CN1275422A - 变压吸附方法及装置 - Google Patents

变压吸附方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN1275422A
CN1275422A CN00108935A CN00108935A CN1275422A CN 1275422 A CN1275422 A CN 1275422A CN 00108935 A CN00108935 A CN 00108935A CN 00108935 A CN00108935 A CN 00108935A CN 1275422 A CN1275422 A CN 1275422A
Authority
CN
China
Prior art keywords
absorber
gas
pressure
adsorbent
product
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN00108935A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1238090C (zh
Inventor
M·S·卡尼
F·W·利维特
M·W·阿克莱
F·诺塔洛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Praxair Technology Inc
Original Assignee
Praxair Technology Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Praxair Technology Inc filed Critical Praxair Technology Inc
Publication of CN1275422A publication Critical patent/CN1275422A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1238090C publication Critical patent/CN1238090C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/047—Pressure swing adsorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/047—Pressure swing adsorption
    • B01D53/0476—Vacuum pressure swing adsorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/0407—Constructional details of adsorbing systems
    • B01D53/0446—Means for feeding or distributing gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/047—Pressure swing adsorption
    • B01D53/053—Pressure swing adsorption with storage or buffer vessel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10—Inorganic adsorbents
    • B01D2253/106—Silica or silicates
    • B01D2253/108—Zeolites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/22—Carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/10—Single element gases other than halogens
    • B01D2257/102—Nitrogen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/10—Single element gases other than halogens
    • B01D2257/104—Oxygen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/10—Single element gases other than halogens
    • B01D2257/108—Hydrogen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/50—Carbon oxides
    • B01D2257/504—Carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
    • B01D2257/702—Hydrocarbons
    • B01D2257/7022—Aliphatic hydrocarbons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/40007—Controlling pressure or temperature swing adsorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/402—Further details for adsorption processes and devices using two beds
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

一种从多组分混合气中回收二氧化碳的低压变压吸附方法和装置,它利用从吸附器(一个或多个)两端同时吹扫和抽气来实现对吸附床(一个或多个)有控制的降压,以使从吸附器入口(一个或多个)回收的浓集了二氧化碳的产品气流保持恒定的纯度。

Description

变压吸附方法及装置
本发明涉及从多组分混合气中回收吸附能力较强的气体组分的改进的变压吸附方法及装置。更具体地说，它涉及从含有吸附能力较弱组分为氮、氧、氢、甲烷和一氧化碳的气流中回收二氧化碳的这样一种方法和装置。
高纯度液态二氧化碳(99.99+％)通常是将含有超过95％的二氧化碳的气流直接液化制成的。这种高浓度气源可直接从化学过程如氨合成过程中作为副产品气流取得。其结果是，二氧化碳液化厂的厂址照例是取决于这些气源的地点和可利用性。
很多二氧化碳用户并不要求99.99+％纯度的液化CO2。诸如pH值控制和碳酸盐生产等用途只须用纯度范围为80％至90％的气体CO2即可有效地运转。屡见不鲜的是，需用较低纯度气体CO2的场所，就具有低有效CO2浓度(通常含有少于20％的CO2)的现成可选用气源。由此可见，开发一种能从低等级气源如锅炉烟道气或其它燃烧源的烟道气中就地经济地生产CO2的新工艺的机遇是存在的。
过去已有多种从低浓度和中等浓度气源中回收CO2的方法。从多组分气流中将CO2化学吸收到液态吸收剂内，随后加热把CO2从溶液中解吸分离出来，该法可用来回收纯度为99+％的气体CO2。多种液态胺或碳酸钾可用作吸收介质。这些方法的主要缺点是需用可观的能量来使吸收剂再生，而且当多组分气流中存在有一定量的氧时，吸收剂的吸收容量将会减小。
薄膜分离法也可用于CO2回收，但此法常要求很高的送气压力，以取得适度的CO2通透率。要想从低浓度气源如烟道气中生产出高纯度的CO2，就须采用昂贵的多级薄膜分离法。
变压吸附法(PSA)比之其它回收CO2的方法能提供出重大的潜在优越性。例如，PSA能提供出比液化和运输液态CO2的传统方法更加便宜的CO2浓度和分送服务的潜力，特别是当运输成本高或CO2液化所用的原料缺乏诱人来源时是如此。PSA技术的另一个也是主要的优点是可以灵活地生产出各种纯度的CO2产品。除其它工艺特性外，它的吸附和解吸压力可以翻转，来为特种用途生产出最低要求的产品纯度。当不需要高纯度产品时利用该方法就可降低动力要求。在液体吸收方法中，由于吸收剂的加热解吸分离产出的总是99+％纯度的产品，因此它很难实现象PSA法能达到的低动力消耗。PSA不需要吸收法所需的再生用的高温能源如蒸汽。因此，对没有蒸汽或蒸汽价高的地方来说，PSA就是一个有吸引力的替代办法。一般地说，吸附分离是回收CO2的可靠、方便和潜在廉价的方法，特别是当不需要超过99％的气相纯度的时候是如此。
当用燃烧烟道气、石灰窑废气、制氢厂尾气和其它气源来生产CO2时，主要吸附剂的作用是在选择性吸附CO2的同时让较轻组分流走。通常比CO2吸附更强的水分可能存在，但可在吸附剂的预处理层中被有效除去。因此，用PSA来生产CO2所要求的方法是能有效地在多组分混合中回收重组分的方法，亦即能回收吸附较强组分的方法。
在现有技术中已描述过多种回收重组分的PSA方法，包括用低浓度气源生产CO2的方法。例如可参见下述美国专利：Werner等的4,599,094；Fuderer的4,723,966；Lagree等的4,810,265；Hay的4,840,647；Schmidt等的4,892,565；Kri shnamurthy等的4,963,339；Kumar的5,026,406；Knaebel的5,032,150；Kumar的5,248,322和5,354,346；LaSala等的5,370,728；Leauitt的5,415,683；以及Couche的5,669,960。重组分回收最通常的应用是：利用沸石吸附剂的N2/O2分离；利用沸石、活性炭、硅胶或其它吸附剂的CO2/N2、CO2/CH4和CO2/H2分离。现有技术典型的方法是依赖于将原料气压缩至高的吸附压力、抽气回收重组分产品、以及用重组分漂洗。现有技术的方法典型地是用多个床以保证设备的连续利用，使用气压缓冲罐以阻抑产品流量和纯度的波动。现有技术的重组分回收方法，或者轻重组分联合回收方法，可分为三大类：普通循环；反逆循环；以及回流循环。在普通循环中，吸附是在高压下发生，吹扫和回收重组分产品是在低压下进行。在反逆循环中，吸附是在低压下发生，吹扫则在高压下进行。在回流循环中，每个吸附床包括有普通床部分和反逆床部分，在两部分床之间进行轻重组分的回流。回流循环的优点是，轻重组分产品均可以高纯度和高回收率被回收。但是，这一方法能耗强烈，而且若是不需要回收轻组分它也就没有吸引力了。反逆循环可用来回收高纯度的重组分产品，但需用很大的动力消耗。普通循环可消耗较少的动力，但重组分产品的纯度在整个循环中都在变动。反逆循环另外一个缺点是它须在原料气进入主要的吸附容器以前在另一个容器里除去水分或其它重组分。普通PSA循环的各项步骤在现有技术中是众所周知的。在基本循环中第一个步骤是吸附，在该步骤中多组分原料气在提高的吸附压力下被送入吸附床。在此步骤中，更易选择性吸附的组分被吸附剂保留，同时气相就浓集了不易选择性吸附的组分。通常，吸附步骤在质交换前沿抵达吸附床出口前即告终止。在吸附后，吸附容器随即被降压，降压可通过逆向排出和/或抽气来实现。当压力降低后，气相中的重组分就为浓了。在降压阶段，至少有一部分被放出的气体可看作是重组分产品。在降压后，吸附容器被再次加压到吸附压力而重新开始循环。该基本循环可改进为包括在吸附和降压阶段之间用重组分产品进行漂洗。这样做可从吸附床中排代一部分尚未吸附的气体并增大重组分产品的回收率。循环中还可包括在中压或低压时进行吹扫以便在循环重新开始前进一步再生吸附剂。
许多潜在的就地运用气体CO2的工厂是比较小的，例如含CO2的产品不到30t/d。小到1-5t/d的就地CO2工厂也是可以想象的。这种小的工厂规模决定着它需要的生产工艺是简单、可靠和工艺流程简化到最低限度，因而可使一次投资费用减至最少。随着工厂规模减小，即使较小的基建投资和固定费用也会在单位产品成本中加上很大的份额。对于使用四个或四个以上吸附床(外加配用的阀门)的现有技术方法来说，当工厂产量很小时，它的投资费用是很大的。为阻抑产品纯度的波动而使用昂贵的气压缓冲罐会给该方法增加额外的费用。在提高的压力下吸附，就象许多现有技术工艺所做的那样，就要求压缩大量的轻组分(废气)，这在从稀的混合气如燃烧烟道气(可能含有少到6-10％的CO2)中回收CO2时会增加特有的能源费用，亦即把能源消耗在压缩原料气中90％或90％以上的最终要放掉的废气上。
典型的现有技术回收CO2的方法均有赖于如沸石13 X或BPL活性炭这样的吸附剂。对从低浓度气源如烟道气中回收CO2来说，使用较强的吸附剂如沸石13X的优点是，即使原料气中CO2分压很低它仍能保持很大的CO2吸附容量。它的缺点是再生需用极低的压力。PBL活性炭吸附CO2的能力要低得多，自然也不要求这样的解吸条件。但由于它对CO2吸附能力弱并且不属特效相互反应，对于低浓度气源如烟道气来说，这种吸附剂的效用也就减弱了。在烟道气气源条件下，N2和CO2在BPL活性炭上的平衡荷载量是近似相同的，其结果是吸附选择性很低。这种低效分离严重限制了这种方法所能得到的纯度和回收率。
本发明的目的中包括提供出一种改进的PSA方法和装置，它能从多组分混合气中回收出预定的、基本上恒定的产品纯度的重组分为CO2，其纯度变化可控制在要求产品纯度的±10％以下，它使用的是低吸附压力的吸附技术，并且无需床与床之间的相互作用。
本发明的另一个目的是提供出一次性投资和运营费用较现有技术为低的方法和装置，特别对小规模工厂来说是如此。
本发明的再一个目的是借助于利用包括沸石在内的具有特定绝热分离系数和动态CO2荷载量特性的吸附剂、提供出能从多组分混合气中回收CO2的、改进的PSA方法。
知道了本发明的这些目的，下面将对本发明作详细描述，在添附的权利要求中将特别指出本发明的新颖特征。
本发明提供了一种变压吸附方法(PSA)，它能从多组分混合气中回收重气体组分如CO2，它包括下列步骤：
(1)将多组分混合气从进口送入并通过保持在要求的工作条件(即保持在预定的吸附温度和压力下的至少一个吸附器，在吸附器中的吸附剂上，混合气中的重组分被吸附，而浓集了混合气中一种或多种轻组分的废气从吸附器出口排出，至少有一部分浓集了轻组分的废气留在了与吸附器出口相通的压力区内；
(2)将一部分浓集了轻组分的废气通过吸附器出口顺向排入与吸附器相通但保持比吸附压力为低的真空区内；与此同时，借助于通过吸附器入口逆向抽气而取出解吸的气体；这一从吸附器出口的顺向减压与同时进行的从其入口的逆向减压叠加在一起的动作，就形成了这样的结果：可从吸附器入口抽出其无效空间的气体，而不显著增加逆向抽气气流中重组分产品的浓度；
(3)停止通过吸附器出口的排气，而同时继续从吸附器入口逆向抽气，使吸附器的压力一直降到低于真空区的压力而使重气体组分继续解吸，直到重组分在逆向抽气气流中的浓度达到预定值；
(4)从真空区将排出的气体作为吹扫气流送入吸附床出口并逆向通过吸附器，与此同时，继续从吸附器入口的逆向抽气，以制造和回收浓集了重气体组分的产品气流，这种重气体组分借助于控制吹扫气流量而保持在预定的恒定纯度，以便在一开始使产品气流的压力和纯度保持恒定，随后借助于降压步骤来诱导保持产品气流中的恒定纯度；
(5)可任选的步骤：如果在步骤(4)中来自真空区的排出气体没有全部用作吹扫气体，则停止从吸附器入口的抽气，并将真空区内残余的排出的气体从吸附器出口送入，以平衡真空区和吸附器中的压力，并部分地给吸附器加压；
(6)将一部分浓集了轻组分的废气从压力区送入吸附器的出口，以部分地给吸附器加压；
(7)将另外一部分多组分原料混合气送入吸附器入口使吸附器加压到吸附压力；以及
(8)重复以上各步骤，以生产出恒定纯度的含有重组分的产品气流。
本发明的PSA方法和装置能优选为从含有高达约60％CO2的气流如燃烧烟道气、石灰窑废气或氢气厂尾气中回收重组分如CO2提供出经济的系统，这些气流中掺有吸附较弱的轻组分如氮、氧、氢、甲烷和/或一氧化碳。当本发明被这样利用时，要求在接近大气压的压力下进行，即在小于2大气压、优选在1-1.5大气压下进行。其它的用途包括从空气中回收氮、从天然气中回收重烃、以及从空气中回收氧。
如上所述，潜在的原料气如烟道气中可能只含有少到6-10％的CO2。因此，在高压下吸附就要压缩大量的轻组分。如果原料气流中的轻组分不是有价值的产品，则压缩应减到最少以节约能源。
本发明的方法只要求最小量的进料压缩，以此来克服装置中的压降。再则，下面将要讲到，本发明所用的吸附剂选择的是，在该原料气浓度和吸附压力接近环境压力的条件下，其动态吸附容量和吸附选择性最大的吸附剂。最后，在下面所描述的那些循环中，用浓集重组分的产品气流所作的部分顺向排代被利用来增加重组分的回收率和维持连续生产，排代的气体被减到了最少，因此进一步降低了动力消耗。降低了动力消耗可免除对均衡技术的需要，该技术在许多现有技术系统中为回收压缩能是要用到的。
在本发明中，借助于将浓集了轻组分的废气作为排出的气体，从吸附器中尽数排出而送入外部的真空区、而与此同时从吸附器入口抽走抽气气流，这样一种使吸附器顺向/逆向同时减压的措施的进一步运用，就可从重组分产品中排除掉无效空间气体。在普通循环降压步骤开始时，吸附床入口端无效空间内的重组分浓度是与原料气中的浓度相同的。当压力降低时，吸附床入口内气相中的重组分浓度就从这一初始值开始增大。在降压的开始阶段，流出的气体中浓度了重组分，但还不是产品质量所要求的。为了解决这一问题，必须事先在吸附步骤完成后用重组分漂洗吸附剂床，以便从床中排代该低质量气体，并随后借助于利用该被排代的气流来为另一个吸附器再加压，以便从该操作中回收压能。在本发明中，已借助于排气试行方案将此问题化解到最小，该方案将吸附器中的压力和流量加以控制，使混和损失达到最小，或者借助于用重组分产品作部分顺向漂洗来提高降压开始前的初始纯度。这后一步骤可使在排气后立刻就可回收产品，免除了从床的入口端排除废气的必要性。
有重大意义的是，借助于此后把排出的气体从真空区逆向返回通过吸附器用作吹扫气流，同时继续从吸附器中抽出抽气气流(步骤4)，本发明就建立起了可控制的吹扫功能，它不但被用来把重组分产品推向吸附器进口，而且更进一步，可被用来在吹扫期间有效控制吸附床内的压力降低，以保持产品气流的恒定纯度。因此就消除了在降压期间通常会发生的重组分纯度的波动，也免除了对平定波动用的大型气压缓冲容器的需要。
按照本发明的另一个优选的形式，至少有一部分在上述步骤(4)中所回收的产品气流要被反循环回到吸附器入口，以实现入口处混合气的顺向排代，从而把入口处重组分即CO2的浓度增加到产品气流的要求纯度。所需的排代气体的最小量取决于原料和产品的纯度，这一最小量的排代气体是用来保持满足预定的产品纯度要求，并且还可使后续的动力消耗达到最小。
许多现有技术的方法为了平衡或吹扫的目的而利用吸附器床与床之间的相互作用，这通常都要求用三个或三个以上相同的吸附器才能做到有效的循环作业。其结果是，这种方法要用很大的投资费用来置办多个吸附器和配套阀件。本发明借助于取消床间相互作用而减少了需要的吸附器和转换阀的数量。压力罐和真空罐可提供加压气体和吹扫气体，而低压吸附可无需平衡来回收压缩能。这样，本发明的方法只需配备一个吸附器，或者配备两个独立的但顺序工作的吸附器，以使真空设备得到不间断利用。
由此可见，按照本发明的设备方面来说，已提供出了一套从多组分混合气原料中回收重组分的PSA装置，该套装置包括：
(1)吸附器，它具有入口端和出口端，并配备有一层吸附剂，该吸附剂能从混合气中相对于一种或多种轻组分选择性地吸附重组分；
(2)能克服通过吸附器的压降而建立起通过吸附器的气流量的设备；
(3)压力罐，它与吸附器的出口端相通，用来从吸附器接纳浓集了轻组分的废气，并将该浓集了轻组分的废气送入出口端；
(4)真空罐，它与吸附器的出口端相通，用来从吸附器接纳另一部分浓集了轻组分的废气，并将该浓集了轻组分的废气作为排出的气体通过出口端送入吸附器；
(5)出口阀件，用来选择性地使压力罐和真空罐与吸附器的出口端相通，以使吸附器降压或加压；
(6)能从吸附器中抽取解吸气流的设备；
(7)入口阀件，用来选择性地使原料气供气设备和解吸气流抽取设备与吸附器的入口端相通，以便利混合气从吸附器入口端送入和产品气流从吸附器入口端取出；以及
(8)控制设备，用来同时操作出口阀件和入口阀件，以便利从真空罐将浓集了轻组分的废气作为排出的气体送入吸附器，以及将抽气气流和产品气流抽取出吸附器，以此同时顺向地从出口端和逆向地从入口端使吸附器降压。
如上所述，本发明的成套装置可利用单个吸附器，其出口连通压力罐和真空罐，以便利吸附器的降压和吹扫，其入口连通抽取解吸气流的设备如真空泵，以便取出浓集了重组分的抽气气流和产品气流。使用这样一套装置，可消除配备大型昂贵缓冲罐以阻抑产品纯度波动。产品压力波动或产品流量率波动的必要性，从而可在实现PSA技术中减少投资费用和能量消耗。尽管本发明的这套装置可消除多个吸附器和复杂阀件的需要，但是仍优先采用两个独立操作的吸附器按阶段顺序地工作，以便从吸附器进口端提供出连续的产品气流。一个可替代但不太优选的办法是，原料气流可分为两股同时通过两个吸附器，两者可平行运转。在两种情况下，用两个吸附器来运转都可更有效地利用任何的旋转机械(压缩机和真空泵)，因此会提高产量和效率。
按照本发明的另一个特性，提供出了一种改进的从多组分混合气中选择性地回收CO2的方法，它包括用特种吸附剂在接近大气压力的条件下吸附CO2。该方法包括在送气条件为约250-450K、更优选300-400K、压力为约90-200kPa下用吸附剂吸附混合气；把吸附床降压到低于大气压来使CO2从吸附床解吸；以及在基本上恒定的纯度下从吸附床回收含有CO2的产品气流；其中在工艺操作条件下吸附剂的绝热分离系数ΔCO2/ΔN2超过约1，优选超过2，而动态荷载DCO2至少为0.1mol/kg。
使吸附剂适合这些工艺条件的要求，可通过改进吸附效率而额外缩减投资费用。在该优选的低压操作范围内能提供高吸附容量和高选择性的吸附剂，对减少在给定生产率下所需的吸附剂数量是决定性的。沸石NaY和沸石NaX(2.0)是用于CO2的示例性吸附剂，它能以较小的吸附床尺寸系数来从燃烧烟道气、石灰窑废气、氢气厂尾气和其它含有吸附较弱组分如氮、氧、氢、甲烷和一氧化碳的气源中生产出CO2。借助于采用浅的吸附床和短的循环时间来运转，可达致进一步减少吸附剂的总需用量。这一措施还可加大吸附剂的生产率，在需要阻抑流量率波动时，还可把缓冲罐的尺寸减到最小。
以下将参照附图对本发明进行详细描述，附图有：
图1为本发明的单床PSA装置一个具体实施方案的流程图；
图2示出利用图1中的单床装置的本发明的PSA方法的基本循环顺序；
图3为本发明的单床PSA装置另一实施方案的流程简图，其中装有顺向排代系统，它用来在加工循环的一个片断中把重组分产品送入吸附器入口；
图4示出图3中的单床顺向排代系统装置的循环顺序。
图5为本发明双床PSA装置另一实施方案的流程简图；
图6为本发明双床/顺向排代装置优选实施方案的流程简图；
图7为各种吸附剂在不同压力下CO2等温吸附线曲线图；
图8为各种吸附剂在不同吸附温度下绝热分离系数的变化曲线图；以及
图9为各种吸附剂在不同吸附温度下动态CO2荷载(ΔCO2)特性的变化曲线图。
前已指出，本发明所追求的目标是借助于把混合气中吸附较强的组分从与之掺和在一起的吸附较弱的组分分离出来而回收吸附较强的组分。为方便起见，在此把吸附较强的组分称之为“重”组分，吸附较弱的组分则称之为混合气中的“轻”组分。另外，在下面的描述中，主要是针对从含有氮、氧、氢、甲烷、一氧化碳和/或其它组分的混合气、如燃烧烟道气、石灰窑废气和/或氢气厂尾气中回收作为重组分的CO2而言的。但应当明确的是，虽然本发明主要针对的是从这样的多组分混合气中回收CO2，但是它并不局限于回收CO2或从任何专长的原料气源进行分离。因此，应当认为，本发明的方法和装置可用于任何多组分的分离，其中更能选择性吸附的组分就是所需要的产品。这里包括但不限于：用选择氮的吸附剂来从空气中回收氮；用选择氧的吸附剂来从空气中回收氧；用选择CO的吸附剂来从气化的煤(syngas)中回收一氧化碳；以及用选择氧或选择氩的吸附剂来进行氧/氩分离。本领域的技术人员将会赞赏，本工艺条件是适合于所欲进行的特效分离的。
单床系统(图1-4)
本发明的基本装置的主要部件示于图1。在所示出的最基本的实施方案中，单个的吸附器4内装有适当的一种或多种吸附剂的一个或多个吸附床，吸附器还具有入口端4A和出口端4B。吸附器的入口端4A通过双通阀3连结到从供气管1把多组分混入气送入吸附器的送气鼓风机2上，并通过双通阀10连结到真空泵11上，该真空泵用来把吸附器抽空到低于环境压力的各种压力，并通过管道12回收产品气流。优选的做法是，送气鼓风机只把原料气压缩到能克服系统中的压降的程度，从而以稍高于环境压力即稍高于大气压的压力来供应气体原料。当原料气的压力足以克服系统的压降ΔP时，送气鼓风机即可省去。
吸附器的出口端4B通过双通阀5连接到压力罐6上，从这里，废气可被取出作为另一种产品气流来回收，也可通过管道7排放掉，出口端4B还可通过控制阀8连接到真空罐9上。压力罐6用来贮存环境压力或高于环境压力的气体，真空罐9用来贮存低于环境压力的气体。压力罐优选是可变容积的容器，它在接近环境压力的压力下工作。
在工作时，原料气被送到吸附器4的入口端4A，从吸附器的出口端4B出来的轻组分废气被收集在压力罐6内并在随后被作为加压气体再利用；从吸附器出口端4B出来的顺向排出气体被收集在真空罐9内并在随后被作为吹扫气体再利用；而浓集了重组分的产品则通过管道12从真空泵11的排气端被回收。轻组分废气的一部分或全部被收集在压力罐6内。一些轻组分可作为废物通过管道7放掉，不再回到系统内。双通阀3、10和5分别用来使吸附器4交替地接通鼓风机2、真空泵11和压力罐6。控制阀8则用来调节吸附器和真空罐9之间的流量。
图1所示的单床系统适于在图2所示的基本循环步骤的实践中使用。
在图2所示的步骤(1)中，原料气通过管道1被送到送气鼓风机2的入口侧。此时双通阀3开启，允许气流从鼓风机2的出口进入吸附器4的入口端4A。从吸附器4的出口端4B出来的废气通过双通阀5进入压力罐6中。至少有一部分从吸附器来的废气被贮存在压力罐6中。要被从系统放出的那一部分废气则通过管道7放出。
就这样，多组分原料气在吸附压力下被送到吸附器的入口，重组分被吸附剂选择性地留住，而气相被浓集了一种或多种轻组分；在该步骤中，至少有一部分从吸附器出口出来的轻组分废气被收集和保留在压力罐中。
步骤(2)，关闭阀3和阀5，开启控制阀8，允许气流进入真空罐9，并开启双通阀10，允许气流进入真空泵11，以此同时进行顺向和逆向的降压。在该步骤中，从真空泵11排出的气体在管道12中被回收，并可在一开始就作为废气排放掉，或者与原料气一起再循环。在步骤(2)中，吸附器就这样被从它的出口端顺向地和从它的入口端逆向地同时降压；吸附床压力为向真空罐的顺向降压提供着驱动力，而吸附床压力和真空泵共同为逆向降压提供着驱动力。顺向降压气体被低于环境压力的真空罐所收集并随后被用作吹扫气体；逆向降压气体主要由来自吸附器入口的与原料气组成相同的无效空间气体组成，可在一开始就排放掉，或者与原料气一起再循环。在该步骤中，应借助于小心平衡逆向和顺向排出气流来使浓集在逆向降压气中的重组分达到最少。
步骤(3)，关闭控制阀8，阀10仍保持开启，以此继续逆向抽气。这样，从真空罐向吸附器出口的气流即被截断，与此同时继续用真空泵逆向抽气，直到重组分产品的纯度符合产品纯度的最低要求以及吸附床压力低于真空罐中的压力；这时逆向抽出的气体中已浓集了重组分，可以作为废气排放或者与原料气一起再循环。
在制成产品的步骤，步骤(4)的开始时，吸附器4中的压力低于真空罐9中的压力。控制阀8被开启，用来控制从真空罐9输入吸附器4的吹扫气流。阀10仍保持开启，以使产品通过真空泵11进入管道12被回收。这样，就把重组分从吸附器的入口端取出，而同时低压的吹扫气体就从真空罐进入吸附器的出口端。吹扫速率由控制阀控制，因此一开始压力和产品纯度能保持恒定。当产品纯度开始降低时，吹扫速率随着吸附器压力下降而减小，这样来保证恒定的产品纯度。在该恒定纯度产品制成步骤结束后，吸附床就被再加压到吸附压力。
步骤(5)，如果在真空罐9中存有足够的气体，则可用以使吸附床部分地加压。在该步骤中，阀10被关闭，而控制阀8被全开，以使真空罐9和吸附器4中的压力达到均衡。理想的做法是，步骤(2)所积贮的气体量刚好够在步骤(4)用作吹扫气，从而可省去的均压步骤(5)。如果需要的话，步骤(5)就可这样利用真空罐中余留的顺向降压气体从吸附器出口逆向使之部分加压。请注意，如果需要的话，步骤(4)和步骤(5)的末尾可以用来使真空罐恢复到后续步骤所要求的低压。
在步骤(6)中，开启阀5，同时关闭控制阀8和阀10，以完成用轻组分废气所作的部分再加压。在步骤(1)时贮存在压力罐6中的轻组分废气使吸附器4加压。就这样，用来自压力罐的轻组分在吸附器的出口端4B实现了逆向部分加压。
最后一个步骤-步骤(7)是加压到吸附压力。阀5被关闭，阀3被开启，让原料气进入吸附器4。就这样，用送到吸附器入口4A的原料气顺向地把吸附器加压到吸附压力。在加压终了时，循环顺序即告完成，下一个循环的步骤(1)就可开始。
本发明的一个替代实施方案采用在工艺循环的一个片段中，用重组分产品顺向排代的方法。这时需用一个另外的罐体来收集一部分重组分产品，以便随后输入吸附器。图3示出了顺向排代的装置的主要部件。其中所示出的VPSA系统的元件21-32相当于示于图1中的本发明实施方案的类似部件1-12。此外，为了提供出用从吸附器24回收的产品气流作部分顺流漂洗，还装设有一个重组分贮存罐33，它被连接到真空泵31的排气侧，并装有排气管道34和鼓风机22的入口侧连结的再循环管道35。阀36是双通阀，在顺向排代时它开着，以使排代气体能进入到鼓风机22的入口侧。阀37是双通阀，在顺向排代阶段用来关停原料气的气流。如果真空泵的排出压力是以克服系统内的压降，顺向排代气体也可不经鼓风机22而直接通到吸附器24的入口。
从真空泵的排气侧回收起来的重组分产品的一部分，就这样被暂存在重组分贮存罐内，并在循环的后一步骤中被送到送气鼓风机的吸气侧。该重组分贮存罐工作在接近环境压力下，并可以是一个可变容积的容器。只有一部分重组分产品被再循环回到吸附器；其余的部分被作为产品从系统取出。
图3所示的单床系统适合在图4所示的顺向排代循环中使用。在步骤(1)时，原料气21通过阀31来到送气鼓风机22的入口侧。双通阀被开启，允许气流从鼓风机22的出口进入吸附器24的入口端24A。从吸附器24的出口端24B出来的废气通过双通阀25进入压力罐26。至少有一部分来自吸附器的废气被贮存在压力罐26中，其余部分要排出系统的废气则通过管道27放出。就这样，多组分的原料在吸附压力下被送入到吸附器入口，此对重组分被吸附材料选择性地吸附，而气相则浓集了一种或多种轻组分；至少有一部分从吸附器出口端出来的轻组分废气在此步骤中被收集并保留在压力罐中。
步骤(2)，通过管道35和阀36将产品气从重组分贮存罐33送到鼓风机22的入口侧，以此来实现用重组分进行部分顺流漂洗。阀23和25保持开启。阀37被关闭。一部分或者全部来自吸附器24的废气被贮存在压力罐26中，其余的是要从系统排走的废气则通过管道27放出。就这样，重组分产品所被从重组分贮存罐送到吸附器入口；这一举措从吸附器入口端排代了一部分含有多数不能被吸附的轻组分的气体，将入口端气相中的重组分浓度增大到最低要求的产品纯度。排代气体的总量要选择得使在随后降压时从吸附床入口端所回收的重组分的浓度不降到低于最低产品纯度的要求。在此步骤中，一部分或全部来自吸附器出口端的废气可贮存在压力罐中。
接着进行步骤(3)，关闭阀23和25，同时开启控制阀28以允许气流进入真空罐29，并开启双向阀30以允许气流进入真空泵31，以此同时进行顺向和逆向的降压。在此步骤中，从真空泵31排出的气体是通过管道32进入重组分贮存罐33。不准备保留来作随后顺流排代的那部分产品就通过管道34从系统取出。在该步骤中，吸附器被同时从它的出口端顺向降压和从它的入口端逆向降压，吸附床压力提供着向真空罐的顺向降压的驱动力，而吸附床压力和真空泵一起提供着逆向降压的驱动力。顺向降压气体被收集在低于环境压力的真空罐中，准备下一步用作吹扫气体；逆向降压气体则被作为重组分产品回收。
步骤(4)为继续逆向抽气，此时关闭控制阀28，同时保持阀30开启。控制阀28一直关闭到吸附器内的压力达到低于真空罐内压力的一个预定值；该逆向抽出的气体被作为重组分产品回收。
步骤(5)，在该步骤开始时，吸附器24内的压力是低于真空罐29内的压力的。此时开启控制阀28，用来控制从真空罐29流入吸附器的气流。阀30仍保持开启让产品通过真空泵31进入管道32。在该步骤中，一方面回收从吸附器入口端出来的重组分产品，同时从真空罐向吸附器24的出口端送入低压吹扫气体。吹扫速率用控制阀加以控制，使得在一开始压力和产品纯度都保持恒定；当产品纯度开始降低时，吹扫速率就下降，允许吸附器压力降低，目的是恢复和保持恒定的产品纯度。
步骤(6)，在恒定纯度产品制成阶段即步骤(5)以后，吸附床即可进行部分加压。如果在步骤(5)中没有把在步骤(3)时贮存在真空罐29中的顺向降压气体作为吹扫气体用完，则在步骤(6)中可把它用来给吸附床部分加压。在步骤(6)中，阀30被关闭，而控制阀28被全开，以均衡真空罐29和吸附器24中的压力。但理想的做法是，使在步骤(3)中贮存的气体量刚好够在步骤(5)中作为吹扫气体使用，而均压步骤(6)可以省去。
在步骤(7)中，借助于开启阀25、同时关闭控制阀28和阀30而完成用轻组分废气进行的部分加压。在步骤(1)中贮存在压力罐26中的轻组分废气使吸附器24加压。
在循环的最后步骤-步骤(8)中，吸附器被加压到吸附压力。此时阀25关闭，阀23被开启，让原料气进入吸附器24。就这样，吸附器被顺向地用从送气压缩机送入吸附器入口的原料气加压到工作压力。
在加压终了时，循环顺序即告完成，下一个循环的步骤(1)即可开始。
双床系统(图5和6)
本发明的PSA系统的优选实施方案是利用两个同样的、独立工作的吸附器，多组分混合气顺序地送入两个吸附器，吸附/解吸操作在两吸附器分阶段顺序进行，这样，从两吸附器分别回收的产品气流就可汇合成含有要求纯度重组分的连续产品气流。每个吸附器交替地与压力罐、真空罐、送气压缩机和真空泵相互作用。在循环中没有吸附器与吸附器的相互作用。
图5示出基本的双床装置的主要部件。部件41-48和51-53为第一吸附器组A的部件，相当于图1中单床装置的部件1-12，而部件54-58代表着与吸附器组A轮转的第二吸附器组B(这样，部件54-58分别相当于部件43-45，48和51)。控制阀49在系统中用来在真空罐50与相应的吸附器组A和B之间的控制排出气体和吹扫气流。
在图5的基本双床装置中，每个吸附床的工艺循环步骤都是与图1和图2中的单个吸附器相同的。第一吸附器的循环是与第二吸附器的循环异相的，如下面的表I所示：
               表I：双床基本循环
时间                  床A              床B
0
                      5)真空罐加压    2)排出
                      6)压力罐加压    3)抽气
                      7)原料气加压    4)产品/吹扫
                      1)吸附
t半循环
                      2)排出          5)真空罐加压
                      3)抽气         6)压力罐加压
                                     7)原料气加压
                      4)产品/吹扫    1)吸附
t循环
循环中的各步骤优选这样来平衡，使得吸附器组A在行进通过步骤(5)、(6)、(7)和(1)时，吸附器组(B)则同时在循环通过步骤(2)、(3)和(4)。这样可保持平衡的循环操作、消除吸附器的停运时间，能更有效地利用旋转机械，提供出更大的产量。如果不需要任选的均压步骤(5)，则整个循环可被平衡成使真空泵连续运行。否则的话，就需要一段等于步骤(5)所需的停运时间，以防止两个吸附器与真空吹扫气罐之间同时相互作用。
图6所示的本发明的最优选实施方案，利用了两个吸附器和用重组分产品进行漂洗。每个吸附器所经历的循环动作均与图3和4的单个吸附床相同。每个吸附器交替地与压力罐、真空罐、送气压缩机和真空泵相互作用。同样，在该循环中也没有直接的吸附器与吸附器之间的相互作用。带顺向漂洗的双吸附器操作，可做到重组分产品的连续生产，以及更有效地利用旋转机械，其结果是工艺效率最高和产量最大。
图6示出顺向排代的双吸附器装置的主要部件。部件61-78相当于图5所示双床基本装置中的部件41-58。它额外加装了一个重组分贮存罐79用来作顺向排代(漂洗)，该罐通过管道73从真空泵72接受排气，并装有取出管道80和再循环管道81，该管道与鼓风机62的入口侧相通。部件72、73和79-83分别相当于图3所示单床顺向排代装置中的部件31-37，其工作状况也与有关的描述相同。
图6的顺向排代双床装置中，每个床的工艺循环步骤均与图3和4中的单吸附器相同。一个容器的循环与另一容器是异相运转的，如下面的表II所示。
                  表II：双床顺向输气循环
时间                       床A             床B
0
                           6)真空罐加压    3)排气
                      7)压力罐加压      4)抽气
                      8)原料气加压      5)产品/吹扫
                      1)吸附
                      2)顺向排代
t半循环
                      3)排气            6)真空罐加压
                      4)抽气            7)压力罐加压
                      8)原料气加压
                      5)产品/吹扫       1)吸附
                      2)顺向排代
t循环
循环中的各步骤优选这样来平衡，使得吸附器组A在行进通过步骤(6)、(7)和(8)、(1)和(2)时，吸附器组B在执行步骤(3)、(4)和(5)。这样可保持平衡的循环操作、消除吸附器的停运时间，能更有效地利用旋转机械，提供出更大的产量和重组分产品的连续生产。如果消除了可任选的步骤(6)，则整个循环可被平衡成使真空泵连续运行。否则的话，就需要一段等于步骤(6)所需的停运时间，以防止两个吸附器与真空吹扫气罐之间同时相互作用。与基本循环相比，顺向排代循环可提供出更高的产量和纯度更高的产品，这是一个令人惊喜的成绩，因为产量和产品纯度往往是成反比的。
双吸附器操作是优选的方案，因为它可保持真空设备的不间断利用。部分顺向排代的双吸附器操作是特别优选的，因为它可保持真空设备的不间断利用，并能保持重组分产品的连续生产，再加产量亦更高。
所用吸附剂(图7-9)
在本发明实践中有用的吸附剂包括已知类型的分子筛吸附剂，例如在Milton的美国专利2,882,243和2,882,244中所公开的沸石A、X和Y型的吸附剂。
所用的吸附剂要选择得既能使在吸附压力、温度和组成条件下，重组分在吸附剂上的动态荷载最大，又能使在吸附/解吸循环结束时被从多组分混合气中回收的重组分与混合气中的轻组分的分离程度最大。吸附剂可设置成单床，也可设置成多层吸附剂床，如1997年4月17日提交的(案号D-20347)、共同未决的、系列号为08/837,411的申请书中所作的描述。
最优选的吸附器构造形式包括在所用的一个或多个吸附器中配备一个预处理层和一个主要的吸附剂层。每一层都可含有一种或多种吸附剂。预处理层置于最接近原料气入口处，它的用途是除去原料气流中的任何不良污染物。典型的污染物包括水、SOx、NOx和其它强烈吸附的物质。本领域的技术人员会懂得在预处理区使用沸石、活性铝土、硅胶以及其它适用的吸附剂。如果原料气中没有污染物，则预处理区可以取消。
最优选的吸附压力是接近或稍高于环境压力，以减少动力消耗，特别对原料气中重组分浓度很低时是如此。优选的解吸压力是低于大气压。最优选的解吸压力是低于原料气中重组分的分压的压力。
对于用燃烧烟道气、石灰窑废气、氢气厂尾气和其它气源生产CO2来说，主要吸附剂的功用是选择性地吸附CO2，同时让轻组分流过。虽然CO2能在更多孔的吸附剂上吸附很强，特别是比起许多其它永久气体来是很强的，但是它的吸附强度仍然是多变的。
图7示出在约27℃(300°K)下，CO2在几种吸附剂上的纯组分等温线。这些等温线展示出CO2与几种固体吸附剂相互作用的变化程度，它从弱(例如在铝土上)变到非常强(例如在沸石5A上)。吸附强度主要借助于低压下的等温线斜率显示出来。对沸石5A来说，在20kPa下的平衡荷载大约相当于200kPa下平衡荷载的90％。象这样急陡的等温线要求极低的解吸压力才能充分解吸CO2并在吸附和解吸步骤之间达成良好的CO2工作量或动态荷载。在较高压力下荷载的变化很小，这不鼓励将原料气加压。在较低压力下坡度较小的等温线会使加压较为有利。
在循环的PSA过程中吸附剂的性能与强吸附和弱吸附组分动态荷载的比率有很大关系。这一比率可计算表示为绝热分离系数，该系数可借助于对吸附阶段和解吸阶段终了时吸附床上的轻重组分的积分而从过程模拟结果中最精确地计算出来。该分离系数可从等温线作出合理的平衡估算。首先，选定吸附终了和解吸终了时原料混合气的温度、压力和气相组成。在这些条件被标定后，就可借助于试验或简化能量平衡的迭代解法来确定每种吸附剂的相应绝热温升。关于绝热分离系数分析法的应用在上述共同未决的、系列号为08/837,411(D-20347)的申请书中已有描述，在此以参考文献的形式引入。
本发明实践中所用的最优先的吸附压力，对从烟道气中回收CO2来说为接近于环境压力，以使对废气的压缩减为最小。吸附器可被经济地用标准的真空设备抽真空直至低达6kPa，因此该值被选为最低解吸压力。选用原料气组成为12％CO2和88％N2作为典型的烟道气流的代表。在该分析中选用要求的产品纯度为80％。
基于前述因素的绝热分离系统分析的结果列于图8中。这些结果显示出多种潜在感兴趣的吸附剂的平衡绝热分离系数随吸附步骤终了时的床温而变的近似变化情况。每种吸附剂都以在吸附和解吸步骤中发生的不同温度摆动(ΔT)为特征。沸石NaY吸附剂保持着对CO2的中等吸附量和选择性，而且能在适度的条件下再生，并且能提供出对现有技术吸附剂的显著的改进。在原料气温度为300°K时，沸石NaY的分离系数约比BPL活性炭大4倍。对中等的原料气温度(高达350°K)来说，沸石NaY的CO2选择性优于其它已注意到的现有技术吸附剂。
视资源情况和CO2PSA工厂离烟道气或其它多组分混合气原料的远近而定，有可能取得较高温度的烟道气。随着吸附温度升高，应优选采用较强吸附CO2的吸附剂，因为这时它们的等温线就变得不太陡而且更线性了。在较高温度(高于370°K)时，沸石13X的性能超过沸石NaY。但是，沸石NaX(2.0)、或称SiO2/Al2O3比率等于2.0的NaX沸石比之沸石13X或NaX(2.5)表现出了重大的改进性能。Si/Al比率较低所提供的额外阳离子基使NaX(2.0)提供出明显较高的CO2吸附量和加大的分离系数。在温度高于350°K时，图8示出的结果显示出NaX(2.0)比之其它已注意到的现有技术吸附剂是一种超级吸附剂。
绝热分离系数表征吸附剂的选择性并对在该工艺循环条件下可能获得的回收率和纯度给出一个相对的量度。在吸附和解吸阶段之间CO2荷载的变化对吸附剂的生产效率提供了一个相对的量度。换言之，它决定着在给定的CO2生产率(称为吸附床尺寸系数)下需要用多少吸附剂。图9示出了不同吸附剂在这些动态荷载方面的变异情况。在较低温度下，沸石NaY具有最大的动态荷载、因而具有最小的吸附床尺寸系数。在较高温度下，沸石NaX(2.0)给出了最大的吸附床尺寸系数。吸附床尺寸系数较小可使吸附剂数量减少，以及吸附器尺寸减小，比现有技术的费用降低。
前已指出，在本发明的实践中有用的吸附剂的特性取决于吸附和解吸步骤中的压力、温度和轻重气体组分的组成情况。在回收CO2方面，优选使用在吸附温度约300-400°K和吸附压力约90-200kPa下，具有绝热分离系数ΔCO2/ΔN2超过约2和动态CO2荷载超过0.1mol/kg的沸石吸附剂。
用于CO2回收的两种两优选的吸附剂沸石NaY和沸石NaY和沸石NaX(2.0)，比现有技术传统使用的吸附剂能提供出重大的潜在改进。对典型的烟道气气源来说，在中等吸附温度(低于340°K)下，沸石NaY具有最高的分离系数和最高的CO2工作量。在更高温度下，NaX(2.0)能提供出较高的分离系数，同时又能保持较高的CO2工作量，这些吸附剂可在本发明的PSA方法中用作主要吸附剂层，也可在其它的从含有多种吸附较弱组分为氮、氧、氢、甲烷或一氧化碳的混合气中回收CO2的变压、变真空或变压力/真空的方法中使用。
实施例
为检验本发明回收CO2的方法和吸附剂的性能，已经作过了模拟试验和实验性工厂的试验。
实施例1和2
有代表性的实例是使用沸石NaY从含有12％CO2和88％N2的烟道气中回收约80％CO2的产品。对双床基本循环和双床顺向排代循环的模拟结果列于下面的表III中。基本循环生产出了80％的产品纯度，回收率为66％。回收率在此定义为原料气中被作为产品回收的CO2的份额。该例的吸附床尺寸系数(BSF)为CO2产品保有量每公吨每日需用NaY 341磅(磅/吨日)。本发明的双床顺向排代循环取得了较高的回收率和生产率。用顺向排代时，产品回收率增加到75％，而BSF降低为319磅/吨日。
                 表III
原料气：  12％CO2，88％N2吸附剂：沸石NaY 基本循环(实施例1) 顺向排代循环(实施例2)
产品纯度(％CO2) 80  80
回收率(％) 66  75
吸附床尺寸系数(磅/吨日) 341  319
循环时间(秒) 92  98
实施例3和4
另两个有代表性的实例是使用沸石NaY从含有54％CO2、16％甲烷和30％H2的氢气厂尾气气流中回收约92％CO2的产品。对双床基本循环和双床顺向排代循环的模拟结果列于表IV。基本循环生产出了92％CO2的产品，回收率为87％。吸附床尺寸系数为228磅/吨日。双床顺向排代循环取得了较高的回收率和稍高的生产率。用该循环时，产品回收率增加到92％，而BSF基本未变，为227磅/吨日。
                  表IV
原料气：  54％CO2，30％N216％CH4吸附剂：沸石NaY 基本循环(实施例3) 顺向排代循环(实施例4)
产品纯度(％CO2) 92  92
回收率(％) 87  92
吸附床尺寸系数(磅/吨日) 228  227
循环时间(秒) 194  196
应当指出，以上描述的或附图所示的方法和装置中，可作出各种各样的变动而不会背离本发明的范围。因此，本方法虽然优选使用的是任何要求的构造形式、即或是固定容积、或是固定压力的两个吸附器和一个或多个贮存罐，但本方法也可利用两个以上的吸附器和多个贮存罐。再则，本发明通过吸附器的气流型式可用轴向流、辐向流、侧向流或其它的型式。关于单个吸附器，每个都可包括有多个主要吸附层，或者也可没有或设有一个或更多的预处理层用以吸附其它组分如水汽。还有，每个吸附剂层可包括单一品种的吸附剂或两种或两种以上吸附剂的混合物。
此外，虽然优选的是在接近大气压的吸附压力下工作，但吸附压力也可以是大气压或高于大气压的压力。与此类似，最低解吸压力可以是高于、等于或低于大气压。
本发明所公开的方法也不限于使用沸石NaY、沸石NaX(2.0)或者任何其它的特效吸附剂，来作为回收CO2的主要吸附剂。本方法也可用其它吸附剂布置成一层或多层主要吸附剂层来回收CO2。用来评价和选择回收CO2的吸附剂的绝热分离系数方法是一种普遍方法，可同样有效地用于其它多组分的分离。
虽然本发明主要是针对从多组分原料气中回收CO2的，但这里所公开的基本原则可用于很多其它的分离场合。例如，所公开的方法可用于其它的多组分分离，可使用适当吸附剂的任何组合来吸附，更能被选择性吸附的组分即是所需的产品。在这方面，包括但不限于以下分离用途：用选择氮的吸附剂来从空气中回收氮；用选择氧的吸附剂来从空气中回收氧；用选择CO的吸附剂来从气化煤中回收一氧化碳；以及用或是选择氧或是选择氩的吸附剂来作氧/氩分离。此外，本发明还可用来作轻重产品的联合生产，例如，从烟道气中生产浓集的N2和浓集的CO2，或者从空气中生产浓集的N2和O2。
因此，只是为了方便才把本发明的具体特性示于附图中或解释于上文中，因为按照本发明，这些特性还可与其它的特性相结合。本领域的技术人员会承认，其它可在本发明的实践中使用的实施方案也应包括在所附权利要求的范围之内。

Claims (10)

1.一种从多组分混合气中回收至少一种重气体组分的变压吸附方法，它包括下列步骤：
(1)将多组分混合气从进口送入并通过至少一个吸附器，混合气
   中的重组分被吸附在吸附器中的吸附剂上，而浓集了混合气
   中一种或多种轻组分的废气从吸附器出口排出，至少有一部
   分浓集了轻组分的废气留在了与吸附器出口相通的压力区
   内；
(2)将一部分浓集了轻组分的废气通过吸附器出口顺向排入与吸
   附器相通但保持压力比吸附压力为低的真空区内；与此同
   时，借助于通过吸附器入口逆向抽气而取出解吸的气体；这
   样来顺向地从吸附器出口和逆向地从吸附器入口同时使吸附
   器降压；
(3)停止通过吸附器出口的排气，而同时继续从吸附器入口逆向
   抽气，以进一步降低吸附器的压力，直到吸附器内的压力低
   于真空区的压力；
(4)从真空区还将排出的气体作为吹扫气流送入吸附器出口并逆
   向通入并通过吸附器以制造和回收浓集了重气体组分的产品
   气流；
(5)停止来自真空区的排出气体的气流，并将来自压力区的浓集
   了轻组分的废气送入吸附器入口，以部分地使吸附器加压；
(6)将另外一部分多组分原料混合气送入吸附器入口，使吸附器
   完成加压；以及
(7)重复以上各步骤，以生产出含有重组分的产品气流。
2.权利要求1的变压吸附方法，其中步骤(1)的吸附作用是在接近大气压力下进行。
3.权利要求1的变压吸附方法，其中CO2是被回收的重气体组分，而氮、氧、氢、甲烷、一氧化碳或其它轻的气体是含有CO2要从中分离出的混合气中的轻气体组分。
4.权利要求3的变压吸附方法，其中吸附剂是沸石NaY或NaX(2.0)。
5.权利要求1的变压吸附方法，其中在步骤(1)中是把部分多组分混合气送入并通过两个或更多独立工作的吸附器，随后的步骤(2)-(7)是在相应的吸附器中分开进行的，而在步骤(4)中从每个吸附器回收的产品气流被合并在一起，以提供出浓集了重气体组分的连续产品气流。
6.权利要求1的变压吸附方法，其中至少有一部分在步骤(4)中回收的产品气流随后被再循环进入吸附器入口，以实现顺向排代入口中的混合气，并从而增加在本方法的步骤(1)后入口中的重组分浓度。
7.权利要求1的变压吸附方法，其中步骤(4)中的吹扫气流的流速在产品制造步骤中是加以控制的，以提供出基本上恒定纯度的含重组分的产品气流。
8.权利要求1的变压吸附方法，其中在停止了步骤(4)中的用排出的气体制造产品气流以后，还把真空区内额外的排出气体送入吸附器出口端，以加强吸附器的逆向加压。
9.一种从含有选择吸附性较弱的选自氮、氧、氢、甲烷和/或一氧化碳等的一种或多种组分的多组分混合气中至少回收CO2的方法，其中，该混合气借助于循环步骤，被至少一个备有选择性地吸附CO2的吸附剂材料的吸附器接触，这些循环步骤包括：
(a)吸附，在该步骤中，混合气被送入吸附床与吸附剂接触，床
   内吸附温度为300°-400°K，吸附压力为90-200kPa，CO2
   被吸附剂选择性地吸附；
(b)解吸，在该步骤中，中断送入吸附床的混合气，并将床中的
   压力由吸附压力降到较低的解吸压力，以从吸附床中解吸
   CO2；以及
(c)从吸附床回收含有至少预定恒定纯度CO2的产品气流；
其中当CO2原料气浓度、产品浓度和解吸压力如图8所列时，吸附剂在所说的吸附温度和压力下所具有的绝热分离系数ΔCO2/ΔN2超过2.0，动态CO2荷载超过0.1mole/kg。
10.一套能实施变压吸附方法、从多组分混合气中回收重组分的装置，它包括：
(1)至少一个吸附器，它具有一个入口端和一个出口端，其中配
   备有至少一层吸附剂，该吸附剂能从混合气中相对于一种或
   多种轻组分选择性地吸附重组分；(2)一台送气鼓风机，它与吸附器入口相通，用来输送混合气进入并通过吸附器；(3)一个压力罐，它与吸附器的出口端相通，用来接纳来自吸附器的浓集了轻组分的废气，并用来将浓集了轻组分的废气送入吸附器的出口端；(4)一个真空罐，它与吸附器的出口端相通，用来接纳来自吸附器的另一部分浓集了轻组分的废气，并用来将浓集了轻组分的废气作为吹扫气体经由出口端送入吸附器；(5)出口阀件，用来选择性地将压力罐和真空罐接通吸附器出口端以使吸附器降压或加压；(6)真空泵，它独立于送气鼓风机，并与吸附器入口端相通，用来将含有预定恒定浓度的重组分的产品气流取出吸附器；(7)入口阀件，用来选择性地将送气鼓风机和真空泵与吸附器入口端接通，以便从吸附器入口端送入混合气和取出产品气；以及(8)控制设备，用来同时操作出口和入口阀件，以便将浓集了轻组分的废气作为排出气体从真空罐送入吸附器，并从吸附器取出抽气气流，以同时地从出口端顺向地和从入口端逆向地使吸附器降压。
CNB001089358A 1999-05-27 2000-05-22 变压吸附方法及装置 Expired - Fee Related CN1238090C (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP09/320692 1999-05-27
JP1999/320692 1999-05-27
US09/320,692 US6245127B1 (en) 1999-05-27 1999-05-27 Pressure swing adsorption process and apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1275422A true CN1275422A (zh) 2000-12-06
CN1238090C CN1238090C (zh) 2006-01-25

Family

ID=23247518

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB001089358A Expired - Fee Related CN1238090C (zh) 1999-05-27 2000-05-22 变压吸附方法及装置

Country Status (9)

Country Link
US (1) US6245127B1 (zh)
EP (1) EP1078674A3 (zh)
JP (2) JP2000354726A (zh)
KR (1) KR100524425B1 (zh)
CN (1) CN1238090C (zh)
AR (1) AR024056A1 (zh)
BR (1) BR0002486A (zh)
CA (1) CA2308829A1 (zh)
MX (1) MXPA00005020A (zh)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100355484C (zh) * 2005-11-25 2007-12-19 刘艳 变压吸附脱碳工艺及装置
CN101898066A (zh) * 2010-07-26 2010-12-01 成都嘉禾联创科技有限公司 从一氧化碳中精脱二氧化碳的方法
CN101954234A (zh) * 2009-07-15 2011-01-26 中国船舶重工集团公司第七一八研究所 双吸收床二氧化碳脱除机
CN102448578A (zh) * 2009-03-31 2012-05-09 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 从低浓度源回收二氧化碳
CN103339058A (zh) * 2010-12-09 2013-10-02 普莱克斯技术有限公司 蒸汽甲烷转化工艺方法
CN106255549A (zh) * 2014-04-30 2016-12-21 埃克森美孚化学专利公司 改进金属浸渍的催化剂性能的方法
CN107694284A (zh) * 2017-11-09 2018-02-16 华东理工大学 一种多塔置换真空变压吸附浓缩煤层气甲烷的方法
CN107789949A (zh) * 2016-08-30 2018-03-13 四川天采科技有限责任公司 一种负压变压吸附的气体分离方法
CN107921357A (zh) * 2015-08-19 2018-04-17 皇家飞利浦有限公司 具有改进的效率的氧气分离器
CN108883357A (zh) * 2015-11-16 2018-11-23 埃克森美孚上游研究公司 吸附剂材料和吸附二氧化碳的方法
CN109613146A (zh) * 2018-12-08 2019-04-12 苏州贞成分析仪器有限公司 一种吸附脱附管
CN110975606A (zh) * 2019-12-20 2020-04-10 航电中和山东医疗技术有限公司 一种空气净化方法及其应用
CN111547690A (zh) * 2020-06-19 2020-08-18 大连大特气体有限公司 一种高纯度的电子级一氧化氮生产装置
CN112742172A (zh) * 2019-10-31 2021-05-04 中国石油化工股份有限公司 一种能源气体净化方法

Families Citing this family (82)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2804729B1 (fr) * 2000-02-07 2002-05-10 Air Liquide Procede de mise en oeuvre d'une machine de compression de fluide, installation de traitement de fluide comprenant une telle machine, et application d'une telle installation a la production d'un constituant de l'air
US6425938B1 (en) * 2000-11-01 2002-07-30 Air Products And Chemicals, Inc. Single bed pressure swing adsorption process
EP1249264A1 (en) * 2001-04-11 2002-10-16 Ammonia Casale S.A. Process for the separation and recovery of carbon dioxide from waste gas or fumes produced by combustible oxidation
US20030047071A1 (en) * 2001-09-04 2003-03-13 Dolan William B. CO2 rejection from natural gas
US6576043B2 (en) * 2001-10-12 2003-06-10 Air Products And Chemicals, Inc. Recovery of nitrogen and light hydrocarbons from polyalkene purge gas
KR20030068636A (ko) * 2002-02-15 2003-08-25 에이엔비 주식회사 산소 발생기
US7060382B2 (en) * 2003-05-15 2006-06-13 Fuelcell Energy, Inc. Fuel cell system with recycle of anode exhaust gas
US7306652B2 (en) * 2005-03-30 2007-12-11 Parker-Hannifin Corporation Siloxane removal process
FR2889971B1 (fr) * 2005-08-29 2007-12-21 Air Liquide Prcede de valorisation du gaz de depressurisation d'une unite vpsa co2
JP4839114B2 (ja) * 2006-03-27 2011-12-21 石油コンビナート高度統合運営技術研究組合 液化炭酸ガス精製装置
US7550030B2 (en) * 2006-04-03 2009-06-23 Praxair Technology, Inc. Process and apparatus to recover high purity carbon dioxide
US7618478B2 (en) 2006-04-03 2009-11-17 Praxair Technology, Inc. Process and apparatus to recover medium purity carbon dioxide
US7651549B2 (en) 2006-06-13 2010-01-26 Air Products And Chemicals, Inc. Pressure swing adsorption process with improved recovery of high-purity product
FR2906160B1 (fr) 2006-09-25 2009-06-05 Air Liquide Procede psa a lit d'adsorption composite forme d'un adsorbant et d'agglomerats de mcp
US7740688B2 (en) * 2006-09-26 2010-06-22 Praxair Technology, Inc. Process and apparatus for carbon dioxide recovery
WO2009043088A1 (en) * 2007-10-01 2009-04-09 Dorjoviv Pty Ltd A method and plant for producing carbonated water
EA025413B1 (ru) * 2007-11-12 2016-12-30 Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани Способ и система для обработки газового потока
DE102008007929A1 (de) * 2008-02-07 2009-08-13 Linde Aktiengesellschaft Adsorptionsverfahren
US20090205494A1 (en) * 2008-02-20 2009-08-20 Mcclain Michael S Single manifold assembly for oxygen-generating systems
US20090205493A1 (en) * 2008-02-20 2009-08-20 Thompson Loren M Method of removing water from an inlet region of an oxygen generating system
US20090211443A1 (en) * 2008-02-21 2009-08-27 Youngblood James H Self-serviceable filter for an oxygen generating device
US7722698B2 (en) * 2008-02-21 2010-05-25 Delphi Technologies, Inc. Method of determining the purity of oxygen present in an oxygen-enriched gas produced from an oxygen delivery system
US8075676B2 (en) 2008-02-22 2011-12-13 Oxus America, Inc. Damping apparatus for scroll compressors for oxygen-generating systems
US20090214393A1 (en) * 2008-02-22 2009-08-27 Chekal Michael P Method of generating an oxygen-enriched gas for a user
US20090229460A1 (en) * 2008-03-13 2009-09-17 Mcclain Michael S System for generating an oxygen-enriched gas
WO2009134543A1 (en) * 2008-04-30 2009-11-05 Exxonmobil Upstream Research Company Method and apparatus for removal of oil from utility gas stream
US8535417B2 (en) * 2008-07-29 2013-09-17 Praxair Technology, Inc. Recovery of carbon dioxide from flue gas
US7927572B2 (en) * 2008-09-26 2011-04-19 Praxair Technology, Inc. Purifying carbon dioxide and producing acid
FR2937258B1 (fr) * 2008-10-21 2011-05-20 Air Liquide Repressurisation d'un vsa traitant un melange gazeux comprenant un combustible
JP5889288B2 (ja) 2010-05-28 2016-03-22 エクソンモービル アップストリーム リサーチ カンパニー 一体型吸着器ヘッド及び弁設計及びこれと関連したスイング吸着法
US8752390B2 (en) * 2010-07-13 2014-06-17 Air Products And Chemicals, Inc. Method and apparatus for producing power and hydrogen
DE102010048774A1 (de) 2010-10-16 2012-04-19 Linde Aktiengesellschaft Vakuum-Druckwechseladsorptionsprozess
TWI495501B (zh) 2010-11-15 2015-08-11 Exxonmobil Upstream Res Co 動力分餾器及用於氣體混合物之分餾的循環法
US9034079B2 (en) 2011-03-01 2015-05-19 Exxonmobil Upstream Research Company Methods of removing contaminants from hydrocarbon stream by swing adsorption and related apparatus and systems
WO2012118757A1 (en) 2011-03-01 2012-09-07 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and systems having a reciprocating valve head assembly and swing adsorption processes related thereto
US9162175B2 (en) 2011-03-01 2015-10-20 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and systems having compact configuration multiple swing adsorption beds and methods related thereto
AU2012259377B2 (en) 2011-03-01 2016-12-01 Exxonmobil Upstream Research Company Methods of removing contaminants from a hydrocarbon stream by swing adsorption and related apparatus and systems
AU2012223486A1 (en) 2011-03-01 2013-08-15 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and systems having a rotary valve assembly and swing adsorption processes related thereto
WO2012161828A1 (en) 2011-03-01 2012-11-29 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and systems having a rotary valve assembly and swing adsorption processes related thereto
WO2012118755A1 (en) 2011-03-01 2012-09-07 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and systems having an encased adsorbent contractor and swing adsorption processes related thereto
US20120279391A1 (en) * 2011-05-03 2012-11-08 Ravi Kumar Adsorption process to recover carbon dioxide from flue gas
US8709136B2 (en) 2012-04-03 2014-04-29 Air Products And Chemicals, Inc. Adsorption process
US20130323714A1 (en) * 2012-06-04 2013-12-05 Alan T. Cheng System and method for micro-aeration based fermentation
MY180059A (en) * 2012-07-06 2020-11-20 Total Sa Integrated process for native co2 recovery from a sour gas comprising h2s and co2
US9034078B2 (en) 2012-09-05 2015-05-19 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and systems having an adsorbent contactor and swing adsorption processes related thereto
AU2015294518B2 (en) 2014-07-25 2019-06-27 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system having a valve assembly and swing adsorption processes related thereto
KR20170053682A (ko) 2014-11-11 2017-05-16 엑손모빌 업스트림 리서치 캄파니 페이스트 임프린트를 통한 고용량 구조체 및 모노리스
US9387430B2 (en) 2014-11-19 2016-07-12 Apache Corporation Methods and systems of enhanced carbon dioxide recovery
SG11201703809RA (en) 2014-12-10 2017-06-29 Exxonmobil Res & Eng Co Adsorbent-incorporated polymer fibers in packed bed and fabric contactors, and methods and devices using same
JP2018503507A (ja) 2014-12-23 2018-02-08 エクソンモービル アップストリーム リサーチ カンパニー 構造化吸着剤塔、その製造方法及びその使用
US9782715B2 (en) * 2014-12-30 2017-10-10 Pacific Consolidated Industries, Llc Load following single bed reversing blower adsorption air separation system
WO2016186726A1 (en) 2015-05-15 2016-11-24 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes related thereto
US9861929B2 (en) 2015-05-15 2018-01-09 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes related thereto
EP3344371B1 (en) 2015-09-02 2021-09-15 ExxonMobil Upstream Research Company Process and system for swing adsorption using an overhead stream of a demethanizer as purge gas
US10124286B2 (en) 2015-09-02 2018-11-13 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes related thereto
WO2017048742A1 (en) 2015-09-16 2017-03-23 Uop Llc Pressure swing adsorption process and apparatus for purifying a hydrogen-containing gas stream
EA201891043A1 (ru) 2015-10-27 2018-10-31 Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани Устройство и система для осуществления процессов короткоцикловой адсорбции и способ, относящийся к ним
EP3368188A1 (en) 2015-10-27 2018-09-05 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes related thereto having a plurality of valves
EP3368189A1 (en) 2015-10-27 2018-09-05 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes related thereto having a plurality of valves
US10427088B2 (en) 2016-03-18 2019-10-01 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes related thereto
EP3463620A1 (en) 2016-05-31 2019-04-10 ExxonMobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes
WO2017209860A1 (en) 2016-05-31 2017-12-07 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes
US10240486B2 (en) * 2016-06-27 2019-03-26 Battelle Memorial Institute Harmonic adsorption recuperative power systems and methods
US10434458B2 (en) 2016-08-31 2019-10-08 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes related thereto
CA3033235C (en) 2016-09-01 2022-04-19 Exxonmobil Upstream Research Company Swing adsorption processes for removing water using 3a zeolite structures
US10328382B2 (en) 2016-09-29 2019-06-25 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for testing swing adsorption processes
JP7021226B2 (ja) 2016-12-21 2022-02-16 エクソンモービル アップストリーム リサーチ カンパニー 発泡幾何構造および活性材料を有する自己支持構造
CA3045034C (en) 2016-12-21 2021-06-29 Exxonmobil Upstream Research Company Self-supporting structures having active materials
IT201700074132A1 (it) * 2017-07-03 2019-01-03 Ecospray Tech Srl Sistema e metodo di filtraggio per gas
KR101987804B1 (ko) * 2017-11-17 2019-06-12 한국에너지기술연구원 압력순환흡착방법 및 압력순환흡착장치
US11331620B2 (en) 2018-01-24 2022-05-17 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes
WO2019168628A1 (en) 2018-02-28 2019-09-06 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes
FR3078492B1 (fr) * 2018-03-01 2022-04-08 Air Liquide Procede d'ajustement de la production d'oxygene
US11148092B2 (en) 2018-06-27 2021-10-19 University Of South Carolina Temperature-vacuum swing adsorption process for capture of CO2
US11007473B2 (en) 2018-07-09 2021-05-18 University Of South Carolina Removal of water vapor from streams containing carbon dioxide and/or carbon monoxide
WO2020131496A1 (en) 2018-12-21 2020-06-25 Exxonmobil Upstream Research Company Flow modulation systems, apparatus, and methods for cyclical swing adsorption
EP3962641A1 (en) 2019-04-30 2022-03-09 Exxonmobil Upstream Research Company (EMHC-N1-4A-607) Rapid cycle adsorbent bed
WO2021071755A1 (en) 2019-10-07 2021-04-15 Exxonmobil Upstream Research Company Adsorption processes and systems utilizing step lift control of hydraulically actuated poppet valves
EP4045173A1 (en) 2019-10-16 2022-08-24 Exxonmobil Upstream Research Company (EMHC-N1-4A-607) Dehydration processes utilizing cationic zeolite rho
KR20220026347A (ko) 2020-08-25 2022-03-04 주식회사 클레버 파우치형 이차 전지의 진공 흡착 장치
CN116407923A (zh) * 2021-12-31 2023-07-11 中国石油化工股份有限公司 快周期变压吸附方法
WO2023210797A1 (ja) * 2022-04-28 2023-11-02 株式会社Atomis ガスの回収装置及び回収方法

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2882243A (en) * 1953-12-24 1959-04-14 Union Carbide Corp Molecular sieve adsorbents
US2882244A (en) * 1953-12-24 1959-04-14 Union Carbide Corp Molecular sieve adsorbents
US4599094A (en) 1985-03-07 1986-07-08 Union Carbide Corporation Enhanced pressure swing adsorption processing
FR2584307B1 (fr) 1985-07-08 1989-10-20 Air Liquide Procede de traitement d'un melange gazeux par adsorption
JPS6261616A (ja) * 1985-09-11 1987-03-18 Nippon Steel Corp 混合ガスから高純度ガスを分離する方法
US4723966A (en) 1986-12-11 1988-02-09 Union Carbide Corporation Gas separation by pressure swing adsorption
US4810265A (en) 1987-12-29 1989-03-07 Union Carbide Corporation Pressure swing adsorption process for gas separation
US4892565A (en) 1987-12-29 1990-01-09 Air Products And Chemicals, Inc. Adsorptive separation utilizing multiple adsorption beds
US4963339A (en) * 1988-05-04 1990-10-16 The Boc Group, Inc. Hydrogen and carbon dioxide coproduction
US5137549A (en) * 1988-10-14 1992-08-11 Vbm Corporation Two stage super-enriched oxygen concentrator
US4915711A (en) 1989-05-18 1990-04-10 Air Products And Chemicals, Inc. Adsorptive process for producing two gas streams from a gas mixture
CA2016613C (en) * 1989-05-18 1996-03-19 Ravi Kumar Adsorptive process for producing two gas streams from a gas mixture
US5032150A (en) 1989-11-03 1991-07-16 The Ohio State University Pressure swing adsorption
US5133785A (en) * 1991-02-26 1992-07-28 Air Products And Chemicals, Inc. Separation of multicomponent gas mixtures by selective adsorption
US5248322A (en) 1992-10-01 1993-09-28 Air Products And Chemicals, Inc. Depressurization effluent repressurized adsorption process
US5354346A (en) 1992-10-01 1994-10-11 Air Products And Chemicals, Inc. Purge effluent repressurized adsorption process
US5370728A (en) 1993-09-07 1994-12-06 Praxair Technology, Inc. Single bed pressure swing adsorption system and process
US5415683A (en) 1993-11-17 1995-05-16 Praxair Technology, Inc. Vacuum pressure swing adsorption process
US5531808A (en) * 1994-12-23 1996-07-02 The Boc Group, Inc. Removal of carbon dioxide from gas streams
JP3309197B2 (ja) * 1995-03-02 2002-07-29 住友精化株式会社 濃縮酸素の回収方法
US5565018A (en) * 1995-07-12 1996-10-15 Praxair Technology, Inc. Optimal pressure swing adsorption refluxing
US5669960A (en) 1995-11-02 1997-09-23 Praxair Technology, Inc. Hydrogen generation process
US5702504A (en) * 1996-03-07 1997-12-30 Praxair Technology, Inc. Vacuum pressure swing adsorption process
US5735938A (en) * 1997-01-15 1998-04-07 Praxair Technology, Inc. Method for production of nitrogen using oxygen selective adsorbents
US5871565A (en) * 1997-01-15 1999-02-16 Praxair Technology, Inc. Vacuum/pressure swing adsorption (VPSA) for production of an oxygen enriched gas
US6007606A (en) * 1997-12-09 1999-12-28 Praxair Technology, Inc. PSA process and system
US6048384A (en) * 1997-12-09 2000-04-11 Smolarek; James PSA process and system using simultaneous top and bottom evacuation of absorbent bed
US6045603A (en) * 1998-08-21 2000-04-04 The Boc Group, Inc. Two phase pressure swing adsorption process

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100355484C (zh) * 2005-11-25 2007-12-19 刘艳 变压吸附脱碳工艺及装置
CN102448578A (zh) * 2009-03-31 2012-05-09 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 从低浓度源回收二氧化碳
CN101954234A (zh) * 2009-07-15 2011-01-26 中国船舶重工集团公司第七一八研究所 双吸收床二氧化碳脱除机
CN101898066A (zh) * 2010-07-26 2010-12-01 成都嘉禾联创科技有限公司 从一氧化碳中精脱二氧化碳的方法
CN103339058A (zh) * 2010-12-09 2013-10-02 普莱克斯技术有限公司 蒸汽甲烷转化工艺方法
CN103339058B (zh) * 2010-12-09 2016-02-10 普莱克斯技术有限公司 蒸汽甲烷转化工艺方法
CN106255549B (zh) * 2014-04-30 2018-11-30 埃克森美孚化学专利公司 改进金属浸渍的催化剂性能的方法
CN106255549A (zh) * 2014-04-30 2016-12-21 埃克森美孚化学专利公司 改进金属浸渍的催化剂性能的方法
CN107921357B (zh) * 2015-08-19 2021-04-20 皇家飞利浦有限公司 具有改进的效率的氧气分离器
CN107921357A (zh) * 2015-08-19 2018-04-17 皇家飞利浦有限公司 具有改进的效率的氧气分离器
CN108883357A (zh) * 2015-11-16 2018-11-23 埃克森美孚上游研究公司 吸附剂材料和吸附二氧化碳的方法
CN107789949A (zh) * 2016-08-30 2018-03-13 四川天采科技有限责任公司 一种负压变压吸附的气体分离方法
CN107694284A (zh) * 2017-11-09 2018-02-16 华东理工大学 一种多塔置换真空变压吸附浓缩煤层气甲烷的方法
CN109613146A (zh) * 2018-12-08 2019-04-12 苏州贞成分析仪器有限公司 一种吸附脱附管
CN112742172A (zh) * 2019-10-31 2021-05-04 中国石油化工股份有限公司 一种能源气体净化方法
CN110975606A (zh) * 2019-12-20 2020-04-10 航电中和山东医疗技术有限公司 一种空气净化方法及其应用
CN111547690A (zh) * 2020-06-19 2020-08-18 大连大特气体有限公司 一种高纯度的电子级一氧化氮生产装置
CN111547690B (zh) * 2020-06-19 2024-03-29 大连大特气体有限公司 一种高纯度的电子级一氧化氮生产装置

Also Published As

Publication number Publication date
CA2308829A1 (en) 2000-11-27
JP2006239692A (ja) 2006-09-14
AR024056A1 (es) 2002-09-04
EP1078674A2 (en) 2001-02-28
JP2000354726A (ja) 2000-12-26
BR0002486A (pt) 2001-01-23
KR20010049382A (ko) 2001-06-15
MXPA00005020A (es) 2002-03-08
CN1238090C (zh) 2006-01-25
KR100524425B1 (ko) 2005-10-28
EP1078674A3 (en) 2001-11-07
US6245127B1 (en) 2001-06-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1238090C (zh) 变压吸附方法及装置
CN1165363C (zh) 改进的真空变压吸附方法
CN1195570C (zh) 最佳变压回流吸附
CN1150053C (zh) 使用吸附剂混合物的psa设备和方法
CN1027423C (zh) 从富甲烷混合气体中除去二氧化碳和水分的装置
CN1140318C (zh) 分离/回收气体的方法
CN1062781C (zh) 改进的真空变压吸附方法
CN1229167C (zh) 采用受控废气抽提的真空回转吸附法
CN1252322A (zh) 用于生产富氧气体的变压吸附法
CN1195571C (zh) 采用吸附剂床顶部和底部同时抽空的变压吸附方法和系统
CN1196273A (zh) 使用氧气选择吸附剂生产氮气的方法
CN1171286A (zh) 压力周期性交替变化吸附过程的调节控制
CN1008065B (zh) 一种利用变压吸附改进的气体分离方法
CN1051518A (zh) 非定压吸附的吸附回收系统
CN1035442A (zh) 用于气体分离的改进的变压吸附过程和系统
CN101108295B (zh) 带置换和回收步骤的变压吸附脱除变换气中co2的方法
CN1758957A (zh) 氢气提纯用工艺和装置
CN100423811C (zh) 从混合气中分离回收吸附相产品的变压吸附方法
CN107158882B (zh) 包含浓缩废气预吸附步骤的变压吸附工艺
CN1200949A (zh) 用来制造－富氧气体的真空/压力变动吸附方法
CN1599636A (zh) 用于共生产氮和氧的压力回转吸附方法
CN1850319A (zh) 一种变压吸附法回收低分压气体的方法
CN101531342B (zh) 五床变压吸附制造氧气的装置和方法
CN1195572A (zh) 从混合气中同时提纯易吸附相和难吸附相的变压吸附气体分离方法
CN1117603C (zh) 从变换气中分离氢、氮气和纯二氧化碳的变压吸附方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: PLEX TECHNOLOGIES CORP.

Free format text: FORMER OWNER: PLACER TECHNOLOGY CO., LTD.

Effective date: 20010824

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20010824

Applicant after: Praxair Technology, Inc.

Applicant before: Praxair Technology Inc.

C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20060125

Termination date: 20170522