TWI569865B - 以正常及調節（ｔｕｒｎｄｏｗｎ）模式操作之具有程序循環的大規模變壓吸附系統 - Google Patents

以正常及調節（ｔｕｒｎｄｏｗｎ）模式操作之具有程序循環的大規模變壓吸附系統 Download PDF

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Description

以正常及調節(turndown)模式操作之具有程序循環的大規模變壓吸附系統
本發明關於利用新的先進循環自含氫的供入氣體(即，合成氣)獲得提高之氫回收率的大規模變壓吸附系統(即，介於十二至十六床)。該等大規模設備製造每天100至190百萬標準立方呎的氫氣。更明確地說，透過此新開發的程序循環，該等十二至十六床PSA系統提供增進的分離效果、較低吸附劑需求(即，較小的床尺寸因子(BSF))及較低投資和操作成本。本發明的循環係設計供具有十二至十六床的PSA系統用。然而，也有提供新的循環，其中該十二床PSA系統可以一或多個床離線的調節模式操作，文中也稱作“調節模式”。此外，本發明關於該PSA的床中運用之新穎吸附劑分層。
對於自化學程序工業的流出物加工之高純度氣體，如氫，的需求仍在。這些流出物是來自天然氣或萘的水蒸氣甲烷重組、烴類的催化性重組、異構化程序等等之含有氫的氣體混合物(即，合成氣)，該等流出物被輸送至PSA以供進一步加工。此增長的需求要求必須發展出自多種不同供入混合物製造氫(H2)之高效分離方法(例如，PSA)。為了獲得高效PSA分離方法，必須同時降低投資和操作成本。一些降低PSA系統成本的方式包括減少吸附劑庫存量、縮減PSA床數目及於PSA方法中使用先進循環。 前述縮減該PSA系統成本的方式構成本發明的要素。
眾人皆知習用的PSA系統用於分離供入混合物氣體，該等混合物氣體含有帶不同吸附特性的組分。例如，於典型PSA系統中，使多組分氣體混合物於提高壓力流至多個吸附床的至少一者以吸附至少一種被強力吸附的組分同時使至少一種組分通過。在氫PSA的案例中，氫是通過該床之最弱吸附的組分。於限定的時間，中斷該供入步驟並以一或多個步驟將該吸附床並流卸壓，以一或多個步驟逆流沖淨，並以一或多個步驟逆流洩放以使基本上純的氫產物能以高回收率排出該床。步驟的順序不限於以上所述者，且二或多個步驟的組合也可以單一步驟形式使用。
在相關技藝中，美國專利第6,379,431號關於包括具有多個床並在整個程序中同時並流沖淨其中至少二床的設備之變壓吸附方法。此專利揭示供十二床PSA循環用的程序循環，其具有3或4個床在同時供入，及3或4個均衡步驟。明確地說，這些是12-3-3/4及12-4-4循環。在該12-3-3/4循環中，該3/4均衡步驟意指第4個均衡不是實際的均衡步驟(即，兩個床連通的均衡步驟)。事實上，該均衡步驟與提供沖淨步驟重疊。另一方面，該12-4-4循環的特徵是保持步驟，其通常使PSA效能降低。而且，美國專利第6,379,431號並未遵循在該PSA循環的沖淨步驟時的序列回流協定(sequential reflowing protocol)，其常常造成氫回收率降低。
美國專利第6,210,466號揭示克服PSA單元對於多變 的氣體分離之能力的歷史限制之16-4-4 PSA循環。現在可以單一整合程序系列達成超過約每小時110千標準立方米(每天100百萬標準立方呎)的容量。相應的顯著設備簡化源於其脫離沖淨步驟的長度必須等於或短於吸附步驟長度之PSA技藝所認可的原理。本專利揭示增加與吸附步驟有關的沖淨時間再加上自一或多個其他吸附床供應沖淨氣體給該系列中的任何吸附床且在該提供沖淨步驟時，其他吸附床同時提供沖淨氣體給基本上所有處在進行該沖淨步驟的吸附床，該單一系列可在回收率和效能的方面提供顯著提高的能力及最小量損失。據稱益處是現在可將非常大規模的PSA單元建構成成本比設備的二或多個並聯系列之成本低相當多的單一系列設備。
美國專利第6,565,628 B2號關於藉由縮短必需的壓力均衡時間而縮短變壓吸附程序的循環時間之方法。此文件揭示具有尤其是供十四床系統用的14-3-5、14-3-4和14-4-4循環及供十六床系統用的16-4-4、16-4-4/5和16-4-5循環之十四和十六床PSA系統。所有這些循環比起帶有5個並聯床同時供入及5個床到床均衡步驟之本發明的十四床PSA系統循環具有較低處理量和回收率。此外，關於該十六床PSA系統，本發明的循環比起先前PSA循環具有較高處理量和較高回收率。
除了該等循環以外，相關技藝也討論習用的吸附劑材料，該等材料在床中作為用於改善氫PSA系統的產物回收率之機制。例如，美國專利第6,814,787號係關於自含有 重質烴類(即，具有至少6個碳的烴類)的供入氣流製造經純化的氫之PSA設備及方法。該設備包括至少一個含有至少三層的床。分層的吸附區含有具有佔總床長度的2至20%之低表面積吸附劑(20至400 m2/g)的供入端，接著佔總床長度的25至40%之中間表面積吸附劑層(425至800 m2/g)及佔總床長度的40至78%之高表面積吸附劑最終層(825至2000 m2/g)。
美國專利第6,027,549號揭示用於除去二氧化碳及接著使用具有在560至610 kg/m3(35至38 lb/ft3)範圍中的總體密度及在1至3 mm直徑範圍中的粒徑活性碳之PSA方法。然而，當五床PSA方法使用在35至38 lb/ft3範圍中的總體密度以製造氫時僅達成微小的回收率(0.2%)益處。
美國專利第6,340,382號係關於自混合物將氫純化的PSA方法，該混合物通過氧化鋁(Al2O3)層以除去水分，接著通過活性碳層以除去二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)及甲烷(CH4)，最終通過CaX沸石層以除去氮(N2)而製造高純度H2(>99.99%)。CaX是至少90% Ca與SiO2/Al2O3=2.0交換。
美國專利第7,537,742 B2，由本發明的受讓人所共有，關於用於氫PSA系統的吸附劑最佳組合。各個吸附劑床被分成四區。第一區含有用於除去水的吸附劑。第二區含有用以除去大量雜質像是CO2之強和弱吸附劑的混合物。第三區含有高總體密度(>38 lbm/ft3)吸附劑以除去存在 於含有氫的供入混合物中之剩下的CO2及大部分CH4和CO。第四區含有具有高亨利定律常數的吸附劑，該吸附劑係用於N2和殘餘雜質的最終清潔以製造於預期的高純度之氫。
美國專利第6,402,813 B2號描述藉由將雜質吸附於合併數種不同活性碳所形成的碳吸附劑上之氣體混合物純化方法。特別是，所描述的PSA方法是用於將氣體，如氫、氮、氧、一氧化碳、氬、甲烷或含有這些組分的氣體混合物純化。使待純化的氣流通過碳層，其中該等碳層的排序使以下條件之至少一者存在：(1)密度(D)使D1<D2；(2)比表面積使SSA1>SSA2；3)平均孔徑(MPS)使MPS1>MPS2，及(4)細孔體積使PV1>PV2。更明確地說，此專利關於使用至少兩層活性碳的方法，其中第一層碳具有比第二層小的密度，第一層碳具有比第二層碳大的比表面積及大的平均孔徑。
為了克服相關技藝的PSA系統之缺點，本發明的目的在於以正常操作以及調節模式給十二床PSA引進新的先進PSA循環。這些關於十二床PSA系統的循環包括較大量的平行供入(即，在吸附中的床)及/或床到床均衡步驟，其提供至少部分改善的氫回收率及處理效能。本發明的另一個目的在於設計該等循環以包括應用序列回流協定以便改善再生步驟，藉以造成優越的效能。本發明提供以下的特徵：(1)不需要另一個儲槽；(2)無閒置步驟；(3)連續PSA尾氣(廢氣)流；及(4)比相關技藝循環高 的回收率。
本發明的另一個目的在於更改各床的吸附系統以含有至少三層吸附劑(例如，氧化鋁、活性碳及沸石)，其中該活性碳及沸石組分以粒徑為基礎形成層並能附帶改善氫回收率。因此，頃發現有效率的PSA分離方法具有高氫回收率、較低吸附劑需求(即，較小床尺寸因子(BSF))及較低投資和操作成本。此外，當一或多個床因為操作的原因如閥故障或由於縮減的要求(文中稱為“調節”或“調節模式”)而離線時該方法應該有效操作。
在本發明又另一個目的中，提供替代性十二床PSA循環以及供十四和十六床PSA系統用的新穎操作循環以提高氫回收率及處理量。
本發明提供一種變壓吸附方法，其係用於分離多床系統之含有一或多種能強力吸附的組分之增壓補給供入氣體及至少一種較不能強力吸附的產物氣體。將該供入氣體供應至含有固態吸附劑材料的吸附劑床之供入端，該供入端優先吸附能更強力吸附的組分並自該吸附劑床之出口端抽走最不能強力吸附的產物組分。這個在連續供入氣體相繼且並流流過各吸附劑床以利用連續供入氣體製造氣體產物之包含以下步驟的循環中進行：增壓步驟、壓力均衡步驟、洩放步驟及沖淨步驟。
該方法的產物氣體較佳為氫，但是該方法可被延伸至 其他分離方法如氦純化、天然氣升級、由合成氣或在補給供料中或在其他供同時製造H2和CO2用的PSA方法中之其他含有CO2的來源製造CO2。本發明之一新穎特徵是將新的先進循環引進具有十二至十六個床之PSA系統。該十二床PSA循環具有4個均衡步驟，同時4個床平行供入以達成提高的H2回收率。此循環可另外修飾並以附帶較小幅降低的處理量之調節模式操作該PSA系統，藉以讓該PSA系統能以像五床那麼少的情況操作。此外，新PSA程序循環具有序列回流協定的優點以改善再生步驟，及該PSA系統的總體效能。
本發明的另一個新穎特徵是可用於床中之分層的吸附劑。這些碳及/或沸石組分的分層構型與另一層粒徑類似的吸附劑材料不同。這些合併的床材料之分層構型和PSA循環提供協力效應及氫回收率和生產率優於習用PSA循環1至2%的總體改善。
在本發明的第一個示範具體實施例中，提供用於分離增壓補給供入氣體的變壓吸附方法。在十二床吸附系統中將含有一或多種能強力吸附的組分之供入氣體與至少一種較不能強力吸附的產物氣體組分分離以製造富含較不能強力吸附的組分之產物氣體連續流及富含能強力吸附的組分之廢氣連續流，其中該程序循環具有4個床到床的均衡步驟，該程序循環具有包括床到床均衡步驟的24個步驟，而該等床之四者正在生產中。
在本發明的其他示範具體實施例中，該變壓吸附系統 係於調節模式，僅有9個、8個、7個、6個或5個床在線上及在製造中。在這些具體實施例中，文中有描述該等程序循環。
在本發明又一個替代性示範具體實施例中，該十二床PSA程序循環係變更成具有24個步驟，包括5個床到床均衡步驟，而該等床中的3個在製造中。
在本發明的其他示範具體實施例中，該PSA系統可增大比例以包括PSA系統/閥組/系列中的十四或十六床。提供十四床PSA循環具有28個步驟的新穎循環，包括5個床到床均衡步驟，且5個床在製造中。該十六床PSA循環具有32個步驟，包括6個床到床均衡步驟，同時6個床在製造中。
本發明揭示以正常和調節模式用於十二床PSA系統中的高效率PSA方法/循環之完整組合。當以正常模式(即，12個床在線上)操作時，此大規模PSA系統達到約每天100至190百萬標準立方呎(MMSCFSD)的氫生產量。儘管文中所述的PSA方法/循環係就氫的製造來看，但是熟於此藝之士瞭解這些循環適用於不管來源的多種不同供入混合物之任何氫的分離方法。
參照以下表1，以供該十二床PSA系統用之新的先進循環與供十二床PSA系統用之習用循環以正常操作條件及調節模式對比。後者自然包括於調節模式的十二床PSA系 統。文中利用的命名指該等循環，並藉由12-4-4循環為例，文中第一個數字表示該PSA系統中的床數，第二個數字表示平行供入(即，於任何瞬間處理供料)的床數及最後的數字表示以特定循環進行床到床均衡的床數。
由表1可見到，習用的12-3-4 PSA循環定義一個利用12個床的程序序列，有3個床於任何瞬間處理供料且有4個床到床均衡步驟。本發明中提到的新循環是12-4-4循環，其特徵為4個平行供入，造成較高的氫處理量。存在於表1中的剩餘循環相當於所謂的調節或例外操作模式，其中必須以較少床操作此程序。本發明的所有調節循環由於較大量平行供入及/或床到床均衡步驟而提供改良的程序效能。下文詳細描述多個不同循環及其操作模式。
本發明的另一個方面關於載入該氫PSA床中以提高氫回收率的吸附劑。頃發現三層吸附劑中的各層細分成二層，該二層含有相同吸附劑，還有不同粒徑，而達到存在於該含有氫供入氣體中之特定雜質的最佳吸附及脫附動力學。此先進的吸附劑分層構型因此造成氫回收率的改善。
典型的氫PSA方法利用三種不同吸附劑，該等吸附劑依以下順序自底部至頂部裝載於該容器中，如(1)氧化鋁；(2)活性碳及(3)沸石。有五種主要雜質能藉由吸附方法除去。氧化鋁吸附供入氣體所含的水分。活性碳通常經設計以處理二氧化碳及烴類如甲烷、乙烷及丙烷。沸石的功能在於除去一氧化碳、氮、氬及沒被置於該沸石上游的活性碳帶走的殘餘甲烷。各PSA床中的吸附劑層之其他細節在Baksh等人(美國專利第7,537,742 B2)中有討論到，該專利由本發明的受讓人共有，並以引用的方式將其全文併入本文。
第1圖例示本發明的PSA床各自的吸附劑層。第二、三、四及五層的吸附性質係藉由將用以達成最佳PSA程序效能的吸附劑粒徑最佳化做微調。藉由實例的方式，除了粒徑不同之外第二及三層相同(例如，二者均為相同的碳材)。同樣地，第四及五層相同(即，二者均為相同的沸石材料)，但是其粒徑不同。該吸附器容器設計及結構使其能吸附5種不同組分。理想上，層1吸附水分，層2吸附二氧化碳，層3吸附甲烷，層4吸附一氧化碳及層5吸附氮。熟於此藝之士明白當吸附劑完全利用時程序回收率 將會最大化。利用三層設計，技巧純熟的技工僅具有三個量製用於除去5種組分的吸附器之自由度。本發明的方法增加再多兩個自由度，因此可與本發明的循環結合達成較高氫回收率。
該吸附劑粒徑的調整影響吸附和脫附程序的速率-吸附能力無關粒徑。吸附程序的擴散阻力是該吸附劑材料粒子內的所有擴散阻力總和。粒徑變化可能會或可能不會影響整體擴散阻力，其取決於受該粒徑影響的擴散現象之貢獻度。
有一個具體實施例中，在第1圖的第四和五層中使用CaX(2.3)沸石。該等層係經量製使第四層較佳吸附一氧化碳且第五層較佳吸附氮。參考第2A圖，其顯示相對吸附速率對氮和一氧化碳二者的粒徑之依數性。用零長度管柱(ZLC)技術獲得第2A圖描繪的數據。參見，J.A.C.Silva & A.E.Rodrigues,Gas.Sep.Purif.,Vol.10,No.4,pp.207-224,1996。
相對吸附速率的值是實際吸附速率和標準速率值的比例。該標準速率值對應產生增進的PSA程序效能所需之必須最低速率。如果此方法的兩個層使用相同粒徑(例如，2.5 mm)，對於氮速率的需求即獲得滿足。然而，從第2A圖可求得，CO相對吸附速率僅為必須最低值的40%。因此，吾人所欲為減小第四層的沸石粒徑以提高一氧化碳吸附的速率。1.5 mm的值符合此特定例示具體實施例中的一氧化碳速率之設計規範。很顯然減小第五層中的粒徑 也可能提高氮速率。結果，僅能察覺極少程序改善，因為該氮吸附速率已經高於必須的最低值。另一方面，該程序效能會遇到床中壓降增大的問題。此特定實例的較佳分層是第五層之大於2 mm和小於3 mm的粒徑及第四層之大於0.5 mm和小於2 mm的粒徑。
第二和三碳層也會被填滿不同尺寸的碳粒子。再次使用該ZLC技術測量二氧化碳和甲烷在碳材上的吸附速率。藉由標準速率標準化的速率數據彙總於第2B圖。甲烷的速率適合小於2.25 mm的粒徑。然而，為了獲得二氧化碳的合理速率需要較小的粒子。藉由檢查第2B圖中的數據，用於二氧化碳的較佳碳粒徑小於1.5 mm且用於甲烷者小於2 mm。因此用於此特定實例的分層是第三層之大於1.0 mm和小於2.0 mm的粒徑及第二層之大於0.5 mm和小於1.5 mm的粒徑。
現在將引用多個不同例示性具體實施例描述本發明的新穎PSA循環。在本發明之一具體實施例中，該新穎的PSA系統使用24個步驟的十二吸附劑床PSA循環，除了沖淨、洩放及產物增壓步驟以外該循環具有4個均衡步驟(文中稱為“12-4-4 PSA循環”)。該PSA系統包括連續補給供入氣體至至少四個同時在吸附階段的床。這四床分離含有一或多種能強力吸附的組分之增壓補給供入氣體並讓較不能強力吸附的氫產物氣體(即，廢氣)排出該等床。
在本發明的另一個具體實施例中，該PSA系統可配合 十一床以調節模式利用。該十一床的PSA循環可能包括22個步驟，其中四床正在吸附中，且除了沖淨和產物增壓步驟之外有4個床到床均衡步驟(文中稱為“11-4-4 PSA循環”)。
在本發明的另一個具體實施例中，該PSA系統具有十床並於該循環中使用20個步驟，其中有四床同時在吸附階段，且除了沖淨及產物增壓步驟以外各床具有至少3個均衡步驟(文中稱為“10-4-3 PSA循環”)。
在本發明的另一個具體實施例中，該PSA系統可配合九床以調節模式利用。該九床的PSA循環可能包括18個步驟，其中三床正在吸附中，且除了沖淨和產物增壓步驟之外有4個床到床均衡步驟(文中稱為“9-3-4 PSA循環”)。
在本發明的另一個具體實施例中，該PSA系統具有八床並於該循環中使用16個步驟，其中有三床同時在吸附階段，且除了沖淨及產物增壓步驟以外各床具有至少3個與另一床的均衡步驟(文中稱為“8-3-3 PSA循環”)。
在又另一個具體實施例中，該PSA系統具有七床並於該循環中使用21個步驟，其中有兩床同時在吸附階段，且除了沖淨及產物增壓步驟以外各床具有至少3個均衡步驟(即，與該系統的另一床)(文中稱為“7-2-3 PSA循環”)。
在另一個具體實施例中，該PSA系統具有六床並於該循環中使用18個步驟，其中有兩床同時在吸附階段，且 除了沖淨及產物增壓步驟以外各床具有至少3個床到床均衡步驟(文中稱為“6-2-3 PSA循環”)。
在另一個具體實施例中，該PSA系統具有五床並於該循環中使用15個步驟，其中有兩床同時在吸附階段，且除了沖淨及產物增壓步驟以外各床具有至少2個床到床均衡步驟(文中稱為“5-2-2 PSA循環”)。這些後面的循環(即9-3-4 PSA循環、8-3-3 PSA循環、7-2-3 PSA循環、6-2-3 PSA循環及5-2-2 PSA循環)係詳細討論於審查中且共有的美國代理人文件第13066號中，以引用的方式併入本文。
參照第3圖及表2和3，其例示該12-4-4 PSA循環的操作模式。明確地說，該12-4-4 PSA循環的步驟序列係以各吸附容器詳述的順序依次進行。
咸瞭解此12-4-4 PSA循環規定的命名與文中討論的所有循環相同，其中： A1=第一吸附步驟
A2=第二吸附步驟
A3=第三吸附步驟
A4=第四吸附步驟
A5=第五吸附步驟
A6=第六吸附步驟
A7=第七吸附步驟
A8=第八吸附步驟
E1=第一次均衡降低
E2=第二次均衡降低
E3=第三次均衡降低
E4=第四次均衡降低
PPG1=第一次提供沖淨氣體
PPG2=第二次提供沖淨氣體
PPG3/BD1=第三次提供沖淨氣體/第一次洩放
BD2=第二次洩放
PG3=使用來自PPG3步驟的氣體沖淨
PG2=使用來自PPG2步驟的氣體沖淨
PG1=使用來自PPG1步驟的氣體沖淨
E4’=均衡升高(使用來自E4步驟的氣體)
E3’=均衡升高(使用來自E3步驟的氣體)
E2’=均衡升高(使用來自E2步驟的氣體)
E1’=均衡升高(使用來自E1步驟的氣體)
PP=產物增壓
在其中一些循環中，由於該循環可能需要，以下的其他命名將會用到： E5=第五次均衡降低
E6=第六次均衡降低
E5’=第五次均衡升高(使用來自E5步驟的氣體)
E6’=第六次均衡升高(使用來自E6步驟的氣體)
在表2中，行對應該PSA方法中的特定床而列表示步驟數。一個循環順序(一行)的期間稱為總循環時間或循環時間(CT)。各床的循環時間固定不變。在該等床之中的循環步驟之相對移動量也可從表2推論。此移動量等於該CT的1/12，因為此特定床中有十二床。為了能徹底界定該12-4-4 PSA循環，必須指定步驟1和2的步驟時間-如t1和t2，因為該循環有24個步驟。接著將基本塊的期間定義為t1+t2。使用上述循環周期性，該CT=12＊(t1+t2)且其遵守奇數步驟的期間之時間等於t1且偶數步驟等於t2。因而，該循環有24個步驟，用2個步驟彌補各床的操作模式。
現在就一個進行完整PSA循環(即，CT)的床描述該12-4-4 PSA循環順序。第3圖中描繪具有12個並聯的床之代表性PSA系列/閥組系統，且文中使用其來例示此具體實施例。該系統包括72個開/關閥，及26個控制閥、7個歧管及相關配管和配件。控制閥係用以於一定的程序步驟時控制流速或壓力而開/關閥讓該PSA系統中的各個不同床之間能連通。所用的閥命名使該閥標籤編號前兩個位數相當於床號且最後位數表示歧管編號。藉由相互參照該床和歧管牌號，各閥具有獨有的標籤編號-這些閥稱 為循環閥。為求清晰的目的，以兩個0起頭的閥標籤編號如產物壓力控制閥002或再增壓控制閥007與任一床-程序閥均沒有關係。
以下表3中例示代表第3圖的12-4-4 PSA循環中之步驟的閥順序，其中該閥圖定義該PSA循環的特定步驟中之各閥的位置或動作(即，開=O，關=C及CV=在開啟位置的控制閥，其運用位置變化流速)。
步驟1至8(A1至A8)：床1於第一個吸附步驟(A1)開始該程序循環。該供入氣體混合物係於高壓自第一 歧管(即，供入歧管)引進床1底部。閥011(即，XV-011)及012(即，XV-012)二者開著而所有其他床1的閥(01x)關閉。其後，閥標籤編號在沒有使用字首XV的情況下引用。除了床1外，床10、床11和床12均於該第一個步驟中處理供料。結果，閥101、102、111、112、121和122也都開著。該供入混合物自床1的底部流至頂部(但是床9和床10的步驟1之情況也是如此)。在本案各處，此於容器中的向上流動方向稱為與供料呈並流流動。在吸附步驟時，使雜質被吸附於吸附劑上並將高純度氫收集於第二產物歧管。控制閥002係用以控制吸附或供入/製造步驟中的床壓力。在該12-4-4循環的步驟1至8的期間床1均保持於吸附步驟。
步驟9(E1)：床1進行第一個床到床均衡步驟(E1)而床6係經由第一歧管逆流接收均衡氣體-步驟(E1’)。參見第3圖。該床到床均衡步驟有時候也稱為並流卸壓步驟。床1的閥017、018和床6的閥067和088開著而所有其他床1和床6的閥(01x)和(05x)關閉。(E1)-(E1’)步驟的速率係藉由控制閥018來控制。
步驟10(E2)：床1進行第二個均衡步驟(E2)。床1的壓力由於經由第六歧管進行步驟(E2’)使並流氣體自床1流至床7而滑落。兩個床中的壓力於步驟10結束時相等。閥016、076和078完全開著而閥018控制(E2)-(E2’)步驟的速率。
步驟11(E3)：床1實行第三個均衡降低步驟(E3 )。此步驟使用用於該12-4-4循環的第二和第三個均衡步驟之6號均衡歧管。閥016、086和088完全開著而閥018控制(E3)-(E3’)步驟的速率。
步驟12(E4)：床1實行第四個均衡步驟(E4)，其經由第五歧管將氣體送到床9。閥015、095和098完全開著而閥018控制(E4)-(E4’)步驟的速率。
步驟13(PPG1)：在此步驟中，床1把沖淨氣體並流送至處在沖淨步驟(PG1)的床。如以上表2所示，在此步驟時沖淨的床是利用5號歧管的床10。其遵循床1的閥15開著且閥018控制(PPG1)步驟的速率之規定。
該(PPG3)步驟和該(PPG1)步驟在奇數循環步驟(即步驟1、3、5等等)時同時發生。因此，PPG1和PPG3氣體各自必須使用獨自的歧管以遵守序列回流協定。該等沖淨氣體無法混合，以便使富氫沖淨氣體(PPG1)與貧氫沖淨氣體(PPG3)保持分開。因為該(PPG1)氣體來自比該(PPG2)或(PPG3)氣體壓力更高的床，所以其含有小量雜質-富氫沖淨氣體。為了將吸附劑再生最大化，該貧氫氣體應該先使用(步驟17-(PG3)步驟)並接著較富含氫的氣體如步驟18-(PG2)步驟的PPG2氣體及最後步驟19-(PG1)步驟的PPG1氣體。如序列回流協定公認的概念始終會產生最高質傳驅動力，造成更有效率的再生方法。
步驟14(PPG2)：在此步驟中，床1把沖淨氣體並流送至處在沖淨步驟(PG1)的床11。該PPG2和PPG3 步驟利用第三歧管。閥013開著且閥018用以控制此提供沖淨步驟PPG2和PPG3(後者處在步驟15)的速率。
步驟15(PPG3/BD1)：此步驟的目的在於提供沖淨氣體給使用3號歧管的床12並同時在並流步驟(AD、EQ、PPG)時通過該容器底部除去該容器內吸附的雜質。為了完成這兩個重疊步驟將閥013開著，閥018用以控制(PPG3)步驟的速率且閥014控制(BD1)步驟的速率。該(PPG3)步驟及重疊的(BD1)步驟時相關流動獲得控制，所以滿足該PSA方法中的最小沖淨氣體需求。
步驟16(BD2)：此刻在此循環中，該容器中的壓力太低而無法留住雜質。結果，使雜質脫附並經過閥014逆流導引至該緩衝罐。在此步驟期間關閉所有其他與床1相關的閥。
步驟17(PG3)：如表2指示，這是沖淨步驟(PG3)。床1經過第三歧管接收來自處在(PPG3)步驟的床(即，床2)的沖淨氣體。閥013、018全開；且該沖淨步驟時的床壓力藉由閥014控制。
步驟18(PG2)：在此步驟中，床1經過第三歧管接收來自處在PPG2步驟的床3之沖淨氣體。閥013、018全開，同時該沖淨步驟時的床壓力藉由閥014控制。
步驟19(PG1)：在此步驟中，床1經過第五歧管接收來自處在(PPG1)步驟的床(即，床4)之沖淨氣體。閥015和018全開，同時該沖淨步驟時的床壓力藉由閥014控制。
步驟20(E4’)：被指定為(E4’)步驟的第一均衡升高係為了論及接收該氣體的床。處在(E4)和(E4’)步驟的床交互作用使床5的內容物被轉移至床1直到兩個床均衡為止。閥055、015和018全開且控制閥058的動作提供控制速率之機制。
步驟21(E3’)：在此第二均衡升高步驟(E3’)中，床1接收來自床6的氣體。閥016、066和018全開且控制閥068的動作提供控制速率之機制。
步驟22(E2’)：在此步驟中，床1接收來自床7的氣體，同時閥016、076和018全開且控制閥078的動作提供控制速率之機制。
步驟23(E1’)：這是最後的均衡升高步驟，其中床1接收來自床8的氣體。閥017、087和018全開且控制閥088的動作提供控制速率之機制。
步驟24(PP)：關於床1的循環描述時之最後步驟是產物增壓“PP”步驟。利用來自第二歧管的產物氣體之一部分藉由使用該控制閥007進一步升高該床中的壓力。在此步驟時閥017和018全開。
該PSA系統中的十二床各者均可以相同方式描述該循環的基本功能性。然而，一旦定義一個床的步驟序列之後，其他床的步驟序列將會遵循相同順序且相對時間移動量將會是CT或(t1+t2)的1/12(即，比起在步驟1進行第一次吸附(A1)之床1，床2在步驟3開始第一次吸附(A1))。
用於描述循環圖的替代方式是提供關於該單元塊的期間之資訊在所有床上。例如，藉由於表2中定義該12-4-4PSA循環的步驟1和步驟2中的所有循環步驟，就能定性地界定床、閥和歧管之間所有可能的交互作用。相同序列能以等同於t1+t2的時期周期性地重複進行。
此新方法能用以說明本發明的發明性11-4-4 PSA循環之功能性。這是該十二床H2 PSA方法的第一個調節模式。如果為了保養的目的而使該等床之一必須檢修，該床將會自程序被孤立且該氫製造將利用以十一床操作的程序循環繼續進行。比起相關技藝的11-3-3循環(沒顯示)，就處理量和回收率的角度來看此新的11-4-4循環經常提供較好的效能。
因為該11-4-4 PSA循環具有22個步驟並利用十一床，所以將單元塊定義為兩個步驟的期間t1+t2，其中總循環時間CT=11＊(t1+t2)。藉由描述關於前兩個步驟的所有事件和交互作用，該循環即獲得完整定義。為達例示的目的，第3圖應該與以下的表4一起利用。
步驟1：四床在處理供料(吸附步驟)，換言之床1、床9、床10及床11。其於該等閥011、012、091、092、101、102、111和112在開啟位置時發生。床8和床2交互作用使床8通過第七歧管將均衡氣體送至床2。為了達成(E1)-(E1’)步驟，閥087、027、028開著且使用閥088控制速率。在進行第三個均衡步驟降低(E3)的床7經過第六歧管將氣體送到床3。閥076、036、038開著且閥078控制(E3)-(E3’)步驟的速率。床6提供沖淨氣體以沖淨該床4。該(PPG1)步驟的速率藉由閥068來控制，同時閥063、043、048全開。閥044控制床4中的壓力。床5處在該11-4-4 PSA循環的步驟1中之洩放(BD)步驟。脫附的雜質經過控制閥054排出該床。
步驟2：四床在處理供料(即，吸附步驟)，換言之床1、床9、床10及床11。其於該等閥011、012、091、092、101、102、111和112在開啟位置時發生。床2處在產物增壓步驟(PP)，即，部分產物氣體通過第七歧管再循環回到該程序以提高床2中的壓力。閥027和028開著，同時閥007控制此步驟的速率。床8和床3交互作用使床8通過第六歧管將均衡氣體送至床3以達成(E2)-(E2’)步驟。閥036、038開著且使用閥088控制速率。床7和床4利用第五歧管進行(E4)-(E4’)步驟。閥075、045、048開著且閥078用以控制速率。床6提供沖淨氣體以沖淨該床5。該(PPG2)步驟的速率藉由閥068來控制，同時閥063、053、058全開且閥054控制床5中的壓 力。如同就該12-4-4 PSA循環討論的，此循環也遵循序列回流協定，其中在表4之任何床見到的最後沖淨步驟中先利用貧氫氣體(PPG2)，再使用富氫氣體(PPG1)。
步驟3：使床、閥和歧管交互作用有如同步驟1的特徵，且序列推進一個單元塊。因此，在步驟3中開著的閥將會是：吸附步驟床2、床10、床11和床1-閥021、022、101、102、101、102、011、012、021和022。在該(E1)-(E1’)步驟中，床9與床3連通-閥097、037、038開著且使用閥098控制速率。在該(E3)-(E3’)步驟中，床8與床4連通-閥086、046、048開著且閥088控制速率。在該(PPG1)-(PG1)步驟中，床7和床5連通-閥078、073、053、058和控制閥054。此刻，利用控制閥064使床6處於洩放步驟。
在設備操作員必須孤立該PSA系統中的另一個床(即，調節該PSA系統)之事件中，可利用本發明的發明性10-4-3 PSA循環。此循環的特徵為4個並聯供入和3個床到床均衡步驟。其係24步驟循環，且憑藉著利用10個床，藉由兩步驟的期間t1+t2和CT=10＊(t1+t2)定義該單元塊。藉由描述所有事件和前兩步驟的交互作用，完整定義該循環。為了例示的目的，第3圖應該與以下表5一起利用。
步驟1：四床在處理供料(即，吸附步驟)，換言之床1、床8、床9及床10。其遵循該等閥011、012、081、082、91、92、101和102開著的規定。床7和床2交互作用使床7經由第七歧管將均衡氣體送至床2。為了達成(E1)-(E1’)步驟，閥077、027、028在開啟位置且使用閥078控制速率。床6進行第三個均衡步驟降低(E3)經由第六歧管將氣體送到床3。閥066、036、038開著並使用閥068控制(E3)-(E3’)步驟的速率。床5提供貧氫沖淨氣體以沖淨該床4。該(PPG2)步驟的速率藉由閥058來控制，同時閥053、043、048全開且閥044控制床4中的壓力。
步驟2：四床在處理供料(吸附步驟)，換言之床1、床8、床9及床10。其遵循該等閥011、012、081、082、91、92、101和102在開啟位置的規定。床2處在產物增壓步驟(PP)，(即，部分產物氣體再循環回到該程序以提高該床2的壓力)。閥027和028開著，同時閥007控制此步驟的速率。床7和床3交互作用使床7經由第六 歧管將均衡氣體送至床3。為了達成(E2)-(E2’)步驟，閥076、036、038開著且使用閥078控制速率。床6提供富氫沖淨氣體以沖淨床4。該(PPG1)步驟的速率藉由閥068來控制，同時閥063、043、048全開且閥044控制床4中的壓力。床5處於洩放(BD)步驟，其中脫附的雜質經過控制閥054排出該床。如表5所示，該10-4-3循環遵循序列回流協定。
該替代的新穎12-3-5 PSA循環具有24步驟循環並利用12個床。因此，能藉由兩步驟的期間t1+t2和總循環時間CT=12＊(t1+t2)定義該單元塊。此循環的特徵是3個並聯供入和5個床到床均衡步驟。藉由描述所有事件和前兩步驟的交互作用能引用第3圖和表6中的循環圖完整定義該循環。
步驟1：三床在處理供料(吸附步驟)，換言之床1、床11、床12。其遵循該等閥011、012、111、112、121和122在開啟位置的規定。床10和床2交互作用使床10經由第七歧管將均衡氣體送至床2。為了達成(E1)-( E1’)步驟，閥107、027、028在開啟位置且使用閥108控制速率。床9藉著經由第六歧管將氣體送到床3進行第三個均衡步驟降低(E3)。閥096、036、038開著並使用閥098控制(E3)-(E3’)步驟的速率。床8藉著經由第五歧管將氣體送到床4進行第五個均衡步驟降低(E5)。閥85、45、48在開啟位置，且閥088控制(E5)-(E5’)步驟的速率。床7提供沖淨氣體至床5，且該(PPG2)步驟的速率藉由閥078來控制。閥073、053、058全開並使用閥054控制床5中的壓力。此刻，床6處於洩放(BD)步驟，且脫附的雜質經過控制閥064排出該床。
步驟2：三床在處理供料(吸附步驟)，換言之床1、床11及床12。其遵循該等閥011、012、111、112、121和122在開啟位置的規定。床2處在產物增壓步驟(PP”)，(即，部分產物氣體再循環回到該程序以提高該床2的壓力)。閥027和028開著，同時閥007控制此步驟的速率。床10和床3交互作用使床10經由第六歧管將均衡氣體送至床3。為了達成(E2)-(E2’)步驟，閥106、036、038開著並使用閥108控制速率。床9藉著經由第五歧管將氣體送到床4進行第四個均衡步驟降低(E4)。閥095、045、048開著且閥098控制(E4)-(E4’)步驟的速率。床8和床7提供沖淨氣體至該床5和床6。該(PPG)步驟的速率藉由閥078和088來控制。閥083、073、063、053、068、058全開並使用閥054和064分別控制床5和床6中的壓力。當使用帶有第3圖所示的程 序/閥組之12-3-5循環時，於第三歧管中混合該PPG1和PPG3氣體，所以在此案例中將不遵循序列回流協定。然而，PPG1和PPG3氣體的混合可藉由添加另一個沖淨歧管給該PSA系統加以避免以執行該序列回流協定。
儘管以上討論的PSA系統之效能關於於正常操作和調節模式的十二床PSA循環，但是該設備可增大比例以將生產能力增加至約150 MMSCFD的氫。有一個這樣的PSA系統中，床數可增加至14個。文中所提供的新穎之發明性循環是具有28個步驟的14-5-5 PSA循環。能藉由兩步驟的期間t1+t2和總循環時間CT=14＊(t1+t2)定義該單元塊。藉由描述所有事件和前兩步驟的交互作用能完整定義該循環。表7中的循環圖顯示循環步驟。第3圖即使是一個十二床循環，文中也能利用其(假設另外再加兩個床至程序設計圖)聯合以上使用的命名以達到十四床系統的例示目的。
步驟1：五床在處理供料(吸附步驟)，換言之床1、床11、床12、床13和床14。其遵循該等閥011、012 、111、112、121、122、131、132、141和142在開啟位置的規定。床10和床2交互作用使床10經由第七歧管將均衡氣體送至床2。為了達成(E1)-(E1’)步驟，閥107、027、028開著且使用閥108控制速率。進行第三個均衡步驟降低(E3)的床9經由第六歧管將氣體送到床3。閥096、036、038在開啟位置並使用閥098控制(E3)-(E3’)步驟的速率。床8藉著經由第五歧管將氣體送到床4進行第五個均衡步驟降低(E5)。閥85、45、48在開啟位置，且閥088控制(E5)-(E5’)步驟的速率。床7提供沖淨氣體至床5。該(PPG2)步驟的速率藉由閥078來控制。閥073、053、058全開並使用閥054控制床5中的壓力。床6處於此步驟1中的洩放(BD)步驟，且脫附的雜質經過控制閥064排出該床。
步驟2：五床在處理供料，換言之床1、床11、床12、床13和床14。其遵循該等閥011、012、111、112、121、122、131、132、141和142在開啟位置的規定。床2處在產物增壓步驟(PP)，(即，部分產物氣體再循環回到該程序以提高該床2的壓力)。閥027和028開著，同時閥007控制此步驟的速率。床10和床3交互作用使床10經由第六歧管將均衡氣體送至床3。為了進行(E2)-(E2’)步驟，閥106、036、038在開啟位置並使用閥108控制速率。床9藉著經由第五歧管將氣體送到床4進行第四個均衡步驟降低(E4)。閥095、045、048開著且閥098控制(E4)-(E4’)步驟的速率。床8和床7提供 沖淨氣體至該床5和床6。該(PPG1)和(PPG3)步驟的速率藉由閥078和088來控制，同時閥073、083、063、053、068、058全開並使用閥054和064分別控制床5和床6中的壓力。在此方案中，該(PPG1)和(PPG3)步驟分享第三歧管且，因此，沒遵循序列回流協定。然而，咸瞭解為了遵照序列回流協定可使用另一個歧管。
在又另一個示範具體實施例中可增大該設備的比例甚至進一步至十六床PSA系統，透過本發明的創新循環，藉以將生產能力增加至大約200 MMSCFD的氫。新穎的16-6-6 PSA循環具有32個步驟，特徵是6個並聯供入和6個床到床均衡步驟。能藉由總循環時間CT=16＊(t1+t2)的兩步驟期間t1+t2定義該單元塊。藉由描述所有事件和前兩步驟的交互作用能完整定義該循環。表8中的循環圖顯示循環步驟。第3圖即使是一個十二床循環，文中也能利用其達到十六床系統的例示目的，其中另外再加四個床和一個歧管(文中稱為第九歧管)至程序設計圖。以上利用的閥命名應該適用。
總之；該十六床程序需要16個床、2個在供入端的歧管、6個在床之產物端的歧管及每床9個閥。表8中的循環圖顯示循環步驟。
步驟1：六床在處理供料(吸附步驟)，換言之床1、床12、床13、床14、床15和床16。其遵循該等閥011、012、121、122、131、132、141、142、151、152、161和162在開啟位置的規定。床11和床2交互作用使床11經由第七歧管將均衡氣體送至床2。為了進行(E1)-(E1’)步驟，閥117、027、028在開啟位置且使用閥118控制速率。床10藉著經由第六歧管將氣體送到床3進行第三個均衡步驟降低(E3)。閥106、036、038開著並使用閥108控制(E3)-(E3’)步驟的速率。床9藉著經由第五歧管將氣體送到床4進行第五個均衡步驟降低(E5)。閥095、045、048在開啟位置，且閥098控制(E5)-(E5’)步驟的速率。床8經由第九歧管提供沖淨氣體至床5。該(PPG1)步驟的速率藉由閥088來控制。閥089、059、058全開並使用閥054控制床5中的壓力。在該(PPG3)步驟中，床7經由新的3號歧管洗淨床6。閥073、063、068開著，閥078控制(PP3)步驟的速率且閥064控制床6中的壓力。
步驟2：六床在處理供料，換言之床1、床12、床13 、床14、床15和床16。其遵循該等閥011、012、121、122、131、132、141、142、151、152、161和162在開啟位置的規定。床2處在產物增壓步驟(PP)，(即，部分產物氣體再循環回到該程序以提高該床2的壓力)。閥027和028開著，同時閥007控制此步驟的速率。床11和床3交互作用使床11經由第六歧管將均衡氣體送至床3。為了達成(E2)-(E2’)步驟，閥116、036、038在開啟位置並使用閥118控制速率。床10藉著經由第五歧管將氣體送到床4進行第四個均衡步驟降低(E4)。閥105、045、048在開啟位置且閥108控制(E4)-(E4’)步驟的速率。床9和床5交互作用使床9經由第九歧管將均衡氣體送至床5。為了進行(E6)-(E6’)步驟，閥099、059、058開著且使用閥098控制速率。床8提供沖淨氣體至該床6。該(PPG2)步驟的速率藉由閥088來控制。閥083、063、068全開並使用閥064控制床6中的壓力。床5處在此步驟2中的洩放“BD”步驟，同時脫附的雜質經由控制閥054排出該床。
以新設計的12-4-4、14-5-5及16-6-6循環操作之大型PSA系統(即，十二或更多床)的效能係經由數學模型獲得。各循環的結果彙整於表9。該模型假設以下供所有循環用的供入氣體組成：73.87%氫、0.23%氮、3.31%一氧化碳、16.37%二氧化碳、5.94%甲烷及0.3%水。供入氣體溫度是100℉且供入氣體壓力是360 psig。
如表9所示，該12-4-4、14-5-5及16-6-6 PSA循環的回收率超過90.0%。這比Xu等人(美國專利第6,379,431 B1號)討論的先前技藝12-4-4循環高2或更多百分比。參見表9。此提高的氫回收率轉變為以年為基礎之數百萬美元其他氣體產出及販售。
儘管本發明已經引用其特定具體實施例詳細描述，但是熟於此藝之士明白多種不同變化及修飾均可完成，並使用等效例，而不會悖離後附申請專利範圍的範圍。
A-01‧‧‧第一吸附步驟
A-02‧‧‧第二吸附步驟
A-03‧‧‧第三吸附步驟
A-04‧‧‧第四吸附步驟
A-05‧‧‧第五吸附步驟
A-06‧‧‧第六吸附步驟
A-07‧‧‧第七吸附步驟
A-08‧‧‧第八吸附步驟
A-09‧‧‧第九吸附步驟
A-10‧‧‧第十吸附步驟
A-11‧‧‧第十一吸附步驟
A-12‧‧‧第十二吸附步驟
EQ1‧‧‧壓力均衡
EQ2‧‧‧壓力均衡
EQ3‧‧‧壓力均衡
EQ4‧‧‧壓力均衡
PP‧‧‧產物增壓步驟
XV-002‧‧‧閥
XV-007‧‧‧閥
XV-011‧‧‧閥
XV-012‧‧‧閥
XV-013‧‧‧閥
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本發明的目的及優點從以下其較佳具體實施例之詳述聯合附圖將更易於瞭解，其中：第1圖例示依據本發明的一方面之先進床構型/分層；第2A圖是N2和CO的相對吸附速率對第1圖所示的沸石層之粒徑的繪圖；第2B圖是CO2和CH4的相對吸附速率對第1圖所示的碳層之粒徑的繪圖；及第3圖是利用本發明的循環之例示性十二床H2 PSA系統/閥組(skid)。
A-01‧‧‧第一吸附步驟
A-02‧‧‧第二吸附步驟
A-03‧‧‧第三吸附步驟
A-04‧‧‧第四吸附步驟
A-05‧‧‧第五吸附步驟
A-06‧‧‧第六吸附步驟
A-07‧‧‧第七吸附步驟
A-08‧‧‧第八吸附步驟
A-09‧‧‧第九吸附步驟
A-10‧‧‧第十吸附步驟
A-11‧‧‧第十一吸附步驟
A-12‧‧‧第十二吸附步驟
EQ1‧‧‧壓力均衡
EQ2‧‧‧壓力均衡
EQ3‧‧‧壓力均衡
EQ4‧‧‧壓力均衡
PP‧‧‧產物增壓步驟
XV-002‧‧‧閥
XV-007‧‧‧閥
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Claims (18)

  1. 一種變壓吸附方法，其係用於在十二床變壓吸附系統中將含有一或多種能強力吸附的組分之增壓補給供入氣體與至少一種較不能強力吸附的產物氣體組分分離以製造富含較不能強力吸附的組分之產物氣體連續流及富含能強力吸附的組分之廢氣連續流，其中該程序循環具有4個床到床的均衡步驟，該等床之四者在生產中，且在沖淨步驟的期間利用較不能強力吸附的產物氣體濃度漸增之沖淨氣體，其中依照以下循環圖： 其中：A1=第一吸附步驟A2=第二吸附步驟A3=第三吸附步驟A4=第四吸附步驟A5=第五吸附步驟A6=第六吸附步驟A7=第七吸附步驟 A8=第八吸附步驟E1=第一次均衡降低E2=第二次均衡降低E3=第三次均衡降低E4=第四次均衡降低PPG1=第一次提供沖淨氣體PPG2=第二次提供沖淨氣體PPG3/BD1=第三次提供沖淨氣體/第一次洩放BD2=第二次洩放PG3=使用來自PPG3步驟的氣體沖淨PG2=使用來自PPG2步驟的氣體沖淨PG1=使用來自PPG1步驟的氣體沖淨E4’=均衡升高(使用來自E4步驟的氣體)E3’=均衡升高(使用來自E3步驟的氣體)E2’=均衡升高(使用來自E2步驟的氣體)E1’=均衡升高(使用來自E1步驟的氣體)PP=產物增壓，其中該較不能強力吸附的產物氣體是氫；且其中該含有一或多種能強力吸附的組分之補給供入氣體含有選自由烴類、二氧化碳、一氧化碳、氬、氮、氦及水蒸氣所組成之群組者。
  2. 如申請專利範圍第1項之變壓吸附方法，其中含有一或多種能強力吸附的組分之補給供入氣體係選自由烴類、二氧化碳、一氧化碳、氬、氮、氦及水蒸氣所組成的 群組。
  3. 如申請專利範圍第1項之變壓吸附方法，其中各個吸附床含有依以下特定順序放置而呈層狀建構的氧化鋁、碳及沸石材料以供供入氣體處理。
  4. 如申請專利範圍第3項之變壓吸附方法，其中該碳層及沸石層各細分成具有不同粒徑的兩層。
  5. 如申請專利範圍第4項之變壓吸附方法，其中該補給供入氣體遇到的第一個細分碳層具有0.5至1.5mm的粒徑及對於二氧化碳雜質的親和力。
  6. 如申請專利範圍第4項之變壓吸附方法，其中該補給供入氣體遇到的第二個細分碳層具有2.0至3.0mm的粒徑及對於甲烷雜質的親和力。
  7. 如申請專利範圍第4項之變壓吸附方法，其中該補給供入氣體遇到的第一個細分沸石層具有0.5至2.0mm的粒徑及對於一氧化碳雜質的親和力。
  8. 如申請專利範圍第4項之變壓吸附方法，其中該補給供入氣體遇到的第二個細分沸石層具有2.0至3.0mm的粒徑及對於氮雜質的親和力。
  9. 一種變壓吸附方法，其係用於在十一床變壓吸附系統中將含有一或多種能強力吸附的組分之增壓補給供入氣體與至少一種較不能強力吸附的產物氣體組分分離以製造富含較不能強力吸附的組分之產物氣體連續流及富含能強力吸附的組分之廢氣連續流，其中該程序循環具有4個床到床的均衡步驟，該等床之四者在生產中，且在沖淨步 驟的期間利用較不能強力吸附的產物氣體濃度漸增之沖淨氣體，其中該較不能強力吸附的產物氣體是氫；且其中該含有一或多種能強力吸附的組分之補給供入氣體含有選自由烴類、二氧化碳、一氧化碳、氬、氮、氦及水蒸氣所組成之群組者。
  10. 如申請專利範圍第9項之變壓吸附方法，其中該PSA循環包含至少22個步驟。
  11. 如申請專利範圍第9項之變壓吸附方法，其係依照以下循環圖： 其中：A1=第一吸附步驟A2=第二吸附步驟A3=第三吸附步驟A4=第四吸附步驟A5=第五吸附步驟A6=第六吸附步驟 A7=第七吸附步驟A8=第八吸附步驟E1=第一次均衡降低E2=第二次均衡降低E3=第三次均衡降低E4=第四次均衡降低PPG1=第一次提供沖淨氣體PPG2=第二次提供沖淨氣體BD=洩放PG2=使用來自PPG2步驟的氣體沖淨PG1=使用來自PPG1步驟的氣體沖淨E4’=均衡升高(使用來自E4步驟的氣體)E3’=均衡升高(使用來自E3步驟的氣體)E2’=均衡升高(使用來自E2步驟的氣體)E1’=均衡升高(使用來自E1步驟的氣體)PP=產物增壓。
  12. 一種變壓吸附方法，其係用於在十二床變壓吸附系統中將含有一或多種能強力吸附的組分之增壓補給供入氣體與至少一種較不能強力吸附的產物氣體組分分離以製造富含較不能強力吸附的組分之產物氣體連續流及富含能強力吸附的組分之廢氣連續流，其中該程序循環具有5個床到床的均衡步驟，該等床之三者在生產中，且在沖淨步驟的期間利用較不能強力吸附的產物氣體濃度漸增之沖淨氣體，其中依照以下循環圖： 其中：A1=第一吸附步驟A2=第二吸附步驟A3=第三吸附步驟A4=第四吸附步驟A5=第五吸附步驟A6=第六吸附步驟E1=第一次均衡降低E2=第二次均衡降低E3=第三次均衡降低E4=第四次均衡降低E5=第五次均衡降低PPG1=第一次提供沖淨氣體PPG2=第二次提供沖淨氣體PPG3=第三次提供沖淨氣體BD=洩放PG3=使用來自PPG3步驟的氣體沖淨 PG2=使用來自PPG2步驟的氣體沖淨PG1=使用來自PPG1步驟的氣體沖淨E5’=均衡升高(使用來自E5步驟的氣體)E4’=均衡升高(使用來自E4步驟的氣體)E3’=均衡升高(使用來自E3步驟的氣體)E2’=均衡升高(使用來自E2步驟的氣體)E1’=均衡升高(使用來自E1步驟的氣體)PP=產物增壓，其中該較不能強力吸附的產物氣體是氫；且其中該含有一或多種能強力吸附的組分之補給供入氣體含有選自由烴類、二氧化碳、一氧化碳、氬、氮、氦及水蒸氣所組成之群組者。
  13. 一種變壓吸附方法，其係用於在十四床變壓吸附系統中將含有一或多種能強力吸附的組分之增壓補給供入氣體與至少一種較不能強力吸附的產物氣體組分分離以製造富含較不能強力吸附的組分之產物氣體連續流及富含能強力吸附的組分之廢氣連續流，其中該程序循環具有5個床到床的均衡步驟，該等床之五者在生產中，且在沖淨步驟的期間利用較不能強力吸附的產物氣體濃度漸增之沖淨氣體，其中該較不能強力吸附的產物氣體是氫；且其中該含有一或多種能強力吸附的組分之補給供入氣體含有選自由烴類、二氧化碳、一氧化碳、氬、氮、氦及水蒸氣所組成之群組者。
  14. 如申請專利範圍第13項之變壓吸附方法，其中該PSA循環包含至少28個步驟。
  15. 如申請專利範圍第13項之變壓吸附方法，其係依照以下循環圖： 其中：A1=第一吸附步驟A2=第二吸附步驟A3=第三吸附步驟A4=第四吸附步驟A5=第五吸附步驟A6=第六吸附步驟A7=第七吸附步驟A8=第八吸附步驟A9=第九吸附步驟A10=第十吸附步驟E1=第一次均衡降低E2=第二次均衡降低 E3=第三次均衡降低E4=第四次均衡降低E5=第五次均衡降低PPG1=第一次提供沖淨氣體PPG2=第二次提供沖淨氣體PPG3=第三次提供沖淨氣體BD=洩放PG3=使用來自PPG3步驟的氣體沖淨PG2=使用來自PPG2步驟的氣體沖淨PG1=使用來自PPG1步驟的氣體沖淨E5’=均衡升高(使用來自E5步驟的氣體)E4’=均衡升高(使用來自E4步驟的氣體)E3’=均衡升高(使用來自E3步驟的氣體)E2’=均衡升高(使用來自E2步驟的氣體)E1’=均衡升高(使用來自E1步驟的氣體)PP=產物增壓。
  16. 一種變壓吸附方法，其係用於在十六床變壓吸附系統中將含有一或多種能強力吸附的組分之增壓補給供入氣體與至少一種較不能強力吸附的產物氣體組分分離以製造富含較不能強力吸附的組分之產物氣體連續流及富含能強力吸附的組分之廢氣連續流，其中該程序循環具有6個床到床的均衡步驟，該等床之六者在生產中，且在沖淨步驟的期間利用較不能強力吸附的產物氣體濃度漸增之沖淨氣體， 其中該較不能強力吸附的產物氣體是氫；且其中該含有一或多種能強力吸附的組分之補給供入氣體含有選自由烴類、二氧化碳、一氧化碳、氬、氮、氦及水蒸氣所組成之群組者。
  17. 如申請專利範圍第16項之變壓吸附方法，其中該PSA循環包含至少32個步驟。
  18. 如申請專利範圍第16項之變壓吸附方法，其係依照以下循環圖： 其中：A1=第一吸附步驟A2=第二吸附步驟A3=第三吸附步驟A4=第四吸附步驟A5=第五吸附步驟A6=第六吸附步驟A7=第七吸附步驟A8=第八吸附步驟 A9-A12=第九至第十二吸附步驟E1=第一次均衡降低E2=第二次均衡降低E3=第三次均衡降低E4=第四次均衡降低E5=第五次均衡降低E6=第六次均衡降低PPG1=第一次提供沖淨氣體PPG2=第二次提供沖淨氣體PPG3=第三次提供沖淨氣體BD=洩放PG3=使用來自PPG3步驟的氣體沖淨PG2=使用來自PPG2步驟的氣體沖淨PG1=使用來自PPG1步驟的氣體沖淨E6’=均衡升高(使用來自E6步驟的氣體)E5’=均衡升高(使用來自E5步驟的氣體)E4’=均衡升高(使用來自E4步驟的氣體)E3’=均衡升高(使用來自E3步驟的氣體)E2’=均衡升高(使用來自E2步驟的氣體)E1’=均衡升高(使用來自E1步驟的氣體)PP=產物增壓。
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