CN103402606B - 通过变吸附从烃流去除污染物的方法及相关的装置和*** - Google Patents

通过变吸附从烃流去除污染物的方法及相关的装置和*** Download PDF

Info

Publication number
CN103402606B
CN103402606B CN201280011280.5A CN201280011280A CN103402606B CN 103402606 B CN103402606 B CN 103402606B CN 201280011280 A CN201280011280 A CN 201280011280A CN 103402606 B CN103402606 B CN 103402606B
Authority
CN
China
Prior art keywords
adsorbent bed
circulation
pressure
adsorption
less
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201280011280.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103402606A (zh
Inventor
H·W·达克曼
R·A·约翰逊
T·N·安德森
B·T·凯莱
P·I·软维克维斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ExxonMobil Upstream Research Co
Original Assignee
Exxon Production Research Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Exxon Production Research Co filed Critical Exxon Production Research Co
Publication of CN103402606A publication Critical patent/CN103402606A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103402606B publication Critical patent/CN103402606B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/047—Pressure swing adsorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/047—Pressure swing adsorption
    • B01D53/0473—Rapid pressure swing adsorption
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • C10L3/06—Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
    • C10L3/10—Working-up natural gas or synthetic natural gas
    • C10L3/101—Removal of contaminants
    • C10L3/102—Removal of contaminants of acid contaminants
    • C10L3/104—Carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/24—Hydrocarbons
    • B01D2256/245—Methane
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/30—Sulfur compounds
    • B01D2257/304—Hydrogen sulfide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/50—Carbon oxides
    • B01D2257/502—Carbon monoxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/40011—Methods relating to the process cycle in pressure or temperature swing adsorption
    • B01D2259/40035—Equalization
    • B01D2259/40041—Equalization with more than three sub-steps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/40011—Methods relating to the process cycle in pressure or temperature swing adsorption
    • B01D2259/40043—Purging
    • B01D2259/40049—Purging with more than three sub-steps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/406—Further details for adsorption processes and devices using more than four beds
    • B01D2259/4063—Further details for adsorption processes and devices using more than four beds using seven beds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

通过包含有效量的非吸附填充剂的选择性吸附材料、吸附接触器设计和吸附循环设计的组合从天然气流去除CO2的变压吸附方法。从气流，优选地从天然气流，除去污染物使用快速循环变吸附方法，例如快速循环变压吸附（RC-RSA）。通过吸附材料、气体-固体接触器、***构造和循环设计的审慎选择的组合，提供具有高产物回收率和/或高产物纯度的高压下分离。例如，包括吹扫和分段式泄料的步骤以及在吸附材料中包含介孔填充剂的循环设计显著提高了产物（如甲烷）回收率。可以从含有少于1摩尔%H2S的天然气进料流生产具有少于10ppm？H2S的RC-RSA产物。

Description

通过变吸附从烃流去除污染物的方法及相关的装置和***
相关申请的交叉引用
本申请权利要求于2011年3月1日提交的题目为“通过变吸附从烃流去除污染物的方法及相关的装置和***”的美国专利申请号61/448,121的权益，其整体通过引用并入本文。
本申请与下列申请相关：2011年3月1日提交的题目为“具有封闭式吸附接触器的装置和***及与其相关的变吸附方法”的美国专利申请号61/448,117；2011年3月1日提交的题目为“具有往复式阀头组件的装置和***及与其相关的变吸附方法”的美国专利申请号61/448,120；2011年3月1日提交的题目为“具有回转阀组件的装置和***及与其相关的变吸附方法”的美国专利申请号61/448,123；2011年3月1日提交的题目为“具有紧凑构造多变吸附床的装置和***及与其相关的方法”的美国专利申请号61/448,125，和2012年2月3日提交的题目为“通过变吸附从烃流去除污染物的方法及相关的装置和***”的美国专利申请号61/594,824，其每一篇通过引用以它们的整体并入本文。
技术领域
本发明涉及通过选择性特征比如***构造、吸附结构和材料和/或循环步骤的组合从烃流去除污染物例如CO2和H2S的变吸附方法。
背景技术
气体分离在许多工业中是重要的并且可通过引导气体的混合物经过相对于混合物的较不容易吸附的组分优先吸附更容易吸附的组分的吸附材料实现。更重要气体分离技术类型之一是变吸附，比如变压吸附(PSA)。PSA方法依赖于下列事实：在压力下，气体容易吸附在微孔吸附剂材料的孔结构中或吸附在聚合物材料的空容积中。压力越高，吸附的目标气体组分的量越大。当压力降低时，吸附的目标组分被释放，或解吸附。PSA方法可用于分离气体混合物中的气体，因为不同的气体容易以不同的程度填充吸附剂的微孔或空容积。如果气体混合物比如天然气在压力下经过包含例如对二氧化碳比对甲烷更具选择性的聚合或微孔吸附剂的容器时，至少一部分二氧化碳被吸附剂选择性吸附，并且离开容器的气体富含甲烷。当床到达其吸附二氧化碳的容量限度时，其通过降低压力从而释放吸附的二氧化碳进行再生。然后其通常被吹扫和再增压并准备用于另一吸附循环。
尽管关于新吸附材料、新的和改进的平行通道接触器以及改进的快速循环PSA(RC-PSA)设备，本领域有许多教导，但是这些的任何一种迄今未对当原料气在高压下产生甲烷高回收率的问题提供可用的方案。这是关键问题，因为天然气通常在高压下(30-700巴)生产并且优选地在高压下操作分离***以避免在传输至市场之前另外的压缩。将PSA方法延伸至高压，尤其对于包含大量CO2的那些流，一个问题是在吸附步骤结束时在流动通道和空隙空间中可具有大量的产物气。这可导致期望产物的差回收率并且也导致低纯度产物流。
在高压下分离过程中实现高回收率和高纯度在天然气处理操作中尤其有益。许多天然气田包含显著水平的CO2，以及其他污染物，比如H2S、N2、H2O、硫醇和/或重烃，它们在气体可传输至市场之前必须以不同的程度去除。优选地，将尽可能多的酸性气体(例如，H2S和CO2)从天然气去除，并且一些应用需要具有百万分之一水平污染物的高纯度产物气体以符合安全性或操作规范。在所有的天然气分离中，甲烷是有价值的组分并且用作变吸附方法中的轻组分。该轻组分回收率的小量增加可导致工艺经济的显著改善并且也用于防止不必要的资源损失。
从天然气去除酸性气体的常规商业实践在实现高回收率和高纯度方面是受限的，尤其当酸性气体浓度大于30%时，因为这些方法涉及大量的致冷形式的能量输入，并且它们通常需要相当大的设备。例如，从天然气流去除达20摩尔百分数(mol%)至30mol%酸性气体的常规方法包括物理和化学溶剂。这些方法需要溶剂的处理和存货存储以及用于回收溶剂的大量能量消耗。对于较高的酸性气体浓度，一些应用使用批量分馏(bulkfractionation)结合需要致冷的技术，如Selexol物理溶剂***，并且可导致重烃大量损失至酸性气体流。
一般而言，简单的PSA循环不能利用吸附的动力学，因为循环时间长，并且常规的PSA***通常导致甲烷随同酸性气体流的显著损失。相对低的产物回收率，连同常规PSA***的大尺寸和成本，通常抑制它们在大规模天然气处理应用中的使用。尽管已经提出了各种概念以增强PSA***的性能，但是没有一种已经能够在高压下实现分离——其提供天然气处理所需的产物纯度和回收率。因此，本领域需要改进的方法以在高压下以高产物纯度和产物回收率从进料流比如天然气流中去除污染物。
发明内容
按照本发明，提供从烃流比如天然气流去除污染物如CO2的变吸附方法，该方法包括：a)通过将天然气流引入由选择性吸附CO2的吸附材料组成的吸附床的进料输入端，使包括甲烷和CO2的天然气流经历吸附步骤，该吸附床具有进料输入端和产物输出端并且该吸附床在第一压力和第一温度下操作，其中至少一部分所述CO2被吸附床吸附，并且其中富含甲烷和CO2减少的气态产物离开所述吸附床的产物输出端，其中所述吸附材料是多孔的并且包含有效量的非吸附性介孔填充剂材料，并且其中吸附步骤进行的时间小于10秒；b)在所述目标种类从所述吸附床的产物输出端穿出(breakthrough)之前停止引入所述天然气流至所述吸附床；c)使所述吸附床进行连续的1至10个均衡(equalization)步骤，其中对每个连续步骤，所述床的压力降低预定的量；d)引导富含CO2的高压气态流通过所述吸附床以从床去除烃；e)使吹扫的吸附床进行多个连续的泄料(blow-down)步骤，其中对每个连续泄料步骤，床的压力降低预定的量；f)使所述吸附床进行连续的1至10个均衡步骤，其中对每个连续步骤，所述床的压力增加预定的量；和g)使用进料使所述吸附床再增压至进料压力。
附图说明
本文图1是可用于本发明的平行通道吸附接触器的一种实施方式的图示。该接触器为整块形式，其直接由微孔吸附剂形成并且包含多个平行气体通道。
本文图2是沿着本文图1接触器的纵轴的横截面图示。
本文图3是图2整块的横截面视图的放大部分的图示，其显示吸附层连同占据一些介孔和大孔的封端剂的详细结构。
本文图4是本文图1接触器横截面的小面积的放大图，其显示吸附剂分层的通道壁。
本文图5是本发明使用的螺旋卷绕吸附接触器的图示。
本文图6是本发明吸附接触器另一构造的图示，其由中空管束组成。
本文图7是本发明示例性实施方式的流程图，其显示一个吸附床的泄料顺序。
图8是可实现高产物纯度和回收率的再运行RC-PSA***的示例性实施方式的工艺流程图。
图9是可实现高产物纯度和回收率的示例性真空RC-PSA***的工艺流程图。
图10是显示本发明实施方式的吸附床压力的图表，其中14个吸附床组合件用于完成双压力平衡吸附循环。
图11a和11b是显示双压力均衡RC-PSA循环中14个吸附床组合件的步骤布置的图表。
图12a和12b是显示三压力均衡RC-PSA循环中16个吸附床组合件的步骤布置的图表。
图13a和13b是吸附结构和床的示意图。
图14a和14b显示图8中描述的RC-PSA循环的示例性循环的压力与时间关系。
图15a和15b显示图8中基础RC-PSA***的示例性循环计划。
图16显示图8中再运行RC-PSA***的示例性循环计划。
图17显示使用均衡罐的基础RC-PSA***的示例性循环计划。
图18显示使用均衡罐的再运行RC-PSA***的示例性循环计划。
图19显示图9中描述的示例性真空RC-PSA循环的压力与时间关系。
图20显示图9中描述的真空RC-PSA的示例性循环计划。
图21是由变吸附***组成的示例性烃处理装置的正视图的图解，14个吸附床组合件布置在围绕中心阀和流分配组合件相等地间隔的两级(level)7个床中。
图22是由变吸附***组成的示例性烃处理装置的平面图的图解，14个吸附床组合件布置在围绕中心阀和流分配组合件相等地间隔的两级7个床中。
图23是由变吸附***组成的另一示例性烃处理装置的三维图，7个吸附床组合件布置在两排中。
图24A、24B和24C分别是图23示例性烃处理装置的单个吸附床组合件的俯视图、侧视图和仰视图。
图25是连接至图23示例性烃处理装置的滑座的单个吸附床支撑结构的三维图。
图26A、26B和26C分别是具有互连管道和图23中示例性烃处理装置的床支撑结构的一对单个吸附床组合件的俯视图、侧视图和仰视图。
图27是图23示例性烃处理装置的7个互连的吸附床的阀门和管道网络的三维图。
发明详述
本文详述和权利要求中的所有数值通过“约”或“大约”叙述的值改进，并且考虑本领域普通技术人员预料到的实验误差和变化。进一步，除非另外指出，气体组成表示为摩尔百分数。
除非另外说明，本文使用的所有技术和科技术语具有如本公开所属领域普通技术人员通常理解的意思。除非上下文清楚地另外指出，单数“一个(a、an)”和“所述”包括复数指代物。类似地，除非上下文清楚地另外指出，词汇“或”意欲包括“和”。术语“包括”意思是“包含”。本文提到的所有专利和出版物通过引用以它们的整体并入本文，除非另外指出。在术语或短语的含义冲突的情况下，采用本说明，包括术语的解释。方向术语，比如“上”、“下”、“顶”、“低”、“前”、“后”、“垂直”和“水平”本文用于表达和澄清各种要素之间的关系。应理解这类术语不代表绝对方位(例如，“垂直”组件通过旋转设备可变成水平)。本文引用的材料、方法和实例仅仅是说明性的而不意欲是限制性的。
本发明涉及使用快速循环变吸附方法，比如快速循环变压吸附(RC-PSA)，从气体流，优选地天然气流，去除污染物。通过吸附材料、气体-固体接触器、***构造和循环设计的审慎选择的组合，提供具有高产物回收率和/或高产物纯度的高压下分离。例如，包括吹扫和分段泄料的步骤的循环设计以及吸附材料中包含介孔填充剂显著提高产物(例如，甲烷)回收率。例如，当与从天然气流去除酸性气体(例如，CO2和H2S)的常规变压吸附技术比较时，本发明的某些实施方式的益处包括：较低的烃损失至酸性气体流、较低的总体功率消耗和较小的占地(footprint)和设备重量。在本文描述特征的其他组合中，提供RC-PSA***，其从高压天然气产生高纯度产物流，同时回收超过99%的烃。例如，在RC-PSA***的一种实施方式中，可从包含小于1摩尔%H2S的天然气进料流产生具有小于10ppmH2S的产物。
在本技术领域的其他应用包括美国专利申请号61/447,806、61/447,812、61/447,824、61/447,848、61/447,869、61/447,835和61/447,877，其每一篇通过引用以它们的整体并入本文。
在高压下以高回收率从进料流比如甲烷流去除污染物的能力在天然气处理中是有益的。作为一个例子，气田包括甲烷并且也可包含显著水平的H2O、H2S、CO2、N2、硫醇和/或重烃，它们在气体可传输至市场之前必须以不同程度去除。天然气通常在高压(30-700巴绝对压力)下生产。优选地可在高压下操作分离***以在传输至市场之前避免另外的压缩。即，处理可更加能源有效，因为其不包括另外的压缩。
另外，在较高压力下处理提高了吸附剂的加工容量并且使设备的尺寸最小化。在天然气分离中，甲烷是有价值的组分并且在变吸附方法中用作轻组分。该轻组分回收率的小量增加可导致工艺经济的提高并且用于防止不必要的资源损失(例如，甲烷或其他目标产物的损失)。在污染物去除方法中，期望回收大于90%、优选大于95%的甲烷，大于97%的甲烷，或大于99%的甲烷。回收率定义为产物流中期望或目标气体的摩尔数除以进料流中相同的期望或目标气体的摩尔数的比。
常规的PSA方法不能处理较高压力气体(大于约30bar-a(巴，绝对压力))，尽管仍提供高回收率的甲烷(例如，>90%、>95%或>97%)。典型地，在这些方法中通过两种机制甲烷与酸性气体一起损失。第一，在吸附步骤之后，来自进料流的甲烷残留在吸附剂小球和/或颗粒之间的空隙空间(例如，在接触器的孔中)。空隙容积在常规PSA方法中可相当明显——因为它们通常操作长的循环时间，大约数分钟或小时，并且因此吸附剂和设备体积大。即使对于较小的常规快速循环PSA方法，空隙空间未被适当控制并且可仍占大部分的总体***容积。第二，甲烷吸附在吸附材料上，因为常规PSA***中采用具有相对低选择性的材料并且变化能力是这样：进入和离开吸附材料的CO2与甲烷分子的有效比是约5-10。通过这两种机制，在吸附步骤之后，大量的甲烷可残留在PSA***中，并且在循环的再生步骤中与酸性气体一起损失。因为低的甲烷回收率，常规的PSA***未广泛用于从天然气大规模去除酸性气体。
除了高回收率，一些天然气处理应用需要在高压下生产高纯度产物流。为了产生可最终售卖给住宅和商业燃料市场的气体，污染物，比如N2、Hg、硫醇和酸性气体(例如，CO2和H2S)，必须被去除至可接受的水平。最常见地，由于健康和安全考虑，在提供用于售卖的产物中H2S必须被去除至低水平，产物H2S浓度小于16ppm、小于10ppm、小于4ppm、或甚至小于1ppm。对于管道销售，为符合可燃性和燃烧器要求，可优选地，产物中N2和CO2小于5mol%、小于2mol%，或优选小于1.5mol%。进一步，当纯化的产物转化成液化天然气(LNG)时，可优选地，CO2小于100ppm、小于75ppm或优选小于50ppm，以防止低温换热器被固体CO2结垢。产物纯度定义为产物流中期望气体的摩尔数除以产物流中气体总摩尔数的比。
常规的PSA方法不能从高压进料流比如天然气中去除污染物比如H2S下至百万分之一水平，同时实现高回收率。例如，Kikkinides等能够模拟PSA方法，其纯化约30bar-a下包含1000ppmH2S和5%CO2的天然气并且生产包含1ppmH2S和3%CO2的产物流，同时实现超过95%的回收率。见E.S.Kikkinides、V.I.Sikavitsas和R.T.Yang，“NaturalGasDesulfurizationbyAdsorption:FeasibilityandMultiplicityofCyclicSteadyStates”，Ind.Eng.Chem.Res.1995,34(1),p.255-262。需要在约0.1bar-a的压力下的真空再生，以在产物中获得低水平的H2S。另一常规的PSA***已经在商业上表明在设计用于从在小于约8bar-a的压力下的天然气去除氮的***中将CO2和H2S去除至低水平。见GuildAssociates的产品小册子，http://www.Moleculargate.com/landfill-gas-purification/MolecularGateIntroduction.pdf。也需要真空再生，并且报告了93%的甲烷回收率。尽管这两个方法显示高回收率和高纯度，但是不能在较高压力下保持性能，如大部分大规模天然气处理设施要求的。当常规的方法用较高压力进料流操作时，产物回收率和产物纯度都下降。另外，这些常规的PSA方法不能操作快速循环，因此明显限制PSA***的生产力，这产生更大和更昂贵的分离设备。许多因素限制了常规的PSA方法减少循环时间的能力，并且结果，限制了可实现的产物回收率和纯度。例如，快速循环方法中通过吸附床或接触器的原料气的高速度不利地影响常规PSA方法的性能，如上面Kikkinides等记载，其中当气体速度增加25%时，产物中的H2S浓度增加一百倍。
本发明能够使PSA方法用于高压进料流，比如天然气，其使用与下述相关的各种特征的组合提供高产物回收率和/或高产物纯度：A)循环步骤(例如，吸附循环步骤、时机和压力水平)；B)吸附结构和材料；和C)吸附***构造。本文描述的特征的独特组合产生PSA方法之前未实现的性能，并且结果，本发明可用于以大规模经济处理高压天然气。首先，循环步骤可包括上面作为特征A描述的吸附循环步骤、时机和压力水平的一个或多个。这些循环步骤可包括A1)快速循环时间；A2)以排气吹扫(称为回收吹扫)；A3)以产物吹扫；A4)真空再生；A5)合适吹扫压力的选择；和A6)多个泄料步骤。通过以大约数秒循环时间操作PSA***，而不是如常规PSA***中的数分钟或小时，吸附剂的量和总体***尺寸可明显降低。即，快速循环PSA***的重量、成本和占地明显小于常规的PSA方法。另外，RC-PSA***中吸附剂和容器的小容积能够进行提高回收率和/或产物纯度的各种吹扫。例如，来自一个吸附床的减压作用的一部分富含污染物的排气可用于吹扫另一吸附床，置换截留在吸附剂颗粒之间空隙空间中的甲烷或残留在吸附接触器的通道中的甲烷。该回收吹扫步骤期间置换的甲烷可被再循环和捕获，从而增加RC-PSA***的甲烷回收率。对于较高的产物纯度，吸附床可使用一部分产物气吹扫，其将吸附床暴露于低分压污染物(例如，H2S)和从吸附床提供H2S的进一步解吸附。结果，可在随后的吸附步骤期间生产高纯度甲烷。
可选地，可通过在再生步骤期间将装置暴露于真空降低吸附床中H2S的分压，以进一步从吸附床解吸附H2S。再一次，可在随后的吸附步骤中生产高纯度甲烷。对于吸附循环中任何类型的吹扫步骤，应选择压力水平以减少需要的气流体积以及任何压缩要求，同时保持吹扫步骤的期望结果。最后，可使用许多泄料步骤进行吸附床的减压以解吸附污染物，选择的压力水平对应于相关压缩设备的入口压力以减少需要的工段数量和相关的功率消耗。
进一步，一旦步骤结束，循环中的各种步骤可涉及初始压力和终压力。例如，可以以进料压力提供进料流，而减压步骤可降低吸附床内的压力从减压初始压力至减压终压力。类似地，泄料步骤也可每个降低吸附床内的压力从泄料初始压力至泄料终压力。为了使吸附床再增压，再增压步骤可增加变吸附容器内的压力从再增压初始压力至再增压终压力。
另外的特征可包括吸附结构和材料，其在上面描述为特征B。这些吸附结构和材料特征包括B1)吸附材料的选择；B2)结构化吸附接触器；B3)接触器中吸附材料的布置；和B4)介孔填充剂的使用以减少接触器中的大孔和介孔。吸附材料对待去除的一种或多种组分应具有比目标产物高的选择性。此外，快速循环过程能够实现动力学分离，其中通过使用对污染物相对于可以是甲烷的目标产物的扩散速度的差异增强选择性。结果，可实现高回收率，因为仅仅一小部分的目标产物(例如，天然气进料流的甲烷)被吸附并且与污染物(例如，天然气进料流的酸性气体)一起损失。对于H2S去除，选择对H2S选择性的材料以减少CO2和甲烷二者的吸附。在RC-PSA方法中，吸附床中的气体速度也可相当高，这是由于高的体积流量和短的步骤持续时间。因此，具有与吸附材料顺排的多个基本上平行的通道的结构化吸附接触器用于使压降最小化。
进一步，吸附接触器中吸附材料的布置也是有益的。例如，通过提供具有包含选择性去除H2S的吸附材料的第一部分和包含选择性去除CO2的吸附材料的第二部分的接触器(例如，复合吸附床)，H2S和CO2二者可被去除至低水平。在复合吸附床的再生期间，从第二部分解吸附的CO2流过第一部分并提供吹扫以从可包括基本上所有吸附的H2S的吸附床第一部分去除H2S。结果，在随后的吸附步骤中从RC-PSA***可提供具有小于4ppm或小于10ppmH2S和小于1.5%CO2的甲烷产物。
而且，结构化吸附接触器中吸附剂颗粒之间的空隙空间可使用各种类型的材料填充，所述材料允许扩散进入吸附剂颗粒并且从吸附剂颗粒扩散出来，但是基本上减小总体***中空隙空间的体积。作为使用介孔填充剂的结果，在吸附步骤之后，较少的甲烷仍截留在接触器的吸附层中，并且因此较少的甲烷与酸性气体一起损失，产生更高的总体甲烷回收率。
仍然更多另外的特征包括吸附***构造特征，其上面描述为特征C。这些特征包括下述的一个或多个：C1)连续的RC-PSA布置和C2)每个均衡步骤的专用均衡罐。除了上面描述的某些特征或作为其的备选，多个RC-PSA***可连续使用以增强回收率。第一RC-PSA***处理进料流(例如，天然气)以产生高纯度产物，并且来自第一RC-PSA***的排气被引导至第二RC-PSA***以从酸性气体流去除产物，从而减少产物损失至酸性气体流并且提高总体产物回收率。进一步，另外的提高可包括RC-PSA***中均衡罐的使用。例如，RC-PSA***中的每个吸附床可包括每个均衡步骤的均衡罐以便以更有效的方式控制方法的再生。即，均衡罐可用于减少与循环期间吸附床的减压和再增压相关的时间。结果，可减少循环时间，从而提高RC-PSA***的生产力并且减小尺寸。
上述特征可在不同的构造中结合以增强RC-PSA***用于高压分离的性能。例如，通过下述特征的组合可实现高回收率的PSA***，比如快速循环时间；以排气吹扫；吸附材料的选择；结构化吸附接触器；和介孔填充剂的使用以减少接触器中的大孔和介孔。可通过添加下述的特征选择进一步提高性能：合适吹扫压力的选择；多个泄料步骤和均衡罐。作为另一实例，可通过组合特征设计高纯度PSA***，比如快速循环时间和以产物吹扫；真空再生；吸附材料的选择；结构化吸附接触器；和接触器中吸附材料的布置。可通过添加下述特征进一步提高性能：多个泄料步骤和均衡罐。作为另一实例，可通过组合特征实现高回收率和高纯度二者，比如快速循环时间；以排气吹扫；以产物吹扫；吸附材料的选择；结构化吸附接触器；接触器中吸附材料的布置；和介孔填充剂的使用以减少接触器中的大孔和介孔。可通过添加下述因素进一步提高性能：多个泄料步骤和/或连续的RC-PSA布置和/或用于每个均衡步骤的专用均衡罐。作为另一实例，可通过组合下述因素实现高回收率和高纯度二者：快速循环时间；以排气吹扫；真空再生；吸附材料的选择；结构化吸附接触器；接触器中吸附材料的布置；和介孔填充剂的使用以减少接触器中的大孔和介孔。可进一步通过添加因素提高性能，比如多个泄料步骤和/或连续的RC-PSA布置和/或用于每个均衡步骤的专用均衡罐。
在附图和下列段落中提供具体特征的进一步细节。
具体地，关于循环步骤特征的进一步细节提供在图1-6和相关的段落中。本发明的变吸附方法优选以如上称为特征A1的快速循环时间或模式进行。常规的变压吸附***操作昂贵并且需要大的占地以能够从天然气流去除足够量的CO2。而且，常规的变压吸附装置具有超过1分钟，通常超过2-4分钟的循环时间。相反，RC-PSA***的总循环时间通常小于90秒、优选小于30秒、小于20秒、更优选小于15秒，和甚至更优选小于10秒。RC-PSA技术的一个优点是显著更有效使用吸附材料。实现相同的分离性能，RC-PSA技术需要的吸附剂的量可仅仅是常规PSA技术需要的一部分。结果，RC-PSA需要的占地、资本投资和活性吸附剂的量通常明显小于处理等量气体的常规PSA***需要的。例如，3秒吸附时间间隔循环的RC-PSA装置可仅仅使用1分钟吸附时间间隔循环的常规PSA所使用吸附剂的按重量计5%。美国专利号6,406,523；6,451,095；6,488,747；6,533,846和6,565,635描述了RC-PSA技术的各个方面。
与RC-PSA技术相关的较小的设备体积促进操作的灵活性，其可用于进一步增强该方法。例如，吹扫步骤可与RC-PSA***一起使用以增强***的性能。吹扫步骤可包括上面称为特征A2的使用废气，以增强RC-PSA***的甲烷回收率。在称为回收吹扫的该步骤中，具有低浓度产物气的气态流可用于在循环的吸附和均衡步骤之后吹扫吸附床。该富含污染物的吹扫流从流动通道和吸附剂颗粒之间的空隙空间和/或接触器结构中清扫甲烷，从而甲烷可被再循环或捕获和其他处理，从而减少产物气损失至排气流。该吹扫步骤显著增加产物气的回收率。
进一步，上面称为特征A5的吹扫的压力也可被优化，从而压力足够低以降低吹扫进料的流速，以便有效清扫通道，但是足够高以防止污染物从吸附床解吸附进入吹扫流。回收吹扫的优选来源是从泄料步骤提取一部分排气，其然后压缩至吹扫步骤需要的压力。也可设想吹扫的备用来源，比如从其他处理装置可得的基本上不含甲烷的N2或其他气体。示例性吹扫压力可包括50bara(巴，绝对压力)至1bara，其可取决于各种因素。
可用于RC-PSA***以提高产物纯度的另一类型的吹扫是产物吹扫，其上面称为特征A3，其中基本上不含污染物(例如，CO2和H2S)的清扫气用于在再生期间清扫吸附床。吸附床的流动通道中降低的污染物分压产生驱动力，其有助于污染物的解吸附，使得吸附材料被清扫至比用简单变压至大气压可能的更大程度。结果，在随后的吸附循环期间减少了污染物穿出进入产物流并且获得更高的产物纯度。这种气体(即，“清扫气”)的非限制例子包括甲烷和氮，其在该方法的至少一部分解吸附步骤中在与进料方向逆流的方向上保持流动通过平行通道。清扫气的优选来源是使用一部分产物流，其下降至适当的压力以用于吹扫。通常以最低的减压压力选择吹扫的压力，尽管可使用最低的减压压力和进料压力之间的任何压力水平。主要地，选择吹扫压力以降低吹扫需要的流速。
提高来自RC-PSA***的产物纯度的另一方法是使用真空再生(如上面称为特征A4)。在一些实施方式中，在泄料步骤期间，吸附床可暴露于真空，压力大于或等于0.1bar-a，大于或等于0.25bar-a，或大于或等于0.5bar-a，以进一步降低流动通道中的污染物分压。这产生增加的驱动力，其有助于使污染物解吸附，在泄料步骤结束时进一步降低吸附床中污染物的浓度。结果，在随后的吸附循环期间产生高纯度产物气。
如果来自RC-PSA***的污染物排气流在随后的使用或处置之前必须被压缩，那么可在再生期间优选使用多个泄料步骤，如特征A6中所述。在一种实施方式中，吸附床的减压在多个泄料步骤中进行，其中每个步骤使吸附床的压力从初始压力降低至终压力。选择泄料步骤的压力水平以减少排气流的压缩功率，同时仍减压至最小的***压力，以允许最大的污染物解吸附。例如，具有1bar-a最小泄料压力的RC-PSA***，终泄料压力可选择为约1bar-a、3bar-a和9bar-a，因为典型的CO2压缩机用约3的压力比操作。利用该构造，压缩泄料流的总体功率消耗远小于压缩来自1bar-a的全部流所需要的功率。在包括真空泄料步骤以获得高产物纯度的其他实施方式中，多个泄料步骤的使用减小了真空***的尺寸，因为大部分的污染物在高于大气压(1bara)的压力下排出。例如，在具有0.5bar-a最小压力的RC-PSA***中，大部分污染物通过泄料步骤在1.5bar-a和4.5bar-a排出，从而总体压缩功率被最小化并且用于0.5bar-a排气的真空***的尺寸被最小化。
作为吸附循环中泄料步骤的进一步提高，泄料步骤期间的减压可从吸附床的进料和产物两侧进行。当与仅从吸附床一端减压相比，这减少了泄料步骤需要的时间。结果，随着RC-PSA***生产力提高，总体循环时间减少。可选地，对于固定的泄料时间，使用吸附床两端的减压允许达到更低的压力水平，这进一步清扫床并且在随后的吸附步骤中提供更高纯度产物。
当吸附***中使用复合吸附床时，从两端的减压也提高产物的回收率和纯度。在一个实例中，泄料步骤可从复合吸附床的进料和产物两侧进行，所述复合吸附床包含床的第一部分，其具有胺官能化的吸附材料用于H2S去除，和床的第二部分，其具有DDR吸附床用于从天然气去除CO2。在吸附步骤期间，可称为原料气的进料流的气体，首先接触胺官能化的吸附床并且发生H2S的穿出，然后原料气接触DDR吸附床，其中发生CO2的穿出。在泄料步骤期间，来自吸附床产物端的泄料流基本上不含H2S并且可用于回收吹扫步骤，以提高期望产物的回收率，而不将H2S再引入***，其也实现在随后的吸附步骤期间产生基本上不含H2S的甲烷。另外，因为吸附床的产物侧基本上不含H2S，在随后的吸附步骤期间的产物流可基本上不含H2S。来自吸附床进料端的泄料流包含大量的吸附的H2S并且可形成排气。
除了循环步骤特征，各种吸附结构和材料特征可用于增强该方法。例如，上面称为特征B1的RC-PSA***适当的吸附材料的选择是获得具有高产物回收率、高产物纯度或二者的***的主要考虑因素之一。为了获得从天然气流基本上完全去除污染物，比如酸性气体，选择对待去除的污染物选择性的但是对产物具有低容量的吸附材料。例如，吸附材料可对一种或多种酸性气体组分有选择性，但对甲烷和更重烃(例如，碳含量等于或大于约2的烃)具有低容量。
用于去除酸性气体的优选吸附剂选自介孔或微孔材料，其有或没有与酸性气体化学反应的官能团。没有官能团的材料的例子包括阳离子沸石和硅酸锡。与H2S和CO2化学反应的官能化的材料显示相对烃对H2S和CO2的明显增加的选择性。此外，这些材料不催化在酸性沸石中发生的与烃的非期望反应。所以，可优选官能化的介孔吸附剂，其中它们对烃的亲和力与未官能化的较小孔材料比如沸石相比进一步降低。可选地，通过使用小孔官能化吸附材料可动力学抑制重烃的吸附，其中与H2S和CO2相比重烃扩散缓慢。适合本文使用的官能团的非限制性例子包括伯、仲、叔和其他非给质子碱性基团，比如脒、胍和双胍。此外，这些材料可用两种或多种类型的官能团官能化。
用于本文实施方式的优选的选择性吸附材料的其他非限制性例子包括微孔材料，比如沸石、AlPO、SAPO、MOF(有机金属骨架)、ZIF(沸石咪唑酯(zeoliticimidazolate)骨架，比如ZIF-7、ZIF-9、ZIF-8、ZIF-11等)和碳，以及介孔材料，比如胺官能化的MCM材料、SBA、KIT材料。对于通常见于天然气流的酸性气体比如H2S和CO2，也优选比如阳离子沸石、胺官能化的介孔材料、硅酸锡、碳的吸附剂。
作为一个例子，对于从天然气去除CO2，某些实施方式可用特定类别的8-环沸石材料配制吸附剂，其对CO2具有超过甲烷的动力学选择性。该类别8-环沸石材料的动力学选择性使得CO2快速输送(扩散)进入沸石晶体，同时阻碍甲烷的传输，从而可能从CO2和甲烷的混合物选择性分离CO2。对于从天然气去除CO2，该具体类别的8-环沸石材料的Si/Al比从约2至约1000，优选从约10至约500，和更优选从约50至约300。应注意，如本文所使用，术语Si/Al定义为沸石结构的二氧化硅与氧化铝的摩尔比。适于本文使用的该优选类别的8-环沸石允许CO2以CO2和甲烷的单组分扩散系数比(即，DCO2/DCH4)大于10、优选大于约50和更优选大于约100和甚至更优选大于200的方式通过8-环窗口到达内部孔结构。优选的吸附材料是Deca-Dodecasil3R(DDR)，其是沸石。
在平衡控制的变吸附方法中，大部分的选择性由吸附剂的平衡吸附性质赋予，并且吸附剂的微孔或空容积中轻产物(比如甲烷)的竞争性吸附等温线是不利的。在动力学控制的变吸附方法中，大部分的选择性由吸附剂的扩散性质赋予，并且吸附剂的微孔和空容积中轻种类的传输扩散系数小于重种类(比如CO2或H2S)的。而且，在具有微孔吸附剂的动力学控制的变吸附方法中，扩散选择性可源于在吸附剂微孔中的扩散差异或源于组成吸附剂的晶体或颗粒中选择性扩散表面阻力。
当使用动力学选择性吸附剂时，优选在基本上均匀尺寸的吸附剂颗粒外形成吸附层。在优选的实施方式中，颗粒具有如通过扫描电子显微镜测定的尺寸分布，从而特征性尺寸的标准偏差小于平均尺寸的90%。在更优选的实施方式中，标准偏差可小于平均尺寸的50%，和最优选小于平均尺寸的25%。而且，当吸附剂是动力学选择性的时，特征性扩散时间常数可用于表征吸附剂的性能。为了本公开的目的，选择下列时间常数：L2/D(i)的τ(i)，以表征吸附剂的动力学行为，其中L是每个吸附剂颗粒或晶体的特征尺寸(米)，D(i)(米2/秒)是每个分子种类(i)在吸附剂中的扩散系数。优选地，目标气体(比如CO2)的τ小于从其分离的进料流的主要组分τ的1/20。更优选τ可小于从其分离的进料流的主要组分τ的1/50。最优选地τ小于从其分离的进料流的主要组分τ的1/50。当吸附剂具有动力学选择性时，也优选地，选择吸附剂颗粒的特征尺寸以使τ小于吸附步骤时间的1/4并且大于吸附步骤时间的1/40000。更优选τ小于吸附步骤时间的1/10并且大于吸附步骤时间的1/4000。
另一吸附结构和材料特征可包括为结构化吸附接触器的吸附床，其上面称为特征B2。结构化吸附接触器可用于提供高表面积用于在各种流的气体和吸附材料之间传质，同时减少流体阻力，以对于吸附循环的快速步骤期间遇到的高流速减少横跨吸附床的压降。数个非限制类型的吸附结构可用于本发明的实践，包括整块纤维、螺旋卷绕纤维和中空纤维。接触器的示例性实施方式提供在图1至6中。有利地，这些结构可直接由吸附剂、介孔填充剂和热质的混合基体构建，该热质使用结构材料比如陶瓷、玻璃或金属，其涂布有吸附剂和介孔填充剂的基体。对于一些某些应用可能不需要介孔填充剂和热质。通常通过经模具挤出材料以形成微通道制造整块结构，尽管其他方法比如蚀刻的金属板的扩散接合是可能的。构建方法可包括吸附剂、介孔填充剂和热质的混合基体的挤出，或结构材料比如陶瓷、金属或塑料的挤出、随后在整块微通道内侧洗涂吸附剂和介孔填充剂材料的混合基体。另外，整块结构可通过扩散接合金属板的堆叠构建，其中流动通道在接合之前已经被蚀刻并且接着用吸附剂和介孔填充剂的基体洗涂流动通道的内侧。
在优选的实施方式中，将吸附剂并入平行通道接触器。“平行通道接触器”本文定义为吸附接触器的一种子集，其包括结构化(设计的)接触器，其中基本上平行流动通道被并入结构。美国专利申请号2008/0282892和2008/0282886详细描述了平行流动通道，其二者通过引用并入本文。这些流动通道可通过各种方式形成，并且除了吸附材料，结构可包含组分比如载体材料、热沉材料和空隙减少组分。
各种整块形状可直接通过挤出方法形成。圆柱形整块的例子示意性显示在本文图1中。圆柱形整块1包含多个平行流动通道3，其沿着整块的整个长度。这些流动通道3可具有从约5至约1,000微米，优选从约50至约250微米的直径(通道空隙)，只要给定接触器的所有通道具有基本上相同大小的通道空隙。通道可具有各种形状，包括，但不限于，圆形、正方形、三角形和六边形。通道之间的空间由吸附剂5占据。如图1中所显示，通道3占据约25%的整块体积并且吸附剂5占据约75%的整块体积。吸附剂5可占据从约50%至约98%的整块体积。吸附剂的有效厚度可从吸附剂5和通道结构占据的体积分数定义如下：
本文图2是沿着纵轴的横截面视图，其显示延伸通过整块长度的进料通道3，流动通道的壁完全由吸附剂5加上粘合剂、介孔填充剂和热沉材料形成。
放大吸附层5小横截面的示意图显示在本文图3中。吸附层5由微孔吸附剂或聚合颗粒7；用作热沉的固体颗粒(热质)9；封端剂13和敞开的介孔和大孔11构成。如显示，微孔吸附剂或聚合颗粒7占据约60%的吸附层体积和热质9的颗粒占据约5%的体积。对于该组成，空隙率(流动通道)是微孔吸附剂或聚合颗粒占据的体积的约55%。微孔吸附剂5或聚合颗粒7的体积范围可从约25%的吸附层体积至约98%的吸附层体积。在实践中，用于吸附热能和限制温度升高的固体颗粒9的体积分数的范围从约0%至约75%，优选约5%至约75%，和更优选从约10%至约60%的吸附层体积。介孔非吸附填充剂或封端剂13填充颗粒之间留下的期望量的空间或空隙，从而吸附层5中敞开的介孔和大孔11的体积分数小于约按体积计30%，或小于按体积计约20%，或小于按体积计10%。
当整块接触器用于依靠动力学分离(主要地扩散控制的)的气体分离方法时，微孔吸附剂颗粒或聚合颗粒7为基本上相同的尺寸是有利的。对于动力学控制的方法，优选地单个微孔吸附剂颗粒或聚合颗粒7的体积的标准偏差小于平均颗粒体积的100%。在更优选的实施方式中，单个微孔吸附剂颗粒或聚合颗粒7的体积的标准偏差小于平均颗粒体积的50%，和甚至更优选地小于平均颗粒体积的25%。沸石吸附剂的颗粒尺寸分布可通过用于合成颗粒的方法控制。也可能使用比如重力沉降柱的方法按照尺寸分离预先合成的微孔吸附剂颗粒。
本文图4显示平行通道接触器横截面放大小面积的视图。该图显示吸附层5的吸附材料，其涂布吸附床结构9的内部以形成气体流动通道3。吸附层5可包含或不包含介孔填充剂和其他材料。
本文图5显示适于本发明使用的螺旋卷绕形式的吸附接触器。螺旋卷绕结构通常通过将单个平板旋转成组合件制造。优选地没有流动穿过板。可通过任何适当的方法建立螺旋卷绕板的层之间的间隔。可使用下列非限制性方法：纵向间隔金属丝的使用；使板形成小凹陷或形成波纹；和将均匀大小的颗粒粘合至板。非限制构建方法包括螺旋卷绕由吸附剂、介孔填充剂和热质的混合基体制造的单个板；洗涂吸附剂和介孔填充剂的混合基体至薄的金属板，然后螺旋卷绕板；螺旋卷绕薄的金属板或网，然后洗涂吸附剂和介孔填充剂的混合基体至该螺旋卷绕组合件。
本文图6显示由中空纤维组成的吸附接触器。可通过类似于壳管式换热器中的管束，使多个中空管成束制作中空纤维结构，以形成组合件。中空纤维可通过灌封材料，比如与中空纤维材料相容的环氧树脂，在每个末端封端。气流可在中空纤维的内侧或外侧，但是在每种情况下与组合件的纵轴平行。优选地没有气流通过中空纤维的壁。
制作中空纤维吸附结构的一种优选方法是首先由吸附剂、介孔填充剂和热质的混合基体制作中空纤维，随后使中空纤维成束，然后用灌封材料填充围绕纤维外侧的空间，从而气体可仅仅流过纤维的内侧。
另一方法可首先由吸附剂、介孔填充剂和热质的混合基体制作中空纤维，然后使中空纤维成束和在灌封材料中封端纤维的两端，从而气体可在纤维的内侧和外侧二者上流动。
制造中空纤维结构的又一方法是洗涂吸附剂和介孔填充剂的混合基体在由非限制性材料构建的小直径中空管的内侧上，所述非限制性材料选自金属(例如皮下注射针)、陶瓷、塑料等；然后用灌封材料填充围绕纤维外侧的空间，从而气体可仅在纤维的内侧流动。
制造结构的仍另一方法是构建由选自金属、陶瓷、塑料等材料组成的小中空管的组合件，然后在灌封材料中或通过焊接封端，使两端封端，然后用吸附剂和介孔填充剂的混合基体洗涂管的内侧。
进一步，另一方法是构建如之前方法所述的相同组合件，但是不同的是吸附剂和介孔填充剂的混合基体洗涂至中空纤维的内侧和外侧二者。
这些结构化接触器可用于以各种方式形成RC-PSA***的单个吸附床。在一种方法中，吸附床由加工成吸附床长度的单个结构化吸附接触器组成。在另一方法中，吸附床可由堆栈在一起以提供全长吸附床的结构化接触器的多个更短的段组成。在该方法中，可安装结构化接触器的段，在相邻的段之间有或没有空隙。提供相邻的段之间小的空隙，优选小于1000μm，或优选小于500μm，和甚至更优选小于200μm，使得在段之间重新分配气体，其可减少结构化接触器的流动通道中分布不均的任何影响。
对于使用多于一种吸附材料的实施方式，上面称为特征B3的结构化吸附床中不同吸附材料的布置可影响RC-PSA***的性能。在这些实施方式中，复合吸附床可与两种或更多种吸附剂一起使用，其每种从进料流优先吸附不同的污染物。可以数种不同的方式构建复合吸附床，比如使用分段式结构化接触器，每段具有不同的吸附材料施加至它们。作为一个例子，对于从天然气去除CO2和H2S，可使用复合吸附床，其中床的第一段包含用于H2S去除的KIT-6载体上的胺官能化吸附剂，构成吸附床的剩余段包含用于CO2去除的DDR吸附剂。在该实施方式中，随着进料流经过第一段，H2S被从进料流去除，然后随着进料流穿过吸附床的剩余段，CO2从进料流去除。以该方式使用复合床的优势是从一个吸附床段解吸附的污染物可提供另一吸附床段的分压吹扫，以提高其他污染物从各自吸附床的去除。相对于之前的例子，在泄料步骤期间从包含DDR的床段解吸附的CO2可以逆流方向流过包含胺官能化吸附剂的第一段以提供基本上不含H2S的分压吹扫，以从复合吸附床的第一段解吸附H2S。如此，复合床的第一段可清扫至低水平的H2S，并且结果，在随后的吸附步骤期间可生产百万分之一水平H2S的高纯度产物流。注意，如果H2S在吸附步骤期间未允许穿出进入床的DDR段，复合床H2S吸附段的这种有效吹扫可能更有效，从而床DDR段的CO2基本上不含H2S。
也可通过使材料均匀分散遍布吸附床布置吸附床中的两种吸附材料，条件是一种吸附材料的量明显大于另一吸附材料的量。例如，对于如上述从天然气去除H2S和CO2，要求DDR比胺官能化的材料多约10倍。在优选的实施方式中，H2S选择性吸附剂的量小于CO2选择性吸附剂量的5倍。如果这些材料沿着吸附接触器均匀混合和分布，那么实现相同的结果，其中CO2提供吸附床中分布的胺官能化材料的分压吹扫并且基本上清扫H2S，以允许在随后的吸附步骤生产高纯度甲烷。
也可通过如上特征B4中描述的可用于减少吸附床中空隙空间的介孔填充剂的使用提高RC-PSA***的产物回收率。结果，减少了空隙空间截留的产物气的量，所以在再生期间较少的产物气与污染物一起损失，从而提高产物气的回收率。介孔填充剂的使用描述在美国专利申请公开号2008/0282892、2008/0282885和2008/028286中，其每一篇通过引用以它们的整体并入本文。吸附通道壁中存在的不可清扫的空隙空间可由介孔和大孔占据的总体积限定。介孔由IUPAC定义为尺寸在20至500埃大小范围的孔。本文大孔定义为尺寸大于500埃且小于1微米的孔。因为流动通道的尺寸大于1微米，它们不认为是大孔体积的一部分。不可清扫的空隙空间在本文定义为吸附剂中直径在20埃和10,000埃(1微米)之间的孔占据的敞开孔体积除以包括吸附结构中相关介孔和大孔的吸附材料占据的接触器的总体积。可通过填充颗粒之间的介孔以减少敞开体积同时允许快速气体传输遍布吸附层，减少下文统称为介孔的不可清扫的空隙空间。这种不可清扫的空隙空间的填充期望减少快速解吸附步骤期间损失的期望产物数量至可接受水平，以及允许解吸附之后高度的吸附床纯度。这种介孔填充可以各种方式实现。例如，聚合物填充剂可用于H2S和CO2的快速扩散，比如硅橡胶或具有固有孔隙率的聚合物。可选地，具有中孔隙性和/或微孔隙性的热解碳可用于填充空隙空间。仍另一方法通过用较小尺寸的惰性固体填充空隙空间，或通过用期望的气体快速扩散通过的可再补充液体(比如水、溶剂或油)填充空隙空间。优选地，吸附壁中的空隙空间减少至小于敞开孔体积的约40体积%(vol.%)、优选至小于30vol.%，和更优选至小于20vol.%.，和甚至更优选至小于10vol.%，最优选小于约5vol%。
除了吸附结构和材料特征，可使用各种吸附***构造特征，加上其他特征或作为方法的可选提高。一种这样的实施方式可包括RC-PSA装置的串联布置以提高RC-PSA***的回收率，如上面称为特征C1。作为一个例子，通过使来自第一RC-PSA装置的非产物流通到第二RC-PSA装置以从第一RC-PSA装置的非产物流移出产物，RC-PSA装置的串联布置可用于增强目标气体或产物的回收率和纯度。作为一个例子，酸性气体可从天然气流去除，以在该***的第一RC-PSA装置中产生高纯度甲烷流。来自第一RC-PSA装置的酸性气体可包含一部分甲烷，其可使用第二RC-PSA装置移出。来自第二RC-PSA装置的甲烷产物可再循环或在设施其他地方中使用，并且酸性气体可从第二RC-PSA装置排出或引导离开用于处置。通过使用第二RC-PSA装置捕获甲烷，即使对于高压天然气，总体RC-PSA***实现了高产物回收率和高产物纯度。
而且，作为另一特征，均衡容器或罐可用于增强任何RC-PSA***的生产力，如上描述为特征C2，并且减少需要的总体循环时间。如美国专利申请号61/594,824中描述，其通过引用并入本文，一个或多个独立的压力容器可提供给每个均衡步骤，用于RC-PSA***中的每个吸附床。即，称为均衡容器或罐的专用压力容器直接与吸附床之一连接。减压步骤期间从吸附床回收的气体临时存储在均衡罐中并且然后在循环中以后使用，用于再增压同一吸附床。因为用专用均衡容器减小了管道和阀门的距离，吸附床和均衡罐之间均衡步骤的时间间隔通常小于两个吸附床之间均衡所需要的时间，因此可减少总循环时间。结果，降低了吸附床中使用的吸附材料的量并且可减少变吸附***的总体尺寸和重量，同时可提高性能(例如，较低的吹扫流速，较低的再循环压缩等)。进一步，减少了RC-PSA***的管道和阀门的数量，因为对于均衡步骤不需要床和床的连接。
上述特征可并入PSA***以增强高压天然气处理的性能，以实现以高回收率、高纯度或高回收率和高纯度二者的分离。图7至9是示例性PSA***的图，其图解本文描述的特征可如何组合用于分离。图7中，通过以快速循环(特征A1)与回收吹扫(特征A2)在适当的中等压力(特征A5)下并且使用多个泄料步骤(特征A6)，操作PSA***700，提供高甲烷回收率。使用涂布对CO2具有动力学选择性的沸石(特征B1)的结构化接触器(特征B2)并且通过介孔填充剂的使用(特征B4)减少空隙空间。RC-PSA***700的示例性实施方式进一步描述在实施例1和2中，用于在55巴下处理具有30%酸性气体的天然气，以实现超过97%的甲烷回收率。
在图8显示的另一实施方式中，在***800中使用串联的两个PSA装置实现高甲烷回收率和高产物纯度二者。PSA装置801和821使用本文描述的特征，包括快速循环(特征A1)、回收吹扫(特征A2)、产物吹扫(特征A3)、吹扫压力的选择(特征A5)、用于动力学分离CO2和平衡吸附H2S的单独材料(特征B1)以两个分开的段(特征B3)布置在接触器中并且并入介孔填充剂以减少空隙体积(特征B4)和提高回收率的结构化吸附接触器(特征B2)。通过使用两个串联的PSA装置(特征C1)以使用第二PSA装置821捕获从第一PSA装置801损失进入酸性气体流的甲烷，提高甲烷回收率。PSA***也可使用均衡罐(特征C2)以减少循环时间并且提高生产力。RC-PSA***800的性能和细节描述在实施例3和4中，用于处理具有12%CO2和0.01-0.1%H2S的天然气，产生具有小于1.5%CO2和小于4ppmH2S的甲烷，同时实现超过99%的回收率。
在图9显示的仍另一实施方式中，在单个PSA装置900中实现高甲烷回收率和高产物纯度二者。该PSA装置以快速循环模式操作(特征A1)，在适当的中等压力(特征A5)下回收吹扫(特征A2)，随后泄料至真空压力(特征A4)，以实现高产物纯度。使用结构化吸附接触器(特征B2)，用于动力学分离CO2和平衡吸附H2S的两种具体材料(特征B1)以两个分开的段(特征B3)布置在接触器中，并且并入介孔填充剂以减少空隙体积(特征B4)和提高回收率。均衡罐(特征C2)也可用于减少需要的循环时间，从而提高***的生产力。RC-PSA***900的性能和细节描述在实施例5中，用于处理具有12%CO2和0.01-0.1%H2S的天然气，产生具有小于1.5%CO2和小于4ppmH2S的甲烷，同时实现超过99%的回收率。
参考下列实施例可更好地理解本发明，提供所述实施例用于说明的目的并且不认为是限制本发明。
实施例1
该实施例说明使用图7的RC-PSA***700从天然气在高压下去除CO2和H2S，其中通过模拟预测98%的回收率。参考图7中简化的工艺流程图，RC-PSA装置701与各种压缩机710a-710e一起使用以从进料流去除污染物。RC-PSA装置701包括经阀门和管道连接的多个吸附床，如下面更详细描述。为了操作，进料流经导管702和704送至RC-PSA装置701。进料流优选包括天然气，其可与来自与压缩机710a相关联的回收吹扫出口导管703的再循环流混合。由于横跨RC-PSA装置701内部的吸附床、阀门和管道的压降，富含甲烷的纯化产物流经导管706在稍微减压下离开RC-PSA装置701。在该实施例中，通过导管702进入的原料气包含30%酸性气体(CO2+H2S)和70%CH4。进料流和再循环流的压力是约55bara。通过导管706离开的产物流包含约6%的酸性气体和94%的CH4，并且压力为约54bara。
回收吹扫流可经导管708到达RC-PSA装置701。该吹扫流富含酸性气体(CO2和/或H2S)并且可由来自RC-PSA循环中下面更详细描述的泄料步骤的流出物组成。回收吹扫流的目的是从吸附层中的吸附接触器通道和空隙空间清扫甲烷和其他烃。来自该吹扫的输出在压缩机710a中压缩并且经导管703再循环回到RC-PSA装置的进料。如此，甲烷被捕获，而不是与酸性气体一起损失，并且因此提高RC-PSA***的回收率。
从RC-PSA装置701解吸附的酸性气体在3个不同的压力水平离开，以使压缩酸性气体用于处置所需要的功率消耗最小化。最小的压力设置为约1bara，以增加污染物的解吸附并且在随后的吸附步骤中提供提高的产物纯度。选择剩余两个泄料步骤的压力水平，以使与酸压缩机的整合最优化并且减少功率消耗。典型的酸性气体压缩机在约3的压力比下操作，并且因此泄料压力水平为3bara和9bara。压力比是排放压力除以吸气压力。如图7中所显示，在1bara的低压力排气在压缩机710b中压缩并且结合在约3bara的中等压力排气以在压缩机710c中压缩。来自压缩机710c的排放物结合在约9bara下的高压排气并且在压缩机710d中压缩。压缩机710d的输出可在约19bara下，其可具有一部分作为吹扫流到达导管708并且到达压缩机710e以在进一步处理(例如，酸性气体注入处置井，管道和/或类似处理)之前进一步压缩。
每个RC-PSA装置701由14个吸附床组成，其每个由具有多个气体流动通道的结构化接触器组成。气体流动通道的水压直径范围从20至1000微米，优选从25至400微米，和甚至更优选从40至125微米。通过接触器的气体流动通道的总长度范围从0.2至3米，优选从0.5至1.5米和最优选范围从0.75至1.25米。结构化接触器可沿着其长度分段，从而每个段具有多个流动通道并且气体顺序地从一个段中的流动通道到达分开段的流动通道。沿着接触器的长度可有1至10个段。通过在吸附床入口侧的流动通道的气体的物理流速范围在1至10米/秒的范围，优选在2至5米/秒的范围。通过流动通道气体的流体阻力造成吸附步骤期间小于8bara，优选小于4bara和更优选小于2bara的压降，如通过进料压力、进料速度、水压通道直径和总通道长度以及入口进料速度的组合计算的。
结构化吸附接触器中气体流动通道由包含对CO2和H2S选择性的吸附材料的层组成，其可在结构化接触器壁的至少一部分上或为其部分。层也可包含介孔填充剂材料，其减少层中的空隙空间至小于按体积计30%，或更优选按体积计20%，或甚至更优选按体积计10%，或最优选小于按体积计4%。层的平均厚度范围可从25至450微米，优选地范围从30至200微米，和最优选50至125微米。在优选的实施方式中，吸附材料是沸石并且对CO2的动力学选择性比大于50，优选大于100和甚至更优选大于200。动力学选择性比是污染物比如CO2的扩散速度除以产物比如甲烷的扩散速度。吸附步骤期间，沿着通道长度的吸附剂中CO2和H2S的平均载荷的变化优选大于0.2毫摩尔每克(毫摩尔/克)，更优选大于0.5毫摩尔/克，和最优选大于1毫摩尔/克，其中平均载荷表示为每克吸附剂吸附的污染物毫摩尔数。
通过快速循环经过包括吸附的系列步骤然后是在随后的循环中吸附步骤之前使吸附床再生的多个步骤，操作RC-PSA装置701。通过每个吸附床持续进行相同系列的步骤并且每个床循环的时间选择可以与其他床同步，以提供持续流动的进料流、产物和吹扫流。精确步骤和循环时机的选择取决于进料流的气体组成、产物规格、污染物布置和总体烃回收率。对于在该实施例中的RC-PSA装置701，需要14个吸附床以完成持续流动操作的循环。
使用吸附床的压力与时间图解单个吸附床的循环步骤，其显示在图10中。记录为FD(用于进料流)的吸附步骤期间，酸性气体吸附在吸附床中并且产生纯化的甲烷产物。在酸性气体显著穿出进入产物流之前，停止进料流流动，并且通过记录为E1和E2的两个均衡步骤使床减压。当吸附床载荷大于50%，优选载荷大于75%时发生酸性气体显著穿出进入产物流。每个步骤之后包括简单的停留(briefhold)，其未显示。均衡步骤之后，进行记录为P的回收吹扫步骤，以回收残留在流动通道和吸附层中的空隙空间中的甲烷。接着，通过3个泄料步骤使吸附床减压，以使压力下降以从吸附床解吸附酸性气体，其记录为BD。在解吸附酸性气体至可能的程度之后，通过记录为R1和R2的2个再增压步骤和记录为FR的进料再增压步骤使吸附床再增压。两个再增压步骤R1和R2的气体来源来自同时进行减压步骤E1和E2的另一吸附床。进料再增压步骤的气体获得自经图7的导管704进入RC-PSA装置的进料流。
14个吸附床中每个的时机是同步的，从而进料、产物和吹扫流是持续的。所有14个吸附床的循环计划显示在图11a和11b中。图11a和11b中的参考字符与图10中指示的那些相同，增加了停留步骤，记录为H。图11a和11b中，显示两组吸附床1101和1102，第一组1101中标记为1至7的吸附床在顺序图的顶部和第二组1102中标记为8至14的吸附床在顺序图的底部。图11a是图11b中继续的一部分顺序，如参考字符A指示。在稳定状态操作期间，2个吸附床经历吸附步骤，其中酸性气体从进料流去除，产生纯化的甲烷产物。每个吸附床循环的时机被分段，从而实现持续的进料和产物流。例如，在床1停止吸附步骤之后图11a中的床2立即开始吸附步骤(记录为FD)，等等。以类似的方式，为吹扫步骤提供连续流和为酸性气体压缩机提供泄料流。吸附床之间循环的时机也是同步的，从而一个床的第一均衡步骤E1与另一床的再增压步骤R1一致，以便减压步骤期间回收的气体用于使另一床再增压。例如，图11a中的吸附床7经历均衡步骤E1，同时吸附床2经历再增压步骤R1。
下面进一步描述循环中每个步骤的压力水平、流动方向和持续时间。在下列循环描述中，术语顺流表示气体从床的进料侧流至产物侧和逆流表示以相反的方向流动。下列是一个优选的循环，其中：
FD：从第一吸附床在55bara下CO2的吸附和纯化甲烷的产生(顺流流动)；
E1：使第一吸附床从约55bara减压至约35.5bara，输送气体至另一吸附床以从约19bara增压至约35.5bara(顺流流动)；
E2：使第一吸附床从约35.5bara减压至约19bara，输送气体至另一吸附床以从约1.2bara增压至约19bara(顺流流动)；
P：用9bara下的来自步骤BD1中压缩至吹扫压力的一部分气体在约19bara下吹扫第一吸附床。在吹扫步骤期间从吸附床置换的气体被压缩至55bara并且再循环至进料导管(顺流流动)；
BD1：使第一吸附床从约19bara泄料或减压至约9bara。将解吸附的气体排出至酸性气体压缩机的第三段(逆流流动)；
BD2：使第一吸附床从约9bara泄料或减压至约3bara。将解吸附的气体排出至酸性气体压缩机的第二段(逆流流动)；
BD3：使第一吸附床从约3bara泄料或减压至约1.2bara。将解吸附的气体排出至酸性气体压缩机的第一段(逆流流动)；
R2：使用从经历步骤E2步骤的仍另一吸附床回收的气体使第一吸附床从约1.2bara再增压至约19bara(逆流流动)；
R1：使用从经历步骤E12的仍另一吸附床回收的气体使第一吸附床从约19bara再增压至约35.5bara(逆流流动)；和
FR：用来自进料导管的气体使第一吸附床从约35.5bara再增压至约55bara(顺流流动)。
循环中每个步骤的持续时间如下：
FD：吸附1.5秒；
H1：停留0.25秒；
E1：减压0.75秒；
E2：减压0.75秒；
P：吹扫0.75秒；
H2：停留0.25秒；
BD1：泄料0.75秒；
BD2：泄料1.25秒；
BD3：泄料2.0秒；
H3：停留0.25秒；
R2：再增压0.75秒；
R1：再增压0.75秒；和
FR：再增压0.50秒。
需要总共10.5秒完成上面讨论的循环步骤。在该实施例中，吸附步骤持续时间通过CO2和甲烷的扩散速度设定，其中短长度的吸附步骤允许在较慢扩散的甲烷可基本上扩散进入吸附材料之前，较快扩散的CO2分子达到吸附材料中的平衡吸附容量。优选在吸附步骤之后尽可能快地降低吸附床中的压力，以减少甲烷的任何进一步扩散进入吸附剂颗粒，从而减少甲烷损失。进一步，再生步骤的总时间优选地尽可能短，以使吸附床的生产力最大化。所有均衡步骤的总时间间隔小于吸附步骤的10倍，优选小于5倍。最优选地，所有均衡步骤的总时间小于吸附步骤的时间。也优选地，所有再增压步骤的总时间小于吸附步骤的10倍，优选小于5倍。最优选地所有再增压步骤的总时间小于吸附步骤的时间。
通过使用上面讨论的参数模拟循环，预测该实施例中描述的RC-PSA***的所得性能。具有14个吸附床的单个RC-PSA装置可处理具有30%酸性气体和70%甲烷的150MSCFD原料气，以产生108MSCFD的具有约5.4%酸性气体和剩余甲烷的产物气。该RC-PSA***中实现约98%的甲烷回收率。也生产具有约94%酸性气体的排气流用于处置。常规的PSA***在这些条件下用该组成未提供在该处理天然气的RC-PSA***中显示的高回收率。而且，与常规的分离技术相比，该***减少了重烃的损失。
实施例2
该实施例描述了实施例1中RC-PSA***的改进的循环。在该实施例中，图7中的RC-PSA***700用于处理如实施例1中描述的相同原料气。每个吸附床的构造与实施例1相同，包括流动通道尺寸、吸附床长度、吸附材料、介孔填充剂等。但是，吸附床的数量已经从14个增加至16个，以适应改进的循环，其使用3个均衡步骤代替实施例1中的2个均衡步骤。
该实施例的16个吸附床的循环计划显示在图12a和12b中。具体步骤的符号与实施例1中描述的图10和11中的相同。在图12a和12b中，显示两组吸附床，第一组中标记1至8的吸附床在顺序图的顶部和第二组中标记9至16的吸附床在顺序图的底部。图12a是一部分顺序，其在图12b中继续，如参考字符B指示。如在实施例1中，为进料、产物、吹扫和泄料流提供连续流动。而且，每个吸附床的循环时机是同步的，从而可如实施例1进行床与床的均衡。
利用循环中的3个均衡步骤，单个吸附床可比用仅仅2个均衡步骤实现的减压至更低的压力吹扫。例如，实施例1中的吹扫步骤在2个均衡步骤之后在19bara下进行，而该实施例的吹扫步骤在3个均衡步骤之后在12.5bara下进行。结果，因为需要相同的速度，吹扫步骤需要的总流速更低，但是由于更低的压力需要更低的质量流量。更低的压力和更低的流速减小了用于吹扫流的相关压缩机的尺寸和功率消耗。
循环中每个步骤的压力和流动方向如下：
FD：从第一吸附床在55bara下CO2的吸附和纯化甲烷的产生(顺流流动)；
E1：使第一吸附床从约55bara减压至约39bara，输送气体至另一吸附床以从约26bara增压至约39bara(顺流流动)；
E2：使第一吸附床从约39bara减压至约26bara，输送气体至另一吸附床以从约12.5bara增压至约26bara(顺流流动)；
E3：使第一吸附床从约26bara减压至约12.5bara，输送气体至另一吸附床以从约1bara增压至约12.5bara(顺流流动)；
P：用9bara下的来自步骤BD1的压缩至吹扫压力的一部分气体在约12.5bara下吹扫第一吸附床。将吹扫步骤期间从吸附床置换的气体压缩至55bara并且再循环至进料导管(顺流流动)；
BD1：使第一吸附床从约12.5bara泄料或减压至约9bara。将解吸附的气体排出至酸性气体压缩机的第三段(逆流流动)；
BD2：使第一吸附床从约9bara泄料或减压至约3bara。将解吸附的气体排出至酸性气体压缩机的第二段(逆流流动)；
BD3：使第一吸附床从约3bara泄料或减压至约1bara。将解吸附的气体排出至酸性气体压缩机的第一段(逆流流动)；
R3：使用从经历步骤E3步骤的仍另一吸附床回收的气体使第一吸附床从约1bara再增压至约12.5bara(逆流流动)；
R2：使用从经历步骤E2的仍另一吸附床回收的气体使第一吸附床从约12.5bara再增压至约26bara(逆流流动)；
R1：使用从经历步骤E1的仍另一吸附床回收的气体使第一吸附床从约26bara再增压至约39bara(逆流流动)；和
FR：用来自进料导管的气体使第一吸附床从约39bara再增压至约55bara(顺流流动)。
循环中每个步骤的持续时间如下：
FD：吸附1.5秒；
H1：停留0.25秒；
E1：减压0.5秒；
H2：停留0.25秒；
E2：减压0.5秒；
H3：停留0.25秒；
E3：减压0.5秒；
P：吹扫0.75秒；
H4：停留0.25秒；
B1：泄料0.75秒；
B2：泄料1.5秒；
B3：泄料2.0秒；
H5：停留0.25秒；
R2：再增压0.5秒；
H6：停留0.25秒；
R1：再增压0.5秒；
H7：停留0.25秒；
R3：再增压0.5秒；和
FR：再增压0.75秒。
附加的均衡和再增压步骤连同相关的停留步骤使总循环时间增加至12秒。基于吸附材料的动力学，吸附步骤持续时间仍与实施例1相同。由于附加的均衡和再增压步骤，该循环的再生步骤需要稍长的持续时间。如同实施例1，优选地所有均衡步骤的总时间间隔小于吸附步骤的10倍，优选小于5倍。最优选地所有均衡步骤的总时间小于吸附步骤的时间。也优选地所有再增压步骤的总时间小于吸附步骤时间的10倍，优选小于5倍。最优选地所有再增压步骤的总时间小于吸附步骤的时间。
尽管该实施例的吸附床的数量从14个增加至16个，单个RC-PSA装置的能力从实施例1的150MSCFD按比例增加至该实施例的约170MSCFD。对于该实施例，生产了具有约5.4%酸性气体的约120MSCFD的纯化的甲烷产物，并且甲烷回收率提高至约98.6%。该实施例中，使用3个均衡步骤的好处在吹扫流速方面是明显的，其从实施例1的20.6MSCFD下降至该实施例中的14.3MSCFD。吹扫下降的流速连同降低的压力使得相关压缩设备的功率消耗和尺寸明显减小。
实施例3
该实施例说明在高压下使用图8的RC-PSA***800从天然气去除CO2和H2S，其中预测超过99%的甲烷回收率并且生产具有小于1.5%CO2和小于4ppmH2S的高纯度产物流。参考图8中简化的工艺流程图，2个RC-PSA装置801和821与各种压缩机808和814一起使用以从进料流去除污染物。在该实施例中，2个RC-PSA***串联布置，其中第一RC-PSA装置801生产需要纯度的产物气并且第二RC-PSA装置821从801的泄料流回收甲烷，以提高***800的总体产物回收率。两个RC-PSA装置801和821的每一个包括经阀门和管道连接的一个或多个吸附床。
包含CO2和H2S的天然气进料流经导管802进入第一RC-PSA装置801并且由于横跨RC-PSA装置801内部的吸附床、阀门和管道的压降，富含甲烷的纯化产物流经导管803在稍微减压下离开。从进料流去除的酸性气体在低压下解吸附并且废气经导管807离开装置。为了在RC-PSA装置801中提供高产物纯度，经导管804去除一部分产物流并且降低压力以用作吸附床801中的产物吹扫。产物流中的低分压的酸性气体形成帮助酸性气体从吸附床解吸附的驱动力，以在随后的吸附步骤期间提高产物纯度。来自产物吹扫步骤的输出经导管806离开并且结合导管807中的排气，用于在第二RC-PSA装置821中处理。在该实施例中，通过导管802进入的原料气包含12%CO2和100ppmH2S并且在44bara的压力下。经导管803离开的产物气包含1.3%CO2和约4ppmH2S。导管806和807中的酸性气体在约1.4bara的压力下。
为提高RC-PSA***800的产物回收率，在第二RC-PSA装置821中去除第一RC-PSA装置801的排气流中包含的甲烷和其他烃。从第一RC-PSA装置801排出的酸性气体和甲烷在压缩机808中压缩之后经导管809进入第二RC-PSA装置821。在RC-PSA装置821中吸附来自进料流的酸性气体并且由于横跨RC-PSA装置821内部的吸附床、阀门和管道的压降，富含甲烷的产物流经导管810离开，具有稍低压力。在低压下经导管811排出酸性气体。经导管812去除一部分酸性气体并且在压缩机814中压缩，以用作经导管815进入RC-PSA装置821的回收吹扫。该流富含酸性气体，并且用于从吸附层中的流动通道和空隙空间清扫甲烷，以增强***的回收率。来自该吹扫步骤的输出经导管816离开RC-PSA装置821并且结合来自导管810的产物，并且导管817中的组合流包含回收的烃，以用作设施中的燃料气体或其他目的。经导管813通过通风或压缩和再注入处理剩余的酸性气体。在该实施例中，进入第二RC-PSA装置821的进料流具有45bara的压力并且包含约65%的酸性气体和35%的甲烷。产物气包含约92%的甲烷和8%的酸性气体。酸性气体排气在约1.4bara的压力下离开装置，并且在约11bara下进行回收吹扫步骤。
每个RC-PSA装置801由10个吸附床组成，其每个由具有多个气体流动通道的结构化接触器组成。在该实施例中，气体流动通道基本上是正方形的，如图13a中所显示，高度1301为225μm和宽度为225μm。气体流动通道的总长度为1.1m，并且每个吸附床的总直径是1.2m。结构化接触器可沿着其长度分段，从而每个段具有多个流动通道并且气体顺序从一个段中的流动通道到达分开段的流动通道。沿着接触器的长度可有1至10个段。在吸附步骤期间，沿着吸附床长度的总压降是约1巴。
结构化吸附接触器中的气体流动通道由下述层组成，所述层包含可在至少一部分结构化接触器壁的部分上的吸附材料。层也可包含介孔填充剂材料，其减少层中的空隙空间至小于约20%。层的平均厚度是150μm——图13a中的尺寸1302。在该实施例中，复合床中使用2种不同的吸附材料，以实现几乎全部去除H2S，产生高纯度甲烷产物。在吸附床的包括0.10m长度的第一段中，使用选择性吸附H2S的胺官能化的吸附剂。在吸附床的包括1m长度的剩余段中，使用沸石比如DDR，以吸附CO2。图13b是复合床1310的示意图，其显示具有官能化的吸附剂的第一段1311和具有DDR的第二段1312。入口和出口导管分别示意性显示在1314和1316。
第二RC-PSA装置821由10个吸附床组成，其除了0.7m的总直径外与上述吸附床相同。所有其他尺寸和材料与801中的吸附床相同。
但是，在可选的实施方式中，吸附材料可混合在一起或可为相同容器中的2个分开吸附床的形式。
通过快速连续循环中的一系列步骤实现污染物的吸附和随后的吸附床再生。精确步骤和循环时机的选择取决于数个因素：包括进料组成、产物规格、污染物布置和总体烃回收率。对于第一RC-PSA装置801，使用图14a中显示的吸附床的压力与时间的图说明单个吸附床的循环步骤。除了吸附步骤(FD)，5个均衡步骤(E1-E5)之后是单个泄料步骤(B)、产物吹扫步骤(P)以及5个再增压步骤(R1-R5)连同进料再增压步骤(FR)。如下详细描述图14a中的单个循环步骤：
FD：吸附步骤，在44bara下进料天然气并且在第一吸附床中生产纯化甲烷(顺流流动)；
E1：使第一吸附床从44bara至减压约35.9bara，输送气体至另一吸附床以使其从约28.7bara增压至约35.9bara(顺流流动)；
E2：使第一吸附床从约35.9bara减压至约28.7bara，输送气体至另一吸附床以使其从约22bara增压至约28.7bara(顺流流动)；
E3：使第一吸附床从约28.7bara减压至约22bara，输送气体至另一吸附床以使其从约15.24bara增压至约22bara(顺流流动)；
E4：使第一吸附床从约22bara减压至约15.24bara，输送气体至另一吸附床以使其从约8.05bara增压至约15.24bara(顺流流动)；
E5：使第一吸附床从约15.24bara减压至约8.05bara，输送气体至另一吸附床以从约1.4bara增压至约8.05bara(顺流流动)；
BD1：使第一吸附床从约8.05bara泄料或减压至约1.4bara。排出的气体输送至压缩机，比如图9中的压缩机908，其进料至第二RC-PSA装置(逆流流动)；
P：用在2.5bara下的产物气在约1.4bara下吹扫第一吸附床。来自吹扫的输出结合来自泄料步骤的废气并且压缩至45bara，以进料至第二RC-PSA装置；
R5：用来自仍另一吸附床E5步骤的气体使第一吸附床从约1.4bara再增压至约8.1bara(逆流流动)；
R4：用来自仍另一吸附床E4步骤的气体使第一吸附床从约8.1bara再增压至约15.2bara(逆流流动)；
R3：用来自仍另一吸附床E3步骤的气体使第一吸附床从约15.2bara再增压至约22bara(逆流流动)；
R2：用来自仍另一吸附床E2步骤的气体使第一吸附床从约22bara再增压至约28.7bara(逆流流动)；
R1：用来自仍另一吸附床E1步骤的气体使第一吸附床从约28.7bara再增压至约35.9bara(逆流流动)；和
FR：用原料气使第一吸附床从约35.9bara再增压至约44bar(顺流流动)。
第一RC-PSA装置801循环的典型计划如下：
FD：吸附3秒；
H1：停留0.25秒；
E1：减压0.5秒；
H2：停留0.25秒；
E2：减压0.5秒；
H3：停留0.25秒；
E3：减压0.5秒；
H4：停留0.25秒；
E4：减压0.5秒；
H5：停留0.25秒；
E5：减压0.5秒；
H6：停留0.25秒；
BD1：泄料1.25秒；
H7：停留0.25秒；
P：吹扫2秒；
H8：停留0.25秒；
R5：再增压0.5秒；
H9：停留0.25秒；
R4：再增压0.5秒；
H10：停留0.25秒；
R3：再增压0.5秒；
H11：停留0.25秒；
R2：再增压0.5秒；
H12：停留0.25秒；
R1：再增压0.5秒；
H13：停留0.25秒；和
FR：再增压0.5秒。
第一RC-PSA装置801上述步骤的总循环时间是15秒。与之前实施例的1.5秒相比，该实施例中第一RC-PSA装置801的吸附持续时间已经延长至3秒，因为该实施例中假定更大的吸附剂晶体大小。结果，甲烷和CO2扩散进入沸石晶体更慢并且在3秒内仍实现对CO2比对甲烷的高动力学选择性。
对于第二RC-PSA装置821，使用不同的循环，如图14b中显示，其是循环中一个吸附床的压力对时间关系图。在该循环中，吸附步骤(FD)之后是2个均衡步骤(E1-E2)、回收吹扫步骤(P)、单个泄料步骤(B)、2个减压步骤(R1-R2)和进料减压步骤(FR)。下面描述循环步骤的进一步细节和图14b：
FD：吸附步骤，进料来自第一RC-PSA***的压缩废气(顺流流动)以产生富含甲烷的流；
E1：使第一吸附床从45bara减压至约26.1bara，输送气体至另一吸附床以使其从约12.7bara增压至约26.1bara(顺流流动)；
E2：使第一吸附床从约26.1bara减压至约12.7bara，输送气体至另一吸附床以使其从约1.4bara增压至约12.7bara(顺流流动)；
P：用1.4bara下的来自另一吸附床步骤BD1的压缩至12.7bara的气体在约11.7bara下吹扫第一吸附床；
BD1：使第一吸附床从约11.7bara泄料或减压至约1.4bara(逆流流动)。解吸附的气体被引导至用于处置的装置(例如，放空或压缩用于注入)；
R2：用来自仍另一吸附床E2步骤的气体使第一吸附床从约1.4bara再增压至约12.7bara(逆流流动)；
R1：用来自仍另一吸附床E1步骤的气体使第一吸附床从约12.7bara再增压至约26.1bara(逆流流动)；和
FR：用原料气使第一吸附床从约26.1bara再增压至约45bara(顺流流动)。
第二RC-PSA装置821循环的典型计划如下：
FD：吸附1.5秒；
H1：停留0.25秒；
E1：减压0.5秒；
H2：停留0.25秒；
E2：减压0.5秒；
H3：停留0.25秒；
P：吹扫0.5秒；
H4：停留0.25秒；
BD1：泄料1.25秒；
H5：停留0.25秒；
R2：再增压0.5秒；
H6：停留0.25秒；
R1：再增压0.5秒；
H7：停留0.25秒；和
FR：再增压0.5秒。
第二RC-PSA装置821的上述步骤的总循环时间是7.5秒。该装置的吸附持续时间是1.5秒，如之前实施例。
对于RC-PSA装置801和821二者，每个吸附床的时机是同步的，从而进料、产物、泄料和吹扫流是持续的。第一RC-PSA装置801中所有10个吸附床的循环计划显示在图15a和15b中。具体步骤的符号与图14a中相同，增加了停留步骤，记录为H。图15a和15b中，显示两组吸附床，第一组中标记1至5的吸附床在顺序图的顶部和第二组中标记6至10的吸附床在顺序图的底部。图15a是顺序的一部分，其在图15b中继续，如参考字符C指示。在任何给定时间，2个吸附床进行吸附步骤，其中酸性气体从进料流中去除，以产生纯化的甲烷产物。每个吸附床的循环时机是分段的，从而实现持续的进料和产物流。例如，图15a中的床2在床1停止吸附步骤等之后立即开始吸附步骤(记录为FD)，等等。以类似的方式，为吹扫步骤提供连续的流和为酸性气体压缩机提供泄料流。吸附床之间的循环时机也是同步的，从而一个床的第一均衡步骤E1与另一床的再增压步骤R1一致，从而减压步骤期间回收的气体用于再增压另一床。例如，图15a中吸附床7经历均衡步骤E1，同时吸附床2进行再增压步骤R1。
第二RC-PSA装置821的循环计划显示在图16中，并且具有如图15a和15b中上述的相同特征：包括持续进料、产物、泄料和吹扫流。步骤的符号与图14b描述的相同，图16中增加了停留步骤，记录为H。
使用上面讨论的参数通过模拟循环，预测该实施例描述的RC-PSA***的性能。结果总结在下面表1中。该实施方式中描述的特征比如连续的PSA构造、介孔填充剂和回收吹扫的组合产生99.4%的高产物回收率。此外，部分由于特征比如具有选择性H2S吸附剂和动力学选择性CO2吸附剂的复合床和包括产物吹扫步骤的组合，产生具有小于1.5%CO2和4ppmH2S的高纯度产物。
表1
应注意，从该RC-PSA***所得纯度是意料不到的，因为在该方法中以两种非常不同的程度去除CO2和H2S。CO2从12%去除至1.5%，其是减少8倍。H2S从100ppm去除至4ppm，其是减少25倍。通过使用复合床连同适当选择循环步骤和流动方向实现了该结果。来自原料气的H2S在复合床的第一段中被吸附，而CO2在第一段的吸附可忽略不计，但是在复合床的第二段强力吸附。在解吸附步骤期间，来自第二段的CO2以逆流方向流过复合床的第一段。因为在从第二段解吸附的CO2中基本上没有H2S，该气体流提供第一段的分压吹扫，在吸附床的第一段产生非常少量的H2S，其使得在随后的吸附步骤中生产基本上不含H2S的高纯度产物气。如果H2S选择性吸附剂与CO2吸附剂沿着床的整个长度均匀分散，也可实现该结果。
实施例4
该实施例描述实施例3中相同的RC-PSA***，具有两个改进：1)使用均衡容器代替床与床的均衡，和2)使用更大直径的吸附床。作为这些改进的结果，提高了RC-PSA***的生产力和性能。
均衡容器的使用减少了每个均衡步骤需要的时间，从而减少了总的循环时间。为***中每个吸附床的5个均衡步骤的每一个提供一个独立的压力容器。这些均衡容器直接与一个或多个吸附床连接。减压步骤期间从吸附床回收的气体临时存储在均衡罐中，然后稍后用于相同吸附床的再增压的循环。因为利用专用均衡容器减小了管道和阀门的距离，吸附床和均衡罐之间均衡步骤的时间间隔通常比两个吸附床之间的均衡需要的时间更短，并因此可减少总循环时间，这提高生产力。也减少RC-PSA***的尺寸和重量。
该实施例中的吸附床与实施例3中描述的那些相同，包括吸附床和气体流动通道的尺寸、吸附材料和复合床。唯一的不同是第二RC-PSA装置821中的吸附床的直径增加至1.16m。
使用如实施例3中每个RC-PSA装置的相同的系列循环步骤。但是，由于均衡容器的使用而更短的循环时间涉及每个RC-PSA装置的不同数量的吸附床。第一RC-PSA装置801需要16个吸附床，而第二RC-PSA装置821需要5个吸附床。第一RC-PSA装置801的循环计划显示在图17中，和第二RC-PSA装置821的循环计划显示在图18中。如在之前的实施例中，提供持续的进料和产物流。但是，放松了吸附床之间的同步要求，因为由于均衡容器的使用排除了吸附容器之间的气体传输。因此，第一RC-PSA装置可对于床以4个罐操作，每个罐执行如图17中所显示的相同的循环计划。
第一RC-PSA装置801的循环步骤时间间隔显示在下面表2中：
表2
第一RC-PSA装置801的总循环时间是10.3秒。第二RC-PSA装置821的总循环时间是6.7秒，如下面表3循环步骤的时间间隔所显示：
表3
使用上面讨论的参数通过模拟循环，预测该实施例描述的RC-PSA***的性能。结果总结在下面表4中。该实施方式中描述的特征，比如串联PSA构造、介孔填充剂和回收吹扫的组合，产生99.4%的高产物回收率。此外，部分由于特征，比如具有选择性H2S吸附剂和动力学选择性CO2吸附剂的复合床以及包括产物吹扫步骤的组合，产生了小于1.5%的CO2和4ppm的H2S的高纯度产物。
该实施例中RC-PSA***的所得性能总结在下面表4中。如在之前的实施例中，实现了超过99%的甲烷回收率，同时产生具有1.5%的CO2和约1ppmH2S的高纯度产物气。该实施例RC-PSA***的能力是170MSCFD，其大于实施例3中类似***的2倍。该实施例提高的生产力是由于均衡罐的使用。对于大规模气体处理设施，该实施例的提高可导致酸性气体去除设备的成本和尺寸的显著减少。
表4
实施例5
实施例3和4中描述的天然气进料流可用使用本发明描述的不同特征组合的RC-PSA***处理。一种可能的实施方式描述在该实施例中，其中单个RC-PSA装置用于产生具有小于1.5%的CO2和小于4ppmH2S的高纯度甲烷，同时实现高甲烷回收率。使用真空再生组合其他特征，比如回收吹扫、复合床、介孔填充剂和双吸附材料，实现高产物纯度和高甲烷回收率。图9是RC-PSA***900的简化的工艺流程图，其中RC-PSA装置910与各种导管901-905和相关联的压缩机906a-906b流体连通。***900是互连的以控制流体流过***以进行下述的各种循环步骤。
在该实施例中，经导管903提供进料流至RC-PSA***910，所述进料流包含来自导管901的天然气，其可与来自导管902的再循环流结合。由于横跨RC-PSA***910内部的吸附床、阀门和管道的压降，富含甲烷的纯化产物流经导管904在稍微减压下离开RC-PSA***910。入口导管901中的原料气包含12%的CO2和100ppmH2S并且压力为约85巴。导管904中的产物流在RC-PSA装置910中被纯化至1.5%的CO2和小于1ppmH2S。酸性气体从吸附床解吸附并且经连接压缩机906a的导管离开RC-PSA装置910，所述压缩机906a在约0.5bara的压缩机吸力下提供真空压力。酸性气体在906a中压缩至约20bara，并且经导管905去除一部分流，以用于RC-PSA***910中的回收吹扫。该流富含酸性气体并且用于从吸附床吸附层的流动通道和空隙空间清扫甲烷，从而增加RC-PSA***的产物回收率。收集该吹扫的输出物并且在压缩机906b中压缩。吹扫输出流富含甲烷并且可用于各种目的，比如燃料气体。在该实施例中，至少一部分可经导管902再循环回到RC-PSA装置910的入口并且剩余部分用于设施的其他地方。不用于回收吹扫的酸性气体流部分被进一步压缩并且通过再注入或其他方法输送以便处置。
RC-PSA装置910由12个吸附床组成，其每个由具有多个气体流动通道的结构化接触器组成。在该实施例中，气体流动通道是正方形的，如图13a中所显示，高度1301为225μm和宽度为225μm。气体流动通道的总长度是1.1m，和每个吸附床的总直径是1.2m。结构化接触器可沿着其长度分段，从而每个段具有多个流动通道并且气体顺序地从一个段的流动通道达到分开段的流动通道。沿着接触器的长度可有1至10个段。吸附步骤期间，沿着吸附床长度的总压降约1巴。
结构化吸附接触器中的气体流动通道由包含吸附材料的层形成，所述吸附材料可以是在至少一部分结构化接触器壁的部分上。层也可包含使层中的空隙空间减少至小于约20%的介孔填充剂材料。层的平均厚度是150μm——图13a中的尺寸1302。在该实施例中，在复合床中使用两种不同的吸附材料，以实现几乎全部去除H2S，产生高纯度甲烷产物。在吸附床的包括0.10m长度的第一段中，使用选择性吸附H2S的胺官能化的吸附剂。在吸附床的包括1m长度的剩余段，使用沸石比如DDR以吸附CO2。图13b是复合床1310的示意图，其显示具有官能化的吸附剂的第一段1311和具有DDR的第二段1312。入口和出口导管分别示意性显示在1314和1316。
通过快速持续循环中的系列步骤实现污染物的吸附和随后吸附床的再生。精确步骤和循环时机的选择取决于数个因素，包括进料组成、产物规格、污染物布置和总体烃回收率。对于RC-PSA装置910，使用图19显示的吸附床压力对时间的图说明单个吸附床的循环步骤。除了吸附步骤(FD)，5个均衡步骤(E1-E5)之后是回收吹扫步骤(P)、单个泄料步骤(B)、5个再增压步骤(R1-R5)和进料减压步骤(FR)。如下详细描述图19中的单个循环步骤：
FD：从天然气在85bara下吸附酸性气体和从吸附床产生纯化甲烷(顺流流动)；
E1：使吸附床从85bara减压至约73bara，输送气体至均衡罐M1；
E2：使吸附床从约73bara减压至59bara，输送气体至均衡罐M2；
E3：使吸附床从约59bara减压至约45bara，输送气体至均衡罐M3；
E4：使吸附床从约45bara减压至约36bara，输送气体至均衡罐M4；
E5：使吸附床从约36bara减压至约20bara，输送气体至均衡罐M5；
P：用1.4bara下的来自步骤BD1的压缩至21bara的气体在约20bara下吹扫吸附床。收集该步骤中从吸附床置换的气体并且压缩，用于各种应用，包括燃料气体或再循环至RC-PSA装置的进料；
BD1：使吸附床从约20bara泄料或再减压至约0.5bara。将排出的气体送至压缩机的第一段。在压缩至约21bara之后，一部分流用于所需吹扫；
R5：用来自M5的气体使第一吸附床从约0.5bara再增压至约20bara；
R4：用来自M4的气体使第一吸附床从约20bara再增压至约36bara；
R3：用来自M3的气体使第一吸附床从约36bara再增压至约45bara；
R2：用来自M2的气体使第一吸附床从约45bara再增压至约59bara；
R1：用来自M1的气体使第一吸附床从约59bara再增压至约73bara；和
FR：用原料气使第一吸附床从约73bara再增压至约85bara。
该实施例中循环的典型计划如下：
FD：吸附3秒；
H1：停留0.1秒；
E1：减压0.2秒；
H2：停留0.1秒；
E2：减压0.2秒；
H3：停留0.1秒；
E3：减压0.2秒；
H4：停留0.1秒；
E4：减压0.2秒；
H5：停留0.1秒；
E5：减压0.2秒；
H6：停留0.1秒；
P：吹扫1.3秒；
H7：停留0.1秒；
BD1：泄料1.2秒；
H8：停留0.1秒；
R5：再增压0.2秒；
H9：停留0.1秒；
R4：再增压0.2秒；
H10：停留0.1秒；
R3：再增压0.2秒；
H11：停留0.1秒；
R2：再增压0.2秒；
H12：停留0.1秒；
R1：再增压0.2秒；
H13：停留0.1秒；和
FR：再增压0.2秒。
上述步骤的总循环时间是9秒。使用均衡容器，与之前的实施例相比，均衡步骤的持续时间减少并且因此减少总循环时间。结果，增加了吸附床的生产力，因为更大部分的总循环时间用在吸附上。因此对于持续进料和产物流需要更少的吸附床。在该实施例中，对于连续流仅仅需要3个吸附床，因为每个床1/3的时间在吸附。整个的RC-PSA装置910可操作四组3个床，用显示在图20中的相同循环计划操作。步骤的考虑与图19描述的相同，增加在图16中记录为H的停留步骤。利用该构造，在任何给定时间4个吸附床处在吸附步骤。因为使用均衡容器，每个吸附床独立操作并且不同吸附床的循环时机是不同步的，以允许吸附床之间均衡。吸附床的同步仅仅对于提供持续进料和产物流是必须的。
使用上面讨论的参数通过模拟循环，预测该实施例中描述的RC-PSA***的性能。结果显示在下面表5中。该实施方式中特征的组合产生具有1.5%的CO2和小于1ppmH2S的高纯度产物流，同时实现超过99%的高产物回收率。通过组合真空再生与其他特征，比如回收吹扫、介孔填充剂和均衡容器，该实施例中描述的RC-PSA***实现了与实施例3和4中描述的RC-PSA***相似的纯度和回收率，但是生产力提高至193MSCFD并且吸附床的数量明显减少。结果，酸性气体去除设备的成本和尺寸明显小于具有相同产物纯度的常规PSA或其他技术。
表5
该实施例中的数个特征实现了RC-PSA***的非显而易见的结果。如之前所述，在该方法中去除CO2和H2S至非常不同的程度。CO2从12%去除至1.5%，其减少8倍。H2S从100ppm去除至1ppm，其减少100倍。通过使用复合床连同适当选择循环步骤和流动方向，实现该结果。来自原料气的H2S在复合床的第一段吸附，而CO2在第一段的吸附几乎忽略不计，但是在复合床的第二段强力吸附。在解吸附步骤期间，来自第二段的CO2以逆流方向流过复合床的第一段。因为在从第二段解吸附的CO2中基本上没有H2S，该气体流提供第一段的分压吹扫，在吸附床的第一段产生非常少量的H2S，其使得在随后的吸附步骤中产生基本上不含H2S的高纯度产物气。在包含CO2和H2S选择性吸附剂的混合物的复合床中可获得相同的作用。但是与以去除H2S至相同程度的分段式复合床相比，需要更大的H2S与CO2选择性吸附剂的比。对于实施例5，分段式复合床的H2S与CO2选择性吸附剂的比是1:9，具有混合在一起的H2S和CO2选择性吸附剂以减少产物中的H2S至1ppm的该比例是2:8。来自原料气的H2S基本上被复合床进料端附近的H2S选择性吸附剂吸附。来自原料气的CO2基本上被CO2选择性吸附剂吸附并且复合床中CO2前沿移动超过H2S前沿。解吸附步骤期间，CO2以逆流方向解吸附并且提供分压吹扫用于吸附床进料端附近的H2S解吸附。
而且，泄料可从复合吸附床的进料侧和产物侧两侧进行，以减少泄料时间并且提高产物回收率和纯度。
可设想RC-PSA***的进一步优化以提高性能。例如，可通过增加均衡容器的体积或增加均衡步骤的数量降低回收吹扫压力。在从吸附床进行任何显著量的污染物解吸附之前，吹扫压力可尽可能降低至最小的水平。降低吹扫流的压力减小了需要的流速，因为在吹扫步骤中必须清扫固定的体积，并且更低的压力导致更低的质量流量。更低的压力和更低的质量流量的组合可导致相关压缩设备的成本、尺寸和功率消耗的显著降低。
另一种优化是使用多个泄料步骤，选择压力水平以使总体酸性气体压缩功率消耗最小化。如实施例1和2中描述，每个泄料步骤的绝对压力为3的比例，以对应酸性气体压缩机的操作压力比。具有真空再生的多个泄料步骤的使用尤其有用，因为其减少真空压缩机台的尺寸。在该实施例中，仅仅一部分酸性气体可在0.5bara下排出并且剩余部分可在1.5bara和4.5bara下排出。减少了酸性气体压缩的相关功率消耗并且也显著降低了真空压缩机和相关管道的尺寸。
实施例3至5可用于更宽范围的条件，以高产物回收率产生高纯度气体。
在一种或多种实施方式中，如果污染物超过污染阈值，***可用于从进料流去除酸性气体(CO2和H2S)的一种或多种组分。例如，对于进料流，比如天然气，在大于350psig(2413kPag)的压力下，进料流可包含高于污染物阈值的污染物。污染物的例子可包括范围为1至80摩尔%的CO2，和小于1摩尔%的H2S，优选小于1摩尔%，优选小于0.5摩尔%的H2S和甚至更优选小于0.075摩尔%的H2S。产生了高纯度产物气，其包含小于4摩尔%的CO2和小于10ppm的H2S，优选小于4ppm的H2S，甚至更优选小于1ppm的H2S。在分离期间获得大于90%、优选大于95%和甚至更优选大于97%的高甲烷回收率。
在一种或多种实施方式中，***可用于在较高压力下从进料流去除酸性气体(CO2和H2S)的一种或多种组分。例如，进料压力可为大于350psig(2413kPag)，大于500psig(3447kPag)，或大于600psig的压力。进料压力的其他例子可包括大于20bar-a，大于30bar-a，或大于40bar-a的压力。
示例性烃处理装置显示在图21和22中。图21是变吸附***2100的俯视图，而图22是变吸附***2200的局部侧视图，为了简化省略了某些吸附床组合件。该装置是小型变吸附***2100，具有14个吸附床组合件。14个吸附床组合件堆叠成两个层，顶吸附床组合件2101-2107图解在图21中。回转阀组合件2108同心坐落在具有回转阀的圆柱形壳体中，其与要求的（enjoined）吸附床组合件等距布置。圆柱形壳体进一步用作支撑多个这种以多层水平布置的吸附床组合件、导管和阀门的装置。经位于容器头上的中心回转阀和一个或多个往复式阀二者，气态流被传输通过给定的吸附床。气态流通过固定的导管在往复式阀或回转阀的任一个的端口之间具有双向移动。通过预定的吸附循环限制和指导随后气态流的传输持续时间。
图21和22中显示的装置的另一特征涉及调整往复式阀的启动机构以在回转阀本身的数个预定物理区域处打开或关闭的方法。在本实施方式中，为吸附循环提供在各阀门的打开和关闭端口之间重复精确可操作的调整的可靠和可重复的手段。该实施方式使用指定为发送区域的移动磁铁，其与指定为接收区域的固定磁体对齐。磁体之间产生的通量信号启动给定往复式阀的指定机械化驱动器指定的持续时间。产生和读取磁通量信号变化的技术在科学上公知是霍尔效应。图21和22中显示的烃处理装置可在许多不同的构造中实施。
一种可能的可选实施方式显示在图23、24A、24B、24C、25、26A、26B和26C中。在该实施方式中，14个单个吸附床组合件可布置在两个台架中，每个台架包含两排布置的7个单个吸附床组合件。一个示例性台架显示在图23中。多个往复(或提升)阀布置在每个容器的顶部和底部并且经吸附床组合件上方和下方的管道和集管连接。
单个吸附床组合件显示在图24A-24C中。如在图24B的侧视图中所显示，各进料管道可使气态进料流到达吸附床组合件2402并且产物流可经底部管道移出。如图24A的俯视图所显示，通过容器顶部的管道和阀门，原料气进入和废气离开。如图24C仰视图所显示，通过容器底部的阀门和管道***之一，产物气离开吸附容器。其他均衡和吹扫阀门和管道也包括在图24A-24C中。
每个吸附床组合件可首先配备必要的往复式阀并且接着放置在图25中显示的安装在台架(skid)2510上的床支撑结构2501-2507中。一旦7个吸附床组合件设置在它们各自的支撑结构2501-2507中，床组合件可经管道和集管互连。床支撑结构2501-2507可配置为允许移动，以允许与床组合件相关联的管道***热膨胀或收缩。尽管单个床支撑结构2501-2507被固定至滑座2510，但是在其他图中记载的吸附床组合件可放入床支撑结构2501-2507而不用刚性附连或牢固固定。因此，整个吸附床组合件可在床支撑结构内自由移动，以适应管道的热膨胀或收缩并且使对管道和阀门的应力最小化。
图26A-26C提供两个床组合件的不同视图。例如，两个互连的床的俯视图显示在图26A中，两个互连的床组合件的仰视图显示在图26C中，支撑结构中的互连床组合件的侧视图显示在图26B中。
连接的完整台架的管道、阀门和集管显示在图27中而没有吸附床组合件或支撑结构，以图解说明管道网络。在该实施方式中顶部管道和集管2701相对于底部管道和集管2702显示。管道可设计为自支撑，或可提供另外的结构以支撑台架内的管道网络。
概念
上面提供的方法可用于变吸附分离技术。非限制性变吸附方法包括变压吸附(PSA)、真空变压吸附(VPSA)、变温吸附(TSA)、变分压吸附(PPSA)、快速循环变压吸附(RCPSA)、快速循环变热吸附(RCTSA)、快速循环变分压吸附(RCPPSA)，以及这些方法的组合，比如变压/变温吸附。
PSA方法依赖于气体处于压力下时气体更容易被吸附在吸附材料的孔结构或空容积中的现象，即气体压力越高，吸附的容易吸附的气体量越大。当降低压力时，吸附的组分被释放，或解吸附。
PSA方法可用于分离气体混合物的气体，因为不同的气体倾向于以不同程度填充吸附剂的微孔。如果气体混合物，比如天然气，在压力下通过包含相比于甲烷而更选择二氧化碳的聚合或微孔吸附剂的容器时，至少一部分二氧化碳可被吸附剂选择性吸附，并且离开容器的气体可富含甲烷。当吸附剂到达其吸附二氧化碳的容量极限时，可通过减压使其再生，从而释放吸附的二氧化碳。然后吸附剂典型地被吹扫和再增压，并且准备用于另一吸附循环。
TSA方法依赖于气体在较低温度下比在较高温度下更容易吸附至吸附材料的孔结构或空容积的现象，即当吸附的温度增加时，吸附的气体被释放或解吸附。通过周期性地改变吸附床的温度，当与对气体混合物的一个或多个组分具有选择性的吸附剂一起使用时，TSA方法可用于分离混合物中的气体。
如上所述，吸附动力学分离方法、装置和***可用于烃的开发和生产，比如气和油的处理。特别地，提供的方法、装置和***可用于快速的、大规模的、有效的从气体混合物分离各种目标气体。
提供的方法、装置和***可通过去除污染物和重烃，即至少具有两个碳原子的烃，用于制备天然气产物。提供的方法、装置和***可用于制备公用工程中使用的气态进料流，包括分离应用，比如露点控制、脱硫/去毒、腐蚀保护/控制、脱水、热值、调整和纯化。使用一种或多种分离应用的公用工程例子包括燃料气体、密封气体、非饮用水、表层气体、仪器和控制气体、冷却剂、惰性气体的产生和烃回收。示例性“不超过”产物（或者“目标”）气体规格包括：(a)2vol.%CO2，4ppmH2S，(b)50ppmCO2，4ppmH2S，或(c)1.5vol.%CO2，2ppmH2S。
提供的方法、装置和***可用于从烃流去除酸性气体。酸性气体去除技术变得日益有益，因为剩余的气储量展示更高浓度的酸性气体，即酸性气体资源。烃进料流的酸性气体量变化大，比如从百万分之几酸性气体至90vol.%酸性气体。来自示例性气储量的酸性气体浓度的非限制性例子包括至少下述的浓度：(a)1vol.%H2S，5vol.%CO2，(b)1vol.%H2S，15vol.%CO2，(c)1vol.%H2S，60vol.%CO2，(d)15vol.%H2S，15vol.%CO2，和(e)15vol.%H2S，30vol.%CO2。
下列概念A-O的一个或多个可用于上面提供的方法、装置和***，以制备期望的产物流同时保持高烃回收率：
概念A：使用一种或多种动力学变吸附方法，比如变压吸附(PSA)、变热吸附(TSA)、煅烧和变分压或置换吹扫吸附(PPSA)，包括这些方法的组合；每种变吸附方法可与下述一起使用：快速循环，比如使用一个或多个快速循环变压吸附(RC-PSA)装置，一种或多种快速循环变温吸附(RC-TSA)装置，或一种或多种快速循环变分压吸附(RC-PPSA)装置；示例性动力学变吸附方法描述在美国专利申请公开号2008/0282892、2008/0282887、2008/0282886、2008/0282885和2008/0282884中，其每一篇通过引用以它们的整体并入本文；
概念B：如于2011年3月1日提交的美国专利申请号61/447848中所描述的，使用高级循环和吹扫通过RC-TSA去除酸性气体，其通过引用整体并入本文；
概念C：使用介孔填充剂减少吸附剂中截留甲烷的量并且提高总体烃回收率，如在美国专利申请公开号2008/0282892、2008/0282885、2008/028286中所描述，其每一篇通过引用以它们的整体并入本文。在吸附通道壁内存在的不可清扫的空隙空间可通过介孔和大孔占据的总体积限定。介孔由IUPAC定义为尺寸在20至500埃范围的孔。本文定义大孔为尺寸为大于500埃并且小于1微米的孔。因为流动通道的尺寸大于1微米，它们不被认为是大孔体积的一部分。本文定义不可清扫的空隙空间为吸附剂中直径在20埃和10,000埃(1微米)之间的孔占据的敞开孔体积除以吸附剂材料占据的接触器的总体积，包括吸附剂结构中相关的介孔和大孔。通过填充颗粒之间的介孔和大孔可减少不可清扫的空隙空间，以减少敞开体积同时允许快速气体传输通过吸附层。期望可称为介孔填充的不可清扫空隙空间的这种填充降低在快速解吸附步骤中期望产物损失的数量至可接受的水平，以及允许解吸附之后高度的吸附床纯度。该介孔填充可以各种方式实现。例如，聚合物填充剂可用于H2S和CO2的快速扩散，比如硅橡胶或具有固有孔隙率的聚合物。可选地，具有中孔性和/或微孔性的热解碳可用于填充空隙空间。仍另一方法通过用越来越小尺寸的惰性固体填充空隙空间，或通过用期望气体快速扩散通过的可再补充的液体(比如水、溶剂或油)填充空隙空间。优选地，吸附壁中的空隙空间减少至小于约40体积%(vol.%)、优选至小于30vol.%，更优选至小于20vol.%.，甚至更优选至小于10vol.%，和最优选小于约5vol%的敞开孔体积。
概念D：选择适当的吸附材料以提供高选择性并且使甲烷和其他烃的吸附(和损失)最小化，比如在美国专利申请公开号2008/0282887和2009/0211441中描述的一种或多种沸石，其每一篇通过引用以它们的整体并入本文。
用以去除酸性气体的优选吸附剂选自介孔或微孔材料，其有或没有与酸性气体化学反应的官能团。没有官能团的材料的例子包括阳离子沸石和硅酸锡。与H2S和CO2化学反应的官能化的材料显示对H2S和CO2比对烃显著增加的选择性。此外，这些材料不催化在酸性沸石中发生的与烃的非期望反应。也优选官能化的介孔吸附剂，其中它们对烃的亲和力与未官能化的较小孔的材料比如沸石相比进一步降低。
可选地，通过使用小孔的官能化的吸附材料可动力学抑制重烃的吸附，其中与H2S和CO2相比重烃扩散缓慢。也应注意降低碳含量等于或大于约4(即C4+烃)的烃在H2S和CO2选择性吸附剂外表面的凝聚。
适合本文使用的官能团的非限制性例子包括伯、仲、叔和其他非给质子碱性基团，比如脒、胍和双胍。此外，这些材料可用两种或多种类型的官能团官能化。为了获得从天然气流基本上完全去除H2S和CO2，吸附材料优选地对H2S和CO2是选择性的但是对甲烷和重烃(C2+)具有低容量。在一种或多种实施方式中，优选地使用负载在二氧化硅型载体或其他载体上的胺，因为它们对于酸性气体种类具有强吸附等温线。它们也对这些种类也具有高容量，并且由于它们高的吸附热，它们具有相对强的温度响应(即当充分加热时，它们容易解吸附H2S和CO2，并且因此可被使用而没有过多的温度变化)。优选的是在25℃至70℃范围内吸附并且在90℃至140℃内解吸附的吸附剂。在对于CO2和H2S去除需要不同吸附剂的***中，可期望包括目标种类的合适吸附剂的层状床。
对于从天然气去除CO2，优选地用具有动力学选择性的特定类别的8-环沸石材料配制吸附剂。该类别8-环沸石材料的动力学选择性允许CO2快速输送至沸石晶体内同时阻碍甲烷的传输，从而可能从CO2和甲烷的混合物中选择性分离CO2。对于从天然气中去除CO2，该特定类别的8-环沸石材料优选具有从约1至约25的Si/Al比。在其他优选的实施方式，沸石材料的Si/Al比从2至约1000，优选地从约10至约500，和更优选从约50至约300。应注意，如本文所使用，术语Si/Al定义为沸石结构的二氧化硅与氧化铝的摩尔比。适于本文使用的该优选类别的8-环沸石允许CO2以CO2与甲烷的单组分扩散系数比(即，DCO2/DCH4)大于10、优选大于约50和更优选大于约100和甚至更优选大于200的方式通过8-环窗口到达内部孔结构。
在许多情况中，氮也必须从天然气或与油的生产相关的气体中去除，以从含氮气体中获得高回收率的纯化的甲烷产物。对从甲烷中分离氮存在极少数的具有显著平衡或动力学选择性的分子筛吸附剂。对从天然气分离N2也优选用具有动力学选择性的8-环沸石材料类别配制吸附剂。该类别8-环沸石材料的动力学选择性允许N2快速输送至沸石晶体内同时阻碍甲烷的传输，从而可能选择性地从N2和甲烷的混合物分离N2。为了从天然气中去除N2，该特定类别的8-环沸石材料的Si/Al比也从约2至约1000，优选地从约10至约500，和更优选地从约50至约300。适于本文使用的该优选类别的8-环沸石允许N2以N2比甲烷的单组分扩散系数比(即，DN2/DCH4)大于5、优选大于约20和更优选大于约50和甚至更优选大于100的方式通过8-环窗口到达内部孔结构。从天然气中去除N2的过程中变吸附方法的抗结垢是该类别8-环沸石材料提供的另一优势。
在优选的实施方式中，用非水性吸附剂选择性去除H2S，其包括负载在大孔、介孔或微孔固体上的碱性非给质子含氮化合物。非给质子含氮化合物选择性地与原料气混合物中至少一部分H2S反应。合适的多孔固体载体的例子包括活性炭或固体氧化物(包括混合的氧化物)，比如氧化铝、二氧化硅、二氧化硅-氧化铝或酸性或非酸性沸石。碱性非给质子含氮化合物可简单地物理吸附在载体材料上(例如通过浸渍或通过与碱本身或其中取代基提供与载体材料的反应位点的前体或衍生物反应与其键合或者接枝在其上，以便将吸附剂种类锚定在载体上)。但是，有效固相吸附剂材料不需要键合。包含反应表面基团比如出现在沸石和M41S二氧化硅氧化物上的硅烷醇基团的载体材料能够与化合物比如三甲氧基甲硅烷基丙基二甲胺中的硅氧烷基团反应。非给质子含氮化合物在缺水时不参与和CO2的化学吸附反应，尽管它们的确与H2S反应。该不同的化学反应性被用于H2S和CO2之间的分离。各种碱性含氮化合物可被用作基本吸附剂。如果期望，可使用这种化合物的组合。对H2S吸附的期望选择性的要求是含氮基团是非给质子的，即不能够作为质子供体。因此含氮基团不包含酸性、易解离的氢原子，比如在伯胺或仲胺中的氮。不要求整个化合物是无质子的，仅要求化合物中的含氮基团为非给质子的。非给质子氮种类不能提供H+(质子)，H+(质子)是在缺水条件下作为CO2化学吸附反应的路线形成氨基甲酸酯类的必要条件；在一般的反应条件下它们是非给质子的。合适的含氮化合物包括叔胺，比如三乙胺、三乙醇胺(TEA)、甲基二乙醇胺(MDEA)、N-甲基二乙醇胺(CH3N(C2H4OH)2)、NNN'N'–四(2-羟乙基)乙二胺以及具有环状、多环和无环结构的非给质子含氮碱，比如亚胺、杂环亚胺和胺，脒(甲脒)比如二甲基脒、胍、叠氮二环癸烯、咪唑啉和嘧啶。也可使用化合物比如N,N-二(低级烷基)甲脒——其中低级烷基优选C1-C6烷基，N-甲基四氢嘧啶(MTHP)，1,8-二氮杂二环[5.4.0]-十一碳-7-烯(DBU)，1,5,7-叠氮二环[4.4.0]癸-5-烯(TBD)，7-甲基-1,5,7-三叠氮二环[4.4.0]癸-5-烯(MTBD)，1,5-二氮杂二环[4.3.0]壬-5-烯(DBN)，式(R1R2N)(R3R4N)C=N-R5的取代胍，其中R1、R2、R3和R4优选为低级烷基(C1-C6)和R5优选为H或低级烷基(C1-C6)，比如1,1,3,3-四甲基胍和双胍。也可使用这些化合物上的其他取代基比如更高级烷基、环烷基、芳基、烯基和取代烷基以及其他结构。
能够从天然气流去除H2S和CO2的另一类材料是阳离子沸石。这些材料对H2S和CO2的选择性取决于骨架结构、阳离子的选择和Si/Al比。在优选的实施方式中，阳离子材料的Si/Al比范围为1至50和更优选地范围为1至10。阳离子沸石的例子包括沸石、4A、5A和八面沸石(Y和X)。优选地，在进气流脱水之后，使用这些材料选择性地去除H2S和CO2。
本文实施方式使用的优选的选择性吸附材料的其他非限制性例子包括微孔材料比如沸石、AlPO、SAPO、MOF(有机金属骨架)、ZIF(沸石咪唑酯骨架，比如ZIF-7、ZIF-8、ZIF-22等)和碳，以及介孔材料比如胺官能化的MCM材料。对于比如通常在天然气流中出现的硫化氢和二氧化碳的酸性气体，也优选比如阳离子沸石、胺官能化的介孔材料、硅酸锡、碳的吸附剂。
概念E：在多个步骤中使一个或多个RC-PSA装置减压至中等压力，从而酸性气体排气可在更高的平均压力下被捕获，从而减少酸性气体注入需要的压缩；中间减压步骤的压力水平可匹配酸性气体压缩机(一个或多个)的级间压力以使总压缩***优化；
概念F：使用排气或再循环流使处理和烃损失最小化，比如使用来自一个或多个RC-PSA装置的排气流作为燃料气体代替再注入或排气；
概念G：在单个床中使用多种吸附材料以在去除第二污染物比如CO2之前去除痕量的第一污染物比如H2S；这种分段式床使用RC-PSA装置以最小的吹扫流速提供严格的酸性气体去除至ppm水平；
概念H：在一个或多个RC-PSA装置之前使用进料压缩以实现期望的产物纯度；
概念I：同时去除非酸性气体污染物比如硫醇、COS和BTEX；选择实现其的方法和材料；
概念J：将结构化吸附剂用于气体-固体接触器，以与常规的填充床相比使压降最小化；
概念K：基于吸附材料动力学选择循环时间和循环步骤；
概念L：使用串联使用两个RC-PSA装置等的方法和装置，其中第一RC-PSA装置清扫进气流至期望的产物纯度和第二RC-PSA装置清扫来自第一装置的排气以捕获甲烷并且维持烃的高回收率；使用该串联设计可减少对介孔填充剂的需要；
概念M：使用平行通道接触器，其中气体/固体接触发生在相对小直径的吸附剂衬里的通道中。该接触器结构通过最小化气体膜阻力和高的气体固体交流提供快速吸附动力学的好处。优选的吸附器设计产生尖锐的吸附前沿。
优选地吸附动力学有非常快速的气体，即目标种类(例如目标气体)扩散与吸附壁接触的长度保持是短的，优选地小于1000微米，更优选地小于200微米，并且最优选地小于100微米。可通过在限制床压降至可接受值的同时，使用平行通道接触器实现有利的吸附动力学，其中进料和吹扫气体被限定在多个非常窄的(直径1000至30微米)敞开通道，敞开通道衬有有效厚度的吸附材料。
“有效厚度”，对于大部分应用我们的意思是约500微米至5微米的范围。在层状气流的最限制情况下，非常窄的通道限制了痕量种类的最大扩散距离不大于该通道直径的一半(1/2)。甚至当在吸附前沿的前缘吸附期望的种类时——此处它们在气体相中的浓度接近零，通过使用如此小直径平行通道的结构化吸附床构造，可保持尖锐的吸附前沿。这样构造可为多个独立的平行通道的形式，或为非常宽的、非常短的通道的形式，如通过使用螺旋卷绕设计可实现的；
概念N：一种快速加热和冷却吸附床结构的方法，从而吸附可在更低的温度下发生和解吸附可在更高的温度下发生。然后吸附步骤在高压下发生并且更高温度解吸附步骤可任选地发生在减压下以便增加吸附剂变化能力。取决于吸附剂性能，可期望使用适合于外部温度控制或内部温度控制方案的床结构。
“内部温度控制”我们指使用气态或液态、优选液态的加热和冷却流体介质，其可通过用于气态进料流的相同吸附剂衬里的通道循环。内部温度控制需要吸附材料不受温度控制流体的不利影响并且温度控制流体在加热步骤之后容易与之前吸附的种类(H2S和CO2)分离。进一步，对内部温度控制，在气态进料吸附步骤期间跨过结构化床的每个平行通道的压降优选地足够高，以清理每个通道(或者在螺旋卷绕设计的情况下的单个通道)的温度控制流体。另外，内部流体流温度设计优选地使用不强力吸附温度控制流体的吸附剂，从而即使在存在温度控制流体的情况下H2S和CO2也可被有效吸附。
这种吸附剂的非限制性例子包括胺官能化的微孔和介孔吸附剂。这种***的非限制例子可以是使用水稳定载体上的负载胺，其中使用热水和冷水(加压的液体或用作加热的流)加热或冷却。而吸附步骤期间液体水可留在吸附壁内，如果吸附壁的厚度保持小(小于1000微米，优选小于200微米，和最优选小于100微米)，H2S和CO2可能在小于1分钟，更优选小于10秒的时间范围内扩散通过液体水而被负载胺吸附。解吸附步骤之后，H2S和CO2可容易采用本领域已知的蒸馏或其他方法分离。
“外部温度控制”，我们意思是其中加热和冷却流体不与携带气体的吸附通道接触的吸附床结构。这种结构可类似于在外径或在内径具有流体不可渗透阻挡层的管壳式换热器、板框式换热器或中空纤维，或任何其他合适的结构。为了获得快速加热和冷却，从温度控制流体热扩散至吸附层的距离应保持最小，理想地小于10,000微米，更优选小于1000微米，最优选小于200微米。
这种外部温度控制床设计的非限制例子可以是使用在外径上具有流体不可渗透阻挡层的中空纤维，其中中空纤维由聚合吸附剂和负载胺吸附剂的混合基体***组成。在冷却温度控制流体流过纤维外径的同时，原料气通过多孔纤维的内径以在更低温度下被吸附剂吸附。通过使热温度控制流体流过纤维外径，优选地以逆流方向，从而加热吸附剂，完成解吸附。通过热温度控制流体与冷流体交换使包含吸附剂的纤维返回期望的吸附温度完成循环。
在优选的实施方式中，***中热流的速度是这样，在加热和冷却期间确定温度控制流体中的急剧温度梯度，从而***的显热可在吸附床结构中回收。对于这种非限制中空纤维例子，有用的纤维外径尺寸小于20,000微米，优选小于2000微米，和最优选小于1000微米。有用的中空纤维内径(原料气通道)小于10,000微米，优选小于1000微米，和最优选小于500微米，如基于期望的吸附和解吸附循环时间、进料吸附种类浓度和那些种类的吸附层变化能力而言合适的。
在一种或多种实施方式中，保持吸附床中非吸附热质与吸附剂的比尽可能低是有利的。该比例可优选小于20，更优选小于10，和最优选的小于5。以此方式，在每个循环中变化的***的显热可保持最小。
概念O：基本上不含H2S或CO2的清扫气总进料的约0.01至5vol.%的相对低流量用作吹扫气体。这种气体(即，“清扫气”)的非限制性例子包括甲烷和氮，其在该方法的至少一部分解吸附步骤期间以与进料方向逆流的方向保持流动通过平行通道。优选地该清扫气的流速充足，以克服解吸附的H2S和CO2的自然扩散，保持吸附通道的产物端为基本上清洁的条件。即，吹扫流应具有足够的流速以从通道和/或孔清扫解吸附的CO2和H2S。正是解吸附期间的这种逆流吹扫流确保了在每个随后的吸附循环中可以没有目标种类如H2S或CO2穿出进入产物流。清洁吹扫的进一步的优势或目的是通过降低吸附床的流动通道中污染物的分压帮助污染物解吸附。分压的这种减小可用于从吸附床驱赶污染物。
用于本发明实践的优选循环和床设计是吸附通道的产物端(即原料气进入端的相对端)具有低的或理想地基本上零浓度的吸附H2S和CO2。以此方式，并且利用如上述的合适的结构化通道，严格地从原料气流去除H2S和CO2。如所述，通过在循环的解吸附步骤(一个或多个)期间或更优选地在所有加热和冷却步骤期间，保持基本上不含H2S和CO2的低流量清洁流体在相对于进料方向的逆流方向上，床的下游端可保持清洁。进一步优选地，在吸附步骤期间，循环的吸附部分可限于下述时间，使得负载H2S和CO2的吸附剂的前进吸附前沿不达到通道的末端，即在H2S和/或CO2穿出之前吸附停止，从而吸附通道的基本上清洁部分保持基本上不含目标种类。利用合理的尖锐吸附前沿，这允许使用大于50vol.%的吸附剂，更优选大于75vol.%，和最优选大于85vol.%。
本文提供的方法、装置和***可用于大型气体处理设施，比如处理大于500万标准立方英尺每天(MSCFD)的天然气、或大于15MSCFD的天然气、或大于25MSCFD的天然气、或大于50MSCFD的天然气、或大于100MSCFD的天然气、或大于500MSCFD的天然气、或大于10亿标准立方英尺每天(BSCFD)的天然气、或大于2BSCFD的天然气的设施。
与常规的技术相比，提供的方法、装置和***需要更低的资本投资、更低的操作成本和更少的物理空间，从而实现海上实施和在偏远区域如北极环境中实施。提供的方法、装置和***提供前述益处，同时提供与常规技术相比高的烃回收率。
另外的实施方式提供在下列实施方式A-M中：
实施方式A：从天然气流去除一种或多种污染物的变吸附方法，包括下述步骤：
a)通过将其引入吸附床的进料输入端，使包括甲烷和一种或多种污染物的天然气流经历吸附步骤，所述吸附床由选择性吸附至少一种污染物的吸附材料组成，该吸附床具有进料输入端和产物输出端并且所述吸附床在第一压力和第一温度下操作，其中至少一种污染物的至少一部分被吸附床吸附并且其中富含甲烷并且至少一种污染物减少的气态产物离开所述吸附床的产物输出端。
实施方式B：实施方式A的从天然气流去除一种或多种污染物的变吸附方法，其中污染物是酸性气体。
实施方式C：实施方式A的从天然气流去除一种或多种污染物的变吸附方法，其中污染物是CO2。
实施方式D：实施方式A-C任一项的从天然气流去除一种或多种污染物的变吸附方法，其中所述吸附材料是多孔的并且包含有效量的非吸附性介孔填充剂材料。
实施方式E：实施方式A-D任一项的从天然气流去除一种或多种污染物的变吸附方法，其中吸附步骤进行的时间小于约60秒，或小于约50秒，小于约40秒，小于约30秒，小于约20秒，小于约10秒，小于约5秒。
实施方式F：实施方式A-E任一项的从天然气流去除一种或多种污染物的变吸附方法，进一步包括下述步骤：
b)在所述目标种类从所述吸附床的产物输出端穿出之前停止引入所述天然气流至所述吸附床；
c)使所述吸附床经历一个或多个均衡步骤，其中用一个或多个均衡步骤的每个降低所述床的压力；
d)引导富含一种或多种污染物的高压气态流通过所述吸附床以从床去除烃；
e)使吹扫的吸附床进行一个或多个泄料步骤，其中用一个或多个泄料步骤的每一个，降低床的压力预定的量；
f)使所述吸附床经历一个或多个均衡步骤，其中用一个或多个均衡步骤的每个增加所述床的压力；和
g)使用进料使所述吸附床再增压至进料压力。
实施方式G：实施方式F的从天然气流去除一种或多种污染物的变吸附方法，其中步骤(c)的一个或多个均衡步骤是2至20个步骤或2至15个步骤或2至10个步骤或2至5个步骤并且利用每个连续的步骤使压力降低预定的量。
实施方式H：实施方式F或G的从天然气流去除一种或多种污染物的变吸附方法，其中一个或多个泄料步骤是2至20个步骤或2至15个步骤或2至10个步骤或2至5个步骤并且利用每个连续的步骤使压力降低预定的量。
实施方式I：实施方式F-H的从天然气流去除一种或多种污染物的变吸附方法，其中步骤(f)的一个或多个均衡步骤是2至20个步骤或2至15个步骤或2至10个步骤或2至5个步骤并且利用每个连续的步骤使压力增加预定的量。
实施方式J：实施方式A-I的从天然气流去除一种或多种污染物的变吸附方法，进一步包括下述步骤：
回收至少500万，或至少1500万，或至少2500万，或至少5000万，或至少1亿，或至少5亿，或至少10亿，或至少20亿标准立方英尺每天(SCFD)的天然气。
实施方式K：实施方式A-J的从天然气流去除一种或多种污染物的变吸附方法，其中一个或多个附加步骤使用选自下述的动力学变吸附方法：变压吸附(PSA)、变热吸附(TSA)、煅烧、变分压或置换吹扫吸附(PPSA)和这些方法的组合。
实施方式L：实施方式K的从天然气流去除一种或多种污染物的变吸附方法，其中一种或多种变吸附方法使用快速循环。
实施方式M：实施方式A-L的从天然气流去除一种或多种污染物的变吸附方法，其中处理气态进料流以实现：(a)期望的露点，(b)期望水平的去毒，(c)期望的腐蚀保护组成，(d)期望的脱水水平，(e)期望的气体热值，(f)期望的纯化水平，或(g)其组合。
另外的实施方式提供在下列段落2-54中：
2.用于从气态进料流去除污染物的循环变吸附方法，所述方法包括：a)使气态进料流在进料压力下通过吸附床，吸附时间间隔大于0.1或1秒并且小于60秒，以从气态进料流分离一种或多种污染物以形成产物流；b)中断所述气态进料流的流动；c)进行多个减压步骤，其中每个减压步骤降低所述吸附床内的压力从减压初始压力至减压终压力；d)使吹扫流进入所述吸附床以从所述吸附床去除烃；e)使所述吹扫的吸附床进行一个或多个泄料步骤，其中每个泄料步骤降低所述吸附床内的压力从泄料初始压力至泄料终压力；f)进行多个再增压步骤，其中每个再增压步骤使所述变吸附容器内的压力从再增压初始压力增加至再增压终压力；和g)重复步骤a)至f)至少一个另外的循环。
3.段落2所述的循环变吸附方法，其中基于所述进料流的总体积，所述进料流是具有>1体积%烃的含烃流。
4.段落2至3任一项所述的循环变吸附方法，其中进料流包括烃和CO2，其中所述CO2范围为1至80摩尔%和所述烃范围为20至99摩尔%。
5.段落2至4任一项所述的循环变吸附方法，其中所述吸附床包括含有介孔填充剂的吸附材料，所述介孔填充剂在直径大于20埃并且小于1微米的孔中减少吸附剂颗粒之间不可清扫的空隙空间至小于按体积计30%。
6.段落2至4任一项所述的循环变吸附方法，其中所述吸附床包括含有介孔填充剂的吸附材料，所述介孔填充剂在直径大于20埃并且小于1微米的孔中减少吸附剂颗粒之间不可清扫的空隙空间至小于按体积计20%。
7.段落2至4任一项所述的循环变吸附方法，其中所述吸附床包括含有介孔填充剂的吸附材料，在直径大于20埃并且小于1微米的孔中所述介孔填充剂减少吸附剂颗粒之间不可清扫的空隙空间至小于按体积计10%。
8.段落2至5任一项所述的循环变吸附方法，其中所述吸附床包括对CO2选择性的第一吸附材料和对H2S选择性的第二吸附材料。
9.段落2至8任一项所述的循环变吸附方法，其中所述吸附时间间隔大于2秒并且小于50秒。
10.段落2至8任一项所述的循环变吸附方法，其中所述吸附时间间隔大于2秒并且小于10秒。
11.段落2至10任一项所述的循环变吸附方法，其中吹扫流包括小于40摩尔%的甲烷。
12.段落2至11任一项所述的循环变吸附方法，其中所述吸附床包括CO2和甲烷的单个组分扩散系数比大于10的吸附材料。
13.段落2至11任一项所述的循环变吸附方法，其中所述吸附床包括CO2和甲烷的单个组分扩散系数比大于100的吸附材料。
14.段落2至11任一项所述的循环变吸附方法，其中所述吸附床包括结构化接触器，其具有多个通道通过所述结构化接触器。
15.段落2至14任一项所述的循环变吸附方法，其中所述进料压力大于350psig。
16.段落2至14任一项所述的循环变吸附方法，其中所述进料压力大于500psig。
17.段落2至16任一项所述的循环变吸附方法，其中基于产物流中的期望产物除以气态进料流中的期望产物的比，所述方法回收大于90%的期望产物。
18.段落2至16任一项所述的循环变吸附方法，其中基于产物流中的期望产物除以气态进料流中的期望产物的比，所述方法回收大于95%的期望产物。
19.段落2至16任一项所述的循环变吸附方法，其中基于产物流中的期望产物除以气态进料流中的期望产物的比，所述方法回收大于97%的期望产物。
20.段落2至19任一项所述的循环变吸附方法，其中所述减压步骤的每一个包括使所述吸附床中所述进料流的一部分到达均衡罐并且然后在所述再增压步骤之一期间使所述一部分的至少一部分从所述均衡罐到达所述吸附床。
21.段落2至16任一项所述的循环变吸附方法，进一步包括在所述一个或多个泄料步骤之后并且在所述重复所述步骤a-f之前使第二吹扫通过吸附床。
22.段落2至21任一项所述的循环变吸附方法，其中所述气态进料流包括高于污染物阈值的一种或多种污染物，其中一种或多种污染物包括1至80摩尔%的CO2、小于1摩尔%的H2S的一种或多种，和其任何组合，并且其中污染物阈值包括小于百万分之十的H2S；小于4摩尔%的CO2的一种或多种，和其任何组合；并且所述产物流具有小于所述污染物阈值的污染物。
23.从气态进料流去除污染物的循环变压吸附方法，所述方法包括：
引入包括期望产物和高于污染物阈值的一种或多种污染物的气态进料流，其中所述一种或多种污染物包括1至80摩尔%的CO2，小于1摩尔%的H2S的一种或多种，和其任何组合，并且其中所述污染物阈值包括小于百万分之十的H2S；小于4摩尔%的CO2的一种或多种，和其任何组合；
使所述气态进料流在吸附剂中经历变压吸附过程，吸附时间间隔大于1秒并且小于60秒，以从所述气态进料流分离所述一种或多种污染物以形成产物流，其中基于产物流中的期望产物除以气态进料流中的期望产物的比，所述变压吸附方法回收大于90%的期望产物；
引导具有小于污染物阈值的污染物的产物流离开所述吸附床。
24.段落23所述的循环变压吸附方法，其中所述吸附床包括两种或更多种吸附材料，其中每种吸附材料配置为针对一种或多种污染物中的不同污染物。
25.段落23和24任一项所述的循环变压吸附方法，其中所述变吸附方法包括下述步骤：
a)使气态进料流在进料压力下通过吸附床；
b)中断气态进料流的流动；
c)进行多个减压步骤，其中每个减压步骤使变吸附容器内的压力从减压初始压力降低至减压终压力；
d)进行多个再增压步骤，其中每个再增压步骤使所述变吸附容器内的压力从再增压初始压力增加至再增压终压力；和
e)重复步骤a)至d)至少一个另外的循环。
26.段落25所述的循环变压吸附方法，其中所述变吸附方法在步骤c)和d)之间包括进一步的步骤：使吹扫流进入吸附床以从吸附床吹扫期望产物连同一种或多种污染物。
27.段落26所述的循环变压吸附方法，其中基于所述吹扫流的总体积，所述另外的吹扫流包括大于80vol.%的CO2。
28.段落26所述的循环变压吸附方法，其中基于所述吹扫流的总体积，所述另外的吹扫流包括大于80vol.%的N2。
29.段落24和28任一项所述的循环变压吸附方法，其中所述变吸附方法在步骤c)和d)之间包括进一步的步骤：
进行多个泄料步骤以产生排气流，其中每个泄料步骤降低吸附床所暴露的压力从泄料初始压力至泄料终压力；和
使另外的吹扫流进入吸附床以吹扫所述一种或多种污染物。
30.段落29所述的循环变压吸附方法，其中基于所述另外的吹扫流的总体积，所述另外的吹扫流包括大于80vol.%的期望产物。
31.段落29所述的循环变压吸附方法，其中基于所述另外的吹扫流的总体积，所述另外的吹扫流包括大于80vol.%的N2。
32.段落29至31任一项所述的循环变压吸附方法，其中进行多个泄料步骤包括在所述多个泄料步骤之一期间使所述排气流在第一方向上流动；和在所述多个泄料步骤的另一个期间使所述排气流在第二方向上流动。
33.段落29至31任一项所述的循环变压吸附方法，其中进行多个泄料步骤包括在所述多个泄料步骤的至少一个期间，使所述排气流在第一方向和第二方向上流动。
34.段落23至33任一项所述的循环变压吸附方法，其中步骤a)至d)的循环以小于约20秒的时间间隔进行。
35.段落23至34任一项所述的循环变压吸附方法，其中所述一种或多种污染物的吸附期间的压力大于350psig(2413kPag)。
36.段落23至34任一项所述的循环变压吸附方法，其中所述一种或多种污染物的吸附期间的压力大于500psig(3447kPag)。
37.段落23至36任一项所述的循环变压吸附方法，其中使所述气态进料流经历所述变压吸附方法是一次过程。
38.段落23至37任一项所述的循环变压吸附方法，其中使所述气态进料流经历所述变压吸附方法包括使一种或多种污染物再循环通过所述变压吸附容器。
39.段落23至38任一项所述的循环变压吸附方法，其中变压吸附装置包括两种或更多种吸附材料，其中每种吸附材料配置为针对一种或多种污染物中的不同污染物。
40.段落23至39任一项所述的循环变压吸附方法，其中步骤d)之前用于所述循环的压力的范围为0.25bara至10bara。
41.段落23至40任一项所述的循环变压吸附方法，其中所述吸附床包括形成层的吸附材料
42.段落23至41任一项所述的循环变吸附方法，其中基于所述产物流中的期望产物除以所述气态进料流中的期望产物的比，所述方法回收大于95%的期望产物。
43.段落23至41任一项所述的循环变吸附方法，其中基于所述产物流中的期望产物除以所述气态进料流中的期望产物的比，所述方法回收大于97%的期望产物。
44.段落23至43任一项所述的循环变吸附方法，其中完成循环中所有步骤的总循环时间小于30秒。
45.段落23至43任一项所述的循环变吸附方法，其中完成循环中所有步骤的总循环时间小于15秒。
46.段落23至45任一项所述的循环变吸附方法，其中污染物阈值包括小于百万分之四的H2S。
47.段落23至45任一项所述的循环变吸附方法，其中污染物阈值包括小于2摩尔%的CO2。
48.段落23至47任一项所述的循环变吸附方法，其中所述吸附床包括CO2和甲烷的单个组分扩散系数比大于10的吸附材料。
49.段落23至47任一项所述的循环变吸附方法，其中所述吸附床包括CO2和甲烷的单个组分扩散系数比大于100的吸附材料。
50.段落23至49任一项所述的循环变吸附方法，其中所述吸附床包括含有介孔填充剂的吸附材料，所述介孔填充剂在直径大于20埃并且小于1微米的孔中减少吸附剂颗粒之间不可清扫的空隙空间小于按体积计30%。
51.段落23至49任一项所述的循环变吸附方法，其中所述吸附床包括含有介孔填充剂的吸附材料，所述介孔填充剂在直径大于20埃并且小于1微米的孔中减少吸附剂颗粒之间不可清扫的空隙空间小于按体积计20%。
52.段落23至51任一项所述的循环变吸附方法，进一步包括使来自一个或多个泄料步骤和减压步骤的流经过第二RC-PSA***的吸附床以从所述流中去除烃。
53.段落23至52任一项所述的循环变吸附方法，其中所述吸附床包括结构化接触器，其具有多个通道通过所述结构化接触器。
54.段落23至53任一项所述的循环变吸附方法，其中所述减压步骤的每一个包括使所述吸附床中进料流的一部分到达均衡罐并且然后在所述再增压步骤之一期间使所述一部分的至少一部分从所述均衡罐到达吸附床。
就公开发明的原理可能应用的许多可能的实施方式而言，应认识到说明性实施方式仅仅是本发明的优选实施例，而不应被认为限制本发明的范围。

Claims (54)

1.从天然气流去除CO2的变吸附方法，该方法包括：
a)通过将包括甲烷和CO2的天然气流引入由选择性吸附CO2的吸附材料组成的吸附床的进料输入端，使包括甲烷和CO2的天然气流经历吸附步骤，所述吸附床具有进料输入端和产物输出端并且所述吸附床在第一压力和第一温度下操作，其中至少一部分所述CO2被所述吸附床吸附，并且其中富含甲烷和CO2减少的气态产物离开所述吸附床的产物输出端，其中所述吸附材料是多孔的并且包含有效量的非吸附性介孔填充剂材料，并且其中所述吸附步骤进行小于10秒的时间；
b)在所述CO2从所述吸附床的产物输出端穿出之前停止引入所述天然气流至所述吸附床；
c)使所述吸附床进行连续的1至10个均衡步骤，其中每个连续的步骤使所述床的压力降低预定的量；
d)引导富含CO2的高压气态流通过所述吸附床以从所述床去除烃；
e)使吹扫的吸附床进行多个连续的泄料步骤，其中每个连续泄料步骤使所述床的压力降低预定的量；
f)使所述吸附床进行连续的1至10个均衡步骤，其中每个连续的步骤使所述床的压力增加预定的量；和
g)使用进料使所述吸附床再增压至进料压力。
2.用于从气态进料流去除污染物的循环变吸附方法，所述方法包括：
a)使气态进料流在进料压力下通过吸附床，吸附时间间隔大于1秒并且小于60秒，以从所述气态进料流分离一种或多种污染物以形成产物流；
b)中断所述气态进料流的流动；
c)进行多个减压步骤，其中每个减压步骤降低所述吸附床内的压力从减压初始压力至减压终压力；
d)使吹扫流进入所述吸附床以从所述吸附床去除烃；
e)使所吹扫的吸附床进行一个或多个泄料步骤，其中每个泄料步骤降低所述吸附床内的压力从泄料初始压力至泄料终压力；
f)进行多个再增压步骤，其中每个再增压步骤使变吸附容器内的压力从再增压初始压力增加至再增压终压力；和
g)重复步骤a)至f)至少一个另外的循环。
3.权利要求2所述的循环变吸附方法，其中基于所述进料流的总体积，所述进料流是具有>1体积％烃的含烃流。
4.权利要求2至3任一项所述的循环变吸附方法，其中所述进料流包括烃和CO2，其中CO2范围为1摩尔％至80摩尔％和所述烃的范围为20摩尔％至99摩尔％。
5.权利要求2至3任一项所述的循环变吸附方法，其中所述吸附床包括含有介孔填充剂的吸附材料，所述介孔填充剂在直径大于20埃并且小于1微米的孔中减少吸附剂颗粒之间不可清扫的空隙空间至小于按体积计30％。
6.权利要求2至3任一项所述的循环变吸附方法，其中所述吸附床包括含有介孔填充剂的吸附材料，所述介孔填充剂在直径大于20埃并且小于1微米的孔中减少吸附剂颗粒之间不可清扫的空隙空间小于按体积计20％。
7.权利要求2至3任一项所述的循环变吸附方法，其中所述吸附床包括含有介孔填充剂的吸附材料，在直径大于20埃并且小于1微米的孔中所述介孔填充剂减少吸附剂颗粒之间不可清扫的空隙空间小于按体积计10％。
8.权利要求2至3任一项所述的循环变吸附方法，其中所述吸附床包括对CO2选择性的第一吸附材料和对H2S选择性的第二吸附材料。
9.权利要求2至3任一项所述的循环变吸附方法，其中所述吸附时间间隔大于2秒并且小于50秒。
10.权利要求2至3任一项所述的循环变吸附方法，其中所述吸附时间间隔大于2秒并且小于10秒。
11.权利要求2至3任一项所述的循环变吸附方法，其中所述吹扫流包括小于40摩尔％的甲烷。
12.权利要求2至3任一项所述的循环变吸附方法，其中所述吸附床包括CO2和甲烷的单个组分扩散系数比大于10的吸附材料。
13.权利要求2至3任一项所述的循环变吸附方法，其中所述吸附床包括CO2和甲烷的单个组分扩散系数比大于100的吸附材料。
14.权利要求2至3任一项所述的循环变吸附方法，其中所述吸附床包括结构化接触器，其具有多个通道通过所述结构化接触器。
15.权利要求2至3任一项所述的循环变吸附方法，其中所述进料压力大于350psig。
16.权利要求2至3任一项所述的循环变吸附方法，其中所述进料压力大于500psig。
17.权利要求2至3任一项所述的循环变吸附方法，其中基于所述产物流中的期望产物除以所述气态进料流中的期望产物的比，所述方法回收大于90％的期望产物。
18.权利要求2至3任一项所述的循环变吸附方法，其中基于所述产物流中的期望产物除以所述气态进料流中的期望产物的比，所述方法回收大于95％的期望产物。
19.权利要求2至3任一项所述的循环变吸附方法，其中基于所述产物流中的期望产物除以所述气态进料流中的期望产物的比，所述方法回收大于97％的期望产物。
20.权利要求2至3任一项所述的循环变吸附方法，其中所述减压步骤的每一个包括使所述吸附床中所述进料流的一部分到达均衡罐并且然后在所述再增压步骤之一期间使所述一部分的至少一部分从所述均衡罐到达所述吸附床。
21.权利要求2至3任一项所述的循环变吸附方法，进一步包括在所述一个或多个泄料步骤之后并且在所述重复步骤a-f之前使第二吹扫通过所述吸附床。
22.权利要求2至3任一项所述的循环变吸附方法，其中所述气态进料流包括高于污染物阈值的一种或多种污染物，其中所述一种或多种污染物包括1摩尔％至80摩尔％的CO2、小于1摩尔％的H2S的一种或多种，和其任何组合，并且其中所述污染物阈值包括小于百万分之十的H2S；小于4摩尔％的CO2的一种或多种，和其任何组合；并且所述产物流具有小于所述污染物阈值的污染物。
23.从气态进料流去除污染物的循环变压吸附方法，所述方法包括：
引入包括期望产物和高于污染物阈值的一种或多种污染物的气态进料流，其中所述一种或多种污染物包括1摩尔％至80摩尔％的CO2、小于1摩尔％的H2S的一种或多种，和其任何组合，并且其中所述污染物阈值包括小于百万分之十的H2S；小于4摩尔％的CO2的一种或多种，和其任何组合；
使所述气态进料流在吸附剂中经历变压吸附过程，吸附时间间隔大于1秒并且小于60秒，以从所述气态进料流分离所述一种或多种污染物以形成产物流，其中基于所述产物流中的期望产物除以所述气态进料流中的期望产物的比，所述变压吸附方法回收大于90％的期望产物；
引导具有小于所述污染物阈值的污染物的产物流离开所述吸附床。
24.权利要求23所述的循环变压吸附方法，其中所述吸附床包括两种或更多种吸附材料，其中每种吸附材料配置为针对所述一种或多种污染物中的不同污染物。
25.权利要求23和24任一项所述的循环变压吸附方法，其中所述变吸附方法包括下述步骤：
a)使气态进料流在进料压力下通过吸附床；
b)中断所述气态进料流的流动；
c)进行多个减压步骤，其中每个减压步骤使变吸附容器内的压力从减压初始压力降低至减压终压力；
d)进行多个再增压步骤，其中每个再增压步骤使所述变吸附容器内的压力从再增压初始压力增加至再增压终压力；和
e)重复步骤a)至d)至少一个另外的循环。
26.权利要求25所述的循环变压吸附方法，其中所述变吸附方法在步骤c)和d)之间包括进一步的步骤：使吹扫流进入所述吸附床以从所述吸附床吹扫所述期望产物连同一种或多种污染物。
27.权利要求26所述的循环变压吸附方法，其中基于所述吹扫流的总体积，所述另外的吹扫流包括大于80vol.％的CO2。
28.权利要求26所述的循环变压吸附方法，其中基于所述吹扫流的总体积，所述另外的吹扫流包括大于80vol.％的N2。
29.权利要求25所述的循环变压吸附方法，其中所述变吸附方法在步骤c)和d)之间包括进一步的步骤：
进行多个泄料步骤以产生排气流，其中每个泄料步骤降低所述吸附床所暴露的压力从泄料初始压力至泄料终压力；和
使另外的吹扫流进入所述吸附床以吹扫所述一种或多种污染物。
30.权利要求29所述的循环变压吸附方法，其中基于所述另外的吹扫流的总体积，所述另外的吹扫流包括大于80vol.％的期望产物。
31.权利要求29所述的循环变压吸附方法，其中基于所述另外的吹扫流的总体积，所述另外的吹扫流包括大于80vol.％的N2。
32.权利要求29所述的循环变压吸附方法，其中进行所述多个泄料步骤包括在所述多个泄料步骤之一期间使所述排气流在第一方向上流动；和在所述多个泄料步骤的另一个期间使所述排气流在第二方向上流动。
33.权利要求29所述的循环变压吸附方法，其中进行所述多个泄料步骤包括在所述多个泄料步骤的至少一个期间，使所述排气流在第一方向和第二方向上流动。
34.权利要求29所述的循环变压吸附方法，其中步骤a)至d)的循环以小于20秒的时间间隔进行。
35.权利要求23至24任一项所述的循环变压吸附方法，其中在吸附所述一种或多种污染物的期间的压力大于350psig(2413kPag)。
36.权利要求23至24任一项所述的循环变压吸附方法，其中在吸附所述一种或多种污染物的期间的压力大于500psig(3447kPag)。
37.权利要求23至24任一项所述的循环变压吸附方法，其中使所述气态进料流经历所述变压吸附方法是一次过程。
38.权利要求25所述的循环变压吸附方法，其中使所述气态进料流经历所述变压吸附方法包括使一种或多种污染物再循环通过所述变压吸附容器。
39.权利要求23至24任一项所述的循环变压吸附方法，其中变压吸附装置包括两种或更多种吸附材料，其中每种吸附材料配置为针对所述一种或多种污染物中的不同污染物。
40.权利要求25所述的循环变压吸附方法，其中步骤d)之前用于所述循环的压力的范围为0.25bara至10bara。
41.权利要求23至24任一项所述的循环变压吸附方法，其中所述吸附床包括形成层的吸附材料。
42.权利要求23至24任一项所述的循环变压吸附方法，其中基于所述产物流中的期望产物除以所述气态进料流中的期望产物的比，所述方法回收大于95％的期望产物。
43.权利要求23至24任一项所述的循环变压吸附方法，其中基于所述产物流中的期望产物除以所述气态进料流中的期望产物的比，所述方法回收大于97％的期望产物。
44.权利要求25所述的循环变压吸附方法，其中完成所述循环中所有步骤的总循环时间小于30秒。
45.权利要求25所述的循环变压吸附方法，其中完成所述循环中所有步骤的总循环时间小于15秒。
46.权利要求23至24任一项所述的循环变压吸附方法，其中污染物阈值包括小于百万分之四的H2S。
47.权利要求23至24任一项所述的循环变压吸附方法，其中污染物阈值包括小于2摩尔％的CO2。
48.权利要求23至24任一项所述的循环变压吸附方法，其中所述吸附床包括CO2和甲烷的单个组分扩散系数比大于10的吸附材料。
49.权利要求23至24任一项所述的循环变压吸附方法，其中所述吸附床包括CO2和甲烷的单个组分扩散系数比大于100的吸附材料。
50.权利要求23至24任一项所述的循环变压吸附方法，其中所述吸附床包括含有介孔填充剂的吸附材料，所述介孔填充剂在直径大于20埃并且小于1微米的孔中减少吸附剂颗粒之间不可清扫的空隙空间至小于按体积计30％。
51.权利要求23至24任一项所述的循环变压吸附方法，其中所述吸附床包括含有介孔填充剂的吸附材料，所述介孔填充剂在直径大于20埃并且小于1微米的孔中减少吸附剂颗粒之间不可清扫的空隙空间至小于按体积计20％。
52.权利要求29所述的循环变压吸附方法，进一步包括使来自一个或多个所述泄料步骤和减压步骤的流通过第二RC-PSA***的吸附床以从所述流中去除烃。
53.权利要求23至24任一项所述的循环变压吸附方法，其中所述吸附床包括结构化接触器，其具有多个通道通过所述结构化接触器。
54.权利要求25所述的循环变压吸附方法，其中所述减压步骤的每一个包括使所述吸附床中所述进料流的一部分到达均衡罐并且然后在所述再增压步骤之一期间使所述一部分的至少一部分从所述均衡罐到达所述吸附床。
CN201280011280.5A 2011-03-01 2012-02-27 通过变吸附从烃流去除污染物的方法及相关的装置和*** Expired - Fee Related CN103402606B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161448121P 2011-03-01 2011-03-01
US61/448,121 2011-03-01
PCT/US2012/026801 WO2012118758A1 (en) 2011-03-01 2012-02-27 Methods of removing contaminants from a hydrocarbon stream by swing adsorption and related apparatus and systems

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103402606A CN103402606A (zh) 2013-11-20
CN103402606B true CN103402606B (zh) 2016-04-13

Family

ID=46758271

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280011280.5A Expired - Fee Related CN103402606B (zh) 2011-03-01 2012-02-27 通过变吸附从烃流去除污染物的方法及相关的装置和***

Country Status (12)

Country Link
US (1) US9034079B2 (zh)
EP (2) EP2680949B1 (zh)
JP (1) JP6035553B2 (zh)
CN (1) CN103402606B (zh)
AU (1) AU2012223485B2 (zh)
BR (1) BR112013018276A2 (zh)
CA (2) CA2824991C (zh)
EA (2) EA024199B1 (zh)
MX (1) MX2013008387A (zh)
MY (1) MY163007A (zh)
SG (1) SG192573A1 (zh)
WO (1) WO2012118758A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109922872A (zh) * 2016-09-01 2019-06-21 埃克森美孚上游研究公司 使用3a沸石结构移除水的变化吸附处理

Families Citing this family (59)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8159825B1 (en) 2006-08-25 2012-04-17 Hypres Inc. Method for fabrication of electrical contacts to superconducting circuits
WO2009064569A1 (en) 2007-11-12 2009-05-22 Exxonmobil Upstream Research Company Methods of generating and utilizing utility gas
MY158840A (en) 2008-04-30 2016-11-15 Exxonmobil Upstream Res Co Method and apparatus for removal of oil from utility gas stream
CN102917767B (zh) 2010-05-28 2015-11-25 埃克森美孚上游研究公司 整合吸附器头以及与其相关的阀设计和变化吸附法
TWI495501B (zh) 2010-11-15 2015-08-11 Exxonmobil Upstream Res Co 動力分餾器及用於氣體混合物之分餾的循環法
CA2824991C (en) 2011-03-01 2018-02-20 Exxonmobil Upstream Research Company Methods of removing contaminants from a hydrocarbon stream by swing adsorption and related apparatus and systems
BR112013017622A2 (pt) 2011-03-01 2016-10-11 Exxonmobil Upstream Res Co aparelho e sistema que tem uma montagem de válvula giratória e processos de absorção de oscilação relacionados à mesma
US9017457B2 (en) 2011-03-01 2015-04-28 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and systems having a reciprocating valve head assembly and swing adsorption processes related thereto
BR112013018599A2 (pt) 2011-03-01 2019-09-24 Exxonmobil Upstream Res Co métodos de remover contaminantes de uma corrente de hidrocarbonetos por adsorção oscilante e aparelho e sistemas relacionados
SG192572A1 (en) 2011-03-01 2013-09-30 Exxonmobil Upstream Res Co Apparatus and systems having an encased adsorbent contactor and swing adsorption processes related thereto
EA201391255A1 (ru) 2011-03-01 2014-02-28 Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани Устройства и системы, имеющие компактную конфигурацию многочисленных слоев для цикловой адсорбции, и связанные с этим способы
US9352269B2 (en) 2011-03-01 2016-05-31 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and systems having a rotary valve assembly and swing adsorption processes related thereto
US9034078B2 (en) 2012-09-05 2015-05-19 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and systems having an adsorbent contactor and swing adsorption processes related thereto
SG11201503826RA (en) * 2012-11-14 2015-06-29 Evonik Fibres Gmbh Control of gas composition of a gas separation system having membranes
US9675925B2 (en) 2014-07-25 2017-06-13 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system having a valve assembly and swing adsorption processes related thereto
US9518239B2 (en) * 2014-07-29 2016-12-13 Uop Llc Process for removing sulfur compounds from natural gas streams
US10307749B2 (en) 2014-11-11 2019-06-04 Exxonmobil Upstream Research Company High capacity structures and monoliths via paste imprinting
SG11201703809RA (en) 2014-12-10 2017-06-29 Exxonmobil Res & Eng Co Adsorbent-incorporated polymer fibers in packed bed and fabric contactors, and methods and devices using same
US10351639B2 (en) 2014-12-12 2019-07-16 Exxonmobil Research And Engineering Company Organosilica materials for use as adsorbents for oxygenate removal
WO2016094788A1 (en) 2014-12-12 2016-06-16 Exxonmobil Research And Engineering Company Organosilica materials and uses thereof
US10183272B2 (en) 2014-12-12 2019-01-22 Exxonmobil Research And Engineering Company Adsorbent for heteroatom species removal and uses thereof
US9744521B2 (en) 2014-12-23 2017-08-29 Exxonmobil Upstream Research Company Structured adsorbent beds, methods of producing the same and uses thereof
SG11201707065PA (en) 2015-05-15 2017-11-29 Exxonmobil Upstream Res Co Apparatus and system for swing adsorption processes related thereto
CA2979869C (en) 2015-05-15 2019-12-03 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes related thereto comprising mid-bed purge systems
US9821266B2 (en) 2015-08-06 2017-11-21 Exxonmobil Upstream Research Company Rotating bed device for the separation by adsorption of at least one constituent of a gaseous mixture
US10080992B2 (en) 2015-09-02 2018-09-25 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes related thereto
AU2016317385B2 (en) * 2015-09-02 2019-11-21 Exxonmobil Upsteam Research Company Process and system for swing adsorption using an overhead stream of a demethanizer as purge gas
WO2017039991A1 (en) * 2015-09-02 2017-03-09 Exxonmobil Upstream Research Company Process and system for swing adsorption using an overhead stream of a demethanizer as purge gas
EA201891043A1 (ru) 2015-10-27 2018-10-31 Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани Устройство и система для осуществления процессов короткоцикловой адсорбции и способ, относящийся к ним
EP3368188A1 (en) 2015-10-27 2018-09-05 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes related thereto having a plurality of valves
JP6616011B2 (ja) 2015-10-27 2019-12-04 エクソンモービル アップストリーム リサーチ カンパニー 複数の弁を有するスイング吸着プロセス用の装置及びシステム
AU2016357289A1 (en) 2015-11-16 2018-06-14 Exxonmobil Upstream Research Company Adsorbent materials and methods of adsorbing carbon dioxide
CN108883358B (zh) 2016-03-18 2021-06-08 埃克森美孚上游研究公司 用于与其相关的变吸附工艺的装置和***
CN109195685A (zh) 2016-05-31 2019-01-11 埃克森美孚上游研究公司 用于变吸附方法的装置和***
CN109219476A (zh) 2016-05-31 2019-01-15 埃克森美孚上游研究公司 用于变吸附方法的装置和***
US10434458B2 (en) 2016-08-31 2019-10-08 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes related thereto
US10328382B2 (en) 2016-09-29 2019-06-25 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for testing swing adsorption processes
US10179839B2 (en) 2016-11-18 2019-01-15 Exxonmobil Research And Engineering Company Sulfur terminated organosilica materials and uses thereof
EP3558487A1 (en) * 2016-12-21 2019-10-30 ExxonMobil Upstream Research Company Self-supporting structures having active materials
AU2017379685B2 (en) 2016-12-21 2020-03-12 Exxonmobil Upstream Research Company Self-supporting structures having foam-geometry structure and active materials
US10441915B2 (en) 2017-11-09 2019-10-15 Apache Corporation Natural gas liquids recovery from pressure swing adsorption and vacuum swing adsorption
US10646817B2 (en) 2017-11-09 2020-05-12 Apache Corporation Porous materials for natural gas liquids separations
US11331620B2 (en) 2018-01-24 2022-05-17 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes
US10632414B2 (en) * 2018-01-25 2020-04-28 Uop Llc Integration of pressure swing adsorption and hydroprocessing for improved hydrogen utilization
EP3760293A4 (en) 2018-02-28 2021-11-10 Kuraray Co., Ltd. COMPOSITION TO ELIMINATE A COMPOUND CONTAINING SULFUR
WO2019168628A1 (en) * 2018-02-28 2019-09-06 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes
WO2020131496A1 (en) 2018-12-21 2020-06-25 Exxonmobil Upstream Research Company Flow modulation systems, apparatus, and methods for cyclical swing adsorption
US11420869B2 (en) * 2019-02-22 2022-08-23 Uop Llc Process for removing oxygen from a hydrogen stream
US11376545B2 (en) 2019-04-30 2022-07-05 Exxonmobil Upstream Research Company Rapid cycle adsorbent bed
CN110396447B (zh) * 2019-09-04 2024-03-22 重庆科技学院 天然气静态脱硫***及方法
CN110643404B (zh) * 2019-09-23 2024-04-09 山东红枫环境能源有限公司 一种能提高甲烷回收率的两级串联变压吸附沼气提纯***
WO2021070082A1 (en) 2019-10-07 2021-04-15 Wӓrtsilӓ Services Switzerland Ltd. Step lift control of hydraulically actuated poppet valves
WO2021071755A1 (en) 2019-10-07 2021-04-15 Exxonmobil Upstream Research Company Adsorption processes and systems utilizing step lift control of hydraulically actuated poppet valves
US11433346B2 (en) 2019-10-16 2022-09-06 Exxonmobil Upstream Research Company Dehydration processes utilizing cationic zeolite RHO
CN114247395B (zh) * 2020-09-23 2023-04-25 中国科学院大连化学物理研究所 一种中空纤维膜式微通道反应器及应用
CN112961711B (zh) * 2021-02-08 2021-11-26 赛鼎工程有限公司 焦炉煤气净化制lng联产甲醇、液氨和氢气的***及方法
WO2023039082A1 (en) 2021-09-09 2023-03-16 ColdStream Energy IP, LLC Portable pressure swing adsorption method and system for fuel gas conditioning
DE102022117409A1 (de) 2022-07-13 2024-01-18 Man Energy Solutions Se Verfahren zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid aus der Umgebungsluft sowie Anlage zur Durchführung eines solchen Verfahrens
WO2024136892A1 (en) * 2022-12-20 2024-06-27 General Electric Technology Gmbh Source gas conduit with sorbent coating for adsorbing gases from gas stream, with related method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6610124B1 (en) * 2002-03-12 2003-08-26 Engelhard Corporation Heavy hydrocarbon recovery from pressure swing adsorption unit tail gas
US7763102B2 (en) * 2007-02-05 2010-07-27 Lummus Technology Inc. Pressure swing adsorption modules with integrated features
CN101947430A (zh) * 2010-10-11 2011-01-19 孙玉坤 用于变压吸附工艺的气体分离吸附剂及其制备方法和应用
CN101959576A (zh) * 2008-03-05 2011-01-26 犹德有限公司 通过蒸汽运行的变压吸附从还原性的有用气体分离杂质气体的方法和设备

Family Cites Families (229)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3124152A (en) 1964-03-10 Poppet-type valve construction
US1868138A (en) 1930-04-10 1932-07-19 Edwin J Fisk Poppet valve
NL136032C (zh) 1961-12-18 1900-01-01
CH464625A (de) 1966-10-12 1968-10-31 Sulzer Ag Wellendichtung für ein Gebläse, insbesondere für das Umwälzgebläse einer gasgekühlten Kernreaktoranlage
US3602247A (en) 1969-11-10 1971-08-31 Stuart E Bunn Multiple-poppet valve structure
US3788036A (en) 1972-07-26 1974-01-29 D Stahl Pressure equalization and purging system for heatless adsorption systems
US3967464A (en) 1974-07-22 1976-07-06 Air Products And Chemicals, Inc. Air separation process and system utilizing pressure-swing driers
DE2935147A1 (de) 1979-08-30 1981-03-26 Linde Ag, 65189 Wiesbaden Verfahren zur entfernung von schmiermittelnebeln und schmiermitteldaempfen aus einem gasstrom
US4261815A (en) 1979-12-31 1981-04-14 Massachusetts Institute Of Technology Magnetic separator and method
US4325565A (en) 1980-03-03 1982-04-20 General Motors Corporation Cambering vehicle
US4329162A (en) 1980-07-03 1982-05-11 Corning Glass Works Diesel particulate trap
US4340398A (en) 1981-05-20 1982-07-20 Union Carbide Corporation Pressure swing adsorption recovery
JPS59232174A (ja) 1983-06-16 1984-12-26 Tokyo Gas Co Ltd コ−クス炉ガスの精製法
US4689062A (en) * 1986-02-24 1987-08-25 The Boc Group, Inc. Argon recovery from ammonia plant purge gas utilizing a combination of cryogenic and non-cryogenic separating means
US4816039A (en) 1986-02-24 1989-03-28 The Boc Group, Inc. PSA multicomponent separation utilizing tank equalization
EP0257493A1 (en) 1986-08-22 1988-03-02 Air Products And Chemicals, Inc. Adsorptive separation of gas mixtures
US4711968A (en) 1986-10-03 1987-12-08 Exxon Research & Engineering Co. Process for the hydrofomylation of sulfur-containing thermally cracked petroleum residua
US4784672A (en) 1987-10-08 1988-11-15 Air Products And Chemicals, Inc. Regeneration of adsorbents
US4790272A (en) 1987-10-15 1988-12-13 Woolenweber William E Non-circular poppet valves for internal combustion engine cylinder assemblies
US5234472A (en) 1987-11-16 1993-08-10 The Boc Group Plc Separation of gas mixtures including hydrogen
US5292990A (en) 1988-12-07 1994-03-08 Exxon Research & Engineering Co. Zeolite composition for use in olefinic separations
US4877429A (en) 1989-03-06 1989-10-31 Hunter Donald W Valve device for P.S.A. or R.P.S.A. systems
JPH02281096A (ja) * 1989-04-24 1990-11-16 Seibu Gas Kk 富メタン混合ガスの炭酸ガス及び水分を除去する装置
US5110328A (en) 1989-06-07 1992-05-05 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Solvent adsorber and solvent recovery system
JPH0724735B2 (ja) 1989-11-04 1995-03-22 西部瓦斯株式会社 圧力スイング吸着における過吸着回収システム
US5125934A (en) 1990-09-28 1992-06-30 The Boc Group, Inc. Argon recovery from argon-oxygen-decarburization process waste gases
US5174796A (en) * 1991-10-09 1992-12-29 Uop Process for the purification of natural gas
US5169006A (en) 1991-11-14 1992-12-08 Ceil Stelzer Continuous magnetic separator
US6136222A (en) 1991-12-11 2000-10-24 Bend Research, Inc. Liquid absorbent solutions for separating nitrogen from natural gas
US5224350A (en) 1992-05-11 1993-07-06 Advanced Extraction Technologies, Inc. Process for recovering helium from a gas stream
US5354346A (en) * 1992-10-01 1994-10-11 Air Products And Chemicals, Inc. Purge effluent repressurized adsorption process
JPH06126120A (ja) * 1992-10-13 1994-05-10 Nippon Steel Corp 分解ガス中のｃｏ濃度増大方法
US5306331A (en) 1993-03-18 1994-04-26 Permea, Inc. Process for cooling the feed gas to gas separation systems
US5370728A (en) 1993-09-07 1994-12-06 Praxair Technology, Inc. Single bed pressure swing adsorption system and process
FR2718056B1 (fr) * 1994-03-30 1996-05-03 Air Liquide Procédé de production d'un gaz par adsorption.
JPH07275630A (ja) * 1994-04-04 1995-10-24 Nippon Steel Corp ２成分同時回収圧力スイング吸着装置
JPH0810551A (ja) * 1994-06-28 1996-01-16 K N Lab Anarishisu:Kk 原料ガスから炭酸ガスを除去する方法
US5792239A (en) 1994-10-21 1998-08-11 Nitrotec Corporation Separation of gases by pressure swing adsorption
EP0745416B1 (en) 1995-06-02 2003-09-17 Corning Incorporated Device for removal of contaminants from fluid streams
US5811616A (en) 1995-06-13 1998-09-22 Amoco Corporation BF3 gas recovery process
AU1192897A (en) 1995-06-23 1997-01-22 Revolve Technologies Inc. Dry seal contamination prevention system
US5565018A (en) 1995-07-12 1996-10-15 Praxair Technology, Inc. Optimal pressure swing adsorption refluxing
US5700310A (en) 1995-12-29 1997-12-23 Mg Generon, Inc. Removal of oil from compressed gas with macroporous polymeric adsorbent
USRE38493E1 (en) 1996-04-24 2004-04-13 Questair Technologies Inc. Flow regulated pressure swing adsorption system
US6063161A (en) 1996-04-24 2000-05-16 Sofinoy Societte Financiere D'innovation Inc. Flow regulated pressure swing adsorption system
US5807423A (en) 1996-09-27 1998-09-15 The Boc Group, Inc. Process and apparatus for gas separation
US5827358A (en) 1996-11-08 1998-10-27 Impact Mst, Incorporation Rapid cycle pressure swing adsorption oxygen concentration method and apparatus
US5769928A (en) 1996-12-12 1998-06-23 Praxair Technology, Inc. PSA gas purifier and purification process
EP0952883A1 (en) 1996-12-31 1999-11-03 Bowie Gordon Keefer High frequency pressure swing adsorption
US5735938A (en) * 1997-01-15 1998-04-07 Praxair Technology, Inc. Method for production of nitrogen using oxygen selective adsorbents
US5912426A (en) 1997-01-30 1999-06-15 Praxair Technology, Inc. System for energy recovery in a vacuum pressure swing adsorption apparatus
ES2230672T3 (es) 1997-01-31 2005-05-01 Ric Investments, Inc. Sistema de absorcion por modulacion de presion que comprende un recipiente de varias camaras.
EP0975418A4 (en) 1997-03-14 2000-02-09 Exxon Research Engineering Co MEMBRANES COMPRISING SALTS OF AMINO ACIDS IN POLYMERS AND POLYAMINE MIXTURES
US6152991A (en) 1997-04-17 2000-11-28 Praxair Technology, Inc. Multilayer adsorbent beds for PSA gas separation
US5882380A (en) 1997-05-14 1999-03-16 Air Products And Chemicals, Inc. Pressure swing adsorption process with a single adsorbent bed
US5906673A (en) 1997-05-15 1999-05-25 Nitrotec Corporation Pressure swing system with auxiliary adsorbent bed
US5924307A (en) 1997-05-19 1999-07-20 Praxair Technology, Inc. Turbine/motor (generator) driven booster compressor
ES2135329B1 (es) 1997-05-31 2000-05-16 Univ Valencia Politecnica Zeolita itq-3.
US6179900B1 (en) 1997-10-09 2001-01-30 Gkss Forschungszentrum Geesthacht Gmbh Process for the separation/recovery of gases
US7094275B2 (en) 1997-12-01 2006-08-22 Questair Technologies, Inc. Modular pressure swing adsorption apparatus
BR9815078A (pt) 1997-12-01 2000-10-03 Questair Technologies Inc Aparelho modular de adsorção com oscilação de pressão
US6007606A (en) 1997-12-09 1999-12-28 Praxair Technology, Inc. PSA process and system
US6147126A (en) 1998-02-10 2000-11-14 Exxon Research And Engineering Company Gas conversion using hydrogen from syngas gas and hydroconversion tail gas
FR2775198B1 (fr) 1998-02-26 2000-04-14 Air Liquide Procede et dispositif de purification de gaz par adsorption a lits horizontaux fixes
CN1168524C (zh) 1998-02-27 2004-09-29 普莱克斯技术有限公司 用高本征扩散率吸附剂及低压力比的变压吸附气体分离法
AU2796499A (en) 1998-02-27 1999-09-15 Praxair Technology, Inc. Vpsa process using improved adsorbent materials
FR2775618B1 (fr) 1998-03-03 2000-05-05 Air Liquide Adsorbant a taux d'echange heterogene et procede psa mettant en oeuvre un tel adsorbant
FR2776941B1 (fr) 1998-04-07 2000-05-05 Air Liquide Procede et unite de production d'oxygene par adsorption avec cycle court
US5968234A (en) 1998-04-14 1999-10-19 Air Products And Chemicals, Inc. Temperature swing adsorption with regeneration by elevated pressure ASU nitrogen-enriched gas
EP0958884A1 (de) 1998-05-19 1999-11-24 Lastec Laserjob AG Verfahren zum Bearbeiten von Werkstücken sowie Werkzeugmaschine
US6011192A (en) 1998-05-22 2000-01-04 Membrane Technology And Research, Inc. Membrane-based conditioning for adsorption system feed gases
JP4519954B2 (ja) 1998-07-07 2010-08-04 大陽日酸株式会社 高清浄乾燥空気と乾燥空気の製造方法及び装置
JP2000026319A (ja) * 1998-07-07 2000-01-25 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd ポリオレフィン製造装置オフガスから低級炭化水素類を回収する方法
EP1018359A3 (en) 1998-11-25 2002-09-04 Air Products And Chemicals, Inc. Pressure swing adsorption process and system with product storage tank(s)
US6096115A (en) 1998-11-25 2000-08-01 Air Products And Chemicals, Inc. Pressure swing adsorption process and system utilizing two product storage tanks
AU770022B2 (en) 1998-12-16 2004-02-12 Questair Technologies, Inc. Gas separation with split stream centrifugal turbomachinery
US6183538B1 (en) 1999-02-09 2001-02-06 Air Products And Chemicals, Inc. Pressure swing adsorption gas flow control method and system
US6156101A (en) 1999-02-09 2000-12-05 Air Products And Chemicals, Inc. Single bed pressure swing adsorption process and system
US6245127B1 (en) 1999-05-27 2001-06-12 Praxair Technology, Inc. Pressure swing adsorption process and apparatus
US6231302B1 (en) 1999-06-08 2001-05-15 G. Fonda Bonardi Thermal control system for gas-bearing turbocompressors
EP1189677B1 (en) 1999-06-09 2005-03-30 Questair Technologies, Inc. Adsorption element
CA2274312A1 (en) 1999-06-10 2000-12-10 Kevin A. Kaupert Modular pressure swing adsorption apparatus with clearance-type valve seals
WO2000076629A1 (en) 1999-06-10 2000-12-21 Questair Technologies Inc. Chemical reactor with pressure swing adsorption
CA2274318A1 (en) 1999-06-10 2000-12-10 Questor Industries Inc. Pressure swing adsorption with axial or centrifugal compression machinery
US6733571B1 (en) 1999-07-12 2004-05-11 Saes Pure Gas, Inc. Gas purification system with an integrated hydrogen sorption and filter assembly
FR2796307B1 (fr) * 1999-07-16 2001-09-14 Air Liquide Unite d'adsorption a modulation de pression
US6436171B1 (en) 1999-07-22 2002-08-20 The Boc Group, Inc. Oxygen-selective adsorbents
US6311719B1 (en) 1999-08-10 2001-11-06 Sequal Technologies, Inc. Rotary valve assembly for pressure swing adsorption system
US6210466B1 (en) * 1999-08-10 2001-04-03 Uop Llc Very large-scale pressure swing adsorption processes
US6284021B1 (en) 1999-09-02 2001-09-04 The Boc Group, Inc. Composite adsorbent beads for adsorption process
FR2800297B1 (fr) 1999-10-28 2001-12-28 Air Liquide Installation de traitement cyclique de fluide par adsorption avec vannes a etancheite amelioree
US7074323B2 (en) 2000-03-03 2006-07-11 Shell Oil Company Use of low pressure distillate as absorber oil in a FCC recovery section
JP2001279267A (ja) * 2000-03-29 2001-10-10 Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd 圧力変動吸着分離装置を用いた工業ガス製造方法
US6835354B2 (en) 2000-04-05 2004-12-28 Hyradix, Inc. Integrated reactor
US6579341B2 (en) 2000-05-19 2003-06-17 Membrane Technology And Research, Inc. Nitrogen gas separation using organic-vapor-resistant membranes
US6506351B1 (en) 2000-08-11 2003-01-14 The Boc Group, Inc. Removal of nitrogen oxides from gas streams
EP1180599A1 (de) 2000-08-16 2002-02-20 Siemens Building Technologies AG Sicherheitstechnische Einrichtung für eine Pumpe, die in einem Fluidgetriebe verwendet werden kann
JP3581879B2 (ja) 2000-08-30 2004-10-27 独立行政法人産業技術総合研究所 アルミナ多孔体及びその製造方法
US7122073B1 (en) 2000-09-18 2006-10-17 Praxair Technology, Inc. Low void adsorption systems and uses thereof
CA2320551C (en) 2000-09-25 2005-12-13 Questair Technologies Inc. Compact pressure swing adsorption apparatus
US6444012B1 (en) 2000-10-30 2002-09-03 Engelhard Corporation Selective removal of nitrogen from natural gas by pressure swing adsorption
US6425938B1 (en) 2000-11-01 2002-07-30 Air Products And Chemicals, Inc. Single bed pressure swing adsorption process
CA2329475A1 (en) 2000-12-11 2002-06-11 Andrea Gibbs Fast cycle psa with adsorbents sensitive to atmospheric humidity
US6500241B2 (en) 2000-12-19 2002-12-31 Fluor Corporation Hydrogen and carbon dioxide coproduction
US6497750B2 (en) 2001-02-26 2002-12-24 Engelhard Corporation Pressure swing adsorption process
FR2822085B1 (fr) 2001-03-16 2003-05-09 Air Liquide Adsorbant a transfert de matiere ameliore pour procede vsa ou psa
US6531516B2 (en) 2001-03-27 2003-03-11 Exxonmobil Research & Engineering Co. Integrated bitumen production and gas conversion
TW490814B (en) 2001-04-04 2002-06-11 Macronix Int Co Ltd Manufacturing method of memory device with floating gate
US6630012B2 (en) 2001-04-30 2003-10-07 Battelle Memorial Institute Method for thermal swing adsorption and thermally-enhanced pressure swing adsorption
GB2375148A (en) 2001-04-30 2002-11-06 Corac Group Plc A dry gas seal
US6746515B2 (en) 2001-04-30 2004-06-08 Battelle Memorial Institute Method and apparatus for thermal swing adsorption and thermally-enhanced pressure swing adsorption
JP2002348651A (ja) 2001-05-22 2002-12-04 Nisshin Steel Co Ltd Ｍｇ含有溶融亜鉛基めっき鋼板の製造方法及び製造装置
US6471939B1 (en) 2001-05-29 2002-10-29 Exxonmobil Research And Engineering Company Synthetic porous crystalline material ITQ-12, its synthesis and use
US6752852B1 (en) 2001-07-17 2004-06-22 American Air Liquide, Inc. Apparatus for removing moisture from fluids comprising acid gases; methods of using same, and compositions
DE10297150T5 (de) 2001-08-29 2004-07-29 Nippon Sanso Corp. Adsorbens zum Abtrennen von Stickstoff aus einem gemischten Gas aus Sauerstoff und Stickstoff und Stickstoff-Herstellungsverfahren mit dessen Verwendung
JP3891834B2 (ja) 2001-12-04 2007-03-14 大陽日酸株式会社 ガス供給方法及び装置
AU2002365046A1 (en) 2001-12-20 2003-07-09 Praxair Technology, Inc. Method and apparatus for gas purification
US6572678B1 (en) 2001-12-28 2003-06-03 Membrane Technology And Research, Inc. Natural gas separation using nitrogen-selective membranes of modest selectivity
EP1323468A1 (en) 2001-12-31 2003-07-02 Grace GmbH & Co. KG Adsorbing material comprised of porous functional solid incorporated in a polymer matrix
US7067208B2 (en) 2002-02-20 2006-06-27 Ion America Corporation Load matched power generation system including a solid oxide fuel cell and a heat pump and an optional turbine
US6565627B1 (en) 2002-03-08 2003-05-20 Air Products And Chemicals, Inc. Self-supported structured adsorbent for gas separation
US6770120B2 (en) 2002-05-01 2004-08-03 Praxair Technology, Inc. Radial adsorption gas separation apparatus and method of use
US6660065B2 (en) 2002-05-06 2003-12-09 Litton Systems, Inc. Pressure swing adsorption dryer for pneumatically driven pressure intensifiers
US6773225B2 (en) 2002-05-30 2004-08-10 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Gas turbine and method of bleeding gas therefrom
US6641645B1 (en) 2002-06-13 2003-11-04 Air Products And Chemicals, Inc. Vacuum swing adsorption process with controlled waste gas withdrawal
FR2841152B1 (fr) 2002-06-19 2005-02-11 Air Liquide Procede de traitement d'au moins un gaz de charge par adsorption a modulation de pression
FR2841153B1 (fr) 2002-06-21 2004-07-23 Air Liquide Procede de regulation d'une unite de traitement, par adsorption a modulation de pression, d'au moins un gaz de charge
US6605136B1 (en) 2002-07-10 2003-08-12 Air Products And Chemicals, Inc. Pressure swing adsorption process operation and optimization
JP2004066125A (ja) * 2002-08-07 2004-03-04 Sumitomo Seika Chem Co Ltd 目的ガスの分離方法
US7077891B2 (en) 2002-08-13 2006-07-18 Air Products And Chemicals, Inc. Adsorbent sheet material for parallel passage contactors
US6802889B2 (en) 2002-12-05 2004-10-12 Air Products And Chemicals, Inc. Pressure swing adsorption system for gas separation
AU2003294524A1 (en) 2002-12-18 2004-07-09 University Of Ottawa Amine modified adsorbent, its preparation and use for dry scrubbing of acid gases
US20040197596A1 (en) 2003-02-03 2004-10-07 Questair Technologies Inc. Spacerless parallel passage contractor
GB2398522A (en) 2003-02-18 2004-08-25 Air Prod & Chem Apparatus for the purification of gasses.
EP1468724A1 (en) 2003-04-15 2004-10-20 Board Of Regents, The University Of Texas System Dithiolene functionalized polymer membrane for olefin/paraffin separation
US6918953B2 (en) 2003-07-09 2005-07-19 H2Gen Innovations, Inc. Modular pressure swing adsorption process and apparatus
KR20060036449A (ko) 2003-07-14 2006-04-28 히타치 긴조쿠 가부시키가이샤 세라믹 허니콤 필터 및 그 제조 방법
WO2005032693A2 (en) 2003-08-29 2005-04-14 Velocys Inc. Process for separating nitrogen from methane using microchannel process technology
CA2540240A1 (en) 2003-09-29 2005-04-14 Questair Technologies Inc. High density adsorbent structures
US7027929B2 (en) 2003-11-21 2006-04-11 Geo-X Systems Ltd. Seismic data interpolation system
US7314503B2 (en) 2003-12-08 2008-01-01 Syntroleum Corporation Process to remove nitrogen and/or carbon dioxide from methane-containing streams
US7276107B2 (en) 2003-12-23 2007-10-02 Praxair Technology, Inc. Indexing rotary dual valve for pressure swing adsorption systems
US7637989B2 (en) 2003-12-31 2009-12-29 Merits Health Products Co., Ltd. Rapid cycle pressure swing adsorption oxygen concentration method and mechanical valve for the same
US7166149B2 (en) 2004-01-12 2007-01-23 Uop Llc Adsorption process for continuous purification of high value gas feeds
EP1577561A1 (de) 2004-03-19 2005-09-21 MAN Turbomaschinen AG Schweiz Umwälz- und Heizvorrichtung für einen Rotationskompressor
GB2413603A (en) 2004-04-30 2005-11-02 Corac Group Plc A dry gas seal assembly
US7117669B2 (en) 2004-05-05 2006-10-10 Eaton Corporation Temperature swing adsorption and selective catalytic reduction NOx removal system
US7128775B2 (en) 2004-05-12 2006-10-31 Praxair Technology, Inc. Radial bed flow distributor for radial pressure adsorber vessel
US7179324B2 (en) * 2004-05-19 2007-02-20 Praxair Technology, Inc. Continuous feed three-bed pressure swing adsorption system
US7189280B2 (en) 2004-06-29 2007-03-13 Questair Technologies Inc. Adsorptive separation of gas streams
JP4534629B2 (ja) 2004-06-30 2010-09-01 Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 ガス精製装置及び該ガス精製装置で使用された除去剤の再生方法
JP2006036849A (ja) 2004-07-23 2006-02-09 Kobelco Eco-Solutions Co Ltd バイオガスの処理利用システム及びバイオガスの処理利用方法
WO2006017940A1 (en) 2004-08-20 2006-02-23 Questair Technologies Inc. Improved parallel passage contactor structure
EP1798197B1 (en) 2004-08-30 2014-11-26 Kuraray Chemical Co., Ltd. Method of separating nitrogen gas and molecular sieve carbon
US20060049102A1 (en) 2004-09-03 2006-03-09 Miller Jeffrey T Ionic polymer membranes
CA2592224C (en) 2005-01-07 2013-08-27 Questair Technologies Inc. Engineered adsorbent structures for kinetic separation
US7641716B2 (en) 2005-01-12 2010-01-05 H2Gen Innovations, Inc. Methods and apparatus for improved control of PSA flow variations
MX2007008394A (es) * 2005-01-21 2007-09-07 Exxonmobil Res & Eng Co Hidrotratamiento de dos etapas de destilados con manejo de hidrogeno mejorado.
FR2882941B1 (fr) 2005-03-08 2007-12-21 Inst Francais Du Petrole Procede de purification d'un gaz naturel par adsorption des mercaptans
US7311763B2 (en) 2005-04-22 2007-12-25 David Lloyd Neary Gas separation vessel apparatus
US7404846B2 (en) * 2005-04-26 2008-07-29 Air Products And Chemicals, Inc. Adsorbents for rapid cycle pressure swing adsorption processes
US7390350B2 (en) 2005-04-26 2008-06-24 Air Products And Chemicals, Inc. Design and operation methods for pressure swing adsorption systems
US8480795B2 (en) 2005-08-09 2013-07-09 Exxonmobil Research And Engineering Company Absorbent composition containing molecules with a hindered amine and a metal sulfonate, phosphonate or carboxylate structure for acid gas scrubbing process
WO2007044519A1 (en) 2005-10-07 2007-04-19 Kretchmer, Alma Magnetic repulsion components for jewelry articles
JP4621575B2 (ja) 2005-10-17 2011-01-26 メタウォーター株式会社 ガス回収方法および装置
US7722700B2 (en) 2006-09-18 2010-05-25 Invacare Corporation Apparatus and method of providing concentrated product gas
US7763098B2 (en) * 2005-11-18 2010-07-27 Xebec Adsorption Inc. Rapid cycle syngas pressure swing adsorption system
RU2008129692A (ru) 2005-12-21 2010-01-27 Юоп Ллк (Us) Способ короткоцифровой безнагревной адсорбции для удаления диоксида углерода
FR2896823B1 (fr) 2006-01-31 2008-03-14 Saint Gobain Ct Recherches Filtre catalytique presentant un temps d'amorcage reduit
CN101394912B (zh) 2006-03-06 2012-03-28 鲁姆斯技术公司 Psa压力测量和控制***
DE102006011031A1 (de) 2006-03-09 2007-09-13 Linde Ag TSA-Prozess
US7651549B2 (en) 2006-06-13 2010-01-26 Air Products And Chemicals, Inc. Pressure swing adsorption process with improved recovery of high-purity product
US20080028286A1 (en) 2006-07-27 2008-01-31 Chick Walter F Generation of hyperlinks to collaborative knowledge bases from terms in text
US7456131B2 (en) 2006-08-28 2008-11-25 Ut-Battelle, Llc Increased thermal conductivity monolithic zeolite structures
US20080072822A1 (en) 2006-09-22 2008-03-27 White John M System and method including a particle trap/filter for recirculating a dilution gas
US7713333B2 (en) 2006-12-20 2010-05-11 Praxair Technology, Inc. Adsorbents for pressure swing adsorption systems and methods of use therefor
CA2671476C (en) 2007-01-24 2014-10-07 Christopher Stoner Seal assembly for use in a rotary gas separation device and method for providing a seal
US7740687B2 (en) 2007-02-13 2010-06-22 Iacx Energy Llc Pressure swing adsorption method and system for separating gas components
EP2130575B1 (en) 2007-03-29 2014-11-12 NGK Insulators, Ltd. Honeycomb filter comprising segments
US7947118B2 (en) 2007-05-15 2011-05-24 Air Products And Chemicals, Inc. Containerized gas separation system
US7959720B2 (en) 2007-05-18 2011-06-14 Exxonmobil Research And Engineering Company Low mesopore adsorbent contactors for use in swing adsorption processes
US8545602B2 (en) 2007-05-18 2013-10-01 Exxonmobil Research And Engineering Company Removal of CO2, N2, and H2S from gas mixtures containing same
US8444750B2 (en) * 2007-05-18 2013-05-21 Exxonmobil Research And Engineering Company Removal of CO2, N2, or H2S from gas mixtures by swing adsorption with low mesoporosity adsorbent contactors
US8529662B2 (en) 2007-05-18 2013-09-10 Exxonmobil Research And Engineering Company Removal of heavy hydrocarbons from gas mixtures containing heavy hydrocarbons and methane
AU2008254512B2 (en) 2007-05-18 2012-03-01 Exxonmobil Upstream Research Company Process for removing a target gas from a mixture of gases by thermal swing adsorption
WO2008143967A1 (en) 2007-05-18 2008-11-27 Exxonmobil Research And Engineering Company Removal of a target gas from a mixture of gases by swing adsorption with use of a turboexpander
US8529663B2 (en) 2007-05-18 2013-09-10 Exxonmobil Research And Engineering Company Process for removing a target gas from a mixture of gases by swing adsorption
US7744677B2 (en) 2007-05-25 2010-06-29 Prometheus Technologies, Llc Systems and methods for processing methane and other gases
US7792983B2 (en) 2007-07-31 2010-09-07 International Business Machines Corporation Method and apparatus for checkpoint and restart of pseudo terminals
JP2009080171A (ja) 2007-09-25 2009-04-16 Nec Electronics Corp 信号処理装置
US7819948B2 (en) 2007-10-29 2010-10-26 Air Products And Chemicals, Inc. Rotary valve
CA2609859C (en) 2007-11-02 2011-08-23 Imperial Oil Resources Limited Recovery of high quality water from produced water arising from a thermal hydrocarbon recovery operation using vacuum technologies
EP2214814A4 (en) 2007-11-08 2011-04-27 Univ Akron AMINABSORBER FOR SUSPENSION OF CARBON DIOXIDE AND METHOD FOR THE PRODUCTION AND USE THEREOF
WO2009064569A1 (en) 2007-11-12 2009-05-22 Exxonmobil Upstream Research Company Methods of generating and utilizing utility gas
WO2009073092A2 (en) 2007-11-30 2009-06-11 Corning Incorporated Compositions for applying to honeycomb bodies
US7763099B2 (en) 2007-12-14 2010-07-27 Schlumberger Technology Corporation Downhole separation of carbon dioxide from natural gas produced from natural gas reservoirs
US8142745B2 (en) 2008-02-21 2012-03-27 Exxonmobil Research And Engineering Company Separation of carbon dioxide from nitrogen utilizing zeolitic imidazolate framework materials
US8142746B2 (en) 2008-02-21 2012-03-27 Exxonmobil Research And Engineering Company Separation of carbon dioxide from methane utilizing zeolitic imidazolate framework materials
US8192709B2 (en) 2008-02-21 2012-06-05 Exxonmobil Research And Engineering Company Separation of methane from higher carbon number hydrocarbons utilizing zeolitic imidazolate framework materials
US7785405B2 (en) 2008-03-27 2010-08-31 Praxair Technology, Inc. Systems and methods for gas separation using high-speed permanent magnet motors with centrifugal compressors
US8591627B2 (en) 2009-04-07 2013-11-26 Innosepra Llc Carbon dioxide recovery
CA2716976A1 (en) 2008-04-21 2009-10-29 Vikas Goel Stochastic programming-based decision support tool for reservoir development planning
MY158840A (en) 2008-04-30 2016-11-15 Exxonmobil Upstream Res Co Method and apparatus for removal of oil from utility gas stream
EP2331859B1 (en) 2008-09-09 2018-10-17 Air Products and Chemicals, Inc. Compact pressure balanced rotary valve
US7867320B2 (en) 2008-09-30 2011-01-11 Praxair Technology, Inc. Multi-port indexing drum valve for VPSA
EP2198946B8 (en) 2008-12-22 2019-08-07 Glatt Systemtechnik GmbH Composite adsorbent bead, process for its production and gas separation process
TW201043327A (en) 2009-03-30 2010-12-16 Taiyo Nippon Sanso Corp Pressure swing adsorbing type gas separating method and separation device
ES2346627B1 (es) 2009-04-17 2011-08-08 Universidad Politecnica De Valencia Uso de un material cristalino microporoso de naturaleza zeolitica conestructura rho en tratamiento de gas natural.
CN102405275B (zh) * 2009-04-20 2015-01-14 埃克森美孚上游研究公司 从烃气流中去除酸性气体的低温***和去除酸性气体的方法
US8221712B2 (en) 2009-05-12 2012-07-17 Basf Se Absorption medium for the selective removal of hydrogen sulfide from fluid streams
US8361200B2 (en) 2009-10-15 2013-01-29 Abdelhamid Sayari Materials, methods and systems for selective capture of CO2 at high pressure
US8361205B2 (en) 2009-12-23 2013-01-29 Praxair Technology, Inc. Modular compact adsorption bed
US8268043B2 (en) 2009-12-23 2012-09-18 Praxair Technology, Inc. Modular compact adsorption bed
US20110217218A1 (en) 2010-03-02 2011-09-08 Exxonmobil Research And Engineering Company Systems and Methods for Acid Gas Removal
WO2011139894A1 (en) 2010-05-05 2011-11-10 Linde Aktiengesellschaft Method and apparatus for making a high purity gas
US8529665B2 (en) 2010-05-12 2013-09-10 Praxair Technology, Inc. Systems and methods for gas separation using high-speed induction motors with centrifugal compressors
CN102917767B (zh) 2010-05-28 2015-11-25 埃克森美孚上游研究公司 整合吸附器头以及与其相关的阀设计和变化吸附法
US8545603B2 (en) * 2010-06-24 2013-10-01 ADSORPTECH Inc. Method to improve recovery and efficiency of adsorption processes using reversible blowers
TWI495501B (zh) 2010-11-15 2015-08-11 Exxonmobil Upstream Res Co 動力分餾器及用於氣體混合物之分餾的循環法
US9005561B2 (en) 2011-03-01 2015-04-14 Exxonmobil Research And Engineering Company Selective sulfur removal process
BR112013017622A2 (pt) 2011-03-01 2016-10-11 Exxonmobil Upstream Res Co aparelho e sistema que tem uma montagem de válvula giratória e processos de absorção de oscilação relacionados à mesma
US9352269B2 (en) 2011-03-01 2016-05-31 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and systems having a rotary valve assembly and swing adsorption processes related thereto
SG192572A1 (en) 2011-03-01 2013-09-30 Exxonmobil Upstream Res Co Apparatus and systems having an encased adsorbent contactor and swing adsorption processes related thereto
US9017457B2 (en) 2011-03-01 2015-04-28 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and systems having a reciprocating valve head assembly and swing adsorption processes related thereto
BR112013018599A2 (pt) 2011-03-01 2019-09-24 Exxonmobil Upstream Res Co métodos de remover contaminantes de uma corrente de hidrocarbonetos por adsorção oscilante e aparelho e sistemas relacionados
CA2824991C (en) 2011-03-01 2018-02-20 Exxonmobil Upstream Research Company Methods of removing contaminants from a hydrocarbon stream by swing adsorption and related apparatus and systems
EA201391255A1 (ru) 2011-03-01 2014-02-28 Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани Устройства и системы, имеющие компактную конфигурацию многочисленных слоев для цикловой адсорбции, и связанные с этим способы
AU2012363092B2 (en) 2011-04-06 2015-12-24 Exxonmobil Research And Engineering Company Identification and use of an isomorphously substituted molecular sieve material for gas separation
RU2596764C2 (ru) 2011-08-09 2016-09-10 Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани Способ сжижения природного газа

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6610124B1 (en) * 2002-03-12 2003-08-26 Engelhard Corporation Heavy hydrocarbon recovery from pressure swing adsorption unit tail gas
US7763102B2 (en) * 2007-02-05 2010-07-27 Lummus Technology Inc. Pressure swing adsorption modules with integrated features
CN101959576A (zh) * 2008-03-05 2011-01-26 犹德有限公司 通过蒸汽运行的变压吸附从还原性的有用气体分离杂质气体的方法和设备
CN101947430A (zh) * 2010-10-11 2011-01-19 孙玉坤 用于变压吸附工艺的气体分离吸附剂及其制备方法和应用

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109922872A (zh) * 2016-09-01 2019-06-21 埃克森美孚上游研究公司 使用3a沸石结构移除水的变化吸附处理

Also Published As

Publication number Publication date
BR112013018276A2 (pt) 2019-09-24
EP3272408A1 (en) 2018-01-24
AU2012223485A1 (en) 2013-09-19
AU2012223485B2 (en) 2016-06-23
CN103402606A (zh) 2013-11-20
JP2014509558A (ja) 2014-04-21
CA2824991A1 (en) 2012-09-07
MX2013008387A (es) 2013-08-12
WO2012118758A1 (en) 2012-09-07
MY163007A (en) 2017-07-31
EA024199B1 (ru) 2016-08-31
US9034079B2 (en) 2015-05-19
CA2990793A1 (en) 2012-09-07
EA201391250A1 (ru) 2014-01-30
EP2680949B1 (en) 2017-09-27
JP6035553B2 (ja) 2016-11-30
EA201501140A1 (ru) 2016-04-29
CA2990793C (en) 2019-04-09
US20140033919A1 (en) 2014-02-06
EP2680949A4 (en) 2015-01-21
EP2680949A1 (en) 2014-01-08
CA2824991C (en) 2018-02-20
SG192573A1 (en) 2013-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103402606B (zh) 通过变吸附从烃流去除污染物的方法及相关的装置和***
CN103429339B (zh) 具有封闭式吸附剂接触器的装置和***及与其相关的变吸附方法
EP2680954B1 (en) Methods of removing contaminants from a hydrocarbon stream by pressure swing adsorption and related apparatus and systems
US9162175B2 (en) Apparatus and systems having compact configuration multiple swing adsorption beds and methods related thereto
CN102917767B (zh) 整合吸附器头以及与其相关的阀设计和变化吸附法
CN101306301B (zh) 集装箱化的气体分离***
US9120049B2 (en) Apparatus and systems having a rotary valve assembly and swing adsorption processes related thereto
JP2014509555A (ja) ガス混合物から標的種を分離するための温度スイング吸着方法
EP2374522A1 (en) Process to recover medium purity carbon dioxide
CN101143285A (zh) 变压吸附方法及具有多容器床的***
CN101573169A (zh) 使用数个异阶段吸附器的纯化或者分离方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160413

Termination date: 20210227