專利名稱:利用吸附作用分離氣體混合物的工藝方法和設(shè)備的制作方法
本發(fā)明涉及一種利用吸附作用分離氣體混合物的工藝方法。在這種方法中的一個下述的連續(xù)操作循環(huán)過程，至少對兩個吸附器的每一個都起作用。這些循環(huán)過程靠等于一個循環(huán)期間除以吸附器數(shù)目的相位移而彼此錯開。該連續(xù)操作循環(huán)過程包括a)在循環(huán)高壓狀態(tài)下的一個等壓生產(chǎn)操作，稱作順流生產(chǎn);
b)在所述的進行順流減壓的一個吸附器和進行逆流重新加壓的另一個吸附器之間至少一次壓力平衡操作;
c)一個向貯槽的局部排放操作;
d)在循環(huán)低壓狀態(tài)下的一個最終逆流減壓操作;
e)一個在所述的低壓狀態(tài)下用取自貯槽的氣體的逆流清除操作;
f)一個逆流重新加壓的開始，借助于b)型式的壓力平衡;
g)一個逆流重新加壓的終止;用取自等壓生產(chǎn)中的氣流的氣體流動，本發(fā)明同這樣的工藝方法的新的改進有關(guān)，這種改進在于以下措施的組合i)吸收器的總數(shù)最小值為4，并且小于3+x+y，x和y分別為同時處于等壓生產(chǎn)的吸附器的數(shù)目和處于壓力平衡數(shù)目，x+y至少等于3;
j)把按照c)進行的局部排放的氣體的全部引入貯槽;
k)每次壓力平衡是確保從一個正處于減壓的吸附器來的氣體直接和立即輸送到一個處于重新加壓的吸附器的“直接”的壓力平衡。
從以下的參照附圖所給出的實施例的說明中，將更加清楚地看出本發(fā)明的特點和優(yōu)點。附圖中圖1是在一種采用5個吸附器的循環(huán)里，一個吸附器及其相應(yīng)貯槽的作為時間函數(shù)的兩個壓力曲線圖;
圖2到圖9是本發(fā)明的5種可供選擇的實施方案中類似于圖1的曲線圖;
圖10是成套的設(shè)備圖;以及圖11到圖18表示了其他可供選擇的實施方案。
參見圖1，一套設(shè)備包括5個吸附器，1號吸附器的壓力變化已用粗實線畫出，其他4個用數(shù)字序號2到5表示。
在通常的方式中，圖中用箭頭定向的直線指示氣流的移動及目標當箭頭平行于縱坐標軸時，它們表示吸附器中的一個縱向循環(huán);當箭頭指向縱坐標的增大方向時，認為該流動在吸附器中是順流，即按氣流方向的生產(chǎn)操作期間;若朝上指向的箭頭位于表示吸附中壓力線的下面，這表示氣流經(jīng)過吸附器的入口端進入吸附器;若朝上指向的箭頭位于表示吸附器中壓力線的上面，表示氣流經(jīng)吸附器出口端從吸附器流出，入口和出口通常被分別定義為等壓生產(chǎn)操作中待處理氣體的進口和排出氣體的出口;當箭頭指向縱坐標減小的方向，認為該流動在吸附器中是逆流，即在同生產(chǎn)氣流相反的方向。若朝下指向的箭頭位于表示吸附器壓力線的下面，則氣流經(jīng)吸附器的入口端從吸附器中流出;若朝下指向的箭頭位于表示吸附器壓力線的上面，表示氣流經(jīng)吸附器的出口端進入吸附器，當箭頭從一條與一個吸附器或一個以字母R為標志的與貯槽氣體出口相對應(yīng)的流動線上引出時，指向橫坐標增大方向的箭頭表示從一個吸附器向另一個(在園括號內(nèi))用吸附器數(shù)字標誌的吸附器傳輸?shù)亩ㄏ驓饬鳌．敿^再次接入一條與吸附器中的氣體流入通路相對應(yīng)的氣體流線時，表示氣流來自(在園括號內(nèi))用吸附器數(shù)字標記的一個吸附器。在橫坐標方向的箭頭用虛線連接起來，表示氣流朝向或來自除1號吸附器以外的一個吸附器。
在下面描述的方法中，那些單個來看都是公知的不同操作步驟被結(jié)合在一個循環(huán)里。循環(huán)的周期常用T來表示，它被分成一定數(shù)目的相數(shù)，相數(shù)等于在循環(huán)中的吸附器的個數(shù)，每個相的期間為S＝T/n(n是吸附器的個數(shù))，并用S1，S2，……Sn來表示。一個循環(huán)中每個操作的期間，依據(jù)不同情況可能大于、等于或小于一個相位的期間。操作可以一步完成也可以多步完成。若一個相位有許多步，每步的期間可通過把該指定相位細分，用1，2，3等序數(shù)表示。例如，若相位Sx有三步，每一步的期間就可用Sx·1，Sx·2，Sx·3來表示。
同時，用跟有一個表示操作形式的字母的字符fp和在這次操作中被執(zhí)行的步驟的序號數(shù)表示與某一步對應(yīng)的氣體流動。
構(gòu)成本工藝方法的操作都屬于下述六個步驟之一-或者一種用被生產(chǎn)的氣體的恒定壓力的生產(chǎn)，稱為等壓生產(chǎn)，用fp表示的吸附器中的順流循環(huán)是靠混合氣體的吸入和被生產(chǎn)氣體的排放來實現(xiàn)的。若這種等壓生產(chǎn)包括多個相，則按照這些相位的連接順序用序號把它們細分成多個可以區(qū)分的步驟，例如，用fp1，fp2表示與相位S1和相位S2期間對應(yīng)的步驟。
當生產(chǎn)操作僅有一個單個的步驟fp時，在具有幾個吸附器的設(shè)備中，生產(chǎn)是由單個吸附器以連接方式進行，各自依照周期S變更的順序，當生產(chǎn)操作具有多個步驟fp1，fp2……時，用和在基本循環(huán)中具有的生產(chǎn)步驟一樣多的吸附器，以同時和連續(xù)的方式完成生產(chǎn)。例如，參見圖1，循環(huán)有兩個生產(chǎn)步驟;當1號吸附器在S1相位上按fp1生產(chǎn)時，同時5號吸附器在S2相位上按fp2生產(chǎn);當1號吸附器在S2上按fp2生產(chǎn)時，同時2號吸附器在S1相位上按fp1生產(chǎn)，等等。
-或在兩個吸附器之間進行一次或多次的壓力平衡，此時進行減壓的吸附器的氣流從出口端流出，即仍是以順流方式流動，同時這股氣流由出口端進入另一個處于重新加壓的吸附器，即在另一個吸附器中是按逆流方式流動的。這一壓力平衡過程是用箭頭fe-fe′表示的，氣體從處于減壓的吸附器中流出表示為fe，而氣體朝著處于重新加壓的吸附器的移動表示為fe′。若存在多個壓力平衡，則箭頭fe-fe′被加上標誌1，2或3表明它同第一個、第二個或第三個平衡過程有關(guān)。這樣，符號fe2-fe2′表示的是第二個壓力平衡，用fe2對應(yīng)于氣流從正在減壓的吸附器中流出，fe2′對應(yīng)于氣流流向正在重新加壓的吸附器;
-或一個吸附器向貯槽R的局部排放，該操作用fR表示，它總是以順流方式進行;
-或一個最終減壓操作，把壓力減小到吸附器循環(huán)的最小壓力，它總是以逆流方式起作用，即通過入口端，并且該操作用fa表示;
-或一個被減壓吸附器的清除或洗提步驟，它用取自貯槽R的氣體完成的，在循環(huán)的最小壓力值，按逆流方式清除吸附器，即從出口端向入口端清除，它用fb表示;
-或一個最終逆流重新加壓，通過回收一個或多個吸附器所產(chǎn)生的部分氣體，這一操作用fd-fd′表示，氣體從正在生產(chǎn)中的吸附器里流出記為fd，而氣體流進正在重新加壓的吸附器記為fd′，如果排出對多個生產(chǎn)步驟有效，則用與生產(chǎn)步數(shù)有關(guān)的序號來區(qū)分它們，例如fd1-fd1′，fd2-fd2′，其對應(yīng)于步驟1和2。
作為有關(guān)壓力P表示最大循環(huán)壓力;
P表示最小循環(huán)壓力;
P1，P2，P3……按照情況分別表示在P和p之間的第一、第二和第三中間壓力;
-在所提及的圖中PR和pR表示貯槽R中的最大和最小壓力，某些供給貯槽R的吸附器的數(shù)字(標在由R引出的水平線下面)和由貯槽R饋送的吸附器的數(shù)字(標在線上)，這樣，在圖1里采用了5個吸附器、周期為T的一個循環(huán)被分成5個相位期間S1，S2，S3，S4，S5，它們都等于T/5，1號吸附器須經(jīng)以下的連續(xù)操作-一個在壓力P時在對應(yīng)于S1和S2期間的兩步中，按fp1和fp2供給待處理的氣體和排放生產(chǎn)的氣體的順流等壓操作，并且一方面用移送部分氣流fd1到2號吸附器以局部地影響它的最終重新加壓，另一方移送部分氣流fd2到3號吸附器以局部影響它的最終重新加壓?；狙h(huán)的生產(chǎn)操作是按2步完成的，在5個吸附器的設(shè)備中利用這個循環(huán)的生產(chǎn)是在兩個吸附器中同時和連續(xù)地完成的。
-在單步期間S3·1中，1號吸附器和4號吸附器之間的一個壓力平衡操作，它是借助于1號吸附器的順流局部減壓操作fe和4號吸附器的逆流重新加壓操作fe′進行的。1號吸附器的壓力從P下降到P1，同時4號吸附器的壓力從最低壓力P上升到P1。
-在S3·2期間內(nèi)，按照fR操作，順流局部騰空1號吸附器，并將其注入到貯槽R使其壓力從最小值PR增大到最大值PR，而1號吸附器的壓力從第一中間壓力P1下降到第二中間壓力P2;
-最終減壓操作，例如和空氣連通，在S3·3期間，以逆流方式按fa操作，使1號吸附器的壓力從第二中間壓下降到循環(huán)的最低壓力p;
-逆流清除或洗提，在S4期間用取自貯槽的氣體按fb操作;
-逆流局部重新加壓，在S5·1期間按fe′操作，通過和3號吸附器的壓力平衡，使壓力由循環(huán)的最低壓力p上升到第一中間壓力p1;
-最終逆流局部重新加壓，在S5·2期間按fd1′和fd2′使壓力p1上升到該循環(huán)的最大壓力P，是靠在4號和5號吸附器的出口同時回收生產(chǎn)氣流。
以上面描述的方式對1號吸附器重新開始這個循環(huán)，而其他4個吸附器2號，3號，4號和5號精確地執(zhí)行帶有T/5錯開相位的同樣的操作，同時貯槽R中的壓力從壓力pR到pR交替地變化。于是在S3·1期間貯槽R開始處于PR和pR之間的一個中間的壓力，為了洗提5號吸附器，氣體從貯槽R中按fb排出，直到貯槽R的壓力達到pR。在周期S3·2期間，貯槽R接收從1號吸附器按fR′排放的氣體，在一部分氣體貯存在貯槽R的同時，另一部分氣體被排放按fb洗提5號吸附器，同時貯槽壓力達到PR。最后在周期3·3內(nèi)，貯存在貯槽R中的另一部分氣體被排出按照fb徹底地洗提5號吸附器，并使貯槽R的壓力再次下降到PR和pR間的一個中間壓力?，F(xiàn)在參見圖2，這是一套包含有1號到6個6個吸附器的設(shè)備，并且已經(jīng)詳細地畫出了1號吸附器和貯槽R在一個循環(huán)T內(nèi)的時間函數(shù)，T被細分為期間都相等的6個相S1，S2，S3，S4，S5，S6并且包括以下操作-在S1期間按fp1和在S2期間按fp2的兩步生產(chǎn)操作，并帶有一個順流等壓排放，一部分fd1被分流到正在進行最終加壓的2號吸附器使其壓力從第一中間壓力p1變化到最高循環(huán)壓力P，一部分fd2分流到正在進行最后重新加壓的3號吸附器，使其壓力從p1到P。依此循環(huán)，設(shè)備有兩個吸附器同時進行生產(chǎn)操作;
-分為兩個步驟的壓力平衡操作·第一順流-逆流壓力平衡操作，在S3·1期間按fe1-fe1′方式從1號吸附器到4號吸附器進行，使4號吸附器壓力從第二中間壓力p2增加到第一中間壓力p1，同時1號吸附器壓力從最大循環(huán)壓力P下降到壓力P1;
·第二順流-逆流壓力平衡操作，它是在時間S3·2內(nèi)按fe2-fe2′方式從1號吸附器到5號吸附器進行的，使5號吸附器的壓力由最小循環(huán)電壓中變化到第二中間壓力p2，同時使1號吸附器壓力從p1下降到第二中間壓力p2;
-在時間S4·1內(nèi)按fR的從1號吸附器向貯槽R的局部順流排放，1號吸附器的壓力將從第二中間壓力p2下降到第三中間壓力p3;
-1號吸附器的在S4·2期間按照fR的最終逆流減壓，其壓力從第三中間壓力變化到最低循環(huán)壓力p;
-S4·3期間按照fb1方式1號吸附器的逆流洗提，用由貯槽R產(chǎn)生的氣體(氣體實際上是來自1號吸附器的)，然后在S5·1期間按照fb2洗提，仍然用來自貯槽R的氣體(氣體實際上是來自2號吸附器的倒數(shù)第二個減壓操作的氣體);
-按兩步局部重新加壓操作·第一步，1號吸附器按逆流方式被重新加壓，通過同3號吸附器在S5·2期間按fe2′的壓力平衡，使其壓力從最小壓力p上升到第二中間壓力p2;
·第二步，5號吸附器以逆流方式重新加壓，通過在S6·1期間按fe1′同4號吸附器的壓力平衡使其從第二中間壓力p2到第一中間壓力p1;
·最終重新加壓1號吸附器以逆流方式被重新加壓，使其從第一中間壓力p1上升到最大循環(huán)壓力P，同時在S5·2期間按照fd1′和fd2′用處于等壓生的6號和5號吸附器在出口端排放而得到的氣體。
參見圖3，它涉及一套具有6個吸附器的設(shè)備，按這種配置完成圖1中除了等壓生產(chǎn)以外的那些同樣的連續(xù)操作，其等壓生產(chǎn)不是在象圖1中的等于兩相的一個周期時間，而是在一個等于三個相的期間。因此它有三個吸附器按照fp1，fp2，fp3進行常設(shè)的等壓生產(chǎn)1號吸附器的第一減壓是在S4·1期間按fe方式通過和5號吸附器的壓力的壓力平衡來實現(xiàn)，而第二減壓期間按fR方式，最終減壓是按fa的方式，洗提是按fb的方式它們分別是在期間S4·2，S4·3和S5。1號吸附器的第一局部重新加壓是在S6·1期間按fe′通過和3號吸附器的壓力的壓力平衡來實現(xiàn)的。最終重新加壓是由正在進行等壓生產(chǎn)的4號、5號和6號吸附器的出口端同時排放而得到的氣體，在S6·2期間按fd1′、fd2′和fd3′來實現(xiàn)的。
現(xiàn)在參照圖4，它畫去了一套具有1號到7號7個吸附器及S1到S7的7個周期相的循環(huán)過程，它象圖3一樣也有3個吸附器在進行等壓生產(chǎn)，同時在吸附器之間通過壓力平衡產(chǎn)生兩次減壓操作，對于1號吸附器，先在S4·1期間與5號吸附器按fe1進行，然后在S4·2期間與6號吸附器按fe2進行，當對1號吸附器進行重新加壓的兩次壓力平衡重新開始時，首先在S6·2期間與3號吸附器按fe2′進行，然后在S7·1期間與4號吸附器按fe1′進行。
參見圖5，設(shè)備具有1到8號8個吸附器;循環(huán)T具有S1到S88個相位。由于生產(chǎn)操作垮過了S1、S2和S3三個相位，所以這里又是3個吸附器同時進行等壓生產(chǎn)，并且有三個連續(xù)的壓力平衡過程的作用-一方面，在S4·1期間進行減壓的1號吸附器和進行重新加壓的5號吸附器按fe1進行壓力平衡;
-另一方面，在S4·2期間由1號吸附器和6號吸附器按fe2進行壓力平衡;
-最后，在S5·1期間1號吸附器同7號吸附器按fe3進行的第三壓力平衡。
在1號吸附器重新加壓期間，這三個相同的壓力平衡再次起作用，即-在S7·1期間正進行第一重新加壓的1號吸附器與3號吸附器按fe3′方式進行壓力平衡;
-在S7·2期間正進行第二重新加壓的1號吸附器與4號吸附器按fe2′進行壓力平衡;
-在S7·3期間正進行第三重新加壓的1號吸附器與5號吸附器按fe1′進行壓力平衡。
最終重新加壓是用取自6號吸附器的、7號吸附器的以及8號吸附器的氣流分別按fd3′，fd2′和fd1′在S8·2期間內(nèi)實現(xiàn)。
參見圖6，這里設(shè)備有1號到4號4個吸附器，帶有在循環(huán)T的一半時間內(nèi)，即按兩個相位的等壓生產(chǎn)，因此這個生產(chǎn)用兩個吸附器同時執(zhí)行。
用于減壓和清除的一些操作，是由一個吸附器在一個相S3期間完成的，該相被分為四步，即-在S3·1期間內(nèi)按fe方式進行壓力平衡;
-在S3·2內(nèi)把1號吸附器氣體局部排放到貯槽R里，按fR方式;
-在S3·3期間內(nèi)按fa方式最終減壓;
-在S3·4內(nèi)用來自貯槽R的氣體按fb方式在1號吸附器里進行清除，借助于領(lǐng)先清除操作的fR所產(chǎn)生的氣體，使貯槽本身置于貯存壓力之下。
參見圖7，這是包括7個吸附器的設(shè)備，帶有一個含有三個相的等壓生產(chǎn)，即有三個吸附器同時生產(chǎn)。這里有三個利用壓力平衡進行順流減壓操作，其前二個在相S4的S4·1和S4·2期間按fe1和fe2方式進行，而相S5結(jié)合了第三個減壓過程，利用在S5·1期間內(nèi)的按fe3的壓力平衡，在S5·2期間的局部排放fR，在S5·3期間的最終減壓操作fa，在S5·4期間在最低循環(huán)壓力P下進行的清除操作fb。從貯槽R得到的清除氣體其來源于S5·1小步驟(sub-step)期間1號吸附器進行的局部排放操作。
參見圖8，這是包含有5個吸附器的設(shè)備，其中兩個同時在進行等壓生產(chǎn)。這里，第一減壓是通過按fe1的壓力平衡進行的，它在S3·1期間起作用，緊接著在S3·2期間1號吸附器自身的隔離(在這個吸附器里既沒有氣體進入，也沒有氣體出去)，接著的一步是在S3·3期間承受按fe2壓力平衡的第二減壓的作用。
局部排放fR操作，同大氣連通的fa操作，清除fb操作和通過壓力平衡進行第一重新加壓的fe2′操作，這些步驟分別在S4相的S4·1，S4·2，S4·3和S4·4內(nèi)進行。利用壓力平衡的第二重新加壓fe1′和最終重新加壓fd1′和fd2′分別在相S5的S5·1和S5·2期間進行。
參見圖9，這是包含6個吸附器的一套設(shè)備，其中兩個進行等壓生產(chǎn)，它具有三次利用壓力平衡的連續(xù)減壓操作，其中兩次fe1和fe2在S3相里進行，而S4相包括利用壓力平衡進行的第三次減壓fe3，向貯槽R局部排放的操作fR，最終減壓操作fa和利用1號吸附器事先局部排放到貯槽R里的氣體清除的操作fb。
圖10給出了應(yīng)用于圖9所表示的循環(huán)的一成套設(shè)備，它具有1，2，3，4，5，6號6個吸附器，通過管道100，并通過一個電操作閥101，102，103，104，105，106，連接到用待處理氣體饋給的每個吸附器的供氣人口端111，112，113，114，115，116，而吸附器本身經(jīng)閥121，122，123，124，125，126連接到一根管道127上，以便一方面直接與空氣接通，另一方經(jīng)閥131，132，133，134，135，136，接到一條與空氣連通的管道137上，該管道包括一個調(diào)節(jié)閥138。吸附器的產(chǎn)品出口141，142，143，144，145，146被連接成-一方面通過電操作閥151，152，153，154，155，和156同具有通往貯槽R的調(diào)節(jié)閥158的管道157相連接;
-另一方面，通過電操作閥161，162，163，164，165，和166同也具有通往貯槽R的調(diào)節(jié)閥168的管道167相連接;
-通過電操作閥171，172，173，174，175，和176同管道177相連接，管道177同管道187相連接，管道187通過閥181，182，183，184，185和186連接到吸附器的出口端141到146。
出口端141通過電操作閥191連接到出口端144上。出口端143通過電操作閥193連接到出口端146上。一方面，產(chǎn)品管道200經(jīng)過調(diào)節(jié)閥207、利用電操作閥201，202，203，204，205和206被分別連接到出口141，142，143，144，145和146上，另一方面又經(jīng)電操作閥211，212，213，214，215和216直接連接到出口端141，142，143，144，145和146上。
容易看出，這樣的一套設(shè)備可以實現(xiàn)各種操作循環(huán)，并且將以使用圖9中的標記，在對應(yīng)于一個相的T/6的第一個時間部分，1號到6號吸附器中每一個的各種操作為參考例來加以說明。
a)1號吸附器在第一生產(chǎn)步驟的S1相，確保閥101和211被打開，按fp1操作;
b)2號吸附器處于S6相并且連續(xù)地經(jīng)過S6·2和S6·2步驟。步驟S6·1通過5號吸附器與2號吸附器間的第一次壓力平衡fe1-fe1′影響2號吸附器按fe1′的重新加壓，這是通過打開閥192來確保。步驟S6·2影響最終重新加壓操作(fd1′)和(fd2′)，是利用打開閥202及經(jīng)過調(diào)節(jié)閥207確保的。如在a)中指出的，在第一生產(chǎn)相由1號吸附器饋送的氣體和如將要在f)中指出的，在第二生產(chǎn)相位由6號吸附器饋送的氣體由生產(chǎn)線200回收。
c)3號吸附器在相位S5并且連續(xù)地經(jīng)歷相位的S5·1和S5·2步驟。步驟S5·1通過在4號吸附器和3號吸附器之間的第三個壓力平衡fe3-fe3′按fe3′影響3號吸附器重新加壓，是通過打開閥門104和閥173來確保的。步驟S5·2通過5號吸附器與3號吸附器間的第二次壓力平衡操作fe2-fe2′對3號吸附器按fe2′影響重新加壓，這是通過打開閥185和173來確保的;
d)4號吸附器處于相位S4并且經(jīng)歷與S4·1，S4·2，S4·3，S4·4相對應(yīng)的連續(xù)的四個步驟。步驟S4·1借助4號吸附器與3號吸附器之間的第三次壓力平衡fe3-fe3′對4號吸附器按fe3實施減壓，其通過如c)所指明的打開閥184和173來確保。步驟4·2借助打開閥164通過調(diào)節(jié)閥168執(zhí)行減壓及向貯槽R的貯氣操作fR。步驟S4·3借助于打開閥134通過調(diào)節(jié)閥138來確保實施最后減壓操作fa步驟S4·4借助于打開閥154和124通過調(diào)節(jié)閥158來確保用貯槽R中的貯氣對4號吸附器實施清除操作fb;
e)5號吸附器處于相位S3并且經(jīng)歷了與S3·1和S3·2相對應(yīng)的連續(xù)的兩個步驟。步驟S3·1如在b)中所指明的，通過打開閥192來確保依靠5號吸附器和2號吸附器間的第一次壓力平衡fe1-fe1′，對5號吸附器按fe1實施減壓操作。步驟S3·2通過5號吸附器和2號吸附器之間的第二次壓力平衡fe2-fe2′，對5號吸附器按fe2實施減壓操作，如c)中指明的，是借助于打開閥185和172來保證的;
f)6號吸附器處于相位S2并且經(jīng)歷第二個生產(chǎn)步驟fp2，它是借助打開閥106和216來確保實施的。
在連續(xù)的以時間T/6分段的時間進程中，每個受操作影響的吸附器以錯開吸附器號數(shù)的方式，執(zhí)行相同的步驟。這樣，對于第二個T/6的時間段，在a)，b)，c)，d)，e)，f)，中說明了的操作相應(yīng)地就由2號，3號，4號，5號，6號和1號吸附器去執(zhí)行，這只要打開執(zhí)行這些操作的相應(yīng)的閥就行。
按照圖11，循環(huán)采用5個吸附器，其中三個同時在進行等壓生產(chǎn)。因此1號吸附器在相位S1(fp1)，S2(fp2)，S3(fp3)期間進行生產(chǎn)，在相位S4期間，進行減壓操作(fe，fR，fa)和進行清除fb，然后在相S5期間進行重新加壓操作(fe′，fd3′，fd2′，fd1′)。
按照圖12，循環(huán)采用了6個吸附器，每個輪流在相位S1，S2，S3期間經(jīng)歷三個等壓生產(chǎn)步驟。
-在相位S4內(nèi)，借助一個被壓力平穩(wěn)段分開的靠壓力平衡的(fe1)和(fe2)的兩次減壓，
-在相位S5內(nèi)，進行最終減壓操作(fa)，清除操作(fb)和第一次重新加壓的壓力平衡操作(fe2′)。
-在相位S6內(nèi)，進行一次重新加壓操作(壓力平衡fe1′，和生產(chǎn)分流fd3′，fd2′，fd1′)。
按照圖13，采用了7個吸附器，有兩個在等壓生產(chǎn)相位。減壓和重新加壓各持續(xù)兩個相位(S3-S4減壓;S6-S7重新加壓)，清除持續(xù)一個相位(S5)。
按照圖14，采用了5個吸附器，具有通過壓力平衡(fe1，fe2)的兩次減壓操作，通過壓力平衡(fe1′，fe2′)的兩次重新加壓操作，用一單個的吸附器進行的生產(chǎn)操作(在相位S1)，清除操作在兩個相位S3和S4的一部分期間S3·3和S4·1內(nèi)進行。
按照圖15，采用了6個吸附器，有一個吸附器在進行生產(chǎn)操作(S1)，有三次減壓壓力平衡操作fe1，fe2(S2)，fe3(S3·1)，一次對貯槽R的快速減壓操作(S3·2)，一次最終減壓操作(S3·3)，清洗操作fb持續(xù)到整個相位S4。
按照圖16，采用三個吸附器，有一單個吸附器進行等壓生產(chǎn)并有一單個的壓力平衡過程。這一系列操作，靠壓力平衡的減壓操作fe，注入貯槽R的操作fR，最終減壓操作fa和清除操作fb，都發(fā)生在同一相位S2中。
按照圖17，采用了四個吸附器，一單個吸附器進行等壓生產(chǎn)，并且有兩個壓力平衡過程。連續(xù)操作fe2，fR，fa，fb，的累計期間等于一個相位的期間。
按照圖18，采用5個吸附器，用單個吸附器進行等壓生產(chǎn)，并有三個壓力平衡。連續(xù)的操作fe3，fR和fb的累積期間等于一個相位的時間。
在上面描述的所有的實施方案中，都存在著一個易變余氣，即在最終的減壓操作fa和清除操作fb的步驟中，以逆流方式從吸附器中排出的氣體。在某些實施方案中，步驟fa和fb的累積期間小于一個相位的時間;于是殘余氣體的排出是不連續(xù)的。另一些實施方案中，步驟fa和fb的累積期間比一個相的時間長，而比二個相的時間短;于是殘余氣體的排放是連續(xù)的，但流速是很不穩(wěn)定的。目前使人感興趣的是使前面描述的循環(huán)能盡可能地以恒定的速率連續(xù)地排出殘余氣體。為實現(xiàn)這一點，最好是在等于一個完整相位的期間或兩個完整相位的期間內(nèi)進行逆流排氣，即對描述了的實施方案補充進了兩步的逆流排氣。
下面提出兩個這類兩步補充排氣的實施例-可供選擇的A在緊接著步驟fa和fb的上游的兩步中，以逆流方式執(zhí)行的兩步補充排氣，即一步是以fe2表示的向貯槽R局部排放fR的進程中進行，另一步以fe1表示，在與最終壓力平衡相對應(yīng)的減壓操作fe的進程中進行的。
-可供選擇的B以逆流方式進行兩步補充排氣，一步在緊靠著fa上游的一步內(nèi)進行，即在步驟fR過程中同前一樣按fe2方式進行，另一步以fe3表示，在步驟fb后面緊接著的一步中進行，即在與最終壓力平衡相對應(yīng)的第一重新加壓操作fe′進程中進行。
參見圖1到圖9及圖11到圖18及前面的描述的實施方案，其中可供選擇的方案A的操作fe1和fe2已用虛線畫出，可供選擇的方案B中的操作fe2和fe3已用點線畫出，這樣經(jīng)修改后的循環(huán)如下圖1-可供選擇的方案A通過同時進行的順流fe和逆流fe1操作以及同時進行的逆流fR和逆流fc2操作，實施從P到P1(步驟S3·1)和從P1到P2(步驟S3·2)連續(xù)的減壓。
-可供選擇的方案B一方面通過同時進行的順流fR和逆流fc2操作實施從P1到P2(步驟S3·2)的減壓，另一方面，通過同時進行的逆流fe′和逆流fc3操作實施從p到P1(步驟S5·1)的重新加壓。
圖2-可供選擇的方案A在fe2期間進行fc1操作在fR期間進行fc2操作-可供選擇的方案B在fR期間進行fc2操作在fe2′期間進行fc3操作圖3-可供選擇的方案A在fe期間進行fc1操作在fR期間進行fc2操作-可供選擇的方案B在fR期間進行fc2操作在fe′期間進行fc3操作圖4-可供選擇的方案A在fe2期間進行fc1操作在fR期間進行fc2操作-可供選擇的方案B在fR期間進行fc2操作在fe2′期間進行fc3操作圖5-可供選擇的方案A在fe3期間進行fc1操作在fR期間進行fc2操作-可供選擇的方案B在fR期間進行fc2操作在fe3′期間進行fc3操作圖6-可供選擇的方案A在fe期間進行fc1操作在fR期間進行fc2操作-可供選擇的方案B在fR期間進行fc2操作在fe′期間進行fc3操作圖7
-可供選擇的方案A在fe3期間進行fc1操作在fR期間進行fc2操作-可供選擇的方案B在fR期間進行fc2操作在fe3′期間進行fc3操作圖8-可供選擇的方案A在fe2期間進行fc1操作在fR期間進行fc2操作-可供選擇的方案B在fR期間進行fc2操作在fe2′期間進行fc3操作圖9-可供選擇的方案A在fe3期間進行fc1操作在fR期間進行fc2操作-可供選擇的方案B在fR期間進行fc2操作在fe3′期間進行fc3操作圖11-可供選擇的方案A
在fe期間進行fc1操作在fR期間進行fc2操作-可供選擇的方案B在fR期間進行fc2操作在fe′期間進行fc3操作圖12-可供選擇的方案A在fe2期間進行fc1操作在fR期間進行fc2操作-可供選擇的方案B在fR期間進行fc2操作在fe2′期間進行fc3操作圖13-可供選擇的方案A在fe3期間進行fc1操作在fR期間進行fc2操作-可供選擇的方案B在fR期間進行fc2操作在fe3′期間進行fc3操作圖14-可供選擇的方案A在fe2期間進行fc1操作在fR期間進行fc2操作
-可供選擇的方案B在fR期間進行fc2操作在fe′期間進行fc3操作圖15-可供選擇的方案A在fe3期間進行fc1操作在fR期間進行fc2操作-可供選擇的方案B在fR期間進行fc2操作在fe3′期間進行fc3操作圖16-可供選擇的方案A在fe期間進行fc1操作在fR期間進行fc2操作-可供選擇的方案B在fR期間進行fc2操作在fe′期間進行fc3操作圖17-可供選擇的方案A在fe2期間進行fc1操作在fR期間進行fc2操作-可供選擇的方案B
在fR期間進行fc2操作在fe2′期間進行fc3操作圖18-可供選擇的方案A在fe3期間進行fc1操作在fR期間進行fc2操作-可供選擇的方案B在fR期間進行fc2操作在fe3′期間進行fc3操作
權(quán)利要求
1.一個通過吸附作用分離一種氣體混合物的工藝方法，包括有一種對至少三個吸附器中的每一個都起作用的相同的下述連續(xù)操作的循環(huán)過程，這些循環(huán)過程由一個吸附器到下一個吸附器用等于一個循環(huán)期間除以所述的吸附器數(shù)目的相位移錯開，這種連續(xù)操作循環(huán)過程為a)一個在循環(huán)高壓階段的等壓生產(chǎn)操作，稱作順流操作；b)一個順流減壓操作，利用在所述的正在進行減壓的一個吸附器和另一個正在進行逆流重新加壓的吸附器之間的至少一次壓力平衡；c)一個向貯槽的局部排出；d)一個向循環(huán)低壓的最終逆流減壓；e)一個逆流清洗操作，它在所述低壓狀態(tài)下用取自貯槽的氣體進行；f)一個局部逆流重新加壓操作，利用至少一個按b)型式的壓力平衡；g)一個最終逆流重新加壓到循環(huán)高壓狀態(tài)的操作，通過取自等壓生產(chǎn)氣流的氣體進行；在此方法中按照c)和d)的方式操作的期間總和小于所述的一個相位移，并且按c)，d)和e)方式操作的期間總和小于所述相位移的兩倍；h)至少兩個吸附器同時進行等壓生產(chǎn)，所述工藝方法包括下述措施的組合；i)吸附器總數(shù)最小等于4并且小于3+X+Y，X和Y分別是同時進行等壓生產(chǎn)的吸附器的數(shù)目和壓力平衡的數(shù)目；同時X+Y至少等于3；j)按照c)方式工作的局部排出的全部氣體被引入貯槽；k)每次壓力平衡操作都是一個確保來自減壓操作吸附器的氣體直接和立即向進行重新加壓操作的吸附器傳輸?shù)摹爸苯印眽毫ζ胶膺^程。
2.權(quán)利要求
1所述的分離工藝方法，其特征在于，至少有兩個吸附器同時進行等壓生產(chǎn)。
3.權(quán)利要求
1所述的分離工藝方法，其特征在于有四個吸附器。
4.權(quán)利要求
1所述的分離工藝方法，其特征在于c)+d)+e)操作的時間總和小于吸附器數(shù)目至少等于4的相位移時間。
5.按權(quán)利要求
2所述的分離工藝方法，其特征在于有兩個吸附器同時進行等壓生產(chǎn)，吸附器數(shù)目從4個到7個，同時對于吸附器總數(shù)等于4或5的壓力平衡次數(shù)為1，對吸附器總數(shù)等于5或6的，壓力平衡數(shù)為2，對吸附器總數(shù)等于6或7的，壓力平衡數(shù)為3。
6.按權(quán)利要求
2所述的分離工藝方法，其特征在于有三個吸附器同時在進行等壓生產(chǎn)，對于總數(shù)為5或6個吸附器的壓力平衡數(shù)為1，對于總數(shù)為6或7個吸附器時壓力平衡數(shù)為2，對于總數(shù)為7或8個吸附器時壓力平衡數(shù)為3。
7.按權(quán)利要求
1所述的分離工藝方法，其特征在于只有一個吸附器在進行等壓生產(chǎn)，吸附器數(shù)目為4到6，對于總數(shù)為4或5個吸附器壓力平衡數(shù)目為2，對于總數(shù)為5或6個吸附器壓力平衡數(shù)目為3。
8.按權(quán)利要求
1或4所述的分離工藝方法包括同時實施的按c)方式進行的順流局部向貯槽排出和逆流排氣。
9.按權(quán)利要求
1或4所述的分離工藝方法，包括有同時起作用的順流減壓操作和逆流排放操作，所述的順流減壓操作是按b)方式工作的壓力平衡過程中，其緊靠著按c)進行的局部排放的前面。
10.按權(quán)利要求
1或4所述的分離工藝的方法，包括同時起作用的按f)進行的壓力平衡過程中進行的局部逆流重新加壓和逆流排氣操作，其緊跟著按e)進行的清除操作之后。
11.按權(quán)利要求
8和9所述的分離工藝方法，包括同時起作用的按c)進行的向貯槽的局部順流排放和逆流排氣操作。
12.按權(quán)利要求
8和10所述的分離工藝方法，包括同時起作用的按c)進行的向貯槽的局部順流排放和逆流排氣操作，以及同時起作用的局部逆流重新加壓操作和逆流排氣操作，所述重新加壓操作是在緊接著按e)進行的清洗操作后按f)進行的壓力平衡操作的過程中進行的。
13.按照權(quán)利要求
1到12任一項所述的分離工藝方法，包括在按f)進行的壓力平衡進程中進行的逆流局部重新加壓操作，它緊靠在按g)進行的最終重新加壓操作的前面，借助于兩個吸附器之間的壓力平衡中所得到的氣體和生產(chǎn)中排放一氣體的同時作用。
14.按照權(quán)利要求
1到13任一項所述的分離工藝方法，包括借助于從貯槽得到的氣體和生產(chǎn)中排放的氣體的同時作用，按e)進行的逆流清除操作。
15.按照權(quán)利要求
1到14任一項所述的分離工藝方法，特征在于低壓是大氣壓力，并且逆流排氣是向大氣的排氣。
16.按照權(quán)利要求
1到14任一項所述的分離工藝方法，包括把逆流排出的氣回收到一個殘余氣收集器中，該收集器的壓力一般不同于大氣壓，循環(huán)的低壓就是該收集器的壓力。
17.通過吸附作用分離氣體混合物的工藝方法，基本上如附圖所示并且包含在以上參照附圖所做的描述中。
18.權(quán)利要求
1到17中任一項所述方法的應(yīng)用，特征在于用于提純包含有一種或多種不想要的組合的氫，特別適用于去除N2，O2，A，CO，CO2，碳氫化合物和其他不純物質(zhì)。
19.對權(quán)利要求
1到17中所述的任一項方法的應(yīng)用，特別在于用它去處理天然的氣體。
20.對權(quán)利要求
1到17中所述的任一項方法的應(yīng)用，特征在于用它去除氦中包含的不純物。
21.對權(quán)利要求
1到17中所述的任一項方法的應(yīng)用，其特征在于用它富集氧或從空氣中分離氧氣。
專利摘要
通過吸附作用分離氣體混合物的工藝方法，包括a)一個順流等壓生產(chǎn)(f
文檔編號C01B13/02GK87104885SQ87104885
公開日1987年12月30日 申請日期1987年6月2日
發(fā)明者里昂·埃, 克洛澤爾·迪迪埃爾, 西蒙內(nèi)·吉 申請人:液體空氣、喬治·克洛德方法利用研究有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan