07和6，379，431中发现的那些，其全部通过引用并入本文。在一个实施方案中，具有四个或更多个床的多床PSA可用于去除二氧化碳、水蒸汽和氮。在典型的多床PSA过程中，至少有一个进料步骤(在此期间还可制备产物)、并流减压-提供均衡步骤、并流减压-提供吹扫气体步骤、逆流放空步骤、逆流吹扫步骤、逆流接收压力均衡步骤和(产物和/或进料)再加压步骤。在一些情况下，所述过程还可含有空转步骤。吸附床可包含两层或更多层吸附剂。例如，接近床的进料端可使用氧化铝或硅胶层用于二氧化碳和水蒸汽去除，且接近床的产物端可使用氮的选择性吸附剂层，例如5A、LiX或13X，用于氮去除。对于更高的回收率，在进料步骤之后，各个床可添加漂洗步骤(即，将经冷却和清洁的排出气体进料至床的步骤)，以便将来自床的一些排出气体(例如，来自放空步骤早前部分的排出气体)再循环回到完成或接近完成进料步骤的另一个床。可需要压缩机以使这种再循环的排出气体的压力回到允许其在与进料气压力类似的压力下进入床的水平。如果所需的回收率无须很高(例如，进料中包含的氧为80摩尔％)，可不需要漂洗步骤。如果经冷却和清洁的排出气体含有大量的氩，有可能优化的PSA循环不需要漂洗步骤，即使需要的话，氩分离子系统(例如，氮和氩分离子系统113)可用于处理产物中氩累积的问题。
[0044]如果经冷却和清洁的排出气体的压力为接近于大气压力的压力(例如0.1-lOpsig)，PSA单元302可用在真空下工作用于床清洁/再生的PSA系统(即VSA单元)实施。当吸附床结合用于氮和氩的选择性吸附剂时，例如锂(Li)和银(Ag)交换的X-型沸石，这种真空吸附过程还可用来去除氮和氩。例如，可布置吸附剂使得用于水和二氧化碳的选择性吸附剂(例如，氧化铝、硅胶、碳或NaX型沸石)在床的入口附近，然后是L1-交换的X-型沸石，和最终是Ag-交换的X-型沸石(例如AgLiLSX)。
[0045]然后，得到的二氧化碳和水蒸汽贫化的排出气体流从PSA单元302经由管道303传送至低温空气分离单元(ASU) 304，用于去除氮和/或氩。ASU 304可用任何适合的已知ASU技术实现。得到的较高纯度的氧流(例如，95-99.9摩尔％的氧)从ASU 304经由管道305传送，在此其可再循环回到压热器(例如，压热器103)或用于金属处理设备中的其它组件和过程。
[0046]图4为说明根据本发明的另一个实施方案，与氮和氩分离子系统113结合的二氧化碳和水分离子系统109的框图。二氧化碳和水分离子系统109包含膜单元402和分子筛(molesieve)单元407。膜单元402具有与图2的膜单元202相同的结构和功能(附图标记已经增加200)，因此不再详细描述。
[0047]在该示例性实施方案中，来自膜单元402的截留物流经由管道404传送至分子筛单元407以去除额外的二氧化碳和水至低于ppm的水平，使得它们不会凝析出来并引起ASU下游的低温部分的问题。分子筛单元407可用任何适合的已知分子筛技术实施，例如，经由已知的变温吸附(TSA)、变压吸附(PSA)、热变压吸附(TPSA)或热增强变压吸附(TEPSA)技术操作的一个或多个吸附剂床。
[0048]氮和氩分离子系统113包含ASU (未单独显示)，其具有压缩机409、换热器411、低压(LP)塔413和液氧(LOX)栗415。应理解ASU可包括另外的组件以及包括另外的过程，出于说明性目的已将其省略。
[0049]来自分子筛单元407的二氧化碳和水蒸汽贫化的流经由管道408进料至压缩机409以提高流的压力，在其后增压的流经由管道410传送至换热器411，其中使该流对液氧(L0X，如下所述)冷凝。冷凝的二氧化碳和水蒸汽贫化的流经由管道412传送并进料至LP塔413 (例如，在粗品LOX进料位置或在其上方画出氩塔的进料的位置)。然而，这种过程可提高LP塔413下部的负担，且可能会稍微减少氧的纯度。如果必须保持初始氧纯度，在LP塔底部需要更多的再沸腾且在较高的位置可能需要冷凝，例如，其可通过热栗提供。
[0050]来自LP塔底部的LOX通过LOX栗415栗送通过管道414和管道416，至换热器411。通过与截留物流的热交换蒸发LOX得到的纯化的气态氧流(例如，99.7摩尔％氧)经由管道417传送，其中它可再循环至压热器(例如，压热器103)或用于金属处理设备中的另一个组件和/或过程。
[0051]图5为说明根据本发明实施方案，与排出气体洗涤子系统107结合的压热器103的框图。在该示例性实施方案中，排出气体洗涤子系统107包括可逆发生器，其包含再生器床505a和505b，所述再生器床去除来自压热器103的排出气体的SOx、水蒸汽和颗粒物。再生器床505a和505b可包含陶瓷颗粒，例如氧化铝球，其表面作为传质的接触面积，和其热容量用于储热。然而，不需要所述床含有球或其它形式的颗粒。具有较直通路的整料陶瓷材料可用于减少颗粒物停留在床内的趋势。
[0052]在循环期间，来自压热器103的排出气体经由管道106传送至管道502。然后，排出气体通过阀503a和管道504至再生器床505a，在其中将它冷却至接近于环境温度的温度，优选高于或低于环境温度10°C以内。由于排出气体经冷却，在其内的水蒸汽冷凝。生成的液态水向下流动并聚集在再生器床505a的底部，收集硫酸蒸汽和其它组分，以及在过程中被排出气体流夹带的颗粒物。经冷却和清洁的排出气体由再生器床505a传送通过管道506、阀503b和管道507，然后，其可进一步经处理和纯化(例如，通至二氧化碳和水分离子系统109) ο另一侧上，可包含0.1-0.5摩尔％的氩和通常接近环境温度的补充氧流被传送通过管道508、管道509、阀503c和管道510，并进料至再生器床505b，在其中它将再生器床505b冷却(其先前接收并冷却先前循环内的热排出气体)并放空液体和由液体夹带的固体颗粒物，因此它们可在再生器床505b的底部收集。来自再生器床505b的酸性溶液和固体颗粒物可通过喷雾器513送回至压热器103，或可捕获用于其它地方，例如金属处理设备的另一个组件。
[0053]在另一个循环期间，来自压热器103的排出气体经由管道106和管道502传送，但通过阀503e和管道511至再生器床505b。由于排出气体被冷却，在其中的水蒸汽冷凝，且生成的液态水向下流动并在再生器床505b的底部聚集，收集硫酸蒸汽和其它组分，以及在过程中由排出气体流夹带的的颗粒物。经冷却和清洁的排出气体由再生器床505b传送通过管道510，阀503f和管道507，然后，其可进一步经处理和纯化(例如，通至二氧化碳和水分离子系统109)。另一侧上，补充氧流现在传送通过管道508、管道509、阀503g和管道506，并进料至再生器床505a，在其中它将再生器床505a冷却并放空液体和由液体夹带的固体颗粒物，因此它们可在再生器床505a的底部收集。同样，来自再生器床505a的酸性溶液和固体颗粒物可通过喷雾器513送回至压热器103，或可捕获用于其它地方，例如金属处理设备的另一个组件。
[0054]图6为说明与换热器601和膨胀器606结合的压热器103的框图，为了发电，使用来自压热器103的热排出气体。为了处理有色金属，在压热器103内的矿石可在高压下(例如，340psia)和约230°C下处理。经由管道106离开压热器103的排出气体的热量可用于发电。在其它实施方案中，经由管道105离开的矿石残留物的热量(即，母液)也可类似地用于发电。
[0055]在该示例性实施方案中，来自压热器103的热排出气体经由管道106传送至换热器601，在其中它对升高压力的氮(例如30-50psia)冷却，所述氮从升高压力的ASU 603经由管道604传送。在其离开升高压力的ASU 603之后，该氮可或可不再加压。水(未显示)可在管道604中添加到氮，在其进入换热器601之前或同时。加热的氮流经由管道605传送至膨胀器606，在其中它膨胀以发电。膨胀的氮流经由管道607传送，在其中它可排出至大气或用于另一个组件或过程。冷却的排出气体从换热器601经由管道602传送，然后，其可经处理和纯化(例如通至二氧化碳和水分离子系统109)。使用升高压力的循环可显著降低所需的设备尺寸(例如，换热器601、管道605和605、前端分子筛单元和LP塔的尺寸)，并减少压降损失。通过膨胀器606产生的电力，以及由于使用较高的进料压力在升高压力的ASU603中节约的电力可超过压缩和膨胀进料流所需的能量成本补偿。
[0056]图7为说明根据本发明的实施方案处理来自压热器的排出气体的方法700的流程图。在步骤701中，排出气体从金属矿石处理设备(例如压热器103)的压热器中退出。
[0057]在步骤702中，排出气体经洗涤(例如，用排出气体洗涤子系统107)以冷却排出气体并去除水蒸汽和一种或多种杂质，例如硫氧化物和颗粒物，并产生经冷却和清洁的排出气体流。例如，生成的经冷却和清洁的排出气体可包含氧、二氧化碳、氮、氩和一些剩余水蒸汽。
[0058]在步骤703中，二氧化碳和另外的水蒸汽从经冷却和清洁的排出气体中分离(例如，用二氧化碳和水分离子系统109)以产生二氧化碳和水蒸汽贫化的排出气体流(例如，包含80-90摩尔％的氧)。
[0059]在步骤704中，氮和氩任选地与二氧化碳和水蒸汽贫化的排出气体流分离(例如，用氮和氩分离