用于通过比较不同吸附器的压差特征调节制氧单元的方法与流程

本发明涉及一种调节由大气空气制氧的单元的方法，该单元包括遵循psa、vsa或vpsa压力循环的吸附器。

背景技术：

通常，术语psa(变压吸附)表示利用吸附剂所经受的压力在高压(称为吸附压力)和低压(称为再生压力)之间的周期性变化来纯化或分离气体的任何工艺。因此，不加区别地使用该一般名称psa，来表示下列的循环过程，对于这些循环过程，也通常根据所采用的压力水平或吸附器恢复至其起始点所需的时间(周期时间)而具有不同的具体名称。

–vsa(真空变压吸附)工艺，其中吸附基本在大气压下进行，优选在0.95至1.25巴abs(绝对压力)之间，解吸压力小于大气压，通常为50至400毫巴abs。

-其中在高于大气压力的高压(通常在1.4至6巴abs之间)下进行吸附的工艺而在低于大气压力的低压(通常在200至600毫巴abs之间)下进行解吸的工艺。

-psa工艺，确切地说，其中高压基本上大于大气压力，通常在3至50巴abs之间，而低压基本上等于或大于大气压力，通常在1至9巴abs之间。

应当指出，这些不同的名称不是标准化的，其限制可能会随作者而变化。

如前定义，本发明既涉及psa和vsa工艺，也涉及vpsa工艺。然而，应当指出，大多数每天制氧量大于约10吨氧气的工业单元是vsa或vpsa型的，本发明特别涉及这些。这些单元通常包括2个吸附器(vpsa)，3个吸附器(vsa)或4个吸附器，可选地更多吸附器，其氧气产量超过数百吨/天。

术语“吸附器”在本文中是指包含吸附剂物质的设备。吸附剂物质以从一个阶段至另一阶段来描述循环。它通常涉及单个包壳(具有竖直轴、水平轴、径向循环的筒)，但是该吸附剂物质也可以容纳在多个并行运行的模块中，并表现为单个吸附器。下面的描述是指单个吸附器的整体壳体，但是也容易地适用于多个模块组的壳体。

psa(psas)的监视控制装置可以分为3级。

第一级涉及主要参数的调节，这些参数是指对相关设备进行监控的主要参数，即主要包括生产压力、再生低压、与减压和/或再加压相对应的中间压力、工序次数、纯度、进入和/或离开的量等；这些基本工艺值部分来自于所需的规格(生产率、纯度等)，而旨在根据工业环境生产出最有效单元的其他工艺值则在其设计过程基于实验、通过使用中已返回的单元或越来越多地通过工艺模拟软件来确定。

根据该分类的第二级对应着正常运行的不同操作模式，例如降速操作通道(较低的速率)或降级操作通道(较少的吸附器操作)。通常，已添加这类调节来提高这些特定利用中的性能结果，或者通过自动干预(最初要手动执行)来简化操作员的工作。

例如，在这种情况下，设想了一种新的自动执行的循环调节，而不是局限于通过从单元中抽取更少的气体来减少产量。同样，当操作必须使用比最初预期少的吸附剂进行时(由于维护，故障等原因)，考虑到标准循环和所述新循环之间所需的所有过渡步骤，自动建立一个新循环。专利ep1517738b1提出了当实际操作条件与标准条件不太相同时实施辅助循环，也是该级的一部分。

还是根据我们的分类，第三级对应于设置用于相对于最佳正常操作自动检测并可选地通过所述单元矫正漂移的附加监视装置。申请人的专利ep978305b1典型地属于此类，该专利实现了在循环的停滞期对压力进行监视以检测泄漏。该级的一个特征是通常可以阻止编程的动作，而不会导致对该单元的监视丢失和该单元的强制中断。

需要注意的是，将监视/调节划分为多个级是主观的，并且每次实施时，各种监视/调节装置之间存在相互作用。然而，这使得可以更好地设置本发明原理的背景，这显然属于刚刚定义的第三级。

对于制氧，除了一些psa循环外，还有大量的vsa或vpsa循环，这些循环本质上在各个组成步骤的安排方面不同。无论循环如何设定，吸附器都会开始一段吸附过程，直到在高压下被n2饱和，然后再通过真空泵将其再生，然后再进行恢复，重新加压，以便再次开始新的吸附阶段。由此吸附器完成了一个“压力循环”，而psa工艺的基本原理是将这些循环一个接一个地连接在一起。因此，这是一个周期性的过程。吸附剂恢复到其初始状态所需的时间称为周期时间(cycletime)。原则上，尽管有一定的时间偏差，每个吸附器遵循相同的循环周期，该时间偏差被称为阶段时间(phasetime，相位时间)或简单称为阶段。可以看出，阶段时间等于周期时间除以吸附器数量。

通常，一个循环包括以下时间段：

-生产或吸附过程：在此期间，通过吸附器的一端引入进料气(在这种情况下为大气)，优先吸附氮气，并通过第二端提取富氧气体。吸附可以在增加的压力下、在基本上恒定的压力下或甚至在稍微降低的压力下进行。

-减压过程：在此期间，存在于吸附剂和自由空间中的一部分化合物通过所述吸附器的至少一个末端从吸附器释放出来，吸附器此时不再提供有空气。以在吸附期间流体的循环方向为参考，可以定义顺流(co-current)、逆流(counter-current)或同时顺流降压和逆流降压。

-洗脱或吹扫过程：在此期间，富氧气体循环通过吸附剂床，以帮助解吸最易吸附的化合物h2o，co2，n2。吹扫通常以逆流方式进行。

-再加压过程：在此期间，在再次开始吸附阶段之前，将吸附器至少部分加压。可以使用各种料流(进料，生产，装置内部的料流)以逆流和/或顺流的方式进行再加压。

-停滞期(deadtime)：在此期间，吸附器保持相同状态。这些停滞期可以构成循环的一主要部分，从而可以使吸附器之间的步骤同步，或者构成在分配时间之前已完成步骤的一部分。所述阀然后根据循环的特性关闭或保持在相同状态。

-减压和再加压以不同方式进行，特别是当单元包括多个吸附器(或容器)时。这因此导致定义各个步骤，以便更准确地描述在吸附器(或容器)之间以及与外部环境(低压废气，产物气，进料回路)之间发生的气体转移。

因此，在减压期间排放的气体可以：

-构成二次产品(压力和含量低于例如主产品)。

-用于重新加压一个或多个处于低压的吸附器，这被称为在减压下的均衡。

-用作洗脱气体(吹扫气体)，以帮助从低压吸附器中解吸最易吸附的成分，这称为“清除提供(purgeproviding)”。

-排入大气，这称为lp减压或放气(blowdown)。当吸附器处于高于大气压的压力下时，可以通过简单的阀进行排放，也可以通过真空泵进行真空循环。

类似地，吸附器在其再加压期间接收到的气体可能来自：

-部分来自于在增压下进行洗脱时的洗脱气体(elutiongas)。该步骤通常仍称为洗脱或吹扫步骤，可选地指定在升高的压力下进行。在这种情况下，这里称为洗脱。

-来自在降低的压力下进行均衡的其它吸附器，于是这称为在增加的压力下的均衡。

-来自于产物气体。

-来自进料气，即空气。

通常，再加压气体是通过一端引入的，另一端是封闭的，以便保留引入吸附器中的气体。通过两端同时引入气体也是已知的做法，例如进料侧的空气和生产侧的富氧流。

根据这些一般说明，将保持：

-所有吸附器都遵循完全相同的周期，但具有一阶段时间的偏差，因此理论上必须以相同的方式运行；

-吸附器之间存在许多交换，特别是，这些所述交换基本上涉及富氧气体，也就是说，实际上是在生产侧、来自吸附器的出口端的富氧气体。

必须控制从一个吸附器传递到另一吸附器的这些富氧流流速，以完成选定的压力循环，并且对于所有吸附器，这些富氧流的流速必须相同，以确保生产单元的最佳运行。为此，实施了根据我们定义的1级调节。该调节通常基于吸附器或储罐中的压力，或设备之间的压力差deltap。将注意的是，当在该步骤的末尾时两项设备中的压力相等或基本相等时(例如，δp约为10毫巴的数量级或更小)，称为完全均衡，而在相反情况下，称为不完全均衡。更特别地，调节所输送的气流，以使得在分配时间后达到步骤结束时的参考压力。实际上，这对应于调节阀的开度或调节步骤的有效持续时间，例如通过调节停滞期的持续时间。阀的开度的改变可以以几种方式进行，这取决于是在整个步骤期间内是恒定打开还是根据或多或少复杂的梯度来打开。在此将不给出关于本领域技术人员已知的并且不是本发明的核心的、用于调节流的传输的各种装置手段的进一步信息，该信息实质上涉及对所述传输之间的不平衡的快速检测。

这种调节通常足以确保制氧单元的正确运行。但是，可以观察到几次，(设备)在运行几周或几个月后，不再获得初始性能结果。有时(但并非总是)几个小时的调节使得可以返回到上述性能结果。在第一种情况下，可以得出结论，尽管从外观上看，自单元启动以来没有任何变化，但调节不再是最佳的。在后一种情况下，应优先考虑验证是否对吸附剂没有可能的逐渐污染，但吸附器的深度失调也是一个看似合理的猜想。

术语“深度失调”旨在表示在吸附器之间逆流引入的氧气量的轻微失衡随时间具有累积效应，该累积效应已引起至少一个吸附器的吸附特性的改变。因此，假设有可能恢复到所述氧量的平衡状态，那么在接下来的几个小时内可能因此不会产生明显的影响。这种不平衡通常伴随有吸附剂中热分布的改变，这局部地改变了吸附能力。已知，vsa或vpsa氧气(o2)中的热分布曲线需要花很长时间才能建立起来，并对参数的更改做出反应。退出此类情况的最有效解决方案之一是将所述单元停止24或48小时，时间长短根据所述单元的大小而定，以使其恢复至室温或至少再次部分加热，并随后重新启动。

这种与吸附器之间不平衡有关的功能障碍已经被确认了好几次，并且已经提出过各种补救措施。每次涉及增设监视两个吸附器上测得的附加参数的操作，并根据这些测量采取矫正步骤，更精确地，根据这些测量之间的差异来采取矫正步骤。

因此，为了确保vsa或vpsa单元的吸附器之间的对称操作，并保证最佳可能的性能结果：

-文献us5407465建议监视各种吸附器床中的温度，并通过调节阀的开度以纠正各(吸附器)床的温度差异，来更改在均衡、吹扫或氧气再加压步骤期间转移的气体量。该解决方案是有优势的，因为它考虑了一参数——床内的温度，该参数有效地代表了循环中的不同流，从而代表了不平衡。缺点是吸附剂内的热环境不是即时的，并且警告存在不平衡会花费时间。更大的问题是，尽管该提议可以检测不对称性，但它既不使得能知道哪个步骤为此负责，也不能准确估计要引入的纠正。它测量的是不平衡的结果而不是原因。

-文献us5529607建议监测在吹扫步骤期间在吸附器的出口处获取的气体纯度，并调节引入每个吸附器中的吹扫气体的量以纠正所测量纯度的差异。

-文献ep1114666提出了一种相对类似的想法，其本身也基于监测解吸气体的纯度，并采用均衡和吹扫步骤纠正，以使各个吸附器之间的解吸气体中最低氧纯度相同。

后一种解决方案需要具有合适的分析系统，并需要相应的维护和校准。它们说明了不对称性，但这里仍然没有真正确定为不对称性负责的步骤。

技术实现要素：

由此，提出的问题是，提供一种改进的方法，该方法用于调节由大气空气制氧的单元，该单元包括至少两个吸附器a和b，它们遵循vsa或vpsa类型的压力循环；换句话说，是一种能够迅速检测出吸附器之间的不平衡并了解(产生)所述不平衡原因的方法。

本发明的解决方案是调节用于由大气空气制氧的单元的方法，该单元包括n个吸附器(1，i，n)，n等于或大于2，每个吸附器以一阶段时间偏差遵循psa，vsa或vpsa吸附循环，所述调节方法包括以下步骤：

a)对于每个吸附器(i)，在从均衡(equalization)、进料洗脱或再加压中选择的至少一个吸附循环步骤期间，连续测量在吸附器入口和出口之间选择的至少两个点之间的压差，对于n个吸附器中的每一个吸附器，测量点都一样；

b)确定从步骤a)中选择的步骤的至少一个特征压差值，这些值选自步骤a)中测量的压差或者是这些压力的函数；

c)计算在步骤b)中针对每个吸附器确定的特征压差值之间的差(dpi-dpj)；

d)将这些差(dpi-dpj)与相应的目标值(dpi-dpj)°进行比较；和

e)如果该值或这些差值与目标值之间存在差异，则校正至少一个吸附器的循环参数，以更改在吸附器之间或可选地吸附器和储罐之间至少一股富氧气流的传递，使得所述差异被消除。

本发明的方法因此使得可以检测吸附器之间的不平衡并纠正这种不平衡。应当注意的是，术语“不平衡”旨在表示所交换的气体量的不平衡。

此处应注意，当目标是平衡交换的气体量时，虽然测量流速似乎是不言而喻的，但实际上，此解决方案不适用于此处要关注的情况，并且未被使用。确实，在氧气的总成本中，部分因为起始原料是免费的，所以能量占比显著。该能量被机器消耗：真空泵和鼓风机。因此，在实践中不可能将差压设备元件添加到其中一个回路中来考虑该能量的确定。因此，避免额外的能量消耗可导致增加设备项目，例如专用于氧气再加压的回路和阀，在该回路上安装用于测量该流速的校准孔。于是，可避免在制氧回路上产生额外的压降，该回路通常是以反方向用于再加压步骤。

差压设备元件可能不会对步骤产生影响，例如洗脱，在整个步骤中，调节阀上游的压力(约1巴abs)明显高于下游压力(约0.5巴abs)，但是由于该阀还用于其他步骤，例如均衡，为了保持一定的步骤持续时间，通孔的任何局部限制都会导致管道和阀的通径的增加，以便补偿。而且，流速测量需要在测量构件的上游和下游具有直管段。这种限制将使阀和管道的滑移变得更加复杂，并且除了单独增加额外项设备之外，还将相应增加成本。

到目前为止，测量的情况是通过差压(膜片，文丘里管，喷嘴等)测量流量/流速，因为它们价格便宜且易于使用。还有许多其他类型的流量计，例如涡轮，超声，热，涡旋，科里奥利效应等系统，但是这些过程较为复杂，其中一些过程不太适合psa遇到的特定条件(在压力、速度、间歇流等方面的流可变量)。

还应该注意的是，这里并不为确定流量/流速，而只是为了确保气体交换平衡。可以使用任何官方标准之外的特征压降测量。

附图说明

图1示出吸附器的示例；

图2示出吸附器的压力和压差的记录曲线；

图3示出吸附器的压力和压差的记录曲线；

图4示出吸附器的压力和压差的记录曲线；以及

图5示出氧气纯度和压差之间的差异的关系。

具体实施方式

为此目的，本发明方法运用了降压，该降压是流体通过吸附器构成元件的至少一部分而自然产生的。如图1所示，其中一例为吸附器的构成元件。它涉及一种筒形吸附器，该吸附器带有在psa，vsa或vpsa工艺中通常使用的竖直轴1。假设流体从顶部循环到下部(在再加压的情况下，下部可以被隔离)，则该流体将通过一系列会引起压力变化(由于摩擦产生的压降或奇异压降等)的元件。已示出管2、弯头3、凸缘4、上部分配器5、用于保持床层以避免磨损的惰性钢球床层6、可以是锂交换沸石的吸附剂第一床层7、用于防止高密度惰性球通过吸附剂的分离格栅8、可以是掺杂氧化铝的吸附剂第二床层9、吸附剂之间的分离网10、用作用于吸附剂的支承件并改善气体分配的惰性颗粒层11、用于防止吸附剂穿过直径通常更大的颗粒层的分离格栅12、将包壳的所有材料固定在适当位置的带孔支撑板13、偏导器件14、管15以及出口法兰16。

当然，根据吸附器的比例，可能会有额外的元件(过滤器等)或更少的元件(保持球的层等)，最重要的是，本发明中要使用的元件除测量流速外，(从事实推断结果)还在过程(分配、保持、吸附等)中具有功能作用。

在带有竖直轴的柱形吸附器或呈发射状吸附器的情况下，这些构成元件可再次出现，但以不同构型呈现。

术语“富氧气体”是指循环期间在生产侧从吸附器中提取的气流。它比空气含氧量高，氧气(含量)超过50％，多数时候(含氧量)超过75％或80％。这些含氧量取决于所使用的循环，并可显著变化。

根据情况，本发明方法可具有以下一个或多个特征：

-在期间测量压差特征值的步骤期间，该步骤的压差特征值为该步骤的指定时刻的压差的瞬时值，或是该步骤的至少一部分期间进行的测量的平均值，或是该步骤的至少一部分期间所记录的最大值，或者，更一般地，是该步骤的至少一个部分期间记录的不同压差值的函数；

-n在2到4之间；

-每个吸附器包括至少一个吸附剂床，在吸附器入口和出口之间，或者在吸附器入口和吸附剂床入口之间，或者在吸附剂床入口和吸附剂床出口之间，或者在吸附剂床出口和吸附器出口之间选择所述两个测量点；

-在步骤e)中，为纠正富氧气流传递而修改的参数选自：压力设定点或在步骤结束时压差设定点，和/或至少一个阀的开度，和/或一步骤的持续时间、停滞期的增加、消除或修改。

-在步骤a)中，选择的吸附循环步骤为减压下的均衡步骤。

-目标值等于零；

-目标值预先确定，并对应于获得所需纯度的氧的最佳回收率的值；

-在步骤a)中，所使用的传感器的最大范围为至多200毫巴，比如为-100毫巴至+100毫巴；

-自动进行调节方法的至少步骤a)至e)；

-在步骤e)之后，在吸附器的每个新循环或每n’个循环处重复步骤a)至e)，n'最好在2至2000之间。

在为了获得所述流的均匀分布同时受限于不利于获得最佳性能结果的最大死区体积的情况下，有必要在吸附器中安装分配器，该项设备周围的压降可以用作比较基础。然后通常将保持吸附器入口和床入口(图1中的点a和b之间)之间的压差的测量。然后，该测量将整合一管道、一弯头、吸附器中的入口和所述气体分配系统。

可以结合一些预防措施使用贯穿床层(b，c)的压差，以考虑任何可能的初始差异(床层高度，吸附剂压实度等)。稍后会讨论到这一点。

也可以将吸附器(a，d)的入口和出口之间的压差作为参考。

这里参考吸附器的入口和出口。这些术语都是相对的，因为在绝大多数吸附介导的气体分离单元中，各种流体在两个方向上循环。在本发明的上下文中，循环方向本身并不重要。相对于生产，富氧流将以顺流方式离开吸附器(因此，先验地，经由吸附器的出口)，并且将通过顶部以逆流方式进入另一个吸附器(因此，先验地，也经由吸附器的出口)。术语“入口”和“出口”仅用于区分吸附器的两端。

应当注意，所测量的压差优选地大于或等于15毫巴，优选地大于或等于25毫巴，更优选地至少50毫巴的量级。

用当前的测量方法，可在单个步骤期间获得数十个压差值。应该选择用于所述步骤的特征值，该特征值代表所传输的流并且可以用作可靠比较的基础。选择取决于为分离工艺所选取的循环。最简单的方法是在步骤的给定时刻(例如在步骤的一半)选择一个瞬时值。可以选择在整个步骤或仅步骤的一部分中测得的值的平均值，假设例如第一批的测量处于不太瞬变的时间段内。也可以选择最大值或所记录的n个最大值(例如n＝5)的平均值。由于压降作为流速平方的一阶近似值而变化，因此可以从压差的平方根计算出平均值。对于所有吸附器，所选模型显然都是相同的。

在根据本发明的方法中，如前所定义，随时间变化测量吸附器dp(i)之间的差值deltadp，将这些差值deltadp与预定的参考值进行比较，在测量差值与预期差值存在差别时，在至少一个所述吸附器上修改至少一股富氧气流。

因此，不仅使用压差本身的值，而且优选地也会用到从一个吸附器到另一个吸附器在这些测量之间的差(deltadp)。因此，利用所选择的条件，除了dp(i)之外，还将注意监视dp(j)-dp(k)的值，j和k代表吸附器的数量。人们担心可能会有大量数据需要管理，但实际上，大多数psa或vpsa氧气(o2)循环包含2个吸附器(1和2)，而dp(1)–dp(2)将例如被监视。如果vsa包含3个吸附器，将有可能监视dp(1)-dp(2)和dp(2)-dp(3)。

这些差异的变化优先预示着所实施的流速之间发生了不平衡。例如，在vpsa氧气单元上，尽管到目前为止差异度为零，但在初始步骤期间吸附器之间却出现3毫巴(mbar)的差异度，所述差异度在循环过程中继续显现，甚至扩大。比较所测得的压差与先前预期或所测得的压差，使得可以先验地(由因及果)确定是否有必要增加来自吸附器a的流或减少来自吸附器b的流以消除观察到的差异。如先前所述，可以根据通过改变设定点、通过调节阀的开度或通过调节持续时间而保持的周期和调节模式来进行该修改。

根据所使用的循环，参考压差的值可以是恒定的，而与操作条件无关，特别是与生产流量无关。相反，如果例如以降低的流速延长了所讨论步骤的持续时间，则注入的富氧气体流速低，在这种情况下，洗脱气体和相应的差压也会降低。与标称情况(nominalcase)相比每个吸附器压差的变化可以被注意到，但是如果循环得到很好的调节，这些压差之间的差将保持为零。实际上，dp(1)和dp(2)将一起移动，并且它们之间的差异在这种情况下将保持不变。监测吸附器之间的差异dp(1)–dp(2)是一个很好的指标，它完全独立于操作参数。

对于vsa，它们本身通常包括3个吸附器(1、2和3)，将执行如前所述的例如对dp(1)–dp(2)，dp(2)–dp(3)和可选的dp(3)–dp(1)的监控。

根据本发明的另一重要特征，吸附器之间的压差dp(i)相异性的参考值等于零，或优选地在优化结束时，处于标称流速时，或优选在所述单元的使用的几个特征流速处时在制氧单元的调节期间确定。考虑到监视/控制软件的功能，可以例如在为此目的预留的一段时间期间在单元启动后自动执行单元的最佳运行状态的搜索。因此，在处于标称流速时，针对不为零而是等于+3mbar的数值deltap，例如可以确定获得了最佳的循环。该值随后将用作参考(目标值)。

这些指示可以帮助操作员以警告操作员不平衡正在发生，并可以指示他要进行的纠正(在某个吸附器上在某个步骤期间关闭或打开某个阀门)。优选地，自动执行：压差的测量，特征压差dp(例如，压降的最大值)的确定，吸附器的特征压差之间的差异(例如，dp(1)-dp(2))的计算，与单元操作条件对应的目标值的比较以及设定点的调节，控制富氧气体流速的阀的调整的调节，或步骤持续时间的调节。可以决定手动验证预期的纠正，但是无论如何，优选使数据处理自动化。

此处应注意，dp差异度的逐渐漂移，以及需要多次修改阀的设定点以纠正该漂移，也是一个指标，它允许操作员诊断出阀的性能变化以及因此可能诊断出早期磨损。必须利用这类信息并进行处理，因为这可以使得能够进行预防性维护，从而避免发生此处建议的系统可能不再能够管理的更严重事件。

此案例旨在说明本发明原理对应着具有两个吸附器的vpsa循环，所述循环包括：

·制氧步骤

·第二制氧步骤，在此期间，所制得的氧的一部分被用作洗脱气体

·第一顺流减压步骤，在此期间，来自吸附器的气体也用作洗脱气体

·第二减压步骤，对应于另一吸附器的再加压步骤

·抽真空步骤，在此步骤结束时，相继引入已经提到的两种洗脱气体

·与前面提到的第二减压步骤相对应的再加压步骤

·最后的空气再压缩步骤。

该单元含有开始提及的一级调节操作，即在实践中，对步骤末尾处的所有压力进行监控。考虑到涉及循环，这意味着在步骤开始时的压力也将受到监控。这些调节操作中的一些是通过调节与循环相关的阀开度来执行的，而在所述步骤的持续期间最终压力取决于机器(鼓风机，真空泵)，其他一些调节操作是通过调节停滞期来执行的。还可以根据需要使用其他方式(变速，在机器的高度处旁通等)。通常使用其他第一级调节回路(吸附器入口温度，氧气纯度，生产流速等)，但对压力没有直接影响。

在实践中，第一三级监控对应着叠加相继的压力循环(p作为周期时间的函数)并检测从一个阶段到另一个阶段的任何相异之处。更具体地讲，这在于将吸附器1的压力与吸附器2的压力进行比较，取相同的时间原点，例如生产阶段的起始点。显然，在每个吸附器上的压力取自相同位置，优选在吸附器的入口和/或出口处。在与根据本发明的解决方案进行比较期间，还会回到该方法。可以注意到，该方法容易自动化，可以确定期间吸附剂之间出现差异的步骤，并且通过与之前的循环比较，确定两个吸附器中的哪一个已经偏离标称条件以及在哪一个方向上偏离。

这种方法对于立即检测到阀开度过多或不足的问题非常有效，当仅有微弱的不平衡——但是，该不平衡也可能在一定的循环次数后导致有害的性能结果损失——时，该方法有其局限性，如所示出的。

根据我们的分类，对生产纯度的监视是第一级监视，而对每个吸附器出口处的含氧量的定期监视则是第三级监视。已知，吸附器出口处的含氧量波动，并且对于几乎具有2个吸附器的所有vpsa循环，氧气的生产都是不连续的。由于这些原因，制氧罐与吸附器相关联，并且是vpsa单元的主要部分。因此，在罐出口处测得生产纯度，该纯度因而反映出平均含量。

因此，对比每个吸附器出口处的瞬时含量就能获得相关操作的额外信息。通常不会根据这些分析自动采取纠正措施，但这是了解其他地方采取的措施朝着正确的方向(纯度彼此靠近)或朝着非正确的方向(纯度之间的差异扩大)的手段。

在本发明的上下文中，压力随时间变化，对压差进行处理以便叠加针对每个吸附器获得的曲线。由于该单元是预先调节的，因此无论是循环压力还是压差，在两个吸附器之间都没有观察到明显的差异。图2是所有记录的复制，正说明了这一点。x轴表示标准时间，100对应周期时间，沿y轴在左侧的标度为0.2到1.6巴abs的循环压力，右侧标度为压差(+100/-100毫巴)。该类单元的阶段时间在10到20秒之间。吸附器r01的压力p和压差dp的记录刚刚结束。从第一生产步骤的开始时间开始记录。在循环期间(t从0到100)，针对r01压力记录的每个点与吸附器r02执行的循环的等同点进行比较。同样，也对r01和r02的压差dp(进行比较)。

可能要注意的第一点是，在大多数步骤中，吸附器中的压力变化迅速(>0.1bar/s)，而工业系统的采集频率通常最多约为100毫秒。关于压力传感器，它们也是具有自身不确定性的工业测量设备。这样的结果是表示吸附器的压力的点的相对位置具有不确定性。在循环的同一时刻吸附器1和吸附器2的压力之间相差几毫巴，但是后期阶段的时间并不显著，并且不能明确地与不平衡的开始有关。尽管有该明显的差异度，该单元仍可以这种方式运行数周，而没有明显的后果。

此处将特别关注生产结束后的第一减压，它是持续几秒的非常短的步骤，在此步骤期间，一个吸附器将向第二吸附器输送大量的氧。实际上，已知，离开吸附器的氧气净产量不到在各个顺流步骤期间排放的总氧气流的一半。在除生产以外的流中，至少在所使用的循环的情况下，第一减压对应于最关键的流。与此流相关的差异将不可避免地导致吸附器之间的氧平衡失衡，在一定时间后，将导致在恒定的生产流速下的纯度损失或在存在关于氧含量的调节操作的情况下生产流速的降低。

压差之间的差异在该图以及后面的图中称为deltadp109。

图3对应随后的操作点，在该操作点期间在该第一顺流减压步骤中，与压差有关的差别已经明显出现(约5毫巴的数量级)。吸附器中压力的监测继续没有显示任何显著差异。然而，单元的这种操作直接导致性能结果的显著损失。在恒定流速下，最初93％的制氧含量接近约90％。如果期望维持该含量，这相当于将生产流速降低5％左右。

应当指出，如上所述，在测量压差的情况下，使用比刻度范围为0到2barabs的压力传感器精确得多的-100/+100毫巴的传感器。此外，在所关注的步骤期间，例如关注的第一减压，传输的流速和吸附器上游压力的同步变化导致在该步骤的开始和结束之间的相对小幅波动的压差。在所讨论的步骤的过程中，波动小于5mbar。总的来说，可以获得更高的精度，在这种情况下，很容易发现几毫巴的差异，并且该差异有效地代表了吸附器之间的不平衡。

这些观察之后，进行了系列测试，同时在所述单元优化之后有意地修改了调节第一减压的阀的调节方式。在恒定的生产流速下，根据两个吸附器差压之间观察到的最大差异，即dp(1)-dp(2)，来测量纯度。

获得一阶近似线性重复曲线，直到达到90％的纯度，然后，如果不平衡进一步增加，则该现象似乎会恶化，如图5所示。参考点(1)是初始调节点，点(2)是操作点，在该点期间，性能下降，同时注意到明显得到较好平衡的压力曲线以及在第一减压步骤期间与压差有关的差异度。点(3)对应着将调节减压流速的阀关闭百分之几而造成的有意失衡。

值得注意的是，在这些测试之后，探查区域的另一侧上-2至-3mbar级别的轻微的不平衡有可能改善性能结果并超过93.5％的纯度。这也证实了，如本文开头所述，建议提供一优化阶段，而不限于期望调节零差异度。潜在的原因之一是填充密度，所用的各种吸附剂的各自高度在一个吸附器与另一个吸附器之间不一定相同。为此，可能优选通过可易于校准的部件来测量压差。使用一个分配器，例如图1的标记(5)，可能是一个不错的折衷方案。

图4仅说明了一个事实，即在较大的不平衡(8mbar)的情况下，对两个吸附器中压力的监控几乎没有用。在这些相同的测试过程中这些压力的叠加实际上并没有引起特别的注意。根据该唯一标准，可以得出以下结论：该单元的运行相对于两个吸附器是平衡的，并且有必要从别处寻找性能结果降低的原因。这种结论可能会对单元的利用产生重大影响(例如为了寻找筛子的污染而暂停运行)。

最后，本发明的另一主题是一种用于由环境大气制氧的单元，其包括至少两个遵循vsa或vpsa压力循环的吸附器a和b，并且包括用于调节根据本发明的单元的装置。