TW297780B - - Google Patents

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A7 B7_ 五、發明説明（1 ) 雄明镅城 本發明係有闞從混合氣體例如含氧氣和其它可蠼擇性 地吸附的氣體姐分的空氣中分離第一氣黼如氧氣的方法 〇 本發明的目的是提供一種從諸如空氣的氣黼混合物中 生產拥如氧氣的濃讅的氣讎之更有效的變β吸附（PS A > 法•該方法輿使用現有技術的其它方法相比*在從氣tt 混合物中生產高純氣鱷時*能Μ更有效的方式（較低的 床尺寸因子）利用吸附两，且所要求的能最也較少》 變懕圾附法是基於習用的吸附床材料如沸石對氣體灌 合物中的可薄擇性吸附氣黼與非優先吸附的氣臞有不同 的吸附能力為條件》在一些已知的方法中，將吸附床單 元或兩吸附床成三吸附床單元糸統中的每一個逭樣的吸 附床單元加壓到一高的壓力值•由於毎一個吸附床單元 可以包含從供給到的開通過吸附床單元的氣體混合物中 除去水和二氧化碳的下部床蹶和吸附可霉揮性吸|氟級 -.....' ·'· 的上部或下游床層·於是便產生選擇性地除去水及二氣 化碳和選揮性地吸附一種氣體，而加壓的非選揮性吸附 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝.
L 經濟部中央橾準局f工消费合作社印裝 接況的床中濃 該情備附的的 , 種準吸給附 置逭作三供吸 裝在流第通非 收。氣即貫產 接元的，用生 個單人元利在 1 床進單元自 到附瓖床單來 而吸循附床或 元二個吸附罐 單第 個吸壓 床的!5 一 一均 該中被下第自 II統元。的來 通糸單懕中或 並本床加統 、 響是附所系氣 影鉍吸«床廢 受可二氣兩的 不置第附或力 體裝 ·吸元壓 氣收下非單等 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局貝工消费合作社印装 A7 B7 _ 五、發明説明（2 ) 箱氣《後減颳的吸附床單元的清洗空隙氣的回流或逆浪 抽空來進行清洗。逭樣淸洙的吸附床單元随後再加屋关 進行潇鏞氣鱺的生產。在規定的時間期間之後*循環地 使用第二吸附床單元*第一吸附床單元抽空’而第二吸 附床單元再加β ° 醮然已對基本的PSA循瑁的許多變形和改型進行了研 究，並巳應用於工業生產_程•例如從空氣中生產氧氣 。但是埴些系统當與另一種利用低瓤蒸Μ的方法相比較 時，對在大型工厳中生產高肫度氧氣來說，一般是低效 和不經濟的。因此本發明的目的是提供一薄從空氯中大 量生產高純度氧的高效的PSA法，且該方法.® I求·的-播 嫌也較少。. 生前坊g夕紂汝_ 最初的PSA法是由Skarstro·在US2,944,627中公開的 ，該方法的一個循環包括四價基本的步驟：（〇吸附· ® 減懕，⑶沖洗_和④再加顧。Skarstro·循31巳演化出嫌 種變型。在Wagner的US3,430,418中描述了一種逭樣的 .系統，在核糸統中至少JI嚴四煙JR附床來《鑛地生產產 品氣。由於Vagner系统爾設置四傾吸附床而不是少於四 個吸附床，因此在額外的成本和股施的復雑性方面，使 得在經濟上失去可行性。 在U S 3,6 3 6,6 7 9號，B a 11 a公開了一種糸铳，其中壓縮 空氣和產品氧氣（通逢另一吸附床進行均壓降壓步驟得 到）同畤引入在同一吸附床相對的兩嫌I。Me Coibs在 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐} ---------{裝-----„—訂------{ i (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 207760 A7 B7 五、發明説明（3 ) US3,738,087中描述了 3 —種方法，其中使用m轉 來進一步節省設備费用，該方法採用通逢將原料空氣引 入到部分再加屋吸附床的加壓吸附步驟。在Me Coabs的 工作之後，Eteve等人在US5,223,004中公劂了利用如 下步驟的PSA法： (1)從循環的低壓力級開始•用產品氣逆流加壓到一中 間壓力级，⑵在不放出氣«下•從該中間懕力级用原料 氣並流加齷直達吸附壓力，饬生產步《，其中引人空頮 ,併流地放出氧氣，⑷通過部分地並流減懕放出氣氣的 步K,其中中止空氣的進入，和⑤通遘逆潦減壓降到循 瓖低壓力级的去吸附步驟。 在文獻中可發現最初PS A循環的更多的變型。例如， US4.194,891、4,194.892和 5,122,164 都公開了 使用短 循瓖時間的PSA循環，其中使用較小粒徑的吸附_以降 低擴敗姐力；Doshi等人的US4,340.398掲示使用三床或 三床K上的PSA法，其中在吸附床再生前，先將空隙氣 輸送到一個貯雄中，其後，將之用於進行再加壓步驟中 。此外，在US3,788,036和3,142,547中描述了合併槽均 壓的兩床PSA法的一種變型，保存的氣體用作另一吸附床的 沖洗氣。 最近，Tagawa等人的US4,781,735揭示了利用三個吸 附床生產氧氣的PSA法，通逢將一僩床的加料蠼與另一 床的加料蝙相連接（底-底均壓），在全部或部分的均懕 時間内，於進行底-底均懕的的同時進行床的頂—頂均臛 "5 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---------ί _ 裝---.丨-_—1Τ.------1 緣 (請先聞讀背面之注$項存填寫本萸) 經濟部中央標準局貝工消费合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（4 ) 來*現提高氧氣的回收率。再者，Knar等人的 US5,328,503中描述了使用起始的減壓步驟以提供沖洗 氣，隨後進行任意的床-床加颳均龌步驟的PSA法。根據 該專利，至少要用兩届吸附床，並且利用產品氣和原料 氣的姐合氣進行吸附床的再加K。
Suh和 Vankat(AIChE J. vol. 35，p523 , 1 989 )掲示 在PSA法中使用並流-逆流相结合的減壓步驟。他們指 出，對從空氣中生產氣氣來說，添加並流減壓步»無益 。L i 〇 w 和 K e η n y (A IC h E J . v ο 1 . 3 6，p 5 3 , 1 9.9 0 )掲示终 由計算欐棋擬的用於從空氣中生產氣氣的”回填循瓖”。 他們指出當在生產富集的氧氣產品循琢中包括逆流（相 對於原料氣的方向）產品氣的再加臛步》時是有益的。 »明夕臺垅 本發明係有鼷從含第一氣體和一種或幾種包括更優先 吸附的其它氣黼的氣體混合物中分離該第一氣體例如氧 氣的改進的PSA法。它包括對變壓吸附床的闻時均霉和 抽空，随後同時進行原料和產品氣再加壓等的板_潁的步 «。结果就形成了 100X利用冥空泵或減壓櫬的總蠖上更 快和更有效的循環，並使能耗減少了約15X 。 本發明的核心包括重叠PSA循瓖中的各不同步骤以槭 少總的循環時間，因此提高生產率。其它的屋要參數包 括操作條件（高壓、低壓、均壓降懕步驟结束時的壓力 和在產品氣加壓步驊中所使用的高肫度產品氣的量> 的 選擇、每個步驟中所分配的時間、在循環中執行每個步 —6 _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） H-11 ---— - 1^ -裳-- (請先聞讀背面之注1|^項再填寫本頁} -訂- A7 B7 五、發明説明（5 ) 驟的次序，和利用均懕降壓氣為回流和均颸升®步鼸提 供所需要的氣«。循環中的獨特的步驟是在對均β升應 步骤的吸附床進行抽空的同時，其它的吸附床則進行均 懕降壓步驟。 必須選擇埴倕步驟所分配的時間，使 得在該步驟结束時•前面的吸附床巳被沖洗並部分加壓 。循瓌中的下一個步骤是在該吸附床的相對兩蝙•用產 品氣和原料氣同時加臁，隨後用原料加壓到所要求的吸 附壓力。本發明的其它的主要特缴如下：（a>在原料氣 和產品氣同時加蠹的步软中所需要的產品氣通常是來自 產品氣聍槽•成來自生產步驟中的其它的吸附床；和 (b)並流減壓氣或均靨降颳氣若不去到另一吸附床的下 游端便去到第二貯檑。在後面的情況下，不霈要床-床 連通•埴有肋於PSA法的控制更加靈活。 M乐鱅里說明 圈1說明根據本發明的一儷具體實施例的雯吸附床循 在 9 間 期 嫌 步 個 各 ; 的 圈瓖 程循 流的 的整 瓌完 循 傾 床一 雙在 1 述 圃描 思是是 步 2 3 的圈圖 環 ^-------^ .裝-----„--訂------ (請先Μ讀背面之注$項再填寫本頁) 經濟部中央標率局貝工消费合作社印褽 連-SC 床 有 ;設 線例 曲施 係實 MH 力具 壓俚 \ 1 間另 時的 的明 變發 演本 的據 力根 懕是 中 4 床圈 0 驟 步 各 的 中 環 循 ; 的 H統 程系 流 4 的圖 環述 循描 床是 雙 5 的圈 通 床 單 的 例 豳 實 體 具 一 5 的 明 發 本和 據.， 根環 述循 描塔 是和 7 Η 和程 6 流 圈的 法 本紙張尺度逋用中國國家揉準（CNS > Α4规格（210X297公漦） 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（6 ) 騙8是描述供對比用的標準的先前技藝中吸附床循環 的步驟。 A班明夕眹綑說明 本發明的新類的方法结合了 PSA循環中各搡作步驟的 新穎次序，其中旋轉機械（例如壓鐮拥和輿空泵）的空載 時問減至最小，提高了產品的回收率，床的尺寸因子 (BSP與先前技藝的PS A循瓖相比是相當成更小，而能 耗比先前技藝已知之PSA循環低5-2 0X。本發明的PSA循 環的搡作步驟如下： (I >將原料氣混合物（例如空氣）和濃級的產品氣（例 如氣氣）在吸附床的相對兩纗同時引入，Μ便部分再加 壓到一中間靨力级。在該步驟中，產品氣通常來自產品 氣貯榷或來自生產步R中的其它的吸附床。 (Ha)在步驟2的第一陏段，吸附床用原料氣從該中 間壓力级加壓（並流）到吸附壓力。
Ub)在步驟2的第二陏段，進行吸附和鐮產品氣的 生產。 (I)並流減壓，其中氣髓直接或通通均颸罐間接输送 到正在同時加鱺和抽空的另一吸附床。在間接搡作方式 中，並流減壓氣去到第二貯榷。在此情況下，不需要床 •床達通。 (IV)對於兩床PSA法，在一吸附床抽空或減壓（逆流 減懕）到醛氣，其它的吸附床同時進行原料氣和產品氣 的加壓。 -8- 本紙張尺度遑用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---------ί I裝-------tr.------ (請先W讀背面之注意事項再壤寫本頁) A7
2^7780 五、發明説明（7 ) (V)緬績抽空或減壓至醛氣。逭個步驟與第一吸附床 的上述步驟相闻°但是其它的吸附床正在造行吸附和總 {請先聞碛背面之注意事項再填罵本頁} 產品氣的生產（參見_ 1 )。 (VI >同時加麼（^流）和抽空，其中通過正進行並流滅® (步》)的另一個吸附床或通通來自用作收集併流減β 氣的第二貯榷供給回流氣。 對於兩床PSA法，上述的各步《在圓1中示意地示出 。鼷於埴個循瓌堪應當注意五黏：（a)床-床均懕步软 叠加到沖洗步驊上•其中•進行均壓升K的吸附床同畤 也被抽空，（b)在再生期間，沖洗吸附床所埔要的全部 回流氣是通逢在併流減壓步驟期間（均E降壓）從另一個 吸附床得到的空隙氣供給，（c)產品氣和原料氣加壓步 R的簠*之後，接著只用原料氣加壓到吸附懕力Μ逢到 較畜的產品氣流率，（d)由於俚別步R的叠加，減少了 緦的循環時間，结果床的尺寸因子（BSF)較低，和（e) 真空泵沒有空載時間（參見811 >,即真空泵100X的被利 用0 經濟部中央橾準扃負工消费合作社印裝 在本發明新穎的循環中，均壓降壓氣為同時進行均壓 升壓和抽空的另一個吸附床提供了所霈要的全部氣體。 瑄樣，瑄個步驟用沖洗步骤簠叠在均颳步驟上，由此躭 改變先前技藝中之PSA循環中所使用的習用沖洗步驟和 均壓步驟。再者，將氮氣波前推出吸附床所需要的回潦 氣是由正進行均壓降壓步驟的其它吸附床提供。在疽種 操作方式中，將低纯度的氣髖用於合併的沖洙和均壓升 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準（<：奶>八4規/格（210父297公釐） 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 A7 B7____ 五、發明説明（8 ) 壓的步驟中。在循瑁的下一個步驟中（產品氣逆流加壓） 使用通常來自產品氣榷的高純度產品氣•以在產&端加 壓吸附床，而原料氣同時在該床的另一纗加入。個別步 骤的重叠形成了較快的PS A循環和氣氣（較低的BSP)的 高產率。此外，由跨里逐爾環孔使甩莆甩两沖线步驟， 所以清洙吸附床就不消耗任何產品氣。同搛，在同時抽 空和均齷升壓期ra,在該步驟结束時的吸附床的壓力必 須高於在前的步R的壓力（抽空步》>。因此必須仔细選 擇逭個步驟的進氣速率和時間分配•以使在該步驟结束 時，該吸附床巳經沖洗和部分加屋。 逭樣，本發明是由將？SA循環中不同的步鼸里曼以減 少雄的循環時間，因而使生產率、搡作條件的選揮（高 壓、低壓、均歷降壓步驟结束時的壓力和矚1的步骤1 中所使用的高纯度產品氣的量）、每個步R分R的時間 、執行循環中每俚步班的次序和使用均壓降B氣提供@ 流和均壓升壓所霈要的氣體都得到改進。循胃％ 步嫌是步篇夏（參見圈1 )，其中進行均步篇I% 吸附床對同時在加壓和抽空的另一吸附床是两放的。必、 須龌擇分配給埴個步驟的時間，使得在道 •第二吸附床巳經沖洗並部分加壓。循+ 嫌是在第二吸附床的相對兩皤用產品甎和原料氣時加 壓，嫌後用原料氣加®到吸附壓力，如_3 為實施本發明的方法生產氧氣，例如可 驟： -1 0 _ 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ~~ ---- ---------ί .裝-----：--訂------ί ‘ (锖先W讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央梯準局MC工消费合作社印製 A7 _B7_ 五、發明説明（9 ) (1>在吸附床相對的兩蠼引入原料氣和產品氣，進行 部分加壓，中間壓力级的值理擇在0.5-1.2大氣壓之間 (1.0大氣壓=14.696psi),較佳為约0.9大氣壓，而高懕 力级的值趣擇在1.2-2.0大氣懕之間，較佳約1.42大氣 壓。低懕力级的值選在0.30-0.45大氣壓之闢，較佳約 0.35大氣壓。 (I)在生產步驟期間，壓力可Μ從約0.9大氣懕（產 品氣和原料氣同時加壓步驟结束的鼴力）的中間颳力級 上升到約1.42大氣壓的吸附壓力。另一方面，在產品氣 和原料氣同時加懕後，進行原料氣加壓而不排氣，Μ達 到吸附壓力，然後打開控制W,以生產產品氣°在後一 種情況下，在生產步骤期間，壓力保持恒定不變。 (I) 终止原料氣的_入，吸附床併流減壓，Μ回收 空隙氣和共吸附在吸附劑上的輕姐分。在逭俪步骤期間 ，壓力從約1.42大氣壓的吸附壓力下降到約1.1〇大氣壓 。在埴個步驟中收集的氣«下文中稱之為”空隙氣” °埴 .......- ..... · . .........-........,. - 種氣體可Κ貯存在第二貯存容器（均壓檐）中或者直接加 入同時進行均壓升懕和抽空步驟的另一個吸附床的產品 蝙。在後者的情況下，在該步«结束時，該吸附床巳經 沖洗並部分加壓。埴樣，分配給埴個步驟的時間是極其 璽要的，因為一些空皤氣用作回流氣以將氮氣（雇姐分） 的波前經加料纗移出吸附床，而其餘的空隙氣用作產品 氣的部分加壓。在瑄個步嫌期間，吸附床的ΙΕ力從約 0.35大氣壓升至約0.60大氣壓。 -11- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) •裝. 訂
A 經濟部中央橾準局貝工消费合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（i〇) (IV)和（V)去吸附步驟是通縵逆流減壓到約0.35大氣 壓的低B力级的值來進行的。 (VI>在疸個吸附床仍然進行抽空的同時，進行第一部 分加壓。逭個步驟所需要的氣鱷是Μ進行均壓降壓步驟 的另一個吸附床，或是從第二樓獲得•該第二貯檐是用來 貯存均懕降壓期間從另一個暇附床得到的空黻氣。在埴 個步驟期間，接收空隙氣的吸附床中的壓力從約0.35大 氣壓上升到約0.60大氣颳° 本發明的基本特微可Μ通HBI1所示的兩床Α和Β的 PSA法的搡作來說明。但是•應當理解本發明也可K使 用兩床以上的系統和其它的搡作條件（例如其它的壓力 範_)。覼2是兩床PSA法的示意臞，其包括麵1中所 示的兩吸附床A和B 、進料壓鏞機或鼓風機11、輿空泵 13、產品氣貯槽18和相互連接的管级及閟門。圔3示出 在執行循瓌的不同步驟過程中壓力的演變，該循環闋始 於_1中的步»6之後。參照881 、2和3 ，其公開一 個完整循環PSA法。圖2的PSA法是由裝填Μ吸附劑的 兩個吸附床（Α和Β )組成，每個床有入口閼33或35，和 出口閥34和36。進料入口閥33和35通邊鼓風懺或壓縮機 11與空氣供應管10連接•而排氣口閥34和36與通往真空 泵13的真空排氣管12連接。吸附床的出口管14和15用Μ 5和6連通到生產管16,並通過控制閥17連接到產品氣 貯槽18。如果在循環中包括沖洗步驟的話，那麽閥10Α 和12Α可使兩《吸附床相連通。例如，閥12Α開故時· -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐> ---------ί I裝------打------ (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局負工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（11 ) 允許吸附床A的一部分產品氣作為沖洗氣流输送到吸附 床B 。間樣，閥10 A两啟時，允許吸附床B的一部分產 品氣作為沖洗氣洗输送到吸附床A 。出口管14和15通邊 閥2和4相互連接。_中的所有閥門都是經計算機系統 和程序趣輯電動地搡作。管19與產品氣貯權連接，經閥 8和9分別輸送產品氣以對吸附床B和A進行產品氣加 壓。 參照匾1和2 ,現在描述兩床糸統的新顥的VPSA02 方法，以說明循琢中每個步驟中閥門的開放和闞閉。除 了在毎個步驟中指出的那些是開放外，其他所有的 W門都闞閉。在逭個實例中，循JSL畤閲拖60絶,壓力在 低懕0.35大氣臛和高應2.0大氣壓之間。. 步驟I:進料氣（空氣）通邊管10和來自貯檐18的產品 氣(氧氣）同時引入吸附床相對的兩蠼。在吸附床A的情 況下，閥33和9開啟以分別使原料氣和產品氣進入該吸 附床。在此期間，閥36開啟而另一個吸附床B進行抽空 Ο 步驟I:在原料氣加壓和鐮牵品氣生產步驟中，»33 和5開故，吸附床A進一步進行原料氣加壓。控制閥17 邏輯程序指令什麽畤候逭個閥將故開K使產品氣從吸附 床A進入產品氣貯槽18。例如，在生產產品氣步嫌期間 。如果要求恒壓，那麽只有當吸附床A達到預定的歷力 值Μ允許產品氣進入產品氣貯榷時，控制闕17才開放。 在吸附床Α進行原料氣加壓和生產產品氣步驟（步驟][) _ 1 3 _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） —-—11111」-裝—謙 (请先S讀背面之注意事項再填寫本頁) 打 經濟部中央揉準局貝工消費合作社印装 A7 _B7_ 五、發明説明（i2 ) 期間，吸附床B經N 36進行抽空。 步驟I:併滾減壓。在本發明的一種形式中，閥33讕 閉，閥4開敗，Μ便從吸附床A回收空隙氣，並將其直 接供給吸附床B ,使吸附床B部分加壓（吸附床B均壓 升壓〉、和用作回浪氣將吸附床B中的氮氣波前推向該 床B的加料纗。在此期闋，Μ 36仍然開啟，因此暇附床 Β同時進行均壓升壓和抽空◊本發明的另一種形式是收 集均S降臚的空隙氣並貯存在獨立的貯檐中，Κ便供給 吸附床Β 。在後者的情況下，床-床達通是不必須的。 步驟IV:現在開故閨34, Μ便逆流地抽空吸附床A , 闊35和8開放，使得吸附床B從相對的兩纗同時進行原 料氣和產品氣加壓。 步驟V :在閥34仍然開放下，吸附床A繼鑛進行抽空 ，閥35和8開放，使得吸附床B用原料氣加壓到吸附壓 力。控制閥17理轎程序便決定什麽時候吸附床B的產品 氣應進入產品氣貯槽18。 步驟VI: IH35H閉，吸附床B經與吸附床A或第二貯 槽連接的閥2進行減懕。該第二貯檑又為吸附床A提供 了高》的沖洗氣。在此期間，閥34仍然位於開故位置， 使吸附床A同時進行均壓升壓和抽空。 基於上述與圓1和2相闢的循環，通逢改變一個成嫌 個步驟便可以做出幾種變型，而不锸雛埴些步驟的應用 或一般的功能。例如，逆流減壓步驟W前可Μ先進行放 空直到吸附床的壓力降到1.0大氣壓，然後開始抽空。 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） (請先閲請背面之注意事項再填寫本育) 丨裝 訂 線 經濟部中央樣準局貝工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（13) 利用圈1示出的步驟的_2的兩床法與圈8所描述的 檷準方法相比較•可低的床尺寸和飫的能耗生產純 度和回收率相當的氧氣。而且在該方法中，循環的每個 步R期問，真空泵被一個吸附床或另一個吸附床連鑛使 用。吸附床尺寸的減小和能量的減少可達到5-20X的範 〇 圈4和5示出了利用產品氣貯容器18和搡作 兩床變懕吸附法的可供替換的糸统。執行的各個步職包 括Μ門的開放和闞閉都與圈2中所描述相似。但是，因 使用兩個貯容器而使該方法有更大的靈活性°例如，圔 5所示的循環中的個別步驟並不須 。逭樣，物理參數如壓力和姐合物可以容易地用來確定 分配給毎個步驟的時間，由此，通過改變溫度、壓力和
I 可變的產品氣的霈求來調整該方法。由於不需要床-床 氣體的轉移，因此毎倕吸附,而且可把 該方法看作是單個吸附床的集合。但是，為了正確地製 造壓縮機和真空泵的尺寸規格和分用該壓缩機和真空泵 ，毎僩吸附床的總循環與其它吸附床的循薄有某些同步 是必須的。 雖然本發明的設備優先使用在頂部和底都箝有淺盤頭 的圃柱形吸附床和軸向流動氣體，也可以使用其它的吸 附床構型。例如，也可μ使用徑向吸附床以實琨降低懕 力損失及相隨的能耗降低。此外，可以使用在吸附床的 不同位置裝填不同的吸附劑的層叠式的吸附床。例如， -15- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（210X 297公釐） ---------一-裝---.—^—打------ (請先«讀背面之注$項再填寫本頁) 經濟部中央標準局負工消費合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（14 ) 活侏年，你多可以置於吸附床的加料嫌•以從進料氣浪中 除去水和二氧化礞，Li-X型沸石可Μ置於活性氧化路的 上面，以將空氣分難成富氣的產品。 圔4和5的兩床系統與_Π 、2和3的方法及条妹相 比，有一些改進•但是在產品氣的回收率方面，只略有 提高。 驪6和7說明了利用產品氣檐18和均壓權20的罗 的使用。為了得到高的機器利用率，的方法示&了 使用犟台~壓箱機/鼓風機11,執行·7中描迷的加颳和 抽空步驟》參照圏6和7 ,其簡略地描述該循瓖中的一 些步》。 假設循瓖從同時用原料氣和產品氣加壓（參看圓6和7) 開始·開放閥9 、10和33,而其它的閥門闞閉。W17是 一差膻單向«，它只有當吸附床C中的壓力大於產品氣 檐18中的颸力時才打開，過一些時間後，闞閉閥9 ,步 驟2開始。在步驟2期間，原料氣加壓經閥10和3 3繼鑛 進行，差壓單向閥17開敢，產品氣進入產品氣權18°在 步驟2结束時，閥33Μ閉，閥36打開使壓鏞機11卸壓。 在此期間，吸附床用位於開啟位置的閥4併流減壓•將 空陳氣收集入均壓槽20中。應注意，在並流減懕步腰期 間（步鼸I),由於吸附床C的颳力降至產品氣榷18的懕 力以下，單向閥17將在闞閉位置。在步驟1進行期間， 閥9 、10和33位於闞閉位置。當步驟I终止時，閥12和 34在開啟位置，而闕4 、9 、10、17、33和36闥閉。在 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐） ---------{—裝-----訂-----i 跦 (锖先閲讀背面之注$項再填寫本瓦) A 7 B7 五、發明説明（is) 該步》(步鼸IV)期間，吸附劑床C中的氣體經闢34排出 ，並經壓鐮機的入口進入壓鏞機。 圏7中描述的下一步驟（步驟V)正好是步RIV (抽空 步嫌）的繼鑛。用仍在開啟位置的闕12和34進行最後步 驟（步骤VI>〇在該步R期間，閾4開敢，來自均壓榷20 的氣《用作回涑氣•以去吸附該吸附的氣體，並部分加 壓吸附床C 。 雖然只描述了單個吸附床法的一個實例，但是在不餳 離本發明的基本特徵下，可Μ很容易地得到單床法的其 它改型。 8脫明使用％的習用的PSA法，其循環 時間比本發明的多約10-20X。在該Η中，符虢的意義如 下：AD=吸附和總產品氣生產，PG=沖洗，EQ=均驅和 EV=抽空。 應當指出，先前技藝的習用循環比本發明的循環要多 消耗能量。本發明的方法（_1 )與使用相闻吸附劑的先 前技蕕循環（園8)相比顯著地降地能耗（大於15X),與 標準的均壓循環（H8 )相比，本發明（圖1 )循環的優點 是允許100X利用真空泵。 經濟部中央橾準局貝工消费合作社印裝 ---------1 I裝-- (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) .丨線· 雖然在W於VPSA02法中已經描述了新潁的循環，其 中示出了本發明的一些特定的具體實施例，但是其它的 一些帶有巳公開特激的改型的具體實施例都可设想成屬 於本發明的申請専利範園的範曠之内。例如，新的循環 不只限於跨大氣壓的真空變K吸附（VPSA)循瑁，而且超 -17- 本紙張从逋用中國國家標準（€阳）八4規洛（210父297公釐） 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（16 ) 大氣K或負大氣壓的變壓吸附法循環也可Μ使用。因此 ,在埴裡和在申講專利範麵中所使用的術箱"加壓”、 ”高Κ力”、”中間懕力”、”減壓"等術語是作為包括負壓 和正《等相對術語而言的。埴樣，在低輿空壓力下的氣 fl[相尉在較高真空或負壓下的氣鱷來說是”被加£”或位 於”高S”。此外，該新的循瓖可用於其它的氣《混合物 的分離中，例如它氣《混合物垃圾填埋氣中分離氪氣/ 甲烷·和其它氣體混合物例如含作為非優先吸附的產品 氣姐分的氬和作為遘揮性吸附姐分的各種雑質的原料氣 的分離。逭些包括輕烴、一氧化碾、二氧化碳、氨、臃 化氫、氩和水。含至少一種埴些可吸附组分的富氲原料 氣包括：催化簠整睡氣、甲酵合成回路沖洗氣、解離的 氨和脫甲烷塔的塔頂氣、蒸汽轉化的烴、氨合成回路的 沖洗氣、罨解的籯氣和汞極霣池的氫氣。本發明通可用 於從氮或氦是主要成分的氣髓混合物中分離某些成全部 的上述可吸附的姐分。 總的來說*本領域内的普通技術人貝將濟楚地看到， 本發明提供一種從氣體混合物中生產濃鑌氣的新的真空 變懕吸附法，該方法包括在一個步驟中•吸附床同時進 行均颸和抽空的新步驟·_後•在另一個步驟中該吸附 床同時進行產品氣和原料氣的加Κ *形成了一種總體上 更快且更有效的方法•在該方法中•真空鼓風機全時被 利用*而能耗減少約15¾ 。本發明的方法可以在超大氣 壓、跨大氣壓或負大氣壓的壓力下進行，通常應用到使 _ 1 8 - 本紙張尺度適ϋ國家梯CNS ) A4規格（210X297公釐> ---------II —-- (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 線 A7 B7 五、發明説明（17 ) 用PSA系統的氣體分離。 應當理解，前面的描述僅是說明本發明。热箱該技藝 之人士在不脫離本發明的精神的悄況下，可以做出各種 修改、改進和設計出其它的工蕕條件（例如搡作壓力的 範圃）。因此，本發明應當包括所有的埴些包涵在附鼷 的申誧専利範圃內的修改、改進和改變。 ---------ί -裝-----：--訂------ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

  1. 六、申請專利範圍 第84 11054 7號「改進的循琛性變E吸附設備及方法」専 利案 （85年7月修正） Λ申請專利範圍 1.從含至少一種非優先吸附的第一氣體和一種或幾種可 遂擇性吸附的第二氣體的氣體混合物中分離該第一氣 體的循環性變壓吸附設其像包括至少一傾吸附床 單元，該吸附床單元内裝《有能從處在高壓下的該氣 __________- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 體混合物中選擇性吸附該第二氣體的組合物；一艟經 控制閥與該吸附床單元的下游端相連通以從該吸附床 單元收集加壓供給的該第一氣體的接受器裝翬；一匍 gn裝置，其通過控制閥將空隙氣排放到該吸附床單 元的下游端以降低其中的壓力並使來自其中的該第二 氣匾去吸附和減壓；用以經控制閥將相對加壓的氣體 混合物輸送到吸附床單元的上游端的壓縮機裝置；控 制該閥裝置以允許將加壓的氣體混合物輸.送到該吸附 床單元的上游端並同時將來自該接受器單元的加壓的 第一氣體逆流地輸送到該吸附床單元的下游端以促進 該吸附床加壓到高的壓力的控制裝置；當該吸附床單 元的壓力超過該接受器裝置的壓力時，使來自該吸附 床單元的第一氣體流到該接受器裝置以收集産生的第 一氣體的裝置；在供給到該吸附床單元的加壓的氣體 混合物中止後，使出現在該吸附床單元的減壓和釋出 本紙張尺度適用+國國家標準（CNS >八4说格（210X297公釐） 六、申請專利範圍 A8 B8 C8 D8 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 : 上該述清單壓 連値原吸墼 附均閥 吸任毎歆 置的 •上和床加 柑 一 用個減 吸的制 該的到開 裝元置到置附元。傾另元一元 個置控 個中接以 的單裝放裝吸單環多作單該單 多裝有 多環連用 置床的釋壓該床循：用床將床 ：壓間 ：循且和 裝附氣向均向附作括元附許附 括均之 I 括在行 .， S 吸隙方該在吸操包單吸允吸 包該槽 _包元運泵 均與空流壓此該的俗床値，個 係括壓Ifll偽單地空 該且放逆減由進效其附一前 一 其包均 Μ 其床缠真 入力釋以時，促有 ，吸另壓另 * 到與 W , 附連壓 進壓以氣同元，更備一個該加該 備接元罾備一吸個減 閥的用隙便單前而設| 一 在再將 設連單 U 設一個一的 制低和空以床物快的」的，時並 的元床 的一.，端 控到 J 的，附合供項中置同， 項單附 1 項的空游 aEtaJ 過降置一置端吸混提 1 其裝體時 1 床吸 1 中抽上 通元裝一裝游的體以第，壓氣同 第附個 第其被的 氣單壓j壓下體氣，圍元均一的 圍吸每 1 圍少可元 隙床減ί均的氣 S 力範單的第壓 範個在床範至間單 空附的該元二加鼴利床元和減 利每和免利，時床 的吸通從單第給間專附單物元 C 專，，避專元的附 留使相將床附供中請吸床合單壓請元上此請單定吸 殘來端置附吸再 一申的附混床均申單槽由申床給該 的用游裝吸洗元到如接吸料附和如床壓，如附何個 *·· 7装— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本買) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 經濟部中央標準局貝工消費合作社印装 力組連受該附吸單置-到 壓匾端接入吸該床裝端送 离氣游的進該從附的游输 在有下氣氣使之吸置上流 含所的氣隙並將到裝的逆 包的元壓空，和氣閥元畤 元外單加放力吸空制單同 單以床的排壓解壓控床氣 床氣附給閥的分加該附氣 附氣吸供制中組送制吸壓 吸除該元控其髖输控該加 該中與單過低氣閥：到的 ，氣閥床通降的制置送中 元空制附以以附控裝输元 單該控吸用端吸過機氣單 床附過自置游性通縮空器 附吸通來裝下揮；壓壓受 吸地.，集壓的選空的加接 個性物收均元該抽端將該 一 擇合以；單的元游許自 少選組用元床元單上允來 至能的並單附單床的其將 :下分通器吸床附元，且 A8 B8 C8 D8 ~、申請專利範圍 該真空泵到被抽空的吸附床單元的連接的控制閥裝置 〇 5. 如申請專利範圔第1項的設備，其中該壓縮機裝置能 夠將每痼吸附床單元加壓到約1.2大氣壓至約2.0大 氣壓之間的高壓力。 6. 如申諸專利範圍第5項的設備，其中該壓縮機装置能 ........... 夠將每個吸附床單元加壓到約1.4大氣壓的高壓力。 7. 如申請專利範困第1項的設備，其中該減壓裝置能夠 將每個吸附床單元減壓到約0.30大氣壓至約0.45大氣 壓之間的低壓力。 8. 從空氣中生産富氣氣循琛性受S吸附設備，其像包括 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---------ί-------訂 -----级, (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 申請專利範圍 A8 B8 C8 D8 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 到的以加釋置單，吸選床中 附均閥 附定附抽 應元元的和裝床置到該附一 吸的制 吸給吸被 加單單元壓的附裝放洗吸到 α個置控 個何個到 元受器單減置吸的釋清該元置多裝的 多任每泵 單接受床的裝與隙向和向單裝：壓間 I: 的到空 床該接附中壓且氣方置在床的括均之 I 括中接真 附過該吸元均力空流裝此附環包該槽ig包環連歆 吸超到該單該壓放逆j壓由吸循傺成壓直偽循且開 逑力流到床入的釋以均，壓作其組均 其在行和 0 所壓元送附進低和氣該元加操，.與和 I® ，元運.，置 進的單输吸閥到.，隙壓單進的備一元元 W 備單地泵裝 - 11^ 4 促元床在該制壓置空減床促效設單單的設床纊空閥 - 以單附.，在控減裝的時附，有的床床一7T:的附連真制 ，床吸置現過元壓置同吸前更項附附 項吸個壓控 端附該裝出通單減裝便的氣而 8 吸吸 〇〇 該一減的 游吸從的使氣床的壓以分空快第述個-第個；的接 下該氣氣，隙附通均-組壓供圍所每床圍一 空端連 的當氣氣後空吸相該端體加提範個和免範少抽游的 元；使的止的該端從游氣給以利每；避利至被上床 單力，生中留使游將下附供，專，接可專，夠的附 床壓時産氣殘來上置的吸再力請元連此請元能元吸 附高力集空的用的裝床性元壓申單槽由申單間單的 吸一壓收壓出.，元該附擇單間如床壓，如床時床空 • · (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ABCD 207780 六、申請專利範圍 11. 如申請專利範圍第8項的設備，其中該壓縮機裝置 能夠將每個吸附床單元加壓到約1.2大氣壓至約2.0 大氣壓之間的高壓力。 12. 如申請專利範圍第11項的設備，其中該壓縮機裝置 能夠將每個吸附床單元加壓到約1.4大氣壓的高壓 力。 13. 如申請專利範圍第8項的設備，其中該減壓裝置能 夠將毎個吸附床減壓到約0.3大氣壓至給0.45大氣 壓之間的；低壓力。 14. 一種從含至少一種非優先吸附的第一氣體和一種或 幾種選擇性可吸附的第二氣體的氣體混合物中分離 該第一種氣體的循環性變K吸附方法，其中將該單 ----- - . ,_____ ……-. 元氣體混合物輸送到至少一個吸附床單元，該吸附 床單元在高壓下能選擇性地吸附該第二氣體，而使 第一氣體從該吸附床單元通過而到接受.器槽，該方 法包括：將該氣體混合物在加壓下輸送到該吸附床 單元的上游端的同時，將第一氣體在加壓下輸送到 該吸附床單元的下游端，以促進吸附床單元的加壓 ;中止供給該第一種氣體，而繼缠供給加壓的氣髏 混合物，使上述吸附床單元内的壓力上升到高的吸 附壓力；從該吸附床單元將非吸附的第一氣體排放 到該接受器槽，以使其中的壓力均衡；中止供給到 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---------上衣-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂. 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 該吸附床單元的氣體混合物，並從該吸附床單元排 放空隙氣進入均壓裝置，用以再供給到吸附床單元 的下游端，以便同時使該均壓裝置減壓到一低壓力 並逆流清洗和淨化吸附床單元，在進入下一個循環 之前，使吸附床單元部分再加壓，以提供一更快而 更有效的操作循環。 15. 如申請專利範圍第14項的方法，其偽包括使用第二 吸附床單元作為均壓裝置，通過從第一吸附床單元 排放空隙氣到該第二吸附床單元清洗和再加壓該第 二吸附床單元，以使該第一吸附床減壓的同時，使 該第二吸附床部分加壓，從而提供更快而更有效的 操作循環。 16. 如申請專利範圍第14項的.方法，其偽包括該吸附床 單元加E到約1.2大氣陋至約2.0大氣壓之間的高 吸附壓力。 17. 如申請專利範圍第16項的方法，其係包括將該吸附 床單元加壓到約1.4大氣釅的高吸附壓力。 18. 如申請專利範圍第14項的方法，其俗包括將該均壓 裝置減壓到約0. 30大氣壓至約0 . 45大氣壓之間的一 低的壓力。 19. 一種從空氣中生産氣氣的循環性變壓吸附法，其包 括：將加壓的空氣供給至少一値吸附床單元，該床 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） n dn ^^^1 i· nn —4 ml 1^1 m· nn TJ ¥ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 能選擇性地吸附包括氡的氣匾組分，而使氣氣通過 該吸附床單元進入接受器槽，該方法包括：將加壓 的空氣供給到該吸附床單元的上游端的同時，將加 壓的氣氣供給到該吸附床單元的下游端，以便在短 的時間内在該吸附床單元中産生中間壓力；中止供 給氣氣，而繼缠供給加壓空氣，使該吸附床單元内 形成一高的吸附壓力，從該吸附床單元排出的氣氣 進入氣氣接受器貯槽，以提高該貯槽中的壓力；中 止加壓空氣供給吸附床單元，並將從吸附床單元的 空隙氣收集到均壓裝置内，用以再供給到該吸附床 單元的下游端，以便使該接受器槽減壓的同時，使 該第二吸附床單元減壓到一低的壓力，並部分加壓 該第二吸附床單元，以提供更快而更有效的操作循 環。 20.如申請專利範圍第19項的方法，其係包括使用第二 吸附床單元為均壓裝置，通過從第一吸附床單元排 放空隙氣到該第二吸附床單元以清洗、淨化和再加 壓第二吸附床。 -7- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） In m ^^^1 m· ^^1 i ti ^^^1 ^^^1 i ml —^ϋ TJ · J^ i (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
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