專利名稱：廢氣供給方法及目標氣體精制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用變壓吸附法從混合氣體中濃縮分離目標氣體時排出的廢氣的再循環(huán)技術(shù)。具體來說，本發(fā)明涉及將廢氣供給到廢氣消耗部件的方法以及目標氣體的精制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
作為從混合氣體濃縮分離氫氣等目標氣體的方法，已知的有變壓吸附法(下面稱作PSA法)等。PSA法設置有填充了吸附劑的吸附塔2～4個，在各吸附塔中通過反復進行包括吸附工序、減壓工序、脫附工序、洗凈工序以及升壓工序的循環(huán)操作而進行。這種利用PSA法從混合氣體濃縮分離目標氣體的技術(shù)，例如由日本特開2000-313605號公報已成為公知的技術(shù)。
上述專利文獻中公開的技術(shù)是，如圖7a～7i所示，使用包括填充了適合的吸附劑的三個吸附塔A、B、C的裝置，通過反復進行由步驟I～IX構(gòu)成的循環(huán)操作，進行目標氣體的濃縮分離，和向廢氣使用部件(改性器)供給從吸附塔A、B、C排出的廢氣的技術(shù)。下面說明這些步驟。
如圖7a所示，步驟I中，在吸附塔A中進行吸附工序、在吸附塔B中進行洗凈工序、在吸附塔C中進行第一減壓工序。具體地說，將混合氣體導入到吸附塔A中，在塔內(nèi)通過吸附劑除去不要的氣體成分，產(chǎn)品氣體(濃縮分離的目標氣體)被排除到塔外。吸附塔C只是結(jié)束了吸附工序(參照后述的步驟IX)，由此導出的殘留氣體作為洗凈氣體被導入進行洗凈工序的吸附塔B中。由此，進行吸附塔C的減壓，同時進行吸附塔B的洗凈。
如圖7b所示，在步驟II中，在吸附塔A中進行吸附工序、在吸附塔B中進行第一升壓工序(均壓工序)、在吸附塔C中進行第二減壓工序(均壓工序)。具體地說，在吸附塔A中，緊接著步驟I，將由吸附劑除去不要氣體成分的產(chǎn)品氣體排出到塔外。吸附塔C中，緊接著步驟I，將殘留氣體導入到吸附塔B中；而吸附塔B結(jié)束洗凈工序(參照步驟I)，存儲從吸附塔C導入的氣體。由此，進行吸附塔C的減壓，同時進行吸附塔B的升壓，達到吸附塔B與吸附塔C的均壓。
如圖7c所示，步驟III中，在吸附塔A中進行吸附工序、在吸附塔B中進行第二升壓工序、在吸附塔C中進行脫附工序(排污(blow down)工序)。具體地說，在吸附塔A中，緊接著步驟I以及步驟II導入混合氣體，將產(chǎn)品氣體排出到塔外。此時，將產(chǎn)品氣體的一部分導入到吸附塔B中，在該吸附塔B中繼續(xù)進行升壓操作。另外，在吸附塔C中，將塔內(nèi)殘留的氣體排出的同時由此進行的減壓使吸附在吸附劑的不要的氣體成分脫附并向塔外排出。
在步驟IV～VI中，如圖7d～7f所示，在吸附塔A中與步驟I～III中的吸附塔C相同，分別進行第一減壓工序、第二減壓工序以及脫附工序。在吸附塔B中與步驟I～III中的吸附塔A相同地進行吸附工序。在吸附塔C中與步驟I～III中的吸附塔B相同地進行洗凈工序、第一升壓工序以及第二升壓工序。
步驟VII～IX中，如圖7g～7i所示，在吸附塔A中與步驟I～III中的吸附塔B相同地進行洗凈工序、第一升壓工序以及第二工序。在吸附塔B中與步驟I～III中的吸附塔C相同地進行第一減壓工序、第二減壓工序以及脫附工序。在吸附塔C中與步驟I～III中的吸附塔A相同地進行吸附工序。
通過在各個吸收塔A、B、C中反復進行如上說明的步驟I～IX，從混合氣體中除去不要的氣體成分，能夠連續(xù)地得到目標氣體的濃度高的產(chǎn)品氣體。
另一方面，從步驟I中的吸附塔B、步驟III中的吸附塔C、步驟IV中的吸附塔C、步驟VI中的吸附塔A、步驟VII中的吸附塔A、步驟IX中的吸附塔B被排出的廢氣，經(jīng)由廢氣儲藏容器(未圖示)，作為燃料氣體供給改性器。在這里，經(jīng)由廢氣儲藏容器的理由是在步驟II、V、VII中從任何吸附塔都沒有廢氣排出，因此通過將從其他步驟中排出的廢氣的一部分儲藏在氣體儲藏槽中，在即使從吸附塔排出的廢氣被中斷的步驟II、V、VIII中的情況下，也能向改性器連續(xù)不間斷地供給廢氣。
但是，廢氣儲藏容器一般具有吸附塔5倍以上的容積，在推進進行濃縮分離目標氣體的系統(tǒng)的小型化的過程中，成為重大的阻礙因素。另外，在上述專利文獻公開的技術(shù)中，若減少廢氣儲藏容器的容積，壓力變化大，因此難以實現(xiàn)該儲藏槽的小型化。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供廢氣供給方法，該方法利用PSA法，通過多個吸附塔從混合氣體濃縮分離目標氣體時，能不間斷地向廢氣消耗部件供給從該吸附塔排出的廢氣，同時能將進行目標氣體的濃縮分離的系統(tǒng)小型化。
本發(fā)明的其他目的是提供用于實施這種廢氣供給方法的目標氣體精制系統(tǒng)。
本發(fā)明的第一方面，提供一種廢氣供給方法，該方法利用反復進行由多個步驟構(gòu)成的循環(huán)的變壓吸附法，通過填充了吸附劑的多個吸附塔從混合氣體濃縮分離目標氣體時，將從該吸附塔排出的廢氣供給到廢氣消耗部件，其特征在于在由上述循環(huán)構(gòu)成的全部步驟中，通過從上述吸附塔的至少一個塔排出上述廢氣，將該廢氣不間斷地連續(xù)供給到上述廢氣消耗部件。
若成為以上的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)U氣向塔外連續(xù)排出，由此即使不通過廢氣儲藏容器大量儲藏該廢氣，也能不間斷地向廢氣消耗部件連續(xù)供給廢氣。因此，可以將在小型化目標氣體精制系統(tǒng)過程中成為重大的阻礙要素的廢氣儲藏容器小型化、或者除去，進一步而言，能達到將目標氣體精制系統(tǒng)小型化的目標。
向廢氣消耗部件供給的廢氣優(yōu)選控制其流量。通過這樣的結(jié)構(gòu)，在每一個步驟、或者時間點，即使廢氣的排出壓力或組成急劇變化，也能夠緩和該變化。因此，能夠更穩(wěn)定的向廢氣消耗部件供給廢氣。
流量控制優(yōu)選通過改變控制閥的開度來進行，該流量控制閥設置在連接各吸附塔與廢氣消耗部件的氣體流路中。
根據(jù)本發(fā)明的適合的實施方式，在上述各吸附塔中，依次反復進行以下工序通過吸附劑吸附混合氣體中不要的氣體成分，將目標氣體的濃度高的產(chǎn)品氣體排出的吸附工序；將吸附塔內(nèi)的壓力降低到第一中間壓力的第一減壓工序；將吸附塔內(nèi)的壓力降低到第二中間壓力的第二減壓工序；將吸附劑吸附的不要的氣體成分脫附并排出的脫附工序；將洗凈氣體導入到吸附塔內(nèi)，將塔內(nèi)殘留的氣體排出的洗凈工序；使吸附塔內(nèi)的壓力上升的升壓工序。將處于上述第二減壓工序中的從吸附塔的產(chǎn)品氣體出口排出的殘留氣體導入到處于上述升壓工序中的其他吸附塔中，同時，從處于上述第二減壓工序中的吸附塔的混合氣體入口，向上述廢氣消耗部件供給廢氣。
上述各吸附塔優(yōu)選在上述第二減壓工序、上述脫附工序以及上述洗凈工序中向上述廢氣消耗部件供給廢氣。
向上述廢氣消耗部件供給的上述廢氣，優(yōu)選通過流量控制閥控制其流量，該流量控制閥設置在連接上述各吸附塔與上述廢氣消耗部件之間的氣體流路上。另外，流量控制閥的開度，在上述洗凈工序中最大，在上述第二減壓工序中最小，在上述脫附工序中逐漸增加。
本發(fā)明的其他適合的實施方式中，在上述各吸附塔中依次反復進行以下工序用吸附劑吸附混合氣體中不要的氣體成分，將目標氣體的濃度高的產(chǎn)品氣體排出的吸附工序；將吸附塔內(nèi)的壓力降低到第一中間壓力的第一減壓工序；將吸附塔內(nèi)的壓力降低到第二中間壓力的第二減壓工序；將吸附劑上吸附的不要的氣體成分脫附并排出的脫附工序；將洗凈氣體導入到吸附塔內(nèi)將殘留的氣體排出的洗凈工序；使吸附塔內(nèi)的壓力上升的第一升壓工序；同時關(guān)閉吸附塔的混合氣體入口以及產(chǎn)品氣體出口的待機工序；進一步升高吸附塔內(nèi)的壓力的第二升壓工序。將處于上述第二減壓工序中的從吸附塔的產(chǎn)品氣體出口排出的殘留氣體導入處于上述第一升壓工序中的其他吸附塔，同時，從處于上述第二減壓工序中的吸附塔的混合氣體入口向上述廢氣消耗部件供給廢氣。
上述廢氣消耗部件優(yōu)選構(gòu)成具有制造上述混合氣體的改性裝置的燃燒部。
上述目標氣體優(yōu)選為氫氣，上述混合氣體優(yōu)選含有氫氣和氫氣以外的可燃性氣體。
本發(fā)明的第二方面提供一種目標氣體精制系統(tǒng)，具備具有燃燒部的同時，從原料氣體制造含有目標氣體的混合氣體的改性裝置；利用反復進行由多個步驟構(gòu)成的循環(huán)的變壓吸附法，用填充了吸附劑的多個吸附塔從上述混合氣體濃縮分離目標氣體的精制裝置；將從該精制裝置排出的廢氣作為燃料氣體供給上述燃燒部的供給裝置。上述供給裝置具備排出控制裝置，該排出控制裝置在構(gòu)成上述循環(huán)的整個步驟中，通過從至少一個上述吸附塔排出上述廢氣，能夠向上述燃燒部不間斷地連續(xù)供給上述廢氣。
上述供給裝置優(yōu)選不經(jīng)由暫時存儲上述廢氣的廢氣儲藏容器向上述燃燒部供給該廢氣。
上述排出控制裝置優(yōu)選具備流量控制閥和控制該流路控制閥開度的開度控制裝置，該流量控制閥設置在向上述吸附塔供給或排出各種氣體的氣體流路上。
本發(fā)明的其他特征以及優(yōu)點，將從基于


的實施方式中得到清楚的解釋。

圖1是用于實現(xiàn)本發(fā)明第一實施方式的廢氣的供給方法的3塔式PSA系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖2是表示在用上述3塔式PSA系統(tǒng)濃縮分離目標氣體時的各步驟(步驟1～9)中，各吸附塔中進行的工序以及此時的閥的開閉狀態(tài)的時間圖。
圖3是上述各步驟(步驟1～9)相對應的氣體流程圖。
圖4是表示用于控制從上述PSA系統(tǒng)被排出的廢氣的流量的流量控制閥的開度的經(jīng)時變化的圖。
圖5是表示在使用用于實現(xiàn)本發(fā)明第二實施方式的廢氣供給方法的4塔式PSA系統(tǒng)來濃縮分離目標氣體時的各步驟(步驟1’～12’)中，在各吸附塔中進行工序的時間圖。
圖6是上述各步驟(步驟1’～12’)相對應的氣體流程圖。
圖7是表示使用用于實現(xiàn)現(xiàn)有的廢氣供給方法的3塔式PSA系統(tǒng)來濃縮分離目標氣體時的各步驟(步驟I～IX)相對應的氣體流程圖。
具體實施例方式
下面參照附圖具體說明本發(fā)明優(yōu)選的實施方式。
本發(fā)明第一實施方式的廢氣供給方法，例如可使用圖1所示的3塔式PSA系統(tǒng)來實施。該圖中所示的3塔式的PSA系統(tǒng)X1，主要具備改性裝置1、精制裝置2和廢氣供給裝置3。改性裝置1包括燃燒部10和改性部11。精制裝置2包括3個吸附塔A、B、C，和混合氣體用配管20、產(chǎn)品氣體用配管21、殘留氣體回收用配管22、氣體導入用配管23、產(chǎn)品氣體逆流用配管24。廢氣供給裝置3具備廢氣供給用配管30。
各吸附塔A、B、C中填充有吸附劑。作為吸附劑可舉出炭(適于除去碳酸氣體或甲烷氣體)、沸石(適于除去一氧化炭或氮氣)、氧化鋁(適于除去水蒸氣)等。當然，示例的吸附劑可以并用2種以上，另外也可以使用示例之外的其它吸附劑。
各個配管20～24上分別設置有自動閥a～q。在殘留氣體回收用配管22、產(chǎn)品氣體逆流用配管24以及廢氣供給用配管30上，分別設置有流量控制閥40、41、42。另外，還設置有控制自動閥a～q的開閉以及流量控制閥40、41、42的開度的控制裝置(未圖示)。如下所述，通過控制自動閥a～q的開閉狀態(tài)的選擇以及流量控制閥40、41、42的開度，可以在各吸附塔A、B、C中進行吸附工序、第一減壓工序、第二減壓工序、脫附工序、洗凈工序、第一升壓工序以及第二升壓工序。
具體來說，在圖2所示的時間，在各吸附塔A、B、C中進行各個工序(步驟1～9)。各步驟中的自動閥a～q的開閉狀態(tài)，如圖2所示；而圖3a～3i示意性地表示了各步驟中的氣體流。另外，圖4表示步驟1～3中控制各步驟中流量控制閥42的開度的一個例子。在如圖4所示的例子中，流量控制閥42的開度，在步驟1中是100％(一定)，在步驟2中是10％(一定)，在步驟3中是40％(步驟3開始)～100％(步驟3結(jié)束)，隨著時間大致呈直線變化。但是，流量控制閥42的開度可根據(jù)需要任意設定。相同地，流量控制閥40、41的開度也是可根據(jù)需要任意設定。
另外，圖2中使用了以下的省略符號。
AD吸附工序；第一DP第一減壓工序；第二DP第二減壓工序；DE脫附工序；SC洗凈工序；第一PR第一升壓工序；第二PR第二升壓工序。
在步驟1中，如圖2所示，在吸附塔A中進行吸附工序、在吸附塔B中進行洗凈工序、在吸附塔C中進行第一減壓工序，形成如圖3a中所示的氣體流狀態(tài)。
如圖1以及圖3a所示，在吸附塔A中，從改性裝置1中的改性部11經(jīng)由混合氣體用配管20以及自動閥a導入混合氣體。在吸附塔A中，用吸附劑除去不要的氣體成分，產(chǎn)品氣體被排出到塔外。產(chǎn)品氣體經(jīng)由自動閥i以及產(chǎn)品氣體用配管21被回收。
經(jīng)由自動閥n、殘留氣體回收用配管22、流量控制閥40、自動閥p、氣體導入用配管23以及自動閥j，將從吸附塔C排出的殘留氣體(洗凈氣體)導入吸附塔B。吸附塔C，相對于先前進行的吸附工序，由于在吸附塔B中預先進行了脫附工序(參照圖3i所示的步驟9)，形成吸附塔C的塔內(nèi)的壓力高于吸附塔B的塔內(nèi)壓力的狀態(tài)。因此，通過將吸附塔C的殘留氣體導入到吸附塔B中，使吸附塔C的塔內(nèi)的壓力減壓到第一中間壓力，從吸附塔B向塔內(nèi)排出殘留氣體。該氣體經(jīng)由自動閥d、廢氣供給用配管30以及流量控制閥42，供給到改性裝置1的燃燒部10。
假定吸附最高壓力為100％、脫附最低壓力為0％時，吸附塔C(第一減壓工序)中的上述第一中間壓力為35％～85％的范圍。
在步驟2中，如圖2所示，在吸附塔A中進行吸附工序、在吸附塔B中進行第一升壓工序、在吸附塔C中進行第二減壓工序，形成圖3b中所示的氣體流狀態(tài)。
如圖1以及圖3b所示，在吸附塔A中，緊接著步驟1導入混合氣體，產(chǎn)品氣體被排出到塔外。產(chǎn)品氣體與步驟1相同被回收。
另一方面，從吸附塔C導出的殘留氣體，經(jīng)由自動閥n、殘留氣體回收用配管22、流量控制閥40、自動閥p、氣體導入用配管23以及自動閥j被導入到吸附塔B，同時經(jīng)由自動閥f、廢氣供給用配管30以及流量控制閥42被供給到燃燒部10。即，在步驟2中，為使在吸附塔B與吸附塔C之間達到均壓化，通過關(guān)閉自動閥d中斷從吸附塔B供給的廢氣，但通過開啟自動閥f，經(jīng)由自動閥f、廢氣供給用配管30以及流量控制閥42，從吸附塔C向燃燒部10供給廢氣。其結(jié)果，可不間斷地連續(xù)從步驟1向燃燒部10供給廢氣。另外，吸附塔C塔內(nèi)的壓力被減壓到比第一中間壓力更低的第二中間壓力，同時進行吸附塔B內(nèi)的升壓。
假定吸附最高壓力為100％、脫附最低壓力為0％時，吸附塔C(第二減壓工序)中的上述第二中間壓力在15％～50％的范圍。
在步驟3中，如圖2所示，在吸附塔A中進行吸附工序、在吸附塔B中進行第二升壓工序、在吸附塔C中進行脫附工序，形成圖3c中所示的氣體流狀態(tài)。
如圖1及圖3c所示，在吸附塔A中，緊接著步驟1以及步驟2繼續(xù)導入混合氣體，產(chǎn)品氣體被排出到塔外。產(chǎn)品氣體與步驟1相同被回收，但其一部分經(jīng)由產(chǎn)品氣體逆流用配管24、自動閥q、流量控制閥41、氣體導入用配管23以及自動閥j被導入到吸附塔B中，進行吸附塔B塔內(nèi)的更進一步的升壓。
另一方面，如圖2所示，在吸附塔C中，自動閥e、m、n、o被關(guān)閉，在開啟自動閥f的狀態(tài)下，從塔內(nèi)排出廢氣(含有從吸附劑脫附的不要的氣體)直到達到脫附最低壓力。該廢氣，經(jīng)由自動閥f、廢氣供給用配管30以及流量控制閥42被供給到燃燒部10。由此，從步驟2可連續(xù)不間斷地向燃燒部10供給廢氣。
在步驟4～6中，如圖2以及圖3d～3f所示，在吸附塔A中與步驟1～3中的吸附塔C相同進行第一減壓工序、第二減壓工序以及脫附工序。在吸附塔B中與步驟1～3中的吸附塔A相同進行吸附工序。在吸附塔C中與步驟1～3中的吸附塔B相同進行洗凈工序、第一升壓工序以及第二升壓工序。
在步驟7～9中，如圖2以及圖3g～3i所示，在吸附塔A中與步驟1～3中的B相同地進行洗凈工序、第一升壓工序以及第二升壓工序。在吸附塔B中與步驟1～3中的吸附塔C相同地進行第一減壓工序、第二減壓工序以及脫附工序。在吸附塔C中與步驟1～3中的吸附塔A相同進行吸附工序。
通過在各吸附塔A、B、C中反復進行以上說明的步驟1～9，從混合氣體中除去不要的氣體成分，能夠連續(xù)地得到目標氣體的濃度高的產(chǎn)品氣體，同時，能從各吸附塔A、B、C連續(xù)排出廢氣。其結(jié)果，可連續(xù)不間斷地向燃燒部10供給廢氣。因此，在本實施方式的PSA系統(tǒng)X1中，不需要設置占大的設置面積的廢氣儲藏容器，可達成該系統(tǒng)X1的小型化的目的。另外，目標氣體為氫氣時，作為混合氣體優(yōu)選含有氫氣和氫氣以外的可燃性氣體成分的氣體。
接著，參照圖5～圖6說明本發(fā)明第二實施方式的廢氣供給方法。圖5表示在各步驟(參照后述的步驟1’～12’)中的各吸附塔中進行著的工序的內(nèi)容。圖6示意性地表示濃縮分離目標氣體時各步驟對應的氣體流。第二實施方式中的PSA系統(tǒng)與上述第一實施方式中的PSA系統(tǒng)X1的結(jié)構(gòu)上的不同點是，追加吸附塔D使其成為4塔式。伴隨著吸附塔D的追加，進行自動閥的追加等，但其他結(jié)構(gòu)與第一實施方式的相同，因此省略了在第二實施方式中對詳細的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及各步驟中閥的開閉狀態(tài)的說明。
另外，圖5中使用以下的省略符號。
AD吸附工序；第一DP第一減壓工序；第二DP第二減壓工序；DE脫附工序；SC洗凈工序；第一PR第一升壓工序；第二PR第二升壓工序；WA待機工序。
在第二實施方式中，在各吸附塔A、B、C、D中進行吸附工序、第一減壓工序、第二減壓工序、脫附工序、洗凈工序、第一升壓工序、待機工序以及第二升壓工序。具體地，在圖5所示的時間段內(nèi)在各吸附塔A、B、C、D中進行各工序(步驟1’～12’)。
在步驟1中，如圖5所示，在吸附塔A中進行吸附工序、在吸附塔B中進行第二升壓工序、吸附塔C中進行洗凈工序、吸附塔D中進行第一減壓工序，形成如圖6a所示的氣體流的狀態(tài)。
如圖6a所示，將混合氣體從改性部(未圖示)導入到吸附塔A中。在吸附塔A中，由吸附劑除去不要的氣體，產(chǎn)品氣體被排出到塔外，被回收。另外，該產(chǎn)品氣體的一部分被導入到吸附塔B中，進行吸附塔B的塔內(nèi)的升壓。
將從吸附塔D排出的殘留氣體(洗凈氣體)導入吸附塔C中。相對于吸附塔D先前進行的吸附工序，吸附塔C預先進行了脫附工序(參照圖61所示的后述的步驟12’)，因此形成吸附塔D的塔內(nèi)的壓力比吸附塔C的塔內(nèi)壓力高的狀態(tài)。因此，通過將吸附塔D的殘留氣體導入到吸附塔C中，使吸附塔D的塔內(nèi)減壓到第一中間壓力，從吸附塔C向塔內(nèi)排出殘留氣體。被排出的氣體供給到燃燒部(未圖示)。
假定吸附最高壓力為100％、脫附最低壓力為0％時，吸附塔D(第一減壓工序)中的上述第一中間壓力在35％～85％的范圍。
在步驟2中，如圖5所示，在吸附塔A中進行吸附工序、在吸附塔B中進行第二升壓工序、在吸附塔C中進行第一升壓工序、吸附塔D中進行第二減壓工序，形成如圖6b所示的氣體流狀態(tài)。
如圖6b所示，緊接著步驟1’繼續(xù)將混合氣體導入到吸附塔A中，產(chǎn)品氣體被排出到塔外。產(chǎn)品氣體與步驟1’相同被回收。另外，該產(chǎn)品氣體的一部分緊接著被導入到吸附塔B中，進行吸附塔B的塔內(nèi)的升壓。
另一方面，從吸附塔D導出的殘留氣體，被導入到吸附塔C中的同時，供給到燃燒部(未圖示)。即，在步驟2’中，為了在吸附塔C與吸附塔D之間達到均壓化，中斷從吸附塔C的廢氣的排出，但從吸附塔D向燃燒部(未圖示)供給廢氣。其結(jié)果，可向燃燒部連續(xù)不間斷地供給廢氣。通過該過程，吸附塔D的塔內(nèi)被減壓到比第一中間壓力低的第二中間壓力，同時進行吸附塔C的升壓。
假定吸附最高壓力為100％、脫附最低壓力為0％時，吸附塔D(第二減壓工序)中的第二中間壓力為15％～50％的范圍。
在步驟3中，如圖5所示，在吸附塔A中進行吸附工序、在吸附塔B中進行第二升壓工序、在吸附塔C中進行待機工序，在吸附塔D中進行脫附工序，形成如圖6c所示的氣體流狀態(tài)。
如圖6c所示，緊接著步驟1’以及步驟2’將混合氣體導入到吸附塔A中，產(chǎn)品氣體被排出到塔外。產(chǎn)品氣體與步驟1’相同被回收。另外，該產(chǎn)品氣體的一部分被導入到吸附塔B中，進行吸附塔B的塔內(nèi)的升壓。
另一方面，在吸附塔D中，從塔內(nèi)排出廢氣(含有從吸附劑脫附的不要的氣體成分)直到脫附最低壓力。被排出的廢氣供給給燃燒部(未圖示)。另外，吸附塔C是不進行氣體傳輸?shù)拇龣C狀態(tài)。
步驟4’～6’中，如圖5以及圖6d～6f所示，在吸附塔A中與步驟1’～3’中的吸附塔D相同，進行第一減壓工序、第二減壓工序以及脫附工序。在吸附塔B中與步驟1’～3’中的吸附塔A相同，進行吸附工序。在吸附塔C中與步驟1’～3’中的吸附塔B相同，進行第二升壓工序。在吸附塔D中與步驟1’～3’中的吸附塔C相同，進行洗凈工序、第一升壓工序以及待機工序。
在步驟7’～9’中，如圖5以及圖6g～6i所示，在吸附塔A中與步驟1’～3’中的吸附塔C相同，進行洗凈工序、第一升壓工序以及待機工序。在吸附塔B中與步驟1’～3’中的吸附塔D相同，進行第一減壓工序、第二減壓工序以及脫附工序。在吸附塔C中與步驟1’～3’中的吸附塔A相同，進行吸附工序。在吸附塔D中與步驟1’～3’中的吸附塔B相同，進行第二升壓工序。
步驟10’～12’中，如圖5以及圖6j～61所示，在吸附塔A中與步驟1’～3’中的吸附塔B相同，進行第二升壓工序。在吸附塔B中與步驟1’～3’中的吸附塔C相同，進行洗凈工序、第一升壓工序以及待機工序。在吸附塔C中與步驟1’～3’中的吸附塔D相同，進行第一減壓工序、第二減壓工序以及脫附工序。在吸附塔D中與步驟1’～3’中的吸附塔A相同，進行吸附工序。
通過在吸附塔A、B、C、D中反復進行以上說明的步驟1’～12’，從混合氣體中除去不要的氣體成分，可連續(xù)地得到目標氣體的濃度高的產(chǎn)品氣體。另外，由于從吸附塔A、B、C、D連續(xù)地排出廢氣，能夠不間斷地向燃燒部(未圖示)連續(xù)供給該廢氣。因此，在第二實施方式的PSA系統(tǒng)中，不需要設置占大的設置面積的廢氣儲藏容器，能夠達成該系統(tǒng)的小型化的要求。另外，當目標氣體是氫氣時，作為混合氣體優(yōu)選含有氫氣和氫氣以外的可燃性氣體的氣體。
以上說明了本發(fā)明的具體實施方式
，但本發(fā)明不僅限于此，可在不超出本發(fā)明思想的范圍內(nèi)實施各種變更。
權(quán)利要求
1.一種廢氣供給方法，利用反復進行由多個步驟構(gòu)成的循環(huán)的變壓吸附法，使用填充了吸附劑的多個吸附塔從混合氣體中濃縮分離目標氣體時，將從該吸附塔排出的廢氣供給到廢氣消耗部件，其特征在于在構(gòu)成所述循環(huán)的全部步驟中，通過從至少一個所述吸附塔排出所述廢氣，不間斷地將該廢氣連續(xù)供給到所述廢氣消耗部件。
2.如權(quán)利要求1所述的廢氣供給方法，其特征在于，對供給到所述廢氣消耗部件的所述廢氣進行流量控制。
3.如權(quán)利要求2所述的廢氣供給方法，其特征在于，所述流量控制通過改變流量控制閥的開度進行，該流量控制閥設置在連接所述各吸附塔與所述廢氣消耗部件之間的氣體流路上。
4.如權(quán)利要求1所述的廢氣供給方法，其特征在于，在所述各吸附塔中，依次反復進行以下工序用吸附劑吸附混合氣體中不要的氣體成分，排出目標氣體的濃度高的產(chǎn)品氣體的吸附工序；將吸附塔內(nèi)的壓力降低到第一中間壓力的第一減壓工序；將吸附塔內(nèi)的壓力降低到第二中間壓力的第二減壓工序；將吸附劑吸附的不要的氣體成分脫附并排出的脫附工序；將洗凈氣體導入到吸附塔內(nèi)并排出塔內(nèi)殘留氣體的洗凈工序；和使吸附塔內(nèi)的壓力上升的升壓工序；將從處于所述第二減壓工序中的吸附塔的產(chǎn)品氣體出口排出的殘留氣體導入處于所述升壓工序中的其他吸附塔內(nèi)的同時，從處于所述第二減壓工序中的吸附塔的混合氣體入口，將廢氣供給到所述廢氣消耗部件。
5.如權(quán)利要求4所述的廢氣供給方法，其特征在于，所述各吸附塔在所述第二減壓工序、所述脫附工序以及所述洗凈工序中向所述廢氣消耗部件供給廢氣。
6.如權(quán)利要求5所述的廢氣供給方法，其特征在于，向所述廢氣消耗部件供給的所述廢氣，通過流量控制閥控制其流量，該流量控制閥設置在連接所述各吸附塔與所述廢氣消耗部件之間的氣體流路上，該流量控制閥的開度，在所述洗凈工序中最大，在所述第二減壓工序中最小，在所述脫附工序中緩緩增加。
7.如權(quán)利要求1所述的廢氣供給方法，其特征在于，在所述各吸附塔中依次反復進行以下工序用吸附劑吸附混合氣體中不要的氣體成分，排出目標氣體的濃度高的產(chǎn)品氣體的吸附工序；將吸附塔內(nèi)的壓力降低到第一中間壓力的第一減壓工序；將吸附塔內(nèi)的壓力降低到第二中間壓力的第二減壓工序；將吸附劑吸附的不要的氣體成分脫附并排出的脫附工序；將洗凈氣體導入到吸附塔內(nèi)，并將塔內(nèi)殘留的氣體排出的洗凈工序；使吸附塔內(nèi)的壓力上升的第一升壓工序；同時關(guān)閉吸附塔的混合氣體入口及產(chǎn)品氣體出口的待機工序；和進一步升高吸附塔內(nèi)的壓力的第二升壓工序；將從處于所述第二減壓工序中的吸附塔的產(chǎn)品氣體出口排出的殘留氣體導入處于所述第一升壓工序中的其他吸附塔的同時，從處于所述第二減壓工序中的吸附塔的混合氣體入口將所述廢氣供給到所述廢氣消耗部件。
8.如權(quán)利要求1所述的廢氣供給方法，其特征在于，所述廢氣消耗部件構(gòu)成制造所述混合氣體的改性裝置的燃燒部。
9.如權(quán)利要求1所述的廢氣供給方法，其特征在于，所述目標氣體為氫氣，所述混合氣體含有氫氣和氫氣以外的可燃性氣體成分。
10.一種目標氣體精制系統(tǒng)，具備改性裝置，具有燃燒部，同時從原料氣體制造含有目標氣體的混合氣體；精制裝置，利用反復進行由多個步驟構(gòu)成的循環(huán)的變壓吸附法，使用填充了吸附劑的多個吸附塔從所述混合氣體中濃縮分離目標氣體；和供給裝置，將從該精制裝置排出的廢氣作為燃料供給到所述燃燒部；其特征在于所述供給裝置具備排出控制裝置，該排出控制裝置在構(gòu)成所述循環(huán)的整個步驟中，通過從至少一個所述吸附塔中排出所述廢氣，能夠向所述燃燒部不間斷地連續(xù)供給所述廢氣。
11.如權(quán)利要求10所述的目標氣體精制系統(tǒng)，其特征在于，所述供給裝置不通過暫時存儲所述廢氣的廢氣儲藏容器向所述燃燒部供給該廢氣。
12.如權(quán)利要求10所述的目標氣體精制系統(tǒng)，其特征在于，所述排出控制裝置具備流量控制閥和控制該流路控制閥開度的開度的控制裝置，該流量控制閥設置在向所述吸附塔供給或排出各種氣體的氣體流路上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種廢氣供給方法，利用反復進行由多個步驟構(gòu)成的循環(huán)的變壓吸附法，用填充了吸附劑的多個吸附塔(A、B、C)從混合氣體中濃縮分離目標氣體時，將從該吸附塔(A、B、C)排出的廢氣供給到廢氣消耗部件(1)。根據(jù)該方法，在構(gòu)成所述循環(huán)的全部步驟中，通過從至少一個所述吸附塔(A、B、C)排出所述廢氣，可以不間斷地將該廢氣供給到所述廢氣消耗部件(1)。
文檔編號B01D53/047GK1753721SQ20048000515
公開日2006年3月29日 申請日期2004年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月25日
發(fā)明者住田俊彥, 笹野廣昭, 三宅正訓 申請人:住友精化株式會社