上的变溫吸附单元内的 空气中被吸附，使得水蒸气和二氧化碳在大约40化Sia到大约6(K)psia之间的空气压力下被 吸附。水蒸气在水蒸气和二氧化碳的吸附之前从空气除去，使得空气在进入变溫吸附单元 中时具有25化pmv到50化pmv之间的水蒸气。水蒸气通过定位在变溫吸附单元的上游的压缩 级内的空气的级间冷却或后冷却来除去。水蒸气和二氧化碳在至少一种吸附剂内被吸附， 至少一种吸附剂由分子筛形成并且W足够的体积包含在吸附剂床中，W将水蒸气和二氧化 碳减小至预定水平。穿过各个吸附剂床的空气的空气速度设为低于将由于各个吸附剂床的 最小横截面流动面积而发生吸附剂床流化的水平，在该最小横截面流动面积W下将发生吸 附剂床流化。
[0011] 至少一种吸附剂可为氧化侣吸附剂和分子筛吸附剂。空气进入氧化侣吸附剂的层 中，并且然后进入分子筛吸附剂的层中。压缩机可由高速永磁电机驱动。空气可首先在一系 列压缩级的压缩级的初始系列中压缩，并且然后在与该压缩级的初始系列成流动连通的两 个增压器压缩级中压缩，W产生用于加热由空气分离装备产生的加压流的第一增压空气 流，W及用于在满轮膨胀器内膨胀来向空气分离装备提供制冷的第二增压空气流。水蒸气 和二氧化碳在变溫吸附单元内在位于一系列压缩级与两个增压器压缩级之间的位置处被 吸附。
【附图说明】
[0012] 尽管说明书W清楚地指出申请人看作是其发明的主题的权利要求书来结束，所相 信的是在联系附图时将更好地理解本发明，在附图中： 图1为结合了根据本发明的方法的空气分离装备的示意性图示； 图2为在图1的空气分离装备中使用的变溫吸附单元的示意性图示；W及 图3为在图2中示出的变溫吸附单元内的功率消耗与放空和压力下降损失相对 (versus)的图形表现。
【具体实施方式】
[0013] 参考图1，图示了空气分离装备1，其中给送空气流10在由压缩机12、14、16、18、20 和22提供的六个初始压缩级中压缩，W提供压缩空气流24。级间冷却借助于级间冷却器26、 28、30、32和34来在压缩机之间提供。压缩空气流24类似地由后冷却器36冷却。如本领域中 广为人知的那样，此类级间冷却器W及后冷却器为水冷热交换器，W在各个压缩机之间除 去压缩的热。伴随此冷却的是通过冷凝物流27、29、31、33、35和37的排放来从此类中间冷却 器和后冷却器36除去水。
[0014] 压缩空气流24然后借助于将在下文中更详细地论述的变溫吸附单元38来净化掉 剩余的水蒸气和二氧化碳。此净化产生了压缩且净化的空气流40。仅出于示例性目的，压缩 且净化的空气流被划分为第一支流42、第二支流44和第=支流46。在已冷却至适合于其通 过主热交换器48内的低溫蒸馈来进行精馈的溫度之后，第一支流42引入空气分离单元48 中，空气分离单元48将具有热地联结的较高压力塔和较低压力塔，W将空气蒸馈成富氮馈 分和富氧馈分。如本领域中将广为人知的那样，较高压力塔将空气分离成富氮蒸气馈分和 粗液氧馈分(也已知为蓋液）。粗液氧馈分的流在较低压力塔中进一步精炼，W生产富氧液 体塔底产物和另一富氮蒸气塔顶产物。富氧液体塔底产物逆着使较高压力塔的富氮蒸气冷 凝而沸腾，W产生用于两个塔的回流。
[0015] 第一支流42引入较高压力塔中，作为到蒸馈塔系统的主要空气供给。第二支流44 在增压器压缩机52中进一步压缩，W产生增压空气流54。在后冷却器56中除去压缩的热并 部分穿过主热交换器48之后，此流在满轮膨胀器58内膨胀，W产生排气流60，排气流60也引 入较高压力塔中，W将制冷给予空气分离装备1中。第S支流46可在增压器压缩机62中压 缩，W产生另一增压空气流64。在后冷却器66内冷却之后，此流可在主热交换器48中液化 (liquefied),并且在由膨胀装置(诸如，膨胀阀）降低压力之后引入较高压力塔和较低压力 塔两者中。将注意的是，尽管未图示，但后冷却器56和66可按需要来提供冷凝物去除。在任 何情况下，增压空气压力流64为产物沸腾流，其可使用来使已由累70加压的累送产物流68 气化或加热至超临界溫度。累送的产物流68可为富氧液体，其由在较低压力塔中产生的富 氧液体塔底产物构成。可为来自较低压力塔的低压氮蒸气的富氮蒸气72的流可在主热交换 器48内加热，W协助冷却进入的压缩空气。典型地将从较低压力塔除去的、在富氮蒸气72的 水平W下的废氮流74也可在主热交换器48内加热，W协助冷却进入的压缩空气。在已加热 之后，并且已在热交换器76中进一步加热之后，使用废氮流74来在变溫吸附剂单元38内使 吸附剂再生。
[0016] 根据本发明，变溫吸附单元38位于此类初始压缩级（即，压缩机12至22、它们的中 间冷却器26至34和相对于压缩机22的后冷却器36)与待论述的分别由增压器压缩机52和62 W及它们的后冷却器56和66所提供的下游压缩级之间。运允许压缩空气流24在40化Sia到 eOOpsia之间的压力下进入变溫吸附单元38。此外，变溫吸附单元38的布置允许空气的水蒸 气含量中的一些被除去，因为伴随着级间冷却的是通过从此类中间冷却器排放冷凝物流 27、29、31、33、34和37来除去空气的水蒸气含量中的一些。在此方面，应当除去的水含量应 当足W提供具有在25化pmv到50化pmv之间的水平的水蒸气含量的压缩空气流。尽管压缩机 12至22W及增压器压缩机52和62可由公共齿轮系（trairO驱动，但优选的是它们由永磁高 速电机来驱动。在此方面，电机可为两端式的，W便每个电机驱动压缩机中的两个。例如，压 缩机12和14可放置于电机轴的两端处，该电机轴由位于此类压缩机之间的电机来驱动。使 用驱动着级的永磁高速电机的优点是在变溫吸附单元1所位于的位置方面提供了更大程度 的范围。由单端或两端的永磁高速电机驱动的压缩机级为它们自己赋予了对气体的连续压 缩所必需的安排，使得在构成此压缩系的级和热交换器之中的流动压力损失最小化。该相 同的功效允许预净化器单元在任何最有效的位置处插入压缩系中。
[0017] 因此，预净化器可在任何压力水平的选择下安置于压缩系内，此处该预净化器在 使流动压力损失最小化的方式方面是最有效的。影响预净化器在系内的放置的另一个考虑 在于其最佳地放置W便单个预净化器处理所有空气。也即，如果放置成W便处理该过程所 需要的所有空气，则预净化器数目可最小化。将变溫吸附单元38放置在初始压缩级与增压 器压缩级之间为此类示例。在运里，所有空气均在管线44和46之间划分来用于分别由压缩 机52和62进一步压缩之前被处理。
[0018] 然而，将理解的是，前文并非意在限制本发明的应用，并且如果进入变溫吸附单元 38的压缩空气流在上文所阐述的压力范围内，并且除去了足够的水蒸气，则本发明可应用， W便变溫吸附单元38为在初始压缩级中的两个之间，例如，在冷却器34之后并且在压缩机 22之前。将进一步理解的是，参考图1描述的其它特征也并非意在为限制性的。例如，尽管本 发明已经参考与空气分离装备相联系的附图来示出并描述，在该空气分离装备中产生了加 压氧产物并且在该空气分离装备中使用空气膨胀来供应制冷。本发明不限于此类装备，并 且将具有至其它类型的空气分离装备的应用。例如，本发明将具有至下列空气分离装备的 适用性:在其中存在氮膨胀或外部地施加的制冷，或在其中产物为W较低压力获得的氧气 和从较低压力塔