氣體分離方法

專利名稱：氣體分離方法
技術領域：
本發明涉及一種采用吸附劑來有選擇地從氣體混合物中分離氣體組份的方法。
從氣體混合物中有選擇地分離氣體組份，特別是氣體雜質的方法中，通常是用吸附層中的吸附劑來吸附氣體雜質。當吸附劑達到它的使用極限時，對吸附層進行減壓處理，再用不含氣體雜質的氣體清洗該吸附層，從而將氣體雜質從吸附層吸出，以進行吸附劑的再生。
在這些方法中，日本專利說明書47051/1987(下面略作′051)公開了一種可減小經處理(即經提純)的氣體損失的氣體分離方法。
按照這個方法，氣體雜質被有選擇地絕熱吸附在吸附劑上。再將吸附劑減壓并在低壓下用氣體清洗，所用氣體可為較純的氣體或稍有不純的氣體，從而進行氣體雜質的解吸，從而實現吸附劑的再生。再將吸附劑加壓。已有方法的特點是交替循環使用許多吸附塔來將氣體雜質從氣體混合物中分離出來，以得到純凈氣體。每一循環包含幾個步驟，由第一吸附塔起始，其吸附劑在吸附氣體雜質后已經疲勞。這些步驟包括通過第一吸附塔的出口對其減壓，此時第一吸附塔的入口關閉，使存在于第一吸附塔中的氣體得以膨脹;
通過另一個已經被再生的吸附塔的入口將膨脹的氣體導入該吸附塔中直至該吸附塔的氣壓與第一吸附塔相等;
通過第一吸附塔的出口對其進一步減壓，以使存在于第一吸附塔中的氣體進一步膨脹，再將進一步膨脹的氣體從一個填料塔的一端引入其中，該填料塔具有高間隙的隋性無孔填料;
通過該填料塔的另一端從吸附劑已經疲勞鈍化的第二吸附塔中將進一步膨脹的氣體引入填料塔，以排除填料塔中首先提及的那股膨脹氣體;
通過第一吸附塔的入口將其減壓至最低氣壓，將從填料塔排出的首先提到的膨脹的氣體的全部或部分引入第一吸附塔，以清洗第一吸附塔，并且若剩有從填料塔排出的首先提到的膨脹氣體，就將其所剩部分通過第三吸附塔的入口引入到已被再生的第三吸附塔中，以將第三吸附塔加壓到中等水平;
在關閉第一吸附塔入口的同時通過其出口將疲勞的第四吸附塔中的膨脹氣體引入已被再生的第一吸附塔中，直至第四吸附塔與第一吸附塔氣壓相等;
在關閉第一吸附塔入口的同時通過其出口從氣源將質量同于純凈氣體的氣體引入第一吸附塔，直至第一吸附塔內的氣壓等于氣源氣壓;
將含有氣體雜質的氣體混合物通過第一吸附塔的入口引入其中，再從其出口排出經提純的氣體。
上述已有方法的優點是純凈氣體的損失較小。但由于采用了填有高間隙填料的填料塔作為氣體留存塔，將會產生下述實際問題。
制備或購買置于填料塔中的填料并非易事，并需較長時間。同時還需要現場填裝這些填料。這就大大增加了填料塔的重量和成本。此外，在檢查填料塔內部時需將填料取出再填入，這也需要時間和經費。
本發明的目的是改進上述傳統方法，并提供一種采用較易制造、安裝、檢驗的設備并適于實際操作的氣體分離方法。
本發明提供一種采用多個含有吸附劑的吸附塔來分離氣體混和物中氣體雜質以獲得純凈氣體的方法，所述方法包括重復至少三個吸附塔的吸附和解吸附交替循環過程，包括以下步驟a-ia)將氣體混和物通過第一吸附塔的入口引入其中，從第一吸附塔的出口排出提純的氣體，在第一吸附塔失去吸附能力且提純氣體的純度在標準值以下之前停止輸入和排出氣體;
b)將至少一個其它的其吸附劑已被再生的吸附塔的出口與已完成步驟a的第一吸附塔的出口相聯，使兩個吸附塔氣壓相同，再切斷聯系;
c)將已完成步驟b的第一吸附塔的出口聯到一個存留塔的第一端，該存留塔為輸入/輸出次序保存型，且通過將該存留塔的第二端聯到另一個已像第一吸附塔一樣完成步驟a、b的吸附塔的至少一個出口上面含有一種氣體。這樣，第一吸附塔中的氣體可以進入存留塔，直至由第一吸附塔中吸附床所吸附的氣體組份開始釋放到氣體中為止;在氣體從第一吸附塔進入存留塔時，將存留塔的第二端持續連在已完成步驟a、b、c和下述步驟e的第二吸附塔出口，從而采用被流入存留塔的氣體擠出存留塔的氣體來清洗第二吸附塔，流入的氣體根據需要最好含有一部分純凈氣體;
d)根據需要關閉第二吸附塔的清洗閥，以將第二吸附塔與第一吸附塔彼此相聯，使兩者氣壓相等，然后切斷聯系;
e)關閉已完成步驟c、d的第一吸附塔的出口，通過設置在第一吸附塔入口一側的清洗閥對其減壓至最低氣壓，從而吸附在其吸附床上的組份被解吸附并被清除;
f)將已像第一吸附塔一樣完成步驟a和b的第三吸附塔的出口連在存留塔的第二端，從而第三吸附塔中的氣體可以進入存留塔，直至由第三吸附塔中吸附床所吸附的組份開始釋放到氣體中為止，所述進入存留塔的氣體可根據需要含有一部分純凈氣體;在氣體從第三吸附塔進入存留塔時，將存留塔的第一端保持聯接在已完成步驟e的第一吸附塔的出口，從而采用由流入存留塔的氣體擠出其中的氣體來清洗第一吸附塔，流入的氣體最好根據需要含有部分純凈氣體;
g)根據需要關閉第一吸附塔的清洗閥，以將第一吸附塔與第三吸附塔彼此相聯，使氣壓相等，然后切斷聯系;
h)將至少另一個已像第一吸附塔一樣完成步驟a或步驟a、b的吸附塔的出口在關閉該吸附塔和第一吸附塔入口的同時連到已完成步驟f和g的第一吸附塔的出口，從而所述的另一個吸附塔中的氣體可以進入第一吸附塔，該氣體最好根據需要含有部份純凈氣體，將所述的另一個吸附塔和第一吸附塔進行至少一個等壓操作，再切斷聯系;
i)在關閉已完成步驟h的第一吸附塔入口的同時通過其出口將質量等同于純凈氣體的氣體引入其中，使第一吸附塔的氣壓與上述氣體的氣壓相等，再關閉第一吸附塔的出口;
其中存留塔包含以下結構之一或其組合j)至少一列由隔層隔開的串聯的空間;
k)至少一個空腔;
l)至少一列串聯的分隔倉;
其中當存留塔為j或k時，其L3/V不小于200，L為以米為單位的存留塔氣流通道長度，V為以立方米為單位的存留塔氣流通道體積;當存留塔為L時，每列分隔倉的總數目(N)不小于20。
根據本發明，可有效地實現從氣體混合物中吸附分離氣體組份的操作，而不必浪費純凈氣體。這樣，可采用輕型設備，使得易于制造和安裝。此外，這些設備易于檢修。相應地，與傳統分離方法相比，這種分離方法成本較低。


圖1是實現本發明方法的流程圖;
圖2是本發明方法的一個步驟循環中時間-壓強圖實例;
圖3是本發明方法的一個步驟循環中時間-壓強圖的另一個實例;
圖4(a)、4(b)和4(c)是本發明所用的存留塔實例的示意圖，該存留塔具有一組由隔板隔開的串聯空間。圖4(a)是橫截面，圖4(b)是縱截面，圖4(c)示出隔板。
圖5(a)和圖5(b)是本發明所用存留塔的另一實例的示意圖，該存留塔具有一組由隔板隔開的串聯空間。圖5(a)是在擋板處的橫向截面，圖5(b)是縱截面。
圖6是用于本發明的另一種存留塔的示意圖，它具有單一管狀空腔。
圖7是用于本發明的又一種存留塔的示意圖，它具有U形的正向、反向流體通道。
圖8是本發明所用的另一種存留塔的示意圖，它具有4列管狀空腔。
圖9是本發明所用的另一種存留塔的示意圖，它具有串聯的小分隔空間。
圖10是在本發明方法的一個步驟循環中時間-壓強圖的另一個實例。
本發明中所用的輸入/輸出次序保持型存留塔可以接收、保持和輸出在流體通道長度方向上具有一定濃度分布的氣體混合物，同時可保持這種分布。在步驟C當氣體從第一吸附塔流入存留塔中時，吸附在第一吸附塔的吸附床(下面稱為“第一吸附床”)上的特定組份(下面稱為“雜質”，但并不限于此)被解吸附。相應地，從第一吸附塔流出的氣體中雜質濃度在初始階段較低，而在最后階段則較高。這樣，流入存留塔的氣體的雜質有一個濃度梯度。在步驟f中，具有上述濃度梯度的氣體沿著與該氣流流入存留塔相反的方向流動，以清洗第一吸附塔。通過清洗進一步清除第一吸附床上的雜質。流入第一吸附塔的氣體其雜質濃度梯度為開始時較高而逐漸變低。這樣，在第一吸附床污染較重時用較為不純的氣體清洗它，再使第一吸附床變得干凈的氣體清洗。這樣就實現了較經濟和有效的清洗。
下面參照附圖介紹本發明所用的存留塔實例。
參照圖4(a)-4(c)和圖5(a)-5(b)介紹具有由隔板隔開的串聯空間列的存留塔的第一和第二實例。
圖4(a)是存留塔的第一實例(下面稱為“第一存留塔”)的簡化縱截面圖，而圖4(b)是第一存留塔的簡化橫向截面圖。第一存留塔具有一個由外管和內管構成的雙壁管狀結構，如圖4(a)和4(b)所示。第一存留塔內部進一步由圖4(c)所示的隔板隔開，從而第一存留塔內部被分為8個區域。氣體從第一存留塔的底部流入其中，再從其底部流出。這樣，圖中給出的第一存留塔具有四列串聯的兩個空間，所述四例空間分別由隔板隔開。氣體流動通道的長度L是內管長度(L/2)的兩倍，而每列的體積V是整個第一存留塔內部容積(4V)的四分之一。設置在第一存留塔底部的氣體入口和出口裝有氣體噴頭，它可具有數個孔徑。
圖5(a)是存留塔的第二實例(下面稱為“第二存留塔”)在擋板位置的簡化橫截面圖，而圖(5b)是第二存留塔的簡化縱向截面圖。如圖所示，第二存留塔的內部被7個擋板分開，以形成一組八個串聯空間。由于氣體可以從兩端流入流出，則第二存留塔構成由擋板分開的單列8個串聯空間。在此例中，體積V等于整個第二存留塔的體積。氣流通道由圖5(b)中的虛線鋸齒線表示。第二存留塔設計成氣流通道的整個長度等于L。如圖(5a)中的“X”標記所示，氣流通道的長度測量是假定氣流通道的每個轉折點位于其截面中心(即截面區域的重心)，而該通道由相應擋板的邊緣和第二存留塔的邊壁所限定。設置在第二存留塔兩端的氣體入口和出口帶有氣體噴頭。
下面結合圖6-8介紹至少帶有一列空間的存留塔的第三至第五實例。
圖6是存留塔第三實例(下稱第三存留塔)的簡化縱截面圖。第三存留塔作成單一的管狀空腔。在本例中，管狀空腔的長度和體積分別對應于氣流通道的長度和體積。
圖7是存留塔第四實例(下稱第四存留塔)的簡化示意圖。第四存留塔被作成帶有U形正向反向流體通道的管狀空腔。正向反向氣流通道的總長度及內部容積分別為L和V。
圖8是存留塔的第五實例(下稱第五存留塔)的簡化示意圖。第五存留塔被作成4列管狀空腔。在每列中心附近的標記表示一個孔或孔板，用此阻斷氣體連通。在第五存留塔中，管狀空腔的長度和內容積分別為L和V。
圖6-8示出的存留塔在其端部的氣體入口和出口均帶有氣體噴頭。
下面參照圖9介紹存留塔的第六實例，它具有彼此分開的串聯小分隔倉。
這些小分隔倉是在大管子內部分隔而成的。柱狀氣體噴頭設置在管子兩端及分隔小空間的擋板中部。在本例中，各氣體噴頭由與之相連的相應空心圓柱體支承。然而也可以不用這種支承。在本例中，N是小分隔倉的總數。每個氣體噴頭帶有數個小孔，從而含于相鄰的上游小分隔倉中的氣體在噴頭處混合，再流入下游的小分隔倉中。箭頭表示氣流通道。
參照圖4(a)-9介紹的是直立的柱狀存留塔。當然它們也可改成水平構造的或方形截面的。
本發明可被用于各種需要從氣體混合物中有選擇地分離一種或數種雜質以獲得高純度氣體的場合。本發明特別適用于從精煉廢氣、乙烯廠廢氣或蒸汽轉化氣中獲取較高雜質濃度(幾百ppm以上)的氣體產品。
在本發明中，氣體中某種雜質的濃度可以通過調整清洗氣中雜質的濃度梯度以確定提純氣體組份、或通過調整循環時間以事先控制清洗氣濃度梯度來進行控制。這種循環時間的調整可用手動或自動控制來實現。
用本發明的方法進行處理的氣體是由氫氣及至少一種待清除氣體雜質構成的混和氣體。氣體雜質可包括甲烷、除甲烷外的氣態烴、二氧化碳及一氧化碳。
下面參照圖1-3介紹本發明的氣體分離方法。
圖1是采用4個吸附塔和一個存留塔的本發明方法的流程圖。圖中主要部件如下A-D吸附塔;
R存留塔;
A1，B1，C1及D1待處理氣體的入口閥門;
A2，B2，C2及D2排氣清洗閥;
A3，B3，C3及D3通到存留塔的連通閥;
A4，B4，C4及D4加壓或減壓閥;
A5，B5，C5及D5提純氣體出口閥門;
R1及R2存留塔的入口和出口閥門;
P1用提純氣體加壓的閥門。
圖2是當清洗氣體不多于所需數量時操作過程的時間-壓強圖。
下面以吸附塔B作為第一吸附塔逐一步驟介紹圖1的操作過程。
分步驟1-4(步驟a)通過入口閥門B1在高壓下將待處理氣體引入第一吸附塔B中，在吸附塔B中，在吸附雜質后，提純的氣體通過出口閥門B5排出。在吸附塔B不再具備吸附能力且提純氣體純度降到標準值以下之前關閉閥門B1和B5，結束吸附過程。
分步驟5(步驟B)通過閥門B4對吸附塔B減壓。流出吸附塔B的氣體被用來對另一吸附塔D加壓。
分步驟6通過閥門B3對吸附塔B進一步減壓。流出吸附塔B的氣體通過閥門R2送入存留塔中。持續進行此過程，直至在流出吸附塔B的氣體中出現雜質的釋放。
分步驟7(分步驟6和7對應于步驟C)存儲在存留塔R中的氣體被從第一吸附塔B流入存留塔R的氣體擠出，再通過閥門R1和A3引入第二吸附塔A，由此雜質從第二吸附塔A被清除。
分步驟8(步驟e)關閉閥門B3，打開閥門B2，從而吸附塔B的內部壓強被降低至最低點，以解吸附雜質。
分步驟9(步驟f)存儲在存留塔R中的氣體被從第三吸附塔C流入存留塔R的氣體擠出，再通過閥門R2和B3引入第一吸附塔B，由此將雜質從第一吸附塔B中清除。
分步驟10(步驟h)從第四吸附塔D流出以對其減壓的氣體與部分純凈氣體通過閥門B4引入第一吸附塔B，以使第一吸附塔B的內部壓強升高。
分步驟11-13(步驟i)通過閥門P1和B4將部分純凈氣體引入第一吸附塔B，以將第一吸附塔B加壓至吸附壓強。
圖3是在清洗氣體多于所需數量且多余的清洗氣體被用來對吸附塔重新加壓時其操作過程的時間-壓強圖。
下面以吸附塔B為第一吸附塔逐一步驟介紹圖3的操作過程。
分步驟1-4(步驟a)、分步驟5(步驟b)和分步驟6-7(步驟c)與圖2的相應分步驟相同。
分步驟8(步驟d)
關閉第二吸附塔A的清洗閥A2，通過吸附塔B中的多余清洗氣體使吸附塔B與吸附塔A壓強再度相等。
分步驟9(步驟e)、10(步驟f)分別等同于圖2的分步驟8和9。
分步驟11(步驟g)關閉吸附塔B的清洗閥B2，通過吸附塔C中多余的清洗氣體使吸附塔C與吸附塔B壓強再度相同。
分步驟12(步驟h)和13-15(步驟i)分別等同于圖2的分步驟10和11-13。
介紹本發明方法時使用了4個吸附塔為例。然而吸附塔的數目不必限于4個。例如，采用5-8個吸附塔可縮短每個吸附塔吸附所需的時間，也可通過改變送入待處理氣體的吸附塔的數目以使待處理氣體和提純氣體的流速恒定，或適當調整通過每個吸附塔的氣流速度來縮短所需吸附時間。此外，采用6個吸附塔可以實現圖10時間-壓強圖所示的操作過程。
在本發明的方法中，在將存留塔與任一個吸附塔連通以將氣體送入存留塔或使氣體流出時，氣流通道長度方向上的氣體濃度分布必須保持原分布。為此，進行操作時在存留塔中氣體平均線速度應被控制在0.5厘米以上。
氣體雜質在氣體中產生的擴散主要起因于氣體的混和及氣體雜質分子的擴散。另一方面，當存留塔為非填料塔時，可通過增加L3/V或減小氣體線速度來減小由于氣體混和而產生的擴散。盡管氣體分子擴散的影響小于氣體混和導致的擴散，選擇較大的氣流通道長度值L仍可減小分子擴散的影響。另外，不應過份地降低存留塔中氣體的線速度。
在采用本發明方法的一個實施例中，存留塔可部分地裝填。例如，填料可填在存留塔入口和出口處以作為氣體噴頭。
下面參照部分附圖介紹本發明的實施例。
實施例1采用圖1所示流程的氣體分離系統，按圖2的曲線進行氣體分離操作。
待處理氣體混和物組份如下(干燥體積百分比)H2∶72.5，CH4∶19，C2H6∶5，C3H8∶2，n-C4H10∶1，n-和i-C5H12∶0.5將該氣體混和物以29公斤/平方厘米的壓強(絕對值)和30℃下以1650Nm3/小時的流速送入圖1的分離系統。分離后可獲得流速為993Nm3/小時，純度為99.99%(體積)的提純氫氣。即經處理的氣體混和物中的約83%的氫氣被恢復為純凈氣體。循環時間為24分鐘，廢氣以1.3公斤/平方厘米(絕對值)的壓強被釋放。
四個吸附塔中的每個直徑為0.7米，高為5.0米。每個吸附塔上部四分之三填有平均粒徑2.5毫米的活性碳，下部四分之一填有平均粒徑1-2毫米的硅膠。存留塔具有圖4的結構，直徑1.0米，高3.8米。
實施例2采用圖1所示的氣體分離系統，按照圖3的過程進行氣體分離。
待處理氣體混和物的組份如下(干燥體積百分比)H2∶72.5，CH4∶19，C2H6∶5，C3H8∶2，n-C4H10∶1，n-及i-C5H12∶0.5氣體混和物以29公斤/平方厘米(絕對值)的壓強和30℃下1650Nm3/小時的流速送入圖1的分離系統。分離后，可獲得流速為1029Nm3/小時，純度為99.99%(體積)的提純氫氣。即經處理的氣體混和物中約86%的氫氣被恢復為純凈氣體。循環時間為24分鐘，廢氣以1.3公斤/平方厘米(絕對值)的壓強被釋放。
四個吸附塔中的每個直徑為0.7米，高為5.0米。每個吸附塔上部四分之三填有平均粒徑2.5毫米的活性碳，下部四分之一填有平均粒徑1-2毫米的硅膠。存留塔具有圖4的結構，直徑0.95米，高4米。
實施例3采用圖1所示的氣體分離系統，只是包含6個吸附塔，按圖10的過程進行氣體分離。比較圖10與采用4個吸附塔的圖3，可看出在吸附步驟采用兩個吸附塔同時進行吸附。此外，與另一吸附塔的等壓操作從一次增為兩次。
待處理的氣體混和物組份為(干燥體積百分比)H2∶76.5，CH4∶16，C2H6∶4，C3H8∶2，n-C4H10∶1，n-及i-C5H12∶0.5氣體混和物以29公斤/平方厘米(絕對值)的壓強及30℃下4650Nm3/小時的流速送入該分離系統。分離后，可獲得流速為3095Nm3/小時，純度為99.99%(體積)的提純氫氣。即氣體混和物中約87%的氫氣被恢復為純凈氣體。循環時間為13分鐘，廢氣以1.3公斤/平方厘米(絕對值)的壓強被釋放。
六個吸附塔中的每個直徑均為0.9米，高為5.0米。每個吸附塔上部四分之三填有平均粒徑2.5毫米的活性碳，下部四分之一填有平均粒徑1-2毫米的硅膠。存留塔具有圖4的結構，直徑1.0米，高3.8米。
實施例4采用圖1所示的氣體分離系統，只是包含8個吸附塔，基本上按與圖10的過程相似的過程進行氣體分離。與采用6個吸附塔的圖10相比，可看到在吸附步驟用三個吸附塔同時進行吸附。此外，與另一個吸附塔的等壓操作由二次增為三次。
待處理的氣體混和物組份如下(干燥體積百分比)。
H2∶76.5，CH4∶16，C2H6∶4，C3H8∶2，n-C4H10∶1，n-及i-C5H12∶0.5將氣體混和物以29公斤/平方厘米(絕對值)的壓強及30℃下8611Nm3/小時的流速送入分離系統。分離后，可獲得純度至少99.99%(體積)，流速為5863Nm3/小時的提純氫氣。即經處理的混和氣體中的約89%的氫氣被還原成純凈氣體。循環時間為12分鐘，廢氣以1.3公斤/平方厘米(絕對值)的壓強被釋放。
8個吸附塔中的每個直徑為1.0米，高為4.5米。每個吸附塔上部四分之三填有平均粒徑2.5毫米的活性碳，下部四分之一填有平均粒徑1-2毫米的硅膠。存留塔具有圖4結構，直徑0.95米，高4米。
權利要求
1.一種采用多個含有吸附劑的吸附塔來分離氣體混和物中氣體雜質以獲得純凈氣體的方法，所述方法包括在至少三個吸附塔中重復吸附和解吸附的交替循環過程，包括以下步驟a-ia)將氣體混和物通過第一吸附塔的入口引入其中，從第一吸附塔的出口排出提純氣體，在第一吸附塔失去吸附能力且提純氣體的純度降到標準值以下之前停止輸入和排出氣體；b)將至少一個吸附劑已被再生的其它吸附塔的出口與已完成步驟a的第一吸附塔的出口相聯，使兩個吸附塔氣壓相等，再切斷聯系；c)將已完成步驟b的第一吸附塔的出口連到一個存留塔的第一端，該存留塔為輸入/輸出次序保持型，且通過將該存留塔的第二端連到另一個已像第一吸附塔一樣完成步驟a、b的吸附塔的至少一個出口上面含有一種氣體，這樣，第一吸附塔中的氣體可以進入存留塔，直至由第一吸附塔中吸附床所吸附的氣體組份開始釋放到氣體中為止；在氣體由第一吸附塔進入存留塔時，將存留塔的第二端持續連在已完成步驟a、b、c和下述步驟e的第二吸附塔出口，這樣采用被流入的氣體擠出存留塔的氣體來清洗第二吸附塔，流入存留塔的氣體含有部分純凈氣體；d)根據需要關閉第二吸附塔的清洗閥，將第二吸附塔與第一吸附塔彼此相聯，使兩者氣壓相等，然后切斷聯系；e)關閉已完成步驟c、d的第一吸附塔的出口，通過設置在第一吸附塔入口一側的清洗閥對其減壓至最低氣壓，從而吸附在其吸附床上的組份被解吸附并被清除；f)將已像第一吸附塔一樣完成步驟a、b的第三吸附塔的出口連在存留塔的第二端，從而第三吸附塔中的氣體可以進入存留塔，直至由第三吸附塔中的吸附床所吸附的組份開始釋放到氣體中為止，流入存留塔的氣體可視需要含有部分純凈氣體；在氣體從第三吸附塔進入存留塔時，將存留塔的第一端保持連接在已完成步驟e的第一吸附塔的出口，從而采用被流入存留塔的氣體擠出其中的氣體來清洗第一吸附塔，流入存留塔的氣體最好視需要而含有部分純凈氣體；g)根據需要關閉第一吸附塔的清洗閥，以將第一吸附塔與第三吸附塔彼此相聯，使兩者氣壓相等，然后切斷聯系；h)將至少另一個已像第一吸附塔一樣完成步驟a或步驟a、b的吸附塔的出口在關閉該吸附塔和第一吸附塔入口的同時連到已完成步驟f或g的第一吸附塔出口，從而所述另一個吸附塔中的氣體可以進入第一吸附塔，該氣體最好視需要含有部份純凈氣體，將所述的另一個吸附塔和第一吸附塔進行至少一次等壓操作，再切斷聯系；i)在關閉已完成步驟h的第一吸附塔入口的同時通過其出口將質量等同于純凈氣體引入其中，使第一吸附塔的氣壓與上述氣體的氣壓相等，再關閉第一吸附塔的出口；其中所述存留塔包含以下結構之一或其組合j)至少一列由隔板隔開的串聯板空間；k)至少一個空腔；l)至少一列隔開的串聯的分隔倉；其中以米為單位的存留塔氣流通道長度為L(米)，體積為V(立方米)，存留塔為j或k時，長度為L時，每列分隔倉的總數目(N)不小于20，L3/V不小于200。
2.如權利要求1的方法，其特征在于采用5-8個吸附塔，調整供給混合氣體的吸附塔數目以使混和氣體及純凈氣體流速恒定，并調整流經每個吸附塔的氣流速度，以縮短每個吸附塔中吸附雜質所需時間。
3.如權利要求1的方法，其特征在于在將存留塔與任一個吸附塔相連以使氣體流入或流出存留塔時，存留塔內氣體平均線速度不小于0.5厘米。
4.如權利要求1的方法，其特征在于存留塔部分地填有填料。
5.如權利要求1的方法，其特征在于提純氣體是含極純氫氣的氣體混和物。
全文摘要
采用已知的變壓吸附方法從氫氣中分離氣體雜質的方法，采用一個輸入/輸出次序保持型存留塔和至少三個含有吸附劑的吸附塔。每個吸附塔被循環加壓和減壓以重復吸附和解吸附過程，其中存留塔被用作中間儲氣罐，以提高分離雜質的效果。本發明中存留塔具有以下至少一種結構j)至少一列由隔板隔開的串聯空間；k)至少一個空腔；l)至少一列隔開的串聯分隔倉。
文檔編號C01B3/56GK1069205SQ92104388
公開日1993年2月24日 申請日期1992年5月13日 優先權日1991年5月13日
發明者山口俊雄, 小林康 申請人:東洋工程株式會社