專利名稱：從氣流中回收烴類的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過吸附法來分離氣體混合物組份的方法。更具體地說，本發(fā)明涉及用變壓吸附(PSA)方法從空氣或空氣組份中分離低分子量烴類或其組份的方法。
發(fā)明的技術(shù)背景含甲烷之類的低分子量烴的氣體混合物常存在于煤礦、油田和其他地下沉積物的氣體混合物中，各種工業(yè)過程往往也產(chǎn)生這類氣體混合物。由于其價值，從這些氣體混合物中回收烴類具有巨大的經(jīng)濟(jì)動力。
許多方法可用于分離上述氣體混合物的組份。一種用于分離氣體混合物組份的高效方法是低溫蒸餾。該項技術(shù)對于處理原料氣體中不含氧氣和可燃?xì)怏w混合物的大規(guī)模分離塔來說是非常有用的。然而，如果在蒸餾塔中將包括烴和空氣之類的含氧氣體的氣體混合物低溫分離成基本上純的烴和氧氣流，會在塔中的某一點形成可燃混合物，由此就有爆炸的危險。因此，低溫分離不能用來安全分離氧氣和烴類的混合物。
然而，如果先將氧氣從氣體混合物中分離，低溫分離也可用來將氣態(tài)的烴與含氧氣體混合物的其它組份分離。例如通過氧氣和部分烴氣體的催化燃燒可從混合物中除去氧。這種分離方法也有其主要缺點。第一，氧化是強(qiáng)放熱反應(yīng)，因此必須采取排除廢熱的措施。第二，在燃燒中浪費(fèi)了一些有價值的烴。因此可以理解，只有當(dāng)氣體混合物中氧氣的濃度很低時，如低于1％(體積)，這種回收烴氣體的方法才可使用。
另一種曾被考慮用于從含氧氣體混合物中回收氣態(tài)烴的方法是吸附。按照該方法，將氣體混合物通過一種吸附劑，該吸附劑可從氣體混合物中優(yōu)先吸附烴。氣態(tài)烴一般作為解吸產(chǎn)物流回收，而混合物中的其他氣體一般作為非吸附產(chǎn)物流回收。然而，常規(guī)吸附方法對于從烴—氧氣體混合物中回收氣態(tài)烴來說還不能實用，因為當(dāng)該方法被優(yōu)化成生產(chǎn)高純烴時，難于產(chǎn)生含濃度低于可燃混合物下限的可燃?xì)怏w的非吸附氣流。
某些變壓吸附方法曾被成功地用于從空氣或其他含氧氣體混合物中回收高純度的烴氣體，而不產(chǎn)生可燃?xì)怏w混合物。例如，美國專利4,305,734(McGill申請的)揭示了一種從可燃?xì)怏w—空氣混合物中分離甲烷之類的可燃?xì)怏w的方法，該方法讓氣體混合物通過優(yōu)先吸附可燃?xì)怏w的吸附劑床。McGill方法的吸附步驟是按如下方法進(jìn)行的先用可燃?xì)怏w順流吹掃(flush)吸附塔，然后通過吸附塔的降壓從吸附塔中回收可燃?xì)怏w。美國專利5,229,089(Ramachndran等申請的)揭示了從氣流的其他組份中回收甲烷之類的可燃?xì)怏w的方法，該方法包括用原料氣體使吸附塔增壓的步驟，這時可燃?xì)怏w被吸附，然后，用解吸氣體順流吹掃吸附床。
所需的吸附特征使這種氣體分離方法特別適用于從含氧氣體混合物中分離烴之類的可燃?xì)怏w。本發(fā)明提供了一種改進(jìn)的用于從大氣氣體中分離通常為氣態(tài)的烴的變壓吸附方法。發(fā)明的概述按照本發(fā)明的廣義概念，用變壓吸附方法從主要包括一種或多種含1—5個碳原子的烴和氮氣、氧氣和氬氣中至少一種氣體的氣體混合物中回收富烴產(chǎn)物，該方法使用能從氣體混合物中選擇性地吸附烴的吸附劑，該循環(huán)包括步驟(a)通過使氣體混合物順流流入吸附床而將吸附床加壓至約15—45psig的吸附壓力(約絕壓2.0—4.1巴)，步驟(b)通過讓富烴產(chǎn)物順流通入吸附床而吹掃吸附床，同時順流從吸附床中提取脫烴氣體，步驟(c)逆流使吸附床降壓，由此從中解吸富烴產(chǎn)物并再生吸附床。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方案中，變壓吸附循環(huán)包括步驟(a)經(jīng)逆向通入如下步驟(d)中產(chǎn)生的吸附床順流減壓氣體使吸附床部分增壓，步驟(b)通過在吸附床中順流加入氣體混合物將吸附床加壓至約15—45psig的吸附壓力；步驟(c)將富烴產(chǎn)物氣體順流通入吸附床，同時從吸附床中順流提取脫烴氣體；步驟(d)經(jīng)順流從吸附床中提取氣體使吸附床部分降壓；以及步驟(e)經(jīng)從吸附床中逆向提取吸附的烴氣體而使吸附床進(jìn)一步降壓，由此再生吸附床并產(chǎn)生富烴產(chǎn)物。
在本發(fā)明的另一個優(yōu)選的實施方案中，變壓吸附循環(huán)包括步驟(a)經(jīng)逆向通入如在步驟(c)中產(chǎn)生的吸附床脫烴氣體使吸附床部分增壓，步驟(b)通過在吸附床中順流加入原料氣體將吸附床加壓至約15—45psig的吸附壓力；步驟(c)將富烴產(chǎn)物氣體順流通入吸附床，同時從吸附床中順流提取脫烴氣體；步驟(d)經(jīng)從吸附床中逆向提取吸附的烴氣體而使吸附床降壓，由此再生吸附床并產(chǎn)生富烴產(chǎn)物。
在本發(fā)明的最優(yōu)選的實施方案中，變壓吸附循環(huán)包括步驟(a)經(jīng)逆向通入如下步驟(e)中產(chǎn)生的順流減壓氣體使吸附床增壓，步驟(b)經(jīng)逆向通入如在步驟(d)中產(chǎn)生的脫烴氣體使吸附床部分進(jìn)一步增壓；步驟(c)通過在吸附床中順流加入氣體混合物將吸附床加壓至約15—45psig的吸附壓力；步驟(d)將富烴產(chǎn)物氣體順流通入吸附床，同時從吸附床中順流提取脫烴氣體；步驟(e)經(jīng)順流從吸附床中提取氣體使吸附床部分降壓；以及步驟(f)經(jīng)從吸附床中逆向提取吸附的烴氣體而使吸附床進(jìn)一步降壓，由此再生吸附床并產(chǎn)生富烴產(chǎn)物。
經(jīng)從吸附床中逆向提取吸附的烴氣體而使吸附床降壓的吸附床再生步驟可按如下進(jìn)行將吸附床排氣至大氣壓力或以上的壓力，或用真空泵將吸附床抽真空至非常低的壓力，或組合使用排氣降壓和抽真空。吸附劑一般通過使它降壓至約100—2000毫巴，較好地至150—1000毫巴的絕對壓力而被再生。
在優(yōu)選的實施方案中，吸附壓力一般在約20—40psig(約絕壓2.4—3.8巴)之間。
在上述實施方案的一種演變方案中，吸附過程在用原料氣體使吸附床加壓至所需生產(chǎn)壓力的步驟和順流將富烴產(chǎn)物氣體通入吸附床并同時順流從吸附床中提取脫烴氣體的步驟之間還可包括供料/生產(chǎn)步驟。在供料/生產(chǎn)步驟中，將氣體混合物順流通入吸附床，同時從吸附床中順流提取非吸附脫烴氣體。
當(dāng)本方法用于從含氧氣體混合物中回收烴時，如有需要，殘余的氧氣隨后可從回收的富烴產(chǎn)物流中清除，其方法如下在燃燒條件下使產(chǎn)物流與氧化催化劑接觸，由此促使氧氣與烴反應(yīng)，產(chǎn)生水和其他如二氧化碳或二氧化硫之類的副產(chǎn)物。另一種方法是使產(chǎn)物流與氫氣和氧化催化劑接觸，以生成水。水和其他副產(chǎn)物可通過氧化鋁、硅膠、3A沸石之類的合適吸附劑的吸附作用從產(chǎn)物流中除去。
在優(yōu)選的實施方案中本發(fā)明被用于從氣流中回收甲烷、乙烷、丙烷或其二個或所有組份的混合物。在最優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明被用于從氣流中回收甲烷。
在另一個優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明的方法被用于從氮氣混合物、氧氣混合物或空氣中分離氣態(tài)烴。在特別優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明方法被用來從甲烷—空氣混合物中回收甲烷。附圖的簡要說明參照如下示范性的實施方案的描述并結(jié)合附圖可更清楚地理解本發(fā)明。附圖中


圖1是適合于用本發(fā)明方法從氣體混合物中回收烴氣體的變壓吸附系統(tǒng)的一個實施方案的簡圖；圖2A—2F表示本發(fā)明的廣義實施方案的步驟，這些步驟在一雙床系統(tǒng)中進(jìn)行，一床吸附，另一床解吸。
在圖中僅包括理解本發(fā)明必需的設(shè)備、閥門和管線。發(fā)明的詳細(xì)描述本發(fā)明的益處來自于使用獨特的變壓吸附循環(huán)并在規(guī)定壓力范圍內(nèi)實施循環(huán)的吸附步驟。這些因素使生產(chǎn)富烴產(chǎn)物、乃至高純烴產(chǎn)物成為可能。本公開中所用的術(shù)語“富烴產(chǎn)物”是指比進(jìn)入系統(tǒng)中的原料氣體混合物含更高濃度烴的氣體產(chǎn)物，術(shù)語“高純烴”是指含96％(體積)或更高濃度烴的氣體產(chǎn)物。本發(fā)明的變壓吸附循環(huán)包括吹掃步驟，在該步驟中用高純烴從吸附床吹掃非吸附的氣體組份。高壓吹掃氣流在吸附壓力下(即在約15—45，較好地在約20—40psig的壓力下)順流通入吸附床。
本發(fā)明的方法可在單個吸附塔或單組同時進(jìn)行不同操作的吸附塔中進(jìn)行，如有需要，本發(fā)明的方法可在多個吸附塔或多組同時進(jìn)行不同操作的吸附塔中進(jìn)行。當(dāng)使用包括單個吸附塔或單組同時進(jìn)行相同操作的吸附塔系統(tǒng)時，必須周期性地停止吸附步驟，以便再生吸附床，而當(dāng)使用多個并行和同時進(jìn)行不同操作的吸附塔時，可將一個或多個吸附塔用于生產(chǎn)純化氣體，同時對一個或多個其他吸附塔進(jìn)行再生。
吸附塔包括一種或多種選擇性地從氣流中吸附烴的吸附劑。適用的吸附劑包括沸石分子篩、碳分子篩、活性炭等。在某些情況下需要在主吸附塔的上游設(shè)置包括硅膠或氧化鋁的保護(hù)床，以便從原料氣體中清除水蒸汽。
本發(fā)明方法較好地被用來從氮氣、氧氣、氬氣或這些氣體的混合物中分離C1—C5烴?？捎帽景l(fā)明方法分離的烴包括甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯、戊烷、戊烯等。本發(fā)明特別適用于從甲烷和/或乙烷和/或丙烷的濃度大于氣體混合物可燃上限的含氧氣體混合物中分離出甲烷、乙烷或丙烷或主要含這些氣體中二種或三種組份的混合物(如天然氣)，因為本方法可進(jìn)行分離，但不會形成可燃?xì)怏w或爆炸性氣體。
雖然如上所述，這種系統(tǒng)僅被認(rèn)為是適合于實施本發(fā)明方法的示范性系統(tǒng)，但本發(fā)明方法將在一個包括兩個并行吸附床的吸附系統(tǒng)中實施時進(jìn)一步加以闡述。圖1中表示了一個典型的適用系統(tǒng)?，F(xiàn)參照圖1，如圖所示，圖1中有一個包括并行吸附塔A和B的吸附系統(tǒng)，每個吸附塔裝有一種能從系統(tǒng)中待處理的氣體混合物中選擇性地吸附烴的吸附劑。原料氣體經(jīng)原料輸送管2送入吸附塔A和B，原料輸送管2將原料氣源(未標(biāo)出)連接至吸附塔原料輸送管4和6上，原料輸送管4和6又分別連接到吸附塔A和B的進(jìn)料口上，輸送管4和6上分別裝有閥門8和10，這樣原料氣體可交替地送入吸附塔A和B中。在非吸附產(chǎn)物輸出端，吸附塔A和B被分別連接到非吸附產(chǎn)物輸出管12和14上。輸出管12和14分別裝有閥門16和18，閥門16和18用于從吸附塔A和B的任何一個中選擇性地排出非吸附產(chǎn)物氣體。輸出管12和14在閥門16和18之間某一點處連接到輸出管20上。輸出管20又被連接到非吸附產(chǎn)物儲罐C上。如有必要，非吸附產(chǎn)物氣體可經(jīng)管線22從儲罐C輸送到產(chǎn)物儲罐或被排到大氣中。
非吸附產(chǎn)物回填氣體可經(jīng)管線24輸送到吸附塔A和B中，管線24可分別通過閥門26和28與管線12和14進(jìn)行流體交換。
吸附塔A和B的非吸附產(chǎn)物端可通過吸附塔壓力平衡管線30進(jìn)行流體交換。打開閥門32可導(dǎo)致氣體流經(jīng)管線30。
所示系統(tǒng)裝有吸附塔抽真空管線34，這樣可將解吸富烴產(chǎn)物氣體從吸附塔A和B中排出。管線34分別經(jīng)管線36和38與原料輸送管4和6進(jìn)行流體交換。管線40和42中的流量可分別被閥門44和46控制。真空泵原料輸送管42將管線34連接到真空泵48的入口端。解吸烴輸出管線50將真空泵48的輸出端連接到烴產(chǎn)物氣體儲罐D(zhuǎn)上。管線40連接管線34和50，這樣為真空泵48設(shè)置了旁路。管線52將解吸烴產(chǎn)物氣體從儲罐D(zhuǎn)中輸送到烴氣體儲罐中。解吸烴產(chǎn)物氣體也可經(jīng)管線54返回吸附塔A和B，以用于吹掃。管線54將管線52連接到烴吹掃壓縮機(jī)58的入口。與壓縮機(jī)58的輸出端連接的吹掃氣體管線60可通過閥門62和64分別與吸附塔原料輸送管4和6進(jìn)行流體交換。
本發(fā)明的方法將在用于圖1所示的塔中從甲烷—空氣混合物中回收甲烷時加以描述。上述甲烷—空氣混合物中甲烷的濃度超過混合物的可燃上限。該上限在大氣壓力和25℃時為約14％(體積)甲烷。在本說明書中關(guān)于通過吸附床中氣體流向所用的術(shù)語“順流”和“順流地”是指從吸附塔的原料氣體入口端向非吸附產(chǎn)物氣體輸出端的流動。術(shù)語“逆向”和“逆向地”是指相反方向的流動，即從吸附塔的非吸附產(chǎn)物氣體輸出端向原料氣體輸入端的流動。
本發(fā)明方法的一個優(yōu)選的實施方案的循環(huán)列于表I表I步驟 吸附塔A 吸附塔B1均壓平衡2產(chǎn)物回填排空降壓3供料加壓抽真空減壓4共吹掃/生產(chǎn) 抽真空減壓5均壓均壓6排空降壓產(chǎn)物回填7抽真空減壓 供料加壓8抽真空減壓 共吹掃/生產(chǎn)在表I所述的循環(huán)中，步驟1、2、3和4進(jìn)行的條件較好分別等同于步驟5、6、7、和8進(jìn)行的條件。在步驟1開始時，圖1中吸附塔A剛完成再生階段，吸附塔B剛完成循環(huán)的生產(chǎn)階段。在步驟1中，系統(tǒng)中閥門32被打開，而其他所有閥門被關(guān)閉。順流降壓氣體經(jīng)管線30順流流出吸附塔B，并逆向流入吸附塔A，這樣使吸附塔A加壓。該步驟的目的是保存一些剛完成生產(chǎn)的吸附塔中儲存的壓力能，并在甲烷回收步驟前清除一些吸附塔B中所含的空氣較多的空隙空間氣體(void space gas)。雖然該步驟稱為均壓步驟，但它沒有必要進(jìn)行到吸附塔A和B間達(dá)到完全平衡為止。
一旦步驟1完成后，閥門32就被關(guān)閉，而閥門26、38和44則被打開?，F(xiàn)開始步驟2，即產(chǎn)物回填步驟，吸附塔A被從儲罐C經(jīng)管線24、閥門26和管線12進(jìn)入吸附塔A的產(chǎn)物氣體(空氣)的逆流進(jìn)一步部分加壓。同時通過將富含甲烷氣體經(jīng)管線6、閥門38、管線34、閥門44和管線40排入儲罐D(zhuǎn)而使富含甲烷的氣體從吸附塔B中的吸附劑中逆向解吸出來。從吸附塔B中排空出來的氣體一般含有80％(體積)或更多的甲烷。一部分這種氣體經(jīng)管線52送入甲烷產(chǎn)物儲罐中，其余部分作為吹掃氣體經(jīng)管線54被循環(huán)到吸附塔中。
步驟2完成后，閥門38仍處于開啟狀態(tài)，閥門26和44則被關(guān)閉(在該實施方案中)，閥門8和46被打開，并開動真空泵54，開始步驟3。在步驟3中所有其他閥門仍被關(guān)閉。在該步驟中，吸附塔A繼續(xù)用經(jīng)管線2、閥門8和管線4順流進(jìn)入吸附塔A中的新鮮原料氣流加壓，直至吸附塔A中壓力達(dá)到所需操作壓力。同時，通過經(jīng)管線6、閥門38、管線34和42和閥門46真空抽氣開始對吸附塔B的逆向抽真空。富烴氣體經(jīng)真空泵48抽出并排入儲罐D(zhuǎn)。
在吸附器A被完全加壓后，步驟3結(jié)束，而步驟4則開始了。在步驟4中，閥門38和46仍處于開啟狀態(tài)，閥門16、56和62被打開，閥門8被關(guān)閉。所有的其他閥門仍處于關(guān)閉狀態(tài)。烴產(chǎn)物吹掃氣體現(xiàn)通過管線52和54、以及閥門56被抽到吹掃氣體壓縮機(jī)58中。當(dāng)該氣體通過壓縮機(jī)58時，它的壓力被升高至吸附塔A中的吸附壓力。然后它經(jīng)管線60和閥門62進(jìn)入吸附塔A中。順流通過吸附塔A的吹掃氣體從該塔的入口端起吹掃非吸附氣體，在吸附塔A中吸附前沿移向非吸附產(chǎn)物出口端。當(dāng)甲烷前沿在吸附塔中向前移動時，非吸附氣體經(jīng)管線12從吸附塔A中被清除。最初離開吸附塔A的氣體含有大量空氣。該氣體流經(jīng)閥門16和管線20進(jìn)入非吸附產(chǎn)物儲罐C。當(dāng)吸附塔A中的吸附前沿到達(dá)所需位置時，進(jìn)入吸附塔A中的吹掃氣體流被終止。終止位置最好位于吸附塔的非吸附產(chǎn)物氣體出口端附近，這樣吸附系統(tǒng)可以最大效率地進(jìn)行操作。避免甲烷從吸附塔A中大量穿透(substantial breakthrough)出去，以防止經(jīng)非吸附氣體出口端離開該塔的氣體含有足量的甲烷，形成可燃?xì)怏w。當(dāng)吸附塔A經(jīng)受吹掃和生產(chǎn)時，繼續(xù)進(jìn)行吸附塔B的逆向真空減壓。當(dāng)這一步驟完成后，本發(fā)明方法的前半部分循環(huán)就完成了。
后半部分循環(huán)按如下方法進(jìn)行通過操作與上述各步中操作的閥門相應(yīng)的閥門而將步驟1—4中在吸附塔A和B中進(jìn)行的動作顛倒過來。因此，在步驟5中，僅閥門32被打開，平衡氣體從吸附塔A流向吸附塔B；在步驟6中，僅閥門28、36和44被打開，回填氣體流入吸附塔B中，同時吸附塔A經(jīng)受逆向排空降壓；在步驟7中，僅閥門10、36和46被打開，并開動真空泵，吸附塔B用新鮮的原料氣體加壓至操作壓力，而吸附塔A經(jīng)受真空解吸；在步驟8中，僅閥門18、36、46、56和64被打開，真空泵48仍在運(yùn)轉(zhuǎn)，吸附塔B經(jīng)受順流烴產(chǎn)物吹掃和非吸附產(chǎn)物生產(chǎn)步驟，而吸附塔A完成了真空減壓。
在表I中，吸附塔A中的步驟7和8以及吸附塔B中的步驟3和4都表示為真空減壓步驟。如果需要將吸附床排空至大氣壓力或更高的壓力，這些步驟當(dāng)然可被排空降壓步驟所代替(吸附塔A中的步驟6和吸附塔B中的步驟2)。
上述循環(huán)是一個優(yōu)選的操作循環(huán)，因為它可以生產(chǎn)較高純度(如純度為96％(體積)或更高)的富含甲烷的產(chǎn)物流(作為解吸氣體產(chǎn)物)，而同時產(chǎn)生含3％(體積)或更低濃度的甲烷的廢氣流。富含甲烷的氣流可被安全地儲存或運(yùn)輸，因為它含有不足以使其可燃的氧氣。廢氣流可被釋放到大氣中，因為它含有環(huán)境可接受量的甲烷；它可被催化氧化，以將氣流中的甲烷轉(zhuǎn)化為二氧化碳或水蒸汽；或它可被用作其它用途，如用作在下述的富含甲烷氣體后提純操作中使用的干燥塔吹掃氣體。
作為上述方法的一種演變方案，該循環(huán)可通過省略步驟2和6中產(chǎn)物的回填部分而加以變化。在該演變方案中以前由產(chǎn)物回填步驟產(chǎn)生的加壓作用可通過延長原料加壓步驟而加以實現(xiàn)。該實施方案不如優(yōu)選的循環(huán)那樣有效，因為它會產(chǎn)生純度較低的非吸附氣流，但在對氣流純度要求不高的場合，和當(dāng)需要以較高的物料通過量進(jìn)行操作時，該實施方案可有利地加以使用。
在優(yōu)選的循環(huán)的另一種變動中，在供料加壓步驟(步驟3和7)后可分別跟著供料/生產(chǎn)步驟(分別為步驟3A和7A)，在這個過程中，在吸附塔的壓力達(dá)到所需的操作壓力后，在生產(chǎn)非吸附產(chǎn)物的同時，繼續(xù)將原料氣體通入吸附塔。步驟3A和7A較好地有相同的持續(xù)時間。在步驟3A中閥門8、16、38和44被打開，吸附塔A處于供料/生產(chǎn)方式中，而吸附塔B經(jīng)受逆向排空降壓；在步驟7A中，閥門10、18、36和44被打開，吸附塔B處于供料/生產(chǎn)方式中，而吸附塔A進(jìn)行逆向排空降壓。這些變異的效果是增加了體系中原料氣體的通過量，但降低了解吸產(chǎn)物的純度。
本發(fā)明將用如下的實施例作進(jìn)一步的描述，在實施例中，如果沒有其他說明，份數(shù)、百分?jǐn)?shù)和比率以體積為基準(zhǔn)。實施例本實施例包括三步操作，每步操作除了吸附壓力被改變以外，其它所有方面都相同。操作中所用的原料氣體是52％甲烷和48％氮氣的混合物。操作在一對排列成圖1中所示系統(tǒng)的吸附塔中進(jìn)行。吸附塔的高度為22英寸，內(nèi)徑為11/16英寸，體積為0.79升。吸附塔中裝有12×40目活性炭(ATOCHEM N.A.以商品名GAC 40出售)。
本實驗中所用的六步吸附循環(huán)表示在圖2A至2F中。吸附過程的每半個循環(huán)包括三個步驟即持續(xù)5秒的均壓步驟、持續(xù)10秒的供料/生產(chǎn)—吸附床抽真空步驟和持續(xù)15秒的富含甲烷氣體順流吹掃—吸附床抽真空步驟。在均壓步驟中，吸附床的出口端被連接起來(圖2A和2D)。在供料/生產(chǎn)—吸附床抽真空步驟中，將新鮮的原料氣體在規(guī)定的吸附壓力下送入一個吸附塔，同時將脫甲烷氣體從吸附塔的非吸附氣體出口端抽出來，并將其他的吸附塔被抽真空(圖2B和2E)。在吸附床再生/富含甲烷氣體順流吹掃一吸附床抽真空步驟中，一個吸附塔用富含甲烷的氣體進(jìn)行順流吹掃，同時將非吸附氣體從吸附塔中吹掃出來，其他的吸附塔被進(jìn)一步解吸到稍高于大氣壓力的最后壓力(圖2C和2F)。吸附在室溫下繼續(xù)進(jìn)行。各個操作中所得到的吸附壓力和結(jié)果列于表II中。
表II操作壓力psig％甲烷(LPP1)115 80.0230 90.0350 75.51被解吸的富含甲烷的產(chǎn)物上述的實施例表明解吸甲烷產(chǎn)物在30psig時的純度比它在15psig和50psig時的純度要高。這是出人意料之外的，因為產(chǎn)物純度一般隨吸附壓力的增加而增加；因此曾預(yù)料，在吸附壓力為50psig時的甲烷產(chǎn)物純度要高于吸附壓力為30psig時的純度。
雖然參照具體的實施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但可以認(rèn)為，它的各種變化是可預(yù)料的。例如，本發(fā)明可用于處理從如油井和化學(xué)處理裝置之類的其它來源中得到的烴氣流，在本發(fā)明方法中使用的吸附循環(huán)可包括上述步驟以外的步驟。本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求書的幅度加以限定。
權(quán)利要求
1.一種在選擇性地吸附一種或多種含1—5個碳原子的烴的吸附床中用變壓吸附方法從包括一種或多種上述的烴和氮氣、氧氣和氬氣中至少一種氣體的氣體混合物中分離一種或多種上述烴的方法，其特征在于它包括如下步驟(a)通過使上述氣體混合物順流流入上述吸附床而將上述吸附床加壓至約15—45psig的吸附壓力；(b)在上述吸附壓力下用富烴產(chǎn)物順流吹掃吸附床，由此產(chǎn)生脫烴氣體；(c)逆流使上述吸附床降壓，由此再生上述吸附床并產(chǎn)生富烴產(chǎn)物。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于它在步驟(b)和(c)之間還包括通過從吸附床中順流釋放氣體而使上述的吸附床部分降壓的附加步驟，以及在步驟(a)之前通過將釋放的氣體逆向通入上述的吸附床中而使上述吸附床部分加壓的預(yù)備步驟作為上述的附加步驟。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于它在步驟(a)之前還包括通過將上述脫烴氣體逆向通入上述吸附床中而使上述吸附床至少部分加壓的附加步驟。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于它在上述預(yù)備步驟和步驟(a)之間還包括通過將上述脫烴氣體逆向通入上述吸附床中而使上述吸附床進(jìn)一步加壓的附加步驟。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于它在步驟(a)和(b)之間還包括在順流從吸附床中提取脫烴氣體的同時順流將上述氣體混合物通入上述吸附床中的附加步驟。
6.如權(quán)利要求1至5中任何一項所述的方法，其特征在于上述氣體混合物包括空氣和至少一種選自甲烷、乙烷和丙烷的烴。
7.如權(quán)利要求1至5中任何一項所述的方法，其特征在于上述氣體混合物包括甲烷和氮氣。
8.如權(quán)利要求1至5中任何一項所述的方法，其特征在于上述的氣體混合物包括甲烷和氧氣。
9.如權(quán)利要求1至5中任何一項所述的方法，其特征在于上述的氣體混合物含有氧氣，上述的富烴產(chǎn)物通過使其中所含的氧氣與氫氣、上述的一種或多種烴或其混合物進(jìn)行催化反應(yīng)而被進(jìn)一步提純。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于使烴產(chǎn)物通過吸附床以除去催化反應(yīng)中產(chǎn)生的水汽，所述的吸附床包括選自氧化鋁、硅膠、3A沸石或其混合物的吸附劑。
全文摘要
一種在選擇性地吸附甲烷的吸附床中用變壓吸附方法從包括甲烷和氮氣、氧氣和氬氣中一種或多種氣體的氣體混合物中分離甲烷的方法，它包括如下步驟在約15-45psig的生產(chǎn)壓力下將氣體混合物順流通入吸附床，用富含甲烷的氣體順流吹掃吸附床，同時從吸附塔的非吸附產(chǎn)物端提取非吸附產(chǎn)物氣體，以及逆向使上述吸附床降壓，由此產(chǎn)生富含甲烷的氣體。
文檔編號B01D53/047GK1134970SQ9610101
公開日1996年11月6日 申請日期1996年1月22日 優(yōu)先權(quán)日1995年1月23日
發(fā)明者阿瑟·雪利 申請人:波克股份有限公司