CN87104885A

CN87104885A - 利用吸附作用分离气体混合物的工艺方法和设备

Info

Publication number: CN87104885A
Application number: CN87104885.XA
Authority: CN
Inventors: 里昂·埃; 克洛泽尔·迪迪埃尔; 西蒙内·吉
Original assignee: LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date: 1986-06-02
Filing date: 1987-06-02
Publication date: 1987-12-30
Also published as: FR2599274B1; DE3782767T2; FI872428A; AU7373087A; DE3782767D1; NO872280L; FR2599274A1; ATE82698T1; CA1300040C; FI872428A0; PT84989B; EP0248720B1; KR880000128A; NO872280D0; PT84989A; CN1010830B; US4981499A; AU596420B2; IN170626B; JPS62298419A

Abstract

通过吸附作用分离气体混合物的工艺方法，包括：a)一个顺流等压生产(f_p1—f_p2)；b)一个在所述的进行减压的吸附器和另一个进行逆流重新加压的吸附器之间进行压力平衡(f_c1—N₄)；c)一个顺流局部向贮槽排出操作(f_R)；d)一个最终逆流减压操作(f_a)；e)一个用贮槽气体进行的逆流清除操作(f_b)；f)一个通过至少一个压力平衡过程进行的逆流局部重新加压操作(f′_c)；g)一个逆流最终重新加压(f′_d1—f′_d2)；h)至少两个吸附器进行等压生产。

Description

本发明涉及一种利用吸附作用分离气体混合物的工艺方法。在这种方法中的一个下述的连续操作循环过程，至少对两个吸附器的每一个都起作用。这些循环过程靠等于一个循环期间除以吸附器数目的相位移而彼此错开。该连续操作循环过程包括：

a）在循环高压状态下的一个等压生产操作，称作顺流生产;

b）在所述的进行顺流减压的一个吸附器和进行逆流重新加压的另一个吸附器之间至少一次压力平衡操作;

c）一个向贮槽的局部排放操作;

d）在循环低压状态下的一个最终逆流减压操作;

e）一个在所述的低压状态下用取自贮槽的气体的逆流清除操作;

f）一个逆流重新加压的开始，借助于b）型式的压力平衡;

g）一个逆流重新加压的终止;用取自等压生产中的气流的气体流动，

本发明同这样的工艺方法的新的改进有关，这种改进在于以下措施的组合：

i）吸收器的总数最小值为4，并且小于3+x+y，x和y分别为同时处于等压生产的吸附器的数目和处于压力平衡数目，x+y至少等于3;

j）把按照c）进行的局部排放的气体的全部引入贮槽;

k）每次压力平衡是确保从一个正处于减压的吸附器来的气体直接和立即输送到一个处于重新加压的吸附器的“直接”的压力平衡。

从以下的参照附图所给出的实施例的说明中，将更加清楚地看出本发明的特点和优点。附图中：

图1是在一种采用5个吸附器的循环里，一个吸附器及其相应贮槽的作为时间函数的两个压力曲线图;

图2到图9是本发明的5种可供选择的实施方案中类似于图1的曲线图;

图10是成套的设备图;以及

图11到图18表示了其他可供选择的实施方案。

参见图1，一套设备包括5个吸附器，1号吸附器的压力变化已用粗实线画出，其他4个用数字序号2到5表示。

在通常的方式中，图中用箭头定向的直线指示气流的移动及目标：当箭头平行于纵坐标轴时，它们表示吸附器中的一个纵向循环;当箭头指向纵坐标的增大方向时，认为该流动在吸附器中是顺流，即按气流方向的生产操作期间;若朝上指向的箭头位于表示吸附中压力线的下面，这表示气流经过吸附器的入口端进入吸附器;若朝上指向的箭头位于表示吸附器中压力线的上面，表示气流经吸附器出口端从吸附器流出，入口和出口通常被分别定义为等压生产操作中待处理气体的进口和排出气体的出口;当箭头指向纵坐标减小的方向，认为该流动在吸附器中是逆流，即在同生产气流相反的方向。若朝下指向的箭头位于表示吸附器压力线的下面，则气流经吸附器的入口端从吸附器中流出;若朝下指向的箭头位于表示吸附器压力线的上面，表示气流经吸附器的出口端进入吸附器，当箭头从一条与一个吸附器或一个以字母R为标志的与贮槽气体出口相对应的流动线上引出时，指向横坐标增大方向的箭头表示从一个吸附器向另一个（在园括号内）用吸附器数字标誌的吸附器传输的定向气流。当箭头再次接入一条与吸附器中的气体流入通路相对应的气体流线时，表示气流来自（在园括号内）用吸附器数字标记的一个吸附器。在横坐标方向的箭头用虚线连接起来，表示气流朝向或来自除1号吸附器以外的一个吸附器。

在下面描述的方法中，那些单个来看都是公知的不同操作步骤被结合在一个循环里。循环的周期常用T来表示，它被分成一定数目的相数，相数等于在循环中的吸附器的个数，每个相的期间为S＝T/n（n是吸附器的个数），并用S₁，S₂，……S_n来表示。一个循环中每个操作的期间，依据不同情况可能大于、等于或小于一个相位的期间。操作可以一步完成也可以多步完成。若一个相位有许多步，每步的期间可通过把该指定相位细分，用1，2，3等序数表示。例如，若相位S_x有三步，每一步的期间就可用S_x·1，S_x·2，S_x·3来表示。

同时，用跟有一个表示操作形式的字母的字符f_p和在这次操作中被执行的步骤的序号数表示与某一步对应的气体流动。

构成本工艺方法的操作都属于下述六个步骤之一：

-或者一种用被生产的气体的恒定压力的生产，称为等压生产，用f_p表示的吸附器中的顺流循环是靠混合气体的吸入和被生产气体的排放来实现的。若这种等压生产包括多个相，则按照这些相位的连接顺序用序号把它们细分成多个可以区分的步骤，例如，用f_p1，f_p2表示与相位S₁和相位S₂期间对应的步骤。

当生产操作仅有一个单个的步骤f_p时，在具有几个吸附器的设备中，生产是由单个吸附器以连接方式进行，各自依照周期S变更的顺序，当生产操作具有多个步骤f_p1，f_p2……时，用和在基本循环中具有的生产步骤一样多的吸附器，以同时和连续的方式完成生产。例如，参见图1，循环有两个生产步骤;当1号吸附器在S₁相位上按f_p1生产时，同时5号吸附器在S₂相位上按f_p2生产;当1号吸附器在S₂上按f_p2生产时，同时2号吸附器在S₁相位上按f_p1生产，等等。

-或在两个吸附器之间进行一次或多次的压力平衡，此时进行减压的吸附器的气流从出口端流出，即仍是以顺流方式流动，同时这股气流由出口端进入另一个处于重新加压的吸附器，即在另一个吸附器中是按逆流方式流动的。这一压力平衡过程是用箭头f_e-f_e′表示的，气体从处于减压的吸附器中流出表示为f_e，而气体朝着处于重新加压的吸附器的移动表示为f_e′。若存在多个压力平衡，则箭头f_e-f_e′被加上标誌1，2或3表明它同第一个、第二个或第三个平衡过程有关。这样，符号f_e2-f_e2′表示的是第二个压力平衡，用fe₂对应于气流从正在减压的吸附器中流出，fe₂′对应于气流流向正在重新加压的吸附器;

-或一个吸附器向贮槽R的局部排放，该操作用f_R表示，它总是以顺流方式进行;

-或一个最终减压操作，把压力减小到吸附器循环的最小压力，它总是以逆流方式起作用，即通过入口端，并且该操作用fa表示;

-或一个被减压吸附器的清除或洗提步骤，它用取自贮槽R的气体完成的，在循环的最小压力值，按逆流方式清除吸附器，即从出口端向入口端清除，它用f_b表示;

-或一个最终逆流重新加压，通过回收一个或多个吸附器所产生的部分气体，这一操作用fd-fd′表示，气体从正在生产中的吸附器里流出记为fd，而气体流进正在重新加压的吸附器记为fd′，如果排出对多个生产步骤有效，则用与生产步数有关的序号来区分它们，例如fd₁-fd₁′，fd₂-fd₂′，其对应于步骤1和2。

作为有关压力：

P表示最大循环压力;

P表示最小循环压力;

P₁，P₂，P₃……按照情况分别表示在P和p之间的第一、第二和第三中间压力;

-在所提及的图中P_R和pR表示贮槽R中的最大和最小压力，某些供给贮槽R的吸附器的数字（标在由R引出的水平线下面）和由贮槽R馈送的吸附器的数字（标在线上），这样，在图1里采用了5个吸附器、周期为T的一个循环被分成5个相位期间S₁，S₂，S₃，S₄，S₅，它们都等于T/5，1号吸附器须经以下的连续操作：

-一个在压力P时在对应于S₁和S₂期间的两步中，按f_p1和f_p2供给待处理的气体和排放生产的气体的顺流等压操作，并且一方面用移送部分气流fd₁到2号吸附器以局部地影响它的最终重新加压，另一方移送部分气流fd₂到3号吸附器以局部影响它的最终重新加压。基本循环的生产操作是按2步完成的，在5个吸附器的设备中利用这个循环的生产是在两个吸附器中同时和连续地完成的。

-在单步期间S_3·1中，1号吸附器和4号吸附器之间的一个压力平衡操作，它是借助于1号吸附器的顺流局部减压操作fe和4号吸附器的逆流重新加压操作fe′进行的。1号吸附器的压力从P下降到P₁，同时4号吸附器的压力从最低压力P上升到P₁。

-在S_3·2期间内，按照f_R操作，顺流局部腾空1号吸附器，并将其注入到贮槽R使其压力从最小值P_R增大到最大值P_R，而1号吸附器的压力从第一中间压力P₁下降到第二中间压力P₂;

-最终减压操作，例如和空气连通，在S_3·3期间，以逆流方式按fa操作，使1号吸附器的压力从第二中间压下降到循环的最低压力p;

-逆流清除或洗提，在S₄期间用取自贮槽的气体按fb操作;

-逆流局部重新加压，在S_5·1期间按fe′操作，通过和3号吸附器的压力平衡，使压力由循环的最低压力p上升到第一中间压力p₁;

-最终逆流局部重新加压，在S_5·2期间按fd₁′和fd₂′使压力p₁上升到该循环的最大压力P，是靠在4号和5号吸附器的出口同时回收生产气流。

以上面描述的方式对1号吸附器重新开始这个循环，而其他4个吸附器2号，3号，4号和5号精确地执行带有T/5错开相位的同样的操作，同时贮槽R中的压力从压力p_R到p_R交替地变化。于是在S_3·1期间贮槽R开始处于P_R和pR之间的一个中间的压力，为了洗提5号吸附器，气体从贮槽R中按fb排出，直到贮槽R的压力达到pR。在周期S_3·2期间，贮槽R接收从1号吸附器按f_R′排放的气体，在一部分气体贮存在贮槽R的同时，另一部分气体被排放按fb洗提5号吸附器，同时贮槽压力达到P_R。最后在周期3·3内，贮存在贮槽R中的另一部分气体被排出按照fb彻底地洗提5号吸附器，并使贮槽R的压力再次下降到P_R和pR间的一个中间压力。现在参见图2，这是一套包含有1号到6个6个吸附器的设备，并且已经详细地画出了1号吸附器和贮槽R在一个循环T内的时间函数，T被细分为期间都相等的6个相S₁，S₂，S₃，S₄，S₅，S₆并且包括以下操作：

-在S₁期间按f_p1和在S₂期间按f_p2的两步生产操作，并带有一个顺流等压排放，一部分fd₁被分流到正在进行最终加压的2号吸附器使其压力从第一中间压力p₁变化到最高循环压力P，一部分fd₂分流到正在进行最后重新加压的3号吸附器，使其压力从p₁到P。依此循环，设备有两个吸附器同时进行生产操作;

-分为两个步骤的压力平衡操作：

·第一顺流-逆流压力平衡操作，在S_3·1期间按fe₁-fe₁′方式从1号吸附器到4号吸附器进行，使4号吸附器压力从第二中间压力p₂增加到第一中间压力p₁，同时1号吸附器压力从最大循环压力P下降到压力P₁;

·第二顺流-逆流压力平衡操作，它是在时间S_3·2内按fe₂-fe₂′方式从1号吸附器到5号吸附器进行的，使5号吸附器的压力由最小循环电压中变化到第二中间压力p₂，同时使1号吸附器压力从p₁下降到第二中间压力p₂;

-在时间S_4·1内按f_R的从1号吸附器向贮槽R的局部顺流排放，1号吸附器的压力将从第二中间压力p₂下降到第三中间压力p₃;

-1号吸附器的在S_4·2期间按照f_R的最终逆流减压，其压力从第三中间压力变化到最低循环压力p;

-S_4·3期间按照fb₁方式1号吸附器的逆流洗提，用由贮槽R产生的气体（气体实际上是来自1号吸附器的），然后在S_5·1期间按照fb₂洗提，仍然用来自贮槽R的气体（气体实际上是来自2号吸附器的倒数第二个减压操作的气体）;

-按两步局部重新加压操作：

·第一步，1号吸附器按逆流方式被重新加压，通过同3号吸附器在S_5·2期间按fe₂′的压力平衡，使其压力从最小压力p上升到第二中间压力p₂;

·第二步，5号吸附器以逆流方式重新加压，通过在S_6·1期间按fe₁′同4号吸附器的压力平衡使其从第二中间压力p₂到第一中间压力p₁;

·最终重新加压：1号吸附器以逆流方式被重新加压，使其从第一中间压力p₁上升到最大循环压力P，同时在S_5·2期间按照fd₁′和fd₂′用处于等压生的6号和5号吸附器在出口端排放而得到的气体。

参见图3，它涉及一套具有6个吸附器的设备，按这种配置完成图1中除了等压生产以外的那些同样的连续操作，其等压生产不是在象图1中的等于两相的一个周期时间，而是在一个等于三个相的期间。因此它有三个吸附器按照fp₁，fp₂，fp₃进行常设的等压生产

1号吸附器的第一减压是在S_4·1期间按fe方式通过和5号吸附器的压力的压力平衡来实现，而第二减压期间按fR方式，最终减压是按fa的方式，洗提是按fb的方式它们分别是在期间S_4·2，S_4·3和S₅。1号吸附器的第一局部重新加压是在S_6·1期间按fe′通过和3号吸附器的压力的压力平衡来实现的。最终重新加压是由正在进行等压生产的4号、5号和6号吸附器的出口端同时排放而得到的气体，在S_6·2期间按fd₁′、fd₂′和fd₃′来实现的。

现在参照图4，它画去了一套具有1号到7号7个吸附器及S₁到S₇的7个周期相的循环过程，它象图3一样也有3个吸附器在进行等压生产，同时在吸附器之间通过压力平衡产生两次减压操作，对于1号吸附器，先在S_4·1期间与5号吸附器按fe₁进行，然后在S_4·2期间与6号吸附器按fe₂进行，当对1号吸附器进行重新加压的两次压力平衡重新开始时，首先在S_6·2期间与3号吸附器按fe₂′进行，然后在S_7·1期间与4号吸附器按fe₁′进行。

参见图5，设备具有1到8号8个吸附器;循环T具有S₁到S₈8个相位。由于生产操作垮过了S₁、S₂和S₃三个相位，所以这里又是3个吸附器同时进行等压生产，并且有三个连续的压力平衡过程的作用：

-一方面，在S_4·1期间：进行减压的1号吸附器和进行重新加压的5号吸附器按fe₁进行压力平衡;

-另一方面，在S_4·2期间：由1号吸附器和6号吸附器按fe₂进行压力平衡;

-最后，在S_5·1期间：1号吸附器同7号吸附器按fe₃进行的第三压力平衡。

在1号吸附器重新加压期间，这三个相同的压力平衡再次起作用，即：

-在S_7·1期间：正进行第一重新加压的1号吸附器与3号吸附器按fe₃′方式进行压力平衡;

-在S_7·2期间：正进行第二重新加压的1号吸附器与4号吸附器按fe₂′进行压力平衡;

-在S_7·3期间：正进行第三重新加压的1号吸附器与5号吸附器按fe₁′进行压力平衡。

最终重新加压是用取自6号吸附器的、7号吸附器的以及8号吸附器的气流分别按fd₃′，fd₂′和fd₁′在S_8·2期间内实现。

参见图6，这里设备有1号到4号4个吸附器，带有在循环T的一半时间内，即按两个相位的等压生产，因此这个生产用两个吸附器同时执行。

用于减压和清除的一些操作，是由一个吸附器在一个相S₃期间完成的，该相被分为四步，即：

-在S_3·1期间内：按fe方式进行压力平衡;

-在S_3·2内：把1号吸附器气体局部排放到贮槽R里，按f_R方式;

-在S_3·3期间内：按fa方式最终减压;

-在S_3·4内：用来自贮槽R的气体按fb方式在1号吸附器里进行清除，借助于领先清除操作的f_R所产生的气体，使贮槽本身置于贮存压力之下。

参见图7，这是包括7个吸附器的设备，带有一个含有三个相的等压生产，即有三个吸附器同时生产。这里有三个利用压力平衡进行顺流减压操作，其前二个在相S₄的S_4·1和S_4·2期间按fe₁和fe₂方式进行，而相S₅结合了第三个减压过程，利用在S_5·1期间内的按fe₃的压力平衡，在S_5·2期间的局部排放f_R，在S_5·3期间的最终减压操作fa，在S_5·4期间在最低循环压力P下进行的清除操作fb。从贮槽R得到的清除气体其来源于S_5·1小步骤（sub-step）期间1号吸附器进行的局部排放操作。

参见图8，这是包含有5个吸附器的设备，其中两个同时在进行等压生产。这里，第一减压是通过按fe₁的压力平衡进行的，它在S_3·1期间起作用，紧接着在S_3·2期间1号吸附器自身的隔离（在这个吸附器里既没有气体进入，也没有气体出去），接着的一步是在S_3·3期间承受按fe₂压力平衡的第二减压的作用。

局部排放f_R操作，同大气连通的fa操作，清除fb操作和通过压力平衡进行第一重新加压的fe₂′操作，这些步骤分别在S₄相的S_4·1，S_4·2，S_4·3和S_4·4内进行。利用压力平衡的第二重新加压fe₁′和最终重新加压fd₁′和fd₂′分别在相S₅的S_5·1和S_5·2期间进行。

参见图9，这是包含6个吸附器的一套设备，其中两个进行等压生产，它具有三次利用压力平衡的连续减压操作，其中两次fe₁和fe₂在S₃相里进行，而S₄相包括：利用压力平衡进行的第三次减压fe₃，向贮槽R局部排放的操作f_R，最终减压操作fa和利用1号吸附器事先局部排放到贮槽R里的气体清除的操作fb。

图10给出了应用于图9所表示的循环的一成套设备，它具有1，2，3，4，5，6号6个吸附器，通过管道100，并通过一个电操作阀101，102，103，104，105，106，连接到用待处理气体馈给的每个吸附器的供气人口端111，112，113，114，115，116，而吸附器本身经阀121，122，123，124，125，126连接到一根管道127上，以便一方面直接与空气接通，另一方经阀131，132，133，134，135，136，接到一条与空气连通的管道137上，该管道包括一个调节阀138。吸附器的产品出口141，142，143，144，145，146被连接成：

-一方面通过电操作阀151，152，153，154，155，和156同具有通往贮槽R的调节阀158的管道157相连接;

-另一方面，通过电操作阀161，162，163，164，165，和166同也具有通往贮槽R的调节阀168的管道167相连接;

-通过电操作阀171，172，173，174，175，和176同管道177相连接，管道177同管道187相连接，管道187通过阀181，182，183，184，185和186连接到吸附器的出口端141到146。

出口端141通过电操作阀191连接到出口端144上。出口端143通过电操作阀193连接到出口端146上。一方面，产品管道200经过调节阀207、利用电操作阀201，202，203，204，205和206被分别连接到出口141，142，143，144，145和146上，另一方面又经电操作阀211，212，213，214，215和216直接连接到出口端141，142，143，144，145和146上。

容易看出，这样的一套设备可以实现各种操作循环，并且将以使用图9中的标记，在对应于一个相的T/6的第一个时间部分，1号到6号吸附器中每一个的各种操作为参考例来加以说明。

a）1号吸附器在第一生产步骤的S₁相，确保阀101和211被打开，按f_p1操作;

b）2号吸附器处于S₆相并且连续地经过S_6·2和S_6·2步骤。步骤S_6·1通过5号吸附器与2号吸附器间的第一次压力平衡fe₁-fe₁′影响2号吸附器按fe₁′的重新加压，这是通过打开阀192来确保。步骤S_6·2影响最终重新加压操作（fd₁′）和（fd₂′），是利用打开阀202及经过调节阀207确保的。如在a）中指出的，在第一生产相由1号吸附器馈送的气体和如将要在f）中指出的，在第二生产相位由6号吸附器馈送的气体由生产线200回收。

c）3号吸附器在相位S₅并且连续地经历相位的S_5·1和S_5·2步骤。步骤S_5·1通过在4号吸附器和3号吸附器之间的第三个压力平衡fe₃-fe₃′按fe₃′影响3号吸附器重新加压，是通过打开阀门104和阀173来确保的。步骤S_5·2通过5号吸附器与3号吸附器间的第二次压力平衡操作fe₂-fe₂′对3号吸附器按fe₂′影响重新加压，这是通过打开阀185和173来确保的;

d）4号吸附器处于相位S₄并且经历与S_4·1，S_4·2，S_4·3，S_4·4相对应的连续的四个步骤。步骤S_4·1借助4号吸附器与3号吸附器之间的第三次压力平衡fe₃-fe₃′对4号吸附器按fe₃实施减压，其通过如c）所指明的打开阀184和173来确保。步骤4·2借助打开阀164通过调节阀168执行减压及向贮槽R的贮气操作f_R。步骤S_4·3借助于打开阀134通过调节阀138来确保实施最后减压操作fa步骤S_4·4借助于打开阀154和124通过调节阀158来确保用贮槽R中的贮气对4号吸附器实施清除操作fb;

e）5号吸附器处于相位S₃并且经历了与S_3·1和S_3·2相对应的连续的两个步骤。步骤S_3·1如在b）中所指明的，通过打开阀192来确保依靠5号吸附器和2号吸附器间的第一次压力平衡fe₁-fe₁′，对5号吸附器按fe₁实施减压操作。步骤S_3·2通过5号吸附器和2号吸附器之间的第二次压力平衡fe₂-fe₂′，对5号吸附器按fe₂实施减压操作，如c）中指明的，是借助于打开阀185和172来保证的;

f）6号吸附器处于相位S₂并且经历第二个生产步骤f_p2，它是借助打开阀106和216来确保实施的。

在连续的以时间T/6分段的时间进程中，每个受操作影响的吸附器以错开吸附器号数的方式，执行相同的步骤。这样，对于第二个T/6的时间段，在a），b），c），d），e），f），中说明了的操作相应地就由2号，3号，4号，5号，6号和1号吸附器去执行，这只要打开执行这些操作的相应的阀就行。

按照图11，循环采用5个吸附器，其中三个同时在进行等压生产。因此1号吸附器在相位S₁（f_p1），S₂（f_p2），S₃（f_p3）期间进行生产，在相位S₄期间，进行减压操作（fe，f_R，fa）和进行清除fb，然后在相S₅期间进行重新加压操作（fe′，fd₃′，fd₂′，fd₁′）。

按照图12，循环采用了6个吸附器，每个轮流在相位S₁，S₂，S₃期间经历三个等压生产步骤。

-在相位S₄内，借助一个被压力平稳段分开的靠压力平衡的（fe₁）和（fe₂）的两次减压，

-在相位S₅内，进行最终减压操作（fa），清除操作（fb）和第一次重新加压的压力平衡操作（fe₂′）。

-在相位S₆内，进行一次重新加压操作（压力平衡fe₁′，和生产分流fd₃′，fd₂′，fd₁′）。

按照图13，采用了7个吸附器，有两个在等压生产相位。减压和重新加压各持续两个相位（S₃-S₄减压;S₆-S₇重新加压），清除持续一个相位（S₅）。

按照图14，采用了5个吸附器，具有通过压力平衡（fe₁，fe₂）的两次减压操作，通过压力平衡（fe₁′，fe₂′）的两次重新加压操作，用一单个的吸附器进行的生产操作（在相位S₁），清除操作在两个相位S₃和S₄的一部分期间S_3·3和S_4·1内进行。

按照图15，采用了6个吸附器，有一个吸附器在进行生产操作（S₁），有三次减压压力平衡操作fe₁，fe₂（S₂），fe₃（S_3·1），一次对贮槽R的快速减压操作（S_3·2），一次最终减压操作（S_3·3），清洗操作fb持续到整个相位S₄。

按照图16，采用三个吸附器，有一单个吸附器进行等压生产并有一单个的压力平衡过程。这一系列操作，靠压力平衡的减压操作fe，注入贮槽R的操作f_R，最终减压操作fa和清除操作fb，都发生在同一相位S₂中。

按照图17，采用了四个吸附器，一单个吸附器进行等压生产，并且有两个压力平衡过程。连续操作fe₂，f_R，fa，fb，的累计期间等于一个相位的期间。

按照图18，采用5个吸附器，用单个吸附器进行等压生产，并有三个压力平衡。连续的操作fe₃，fR和fb的累积期间等于一个相位的时间。

在上面描述的所有的实施方案中，都存在着一个易变余气，即在最终的减压操作fa和清除操作fb的步骤中，以逆流方式从吸附器中排出的气体。在某些实施方案中，步骤fa和fb的累积期间小于一个相位的时间;于是残余气体的排出是不连续的。另一些实施方案中，步骤fa和fb的累积期间比一个相的时间长，而比二个相的时间短;于是残余气体的排放是连续的，但流速是很不稳定的。目前使人感兴趣的是使前面描述的循环能尽可能地以恒定的速率连续地排出残余气体。为实现这一点，最好是在等于一个完整相位的期间或两个完整相位的期间内进行逆流排气，即对描述了的实施方案补充进了两步的逆流排气。

下面提出两个这类两步补充排气的实施例

-可供选择的A：在紧接着步骤fa和fb的上游的两步中，以逆流方式执行的两步补充排气，即一步是以fe₂表示的向贮槽R局部排放fR的进程中进行，另一步以fe₁表示，在与最终压力平衡相对应的减压操作fe的进程中进行的。

-可供选择的B：以逆流方式进行两步补充排气，一步在紧靠着fa上游的一步内进行，即在步骤fR过程中同前一样按fe₂方式进行，另一步以fe₃表示，在步骤fb后面紧接着的一步中进行，即在与最终压力平衡相对应的第一重新加压操作fe′进程中进行。

参见图1到图9及图11到图18及前面的描述的实施方案，其中可供选择的方案A的操作fe₁和fe₂已用虚线画出，可供选择的方案B中的操作fe₂和fe₃已用点线画出，这样经修改后的循环如下：

图1：

-可供选择的方案A：通过同时进行的顺流fe和逆流fe₁操作以及同时进行的逆流f_R和逆流fc₂操作，实施从P到P₁（步骤S_3·1）和从P₁到P₂（步骤S_3·2）连续的减压。

-可供选择的方案B：一方面通过同时进行的顺流fR和逆流fc₂操作实施从P₁到P₂（步骤S_3·2）的减压，另一方面，通过同时进行的逆流fe′和逆流fc₃操作实施从p到P₁（步骤S_5·1）的重新加压。

图2：

-可供选择的方案A：

在fe₂期间进行fc₁操作

在fR期间进行fc₂操作

-可供选择的方案B：

在f_R期间进行fc₂操作

在fe₂′期间进行fc₃操作

图3：

-可供选择的方案A：

在fe期间进行fc₁操作

在f_R期间进行fc₂操作

-可供选择的方案B：

在f_R期间进行fc₂操作

在fe′期间进行fc₃操作

图4：

-可供选择的方案A：

在fe₂期间进行fc₁操作

在f_R期间进行fc₂操作

-可供选择的方案B：

在f_R期间进行fc₂操作

在fe₂′期间进行fc₃操作

图5：

-可供选择的方案A：

在fe₃期间进行fc₁操作

在f_R期间进行fc₂操作

-可供选择的方案B：

在f_R期间进行fc₂操作

在fe₃′期间进行fc₃操作

图6：

-可供选择的方案A：

在fe期间进行fc₁操作

在f_R期间进行fc₂操作

-可供选择的方案B：

在f_R期间进行fc₂操作

在fe′期间进行fc₃操作

图7：

-可供选择的方案A：

在fe₃期间进行fc₁操作

在f_R期间进行fc₂操作

-可供选择的方案B：

在f_R期间进行fc₂操作

在fe₃′期间进行fc₃操作

图8

-可供选择的方案A：

在fe₂期间进行fc₁操作

在f_R期间进行fc₂操作

-可供选择的方案B：

在f_R期间进行fc₂操作

在fe₂′期间进行fc₃操作

图9

-可供选择的方案A：

在fe₃期间进行fc₁操作

在f_R期间进行fc₂操作

-可供选择的方案B：

在f_R期间进行fc₂操作

在fe₃′期间进行fc₃操作

图11

-可供选择的方案A：

在fe期间进行fc₁操作

在f_R期间进行fc₂操作

-可供选择的方案B：

在f_R期间进行fc₂操作

在fe′期间进行fc₃操作

图12

-可供选择的方案A：

在fe₂期间进行fc₁操作

在f_R期间进行fc₂操作

-可供选择的方案B：

在f_R期间进行fc₂操作

在fe₂′期间进行fc₃操作

图13

-可供选择的方案A：

在fe₃期间进行fc₁操作

在f_R期间进行fc₂操作

-可供选择的方案B：

在f_R期间进行fc₂操作

在fe₃′期间进行fc₃操作

图14

-可供选择的方案A：

在fe₂期间进行fc₁操作

在f_R期间进行fc₂操作

-可供选择的方案B：

在f_R期间进行fc₂操作

在fe′期间进行fc₃操作

图15

-可供选择的方案A：

在fe₃期间进行fc₁操作

在f_R期间进行fc₂操作

-可供选择的方案B：

在f_R期间进行fc₂操作

在fe₃′期间进行fc₃操作

图16

-可供选择的方案A：

在fe期间进行fc₁操作

在f_R期间进行fc₂操作

-可供选择的方案B：

在f_R期间进行fc₂操作

在fe′期间进行fc₃操作

图17

-可供选择的方案A：

在fe₂期间进行fc₁操作

在f_R期间进行fc₂操作

-可供选择的方案B：

在f_R期间进行fc₂操作

在fe₂′期间进行fc₃操作

图18

-可供选择的方案A：

在fe₃期间进行fc₁操作

在f_R期间进行fc₂操作

-可供选择的方案B：

在f_R期间进行fc₂操作

在fe₃′期间进行fc₃操作

Claims

1、一个通过吸附作用分离一种气体混合物的工艺方法，包括有一种对至少三个吸附器中的每一个都起作用的相同的下述连续操作的循环过程，这些循环过程由一个吸附器到下一个吸附器用等于一个循环期间除以所述的吸附器数目的相位移错开，这种连续操作循环过程为：

a)一个在循环高压阶段的等压生产操作，称作顺流操作；

b)一个顺流减压操作，利用在所述的正在进行减压的一个吸附器和另一个正在进行逆流重新加压的吸附器之间的至少一次压力平衡；

c)一个向贮槽的局部排出；

d)一个向循环低压的最终逆流减压；

e)一个逆流清洗操作，它在所述低压状态下用取自贮槽的气体进行；

f)一个局部逆流重新加压操作，利用至少一个按b)型式的压力平衡；

g)一个最终逆流重新加压到循环高压状态的操作，通过取自等压生产气流的气体进行；在此方法中按照c)和d)的方式操作的期间总和小于所述的一个相位移，并且按c)，d)和e)方式操作的期间总和小于所述相位移的两倍；

h)至少两个吸附器同时进行等压生产，所述工艺方法包括下述措施的组合；

i)吸附器总数最小等于4并且小于3+X+Y，X和Y分别是同时进行等压生产的吸附器的数目和压力平衡的数目；同时X+Y至少等于3；

j)按照c)方式工作的局部排出的全部气体被引入贮槽；

k)每次压力平衡操作都是一个确保来自减压操作吸附器的气体直接和立即向进行重新加压操作的吸附器传输的“直接”压力平衡过程。

2、权利要求1所述的分离工艺方法，其特征在于，至少有两个吸附器同时进行等压生产。

3、权利要求1所述的分离工艺方法，其特征在于有四个吸附器。

4、权利要求1所述的分离工艺方法，其特征在于c）+d）+e）操作的时间总和小于吸附器数目至少等于4的相位移时间。

5、按权利要求2所述的分离工艺方法，其特征在于有两个吸附器同时进行等压生产，吸附器数目从4个到7个，同时对于吸附器总数等于4或5的压力平衡次数为1，对吸附器总数等于5或6的，压力平衡数为2，对吸附器总数等于6或7的，压力平衡数为3。

6、按权利要求2所述的分离工艺方法，其特征在于有三个吸附器同时在进行等压生产，对于总数为5或6个吸附器的压力平衡数为1，对于总数为6或7个吸附器时压力平衡数为2，对于总数为7或8个吸附器时压力平衡数为3。

7、按权利要求1所述的分离工艺方法，其特征在于只有一个吸附器在进行等压生产，吸附器数目为4到6，对于总数为4或5个吸附器压力平衡数目为2，对于总数为5或6个吸附器压力平衡数目为3。

8、按权利要求1或4所述的分离工艺方法包括同时实施的按c）方式进行的顺流局部向贮槽排出和逆流排气。

9、按权利要求1或4所述的分离工艺方法，包括有同时起作用的顺流减压操作和逆流排放操作，所述的顺流减压操作是按b）方式工作的压力平衡过程中，其紧靠着按c）进行的局部排放的前面。

10、按权利要求1或4所述的分离工艺的方法，包括同时起作用的按f）进行的压力平衡过程中进行的局部逆流重新加压和逆流排气操作，其紧跟着按e）进行的清除操作之后。

11、按权利要求8和9所述的分离工艺方法，包括同时起作用的按c）进行的向贮槽的局部顺流排放和逆流排气操作。

12、按权利要求8和10所述的分离工艺方法，包括同时起作用的按c）进行的向贮槽的局部顺流排放和逆流排气操作，以及同时起作用的局部逆流重新加压操作和逆流排气操作，所述重新加压操作是在紧接着按e）进行的清洗操作后按f）进行的压力平衡操作的过程中进行的。

13、按照权利要求1到12任一项所述的分离工艺方法，包括在按f）进行的压力平衡进程中进行的逆流局部重新加压操作，它紧靠在按g）进行的最终重新加压操作的前面，借助于两个吸附器之间的压力平衡中所得到的气体和生产中排放一气体的同时作用。

14、按照权利要求1到13任一项所述的分离工艺方法，包括借助于从贮槽得到的气体和生产中排放的气体的同时作用，按e）进行的逆流清除操作。

15、按照权利要求1到14任一项所述的分离工艺方法，特征在于低压是大气压力，并且逆流排气是向大气的排气。

16、按照权利要求1到14任一项所述的分离工艺方法，包括把逆流排出的气回收到一个残余气收集器中，该收集器的压力一般不同于大气压，循环的低压就是该收集器的压力。

17、通过吸附作用分离气体混合物的工艺方法，基本上如附图所示并且包含在以上参照附图所做的描述中。

18、权利要求1到17中任一项所述方法的应用，特征在于用于提纯包含有一种或多种不想要的组合的氢，特别适用于去除N₂，O₂，A，CO，CO₂，碳氢化合物和其他不纯物质。

19、对权利要求1到17中所述的任一项方法的应用，特别在于用它去处理天然的气体。

20、对权利要求1到17中所述的任一项方法的应用，特征在于用它去除氦中包含的不纯物。

21、对权利要求1到17中所述的任一项方法的应用，其特征在于用它富集氧或从空气中分离氧气。