CN105246576A - 制备贫杂质氢气流的方法、分析贫杂质氢气流的含量的方法和变压吸附设备 - Google Patents

Abstract

本文提供制备贫杂质氢气流的方法、分析来自变压吸附工艺的贫杂质氢气流的含量的方法和变压吸附设备。在一个实施方案中，分析来自变压吸附工艺的贫杂质氢气流的含量的方法包括将含氢气进料流供入变压吸附区中。含氢气进料流进一步包含含有甲烷和一氧化碳的杂质含量。甲烷和一氧化碳在变压吸附区中从含氢气进料流中吸附。将贫杂质氢气流从变压吸附区中取出，其中贫杂质氢气流具有残留甲烷含量和残留一氧化碳含量。感应贫杂质氢气流的残留甲烷含量。

Description

制备贫杂质氢气流的方法、分析贫杂质氢气流的含量的方法和变压吸附设备

优先权声明

本申请要求2013年5月28日提交的美国申请No.13/903,850的优先权，通过引用将其内容全部并入本文中。

技术领域

本技术领域一般性地涉及制备贫杂质氢气流的方法、分析贫杂质氢气流的含量的方法和变压吸附设备。更特别地，本技术领域涉及能够在从供入变压吸附设备中的含氢气进料中吸附杂质以后分析贫杂质氢气流的杂质含量的方法和变压吸附设备。

背景

变压吸附(PSA)方法提供分离包含至少两种具有不同吸附特性的气体的多组分气流的有效且经济的方法。一种气体可优先被吸附并且可以为与另一气体分离的杂质，其可作为产物取出。作为选择，优先吸附的气体可以为所需产物，将其与另一气体分离。例如，可能想要从含氢气进料流中除去一氧化碳和轻质烃以产生用于加氢裂化或加氢处理方法的贫杂质氢气(99+％H₂)料流，其中杂质，尤其是一氧化碳可不利地影响催化剂或反应。

在变压吸附工艺中，通常将多组分气流在升高的压力下供入一个或多个吸附床中以实现至少一种组分的吸附，同时至少一种其它组分通过吸附床。在指定时间，终止向吸附床的进料并将吸附床在一个或多个并流减压步骤中减压，其中压力降至容许将分离的较不强烈吸附的组分从吸附床中取出而不将优先吸附的组分明显解吸的指定水平。然后将吸附床在逆流减压步骤中减压，其中吸附床中的压力通过与供入多组分气流的方向逆流地取出解吸的气体而进一步降低。在多床吸附装置中，通常存在其它步骤，且上述那些可分阶段进行。

特别理想的是使贫杂质氢气流中一氧化碳的量最小化，其中吸附以后贫杂质氢气流中的残留一氧化碳含量目标是小于10体积ppm。控制贫杂质氢气流中的残留一氧化碳含量的常规技术是调整各吸附床的吸附步骤的持续时间。如果贫杂质氢气流的残留一氧化碳含量太高，则吸附步骤缩短。相反，如果残留一氧化碳含量太低，则吸附步骤可延长以提高氢气回收率。然而，根据变压吸附工艺的现有控制系统控制产生的贫杂质氢气流中的残留一氧化碳含量是困难的，因为贫杂质氢气流中的残留一氧化碳含量反应慢以改变吸附步骤的循环时间，并且因为当贫杂质氢气流中的残留一氧化碳含量开始提高时，残留一氧化碳含量的提高通常是急剧的。因此，感应贫杂质氢气流中的残留一氧化碳含量的现有控制系统对充分延长吸附步骤而不超过贫杂质氢气流中的所需残留一氧化碳含量极限而言是无效的。因此，现有变压吸附工艺通常以贫杂质氢气流中的残留一氧化碳含量明显低于关于残留一氧化碳含量的容许阈值适当地操作。现有变压吸附工艺的该保守操作降低回收的氢气的收率且是无效的。

因此，理想的是提供制备贫杂质氢气流的方法，分析贫杂质氢气流的含量的方法和变压吸附设备，其能赋予对贫杂质氢气流中的残留一氧化碳含量的最大控制，由此能赋予最大的氢气回收而不具有超过关于贫杂质氢气流中残留一氧化碳含量的容许阈值的风险。此外，本发明的其它理想特征和特性由随后的发明详述和所附权利要求书连同附图和该发明背景获悉。

概述

本文提供制备贫杂质氢气流的方法、分析来自变压吸附工艺的贫杂质氢气流的含量的方法和变压吸附设备。在一个实施方案中，分析来自变压吸附工艺的贫杂质氢气流的含量的方法包括将含氢气进料流供入变压吸附区中。含氢气进料流进一步包含含有甲烷和一氧化碳的杂质含量。甲烷和一氧化碳在变压吸附区中从含氢气进料流中吸附。将贫杂质氢气流从变压吸附区中取出，其中贫杂质氢气流具有残留甲烷含量和残留一氧化碳含量。感应贫杂质氢气流的残留甲烷含量。

在另一实施方案中，制备贫杂质氢气流的方法包括产生包含含有甲烷和一氧化碳的杂质含量的含氢气进料流。将含氢气进料流供入包含多床吸附装置的变压吸附区中。多床吸附装置包含第一吸附床和第二吸附床。甲烷和一氧化碳在第一吸附床中从含氢气进料流中吸附以产生贫杂质氢气流。贫杂质氢气流具有残留甲烷含量和残留一氧化碳含量。将一部分贫杂质氢气流作为清洗料流从第一吸附床中取出供入第二吸附床中以再生第二吸附床。一部分贫杂质氢气流作为产物流从第一吸附床中取出。感应清洗料流的残留甲烷含量并感应产物流的残留一氧化碳含量。感应残留甲烷含量的测量和感应残留一氧化碳含量的测量传送给控制装置。

在另一实施方案中，变压吸附设备包含适于接收具有杂质含量的含氢气进料流的吸附装置。吸附装置进一步适于产生贫杂质氢气流。流出物管线与吸附装置流体连通用于接收来自那里的贫杂质氢气流。甲烷传感器与流出物管线流体连通，其中甲烷传感器适于感应贫杂质氢气流的残留甲烷含量。

附图简述

下文连同以下附图描述各个实施方案，其中类似的数字表示类似的元件，且其中：

图1为根据本发明一个实施方案，包含吸附装置的变压吸附设备的示意图；

图2为根据本发明另一实施方案，包含多床吸附装置的变压吸附设备的示意图；和

图3为显示经变压吸附设备的各循环，在图1的吸附装置中吸附以后，在并流减压期间贫杂质氢气流中残留甲烷含量和残留一氧化碳含量的测量的图。

详述

以下详述在性质上仅是示例的且不意欲限制各个实施方案或应用及其用途。此外，不意欲受先前背景或以下详细说明中显示的任何理论束缚。

本文提供制备贫杂质氢气流的方法，分析来自变压吸附(PSA)方法的贫杂质氢气流的含量的方法和PSA设备。特别地，根据本文所述方法，将还包含含有甲烷和一氧化碳的杂质含量的含氢气进料流供入PSA区中，在那里吸附甲烷和一氧化碳。将贫杂质氢气流从PSA区中取出。贫杂质氢气流可作为产物流提供，但可将其一部分取出以用于中间装置操作中。感应贫杂质氢气流的残留甲烷含量并可用于测定不仅从含氢气进料流中吸附甲烷的效力，而且测定一氧化碳吸附的效力。特别地，通过PSA区的甲烷突破可容易与一氧化碳的突破关联。因此，残留甲烷含量的感应可提供最终一氧化碳突破的指示。尽管甲烷对催化剂和反应而言不是或者是比一氧化碳更少毒性的，通过PSA区的一氧化碳突破比甲烷花显著更长的时间达到稳态。因此，与依赖于单独一氧化碳感应的控制方案相比，感应贫杂质氢气流的残留甲烷含量提供吸附以后贫杂质氢气流中杂质突破的较快反馈，因此能赋予对贫杂质氢气流中的残留杂质含量，包括残留一氧化碳含量的最大控制。通过提供对杂质突破的较快反馈，使得最大氢气回收是可能的而不具有超过关于贫杂质氢气流中残留一氧化碳含量的容许阈值的风险。

现在使用如图1所示示例PSA设备10描述制备贫杂质氢气流18的方法的一个实施方案。参考图1，PSA设备10包含适于接收含氢气进料流13且进一步适于通过PSA方法产生贫杂质氢气流18的吸附装置12。如下文进一步详细描述的。根据一个实施方案，将含氢气进料流13供入PSA区如PSA设备10中。含氢气进料流13包含含有甲烷和一氧化碳的杂质含量，其中还存在其它任选杂质，例如但不限于二氧化碳、氮气和水。术语“杂质”表示含氢气进料流13中比氢气更强地吸附在PSA设备10中的一种或多种组分。因此，描述为“杂质”的材料不限于描述不想要和待抛弃的一些物质的术语的通常定义。在一个实施方案中，含氢气进料流13可根据本方法产生，但应当理解在其它实施方案中，含氢气进料流13可由任何来源提供。含氢气进料流13可由各种工业操作如蒸汽重整产生。

参考图1，吸附装置12包含吸附床14，所述吸附床14包含能够与氢气相比优先从含氢气进料流13中吸附杂质，特别是甲烷和一氧化碳的吸附材料。合适的吸附材料包括但不限于沸石分子筛、活性炭、硅胶、活性氧化铝等，条件是吸附材料与氢气相比优先吸附一氧化碳和甲烷。适于吸附装置12的示例吸附床14具有活性碳下层和沸石分子筛上层。

常规技术可用于在具有单一吸附床14的吸附装置12中进行PSA方法。常规PSA方法通常为用于将包含至少一种可优先吸附组分的多组分料流与多组分料流中的其它非优先吸附组分分离的绝热方法。根据一个实施方案，甲烷和一氧化碳在PSA区中，特别是在吸附装置12中从含氢气进料流13中吸附。由于吸附材料的塞填，吸附床14包含空隙，氢气聚集在所述空隙中，由此将氢气与被吸附材料吸附的甲烷和一氧化碳分离。特别地，含氢气进料流13引入吸附装置12中并在吸附床14的入口端16处在第一升高的压力下与吸附床14接触，由此实现吸附材料对甲烷和一氧化碳的吸附和氢气捕集在空隙中。

当吸附床14的进料随时间过去而行进时，杂质吸附前沿在吸附床14的入口端16建立并逐渐纵向通过吸附床14移向吸附床14的出口端20至吸附床14内的预定水平22。含氢气进料流13的引入在杂质吸附前沿达到预定水平22时终止。

包含氢气的贫杂质氢气流18例如通过吸附床14的出口端20从吸附装置12中取出。特别地，在一个实施方案中以及如图1所示，PSA设备10包含流出物管线19，所述流出物管线19与吸附装置12流体连通用于接收来自吸附床14的出口端20的贫杂质氢气流18。如本文中所提及的，流出物管线19包括贫杂质氢气流18在从吸附装置12中排出时流过的任何管线，并且可以为用于在PSA方法的所有阶段期间输送贫杂质氢气流18的单一管线。作为选择，如下文进一步详细描述，流出物管线可分离以包括分开的产物管线241和清洗管线243。

如本文所提及的，贫杂质氢气流18为通过流出物管线19从吸附装置12中排出且具有比含氢气进料流13更低的杂质含量的料流，其中至少一些杂质已通过吸附与含氢气进料流13分离。在一个实施方案中，贫杂质氢气流18具有残留甲烷含量和残留一氧化碳含量，即贫杂质氢气流18不需要完全不含残留甲烷和残留一氧化碳，由此能赋予最大化的氢气回收，条件是残留一氧化碳含量保持在如下文所述容许阈值以下。

在一个实施方案中，终止通向吸附装置12的含氢气进料流13流动，并将吸附床14并流减压。例如，含氢气进料流13的流动可在吸附床14并流减压以前终止，其中减压通过将贫杂质氢气流18通过出口端20取出并进入流出物管线19中在终止含氢气进料流13的流动以后进行。吸附床14可并流从第一升高的压力减压至较低但相对于常压仍为升高的压力，这导致预定水平22处的杂质吸附前沿向吸附床14的出口端20行进至新的水平26。可在并流减压期间进行一个或多个压力均化中间步骤以使前沿达到水平24，其中并流减压的最后阶段使前沿行进至水平26。即参考图2，在多床吸附装置212中以及如下文进一步详细描述，在一个吸附床214并流减压期间产生的贫杂质氢气流18可作为清洗料流242供入另一吸附床215中用于使另一吸附床215再生。因此，该步骤可称为提供清洗步骤。

在并流减压以后并参考图1，吸附床14通常通过进一步降低吸附床14中的压力并在吸附床14的入口端16处取出解吸的气体而与进料方向逆流解吸。该步骤使前沿达到水平28。最后，吸附床14可用来自另一吸附床14的另一贫杂质氢气流18并流减压或者用纯氢气清洗以使前沿达到水平30。

根据示例方法，感应贫杂质氢气流18的残留甲烷含量。在一个实施方案中以及如图1所示，PSA设备10包含与流出物管线19流体连通的甲烷传感器32，其中甲烷传感器32适于感应贫杂质氢气流18的残留甲烷含量。就这点而言，甲烷传感器32可与贫杂质氢气流18流体连通以促进对其残留甲烷含量的感应。在一个实施方案中，甲烷传感器32为可测量贫杂质氢气流18中的甲烷浓度的气体分析仪如红外分析仪。在图1的PSA设备10中，可使用单一甲烷传感器32以感应PSA方法的所有阶段期间，即在并流减压期间以及在其中贫杂质氢气流18为PSA设备10的产物的稳态操作期间贫杂质氢气流18的残留甲烷含量。然而，应当理解在其它实施方案中以及尽管没有示出，可使用分开的甲烷传感器感应PSA方法的不同阶段期间的残留甲烷含量。

可感应贫杂质氢气流18的残留甲烷含量用于任何目的，包括用于提供单独的工艺数据或者用于提供用于控制PSA方法的残留甲烷含量测量。另外，贫杂质氢气流18的残留甲烷含量可在PSA方法期间的任何点感应，因为贫杂质氢气流18正流过流出物管线19。又进一步，可连续地感应贫杂质氢气流18的残留甲烷含量以提供对贫杂质氢气流18中的残留甲烷含量的连续测量。在一个实施方案中，至少在并流减压期间感应贫杂质氢气流18的残留甲烷含量，这通常是PSA方法中的最早点，其中甲烷突破在PSA方法循环以后产生。如本文所用“突破”指目标杂质通过设计用于吸附目标杂质的吸附装置12，其中突破由于工艺变量，例如但不限于吸附床饱和、含氢气进料流13流速和/或含氢气进料流13的高杂质含量而发生。通过在并流减压期间，特别是接近并流减压结束时感应贫杂质氢气流18中的残留甲烷含量，可将对贫杂质氢气流18中的残留甲烷含量的测量传送给控制装置34以调整PSA方法并确保杂质的阈值水平不超过贫杂质氢气流18中的，如下文进一步详细描述的。

在一个实施方案中，还感应贫杂质氢气流18的残留一氧化碳含量，但应当理解根据本发明实施方案可感应单独的残留甲烷含量。在该实施方案中，PSA设备10进一步包含与流出物管线19流体连通的一氧化碳传感器40，其中一氧化碳传感器40适于感应贫杂质氢气流18的残留一氧化碳含量。一氧化碳传感器40可不同于甲烷传感器32，但应当理解相同类型的传感器可用于一氧化碳传感器40和甲烷传感器32。

在一个实施方案中以及如图1所示，PSA设备10进一步包含控制装置34，所述控制装置34适于接收来自甲烷传感器32的残留甲烷含量的测量。控制装置34可以为通过包含控制运算的合适软件操作的过程控制计算机或可编程控制器。根据一种示例方法，将通过甲烷传感器32得到的感应残留甲烷含量的测量传送至控制装置34。控制装置34可以用关于贫杂质氢气流18感应的残留甲烷含量与相应残留一氧化碳含量的测量之间的关系编程，所述关系可通过预定在PSA方法的各个阶段从特定吸附装置12中取出的贫杂质氢气流的一氧化碳含量和甲烷含量而容易地建立。作为选择，在另一实施方案中，在控制装置34中使用例如来自甲烷传感器32和一氧化碳传感器40的测量将感应的贫杂质氢气流18的残留甲烷含量与贫杂质氢气流18的一氧化碳含量关联以产生感应的残留甲烷含量与感应的一氧化碳含量之间的相关关系。当测量在整个PSA方法中被控制装置34接收时，可调整该相关关系。由于通过吸附装置12的甲烷突破比一氧化碳突破更快，残留甲烷含量的测量与依赖于单独感应残留一氧化碳含量的工艺控制相比，能赋予对贫杂质氢气流18中的残留杂质含量的最大化控制，包括对残留一氧化碳含量的控制。

在一个实施方案中，根据需要，基于感应的残留甲烷含量的测量使用例如控制装置34调整PSA方法的工艺变量。例如，工艺变量可基于单独的感应残留甲烷含量的测量调整，或者可基于感应的贫杂质氢气流18的残留甲烷含量与贫杂质氢气流18的一氧化碳含量之间的相关关系调整。对PSA方法的调整可以为有效用于改变残留甲烷含量的任何作用，以及以得到所需产物纯度所需的方向扩充贫杂质氢气流18中的残留一氧化碳含量。可进行的代表性调整如下：(1)调整吸附步骤时间或者其它变量以控制吸附床14的杂质负载；(2)调整并流减压终止压力以控制吸附床14的出口端20的杂质突破；和/或(3)对于如图2所示多床吸附装置212，调整各个吸附床214、215、217、219接收的清洗料流242的量以控制再生的程度。也可有效地使用其它作用。

流量控制机制36可通过控制装置34操作以执行如由控制装置34确定的对PSA方法的调整。例如，流量控制机制36可以为进料阀36，取决于待执行的调整，所述进料阀36可通过控制装置34定时以在随后吸附阶段期间较早或较晚关闭。

贫杂质氢气流18的目标残留甲烷含量或目标残留一氧化碳含量可取决于PSA方法中产生贫杂质氢气流18的阶段以及基于使用由PSA设备10产生的贫杂质氢气流18的下游方法的需要而变化。例如，在并流减压期间提供的贫杂质氢气流18具有比所需产物杂质含量更大的杂质浓度。对于产生具有99+摩尔％氢气的产物流的PSA方法，并流减压期间产生的贫杂质氢气流18中的残留一氧化碳或甲烷含量与产物流中的残留一氧化碳或甲烷的典型比为10:1。然而，该比取决于循环类型、进料条件、产物纯度等变化，且极难以在某些条件如改变进料组成下预测。因此，在指定容差内达到并流减压气体期间产生的贫杂质氢气流18中的目标甲烷含量以后，可测量作为产物流提供的贫杂质氢气流18的残留一氧化碳含量。在一个实施方案中，产物流的目标残留一氧化碳含量为小于或等于100体积份每百万份(ppm)。如果作为产物流提供的贫杂质氢气流18的残留一氧化碳含量不在所需值，则实际值与所需值之间的差用于计算并流减压期间产生的贫杂质氢气流18中残留甲烷含量的新目标值。在一个实施方案中，工艺变量相应于控制装置34调整，其中确定作为产物流提供的贫杂质氢气流18的一氧化碳含量超过10体积ppm。

现在使用如图2所示另一示例PSA设备210描述制备贫杂质氢气流18的方法的另一实施方案。参考图2，PSA设备210包含多床吸附装置212，所述多床吸附装置212包含至少第一吸附床214和第二吸附床215，但应当理解可存在其它吸附床217、219(其中图2所示多床吸附装置212具有4个吸附床214、215、217、219)。第一吸附床214和第二吸附床215都适于接收含氢气进料流13，且在该实施方案中，操作第一吸附床214和第二吸附床215的一般原理与上文关于包含单一吸附床14的PSA设备10描述的相同。然而，在该实施方案中，各吸附床214、215、217、219的流出物管线219分离以能够在PSA方法期间将来自一个吸附床214的清洗料流242供入另一吸附床215中，如下文进一步详细描述的。

在该实施方案中，来自含氢气进料流13的杂质如甲烷和一氧化碳吸附在各个吸附床214、215、217、219中，其中协调吸附床214、215、217、219的操作以能够用来自其它吸附床214、215、217、219的料流清洗和再生。例如，可终止第一吸附床214中的吸附并可将第一吸附床214并流减压。在第一吸附床214的并流减压期间产生的至少一部分贫杂质氢气流18可作为清洗料流242供入第二吸附床215中用于将第二吸附床215再生。一部分贫杂质氢气流18作为产物流244提供，例如在第一吸附床214的稳态操作期间以及任选在并流减压期间产生的一部分贫杂质氢气流18。

通过第二吸附床215和任何其它吸附床217、219提供的贫杂质氢气流18可类似于来自第一吸附床214的贫杂质氢气流18分布以能够将其它吸附床清洗和再生。在该实施方案中以及参考图2，将来自各个吸附床214、215、217、219的流出物管线219分流以能够将清洗料流242和产物流244分离。特别地，用于第一吸附床214的流出物管线219可分流成产物管线241和清洗管线243，其中第一清洗管线243与第二吸附床215流体连通以用来自第一吸附床214的贫杂质氢气流18将第二吸附床215再生。同样，与第二吸附床215流体连通的第二流出物管线219分流成第二产物管线247和第二清洗管线245。第二清洗管线245可与第一清洗管线243流体连通并可促进来自第一吸附床214的清洗料流242向第二吸附床215中的双向流动以及促进在相反方向上的流动以将清洗料流242供入第二吸附床215中。用于其它吸附装置217、219的流出物管线219可如图2所示类似地配置。可使用一些列阀250控制各个吸附床214、215、217、219之间的流动。

参考图2，产物歧管248与第一产物管线241、第二产物管线247以及与任何其它产物管线流体连通以将来自第一产物管线241、第二产物管线247和任何其它产物管线的产物流244结合在一起。

类似于上文在图1的PSA设备10中描述的方法的实施方案，该实施方案的方法包括感应贫杂质氢气流18的残留甲烷含量以及任选感应贫杂质氢气流18的残留一氧化碳含量。然而，由于第一流出物管线219的分流，存在用于放置甲烷传感器32和任选一氧化碳传感器40的各个位置。例如，在一个实施方案中，感应清洗料流242的残留甲烷含量并感应产物流244的残留一氧化碳含量。因而，甲烷传感器32可与第一清洗管线243和第二清洗管线245流体连通，且一氧化碳传感器40可与产物歧管248流体连通。可将来自甲烷传感器32和一氧化碳传感器40的测量传送至控制装置34并用于以如上文所述相同的方式控制PSA方法。此外，由于产物歧管248和清洗管线243的物理分离，感应的清洗料流242的残留甲烷含量与产物流244的一氧化碳含量之间的相关关系可在PSA方法的稳态操作下重新校准，由此增强工艺控制的准确度。

实施例

PSA方法使用包含单一吸附床14的吸附装置12进行，例如图1所示PSA设备10。对于PSA方法，提供具有以下组成的含氢气进料流13：72.5摩尔％氢气、0.6摩尔％氮气、3.5摩尔％一氧化碳、4.9摩尔％甲烷和18.5摩尔％二氧化碳。吸附床14在吸附床14的底部三分之二中载有新鲜活性炭，并将沸石分子筛载入吸附床14的顶部三分之一中。含氢气进料流13在2482kPa的第一升高的压力下引入吸附床14中，其中使用158kPa的再生压力。设置进入吸附床14中含氢气进料流13的进料速率使得在稳态操作期间以及在并流减压以前将贫杂质氢气流18中的一氧化碳除去至10体积ppm。吸附床14通过吸附、减压、再生和加压步骤连续循环。在每4个循环的并流减压步骤结束时取出贫杂质氢气流18的试样并通过气相色谱法使用火焰电离检测器作为甲烷传感器32和一氧化碳传感器40分析以得到贫杂质氢气流18中残留甲烷和残留一氧化碳的测量。得到图3的图中所示数据，其中残留甲烷含量354和残留一氧化碳含量356在PSA方法的各个循环显示。如数据所示，甲烷突破与一氧化碳突破相比快速地响应，并可将残留甲烷含量354与残留一氧化碳含量356关联。当建立该关联时，PSA方法的工艺变量可基于贫杂质氢气流18中的感应残留甲烷含量354调整。对于该特定实施例，发现在并流减压结束时感应的700体积ppm残留甲烷含量354与产物流中10体积ppm一氧化碳的浓度关联(即在吸附装置12的稳态操作期间)，但图3所示关联由于PSA方法中感应杂质的点显示较高的残留一氧化碳含量测量356。特别地，图3所示残留一氧化碳测量354在并流减压期间，而不是在产物流中进行。

具体实施方案

尽管连同具体实施方案描述了下文，应当理解该描述意欲阐述且不限制先前说明和所附权利要求书的范围。

本发明第一实施方案为分析来自变压吸附工艺的贫杂质氢气流的含量的方法，该方法包括步骤：将含氢气进料流供入变压吸附区中，其中含氢气进料流进一步包含含有甲烷和一氧化碳的杂质含量；将甲烷和一氧化碳在变压吸附区中从含氢气进料流中吸附；将贫杂质氢气流从变压吸附区中取出，其中贫杂质氢气流具有残留甲烷含量和残留一氧化碳含量；和感应贫杂质氢气流的残留甲烷含量。本发明一个实施方案为从该段中第一实施方案开始的该段中先前实施方案中的一个、任何或者所有，其进一步包括将感应残留甲烷含量的测量传送至控制装置和基于感应残留甲烷含量的测量使用控制装置调整变压吸附工艺的工艺变量。本发明一个实施方案为从该段中第一实施方案开始的该段中先前实施方案中的一个、任何或者所有，其中取出贫杂质氢气流包括终止通向变压吸附区的含氢气进料流的流动和将变压吸附区并流减压。本发明一个实施方案为从该段中第一实施方案开始的该段中先前实施方案中的一个、任何或者所有，其中感应残留甲烷含量包括在并流减压期间感应贫杂质氢气流的残留甲烷含量。本发明一个实施方案为从该段中第一实施方案开始的该段中先前实施方案中的一个、任何或者所有，其中变压吸附区包含含有第一吸附床和第二吸附床的多床吸附装置，且其中将在第一吸附床并流减压期间产生的贫杂质氢气流作为清洗料流供入第二吸附床中用于将第二吸附床再生。本发明一个实施方案为从该段中第一实施方案开始的该段中先前实施方案中的一个、任何或者所有，其中感应残留甲烷含量包括感应清洗料流的残留甲烷含量。本发明一个实施方案为从该段中第一实施方案开始的该段中先前实施方案中的一个、任何或者所有，其进一步包括提供来自多床吸附装置的产物流和感应产物流的残留一氧化碳含量。本发明一个实施方案为从该段中第一实施方案开始的该段中先前实施方案中的一个、任何或者所有，其进一步包括在控制装置中将感应的清洗料流的残留甲烷含量与产物流的一氧化碳含量关联以产生它们之间的相关关系。本发明一个实施方案为从该段中第一实施方案开始的该段中先前实施方案中的一个、任何或者所有，其进一步包括在变压吸附工艺的稳态操作下将感应的清洗料流的残留甲烷含量与产物流的一氧化碳含量之间的相关关系重新校准。本发明一个实施方案为从该段中第一实施方案开始的该段中先前实施方案中的一个、任何或者所有，其进一步包括感应贫杂质氢气流的残留一氧化碳含量。本发明一个实施方案为从该段中第一实施方案开始的该段中先前实施方案中的一个、任何或者所有，其进一步包括在控制装置中将感应的贫杂质氢气流的残留甲烷含量与贫杂质氢气流的一氧化碳含量关联以产生它们之间的相关关系。本发明一个实施方案为从该段中第一实施方案开始的该段中先前实施方案中的一个、任何或者所有，其进一步包括使用控制装置基于感应的贫杂质氢气流的残留甲烷含量与贫杂质氢气流的一氧化碳含量之间的相关关系调整变压吸附工艺的工艺变量。本发明一个实施方案为从该段中第一实施方案开始的该段中先前实施方案中的一个、任何或者所有，其中调整工艺变量包括相应于控制装置调整工艺变量，其中确定贫杂质氢气流的一氧化碳含量超过10体积ppm。

本发明第二实施方案为制备贫杂质氢气流的方法，所述方法包括步骤：产生包含含有甲烷和一氧化碳的杂质含量的含氢气进料流；将含氢气进料流供入包含多床吸附装置的变压吸附区中，其中多床吸附装置包含第一吸附床和第二吸附床；在第一吸附床中将甲烷和一氧化碳从含氢气进料流中吸附以产生贫杂质氢气流，其中贫杂质氢气流具有残留甲烷含量和残留一氧化碳含量；将一部分贫杂质氢气流作为清洗料流从第一吸附床中取出至第二吸附床中以将第二吸附床再生；将一部分贫杂质氢气流作为产物流从第一吸附床中取出；感应清洗料流的残留甲烷含量；感应产物流的残留一氧化碳含量；和将感应残留甲烷含量的测量和感应残留一氧化碳含量的测量传送至控制装置中。

本发明第三实施方案为变压吸附设备，其包含：适于接收具有杂质含量的含氢气进料流且进一步适于产生贫杂质氢气流的吸附装置；与吸附装置流体连通用于接收来自那里的贫杂质氢气流的流出物管线；和与流出物管线流体连通的甲烷传感器，其中甲烷传感器适于感应贫杂质氢气流的残留甲烷含量。本发明一个实施方案为从该段中第三实施方案开始的该段中先前实施方案中的一个、任何或者所有，其进一步包含适于接收来自甲烷传感器的残留甲烷含量测量的控制装置。本发明一个实施方案为从该段中第三实施方案开始的该段中先前实施方案中的一个、任何或者所有，其中吸附装置包含多床吸附装置，其包含适于接收含氢气进料流的第一吸附床和第二吸附床。本发明一个实施方案为从该段中第三实施方案开始的该段中先前实施方案中的一个、任何或者所有，其中流出物管线包含：第一流出物管线，所述第一流出物管线与第一吸附床流体连通并分流成第一产物管线和第一清洗管线，其中第一清洗管线与第二吸附床流体连通以用来自第一吸附床的贫杂质氢气流将第二吸附床再生；和第二流出物管线，所述第二流出物管线分流成第二产物管线和第二清洗管线；以及产物歧管，所述产物歧管与第一产物管线和第二产物管线流体连通用于将来自第一产物管线和第二产物管线的贫杂质氢气流结合。本发明一个实施方案为从该段中第三实施方案开始的该段中先前实施方案中的一个、任何或者所有，其进一步包含与流出物管线流体连通的一氧化碳传感器，其中一氧化碳传感器不同于甲烷传感器且适于感应贫杂质氢气流的残留一氧化碳含量。本发明一个实施方案为从该段中第三实施方案开始的该段中先前实施方案中的一个、任何或者所有，其中甲烷传感器与第一清洗管线和第二清洗管线流体连通，且其中一氧化碳传感器与产物歧管流体连通。

尽管在先前详细说明中提出了至少一个示例实施方案，但应当理解存在大量变化方案。还应当理解本文所述一个或多个示例实施方案仅为实例，且不意欲以任何方式限制本发明的范围、应用或构型。而是，先前详细说明提供给本领域技术人员执行本发明示例实施方案的方便路线图。应当理解可不偏离如权利要求书所述的本发明范围而做出对示例实施方案中所述元件的功能和配置的各种改变。

Claims (10)

1.分析来自变压吸附工艺的贫杂质氢气流的含量的方法，所述方法包括步骤：

将含氢气进料流供入变压吸附区中，其中含氢气进料流进一步包含含有甲烷和一氧化碳的杂质含量；

在变压吸附区中从含氢气进料流中吸附甲烷和一氧化碳；

将贫杂质氢气流从变压吸附区中取出，其中贫杂质氢气流具有残留甲烷含量和残留一氧化碳含量；和

感应贫杂质氢气流的残留甲烷含量。

2.根据权利要求1的方法，其中取出贫杂质氢气流包括终止向变压吸附区的含氢气进料流流动并将变压吸附区并流减压。

3.根据权利要求2的方法，其中感应残留甲烷含量包括在并流减压期间感应贫杂质氢气流的残留甲烷含量。

4.根据权利要求2的方法，其中变压吸附区包含含有第一吸附床和第二吸附床的多床吸附装置，且其中在第一吸附床的并流减压期间产生的贫杂质氢气流作为清洗料流供入第二吸附床中用于将第二吸附床再生。

5.根据权利要求4的方法，其中感应残留甲烷含量包括感应清洗料流的残留甲烷含量。

6.根据权利要求5的方法，其进一步包括提供来自多床吸附装置的产物流和感应产物流的残留一氧化碳含量。

7.根据权利要求1的方法，其进一步包括感应贫杂质氢气流的残留一氧化碳含量。

8.根据权利要求7的方法，其进一步包括在控制装置中将感应的贫杂质氢气流的残留甲烷含量与贫杂质氢气流的一氧化碳含量关联以产生它们之间的相关关系。

9.根据权利要求8的方法，其进一步包括使用控制装置基于感应的贫杂质氢气流的残留甲烷含量与贫杂质氢气流的一氧化碳含量之间的相关关系调整变压吸附工艺的工艺变量。

10.变压吸附设备，其包含：

适于接收具有杂质含量的含氢气进料流且进一步适于产生贫杂质氢气流的吸附装置；

与吸附装置流体连通用于接收来自那里的贫杂质氢气流的流出物管线；和

与流出物管线流体连通的甲烷传感器，其中甲烷传感器适于感应贫杂质氢气流的残留甲烷含量。