步骤(bd)的吸附床被同向地抽出。冲洗气体流出物自经历冲洗步骤的吸附床被同向地抽出，并可被对流地引入到经历压力平衡步骤(eq1r)的吸附床中。
当冲洗步骤直接在进料步骤之后时，对于在那里发送冲洗气体流出物存在多种选择。冲洗步骤可在与进料步骤相同的压力下实施，并且冲洗气体流出物可与来自另一个经历进料步骤的床的流出物合并。或者，可使得在冲洗步骤期间的压力下降，因为所述床与另一个床的压力被平衡。图13显示，来自冲洗步骤的排出气体可或者与来自进料步骤的排出气体合并(从而把经历冲洗步骤的床保持在进料步骤压力下)，或者发送至经历平衡步骤的床。在另一种选择中，冲洗气体排出流可被限制，以致经历冲洗步骤的床仅与接收冲洗气体流出物的床部分平衡(压力差大于250kPa)。
压力平衡气体自经历压力下降平衡步骤(eq2d)的吸附床被同向地抽出，并被对流地引入到经历压力增加平衡步骤(eq2r)的吸附床中。
压力平衡气体自经历压力下降平衡步骤(eq3d)的吸附床被同向地抽出，并被对流地引入到经历压力增加平衡步骤(eq3r)的吸附床中。
压力平衡气体自经历压力下降平衡步骤(eq4d)的吸附床被同向地抽出，并被对流地引入到经历压力增加平衡步骤(eq4r)的吸附床中。
压力平衡气体自经历压力下降平衡步骤(eq1d)的吸附床被同向地抽出，并对流地引入到经历压力增加平衡步骤(eq1r)的吸附床中，伴随同时引入进料气体和/或来自经历进料步骤的吸附床的一部分排出气体和/或来自经历冲洗步骤的吸附床的一部分冲洗气体流出物。
包含第一种气体(CO2)的产品流自经历排空步骤(evac)的吸附床被对流地抽出，并通到压缩机70以增加产品流的压力。
再增压步骤(repr)包括引入进料气体和/或来自经历进料步骤的吸附床的一部分排出气体。
实施例7－12床循环
图14显示依据所述方法的12床循环的循环图表，和图15显示说明每一个步骤的气流关系的示意图。在图14中显示的12床循环说明方面1的特征和方面8-13、16-18、22和24的另外特征。
不提供12床循环的工艺流程图和每一个步骤的阀门位置，因为技术人员可容易地构建工艺流程图并确定5床循环的实施例1的讲授给出的合适阀门位置，而无需过度的负担或过度的试验。
如在图14中显示的那样，对于示例性的12床循环，每一个吸附床先后经历进料步骤(进料)、冲洗步骤(冲洗)、压力下降平衡步骤(eq1d)、另一个压力下降平衡步骤(eq2d)、另一个压力下降平衡步骤(eq3d)、另一个压力下降平衡步骤(eq4d)、预备的清洗步骤(pp)、泄料步骤(bd)、排空步骤(evac)、清洗步骤(pg)、压力增加平衡步骤(eq4r)、另一个压力增加平衡步骤(eq3r)、另一个压力增加平衡步骤(eq2r)、另一个压力增加平衡步骤(eq1r)和再增压步骤(repr)。压力增加平衡步骤(eq1r)可包括同时引入进料气体和/或来自经历进料步骤的吸附床的一部分排出气体和/或来自经历冲洗步骤的吸附床的一部分冲洗气体流出物。再增压步骤包括引入进料气体和/或来自经历进料步骤的吸附床的一部分排出气体和/或来自经历冲洗步骤的吸附床的一部分冲洗气体流出物。
图15显示说明每一个步骤的气流关系的示意图。包含第一种气体(CO2)和第二种气体(H2)的进料气体混合物通过管道81被引入到经历进料步骤(进料)的床中，并且贫第一种气体的排出气体自经历进料步骤的吸附床被抽出。一部分排出气体可被对流地引入到经历压力增加平衡步骤(eq1r)和再增压步骤(repr)的吸附床中和/或进料气体可被同向地引入到经历压力增加平衡步骤(eq1r)和再增压步骤(repr)的吸附床中。
泄料气体自经历泄料步骤(bd)的吸附床被对流地抽出，泄料气体以压缩机60压缩，并且所压缩的气体作为冲洗气体被同向地引入到经历冲洗步骤(冲洗)的吸附床中。或者或另外地，如用虚线描绘的那样，泄料气体可自经历泄料步骤(bd)的吸附床被同向地抽出。冲洗气体流出物自经历冲洗步骤的吸附床被同向地抽出，并被对流地引入到经历冲洗气体流出物平衡步骤(eqrinse)的吸附床中。
压力平衡气体自经历压力下降平衡步骤(eq2d)的吸附床被同向地抽出，并被对流地引入到经历压力增加平衡步骤(eq2r)的吸附床中。
压力平衡气体自经历压力下降平衡步骤(eq3d)的吸附床被同向地抽出，并被对流地引入到经历压力增加平衡步骤(eq3r)的吸附床中。
压力平衡气体自经历压力下降平衡步骤(eq4d)的吸附床被同向地抽出，并被对流地引入到经历压力增加平衡步骤(eq4r)的吸附床中。
压力平衡气体自经历压力下降平衡步骤(eq1d)的吸附床被同向地抽出，并被对流地引入到经历压力增加平衡步骤(eq1r)的吸附床中，伴随任选地同时引入进料气体和/或来自经历进料步骤的吸附床的一部分排出气体和/或来自经历冲洗步骤的吸附床的一部分冲洗气体流出物。
包含第一种气体(CO2)的产品流自经历排空步骤(evac)的吸附床被对流地抽出，并通到压缩机70以增加产品流的压力。
清洗气体自经历预备的清洗步骤(pp)的吸附床被同向地抽出，并且清洗气体被对流地引入到经历清洗步骤(pg)的吸附床中。清洗气体流出物自经历清洗步骤的吸附床被对流地抽出，并且清洗气体流出物与来自经历排空步骤的吸附床的产品其它混合，并使混合物通到压缩机70。
再增压步骤(repr)包括引入进料气体和/或来自经历进料步骤的吸附床的一部分排出气体。
实施例8－5和6床循环－比较实施例
进行比较包括和不包括冲洗步骤的5和6床循环的性能的研究。图16显示不包括冲洗步骤的5床的循环图表，和图17显示说明图16中每一个步骤的气流关系的示意图。图18显示不包括冲洗步骤的6床的循环图表，和图19显示说明图18中每一个步骤的气流关系的示意图。
循环采用被开发以动态模拟循环吸附方法的计算机程序进行模拟。进料组成对于所有的模拟相同，并且代表在38℃和33.3 bara下来自蒸汽甲烷重整的变化的重整产品：3715 kmol/h的0.5% N2、3.6%的CO、6.0%的CH4、16.4%的CO2、73.5%的H2。
每一个吸附剂床为长度6.1米(20英尺)和直径3.4米(11英尺)，并含有CO2选择性吸附剂。调整排空和冲洗流以达到目标CO2产品纯度水平，同时使得进料中的约5%的CO2通过经历进料步骤的床，成为来自进料步骤的流出物。
对于不包括冲洗步骤的5和6床循环，在最后的平衡步骤(对于5床循环为eq2d和对于6床循环为eq3d)之后和泄料步骤(bd)之前的一部分减压气体，作为燃料发送回到重整炉，在图中意指作为“燃料”步骤。燃料步骤被同向减压。CO2产品的纯度水平随着使得更多气体成为“燃料”而增加。
表1显示来自模拟分析的结果。如同可自所述结果所见的那样，在没有冲洗步骤情况下，CO2回收率比具有冲洗步骤的5和6床循环两者少得多。此外，在97体积% CO2纯度下，CO2回收率的差异甚至更加明显。
进行另一种比较，其中进料时间对于不包括冲洗步骤的6床循环是变化的，并且与包括冲洗步骤的6床循环进行比较。这些情况的纯度为97体积% CO2，并且床尺寸对于所有情况相同。
结果明确显示，与不包括冲洗步骤的6床循环相比较，包括冲洗步骤的6床循环的CO2回收率和功率系数优越。依据本发明的循环出人意料地产生高纯度CO2 (>92体积%或>95体积%)，CO2回收率高(>90%)，和功率系数比先前技术循环更低。
表1.
Figure 73727DEST_PATH_IMAGE001
表2.
Figure 990867DEST_PATH_IMAGE002
尽管本发明已经作为具体实施方案或实施例得到描述，但是不限于此，而是可改变或修饰为任何的各种其它形式，而不背离如在所附权利要求书中限定的本发明的范围。

Claims (10)

1.一种用于在至少5个吸附床的几个中自包含第一种气体和第二种气体的进料气体混合物分离第一种气体的方法，每一个床含有对第一种气体有选择性的吸附剂，所述方法包括使吸附床中的每一个经历包含以下顺序的步骤的重复循环：(a) 进料步骤，(b) 冲洗步骤，(c) 压力下降平衡步骤，(d) 泄料步骤，(e) 排空步骤，(f) 压力增加平衡步骤，和(g) 再增压步骤，其中：
进料步骤(a)包括把进料气体混合物以1 MPa-7 MPa范围内的进料气体压力引入到经历进料步骤的吸附床中，并在经历进料步骤的吸附床中的吸附剂上吸附第一种气体，同时自经历进料步骤的吸附床抽出贫第一种气体的排出气体；
冲洗步骤(b)包括以进料气体压力的0.5-1倍范围内的冲洗气体压力，把包含第一种气体的冲洗气体同向地引入到经历冲洗步骤的吸附床中，同时自经历冲洗步骤的吸附床同向地抽出冲洗气体流出物；
压力下降平衡步骤(c)包括自经历压力下降平衡步骤的吸附床同向地抽出压力平衡气体，并使压力平衡气体通过经历压力增加平衡步骤的吸附床，从而使经历压力下降平衡步骤的吸附床与经历压力增加平衡步骤的吸附床之间的压力平衡；
泄料步骤(d)包括自经历泄料步骤的吸附床抽出泄料气体，并压缩泄料气体以增加泄料气体的压力，从而形成冲洗气体用于经历冲洗步骤的吸附床；
排空步骤(e)包括以足以使第一种气体解除吸附的排空压力，自经历排空步骤的吸附床抽出包含第一种气体的产品流用于形成产品流，并压缩产品流以增加产品流的压力；
压力增加平衡步骤(f)包括自经历压力下降平衡步骤的吸附床把压力平衡气体对流地引入到经历压力增加平衡步骤的吸附床中；和
再增压步骤(g)包括通过以下过程中的至少一种增加经历再增压步骤的吸附床中的压力，直到经历再增压步骤的吸附床基本上处于进料气体压力下：(g1) 把进料气体混合物同向地引入到经历再增压步骤的吸附床中，和(g2) 把来自经历进料步骤的吸附床的贫第一种气体的一部分排出气体对流地引入到经历再增压步骤的吸附床中。
2.权利要求1的方法，其中第一种气体为CO2和第二种气体为H2。
3.权利要求2的方法，其中进料气体混合物还包含CO。
4.权利要求1的方法，其中进料气体压力在1.8 MPa-3.6 MPa的范围内。
5.权利要求1的方法，其中排空压力在7 kPa-95 kPa的范围内，和其中泄料气体自经历泄料步骤的吸附床被抽出，直到经历泄料步骤的吸附床中的压力达到100 kPa-500 kPa范围内的泄料压力。
6.权利要求1的方法，其中所述重复循环还包括冲洗气体流出物平衡步骤，其中所述冲洗气体流出物平衡步骤在重复循环中的压力增加平衡步骤(f)之后和在再增压步骤(g)之前，其中：
所述冲洗气体流出物平衡步骤包括把来自经历冲洗步骤的吸附床的至少一部分冲洗气体流出物对流地引入到经历冲洗气体流出物平衡步骤的吸附床中。
7.权利要求1的方法，其中所述重复循环还包括冲洗气体流出物平衡步骤，其中所述冲洗气体流出物平衡步骤在重复循环中的压力增加平衡步骤(f)之后和在再增压步骤(g)之前，其中：
所述冲洗气体流出物平衡步骤包括把来自经历冲洗步骤的吸附床的至少一部分冲洗气体流出物对流地引入到经历冲洗气体流出物平衡步骤的吸附床中，同时进行以下过程中的至少一个：(i) 把进料气体同向地引入到经历冲洗气体流出物平衡步骤的吸附床中，和(ii) 把来自经历进料步骤的吸附床的一部分排出气体对流地引入到经历冲洗气体流出物平衡步骤的吸附床中。
8.权利要求1的方法，其中所述重复循环还包括第二个压力下降平衡步骤和第二个压力增加平衡步骤，其中第二个压力下降平衡步骤在重复循环中的压力下降平衡步骤(c)之后和在泄料步骤(d)之前，其中第二个压力增加平衡步骤在重复循环中的排空步骤(e)之后和在压力增加平衡步骤(f)之前，其中：
所述第二个压力下降平衡步骤包括自经历第二个压力下降平衡步骤的吸附床同向地抽出第二种压力平衡气体，并使第二种压力平衡气体通过经历第二个压力增加平衡步骤的吸附床，从而使经历第二个压力下降平衡步骤的吸附床与经历第二个压力增加平衡步骤的吸附床之间的压力平衡；和
所述第二个压力增加平衡步骤包括把来自经历第二个压力下降平衡步骤的吸附床的第二种压力平衡气体对流地引入到经历第二个压力增加平衡步骤的吸附床中。
9.权利要求8的方法，其中所述重复循环还包括第三个压力下降平衡步骤和第三个压力增加平衡步骤，其中第三个压力下降平衡步骤在重复循环中的第二个压力下降平衡步骤之后和在泄料步骤(d)之前，其中第三个压力增加平衡步骤在排空步骤(e)之后和在第二个压力增加平衡步骤之前，其中：
所述第三个压力下降平衡步骤包括自经历第三个压力下降平衡步骤的吸附床同向地抽出第三种压力平衡气体，并使第三种压力平衡气体通过经历第三个压力增加平衡步骤的吸附床，从而使经历第三个压力下降平衡步骤的吸附床与经历第三个压力增加平衡步骤的吸附床之间的压力平衡；和
所述第三个压力增加平衡步骤包括把来自经历第三个压力下降平衡步骤的的吸附床的第三种压力平衡气体对流地引入到经历第三个压力增加平衡步骤的吸附床中。
10.权利要求9的方法，其中所述重复循环还包括第四个压力下降平衡步骤和第四个压力增加平衡步骤，其中第四个压力下降平衡步骤在重复循环中的第三个压力下降平衡步骤之后和在泄料步骤(d)之前，其中第四个压力增加平衡步骤在排空步骤(e)之后和在第三个压力增加平衡步骤之前，其中：
所述第四个压力下降平衡步骤包括自经历第四个压力下降平衡步骤的吸附床同向地抽出第四种压力平衡气体，并使第四种压力平衡气体通过经历第四个压力增加平衡步骤的吸附床，从而使经历第四个压力下降平衡步骤的吸附床与经历第四个压力增加平衡步骤的吸附床之间的压力平衡；和
所述第四个压力增加平衡步骤包括把来自经历第四个压力下降平衡步骤的吸附床的第四种压力平衡气体对流地引入到经历第四个压力增加平衡步骤的吸附床中。
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