MX2013008110A - Sistema de adsorcion de oscilacion de presion de gran escala que tienen ciclos de proceso que operan en el modo normal y reproductor. - Google Patents

Abstract

La presente invención se relaciona con los sistemas de adsorción de oscilación de presión de gran escala (es decir, que oscilan de doce a dieciséis lechos) que usan nuevos y avanzados ciclos para obtener la recuperación mejorada del hidrógeno a partir de un gas de alimentación que contiene hidrógeno (es decir, gas de síntesis).

Description

SISTEMAS DE ADSORCIÓN DE OSCILACIÓN DE PRESIÓN DE GRAN ESCALA QUE TIENEN CICLOS DE PROCESO QUE OPERAN EN EL MODO NORMAL Y REDUCTOR Campo de la invención La presente invención se refiere a sistemas de adsorción de oscilación de presión de gran escala (es decir que oscila de 12 a 16 lechos) que utiliza ciclos nuevos y avanzados para obtener una mayor recuperación de hidrógeno dé un gas de alimentación que contiene hidrógeno (es decir, gas de síntesis). Las plantas de gran escala producen 100-190 millones de pies cúbicos estándar por día de gas de hidrógeno. Más específicamente, a través de ciclos de proceso nuevamente desarrollados, los sistemas de PSA de doce-dieciséis lechos proporcionan separación mejorada, requerimientos de adsorbentes más bajos (es decir factor de tamaño de lecho inferior (BSF, por sus siglas en inglés)) y costos de capital y de operación más bajos. Los ciclos de la presente invención están diseñados para los sistemas de PSA que tienen de doce a dieciséis lechos. Sin embargo, también se proporcionan nuevos ciclos, en donde el sistema de PSA de doce lechos se puede operar en un modo reductor cuando uno o más lechos están fuera de línea, también se refiere en este documento como a modo reductor. Además, la invención se refiere a una nueva estratificación adsorbente empleada en los lechos de PSA.

Antecedentes de la invención La necesidad de gases de alta pureza, tales como hidrógeno, procesados de efluentes en las industrias de procesos químicos permanece. Estos efluentes son mezclas de gases de alimentación que contienen hidrógeno (por ejemplo, gases de síntesis), tales como metano en vapor, reformado de gas o nafta natural, reformado catalítico de hidrocarburos, procesos de isomerización , etc., los cuales son dirigidos a un PSA para su posterior procesamiento. Esta demanda creciente requiere la ¦i necesidad de desarrollar procesos de separación de alta eficiencia (por ejemplo, PSA) para la producción de hidrógeno (H2) de varias mezclas de alimentación. Con el fin de obtener procesos de separación de PSA altamente eficaces, se deben reducir tanto los costos del capital como los costos de operación del sistema de PSA. Algunas formas de reducción del costo del sistema de PSA incluyen una disminuciión en el inventario del adsorbente, la reducción en el número de lechos de PSA y el uso de ciclos avanzados en los procesos de PSA. Las formas mencionadas anteriormente de la reducción del costo del sistema de PSA constituyen los elementos de la presente invención.

Los sistemas de PSA convencionales son bien conocidos para separar gases de mezcla de alimentación que contienen componentes con diferentes características de adsorción. Por ejemplo, en un sistema de PSA típico, un gas de múltiples componentes pasa al menos a uno de los múltiples lechos de adsorción a una presión elevada para adsorber al menos un componente fuertemente adsorbido mientras que al menos uno de los componentes pasa a través del mismo. En el caso de PSA de hidrógeno, el hidrógeno es el componente más débilmente adsorbido que pasa a través del lecho. En un momento definido, la etapa de alimentación se interrumpe y el lecho de adsorción es actualmente despresurizado en una o más etapas, a contracorriente purgada en una o más etapas y en contracorriente despresurizado en una o más etapas para permitir que el producto de hidrógeno esencialmente puro salga del lecho con una recuperación alta. La secuencia de etapas no se limita a la mencionada anteriormente, y una combinación de dos o más etapas se puede realizar como parte de una sola etapa.

En la técnica relacionada, el: Número de Patente Norteamericana 6,379,431 se refiere a un proceso dé adsorción de oscilación de presión que incluye un aparato que tiene una pluralidad de lechos y purga en contra-corriente al menos dos de los camas simultáneamente durante todo el proceso. Esta patente describe los ciclos de proceso para sistemas de PSA de doce lechos, que tienen tres o cuatro lechos en alimentación simultánea, y tres o cuatro etapas de ecualización. Específicamente, estos son los ciclos 12-3-3/4 y 12-4-4. En el ciclo 12-3-3/4, las etapas de ecualización 3/4 significa que la cuarta ecualización no es una etapa de ecualización verdadera (es decir, etapa de ecualización en donde dos lechos están en comunicación). De hecho, la etapa de ecualización se solapa con la etapa de proporción de purga. El ciclo de 12-4-4, por otra parte, tiene una etapa de mantenimiento, la cual típicamente degrada el rendimiento de PSA. Asimismo, el Número de Patente Norteamericana 6,379,431 no sigue el protocolo de reflujo secuencial durante las etapas de purga del ciclo de PSA, que invariablemente resulta en una degradación en la recuperación de hidrógeno .

El Número de Patente Norteamericana 6,210,466 describe un ciclo de PSA 16-4-4 que supera las limitaciones históricas de la capacidad de las unidades de PSA paira una amplia variedad de separaciones de gases. Las capacidades superiores a aproximadamente 110 mil metros cúbicos normales por hora (100 millones de pies cúbicos estándar por día) ahora se puede lograr en un solo tren de proceso integrado. La reducción significativa de equipos correspondientes resulta a partir del principio aceptado en la técnica de PSA donde la longitud de la etapa de purga debe ser igual o menor a la longitud de la etapa de adsorción. Esta patente describe que el aumento del tiempo de purga relativo a la etapa de adsorción se combinó con el suministro de gas de purga para cualquier lecho de adsorción en el tren de uno o más lechos de adsorción diferentes y durante la etapa de proporción de purga, los otros lechos de adsorción proporcionan simultáneamente el gas de purga esencialmente a todos los lechos de adsorción que pasan por la etapa de purga, que el tren solo único puede proporcionar aumentos significativos en la capacidad con una pérdida mínima en la recuperación o el rendimiento. El supuesto beneficio es q¡ue las unidades de PSA muy grandes ahora se pueden construir como un solo tren de equipos a un costo significativamente menor que el costo de dos o más trenes paralelos de equipo.

El Número de Patente Norteamericana 6,565,628 B2 se refiere a un método para reducir el tiempo de ciclo en un proceso de adsorción de oscilación de presión reduciendo el tiempo requerido de ecualización de presión. Este documento describe sistemas de PSA de catorce y dieciséis lechos que tienen, entre otras cosas, ciclos 14-3-5, 14-3-4 y 14-4-4 para el sistema de catorce lechos y ciclos 16-4-4, 16-4-4/5 e I6-4-5 para el sistema de dieciséis lechos. Todos estos ciclos tienen un rendimiento inferior y la recuperación en comparación con los ciclos del sistema de PSA de catorce lechos de la presente invención con cinco lechos paralelos en alimentación simultánea y cinco etapas de ecualización lecho a lecho. Además, para el sistema de PSA de dieciséis lechos, el ciclo de la presente invención tiene un mayor rendimiento y recuperación mayor en comparación con los ciclos de PSA anteriores.

Además de los ciclos, la técnica relacionada también discute materiales adsorbentes convencionales utilizados en los lechos como un medio para mejorar la recuperación del producto en los sistemas de PSA de hidrógeno. Por ejemplo, el Número de Patente Norteamericana 6,814,787 se refiere a un aparato y proceso de PSA para la producción de hidrógeno purificado de una corriente de gas de alimentación que contiene hidrocarburos pesados (es decir, hidrocarburos que tienen al menos seis carbonos). El aparato incluye al menos un lecho que contiene al menos tres capas. La zona de adsorción estratificada contiene un extremo de alimentación con un adsorbente de baja área superficial (20 a 400 m2/g) que comprende de 2 a 20% de la longitud total del lecho seguido por una capa de un adsorbente de área superficial intermedia (425 a 800 m?/g) que comprende de 25 a 40% de la longitud total del lecho y una capa final de adsorbente de alta área superficial (825 a 2000 m2/g), que representa de 40 al 78% de la longitud total del lecho.

El Número de Patente Norteamericana 6,027,549, describe un proceso de PSA para la eliminación de dióxido de carbono y después, utilizando carbonos activados que tienen densidades aparentes en el intervalo de 560 a 610 kg/m3 (35-38 libras/pies3) y tamaños de partícula en el rango de 1-3 mm de diámetro. Sin embargo, sólo una mínima ventaja en recuperación (aproximadamente 0.2%) se logra cuando la densidad a granel en el intervalo de 35 a 38 libras/pies3 se utiliza en un proceso de PSA de cinco lechos para producir hidrógeno El Número de Patente Norteamericana 6,340,382, se dirige a un proceso de PSA que purifica el hidrógeno de una mezcla que pasa a través de una capa de óxido de aluminio (Al203) para la eliminación de humedad, posteriormente, a través de la capa de carbono activado para la eliminación del dióxido de carbono (C02), monóxido de carbono (CO), y el metano (CH4) y finalmente a través de la capa de zeolita CaX para la eliminación de nitrógeno (N2) para producir H2 de alta pureza (> 99.99%). CaX es al menos 90% de Ca intercambiado con Si02/Al203 = 2.0.

El Número de Patente Norteamericana 7,537,742 B2, copropiedad del cesionario de la presente invención, se refiere a un conjunto óptimo de adsorbentes para usó en sistemas de PSA de hidrógeno. Cada lecho adsorbente se divide en cuatro regiones. La primera región contiene adsorbente1 para la eliminación de agua. La segunda región contiene uná mezcla de adsorbentes fuertes y débiles para eliminar las impurezas a granel como C02. La tercera región contiene un adsorbente con una densidad a granel alta (> 38 libras/pie3) para eliminar el C02 restante y la mayor parte de CH4 y CO presente en las mezclas de alimentación que contiene hidrógeno. La cuarta región contiene adsorbentes que tienen constantes de la ley de Henry altas para la limpieza final de N2 e impurezas residuales para producir hidrógeno con alta pureza deseada.

El Número de Patente Norteamericana 6,402,813 B2 describe la purificación de una mezcla de gases por adsorción de las impurezas sobre adsorbente de carbono formados por una combinación de varios diferentes carbonos activados. En particular, un proceso de PSA se describe para la purificación de un gas, tal como hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, monóxido de carbono, argón, metano o mezclas de gases que contienen estos componentes. La corriente de gas a purificar pasa a través de capas de carbono, en donde el orden de las capas de carbono son tales que existe al menos una de las siguientes condiciones: (1) la densidad (D) es de manera que D1<D2, (2) el área de superficie específica (SSA) es de maneira que SSA1>SSA2, 3) el tamaño promedio de poros (MPS) es tal que MPS1>MPS2, y (4) el volumen de poro es tal que PV1>PV2. Más específicamente, esta patente se refiere a un proceso en el qué se utilizan al menos dos capas de carbones activados en el cual la primera capa de carbono tiene una densidad menor que la segunda, el primero carbono tiene un área de superficie más específica y también tiene tamaño de poro promedio más grande que el segundo carbono.

Para superar las desventajas de los sistemas de PSA de la técnica relacionada, es un objetivo de la presente invención introducir ciclos de PSA nuevos y avanzados para PSA de doce lechos en funcionamiento normal, así coimo en el modo reductor. Estos ciclos para el sistema de PSA de doce lechos incluyen un número grande de alimentaciones paralelas (es decir lechos en adsorción) y etapas de ecualización lecho a lecho que ofrecen al menos en parte recuperación mejorada de hidrógeno y rendimiento total. Es un objeto adicional de la invención diseñar ciclos para incluir el uso de un protocolo de reflujo secuencial con el fin de mejorar las etapas de regeneración, lo que resulta en un rendimiento superior. La invención proporciona las siguientes características: (1) sin necesidad de tanque adicional de almacenamiento, (2) sin etapas neutras, (3) flujo de gas de cola de PSA continuo (gas de escape) y (4) una mayor recuperación que los ciclos de la técnica relacionados.

Es otro objeto de la invención modificar el sistema de adsorbente en cada lecho para contener al menos tres capas de adsorbentes (por ejemplo, alúmina, carbono activado y zeolita), en donde el carbono activo y los componentes de zeolita se colocan en capas con base en el tamaño de partícula y permite la mejora adicional en la recuperación de hidrógeno. Por lo tanto, un proceso de PSA de separación eficiente se ha encontrado con una alta recuperación de hidrógeno, reqúiisitos adsorbentes más bajos, (es decir, el factor inferior de tamaño de lecho (BSF)), y costos de capital y de operación más bajos. Además, el proceso debe funcionar de manera eficiente cuando uno o más lechos están fuera de línea por razones operativas, tales como fallas de válvulas o debido a la demanda reducida (que se refiere en el presente documento, como "reducción" o "modo reductor").

Es aún otro objeto de la invención, proporcionar un ciclo de PSA alternativo de doce lechos, a¡sí como nuevos ciclos operativos para sistemas de PSA de catorce y dieciséis lechos para incrementar la recuperación de hidrógeno y su rendimiento.

Antecedentes de la invención La invención proporciona un proceso de adsorción de oscilación de presión para la separación de un suministro de gas de alimentación presurizado que contiene uno o más componentes fuertemente adsorbióles y al menos un gas menos fuertemente adsorbibles en un sistema de múltiples lechos. El gas de alimentación se suministra a un extremo de alimentación de un lecho adsorbente que contiene material(es) adsorbente(s) sólido(s), que preferentemente adsorben el(los) componente(s) más fuertemente adsorbible (s) y retirar el componente menos fuertemente adsorbible producto de un extremo de salida del lecho adsorbente. Esto se lleva a cabo en el(los) ciclo(s) de PSA que incluyen todas los etapas en las cuales se incluye gas continuo de alimentación secuencialmente, y actualmente fluye en paralelo, a través de cada uno de los lechos de adsorción para producir producto de gas usando el gas de alimentación continua, etapa(s) de presurización, etapa(s) de ecualización de presión, etapa(s) de depuración y la(s) etapa(s) de purga.

El gas producido del proceso es preferiblemente hidrógeno, aunque el proceso se puede extender a otros procesos de separación tales como la purificación con helio, la modernización de gas natural, la producción de C02 del gas de síntesis u otra fuente que contiene C02 en la alimentación de suministro o en otros procesos de PSA para la coproducción de H2 y C02. Una de las características novedosas de la presente invención es la introducción de un ciclo nuevo y avanzado a un sistema de PSA que tiene de doce a dieciséis lechos. El ciclo de PSA tiene cuatro etapas de ecualización, mientras cuatro lechos están en alimentación paralela para obtener una mejor recuperación de H2. Este ciclo se puede modificar posteriormente y se puede operar el sistema de PSA en un modo reductor con una reducción relativamente menor en el rendimiento, permitiendo así que el sistema de PSA opere con un mínimo de cinco lechos. Además, los nuevos ciclos del proceso de PSA toman ventaja del protocolo de reflujo secuencial para mejorar las etapas de regeneración y el rendimiento global del sistema de PSA.

Otra característica novedosa de la invención es en los adsorbentes estratificados, que pueden ser utilizados en los lechos. Estas configuraciones estratificadas de componentes de carbono y/o zeolita difieren de la otra capa de material adsorbente similar en el tamaño de partícula. Estas configuraciones estratificadas de los materiales del lecho y los ciclos de PSA proporcionan un efecto sinérgico con una mejora general en la recuperación de hidrógeno y el rendimiento de 1-2% más de los ciclos de PSA convencionales.

En una primera modalidad ejemplar de la invención se proporciona un proceso de adsorción de oscilación de presión para la separación de un gas de alimentación de suministro presurizado. El gas de alimentación que contiene uno o más componentes fuertemente adsorbibles se separa de por lo menos un componente de gas menos fuertemente adsorbible producido en un sistema adsorbente de doce lechos para producir una corriente continua de gas producto enriquecido con el componente menos fuertemente adsprbible y una corriente continua de gas de escape que está enriquecido con componentes fuertemente adsorbibles, en donde el ciclo de proceso tiene veinticuatro etapas incluyendo cuatro etapas de ecualización lecho a lecho, mientras que cuatro de los lechos están en producción.

En otras modalidades ejemplares de la invención, el sistema de adsorción de oscilación de presión está en el modo reductor con sólo nueve, ocho, siete, seis o cinco lechos en línea. En estas modalidades, los ciclos de proceso se describen en este documento.

En otras modalidades ejemplares de la invención, el sistema de adsorción de oscilación de presión está en el modo reductor con sólo nueve, ocho, siete, seis o cinco lechos en línea y en la producción. En estas modalidades, los ciclos de proceso se describen en este documento.

En una modalidad ejemplar alternativa de la invención, el ciclo de proceso de PSA de doce lechos está modificado para tener veinticuatro etapas que incluyen cinco etapas de ecualización lecho a lecho, mientras que tres de los lechos están en producción.

En otras modalidades ejemplares de la invención, el sistema de PSA puede ser ampliado para incluir de catorce o dieciséis lechos en el sistema/patín/tren de PSA. Los ciclos novedosos se proporcionan cuando los ciclos de PSA de catorce lechos tienen veintiocho etapas, incluyendo cinco ecuálizaciones lecho a lecho, y cinco lechos están en producción. El ciclo de PSA de dieciséis lechos tiene treinta y dos etapas, incluyendo seis etapas de ecualización cama a cama, mientras que seis camas están en producción.

Breve Descripción de los Dibujos Los objetos y las ventajas de la invención se comprenderán mejor a partir de la siguiente descripción detallada de las modalidades preferidas de la misma en relación con las figuras que se acompañan, en las cuales: La figura 1 ilustra una configuración/estratificación avanzada de lecho, de acuerdo con un aspecto de la invención; Las figura 2A es una gráfica de las velocidad de adsorción relativas de N2 y CO en comparación con el diámetro de partícula para las capas de zeolita que se muestran en la Figura 1; La Figura 2B es una gráfica de las velocidades de adsorción relativas de C02 y CH4 en comparación con el diámetro de partícula para las capas de carbono mostradas en la Figura 1; y La Figura 3 es un dispositivo/sistema de H2 de PSA de doce lechos utilizado con los ciclos de la pre$ente invención.

Descripción Detallada de la Invención La invención describe un conjunto completo de proceso/ciclos de PSA de alta eficiencia empleados en un sistema de PSA de doce lechos tanto en el modo normal como en reductor. Cuando se opera en modo normal (es decir, doce lechos están en línea), este sistema de PSA de gran escala alcanza aproximadamente 100-190 millones de pies cúbicos estándar por día (MMSCFSD, por sus siglas en inglés) de producción de hidrógeno. Aunque los procesos/ciclos de PSA descritos en este documento se describen con respecto a la producción de hidrógeno, se entenderá por los expertos en la técnica que estos ciclos son aplicables a cualquier proceso de separación de hidrógeno a partir de varias mezclas de alimentación independientemente de la fuente.

Con referencia a la Tabla 1, a continuación, los ciclos nuevos y avanzados para el sistema de PSA de doce lechos se contrastan con los ciclos convencionales del sistema de PSA de doce lechos en condiciones normales de operación y el modo reductor. Este último incluye, naturalmente, un sistema de PSA de doce lechos en el modo reductor. La n¡omenclatura utilizada en este documento para referirse a los ciclos, y a modo de ejemplo en un ciclo de 12-4-4, el primer número se refiere al número de lechos en el sistema de PSA, el seguindo número se refiere al número de lechos en alimentación paralela (es decir, en cualquier instante de la alimentación del proceso) y el último número se refiere al número de etapas de ecualización lecho-a-lecho en un ciclo particular.

Tabla 1 Modo reductor 12-4-4 Modo reductor 12-3-4 Ciclos nuevos Ciclos convencionales Como se puede ver en la Tabla 1, el ciclo convencional 12-3- de PSA define una secuencia de proceso de PSA utilizando doce lechos con tres lechos que procesan la alimentación en cualquier instante y con cuatro etapas de ecualización lecho a lecho. El nuevo ciclo propuesto en esta invención utiliza es un ciclo 12-4-4 que tiene cuatro alimentaciones paralelas que resultan en recuperación de hidrógeno más alta. Los ciclos restantes presentados en la Tabla 1 corresponden con los llamados modos reductores o excepcionales de operación en donde es necesario para operar el proceso con un menor número de lechos. Todos los ciclos reductores de la presente invención ofrecen mejor rendimiento de proceso debido a un mayor número de alimentaciones paralelas y/o etapas de ecualización lecho a lecho. Los diferentes ciclos y su modo de operación se describen detalladamente a continuación.

Otro aspecto de la invención se refiere a los adsorbentes cargados en los lechos de PSA de hidrógeno para mejorar la recuperación de hidrógeno. Se ha encontrado que las tres capas de adsorbentes, en donde cada capa se subdivide en dos capas que contienen el mismo adsorbente, sin embargo, con diferente tamaño de partícula, se obtiene la adsorción óptima y la cinética de desorción de impurezas específicas presentes en el gas de alimentación que contiene hidrógeno. Esta configuración avanzada de estratificación de adsorbente resulta en una mejora en la recuperación de hidrógeno.

El proceso típico de PSA de hidrógeno utiliza tres diferentes adsorbentes cargados en el recipiente desde la parte inferior a la parte superior en el siguiente orden (1) alúmina; (2) carbono activado y (3) zeolita. Hay cinco principales impurezas que deben eliminarse por el proceso de adsorción. La alúmina adsorbe la humedad contenida en el gas de alimentación. La capa de carbono activado es generalmente diseñada para cuidar del dióxido de carbono e hidrocarburos tales como metano, etano y propano. La función de la zeolita es eliminar el monóxido de carbono, nitrógeno, argón y metano residual no retirados por el carbono activado colocado corriente arriba de la zeolita. Detalles adicionales de las capas de adsorbentes en cada lecho de PSA se discuten en Baksh y col. (Patente de ÉE.UU. No 7,537,742 B2), que es co-propiedad del cesionario de la presente invención, y se incorpora en este documento por referencia en su totalidad.

La figura 1 es ilustrativa de las capas de adsorbentes en cada lecho de PSA de la invención. Las propiedades de adsorción en capas de dos, tres, cuatro y cinco son bien sintonizadas mediante la optimización del tamaño de partícula del adsorbente utilizado para obtener un rendimiento óptimo del proceso de PSA. Como ejemplo, las capas dos y tres son idénticas (es decir, ambos son el mismo material de carbono) a excepción de la diferencia en tamaños de partículas. Del mismo modo, las capas cuatro y cinco son idénticas (es decir, ambos son el mismo material de zeolita), pero su tamaño de partícula es diferente. El diseño y la configuración del recipiente del adsorbente es tal que es capaz de adsorber cinco componentes diferentes. Idealmente, la capa 1 adsorbe la humedad, la capa 2 adsorbe el dióxido de carbono, la capa 3 adsorbe el metano, la capa 4 adsorbe el monóxido de carbono y la capa 5 adsorbe el nitrógeno. Los expertos en la técnica reconocerán que el proceso de recuperación se maximizará cuando los adsorbentes se utilizan completamente. Utilizando un diseño de tres capas, el experto en la técnica tiene sólo tres grados de libertad para configurar el tamaño del absorbedor para la eliminación de cinco componentes. El enfoque de la invención agrega dos grados más de libertad, por lo tanto haciendo posible lograr la recuperación de hidrógeno más alta en combinación con los ciclos de la presente invención.

El ajuste del tamaño de partícula adsorbente afecta la velocidad de proceso de adsorción y desorción - la capacidad de adsorción es independiente del tamaño de partícula. La resistencia a la difusión en un proceso de adsorción es la suma de todas las resistencias de difusión dentro de la partícula del material adsorbente. El cambio en el tamaño de partícula puede o no puede afectar la resistencia global de difusión dependiendo del nivel de contribución de los fenómenos de difusión afectados por el tamaño de partícula.

En una modalidad, CaX (2.3) zeolita se utiliza en las cuarta y quinta capas de la Figura 1. Las capas están dimensionadas de tal manera que la capa cuatro adsorbe preferentemente monóxido de carbono y la capa cinco adsorbe preferentemente nitrógeno. Con referencia a la figura 2A, se muestra la dependencia de las velocidad de adsorción relativas en el diiámetro de partícula tanto para nitrógeno como para monóxido de carbono. La técnica de columna de la longitud cero (ZLC, por sus siglas en inglés) se utiliza para obtener los datos representados en la Figura 2A. Ver J.A.C. Silva y A.E. Rodrigues, Gas. Sep. Purif., Vol. 10, No 4. pp 207-224, 1996.

El valor de la velocidad de adsorción relativa es la relación de la verdadera velocidad de adsorción y el valor de la velocidad estándar. El valor de la velocidad estándar corresponde a una velocidad mínima requerida que se necesita para obtener el rendimiento mejorado del proceso de PSA. Si el mismo tamaño de partícula (por ejemplo, 2.5 mm) se utiliza para ambas capas en el proceso, el requerimiento de velocidad de nitrógeno se cumple. Sin embargo, como se puede determinar de la Figura 2A, la velocidad de CO con respecto a velocidad de adsorción estándar es de sólo 40% de la mínima requerida. Por lo tanto, es deseable disminuir el tamaño de partícula de zeolita en la capa cuatro con el fin de aumentar la velocidad de adsorción de monóxido de carbono. Un valor de 1.5 mm cumple con la especificación de diseño de la velocidad de monóxido de carbono en esta modalidad en particular. Es obvio que se podría aumentar la velocidad de nitrógeno, así como se puede disminuir >el tamaño de partícula en la capa cinco. Como resultado, se realizará sólo una mejora insignificante de procesos, puesto que la velocidad de adsorción de nitrógeno se requiere ya estaba por. encima de valor mínimo. Por otra parte, el rendimiento del proceso puede sufrir de aumento de caída de presión en el lecho. La estratificación preferida para este ejemplo particular sería con tamaño de partícula mayor a 2 mm y menor a 3 mm para la capa cinco y los tamaños de partícula mayores a 0.5 mm y menores a 2 mm para la capa cuatro.

Las capas de carbono dos y tres serán ocupadas con las partículas de carbono de diferentes tamaños también. La técnica ZLC se utiliza una vez más para medir las velocidad de adsorción de dióxido de carbono y metano en el material de carbono. Los datos de la velocidad normalizada por el tipo estándar se resume en la Figura 2B. La velocidad para el mietano es satisfactoria con tamaños de partículas menores a 2.25 mm. Sin embargo, se necesitan partículas más pequeñas ¡para obtener un precio razonable para el dióxido de carbono. Por inspección de los datos de la Figura 2B, el tamaño de la partículas de carbono preferido para el dióxido de carbono es menos de 1.5 mm y para metano de menos de 2.0 mm. Por lo tanto, la estratificación para este ejemplo en particular será los tamaños de partícula mayores a 1.0 mm y menores a 2.0 mm para la capa tres y tamaños de partículas mayores a 0.5 mm y menores a 1.5 mm para la capa dos.

Los ciclos de PSA nuevos de la presente invención se describirán ahora con referencia a varias modalidades ejemplares. En una modalidad de la invención, el sistema de PSA novedoso utiliza un ciclo de PSA de veinticuatro etapas, un ciclo de PSA de doce lechos de adsorción que tiene cuatro etapas de ecualización , además de las etapas de purga, depuración y presurización del producto (denominado en este documento como " ciclo de PSA 12-4-4"). El sistema de PSA incluye un suministro continuo de gas de alimentación a por lo menos cuatro lechos que se encuentran simultáneamente en la fase de adsorción. Estos cuatro lechos separan el gas de alimentación de suministro presurizado que contiene uno o más componentes fuertemente adsorbibles y permiten que el gas prodiucto de hidrógeno menos fuertemente adsorbible salga de los lechos.

En otra modalidad de la invención, el sistema de PSA se puede utilizar en el modo reductor con once lechos. El ciclo de PSA para los once lechos incluirá veintidós etapas, donde cuatro lechos están en adsorción y tiene cuatro etapas de ecualización lecho a lecho, además de las etapas dé purga y presurización de producto (denominados en este documento como "ciclo de PSA 11-4-4").

En una modalidad adicional de la invención, el sistema de PSA tiene diez lechos y utiliza veinte etapas en el ciclo en donde cuatro lechos se encuentran simultáneamente en la fase de adsorción, y cada lecho tiene al menos tres etapas de ecualización con otro lecho, además de las etapas de purga y presurización del producto (denominado aquí como "ciclo de PSA 10-4-3").

En otra modalidad de la invención, el sistema de PSA se puede utilizar en modo reductor con nueve lechos. El ciclo de PSA para los nueve lechos incluirá dieciocho etapas, en donde tres lechos se encuentran en la fase de adsorción y tiene cuatro etapas de ecualización además de las etapas de presurización y purga de producto (denominado en este documento como "ciclo de PSA 9-3-4").

En otra modalidad de la invención, el sistema de PSA tiene ocho lechos y utiliza dieciséis etapas en el ciclo en donde tres de los lechos se encuentran simultáneamente en la fase de adsorción, y cada lecho tiene al menos tres etapas de ecualización con otro lecho además de las etapas de purga y presurización de producto (denominado en este documento como "ciclo de PSA 8-3-3").

Aún en otra modalidad, el sistema de PSA tiene siete lechos y utiliza veintiún etapas en el ciclo en donde dos de los lechos se encuentran simultáneamente en la fase de adsorción y cada lecho tiene al menos tres etapas de ecualizaciÓn(es decir con otro lecho en el sistema), además de las etapas de purga y presurización del producto (denominado en este documento como "ciclo de PSA 7-2-3 ").

En otra modalidad, el sistema de PSA cuenta con seis lechos y utiliza dieciocho etapas en el ciclo en donde dos de los lechos son al mismo tiempo en la fase de adsorción, y cada lecho tiene al menos tres etapas de ecualización lecho a lecho, además de las etapas de purga y presurización del producto (denominado aquí como "el ciclo de PSA 6-2-3 ").

En una modalidad adicional, el sistema de PSA tiene cinco lechos y utiliza quince etapas en el ciclo en donde dos de los lechos son simultáneamente en la fase dé adsorción, y cada lecho tiene al menos dos etapas de ecualización lecho a lecho, además de las etapas de purga y presurización de producto (denominado aquí como "ciclo de PSA 5-2-2 "). Estos últimos ciclos (es decir, el ciclo de PSA 9-3-4, el ciclo de PSA 8-3-3, el ciclo de PSA 7-2-3, el ciclo de PSA 6-2-3 y el ciclo de PSA 5-2-2 ) se discuten en detalle en el documento de EE.UU. co-pendiente y co-propiedad No. 13066, que se incorpora aquí por referencia.

Con referencia a la Figura 3 y las Tablas 2 y 3, se ilustra el modo de operación para el ciclo de PSA 12-4-4. Específicamente, la secuencia de las etapas para el ciclo de PSA 12-4-4 se lleva a cabo en el orden recitado en cada uno de los recipientes de adsorción, a su vez.

Tabla 2: Tabla del ciclo de PSA 12-4-4 Se entenderá que la nomenclatura prevista en este ciclo de PSA 12-4-4 es el mismo para todos los ciclos discutidos en este documento, donde: A1 = Primera etapa de adsorción A2 = Segunda etapa de adsorción A3 = Tercera etapa de adsorción A4 = Cuarta etapa de adsorción A5 = Quinta etapa de adsorción A6 = Sexta etapa de adsorción A7 = Séptima etapa de adsorción A8 = Octava etapa de adsorción E1 = Primera ecualización hacia abajo E2 = Segunda ecualización hacia abajo E3 = Tercera ecualización hacia abajo E4 = Cuarta ecualización hacia abajo PPG1 = Primer suministro de gas de purga (PPG, por sus siglas en inglés) PPG2 = Segundo suministro de gas de purga PPG3/BD1 = Tercer suministro de gas de purga/Primera depuración BD2 = Segunda depuración (BD, por sus siglas en inglés) PG3 = Purga utilizando gas de la etapa PPG3 (PG, por sus siglas en inglés) PG2 = Purga utilizando gas de la etapa PPG2 PG1 = Purga utilizando gas de la etapa PPG1 E4' = Ecualización hacia arriba (utilizando gas de la etapa E4) E3' = Ecualización hacia arriba (utilizando gas de la etapa E3) E2' = Ecualización hacia arriba (utilizando gas de la etapa E2) E1' = Ecualización hacia arriba (utilizando gas de la etapa E1) PP = Presurización del producto (PP, por sus siglas en inglés) En algunos de los ciclos, y como lo puede requerir el ciclo particular, se utiliza la siguiente nomenclatura adicional: E5 = Quinta etapa de ecualización hacia abajo E6 = Sexta etapa de ecualización hacia abajo E5' = Quinta ecualización hacia arriba (utilizando gas de la etapa E5) E6' = Sexta ecualización hacia arriba (utilizando gas de la etapa E6) En la Tabla 2, las flechas corresponden a un lecho particular en el sistema de PSA, mientras que las columnas representan el número de etapa. La duración de una secuencia de ciclo (una flecha) se conoce como el tiempo total del ciclo o el tiempo del ciclo (CT, pos sus siglas en inglés). El tiempo de ciclo es constante para cada lecho. El cambio relativo en las etapas de ciclo entre los lechos se puede deducir de la Tabla 2, también. Este cambio es igual a 1/10 parte del CT, ya que hay doce lechos en este ciclo en particular. Para que el ciclo de PSA 12-4-4 se defina completamente, se deben asignar los tiempos de etapa para las etapas 1 y 2 - tal como ti y t2 puesto que el ciclo tiene veinticuatro etapas. La duración del Ibloque básico se define entonces como ^+^. Utilizando la periodicidad del ciclo descrito anteriormente, el CT = 12*(t-, + t2) y se deduce que la duración de las etapas impares de número es igual en el tiempo a ti y el tiempo de las etapas pares de número es igual a t2. Por lo tanto, existen veinticuatro etapas en el ciclo, y el modo de operación para cada lecho se compensa por dos etapas.

La secuencia del ciclo de PSA 12-4-4 se describe ahora con respecto a un lecho que se somete al ciiclo de PSA completo (es decir, CT). Un sistema de PSA de tren/patín representativo que tiene doce lechos en paralelo, se describe en la Figura 3, y se utiliza en este documento para ilustrar esta modalidad. El sistema incluye 72 válvulas de encendido/apagado y 26 válvulas de control, 7 colectores y tuberías asociadas y accesorios. Se utilizaron válvulas de control para controlar la velocidad de flujo o presión durante ciertas etapas del proceso, mientras que las válvulas de encendido/apagado permiten la comunicación entre los varios lechos en el sistema de PSA. La nomenclatura de la válvula utilizada es tal que los dos primeros dígitos del número de la etiqueta de la válvula corresponden al número de lecho y el último dígito designa el número del colector. Por referencia cruzada con la designación del lecho y el colector, cada válvula tiene un número único de etiqueta - estas válvulas se conocen como las válvulas de ciclismo. Para fines de claridad, los números de etiqueta de la válvula inician con dos ceros, como la válvula de control de presión de producto 002 o la válvula de control de represurización 007 no están asociados con ninguno de los lechos - válvulas de proceso.

La secuenciación de la válvula que representa las etapas en el ciclo de PSA 12-4-4 de la Figura 3 se ilustra en la Tabla 3, a continuación, en donde la gráfica de la válvula define la posición o la acción para cada válvula (es decir, 0 = abierto, C = cerrado, y CV = válvula de control en posición aibierta que se utiliza para variar la velocidad de flujo) en una etapa concreta del ciclo de PSA.

Tabla 3. Gráfica de la válvula del ciclo de PSA 12-4-4 Las etapas Nos. 1-8 (A1-A8): El lecho 1 comienza el ciclo de proceso en la primera etapa de adsorción (A1). La mezcla de gas de alimentación en la parte inferior del lecho 1 del primer colector (es decir colector de alimentación) a alta presión. Ambas válvulas 011 (es decir, XV-011) y 012 (es decir, XV-012) están abiertas mientras que todas las demás válvulas del lecho 1 (por ejemplo, 01x) se cierran. En lo sucesivo, los números de la etiqueta de la válvula se nombrarán sin necesidad de utilizar el prefijo XV. Además del lecho 1, el lecho 10, el lecho 11 y el lecho 12 están procesando la alimentación en la primera etapa. Como resultado, las válvulas 001, 102, 111, 11 y 102 estarán abiertas, también. La mezcla de alimentación fluye desde la parte inferior a la parte superior del lecho 1 (aunque éste es también el caso del lecho 9 y el lecho 10 en la etapa 1). Esta dirección de flujo hacia arriba en el recipiente se conoce como flujo en equicorriente con relación a la alimentación. Durante la etapa de adsorción, las impurezas se adsorben en los adsorbentes y el hidrógeno de alta pureza se recoge en el segundo colector del producto. La válvula de control 002 se utiliza para controlar la presión en los lechos en la etapa de adsorción o alimentación/producción. El lecho 1 permanece en la etapa de adsorción durante las etapas de uno a seis del ciclo 12-4-4.

La etapa No. 9 (E1): El lecho 1 pasa por la primera etapa de ecualización lecho a lecho (E1), mientras que el lecho 6 recibe en contracorriente el gas de ecualización - etapa (?1') a través del primer colector. Ver Figura 3. Esta etapa de ecualización lecho a lecho se refiere a veces como a una etapa de despresurización en equicorriente. Las válvulas 017, 018 del lecho 1 y las válvulas 067 y 068 del lecho 6 están abiertas,; mientras que las otras válvulas del lecho 1 y el lecho 6 (01x) y (05x) se están cerradas. La velocidad de las etapas (E1) - (?1') es controlada por la válvula de control 018.

La etapa No. 10 (E2): El lecho 1 se somete a la segunda etapa de ecualización (E2). El lecho 1 cae debido al flujo de gas en equicorriente en la etapa del lecho 1 al lecho 7 (?2') a través del sexto colector. Las presiones en ambos lechos son iguales al final de esta etapa No 19. Las válvulas 016, 076 y 078 están completamente abiertas, mientras que la válvula 018 controla la velocidad de las etapas (E2) - (?2').

La etapa No. 11 (E3): El lecho 1 ejecuta la tercera etapa de ecualización hacia abajo (E3). Esta etapa utiliza el colector de ecualización número seis dedicada para la segunda y tercera etapas de ecualización del ciclo 12-4-4. Las válvulas 016, 086 y 088 están completamente abiertas, mientras que la válvula 018 controla la velocidad de las etapas (E3) - (?3').

La etapa No. 12 (E4): El lecho 1 ejecuta la cuarta etapa de ecualización (E4) enviando el gas al lecho 9. Las válvulas 015, 095 y 098 están completamente abiertas mientras que la válvula 018 controla la velocidad de las etapas (E4) - (?4').

La etapa No. 13 (E5): En esta etapa, el lecho 1 en vía el gas de pura al lecho en la etapa de purga (PG1). Como se muestra en la Tabla 2, anterior, el lecho que está purgado durante esta etapa es el lecho 10 utilizando el colector número 5. De esto se concluye que la válvula 015 del lecho 1 está abierta y la válvula de control 018 controla la velocidad de la etapa (PPG1).

La etapa (PPG3) y la etapa (PPG1) ocurren simultáneamente durante las etapas del ciclo impares (es decir, etapas 1, 3, 5, etc.). Por lo tanto, los colectores separados deben usarse para cada gas de PPG1 y PPG3 para cumplir con el protocolo de reflujo secuencial. Los gases de purga no se pueden mezclar, a fin de mantener el gas de purga rico en hidrógeno (PPG1) separado del gas de purga escaso de hidrógeno (PPG3). Puesto que el gas (PPG1) proviene del lecho a una presión más alta que el gas de la (PPG2) o (PPG3), que contiene un nivel bajo de impurezas - gas de purga rico en hidrógeno. Con el fin de maximizar la regeneración del adsorbente el gas escaso de hidrógeno se debe utilizar primero (Etapa No. 17 - etapa (PG3)) y a posteriormente los gases ricos en hidrógeno tal como gas de PPG2 en la etapa No. 18 - (PG2) y el gas de PPG 1 queda en la etapa No. 19 - etapa (PG1). Este concepto conocido como protocolo de reflujo secuencial siempré dará la mayor fuerza de transferencia de masa que resulta en el proceso de regeneración más eficiente.

Etapa No. 14 (PPG2): En esta etapa, el lecho 1 co-actualmente envía el gas de purga al lecho 1 que se encuentra en la etapa de purga (PG2). Tanto la etapa PPG2 como la PPG3 utiliza el tercer colector. La válvula 013 está abierta y la válvula de control 018 se utiliza para controlar la velocidad de estas etapas de suministro de purga PPG2 y PPG3 (este último estaba en la Etapa No. 15).

Etapa No. 15 (PPG3/BD1): El propósito de esta etapa es proporcionar gas de purga para el lechó 12 utilizando el colector número tres y al mismo tiempo eliminar el recipiente de las impurezas adsorbidas durante las etapas en eq uicorriente (AD, EQ, PPG ) a través de la parte inferior del recipiente. Para llevar a cabo estas dos etapas solapadas, la válvula 013 está abierta, la válvula 018 se utiliza para controlar la velocidad de la etapa (PPG3) y la válvula 014 controla la velocidad de la etapa (BD1). Los flujos relativos durante la etapa' (PPG3) y la etapa de superposición (BD1) se controlan de manera que el requisito mínimo de gas de purga se cumple en el proceso de PSA.

Etapa No. 16 (BD2): En este punto del ciclo, la presión en el recipiente es demasiado baja como para aferrarse a las impurezas. Como resultado, se desorben y se dirigen en contracorriente al tambor de oleada a través de la válvula 014. Todas las demás válvulas asociadas con el lecho 1 están cerradas durante esta etapa.

Etapa No. 17 (PG3): De acuerdo con lo indicado en la Tabla 2, esta es la etapa de purga (PG3). El lecho 1 está recibiendo el gas de purga desde del lecho en la etapa (PPG3), (es decir, lecho 2) a través del tercer colector. Las válvulas 013, 018 se encuentran totalmente abiertas, y la presión del lecho durante la etapa de purga se controla por la válvula 014.

Etapa No. 18 (PG2): En esta etapa, el lecho 1 recibe gas de purga del lecho 3, que se encuentra en la etapa PPG2 a través del tercera colector. Las válvulas 013 y Ú18 están completamente abiertas, mientras que la presión del lecho durante la etapa de purga se controla por la válvula 014.

Etapa No. 19 (PG1): En esta etapa, el lecho 1 está recibiendo gas de purga desde el lecho en la etapa (PPG1) a través del quinto colector (es decir, lecho 4). Las válvulas 015 y 018 están completamente abiertas, mientras que la presión del lecho durante la etapa de purga se controla por la válvula 014.

Etapa No. 20 (?4'): Esta la primera ecualización designada como etapa (?4') para hacer referencia all lecho que recibe el gas. Los lechos en las etapas (E4) y (?4') están interactuando de manera que el contenido del lecho 5 se transfiere al lecho 1 hasta que se iguala la presión en los dos lechos. Las válvulas 055, 015 y 018 están totalmente abiertas y la acción de la válvula de control 058 proporciona medios para controlar la velocidad.

Etapa No. 21 (?3'): En esta segunda etapa de ecualización (?3'), el lecho 1 está recibiendo gas del lecho 6. Las válvulas 016, 066 y 018 están totalmente abiertas y la acción de la válvula de control 068 proporciona medios para controlar la velocidad.

Etapa No, 22, (?2'): En esta etapa, el lecho 1 está recibiendo el gas del lecho 7, mientras que las válvulas 016, 076 y 018 están completamente abiertas y la acción de la válvula de control 078 proporciona los medios para controlar la velocidad.

Etapa No. 23 (?1'): Esta es la última etapa de ecualización, donde el lecho 1 recibe el gas del lecho 8. Las válvulas 017, 087 y 018 están totalmente abiertas y la acción de la válvula de control 088 proporciona medios para controlar la velocidad.

Etapa No. 24 (PP): La última etapa en la descripción del ciclo con respecto al lecho 1 es la etapa de presurización de producto "PP" Una porción del gas producto del segundo colector se utiliza para elevar aún más la presión en el lecho utilizando la válvula de control 007. Las válvulas 017 y 018 se abren completamente durante esta etapa.

La funcionalidad básica del ciclo se puede describir de la misma manera para cada uno de los docé lechos en el sistema de PSA. Sin embargo, una vez que se define la secuencia de etapas para un lecho, la secuencias de etapas para otros lechos seguirá en el mismo orden y el cambio de tiempb relativo será de 1/12 de CT o (t-i + t2) (es decir, el lecho 2 comieinza la primera adsorción (A1) en la tercera etapa, en comparación con el lecho 1 que se somete a la primera adsorción (A1) en la primera etapa).

Una forma alternativa para la descripción de un diagrama de ciclo es proporcionar información de todos los lechos para la duración del bloque de la unidad. Por ejemplo, mediante la definición de todas las etapas del ciclo en la etapa No. 1 y No. 2 para el ciclo de PSA 12-4-4 en la Tabla 2, se han definido cualitativamente todas las posibles interacciones entre los lechos, válvulas y colectores. La misma secuencia se repite periódicamente con periodo igual a ti + t2.

Este nuevo método se puede utilizar para explicar la funcionalidad del ciclo de PSA 11 -4-4. inventivo de la presente invención. Este es el primer modo reductor para el proceso de PSA de H2 de doce lechos. Si para fines de mantenimiento uno de los lechos necesita servicio y se debe aislar del proceso y la producción de hidrógeno continuará utilizando un proceso de ciclo de funcionamiento con once camas. Este nuevo ciclo 11-4-4 ofrece mejor performance en términos de rendimiento y recuperación en comparación con el ciclo 11-3-3 de la técnica relacionada (no mostrado).

Puesto que el ciclo de PSA 11-4-4 tiene veintidós etapas y utilizan once lechos, el bloque de unidad se definirá por dos etapas de duración t-i + t2 donde el tiempo total del ciclo CT = 11*(ti + t2). El ciclo se define mediante la descripción de todos los eventos e interacciones de las dos primeras etapas del ciclo. Para fines ilustrativos, la Figura 3 debe ser utilizada junto con la Tabla 4, a continuación.

Tabla 4: Gráfica del ciclo 11-4-4 Modo de operación del sistema de PSA de H2 reducido de doce lechos a once lechos Etapa No. 1: Cuatro lechos están procesando la alimentación (etapa de adsorción), es decir, los lechos 1, 9, 10 y 11. En conclusión, las válvulas 011, 012, 091, 092, 101, 102, 111 y 112 están en posición abierta. Los lechos 8 y 2 están interactuando de manera que el lecho 8 está enviando gas de ecualización al lecho 2 a través del séptimo colector. Para llevar a cabo las etapas (E1) - (?1'), las válvulas 087, 027, 028 están abiertas y la válvula 088 se utiliza para controlar la velocidad. El lecho 7 que para por la tercera etapa de ecualización hacia abajo (E3) dirige el gas al lecho 3 a través del sexta colector. Las válvulas 076, 036, 038 están abiertas y ja válvula 078 controla la velocidad de las etapas (E3) - (?3'). El lecho 6 está proporcionando el gas de purga para purgar el lecho 4. La velocidad de la etapa (PPG1) es controlada por la válvula 068, mientras que las válvulas 063, 043, 048 están totalmente abiertas. La válvula 044 controla la presión en el lecho 4. El lecho 5 se encuentra e la etapa de depuración (BD) en la etapa No. 1 del ciclo de PSA 11-4-4. Las impurezas desorbidas salen del lecho a través de la válvula de control 054.

Etapa No. 2: Cuatro lechos están procesando la alimentación (es decir, la etapa de adsorción), es decir el lecho 1, 9, 10 y 11. En conclusión, las válvulas 011, 012, 091, 092, 101, 102, 111 y 112 están en posición abierta. El lecho 2 se encuentra en la etapa de presurización del producto (PP), (es decir, una parte del gas producido se recicla de nuevo al proceso a través del séptimo colector para aumentar la presión en el lecho 2. Las válvulas 027 y 028 están abiertas, mientras que la válvula 007 controla la velocidad de esta etapa. El lecho 8 y el lecho 3 están interactuando de modo que el lecho 8 envía el gas de ecualización el lecho 3 a través del sexto colector para obtener las etapas (E2) - (?2'). Las válvulas 086, 036, 038 están abiertas y la válvula 088 se utiliza para controlar la velocidad. El lecho 7 y el lecho 4 están pasando por las etapas (E4) - (?4') utilizando el quinto colector. Las válvulas 075, 045, 048 están abiertas y la válvula 078 se utiliza para controlar la velocidad. El lecho 6 está proporcionando el gas de purga para purgar el lecho 5. La velocidad de la etapa (PPG2) es controlada por la válvula 068, mientras que las válvulas 063, 053, 058 son totalmente abiertas y la válvula 054 controla la presión en él lecho 5. Como se ha discutido con respecto al ciclo de PSÁ 12-4-4, el protocolo de reflujo secuencial es seguido en este ciclo también, donde se utiliza primeramente el gas escaso de hidrógeno (PPG2) primero y el gas rico en hidrógeno (PPG1) se utiliza en la última etapa de purga al ver cualquier lecho en la Tabla 4· Etapa No. 3: Se refiere a las mismas interacciones del lecho, válvula y colector de interacciones de acuerdo con la etapa No. 1 y la secuencia avanzará por un solo bloque de unidad. Por lo tanto, las válvulas abiertas en la etapa No. 3 serán: etapa de adsorción lecho 2, echo 10, lecho 11 y lecho 1 - las válvulas 021, 022, 101, 102, 011, 012, 02I y 022. En las etapas (E1) - (?1'), lecho 9, lecho 3 están en comunicación - las válvulas 097, 037, 038 están abiertas y la válvula 098 se utiliza para controlar la velocidad. En las etapas (E3) - (?3'), el lecho 8, lecho 4 están en comunicación - las válvulas 086, 046, 048 están abiertas y la válvula 088 controla la velocidad. En las etapas (PPG 1 ) - (PG1), la comunicación del lecho No. 7 al lecho No. 5 - las válvulas 078, 073, 053, 058 y la válvula de control 054. Mientras tanto, el lecho 6 se encuentra en la etapa de purga utilizando la válvula de control 064.

En el caso de que el operador de la planta necesita aislar un lecho adicional en el sistema de PSA (es decir, reducción del i sistema de PSA), se puede utilizar el ciclo de PSA 10-4-3 inventivo de la presente invención. Este ciclo cuenta con cuatro alimentaciones paralelas y tres etapas: de ecualización lecho a lecho. Se trata de un ciclo de veinte etapas y en virtud del uso de diez lechos, el bloque de unidad se define por dos etapas de duración t-, -·- t2 y CT = 10*(t! + t2). Mediante la descripción de todos los eventos y de las interacciones de las dos primeras etapas, el ciclo será completamente definido. Para fines ilustrativos, la Figura 3 debe ser utilizada junto con la Tabla 5, a continuación.

Tabla 5: Gráfica del ciclo10-4-3 (Modo de operación del sistema de PSA de H2 de 12 lechos reducido a 10 lechos) Etapa No. ' 1: Cuatro lechos están procesando la alimentación (es decir, la etapa de adsorción) , es decir, el lecho 1 , el lecho 8, el lecho 9 y el lecho 10 . ¡E conclusión, las válvulas 011, 012, 081, 082, 091, 092, 101 y 102 estarán abiertas. El lecho 7 y el lecho 2 están interactuando de manera que el lecho 7 está enviando gas de ecualización al lecho 2 a través del séptimo colector. Para obtener la etapa (E1) - ( E1'), las válvulas 077, 027, 028 están en posición abierta y la válvula 078 se utiliza para controlar la velocidad. El lecho 6 pasa por la tercera etapa de ecualización hacia abajo (E3) de enrutamiento de gas al lecho 3 a través del sexto colector. Las válvulas 066, 036, 038 están abiertas y la válvula 068 se utiliza para controlar la velocidad de las etapas (E3) - (?3'). El lecho 5 suministra el gas de purga escaso en hidrógeno para purgar el lecho 4. La velocidad de la etapa (PPG2) es controlada por la válvula 058, mientras que las válvulas 053, 043, 048 están totalmente abiertas y la válvula 044 controla la presión en el lecho 4.

Etapa No. 2: Cuatro lechos están procesando la alimentación (etapa de adsorción), es decir, el lecho 1, el lecho 8, el lecho 9 y el lecho 10 . En conclusión, las válvulas 011, 012, 081, 082, 091, 092, 101 y 102 están en posición abierta. El lecho 2 se encuentra en la etapa de presurización del producto (PP), (es decir , parte del gas producto se recicla de nuevo al proceso para elevar la presión del lecho 2). Las válvulas 027 y 028 están abiertas mientras que la válvula 007 controla la velocidad de esta etapa. El lecho 3 y el lecho 7 interactúan de tal manera que el lecho 7 está enviando gas de ecualización al lecho 3 a través del sexto colector. Para obtener las etapas (E2) - (?2'), las válvulas 076, 036, 038 están abiertas y la válvula 078 se utiliza para controlar la velocidad. El lecho 6 está proporcionando el gas de purga rico en hidrógeno al lecho 4. La velocidad de la etapa (PPG1) es controlada por la válvula 068, mientras que las válvulas 063, 043, 048 están totalmente abiertas y la válvula 044 controla la presión en el lecho 4. El lecho 5 se encuentra en etapa de depuración (BD), donde las impurezas desorbidas salen del lecho a través de la válvula de control 054. Como se muestra en la Tabla 5, el ciclo 10-4-3 sigue el protocolo de reflujo secuencial .

El ciclo de PSA 12-3-5 tiene veinticuatro etapas y utiliza doce lechos. Por lo tanto, el bloque de unidad se define por la duración de dos etapas ti + t2 y el tiempo total del ciclo CT = 12*( t, + t2). Este ciclo incluye tres alimentaciones paralelas y cinco ecualizaciones lecho a lecho. Mediante la descripción de todos los eventos y de las interacciones de las dos primeras etapas, el ciclo será completamente definido con referencia a la figura 3 y la gráfica de ciclos de la Tabla 6 .

Tabla 6 : Gráfica del ciclo 12-3-5 (Operación Alternativa del Sistema de PSA de H2 de doce lechos) Etapa No. 1: Tres lechos están procesando la alimentación (etapa de adsorción), es decir el lecho 1, el lecho 11 y el lecho 12. En conclusión, las válvulas 011, 012, 111, 112, 121 y I22 están en una posición abierta. El lecho 10 y el lecho 2 están interactuando de manera que el lecho 10 envía el gas de ecualización al lecho .2 a través del séptimo colector. Para obtener las etapas (E1) - (?1'), las válvulas 107, 027, 028 están en una posición abierta y la válvula 108 se utiliza para controlar la velocidad. El lecho 9 se encuentra en la tercera etapa de ecualización hacia abajo (E3) mediante el enrutamiento del gas al lecho 3 a través del sexto colector. Las válvulas 096, 036, 038 están abiertas y la válvula 098 se utiliza para controlar la velocidad de las etapas (E3) - (?3'). El lecho 8 pasa por la quinta etapa de ecualización hacia abajo (E5) dirigiendo el envío del gas al lecho 4 a través del colector de residuos. Las válvulas 085, 045, 048 están en una posición abierta y la válvula 088 controla la velocidad de las etapas (E5) - (?5'). El lecho 7 está proporcionando el gas de purga al lecho 5 y la velocidad de la etapa (PPG2) se controla mediante la válvula 078. Las válvulas 073, 053, 058 se encuentran totalmente abiertas y la válvula 054 se utiliza para controlar la presión en el lecho 5. Mientras tanto, lecho 6 se encuentra en la etapa de depuración (BD) y las impurezas desorbidas salen del lecho a través de la válvula de control 064.

Etapa No. 2: Tres lechos están procesando la alimentación (etapa de adsorción), es decir, el lecho 1, el lecho 11 y el lecho 12. En conclusión, las válvulas 011, 012, 111, 112, 121 y 122 se encuentran en posición abierta. El lecho 2 se encuentra en la etapa de presurización del producto (PP"), (es decir, una parte del gas producido se recicla de nuevo al proceso para elevar la presión en el lecho 2). Las válvulas 027 y 028 están abiertas, mientras que la válvula 007 controla la velocidad de esta etapa. El lecho 10 y el lecho 3 están interactuando de manera que el lecho 10 envía el gas de ecualización al lecho 3 a través del sexto colector para obtener las etapas (E2) - (E2), las válvulas 106, 036, 038 están abiertas y la válvula 108 se utiliza para controlar la velocidad del lecho 9 se somete a la cuarta etapa de ecualización hacia abajo (E4) mediante el enrutamiento del gas al lecho 4 a través del quinto colector. Las válvulas 095, 045, 048 están abiertas y la válvula 098 controla la velocidad de las etapas (E4) - (?4'). El lecho 7 y el lecho 8 están proporcionando el gas de purga al lecho 5 y el lecho 6. La velocidad de las etapas (PPG) es controlada por las válvulas 078 y 088. Las válvulas 083,073, 063, 053, 068 058 están completamente abiertas y las válvulas 054 y 064 se utilizan para controlar las presiones en el lecho 5 y el lecho 6, respectivamente. Cuando se utiliza el ciclo 12-3-5 con el proceso/dispositivo mostrado en la Figura 3, los gases de las etapas PPG1 y PPG3 se mezclan en el tercer colector de manera que el reflujo secuencial no se siguió en este caso. Sin embargo, la mezcla de los gases de PPG1 y PPG3 podrían evitarse mediante la adición de otro colector de purga al sistema de PSA para hacer cumplir con el protocolo de reflujo secuencial.

Mientras que el rendimiento de lós sistemas de PSA se discutió anteriormente con relación en los ciclos de PSA de doce lechos en operación normal y reductoira, la planta se puede escalar para aumentar la capacidad de producción de aproximadamente I50 MMSCFD de hidrógeno. En uno de estos sistemas de PSA, el número de lechos se puede aumentar a catorce. El ciclo novedoso e inventivo aquí proporcionado es un ciclo de PSA 14-5-5 que tiene veintiocho etapas. El bloque de unidad de ciclo se define por dos etapas de duración ti + t2 y el tiempo total del ciclo CT = 14*(ti + t2). Mediante la descripción de todos los eventos y de las interacciones de las dos primeras etapas, el ciclo estará completamente definido. La gráfica del ciclo en la Tabla 7 muestra las etapas del ciclo. La Figura 3, muestra un proceso de doce lechos, que se utiliza en este documento para fines de ilustración del sistema de catorce lechos, suponiendo que se agregan dos camas adicionales al proceso, junto con la nomenclatura empleada anteriormente.

Tabla 7: Gráfico del ciclo 14-5-5 de una planta grande (Operación del Sistema de PSA de H2 de catorce lechos) Etapa No. 1: Cinco lechos están procesando la alimentación (etapa de adsorción), es decir, el lecho 1 , el lecho 12, el lecho 13 y el lecho 14. En conclusión, las válvulas 011, 012, 111, 112, 121, 122, 131, 132, 141 y 142 están en posición abierta. El lecho 10 y el lecho 2 están interactuando de manera que el lecho 10 dirige el gas de ecualización al lecho 2 a través del séptimo colector. Para obtener las etapas (E1) - (?1'), las válvulas 107, 027, 028 están abiertas y la válvula 108 se utiliza para controlar la velocidad. El lecho 9 que pasa por la tercer etapa de ecualización hacia abajo (E3) envía el gas al lecho 3 a través del sexto colector. Las válvulas 096, 036, 038 están en posición abierta y la válvula 098 se utiliza para controlar la velocidad de las etapas (E3) - (?3'). El lecho 8 que pasa por la quinta etapa de ecualización hacia abajo (E5) envía el gas al lecho 4 a través del colector de residuos. Las válvulas 085, 045, 048 están en posición abierta y la válvula 088 controla la velocidad de las etapas (E5) - (?5'). El lecho 7 está proporcionando el gas de purga al lecho 5. La velocidad de la etapa (PPG2) es controlada por la válvula 078. Las válvulas 073, 053, 058 se encuentran totalmente abiertas y la válvula 054 se utiliza para controlar la presión en el lecho 5. El lecho 6 se éhcuentra en la etapa de depuración (BD) en esta Etapa No. 1 y las impurezas desorbidas salen de la cama a través de la válvula de control 064.

Etapa No. 2: Cinco lechos están procesando la alimentación, es decir, el lecho 1, el lecho 11, el lecho 12, el lecho 13 y el lecho 14. EN conclusión, las válvulas 011, 012, 111, 112, 121, I22, 131, 132, 141 y 142 están en posición abierta. El lecho 2 se encuentra en la etapa de presurización del producto (PP), (es decir, parte del gas producto se recicla de nuevo al proceso para elevar la presión del lecho 2). Las válvulas 027 y 028 están en posición abierta mientras que la válvula 007 controla la velocidad de esta etapa. El lecho 13 y el lecho 3 están interactuando de manera que el lecho 10 envía el gas de ecualización al lecho 3 a través del sexto colector. Para obtener las etapas (E2) - (?2'), las válvulas 106, 036, 038 están en posiciójn abierta y la válvula 108 se utiliza para controlar la velocidad. El lecho 9 pasa por la cuarta etapa de ecualización hacia abajo (E4) mediante el envío del gas al lecho 4 a través del quinto colector. Las válvulas 095, 045, 048 están abiertas y la válvula 098; controla la velocidad de las etapas (E4) - (?4'). El lecho 7 y el lecho 8 proporcionan el gas de purga al lecho 5 y al lecho 6. La velocidad de las etapas (PPG 1 ) y (PPG3) es controlada por válvulas 078 y 088, mientras que las válvulas 073, 083, 063, 053, 068, 058 están totalmente abiertas y las válvulas 054 y 064 se utilizan para controlar las presiones en el lecho 5 y el lecho 6, respectivamente. En este escenario, las etapas (PPG1) y (PPG3) comparten el tercer colector y, por lo tanto, el protocolo de reflujo secuencial no se sigue. Sin embargo, se entenderá que un colector adicional se puede utilizar con el fin de cumplir con el protocolo de reflujo secuencial.

Aún en otra modalidad ejemplar es posible ampliar la escala de la planta aún más a un sistema de PSA de dieciséis lechos, a través del ciclo innovador de la presente invención, aumentando de este modo la capacidad de producción a aproximadamente 200 MMSCFD de hidrógeno. El ciclo de PSA 16-6-6 novedoso cuenta con treinta y dos etapas, cuenta con seis alimentaciones paralelas y seis etapas de ecualización lecho a lecho. El bloque de unidad de ciclo se define por dos etapas de duración t-, + t2 para un tiempo total del ciclo CT = 16*( ti + t2). Mediante la descripción de todos los eventos y las interacciones de las dos primeras etapas, el ciclo está completamente definido. La gráfica del ciclo en la Tabla 8 muestra las etapas del ciclo. La figura 3, aunque sea por un proceso de doce lechos, aquí se utiliza documento para fines ilustrativos del sistema de dieciséis lechos, donde se agregarán cuatro lechos adicionales y otro colector (que se denomina en este documento como el noveno colector) para el diseño del proceso. La nomenclatura1 de la válvula utilizada anteriormente sería aplicable.

En resumen, el proceso de dieciséis lechos necesita 16 camas, 2 colectores en el extremo de la alimentación, 6 colectores en la extremidad de los lechos y nueve válvulas por lecho. La gráfica del ciclo en la Tabla 8 muestra las etapas del ciclo.

Tabla 8: Gráfica del ciclo 16-6- de planta grande (Sistema de Operación de PSA de H2 de 16 lechos) Etapa No. 1: Seis lechos están procesando la alimentación (etapa de adsorción), es decir el lecho 1, el lecho 12, el lecho 13 13, el lecho 14, el lecho 15 y el lecho 16. En conclusión, las válvulas 011, 012, 121, 122, 131, 132, 141, 142, 151, 152, 161 y 162 se encuentran en posición abierta. El lecho 11 y el lecho 2 están interactuando de manera que el Hecho 11 envía el gas de ecualización al lecho 2 a través dej séptimo colector. Para obtener las etapas (E1) - (E1 '), las válvulas 117, 027, 028 están en posición abierta y la válvula 118 se utiliza para controlar la velocidad. El lecho 10 pasa por la tercera etapa de ecualización hacia abajo (E3) dirigiendo el envío de gas al lecho 3 a través del sexto colector. Las válvulas 106, 036, 038 están abiertas y la válvula 108 se utiliza para controlar la velocidad de las etapas (E3) - (?3'). El lecho 9 pasa por la quinta etapa de ecualización hacia abajo (E5) dirigiendo el gas al lecho 4 a través del quinto colector. Las válvulas 095, 045, 048 están en posición abierta y la válvula 098 controla la velocidad de las etapas (E5) - (?5'). El lecho 8 está proporcionando el gas de purga al lecho 5 a través del noveno colector. La velocidad de la etapa (PPG1) es controlada por la válvula 088. Las válvulas 089, 059, 058 se encuentran totalmente abiertas y la válvula 054 se utiliza para controlar la presión en el lecho 5. En la etapa (PPG3), el lecho 7 está purgando el lecho 6 a través de un nuevo colector número tres. Las válvulas 073, 063, 068 están abiertas, la válvula 078 controla la velocidad de la etapa (PPG3) y la válvula 064 controla la presión en el lecho 6.

Etapa No. 2: Seis lechos están procesando la alimentación, es decir, el lecho 1, el lecho 12, el lecho 13, el lecho 14, el lecho 15 y el lecho 16. En conclusión, las válvulas 011, 012, 121, 122, 131, 132, 141, 142, 151, 152, 161 y 162 están en posición abierta. El lecho 2 se encuentra en la etapa de presurización del producto (PP), (es decir, parte del gas producto se recicla de nuevo al proceso para elevar la presión del lecho 2). Las válvulas 027 y 028 están abiertas mientras que la válvula 007 controla la velocidad de esta etapa. El lecho 11 y el lecho 3 están interactuando de manera que el lecho 11 está enviando el gas de ecualización al lecho 3 a través del sexto colector. Para obtener las etapas (E2) - (?2'), las válvulas 116, 036, 038 están en posición abierta y la válvula 118 se utiliza para controlar la velocidad. El lecho 10 pasa por la cuarta etapa de ecualización hacia abajo (E4) mediante el envío de gas al lecho 4 a través del quinto colector. Las válvulas 105, 045, 048 están en posición abierta, y la válvula 108 controla la velocidad de las etapas (E4) -(?4'). El lecho 5 y el lecho 9 interactyan de tal manera que el lecho 9 está enviando el gas de ecualización al lecho 5 a través del noveno colector. Para obtener las etapas (E6) - (?6'), las válvulas 099, 059, 058 están abiertas y la válvula 098 se utiliza para controlar la velocidad. El lecho 8 está proporcionando el gas de purga al lecho 6. La velocidad de la etapa (PPG2) es controlada por la válvula 088. Las válvulas 083, 063, 068 se encuentran totalmente abiertas y la válvula 064 se utiliza para controlar la presión en el lecho 6. El lecho 5 se encuentra en la etapa de depuración "BD" en esta Etapa N 0 2, mientras que las impurezas desorbidas salen del lecho a, través de la válvula de control 054.

El rendimiento para sistemas de PSA grandes (es decir, doce o más lechos) que operan en los ciclos recién diseñados 12-4-4, 14-5-5 y 16-6-6 se obtuvo a través de modelos matemáticos. El resultado de cada ciclo se resume en la Tabla 9. El modelo asume siguiente composición de alimentación de gas para todos los ciclos: 73.87% de hidrógeno, 0.23% de nitrógeno, 3.31% de monóxido de carbono, dióxido de carbono 16.37%, 5.94% de metano y 0.3% de agua. La temperatura del gas de alimentación fue de I00°F y la presión del gas de alimentación fue de 360 psig.

Nota 1: MMSCFD representa millones de pies cúbicos estándar por día de gas donde las condiciones estándar son asumidas a 1 atmósfera de presión y temperatura de 70° F.

Nota 2: 1 psig es una unidad de presión correspondiente a 6894.757 Pascal; 1 libra es una unidad de masa correspondiente a 0.4535924 kg; K corresponden a unidades SI para la temperatura de 1 Kelvin; pies representa 1 pie de distancia igual a 0.3048 metros; Nota 3: TPD H2 representa toneladas (2000 libras) de hidrógeno por día, y Nota 4: BSF (factor de tamaño de lecho) es la relación de la masa total de adsorbentes en todos los lechos y la producción diaria de hidrógeno en toneladas por día (ver Nota 3); Como se muestra en la Tabla 9, la recuperación para los ciclos de PSA 12-4-4, 14-5-5 y 16-6-6 10-3-5 es de 90.0 %. Esto representa dos o más puntos porcentuales más en comparación con el ciclo 12-4-4 de la técnica anterior discutido en Xu y col. (Número de Patente Norteamericana 6,379,431 B1). Ver Tabla 9. Esta recuperación de hidrógeno mejorada se traduce en millones de dólares de gas adicional producido y vendido anualmente.

Si bien la invención ha sido descrita detalladamente con referencia a modalidades específicas de la misma, será evidente por un experto en la técnica que varios cambios y modificaciones se pueden hacer, y los equivalentes utilizados, sin apartarse del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (26)

REIVINDICACIONES

1. Un proceso de adsorción de oscilación de presión para la separación de un gas de alimentación de suministro presurizado que contiene uno o más componentes fuertemente adsorbióles de al menos un componente de gas producido menos fuertemente adsorbible en un sistema de adsorción de oscilación de presión del lecho de doce lechos para producir una corriente continua de gas producido enriquecido con el componente menos fuertemente adsorbible y una corriente continua de gas de escape que está enriquecida con componentes fuertemente adsorbibles, donde el ciclo de proceso tiene cuatro etajpas de ecualización lecho a lecho, cuatro de los lechos están en producción y utiliza gas de purga de concentraciones incrementadas de gas de producto menos fuertemente adsorbible durante las etapas de purga.

2. La adsorción de oscilación die presión de acuerdo con la reivindicación 1, donde el ciclo de adsorción de oscilación de presión comprende al menos veinticuatro etapas.

3. La adsorción de oscilación de presión de acuerdo con la reivindicación 1, de acuerdo con la siguiente gráfica de ciclo" donde: A1 = Primera etapa de adsorción A2 = Segunda etapa de adsorción A3 = Tercera etapa de adsorción A4 = Cuarta etapa de adsorción A5 = Quinta etapa de adsorción A6 = Sexta etapa de adsorción A7 = Séptima etapa de adsorción A8 = Octava etapa de adsorción E1 = Primera ecualización hacia abajo E2 = Segunda ecualización hacia abajo E3 = Tercera ecualización hacia abajo E4 = Cuarta ecualización hacia abajo PPG1 = Primer suministro de gas de puirga (PPG, por sus sigl en inglés) PPG2 = Segundo suministro de gas de purga PPG3/BD1 = Tercer suministro de gas de purga BD2 = Segunda depuración (BD, por sus siglas en inglés) PG3 = Purga utilizando gas de la etapa RPG3 PG2 = Purga utilizando gas de la etapa PG2 PG1 = Purga utilizando gas de la etapa PPG1 E4' = Ecualización hacia arriba (utilizando gas de la etapa E4) E3' = Ecualización hacia arriba (utilizando gas de la etapa E3) E2' = Ecualización hacia arriba (utilizando gas de la etapa E2) E1' = Ecualización hacia arriba (utilizando gas de la etapa E1) PP = Presurización del producto (PP, por sus siglas en inglés)

4. El proceso de adsorción de oscilación de presión de acuerdo con la reivindicación 1, donde el gas producido menos fuertemente adsorbible es hidrógeno.

5. El proceso de adsorción de oscilación de presión de acuerdo con la reivindicación 1, donde el gas de alimentación de suministro que contiene uno o más componentes fuertemente adsorbibles se selecciona del grupo que consiste de hidrocarburos, dióxido de carbono, monóxido de carbono, argón, nitrógeno y vapor de agua.

6. El proceso de adsorción de oscilación de presión de acuerdo con la reivindicación 1, donde cada lecho adsorbente contiene alúmina, carbono y material de zeolita configurado en capas, colocado en este orden particular para el tratamiento de gas de alimentación.

7. El proceso de adsorción de oscilación de presión de acuerdo con la reivindicación 6, donde las capas de carbono y de zeolita están subdivididas cada una en dos capas con diferente tamaño de partícula.

8. El proceso de adsorción de oscilación de presión de acuerdo con la reivindicación 7, donde la primera de las capas de carbono subdivididas encontradas por el gas de alimentación de suministro tiene un tamaño de partícula de aproximadamente 0.5 a 1.5 mm y una afinidad para la impureza de dióxido de carbono.

9. El proceso de adsorción por oscilación de presión de la reivindicación 7, donde la segunda de las capas de carbono subdivididas encontradas por el suministro de gas de alimentación tiene un tamaño de partícula de aproximadamente 2.0 a 3.0 mm y una afinidad por las impurezas de metano.

10. El proceso de adsorción de oscilación de presión de acuerdo con la reivindicación 7, donde la primera de las capas de zeolita subdivididas encontradas por el gas de alimentación de suministro tiene un tamaño de partícula de aproximadamente 0.5 a 2.0 mm y una afinidad para la impureza de monóxido de carbono.

11. El proceso de adsorción de oscilación de presión de acuerdo con la reivindicación 7, donde la segunda de las capas de zeolita subdivididas encontradas por el gas de alimentación de suministro tiene un tamaño de partícula de aproximadamente 2.0 a 3.0 mm y una afinidad para la impureza de nitrógeno.

12. Un proceso de adsorción de oscilación de presión para la separación de un gas de alimentación de suministro presurizado que contiene uno o más componentes fuertemente adsorbibles de al menos un componente de gas producido menos fuertemente adsorbible en un sistema de adsorción de oscilación de presión de once lechos para producir una corriente continua de gas producido enriquecido con el componente menos fuertemente adsorbible y una corriente continua de gas de escape es enriquecida con componentes fuertemente adsorbibles, donde el ciclo de proceso tiene cuatro etapas de ecualización lecho a lecho, mientras cuatro de los lechos están en producción y utiliza gas de purga de concentraciones amentadas del gas producto menos fuertemente adsorbible durante las etapas de purga.

13. La adsorción de oscilación de presión de acuerdo con la reivindicación 12, en donde el ciclo de ÍPSA comprende al menos veintidós etapas.

14. La adsorción de oscilación de presión de acuerdo con la reivindicación 12, de acuerdo con la siguiente gráfica de ciclo: donde: A1 = Primera etapa de adsorción A2 = Segunda etapa de adsorción A3 = Tercera etapa de adsorción A4 = Cuarta etapa de adsorción A5 = Quinta etapa de adsorción A6 = Sexta etapa de adsorción A7 = Séptima etapa de adsorción A8 = Octava etapa de adsorción E1 = Primera ecualización hacia abajo E2 = Segunda ecualización hacia abajo E3 = Tercera ecualización hacia abajo E4 = Cuarta ecualización hacia abajo PPG1 = Primer suministro de gas de purga (PPG, por sus siglas en inglés) PPG2 = Segundo suministro de gas de purga BD = Depuración (BD, por sus siglas en inglés) PG2 = Purga utilizando gas de la etapa PPG2 PG1 = Purga utilizando gas de la etapa PPG1 E4' = Ecualización hacia arriba (utilizando gas de la etapa E4) E3' = Ecualización hacia arriba (utilizando gas de la etapa E3) E2' = Ecualización hacia arriba (utilizando gas de la etapa E2) E1' = Ecualización hacia arriba (utilizando gas de la etapa E1) PP = Presurización del producto (PP, por sus siglas en inglés)

15. Un proceso de adsorción de oscilación de presión para separar un gas de alimentación de suministro presurizado que contiene uno o más componentes fuertemente adsorbibles de al menos un componente de gas producido menos fuertemente adsorbible en un sistema de adsorción de oscilación de presión de diez lechos para producir una corriente continua de gas producido enriquecido con el componente menos fuertemente adsorbible y una corriente continua de gas de escape enriquecida en componentes fuertemente adsorbibles, donde el ciclo del proceso tiene tres etapas de ecualización lecho a lecho, cuatro de los lechos están en producción y utiliza gas de purga de concentraciones incrementadas del gas producido menos fuertemente adsorbible durante las etapas de purga.

16. La adsorción de oscilación de presión de acuerdo con la reivindicación 15, donde el ciclo de PSA comprende al menos veinte etapas.

17. La adsorción de oscilación de presión de acuerdo con la reivindicación 15, de acuerdo con la sigu¡iente gráfica de ciclo: A1 = Primera etapa de adsorción A2 = Segunda etapa de adsorción A3 = Tercera etapa de adsorción A4 = Cuarta etapa de adsorción A5 = Quinta etapa de adsorción A6 = Sexta etapa de adsorción A7 = Séptima etapa de adsorción A8 = Octava etapa de adsorción E1 = Primera ecualización hacia abajo E2 = Segunda ecualización hacia abajo E3 = Tercera ecualización hacia abajo PPG1 = Primer suministro de gas de purga (PPG, por sus siglas en inglés) PPG2 = Segundo suministro de gas de püirga BD = Depuración (BD, por sus siglas en inglés) PG2 = Purga utilizando gas de la etapa PPG 2 PG1 = Purga utilizando gas de la etapa PPG1 E3' = Ecualización hacia arriba (utilizando gas de la etapa E3) E2' = Ecualización hacia arriba (utilizando gas de la etapa E2) E1' = Ecualización hacia arriba (utilizando gas de la etapa E1) PP = Presurización del producto (PP, por sus siglas en inglés)

18. Un proceso de adsorción de oscilación de presión para separar un gas de alimentación de suministro presurizado que contiene uno o más componentes fuertemente adsorbibles de al menos un componente de gas producido menos fuertemente adsorbible en un sistema de adsorción de oscilación de presión de doce lechos para producir una corriente continua de gas producido enriquecido con el componente menos fuertemente adsorbible y una corriente continua de gas de escape enriquecida con componentes fuertemente adsorbióles, donde el ciclo del proceso tiene cinco etapas de ecualización lecho a lecho, tres de los lechos están en producción y u iliza gas de purga de concentraciones incrementadas del gas producido menos fuertemente adsorbible durante las etapas de purga.

19. La adsorción de oscilación de piresión de acuerdo con la reivindicación 18, donde el ciclo de PSA comprende al menos veinticuatro etapas.

20. La adsorción de oscilación de presión de acuerdo con la reivindicación 18, de acuerdo con la siguiente gráfica de ciclos: donde: A1 = Primera etapa de adsorción A2 = Segunda etapa de adsorción A3 = Tercera etapa de adsorción A4 = Cuarta etapa de adsorción A5 = Quinta etapa de adsorción A6 = Sexta etapa de adsorción E1 = Primera ecualización hacia abajo E2 = Segunda ecualización hacia abajo E3 = Tercera ecualización hacia abajo E4 = Cuarta ecualización hacia abajo E5 = Quinta ecualización hacia abajo PPG1 = Primer suministro de gas de purga (PPG, por sus siglas en inglés) PPG2 = Segundo suministro de gas de puirga PPG3 = Tercer suministro de gas de purga BD = Depuración (BD, por sus siglas en inglés) PG3 = Purga utilizando gas de la etapa PPG3 PG2 = Purga utilizando gas de la etapa PIPG2 PG1 = Purga utilizando gas de la etapa PPG1 E5' = Ecualización hacia arriba (utilizando gas de la etapa E5) E4' = Ecualización hacia arriba (utilizando gas de la etapa E4) E3' = Ecualización hacia arriba (utilizando gas de la etapa E3) E2' = Ecualización hacia arriba (utilizando gas de la etapa E2) E1' = Ecualización hacia arriba (utilizando gas de la etapa E1) PP = Presurización del producto (PP, por sus siglas en inglés)

21. Un proceso de adsorción de oscilación de presión para separar un gas de alimentación de suministro presurizado que contiene uno o más componentes fuertemente adsorbibles de al menos un componente de gas producido menos fuertemente adsorbible en un sistema de adsorción de oscilación de presión de catorce lechos para producir una corriente continua de gas producido enriquecido con el componente menos fuertemente adsorbible y una corriente continua de gas de escape enriquecida con componentes fuertemente adsorbibles, donde el ciclo del proceso tiene cinco etapas de ecualización lecho a lecho, cinco de los lechos están en producción y utiliza gas de purga de concentraciones incrementadas del gas producido menos fuertemente adsorbible durante las etapas de purga.

22. La adsorción de oscilación de presión de acuerdo con la reivindicación 21, donde el ciclo de PSA comprende al menos veintiocho etapas.

23. La adsorción de oscilación de presión de acuerdo con la reivindicación 21, de acuerdo con la siguiente gráfica de ciclos: A1 = Primera etapa de adsorción A2 = Segunda etapa de adsorción A3 = Tercera etapa de adsorción A4 = Cuarta etapa de adsorción A5 = Quinta etapa de adsorción A6 = Sexta etapa de adsorción A7 = Séptima etapa de adsorción A8 = Octava etapa de adsorción A9 = Novena etapa de adsorción A10 = Décima etapa de adsorción E1 = Primera ecualización hacia abajo E2 = Segunda ecualización hacia abajo E3 = Tercera ecualización hacia abajo E4 = Cuarta ecualización hacia abajo E5 = Quinta ecualización hacia abajo PPG1 = Primer suministro de gas de purga (PPG, por sus siglas en inglés) PPG2 = Segundo suministro de gas de purga PPG3 = Tercer suministro de gas de purga BD = Depuración (BD, por sus siglas en ¡inglés) PG3 = Purga utilizando gas de la etapa PPG3 PG2 = Purga utilizando gas de la etapa PPG2 PG1 = Purga utilizando gas de la etapa PPG1 E5' = Ecualización hacia arriba (utilizando gas de la etapa E5) E4' = Ecualización hacia arriba (utilizando gas de la etapa E4) E3' = Ecualización hacia arriba (utilizando gas de la etapa E3) E2' = Ecualización hacia arriba (utilizando gas de la etapa E2) E1' = Ecualización hacia arriba (utilizando gas de la etapa E1) PP = Presurización del producto (PP, por sus siglas en inglés)

24. Un proceso de adsorción de oscilación de presión para separar un gas de alimentación de suministro presurizado que contiene uno o más componentes fuertemente adsorbibles de al menos un componente de gas produjcido menos fuertemente adsorbible en un sistema de adsorción de oscilación de presión de dieciséis lechos para producir una corriente continua de gas producido enriquecido con el componiente menos fuertemente adsorbible y una corriente continua de gas de escape enriquecida con componentes fuertemente adsorbibles, donde el ciclo del proceso tiene seis etapas de ecualización lecho a lecho, seis de los lechos están en producción y utilizan gas de purga de concentraciones incrementadas del gas producido menos fuertemente adsorbible durante las etapás de purga.

25. La adsorción de oscilación de presión de acuerdo con la reivindicación 24, donde el ciclo de PSA comprende al menos treinta y dos etapas.

26. La adsorción de oscilación de presión de acuerdo con la reivindicación 24, de acuerdo con la siguiente gráfica de ciclos: A1 = Primera etapa de adsorción A2 = Segunda etapa de adsorción A3 = Tercera etapa de adsorción A4 = Cuarta etapa de adsorción A5 = Quinta etapa de adsorción A6 = Sexta etapa de adsorción A7 = Séptima etapa de adsorción A8 = Octava etapa de adsorción A9 - A12 = Novena a doceava etapa de adsorción E1 = Primera ecualización hacia abajo E2 = Segunda ecualización hacia abajo E3 = Tercera ecualización hacia abajo E4 = Cuarta ecualización hacia abajo E5 = Quinta ecualización hacia abajo E6 = Sexta ecualización hacia abajo PPG1 = Primer suministro de gas de purga (PPG, por sus siglas en inglés) PPG2 = Segundo suministro de gas de purga PPG3 = Tercer suministro de gas de purga BD = Depuración (BD, por sus siglas en inglés) PG3 = Purga utilizando gas de la etapa PPG3 PG2 = Purga utilizando gas de la etapa PPG2 PG1 = Purga utilizando gas de la etapa PPG1 E6' = Ecualización arriba (utilizando gas de la etapa E6) E5' = Ecualización hacia arriba (utilizando gas de la etapa E5) E4' = Ecualización hacia arriba (utilizando gas de la etapa E4) E3' = Ecualización hacia arriba (utilizando gas de la etapa E3) E2' = Ecualización hacia arriba (utilizando gas de la etapa E2) E1' = Ecualización hacia arriba (utilizando gas de la etapa E1) PP = Presurización del producto (PP, por sus siglas en inglés).