的顶部获得的氮气。换言之，装备和所生产的产物的具体类型并不构成本 发明的适用性上的限制。
[0019] 另外参考图2,图示了变溫吸附单元38。变溫吸附单元包括两个平行的吸附剂床80 和82。吸附剂床80和82包括圆柱形容器和吸附剂的填充床，吸附剂可为分子筛(诸如，NaX), 或更优选地将结合氧化侣吸附剂的层84来吸附水分，紧随着分子筛吸附剂86的层，分子筛 吸附剂86优选地也将为NaX。如本领域中的技术人员将领会的那样，已在本发明中使用的变 溫吸附单元可使用单个吸附容器或两个W上容器。
[0020] 压缩空气流24可借助于导管床来分别经由流88和90引导向吸附剂床80和82中的 任一者。阀92和94控制着进入吸附剂床80和82的空气的流，并且净化空气经由导管93和95 来从吸附剂床80和82排出，导管93和95包含阀96和98,W控制穿过导管92和94的净化空气 的流的流动。两个导管92和94均连接，W排放压缩且净化的空气流44。
[0021] 在已穿过热交换器76或电加热器之后，废氮流74通过导管100和102作为清洗 (PU巧e)流进入吸附剂床80和82,W再生包含在类此床中的吸附剂。导管100和102内的流分 别由阀104和106控制。载有之前在吸附剂床80和82内吸附的水蒸气和二氧化碳的较多或较 少的连续的清洗流穿过导管108和110,并且作为可排至大气的清洗流112排出。导管108和 110内的流分别由阀114和116控制。
[0022] 对于在变溫吸附单元38内进行的变溫吸附过程，期望的是使干的预净化给送空气 的连续流进入空气分离单元50。运通过使用多个吸附剂床来完成，例如，吸附剂床80和82， 其中一个床联线并吸附空气中的杂质，而另一个床离线(offline)并正在被再生。联线的 床仅可保持联线直到其达到其吸附杂质的容量，并且将发生杂质突破(breakthrough)。例 如，尽管并非意在为限制性的，但可接受的裕度(margin)在一些情况下可为大约0.25ppmv 的C〇2。突破点由在出日处污染物(例如，水蒸气和二氧化碳化到不可接受的水平所需的时 间限定，暗示着床充满了污染物。
[0023] -旦达到突破点，则联线的吸附剂床离线，并且之前再生的床被带回联线W吸附 杂质。在变溫吸附过程中，通常存在各个吸附剂床所经历的六个步骤，即：吸附;混合;吸附； 减压;热清洗;冷清洗;和再加压。W下的表1示出了两个吸附剂床80和82内执行运些步骤的 相互关系。总共示出了用于450分钟吸附步骤的吸附过程的10个步骤。
[0024] 在步骤Ir混合'步骤）中，吸附剂床80、82为"联线的"，并且阀92、96、94和98打开， 而阀104、114、106和116关闭。在该步骤期间，给送流在两个床之间均匀地分开，且系统中没 有再生气体。在联线时，吸附剂床80和82吸附水蒸气和其它污染物，如二氧化碳。该混合步 骤的目的是稀释在再生期间留在吸附剂床中的余热的量，并且因此防止热的流给送回容纳 有蒸馈塔的冷箱。
[0025] 紧随着"混合"步骤，在随后的步骤2中，吸附床80经受降压"减压"并且离线，同时， 吸附剂床82接收整个给送流并且经过吸附步骤，其中水蒸气和二氧化碳继续被吸附。"离 线"的床常被称为经历再生。此再生通过四个不同的步骤来完成。本领域的技术人员将领会 的是，还可包括其它步骤。整个地，按顺序且相对于吸附剂床82，再生步骤或状态可包括:步 骤2)减压、3)热清洗、4)冷清洗，W及5)再加压。在步骤2期间，床80从给送压力减压至较低 压力，典型地减压至接近大气压力。运通过关闭阀92和96并打开阀114来实现。较低压力为 再生压力，并且该步骤持续10分钟，但时间的长度可取决于设备约束或过程限制而变化。一 旦减压，则步骤3W使用加热器76加热的再生废氮流74来开始，W使废氮溫度升高至比给送 溫度更高的溫度，并且大多数情况下，典型地但并非总是高于300 1^且低于600 1^，取决于过 程和吸附剂材料约束。在此时间期间，阀104打开，并且允许废氮流74通过导管100和80来穿 过吸附剂床80。在经过一定时间之后(在该示例中在170分钟之后），废氮流旁通过加热器76 或者如果加热器是电力加热，贝阳日热器断路，W将废流气体溫度降低至接近环境状态，典型 地但并非总是在40到100 =F之间。运开始了步骤4或冷清洗步骤，其保持废氮清洗但不加热。 运降低了吸附剂床的溫度，并使热前缘前进穿过床。在该示例中，该步骤持续250分钟。步骤 5通过关闭阀114和104并打开阀92来开始再加压步骤。运允许压缩的净化空气流40的一部 分使容器从接近环境压力加压至升高的给送压力。一旦加压至给送压力，则床80和82两者 均进入混合步骤(步骤6)，并且同样地，阀92和96打开，允许给送流在床80和82之间均匀地 分开。在混合步骤中在一定量的时间(在该示例中示出为20分钟)之后，床切换，并且现在吸 附剂床80在吸附步骤中联线，并且吸附剂床82经历再生步骤，即步骤7至10,步骤7至10遵循 与在上文论述的步骤2至6中用于吸附剂床80的控制逻辑相同的控制逻辑。
[00%]如上文所述，根据本发明来进行的变溫吸附过程优选地在40化asia到60化Sia之 间的压力下进行。如之前已论述，此类操作压力并未在现有技术中使用，是因为成本由于下 列因素而增大:在吸附剂床内的再生和压力下降期间，在吸附剂床的减压中设及的提高的 动力成本；W及由于此类较高的操作压力而引起的在吸附剂床的容器壁的厚度上的增大来 引起的提高的制造成本。然而，本发明允许运些成本因素与在制造吸附剂床中降低的成本 平衡，W便在4(K)psia至化OOpsia之间的此压力范围中操作时，空气分离装备中的空气的预 净化能够W比现有技术更具成本效益的方式进行，并且在比前述压力范围更低或更高的压 力下进行。
[0027] 降低成本中的一个重要因素在于，当在高压力下操作变溫吸附过程时，吸附剂的 量可减少。如图2中所示，各个吸附剂床80、82均具有氧化侣吸附剂84的层，紧随着分子筛吸 附剂86(具体而言，化X)的层。在此方面，在空气分离的情况下，必须存在足够体积的吸附剂 或多种吸附剂，W便典型地，在空气在主热交换器中冷却之前，水蒸气含量降低至低于 0.Ippm的水平且二氧化碳水平降低至低于0.25ppm的水平。关于在对空气进行压缩中使用 的压缩系中的氧化侣吸附剂层84,一般地将存在若干个压缩级，它们由一系列压缩机提供， 其中热在压缩机级之间除去，W便更冷且因此更密集的气体在各个随后的压缩级中压缩。 该级间和后冷却的效应还使水蒸气冷凝。结果，在较高压力下，不变的是将使用更多的级和 更多的中间冷却器，并且因此，在4(K)psia至化OOpsia之间的压力下，给送到变溫吸附剂单元 38的空气中的水分含量将比使用现有技术的较低压力时更低。如上文所述，在进入变溫吸 附剂单元38时，水蒸气应当通过空气的级间冷却或后冷却来从空气除去至250ppmv到 5(K)ppmv(体积百万分之一）的水平。当然，运将降低除去水蒸气所需的吸附剂的量。在此方 面，与在大约25化Sia的现有技术压力下所需的氧化侣吸附剂的量相比，空气的水分含量减 少至此类水平将使氧化侣吸附剂的量减少大约72%和大约60%，在现有技术中，由于缺少此 类中间冷却，空气典型地将含有757ppmv的水分。