(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: (13) (1) T3 Int.Cl. B01D 3/047 (06.01) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: Europejski Biuletyn Patentowy 11/21 EP B1 (4) Tytuł wynalazku: Sposób adsorpcji zmiennociśnieniowej z wieloma równoległymi zbiornikami ze złożami () Pierwszeństwo: US (43) Zgłoszenie ogłoszono: w Europejskim Biuletynie Patentowym nr 08/04 (4) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: Wiadomości Urzędu Patentowego 11/ (73) Uprawniony z patentu: Air Products and Chemicals, Inc., Allentown, US (72) Twórca(y) wynalazku: PL/EP T3 SANG KOOK LEE, Breinigsville, US JUSTIN DAVID BUKOWSKI, Lenhartsville, US CAROLYN TAYLOR ZELSON, Lansdale, US MARK EPHRAIM LEVINE, Orefield, US (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Bolesław Krzysztof Kiciak PRZEDSIĘBIORSTWO RZECZNIKÓW PATENTOWYCH PATPOL SP. Z O.O. SKR. POCZT Warszawa 1 Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).

2 Opis wynalazku TŁO WYNALAZKU 1 [0001] Adsorpcja zmiennociśnieniowa (PSA, ang.: Pressure Swing Adsorption) to znany sposób rozdzielania mieszanin gazów o dużej ilości oraz oczyszczania strumieni gazów zawierających niskie stężenia składników niepożądanych. Sposób rozwinięto i dostosowano do szerokiego wachlarza gazów zasilających, warunków pracy, czystości produktu i odzyskiwania produktu. Wiele układów adsorpcji zmiennociśnieniowej wykorzystuje dwa lub więcej równoległych złóż adsorbentu, pracujących w sekwencji cyklicznej aby utrzymać stałą szybkość przepływu produktu, podczas gdy wybrane złoża podlegają różnym etapom, włączając adsorpcję/wytwarzanie produktu, gwałtowne obniżanie ciśnienie, wytwarzanie próżni, oczyszczanie, równowagowanie ciśnieniowe, ponowne zwiększanie ciśnienia i inne powiązane etapy. Aby osiągnąć wysoką czystość i/lub odzysk wartościowych produktów gazowych, takich jak wodór, tlenki węgla, gaz syntezowy, węglowodory lekkie i tym podobne, wymagane jest wiele złóż adsorbentu stosujących liczne etapy procesowe. Układy PSA o wielu złożach, wykorzystujące te etapy procesowe, stosowane są również w odzyskiwaniu tlenu z powietrza dla wielu zastosowań przemysłowych i dla przenośnych medycznych koncentratorów tlenu. [0002] Amerykańskie zgłoszenie patentowe nr US 06/0161 A1 ujawnia zespoły do adsorpcji zmiennociśnieniowej z układami regulacji oczyszczania i zespoły generowania wodoru i/lub zawierające je układy ogniw paliwowych. Zespoły adsorpcji zmiennociśnieniowej pracują zgodnie z cyklem PSA w celu wytworzenia strumienia produktu wodorowego i strumienia produktów ubocznych ze strumienia gazu mieszanego. [0003] Amerykańskie zgłoszenie patentowe nr US 03/1679 A1 ujawnia instalację obejmującą wiele adsorberów pracujących zgodnie z cyklem z wieloma fazami czasowymi. 2 [0004] Amerykańskie zgłoszenie patentowe nr US 04/0046 A1 ujawnia sposób polegający na stosowaniu tylko dwóch adsorberów, które stosuje się kolejno do przesuniętego w fazie cyklu polegającego na fazie adsorpcji, pod wysokim ciśnieniem cyklu i fazy regeneracji, kończącego się na ponownym zwiększeniu ciśnienia adsorbera. [000] Amerykański dokument patentowy nr US 4,761,16 ujawnia sposób i urządzenie do automatycznej kontroli ponownego zwiększania ciśnienia produktu w procesie adsorpcji zmiennociśnieniowej. [0006] Europejskie zgłoszenie patentowe nr EP A2 ujawnia układ koncentratora tlenu z kompensacją wysokościową, obejmujący co najmniej jeden podukład generatora tlenu i podukład sprężonego powietrza. 3 [0007] Właściwy dobór i konstrukcja zbiorników adsorpcyjnych i złóż stanowi ważny czynnik przy minimalizowaniu kosztów kapitałowych i maksymalizowaniu wydajności roboczej układów PSA. Aby podczas etapów procesowych osiągnąć właściwy kontakt gaz-adsorbent, w stanie techniki stosowano różne rodzaje konstrukcji i większość jest przeznaczona dla instalacji wewnątrz cylindrycznych zbiorników ciśnieniowych. Złoża ziarniste są powszechnie stosowane i mogą być umieszczane 1

3 w złożach cylindrycznych, w których gaz przepływa w kierunku osiowym, lub w złożach pierścieniowych, w których gaz przepływa w kierunku radialnym. Zastosowano różne sposoby do podtrzymywania złóż adsorbentu ziarnistego w osiowych lub radialnych konfiguracjach przepływu. 1 [0008] W dziedzinie adsorpcyjnego rozdzielania gazów istnieje ciągłe zapotrzebowanie na konstrukcje zbiorników, które maksymalizują ilość pracy wytwórczej przeprowadzonej w warsztacie i minimalizują ilość pracy wytwórczej i montażowej wymaganej podczas instalowania w terenie. Wymaga to zbiorników adsorpcyjnych, które można bezpiecznie przewozić w postaci prawie kompletnej, gdzie korzystnie zbiorniki są upakowane adsorbentem w warsztacie. Istnieje również zapotrzebowanie na konstrukcje złóż, które minimalizują wolną objętość (to jest objętość pustą nie zajmowaną przez adsorbent) wewnątrz zbiorników adsorpcyjnych. Dalej, pożądane jest stosowanie konstrukcji adsorbera i sposobów wytwarzania, które zapewniają zasadniczo identyczne działanie/funkcjonowanie każdego złoża adsorpcyjnego w pracy układów PSA o wielu złożach. Ponadto, istnieje zapotrzebowanie na udoskonaloną konstrukcję i sposoby pracy dla dużych instalacji PSA, z szybkościami wytwarzania gazu większymi niż zdolność układów o jednej linii technologicznej, które wykorzystują zbiorniki adsorpcyjne mające maksymalną możliwą do przewożenia średnicę. [0009] Potrzeby te są rozwiązywane przez postacie wykonania niniejszego wynalazku opisane poniżej i określone przy pomocy towarzyszących zastrzeżeń. STRESZCZENIE WYNALAZKU [00] Przedmiotem wynalazki jest sposób adsorpcji zmiennociśnieniowej do rozdzielania gazowej mieszaniny zasilającej zawierającej dwa lub więcej składników, który to sposób obejmuje (a) dostarczenie układu adsorpcji zmiennociśnieniowej, obejmującego jedno lub więcej złóż kompozytowych, gdzie każde złoże kompozytowe obejmuje materiał adsorbentu rozmieszczony w dwóch lub więcej zbiornikach w konfiguracji przepływu równoległego, gdzie każdy zbiornik ma stronę załadowczą i stronę produktu; 2 (b) przeprowadzanie sekwencyjnych etapów cyklicznych, obejmujących (b1) wprowadzanie gazowej mieszaniny zasilającej do stron załadowczych dwóch lub więcej zbiorników złoża kompozytowego i odprowadzanie produktu gazowego ze stron produktu dwóch lub więcej zbiorników złoża kompozytowego, (b2) odprowadzanie gazu przy zmniejszającym się ciśnieniu ze stron załadowczych dwóch lub więcej zbiorników złoża kompozytowego, (b3) oczyszczanie złoża kompozytowego przez wprowadzanie gazu czyszczącego do stron produktu dwóch lub więcej zbiorników złoża kompozytowego i odprowadzanie wypływowego gazu czyszczącego ze stron załadowczych dwóch lub więcej zbiorników złoża kompozytowego, i 3 (b4) wprowadzanie gazu do stron produktu i/lub stron załadowczych dwóch lub więcej zbiorników złoża kompozytowego przy rosnącym ciśnieniu; i 2

4 (c) dla dowolnych etapów sekwencyjnych, nastawienie szybkości przepływu lub szybkości przepływów jednego lub więcej gazów, wybranych z grupy obejmującej (c1) gaz wprowadzany do strony lub stron załadowczych dowolnych dwóch lub więcej zbiorników, (c2) gaz wprowadzany do strony lub stron produktu dowolnych dwóch lub więcej zbiorników, (c3) gaz odprowadzany ze strony lub stron załadowczych dowolnych dwóch lub więcej zbiorników i (c4) gaz odprowadzany ze strony lub stron produktu dowolnych dwóch lub więcej zbiorników. [0011] Szybkość przepływu lub szybkości przepływu można nastawiać aby utrzymać wartości wybranych parametrów kontrolnych dla dwóch lub więcej zbiorników tak, że (a) różnica bezwzględna między wybranymi parametrami kontrolnymi dla dowolnych dwóch lub więcej zbiorników jest mniejsza niż określona wcześniej wartość, lub 1 (b) różnica bezwzględna między wybranym parametrem kontrolnym z każdego z dwóch lub więcej zbiorników złoża kompozytowego i średnia parametrów kontrolnych z każdego z dwóch lub więcej zbiorników złoża kontrolnego jest mniejsza niż określona wcześniej wartość, gdzie parametr kontrolny dla każdego zbiornika wybiera się z grupy obejmującej (1) średnie w czasie stężenie wybranego składnika w produkcie gazowym ze zbiornika; (2) minimalne lub maksymalne stężenie wybranego składnika w produkcie gazowym ze zbiornika; (3) średnie w czasie stężenie wybranego składnika w wypływowym gazie czyszczącym ze zbiornika; (4) minimalne lub maksymalne stężenie wybranego składnika w wypływowym gazie czyszczącym ze zbiornika; 2 () minimalne lub maksymalne stężenie wybranego składnika w przestrzeni wolnej adsorbentu w wybranym punkcie w zbiorniku; (6) różnicę ciśnień między dwoma punktami w zbiorniku w wybranym czasie podczas etapów sekwencyjnych; (7) minimalną lub maksymalną temperaturę w wybranym punkcie zbiorników podczas etapów sekwencyjnych; i (8) minimalne lub maksymalne ciśnienie w wybranych punktach w zbiorniku podczas etapów sekwencyjnych. 3

5 1 [0012] Inna postać wykonania, nie według wynalazku, obejmuje układ adsorpcji zmiennociśnieniowej, obejmujący jedno lub więcej złóż kompozytowych, gdzie każde złoże kompozytowe obejmuje materiał adsorbentu i ma stronę załadowczą złoża kompozytowego i stronę produktu złoża kompozytowego, gdzie jedno lub więcej złóż ma rurę rozgałęźną strony załadowczej złoża kompozytowego i rurę rozgałęźną strony produktu złoża kompozytowego, gdzie każde jedno lub więcej złóż kompozytowych obejmuje dwa lub więcej zbiorników rozmieszczonych w konfiguracji przepływu równoległego, mających rurę rozgałęźną strony załadowczej zbiornika i rurę rozgałęźną strony produktu zbiornika, gdzie każdy zbiornik obejmuje część materiału adsorbentu i ma stronę załadowczą zbiornika i stronę produktu zbiornika, gdzie rura rozgałęźna strony załadowczej złoża kompozytowego jest przystosowana aby umieszczać stronę załadowczą tego złoża kompozytowego w połączeniu hydraulicznym płynu ze stronami załadowczymi dwóch lub więcej zbiorników przez rurę rozgałęźną strony załadowczej zbiornika, gdzie rura rozgałęźna strony produktu złoża kompozytowego jest przystosowana aby umieszczać stronę produktu tego złoża kompozytowego w połączeniu hydraulicznym płynu z końcami produktu dwóch lub więcej zbiorników przez odpowiednią rurę rozgałęźną strony produktu zbiornika, i gdzie (a) dowolna rura rozgałęźna strony załadowczej zbiornika obejmuje jeden lub więcej przyrządów ograniczania przepływu, gdzie każdy przyrząd jest przystosowany do nastawiania szybkości przepływu gazu do strony załadowczej odpowiedniego zbiornika i/lub nastawiania szybkości przepływu gazu odprowadzanego ze strony załadowczej odpowiedniego zbiornika, i/lub 2 3 (b) dowolna rura rozgałęźna strony produktu zbiornika obejmuje jeden lub więcej przyrządów ograniczania przepływu, gdzie każdy przyrząd jest przystosowany do nastawiania szybkości przepływu gazu do strony produktu odpowiedniego zbiornika i/lub nastawiania szybkości przepływu gazu odprowadzanego ze strony produktu odpowiedniego zbiornika. [0013] Dowolny jeden lub więcej przyrządów ograniczania przepływu można wybrać z grupy obejmującej kryzy, zawory nastawne, segmenty rury o zmniejszonej średnicy i nastawne zawory zaporowo-zwrotne. [0014] Kolejną postać wykonania, nie według wynalazku, stanowi układ adsorpcji zmiennociśnieniowej, który może obejmować dwa złoża kompozytowe, gdzie każde złoże kompozytowe zawiera materiał adsorbentu i ma stronę załadowczą złoża kompozytowego i stronę produktu złoża kompozytowego, gdzie każde złoże kompozytowe ma rurę rozgałęźną strony załadowczej złoża kompozytowego i rurę rozgałęźną strony produktu złoża kompozytowego, gdzie każde złoże kompozytowe obejmuje 2 do zbiorników rozmieszczonych w konfiguracji przepływu równoległego, mających rurę rozgałęźną strony załadowczej zbiornika i rurę rozgałęźną strony produktu zbiornika, gdzie każdy zbiornik obejmuje część materiału adsorbentu i ma stronę załadowczą zbiornika i stronę produktu zbiornika, gdzie rura rozgałęźna strony załadowczej złoża kompozytowego jest przystosowana aby umieszczać stronę załadowczą tego złoża kompozytowego w hydraulicznym połączeniu płynu ze stronami załadowczymi dwóch lub więcej zbiorników przez rurę rozgałęźną strony załadowczej zbiornika, gdzie rura rozgałęźna strony produktu złoża kompozytowego jest przystosowana aby umieszczać stronę produktu tego złoża kompozytowego w połączeniu hydrauli- 4

6 cznym płynu ze stronami produktu dwóch lub więcej zbiorników przez odpowiednią rurę rozgałęźną strony produktu zbiornika, i gdzie każda rura rozgałęźna strony załadowczej zbiornika obejmuje kryzę i/lub każda rura rozgałęźna strony produktu zbiornika obejmuje kryzę. [001] Kolejna postać, nie według wynalazku, może obejmować układ adsorpcji zmiennociśnieniowej obejmujący (a) jedno lub więcej złóż kompozytowych, gdzie każde złoże kompozytowe zawiera materiał adsorbentu i ma stronę załadowczą złoża kompozytowego i stronę produktu złoża kompozytowego; (b) rurę rozgałęźną strony załadowczej złoża kompozytowego przystosowaną do wprowadzania gazu do strony załadowczej każdego złoża kompozytowego i odprowadzania gazu ze strony załadowczej każdego złoża kompozytowego; (c) rurę rozgałęźną strony produktu złoża kompozytowego przystosowaną do wprowadzania gazu do strony produktu każdego złoża kompozytowego i odprowadzania gazu ze strony produktu każdego złoża kompozytowego; gdzie każde z jednego lub więcej złóż kompozytowych zawiera części materiału adsorbentu rozmieszczone odpowiednio w dwóch lub więcej zbiornikach w konfiguracji przepływu równoległego, gdzie każdy zbiornik ma stronę załadowczą i stronę produktu, gdzie dwa lub więcej zbiorników obejmuje (d) rurę rozgałęźną strony załadowczej zbiornika w połączeniu hydraulicznym płynu z rurą rozgałęźną strony załadowczej złoża kompozytowego i przystosowaną do dzielenia przepływu gazu do strony załadowczej każdego złoża kompozytowego na pojedyncze strumienie gazu i wprowadzania pojedynczych strumieni gazu odpowiednio do dwóch lub więcej zbiorników, i do odprowadzania i łączenia pojedynczych strumieni gazu z dwóch lub więcej zbiorników aby dostarczyć przepływ gazu ze strony załadowczej złoża kompozytowego; i (e) rurę rozgałęźną strony produktu zbiornika w połączeniu hydraulicznym płynu z rurą rozgałęźną strony produktu złoża kompozytowego i przystosowaną do dzielenia przepływu gazu do strony produktu każdego złoża kompozytowego na pojedyncze strumienie gazu i wprowadzania pojedynczych strumieni gazu do odpowiednio dwóch lub więcej zbiorników, i do odprowadzania i łączenia pojedynczych strumieni gazów z dwóch lub więcej zbiorników aby dostarczyć przepływ gazu ze strony produktu złoża kompozytowego; i gdzie (i) rura rozgałęźna strony załadowczej zbiornika obejmuje jeden lub więcej przyrządów ograniczania przepływu, gdzie każdy przyrząd jest przystosowany do nastawiania szybkości przepływu gazu do strony załadowczej odpowiedniego zbiornika i do nastawiania szybkości przepływu gazu odprowadzanego ze strony załadowczej odpowiedniego zbiornika, i/lub gdzie (ii) rura rozgałęźna strony produktu zbiornika obejmuje jeden lub więcej przyrządów ograniczania przepływu, gdzie każdy przyrząd jest przystosowany do nastawiania wybranej szybkości przepływu gazu do strony produktu odpowiedniego zbiornika i do nastawiania szybkości przepływu gazu odprowadzanego ze strony produktu odpowiedniego zbiornika.

7 [0016] Kolejna postać wykonania wynalazku jest związana ze sposobem adsorpcji zmiennociśnieniowej do rozdzielania gazowej mieszaniny zasilającej zawierającej dwa lub więcej składników, gdzie sposób może obejmować (a) dostarczenie układu adsorpcji zmiennociśnieniowej obejmującego jedno lub więcej złóż kompozytowych, gdzie każde złoże kompozytowe zawiera materiał adsorbentu rozmieszczony w dwóch lub więcej zbiorników w konfiguracji przepływu równoległego, gdzie każdy zbiornik ma stronę załadowczą i stronę produktu; (b) przeprowadzanie sekwencyjnych etapów cyklicznych obejmujących (b1) wprowadzanie gazowej mieszaniny zasilającej do stron załadowczych dwóch lub więcej zbiorników złoża kompozytowego i odprowadzanie produktu gazowego ze stron produktu dwóch lub więcej zbiorników złoża kompozytowego, (b2) odprowadzanie gazu przy zmniejszającym się ciśnieniu ze stron załadowczych dwóch lub więcej zbiorników złoża kompozytowego, 1 (b3) oczyszczanie złoża kompozytowego przez wprowadzanie gazu czyszczącego do stron produktu dwóch lub więcej zbiorników złoża kompozytowego i odprowadzanie wypływowego gazu czyszczącego ze stron załadowczych dwóch lub więcej zbiorników złoża kompozytowego, i (b4) wprowadzanie gazu do stron produktu i/lub stron załadowczych dwóch lub więcej zbiorników złoża kompozytowego przy rosnącym ciśnieniu; (c) wybranie parametru kontrolnego; i (d) dla dowolnego z sekwencyjnych etapów cyklicznych, nastawienie szybkości przepływu lub szybkości przepływów jednego lub więcej gazów, wybranych z grupy obejmującej (d1) gaz wprowadzany do strony załadowczej lub stron załadowczych dowolnych dwóch lub więcej zbiorników, 2 (d2) gaz wprowadzany do strony produktu lub stron produktu dowolnych dwóch lub więcej zbiorników, (d3) gaz odprowadzany ze strony załadowczej lub stron załadowczych dowolnych dwóch lub więcej zbiorników i (d4) gaz odprowadzany ze strony produktu lub stron produktu dowolnych dwóch lub więcej zbiorników, gdzie szybkość przepływu lub szybkości przepływu nastawia się aby utrzymać wartości parametru kontrolnego dla zbiorników wybranych z dwóch lub więcej zbiorników tak, że różnica bezwzględna wartości dla dowolnych dwóch z wybranych zbiorników jest mniejsza niż określona wcześniej wartość 6

8 [0017] W związku z tą postacią wykonania, ujawnia się parametr kontrolny, który można wybierać z grupy obejmującej (1) średnie w czasie stężenie wybranego składnika w produkcie gazowym ze zbiornika; (2) minimalne lub maksymalne stężenie wybranego składnika w produkcie gazowym ze zbiornika; (3) średnie w czasie stężenie wybranego składnika w wypływowym gazie czyszczącym ze zbiornika; (4) minimalne lub maksymalne stężenie wybranego składnika w wypływowym gazie czyszczącym ze zbiornika; () maksymalne lub minimalne stężenie wybranego składnika w przestrzeni wolnej adsorbentu w wybranym punkcie w zbiorniku; (6) różnicę ciśnień między dwoma punktami w zbiorniku w wybranym czasie podczas etapów sekwencyjnych; (7) minimalną lub maksymalną temperaturę w wybranym punkcie zbiorników podczas etapów sekwencyjnych; i 1 (8) minimalne lub maksymalne ciśnienie w wybranym punkcie w zbiorniku podczas etapów sekwencyjnych. [0018] Inna kolejna postać wykonania, nie według wynalazku, może obejmować sposób adsorpcji zmiennociśnieniowej do rozdzielania gazu zasilającego, zawierającego dwa lub więcej składników, gdzie proces obejmuje (a) dostarczenie układu adsorpcji zmiennociśnieniowej, obejmującego jedno lub więcej złóż kompozytowych, gdzie każde złoże kompozytowe obejmuje materiał adsorbentu rozmieszczony w dwóch lub więcej zbiornikach w konfiguracji przepływu równoległego, gdzie każdy zbiornik ma stronę załadowczą i stronę produktu; (b) przeprowadzanie sekwencyjnych etapów cyklicznych, obejmujących 2 (b1) wprowadzanie gazu zasilającego do stron załadowczych dwóch lub więcej zbiorników złoża kompozytowego i odprowadzanie produktu gazowego ze stron produktu dwóch lub więcej zbiorników złoża kompozytowego, (b2) odprowadzanie gazu przy zmniejszającym się ciśnieniu ze stron załadowczych dwóch lub więcej zbiorników złoża kompozytowego, (b3) oczyszczanie złoża kompozytowego przez wprowadzanie gazu czyszczącego do stron produktu dwóch lub więcej zbiorników złoża kompozytowego i odprowadzanie wypływowego gazu czyszczącego ze stron załadowczych dwóch lub więcej zbiorników złoża kompozytowego, i 7

9 (b4) wprowadzanie gazu do stron produktu i/lub stron załadowczych dwóch lub więcej zbiorników złoża kompozytowego przy rosnącym ciśnieniu; (c) wybranie parametru kontrolnego, określonego etapu sekwencyjnego, i strumienia gazu wchodzącego do dowolnego zbiornika lub opuszczającego dowolny zbiornik podczas określonego etapu sekwencyjnego; (d) określenie czy parametr kontrolny rośnie czy maleje, gdy podnosi się szybkość przepływu dla wybranego strumienia gazu wchodzącego do zbiornika lub opuszczającego zbiornik podczas określonego etapu sekwencyjnego; (e) podczas prowadzenia sekwencyjnych etapów cyklicznych, określanie wartości parametru kontrolnego dla każdego zbiornika i średniej wartości parametru kontrolnego dla wszystkich zbiorników złoża kompozytowego; i (f) jeżeli parametr kontrolny rośnie, gdy podnosi się szybkość przepływu strumienia gazu wchodzącego do lub opuszczającego zbiornik podczas określonego etapu sekwencyjnego, jak określono w (d), i jeżeli wartość parametru kontrolnego dla wybranego zbiornika jest większa niż wartość średnia parametru kontrolnego dla wszystkich zbiorników złoża kompozytowego podczas określonego etapu sekwencyjnego, to obniża się szybkość przepływu gazu wchodzącego do lub opuszczającego wybrany zbiornik; lub (g) jeżeli parametr kontrolny rośnie, gdy podnosi się szybkość przepływu strumienia gazu wchodzącego do lub opuszczającego zbiornik podczas określonego etapu sekwencyjnego, jak określono w (d), i jeżeli wartość parametru kontrolnego dla wybranego zbiornika jest mniejsza niż wartość średnia parametru kontrolnego dla wszystkich zbiorników złoża kompozytowego podczas określonego etapu sekwencyjnego, to podnosi się szybkość przepływu gazu wchodzącego do lub opuszczającego wybrany zbiornik; lub (h) jeżeli parametr kontrolny spada, gdy podnosi się szybkość przepływu strumienia gazu wchodzącego do lub opuszczającego zbiornik podczas określonego etapu sekwencyjnego, jak określono w (d), i jeżeli wartość parametru kontrolnego dla wybranego zbiornika jest większa niż średnia wartość parametru kontrolnego dla wszystkich zbiorników złoża kompozytowego podczas określonego etapu sekwencyjnego, to podnosi się szybkość przepływu gazu wchodzącego do lub opuszczającego wybrany zbiornik; lub (i) jeżeli parametr kontrolny spada, gdy podnosi się szybkość przepływu strumienia gazu wchodzącego do lub opuszczającego zbiornik podczas określonego etapu sekwencyjnego, jak określono w (d), i jeżeli wartość parametru kontrolnego dla wybranego zbiornika jest mniejsza niż średnia wartość parametru kontrolnego dla wszystkich zbiorników złoża kompozytowego podczas określonego etapu sekwencyjnego, to zmniejsza się się szybkość przepływu gazu wchodzącego do lub opuszczającego wybrany zbiornik. [0019] W związku z tą postacią wykonania, ujawnia się parametr kontrolny, który można wybierać z grupy obejmującej 8

10 (1) średnie w czasie stężenie wybranego składnika w produkcie gazowym ze zbiornika; (2) minimalne lub maksymalne stężenie wybranego składnika w produkcie gazowym ze zbiornika; (3) średnie w czasie stężenie wybranego składnika w wypływowym gazie czyszczącym ze zbiornika; (4) minimalne lub maksymalne stężenie wybranego składnika w wypływowym gazie czyszczącym ze zbiornika; () maksymalne lub minimalne stężenie wybranego składnika w przestrzeni wolnej adsorbentu w wybranym punkcie w zbiorniku; (6) różnicę ciśnień między dwoma punktami w zbiorniku w wybranym czasie podczas etapów sekwencyjnych; (7) minimalną lub maksymalną temperaturę w wybranym punkcie zbiorników podczas etapów sekwencyjnych; i (8) minimalne lub maksymalne ciśnienie w wybranym punkcie w zbiorniku podczas etapów sekwencyjnych. 1 KRÓTKI OPIS KILKU WIDOKÓW RYSUNKÓW [00] Fig. 1 przedstawia schemat technologiczny przykładowego układu adsorpcji zmiennociśnieniowej. [0021] Fig. 2 przedstawia tabelę cyklu sposobu, który można prowadzić stosując układ z fig. 1. [0022] Fig. 3 przedstawia schemat technologiczny złoża wielozbiornikowego do stosowania w układzie z fig. 1. [0023] Fig. 4 przedstawia schemat technologiczny innego złoża wielozbiornikowego do stosowania w układzie z fig. 1. [0024] Fig. przedstawia schemat technologiczny jeszcze innego alternatywnego złoża wielozbiornikowego do stosowania w układzie z fig [002] Fig. 6 przedstawia schemat technologiczny alternatywnego złoża wielozbiornikowego do stosowania w układzie z fig. 1. SZCZEGÓŁOWY OPIS WYNALAZKU [0026] Postacie wykonania niniejszego wynalazku obejmują układ adsorpcji zmiennociśnieniowej, obejmujący jedno lub więcej złóż kompozytowych, gdzie każde złoże kompozytowe zawiera materiał adsorbentu rozmieszczony w dwóch lub więcej zbiornikach w konfiguracji przepływu równoległego, gdzie każdy zbiornik ma stronę załadowczą i stronę produktu. Wykorzystujący tę konfigurację układ adsorpcji zmiennociśnieniowej może pracować według dowolnego cyklicznego sposobu PSA, który 9

11 obejmuje co najmniej etapy (1) wprowadzania gazowej mieszaniny zasilającej do stron załadowczych dwóch lub więcej zbiorników złoża kompozytowego i odprowadzanie produktu gazowego ze stron produktu dwóch lub więcej zbiorników złoża kompozytowego, (2) odprowadzanie gazu przy zmniejszającym się ciśnieniu ze stron załadowczych dwóch lub więcej zbiorników złoża kompozytowego, (3) oczyszczanie złoża kompozytowego przez wprowadzanie gazu czyszczącego do stron produktu dwóch lub więcej zbiorników złoża kompozytowego i odprowadzanie wypływowego gazu czyszczącego ze stron załadowczych dwóch lub więcej zbiorników złoża kompozytowego, i (4) wprowadzanie gazu do stron produktu i/lub stron załadowczych dwóch lub więcej zbiorników złoża kompozytowego przy rosnącym ciśnieniu. [0027] W niniejszym ujawnieniu określenie złoże oznacza masę materiału adsorbentu umieszczonego w pojedynczym zbiorniku, do którego wprowadza się gaz i z którego odprowadza się gaz podczas wielu etapów cyklicznego procesu PSA według sposobów znanych ze stanu techniki. Określenie złoże kompozytowe jest tutaj zdefiniowane jako całkowita masa materiału adsorbentu, która składa się z dwóch lub więcej ilości materiału adsorbentu zawartego odpowiednio w dwóch lub więcej równoległych zbiornikach. Całkowita ilość materiału adsorbentu w złożu kompozytowym stanowi sumę ilości materiału adsorbentu zawartego w dwóch lub więcej równoległych zbiornikach. Materiał adsorpcyjny w dwóch lub więcej równoległych zbiornikach poddaje się kolektywnie łącznemu dopływowi i wypływowi gazu złoża kompozytowego podczas etapów cyklicznej PSA tak, że materiał adsorbentu w każdym zbiorniku jest poddany temu samemu etapowi cyklu sposobu o takim samym danym czasie trwania. Równoległe zbiorniki pracują zatem synchronicznie podczas etapów w cyklu PSA. [0028] Stosowane tutaj określenie zbiornik stanowi pustą konstrukcję zamykającą objętość wewnętrzną zawierającą materiał adsorbentu i mającą co najmniej jeden wlot gazu i co najmniej jeden wylot gazu. Wiele zbiorników jest rozmieszczonych w konfiguracji przepływu równoległego, w którym wlotowy strumień gazu jest dzielony na części przy użyciu wlotowej rury rozgałęźnej, która kieruje części do odpowiednich zbiorników podczas etapów cyklu PSA. Wylotowe strumienie gazu z każdego równoległego zbiornika łączy się w pojedynczy wylotowy strumień gazu przy użyciu wylotowej rury rozgałęźnej. Rura rozgałęźna jest rodzajowo zdefiniowana jako zespół instalacji rurowej, w którym pojedyncza rura jest połączona w hydraulicznym połączeniu płynu z dwoma lub więcej rurami. Wlotowy strumień gazu wchodzi do złoża kompozytowego utworzonego kolektywnie przez materiał adsorbentu w równoległych zbiornikach, a strumień wylotowy odprowadza się ze złoża zbiorowego, utworzonego kolektywnie przez materiał adsorbentu w równoległych zbiornikach. [0029] Stosowane dla pierwszego i drugiego obszaru określenie w połączeniu hydraulicznym płynu oznacza, że gaz może przepływać z pierwszego do drugiego obszaru i z drugiego do pierwszego obszaru przez łączącą instalację rurową i/lub obszar pośredni. [00] Stosowane tutaj rodzajowe określenie adsorpcja zmiennociśnieniowa (PSA) stosuje się do układów rozdziału adsorpcyjnego, które wykorzystują wpływ ciśnienia na pojemność adsorbentu do rozdzielania mieszanin gazowych. Ciśnienie maksymalne stanowi zazwyczaj nadciśnienie, a ciśnienie minimalne może stanowić nadciśnienie, ciśnienie atmosferyczne lub podciśnienie. Gdy ciśnienie minimalne stanowi podciśnienie, a ciśnienie maksymalne stanowi nadciśnienie, to układ określa się

12 jako układ ciśnieniowej adsorpcji zmiennopróżniowej (PVSA, ang.: Pressure Vacuum Swing Adsorption). Gdy ciśnienie maksymalne jest bliskie ciśnieniu atmosferycznemu, a ciśnienie minimalne jest poniżej ciśnienia atmosferycznego, to układ określa się zwykle jako układ adsorpcji zmiennopróżniowej (VSA, ang.: Vacuum Swing Adsorption) [0031] (dotyczy tekstu angielskiego oryginału) Stosowane tutaj rodzajniki nieokreślone a i an oznaczają jeden lub więcej gdy stosowane do dowolnej cechy w postaciach wykonania niniejszego wynalazku, opisanej w opisie i zastrzeżeniach. Użycie a i an nie ogranicza znaczenia do pojedynczej cechy, chyba że takie ograniczenie jest wyraźnie wyrażone. Rodzajnik określony the, poprzedzający rzeczowniki lub zwroty rzeczownikowe w liczbie pojedynczej lub mnogiej, oznacza poszczególną określoną cechę lub poszczególne określone cechy i może mieć konotację pojedynczą lub mnogą w zależności od kontekstu, w którym jest on stosowany. Przymiotnik dowolny oznacza jeden, pewny, lub wszystkie bez rozróżniania z jakiejkolwiek ilości. Umieszczone między pierwszym pojęciem a drugim pojęciem określenie i/lub oznacza jeden z (1) pierwszego pojęcia, (2) drugiego pojęcia oraz (3) pierwsze pojęcie i drugie pojęcie. [0032] W różnych postaciach wykonania niniejszego wynalazku, złoże materiału adsorpcyjnego zawarte w pojedynczym zbiorniku tradycyjnego układu PSA, może być zastąpione przez złoże kompozytowe mające dwie lub więcej mniejszych części materiału adsorpcyjnego, rozmieszczone odpowiednio w wielu zbiornikach. Każde z wielu zbiorników złoża kompozytowego może mieć mniejszą objętość i/lub mniejszą średnicę niż pojedynczy zbiornik. Wiele zbiorników może mieć zasadniczo tę samą wielkość i kształt, lub ewentualnie mogą mieć różne wielkości i/lub kształty, jeżeli to pożądane. Wiele zbiorników może zawierać zasadniczo taką samą ilość materiału adsorbentu lub mogą zawierać różne ilości materiału adsorbentu. Wiele zbiorników złoża kompozytowego pracuje równolegle, gdzie przepływ gazu do złoża kompozytowego dzieli się i wprowadza do wielu zbiorników, a strumienie gazu z wielu zbiorników łączy się aby dostarczyć łączny przepływ gazu ze złoża kompozytowego. Każdy z wielu zbiorników zawiera część z całości adsorbentu zawartego w złożu kompozytowym, gdzie całkowita ilość adsorbentu w wielu zbiornikach może być mniejsza, równa lub większa niż całkowita ilość adsorbentu w złożu jednozbiornikowym, które zastąpiono złożem kompozytowym. [0033] Stosowanie wielu równoległych zbiorników zawierających części adsorbentu, które funkcjonują jako złoże kompozytowe, ma kilka zalet. Kilka zbiorników o małej średnicy będzie miało całkowitą wolną objętość mniejszą niż pojedynczy zbiornik o dużej średnicy o podobnej objętości adsorbentu, grubości warstwy adsorbentu i kształcie głowicy zbiornika. Mniejsze zbiorniki mogą być produkowane masowo w warsztacie, przewożone łatwiej niż zbiorniki o dużej średnicy i napełniane adsorbentem w kontrolowanym środowisku przed transportem do miejsca instalacji. [0034] Zalety układów PSA ze złożami kompozytowymi mogą być zrównoważone przez potencjalne problemy eksploatacyjne. Na przykład, gdy każde złoże kompozytowe zawiera adsorbent rozmieszczony w wielu zbiornikach, które są zasadniczo identyczne, to rozmieszczenie instalacji rurowej i urządzeń może prowadzić do różnic w przepływach gazu do lub z pojedynczych zbiorników. Zatem, sprawność dowolnego pojedynczego zbiornika zawierającego część złoża kompozytowego materiału adsorbentu może się różnić od innych zbiorników, a całkowita sprawność złoża kompozytowego może 11

13 1 być obniżona wobec przypadku, w którym wszystkie zbiorniki mają identyczne sprawności. Innym potencjalnym problemem jest to, że niepożądane odchylenia w wytwarzaniu zbiorników, jakości adsorbentu oraz napełnianiu adsorbentem mogą powodować, że sprawność adsorpcji pojedynczych zbiorników różni się, prowadząc znowu do gorszej sprawności całkowitej. W innym możliwym scenariuszu, zasadniczo równoważna sprawność adsorpcji wielu zbiorników w złożu kompozytowym może zmieniać się z czasem tak, że sprawność zbiorników nie jest dłużej równoważna. [003] W działającym układzie PSA konieczne może być podniesienie pojemności adsorpcji istniejącego układu przez zainstalowanie do jednego lub więcej złoży kompozytowych dodatkowych zbiorników równoległych. Dopasowanie sprawności adsorpcji nowego zbiornika lub zbiorników do sprawności istniejących zbiorników złoża kompozytowego może być trudne lub niemożliwe. [0036] Dla tradycyjnych układów PSA o wielu złożach, w których każde złoże adsorbentu jest zamontowane w pojedynczym zbiorniku, różnice między sprawnością złóż mogą być kompensowane dla sposobów znanych w dziedzinie. Sposoby te kompensują dla pracującej geometrii, która istnieje między złożami przez zmienianie w długości czasu każdego złoża, poddanego poszczególnemu etapowi cyklu, przez regulowanie zaworami regulacyjnymi aby nastawić przepływ gazu do, z lub między złożami, lub przy użyciu innych środków. [0037] Stan techniki nie uczy sposobów kompensowania dla układów PSA różnic sprawności między wieloma równoległymi zbiornikami złoża kompozytowego, gdzie każdy zbiornik równoległy zawiera materiał adsorbentu i cały materiał adsorbentu w zbiornikach równoległych pracuje jako złoże kompozytowe w cyklicznym sposobie PSA. [0038] Opisane poniżej postacie wykonania wynalazku zajmują się tymi problemami przez nastawienie szybkości przepływu gazu do i/lub z każdego zbiornika wybiórczo dla jednego lub więcej etapów procesowych w cyklu PSA. Sprawność każdego zbiornika złoża kompozytowego można zatem w razie potrzeby regulować aby maksymalizować sprawność układu PSA. 2 3 [0039] Zastosowanie złóż kompozytowych jak tutaj opisano, można stosować do dowolnego układu PSA pracującego według dowolnego cyklu sposobu PSA do rozdzielania dowolnej mieszaniny gazowej. Postacie wykonania według wynalazku można zilustrować na przykład przy pomocy działania układu VSA o dwóch złożach kompozytowych z fig. 1 do odzysku tlenu z powietrza, stosując cykl sposobu z fig. 2 jak opisano poniżej. [0040] W tradycyjnym układzie VSA, materiał adsorbentu mieści się w złożach i 12 z odpowiednimi środkami do wprowadzania powietrza zasilającego na spód lub stronę załadowczą każdego złoża kompozytowego i odprowadzania produktu gazowego ze szczytu lub strony produktu każdego złoża kompozytowego. Każde ze złóż i 12 umieszcza się w pojedynczym zbiorniku ciśnieniowym przy użyciu środków znanych ze stanu techniki. W ilustracji postaci wykonania według niniejszego wynalazku, każde z tradycyjnych złóż i 12 zastępuje się oddzielnymi ilościami materiału adsorbentu, rozmieszczonymi w dwóch lub więcej odpowiednich równoległych zbiornikach, w celu utworzenia złoża kompozytowego jak opisano bardziej szczegółowo poniżej. [0041] W ilustracji postaci wykonania wynalazku według fig. 1, powietrze otoczenia spręża się w dmuchawie powietrza zasilającego 14 i dostarcza do zasilającej rury rozgałęźnej 16. Podczas 12

14 pierwszego etapu cyklu, etapu adsorpcji/wytwarzania produktu, zawór 18 otwiera się aby wpuścić sprężone powietrze do złoża kompozytowego linią 47. Powietrze wchodzi do złoża, gdzie wilgoć w powietrzu jest usuwana w pierwszej warstwie środka suszącego, takiego jak sita molekularne 13-X. Następnie suche powietrze przechodzi w górę przez warstwę selektywnego adsorbentu azotu, takiego jak sita molekularne LiLSX, na których adsorbowany jest azot z powietrza. Produkt gazowy, wzbogacony teraz w tlen, przechodzi linią 4 i przez zawór 22 i do rury rozgałęźnej produktu 26. Produkt przepływa przez zbiornik buforowy 28 i stąd do punku stosowania. Dodatkowe wyposażenie (nie pokazane) może zawierać się za wylotem zbiornika buforowego do kontroli przepływu, analizy produktu lub innych celów. [0042] Podczas drugiego etapu cyklu, etapu adsorpcji/wytwarzania produktu/dostarczania oczyszczania, zawór również jest otwarty aby umożliwić części produktu gazowego ze złoża kompozytowego przepływ do złoża kompozytowego 12. Ten gaz pełni rolę przepływu czyszczącego dla złoża 12, z którego usuwa się w tym czasie gaz przez zawór 36 i rurę rozgałęźną 38 przez dmuchawę próżniową 40. Po pewnym czasie, adsorbent w złożu kompozytowym jest bliski jego pojemności adsorpcyjnej dla azotu tak, że dalsze dostarczanie powietrza spowodowałoby przebicie azotu do strumienia produktu. Podczas trzeciego etapu cyklu, etapu dostarczania oczyszczania, zawory 18, 22 i zamyka się i otwiera się zawór 32 aby dostarczyć większy przepływ gazu, aby oczyścić złoże kompozytowe 12. W tym czasie dmuchawa zasilająca 14 może być bezczynna aż będzie niezbędna do dostarczenia powietrza zasilającego do jednego ze złóż kompozytowych. [0043] Podczas czwartego etapu cyklu, etapu dostarczania ciśnienia przesyłania (nazywanego czasem etapem dostarczania ciśnienia równowagowania), zamyka się zawór 36 i otwiera się zawór 34 aby gwałtownie obniżyć ciśnienie złoża kompozytowego przez dmuchawę próżniową. Kontynuuje się przepływ gazu przez zawór 32 aby ponownie podnieść ciśnienie złoża kompozytowego 12. Podczas piątego etapu cyklu, pierwszego etapu wytwarzania próżni, zamyka się zawór 32 i wytwarza się próżnię w złożu kompozytowym, w celu usunięcia zaadsorbowanego azotu. W szóstym etapie, drugim etapie wytwarzania próżni, położenia zaworu złoża kompozytowego nie zmieniają się. Etap szósty jest przedstawiany oddzielnie od etapu piątego, ponieważ występują zmiany w położeniach zaworu dla złoża 12. W siódmym etapie, pierwszym etapie otrzymywania czyszczenia, otwiera się również zawór aby dostarczyć gaz czyszczący ze złoża kompozytowego 12, które podlega drugiemu etapowi cyklu. W ósmym etapie, drugim etapie otrzymywania czyszczenia, zamyka się zawór i otwiera się zawór 32, aby dostarczyć większy przepływ czyszczący do złoża kompozytowego. W dziewiątym etapie cyklu, etapie otrzymywania ciśnienia przesyłania (określanego czasem etapem dostarczania ciśnienia równowagowania) zamyka się zawór 34 i gaz ze złoża kompozytowego 12 rozpoczyna ponowne zwiększanie ciśnienia złoża kompozytowego. W dziesiątym i ostatnim etapie cyklu, etapie zwiększania ciśnienia zasilania, zamyka się zawór 32 i otwiera się zawór 18, aby ponownie zwiększyć ciśnienie złoża kompozytowego powietrzem zasilającym z dmuchawy zasilającej 14. [0044] Cykl dla złoża kompozytowego 12 obejmuje te same etapy, przeprowadzone w przesunięciu w fazie z cyklem na złożu kompozytowym o połowę całkowitego czasu cyklu. Względne zależności 13

15 czasu między etapami 1 do dla złóż kompozytowych i 12 są podane w tabeli cyklu z fig. 2. Całkowity czas cyklu może mieścić się w przedziale między 40 a 80 sekund. Położenia zaworów podczas etapów cyklu są podane w tabeli 1. Etap złoża kompozytowego O = otwarty Tabela 1 Tabela zaworów Zawór zasilania Zawór próżni Zawór produktu Zawór czyszczenia Etap złoża kompozytowego 12 1 O C O O O C C C 6 2 O C C O C C O C 7 3 C C O C C C C O 8 4 C C O C C C C O 9 C O C C C C C C 6 C O O C C O C C 1 7 C O O C C O O C 2 8 C C O C C C C O 3 9 C C C O C C C O 4 O C C O C C C C C = zamknięty 1 [004] Gdy wielkość tradycyjnego układu PSA skaluje się w górę, to konstrukcje zbiorników adsorpcji mogą stać się problematyczne z powodu zagadnień wytwarzania lub innych czynników ograniczających. W takim przypadku, zgodnie z postaciami wykonania niniejszego wynalazku, można zaprojektować układ z co najmniej jednym złożem kompozytowym, mającym kilka mniejszych zainstalowanych równolegle zbiorników zawierających materiał adsorbentu, który funkcjonuje jako złoże kompozytowe. Zbiorniki mogą być zasadniczo identyczne lub mogą się różnić wielkością lub rozmiarami z powodu ograniczeń projektowych lub zagadnień wytwarzania. [0046] W najbardziej szerokim zakresie, postacie wykonania wynalazku dotyczą układu PSA obejmującego pewną liczbę, N, złóż kompozytowych materiału adsorbentu, gdzie N wynosi 1 lub więcej. Każde z N złóż kompozytowych w układzie PSA, obejmuje adsorbent rozmieszczony w wielu zbiornikach, n, gdzie n jest większe niż jeden. n zbiorników jest rozmieszczonych w konfiguracji przepływu równoległego, w której każdy zbiornik i zawarty w nim adsorbent odbierają część łącznego przepływu gazu do złoża kompozytowego i wnoszą część łącznego przepływu gazu ze złoża kompozytowego. Oprócz N złóż kompozytowych, układ PSA może również mieć wiele złóż tradycyjnych, w których materiał adsorbentu zawiera się w jednym zbiorniku; w tej postaci wykonania układ PSA stanowi połączenie złóż i złóż kompozytowych. [0047] Jak omówiono powyżej, pożądane jest kompensowanie dla różnic sprawności między zbiornikami złoża kompozytowego w układach PSA mających jedno lub więcej złóż kompozytowych. Przykładowe sposoby, aby to osiągnąć, są opisane poniżej. 2 [0048] W układzie PSA z fig. 1, złoże kompozytowe może obejmować cztery zbiorniki równoległe jak przedstawiono jako przykład na fig. 3. Zbiorniki a, b, c i d są zainstalowane równolegle i każdy zbiornik zawiera część materiału adsorbentu w złożu kompozytowym, tak że równoważny absorbent złoża kompozytowego zawiera się w równoległych zbiornikach a, b, c i d. W tej 14

16 ilustracyjnej postaci wykonania, zbiorniki a, b, c i d są połączone po stronie produktu przy pomocy rury rozgałęźnej produktu 1, która jest przyłączona do linii produktu 4 po stronie produktu złoża kompozytowego. Zbiorniki a, b, c i d są połączone po stronie załadowczej przy pomocy załadowczej rury rozgałęźnej 3, która jest podłączona do linii zasilania 47 po stronie załadowczej złoża kompozytowego. Rury rozgałęźne 1 i 3 umieszczają zbiorniki a, b, c i d w konfiguracji przepływu równoległego. [0049] Dowolne ze zbiorników równoległych mogą być wyposażone w przyrząd ograniczania przepływu po stronie załadowczej i/lub po stronie produktu, i można stosować dowolną liczbę zbiorników równoległych większą niż jeden. W przykładzie z fig.3 stosuje się cztery zbiorniki i każdy ma przyrząd ograniczania przepływu, zainstalowany po stronach załadowczych i produktu. Zatem zbiornik a ma przyrząd ograniczania przepływu po stronie produktu i przyrząd ograniczania przepływu 7 po stronie załadowczej, zbiornik b ma przyrząd ograniczania przepływu 9 po stronie produktu i przyrząd ograniczania przepływu 311 po stronie załadowczej, zbiornik c ma przyrząd ograniczania przepływu 313 po stronie produktu i przyrząd ograniczania przepływu 31 po stronie załadowczej, a zbiornik d ma przyrząd ograniczania przepływu 317 po stronie produktu i przyrząd ograniczania przepływu 319 po stronie załadowczej. W alternatywnych postaciach wykonania, przyrządy ograniczania przepływu można instalować albo po stronie załadowczej albo po stronie produktu zbiorników. [000] Przyrządy ograniczania przepływu można wybierać z grupy obejmującej kryzę, zawory nastawne, segmenty rury o zmniejszonej średnicy i nastawne zawory zaporowo-zwrotne. Zawory nastawne mogą stanowić zawory przystosowane do nastawiania ręcznego lub przy pomocy układu nastawnika zaworu sterowanego z położenia zdalnego. Jeśli pożądane, nastawnik zaworu może być sterowany przy pomocy centralnego układu sterowania procesu. Nastawny zawór zaporowo-zwrotny stanowi przyrząd zaworu zwrotnego, w którym zatrzymywacz zapobiega całkowitemu zamknięciu wewnętrznego mechanizmu zwrotnego. Zatrzymywacz może być nastawiany podczas pracy układu. Gdy przepływ gazu przechodzi przez nastawny zawór zaporowo-zwrotny w jednym kierunku, to mechanizm wewnętrzny zaworu wykazuje małe ograniczenie dla przepływu i umożliwia względnie wyższy przepływ gazu w tym kierunku. Gdy przepływ gazu przechodzi przez zawór w kierunku wstecznym, to nastawny zatrzymywacz zapobiega całkowitemu zamknięciu mechanizmu wewnętrznego, co umożliwia przepływowi przejście lecz większym ograniczeniem przepływu, umożliwiając w ten sposób względnie mały przepływ gazu w kierunku wstecznym. Przykład nastawnego zaworu zaporowo-zwrotnego stanowi zawór regulacji przepływu Rexroth Flowreg Flow Control Valve. Inne przyrządy ograniczania przepływu zwykle wymienia się, gdy układ PSA jest nieczynny; ewentualnie przyrządy te można wymieniać podczas pracy PSA, jeżeli pojedyncze zbiorniki wyposażone są w zawory odcinające. [001] Stopień ograniczenia przepływu każdego przyrządu można wybierać, jak jest pożądane, aby umożliwić nastawienie właściwych szybkości przepływu do i ze stron załadowczych i produktu zbiorników podczas właściwych etapów cyklu sposobu. Stopień ograniczenia przepływu w każdym przyrządzie wybiera się aby otrzymać równoważną albo prawie równoważną sprawność adsorpcji zbiorników a, b, c i d zgodnie z kryteriami opisanymi dalej. Na przykład, gdy układ pracuje 1

17 według cyklu z fig. 2 i tabeli 1, to przyrząd ograniczania przepływu po stronie załadowczej zbiornika będzie wpływać na szybkość przepływu gazu do tego zbiornika podczas etapów adsorpcji/wytwarzania produktu i zwiększania ciśnienia zasilania i tego zbiornika podczas etapów wytwarzania próżni i oczyszczania. Analogicznie, przyrząd ograniczania przepływu po stronie produktu zbiornika będzie wpływać na szybkość przepływu gazu ze zbiornika podczas etapu adsorpcji/wytwarzania produktu, etapu adsorpcji/wytwarzania produktu/dostarczania oczyszczania, etapów dostarczania ciśnienia przesyłania i odbierania ciśnienia przesyłania oraz etapów dostarczania oczyszczania i otrzymywania oczyszczania. [002] Alternatywne postacie wykonania są możliwe do umożliwiania nastawiania różnych szybkości przepływu gazu podczas różnych wybranych etapów cyklu. Jedną z tych alternatyw przedstawiono w przykładzie z fig. 4, gdzie dostarcza się rurę rozgałęźną tak, że strona załadowcza każdego zbiornika może być wyposażona w przyrządy ograniczania przepływu dla dwóch równoległych przepływów, gdzie każdy przyrząd ma sąsiadujące zawory zwrotne aby umożliwić przepływ przez przyrząd tylko w jednym kierunku. W tej postaci wykonania, zasilająca rura rozgałęźna 401 jest połączona z linią 47, a rura rozgałęźna produktu 402 jest połączona z linią 4. Zbiornik a jest dostarczony z przyrządem ograniczania przepływu 403 i zaworem zwrotnym 404, który umożliwia przepływ tylko do strony załadowczej zbiornika a, który to przepływ pojawia się podczas etapów adsorpcji/wytwarzania produktu i zwiększania ciśnienia zasilania. Zbiornik a dostarcza się również z przyrządem ograniczania przepływu 40 i zaworem zwrotnym 407, co umożliwia przepływ tylko ze strony załadowczej zbiornika a, który to przepływ pojawia się podczas etapów wytwarzania opróżni i oczyszczania tego złoża kompozytowego. Analogiczne przyrządy ograniczania przepływu 409, 411, 413, 41, 417 i 491 oraz zawory zwrotne 421, 423, 42, 427, 429 i 431 instaluje się jak pokazano po stronach załadowczych odpowiednio zbiorników b, c i d. Chociaż przyrządów ograniczania przepływu nie pokazano po stronach produktu zbiorników w postaci wykonania z fig. 4, to takie przyrządy można stosować po stronach produktu zbiorników, jeśli to pożądane w alternatywnych postaciach wykonania. [003] Inną postać wykonania przedstawiono w przykładzie z fig., w której dostarczono dwie oddzielne rury rozgałęźne po stronach załadowczych zbiorników, gdzie rura rozgałęźna 01 dostarcza dla wprowadzania gazu zasilającego do zbiorników, a rura rozgałęźna wytwarzania próżni 03 dostarcza dla odprowadzania ze zbiorników gazu usuwanego i gazu czyszczącego. Zasilająca rura rozgałęźna 01 jest połączona przez zawór 18 z zasilającą rurą rozgałęźną 16, a opróżniająca rura rozgałęźna 03 jest połączona przez zawór 34 z opróżniającą rurą rozgałęźną 38. Rura rozgałęźna 04 jest połączona z linią 4, która jest w połączeniu hydraulicznym płynu z zaworami 26, i 32. Zasilająca rura rozgałęźna 01 pozwala na instalację przyrządów ograniczania przepływu 0, 07, 09, i 11 po stronach załadowczych odpowiednio zbiorników a, b, c i d, gdzie przyrządy te wpływają na szybkość przepływu gazu zasilającego do odpowiednich zbiorników podczas etapów adsorpcji/wytwarzania produktu i ponownego podnoszenia ciśnienia zasilania. Rura rozgałęźna wytwarzania próżni 03 pozwala na instalację przyrządów ograniczania przepływu 13, 1, 17 i 19 jak pokazano po stronach załadowczych odpowiednio zbiorników a, b, c i d, gdzie przyrządy wpływają na szybkości przepływu gazu ze zbiornika podczas etapów wytwarzania próżni i czyszczenia. Chociaż przyrządów ograniczania przepływu nie pokazano po stronach produktu 16

18 zbiorników w postaci wykonania z fig., to takie przyrządy można stosować po stronach produktu zbiorników jeżeli to pożądane w alternatywnych postaciach wynalazku [004] Inną postać wykonania przedstawiono w przykładzie z fig. 6, w którym dostarczono dwie oddzielne rury rozgałęźne po stronach produktu zbiorników, gdzie rurę rozgałęźną 601 dostarczono dla odprowadzania produktu gazowego ze zbiorników, a rurę rozgałęźną 603 dostarczono dla wprowadzania odbieranego gazu czyszczącego i odbierania gazu przesyłanego pod ciśnieniem do zbiorników i odprowadzania doprowadzanego gazu czyszczącego i dostarczanego gazu przesyłania pod ciśnieniem ze zbiorników. Rura rozgałęźna 601 jest połączona przez zawór 22 z rurą rozgałęźną produktu 26, a rura rozgałęźna 603 jest połączona z zaworami i 32. Rura rozgałęźna 603 obejmuje nastawne zawory zaporowo-zwrotne 60, 607, 609 i 611 po stronach produktu odpowiednio zbiorników a, b, c i d. Postać wykonania z fig. 6 umożliwia swobodny przepływ gazu ze zbiorników podczas etapu adsorpcji/wytwarzania produktu i pozwala na selektywne ograniczanie przepływu do i ze zbiorników podczas etapów dostarczania ciśnienia przesyłania i odbierania ciśnienie przesyłania oraz etapów dostarczania oczyszczania i odbierania oczyszczania. Z tą konfiguracją, ograniczaniem przepływu po stronach produktu zbiornika może być nastawianie dla każdego zbiornika dla etapów dostarczania oczyszczania i etapów dostarczania ciśnienia przesyłania bez wywierania wpływu na ograniczanie przepływu po stronach produktu podczas etapów otrzymywania czyszczenia i dostarczania ciśnienia przesyłania, bez wpływania na przepływ podczas etapu adsorpcji/wytwarzania produktu. Przyrządy ograniczania przepływu można stosować lub nie po stronach załadowczych zbiorników. Alternatywne postacie wykonania mogą obejmować przyrządy ograniczania przepływu na rurze rozgałęźnej 601. [00] Przyrządy ograniczania przepływu w dowolnych postaciach wykonania z fig. 3, 4, i 6 można stosować, aby nastawić szybkości przepływu gazu dla wybranych etapów procesowych, aby wyrównać sprawność adsorpcji wielu równoległych zbiorników każdego złoża kompozytowego. Inne konfiguracje przyrządów ograniczania przepływu można przewidzieć do stosowania w ramach szerokich postaci wykonania wynalazku. [006] Sprawność zrównoważoną wielu zbiorników złoża kompozytowego osiąga się, gdy strumienie produktu gazowego ze zbiorników adsorbentu w złożu mają podobne czystości produktu, to jest gdy stężenia wybranego składnika w strumieniach produktu gazowego zmieniają się o mniej niż maksymalną dopuszczalną wartość. Osiągnięcie sprawności zrównoważonej możne być zasygnalizowane na przykład przez średnie w czasie stężenia wybranego składnika podczas dowolnego etapu lub etapów, w których produkt gazowy jest odprowadzany ze stron produktu każdego zbiornika równoległego. Osiągnięcie sprawności zrównoważonej może być zasygnalizowane przez inne parametry kontrolne jak omówiono poniżej. [007] Można stosować różne parametry kontrolne, aby określić kiedy zbiorniki pracują w sposób zrównoważony lub stopień, w jakim dowolny zbiornik nie pracuje w sposób zrównoważony z innymi zbiornikami. Jeden parametr kontrolny stanowi stężenie wybranego składnika w produkcie gazowym z każdego zbiornika, który wybiera się, aby reprezentować czystość produktu jak opisano powyżej. Inne parametry kontrolne mogą obejmować na przykład stężenie wybranego składnika w wypływowym gazie czyszczącym z dowolnego zbiornika, minimalne lub maksymalne stężenie wybranego składnika 17