本发明属于气体分离领域，尤其涉及从含氢气体中分离氢气的变压吸附（PSA）过程。其国际专利分类号为B01D53/04。 众所周知，在许多炼油和化工装置施放气中都含有氢气，例如：加氢精制、加氢裂化、催化裂化、合成氨、烃类裂解制烯烃、合成甲醇、催化重整等装置。被施放出的含氢混合气体，通常还含有N2、CO、CO2、H2O、Ar以及C1-C4烃等。
关于气体的分离，早在1969年U.S.P3，430，418公开了一次均压的PSA工艺;1971年U.S.P.3，564，816公开了四塔二次均压的PSA工艺，该工艺广泛用于分离含氢混合气，其氢气纯度达99.999%。为扩大装置生产能力，提高氢气回收率，U.S.P.3，986，849[1]公开了多塔PSA工艺。[1]是10个吸附塔工艺流程，在一个循环周期内有三次均压，每一时刻总有三个吸附塔处于吸附步骤，其它七个塔分别处于不同的再生阶段。该工艺简称10-3-3流程（参见附图1），吸附塔的工作程序见附图2。由图看出，该工艺当某塔吸附步骤结束后，即进行三次均压、顺向放压、逆向放压、冲洗，三次充压、产品氢充压，完成一个循环周期。USP4402712[2]公开了一个新的10塔PSA工艺（见附图3、4）。它是三次均压、四塔吸附，简称为10-3-4工艺流程。其发明目的是解决可同时处理两种原料气的方法。当某塔吸附步骤结束后，开始进行三次均压、顺向放压，然后逆向放压、冲洗。再生步骤结束。接着，进入升压步骤，即三次充压，产品氢充压，又进入了吸附步骤。文献[2]同[1]相比，其不同之处在于[2]可采用两种原料气，有两条进料管线，两条废气管线，四个塔同时处于吸附状态。在处理能力相同时，[2]比[1]的吸附塔尺寸要小些。文献[2]的不足之处是：当两种原料气的氢含量相差比较大时，若按含氢高的原料气设计吸附时间，则处理氢含量低的吸附塔中的吸附前沿将穿透，不能保证产品氢的纯度;若按低含氢原料气设计吸附时间，则处理高含氢的吸附塔中的吸附剂不能充分利用，将降低产品氢的收率。再者，当原料气之一流量发生变化时，则不能随流量变化而自动调整吸附周期，从而使其不能处于最佳运行状态。
本发明提出了一种改进的用于从含氢混合气体中分离提浓氢的十塔变压吸附工艺。该工艺的氢气产品的收率比已有技术高，在相同处理能力下，其吸附剂比10-3-3流程的用量少，吸附塔尺寸比10-3-3的小。
本发明的十塔流程为四次均压，四塔同时吸附，简称为L10-4-4工艺流程。该工艺在任何时刻内，总有四个塔处于吸附步骤，其它六个塔则分别处在不同的再生和升压步骤。该工艺由吸附、再生和升压三个步骤构成一个循环周期。被分离地原料气经原料管线进入吸附塔，经吸附剂吸附，产品氢通过产品管线送至氢气贮罐。吸附步骤完成后，进入再生步骤。再生步骤包括四次均压、顺向放压，逆向放压、冲洗。再生步骤结束后，进入升压（亦称充压，下同）步骤。升压步骤包括：四次充压和产品氢充压。这样就完成了一个循环周期。本发明的L10-4-4工艺，在运行的任一时刻总有四个塔处于吸附步骤，而其余各塔分别处于再生和升压步骤。
采用本发明可以最大限度地发挥吸附剂的作用，可提高氢气收率1-2%（体）。
附图1-8及其符号说明：
附图1是PSA10-3-3流程图;
附图2是PSA10-3-3流程各塔工作程序;
附图3是PSA10-3-4流程图;
附图4是PSA10-3-4流程各塔工作程序;
附图5是PSAL10-4-4流程图;
附图6是PSAL10-4-4流程各塔工作程序;
附图7是PSA L8-2-3流程各塔工作程序;
附图8是PSA L5-2-2流程各塔工作程序。
附图中的符号：
A-吸附， E1D-一次均压，
E2D-二次均压， E3D-三次均压，
E4D-四次均压， PP-顺向放压，
D-逆向放压， P-冲洗，
E1R-一次充压（即升压，下同），E2R-二次充压，
E3R-三次充压， E4R-四次充压，
R-产品气充压， Ff-原料气，
Wg-废气， PH-产品氢;
吸附塔的编号，分别以阿拉伯数字1、2、3、4、5、6、7、8、9、10表示;图中没有注明数字的阀（）为截止阀。
本发明的PSA L10-4-4工艺是把10个吸附塔分别划分为奇数（即塔1，3，5，7，9）系列和偶数（即塔2，4，6，8，10）系列两个系列，它们共用一条原料管线，一条尾气管线和一条产品管线。
下面通过附图5-8对本发明的PSAL10-4-4工艺进行具体的描述。
现以塔1为例。原料气通过阀11进入吸附塔1，产品氢通过阀12由共用产品线送到产品贮罐，杂质被塔内的吸附剂吸附。塔1的吸附步骤结束后，进入再生步骤，对塔1的吸附剂进行再生。塔1通过阀16、66对塔6进行一次均压（E1D），（此时塔6是第四次升压），通过阀16，76对塔7进行二次均压（E2D）（塔7是第三次升压），通过阀13、83对塔8进行三次均压（E3D），（塔8是第二次升压），第四次均压（E4D）是通过阀13、93、对塔9进行一次升压。通过上述四次均压将塔1中贮存的氢气回收到塔6、7、8、9四塔内，同时提高了它们的压力，塔1吸附剂上的杂质得到部分解吸，四次均压后的塔1通过阀15、105、104进行顺向放压（PP），对塔10冲洗，解吸塔10吸附剂上的杂质。之后，塔1通过阀14进行逆向放压（D），使塔1吸附剂上的杂质进一步地解吸，并通过共用的尾气管线排出装置。然后，用塔2顺向放压气体通过阀25、15、14对塔1进行冲洗（P）。塔1再生步骤结束。接着，用塔3第四次均压的气体通过阀33、13对塔1进行一次充压（E1R）;用塔4的第三次均压气体通过阀43、13对塔1第二次充压（E2R）;用塔5的第二次均压气体通过阀56、16对塔1第三次充压（E1R）;用塔6第一次均压气体通过阀66、16对塔1第四次充压，最后用产品氢对塔1充压（R）到吸附压力。完成了吸附分离气体的一个循环周期。
当塔1完成了吸附（A）步骤时，塔5进入了吸附步骤。进入再生步骤的塔1当完成了第二次均压时，塔2完成了吸附步骤，塔6进入了吸附步骤。由此可见，两个相邻吸附塔（例如塔1、2、3…）之间相差两步（见附图6），每进行两步再生则有一个塔结束吸附步骤，同时有另一个吸附塔完成升压步骤而进入吸附步骤。
本发明的PSA L10-4-4工艺，在运行过程中，当某塔所属的部件发生故障，造成该塔不能正常运转时，则能（自动地或手动）由十塔运行切换成八塔运行，即变成二次均压，三塔吸附的八塔流程，简称为PSA L8-2-3流程。
由10塔运行切换8塔运行，应从奇、偶两个系列中各切掉一个塔，而不应从一个系列中切掉两个吸附塔。10塔变成8塔，可有五种切换方案，这五种方案的各塔工作程序见附图7。现假设塔9出现故障，则切掉塔9、塔10，变成塔1、2、3、4、5、6、7、8处于运行状态。现以塔1为例来说明L8-2-3工艺流程。即：
原料气通过阀11进入塔1，产品氢通过阀12由共用管线送到氢贮罐，杂质被吸附在塔1吸附剂上。塔1吸附步骤结束后，通过阀16、56对塔5进行一次均压（E1D），塔5为二次升压（E2R），塔1一次均压后通过阀15、75进行顺向放压（PP），对塔7进行冲洗（P），使塔7吸附剂上的杂质解吸。之后，通过阀15、75进行二次均压（E2D），对塔7进行一次升压（E1R）。二次均压之后通过阀14进行逆向放压（D），使塔1中的吸附剂上杂质进一步地解吸，并通过共用废气管线排出装置。然后，通过阀35、15用塔3的顺向放压（PP）气体对逆向放压后的塔1进行冲洗（P），使其吸附剂上的杂质得到解吸，接着用塔3的二次均压（E2D）的气体通过阀35、15对塔1进一次升压（E1R），用塔5一次均压（E1D）气体通过阀56、16对塔1进行二次升压（E2R）。之后，用产品氢通过阀12对塔1充压到吸附压力。完成一个吸附分离循环周期。
当由10塔切换成8塔（L8-2-3）流程时，其处理能力基本保持不变，只是收率略有降低，而文献[1]的10-3-3切换成8-2-2时，其处理能力下降20%左右，收率略有下降。
本发明的L10-4-4流程在运行中，如果奇数系列或偶数系列中的公用系统部件，或者同一系列中的两个或两个以上吸附塔同时出现故障，则可（自动或手动）切换掉有故障的吸附塔系列，使无故障系列继续运行。这时的运行流程为L5-2-2流程，即二次均压（E1D、E2D）、两个塔同时吸附。该流程各塔的工作程序示于附图8。这里假定偶数系列被切掉，变成塔1、3、5、7、9这五个塔运行。现仍以塔1为例来说明L5-2-2流程。如下：
原料气通过阀11进入吸附塔1，产品氢通过阀12由共用管线送到氢气贮罐，杂质被吸附在塔1中的吸附剂上。塔1吸附步骤（A）结束后，塔1通过阀16、76对塔7进行一次均压（E1D），（此时塔7是第二次升压）。一次均压后，塔1通过阀15、95进行顺向放压（PP），对塔9进行冲洗（P），使塔9吸附剂上的杂质解吸。接着，塔1进行二次均压（E1D）的气体，通过阀15、95对塔9进行一次升压。二次均压后的塔1经阀14进行逆向放压（D），使塔1吸附剂上的杂质进一步地解吸，并通过共用废气管线排出装置。然后用塔3顺向放压（PP）的气体对塔1进行冲洗（P），以解吸其吸附剂上的杂质。之后，用塔3二次均压（E2D）的气体通过阀35、15对塔1进行一次充压（E1R），用塔5一次均压（E1D）的气体通过阀56、16对塔1进行二次充压（E2R），然后用产品氢经阀12对塔1充压（R）到吸附压力。完成一个吸附分离循环周期。
L10-4-4流程同文献[1]的10-3-3流程比，当都切换成五塔运行时，本发明L5-2-2流程比文献[1]的5-2-1流程的处理量要大。
实施例
例1、原料气的组成如下，其压力为2.45MPa。要求产品氢的纯度为99.99%
组成H2COCH4CO2％（体）70.912.966.519.56
（V），CO含量不高于10ppm，CO2含量不高于10ppm。试比较10-3-3、L10-4-4流程的塔体积和氢气收率。其结果列于表1：
从表1不难看出，本发明在氢收率高出1%的情况下，其10个塔的总体积比10-3-3小35.3米3，相当于节约吸附剂25%。这对降低吸附塔的造价、节约吸附剂极为有利。
例2、原料气的组成和其压力同例1。对产品氢的纯度及杂质含量要求与例1相同。试比较由10塔运行切换成8塔运行的8-2-2、L8-2-3流程之差别，结果见表2。
表2流 程指 标8 － 2 － 2L8 － 2 － 3循环周期， 秒779640吸附时间， 秒180240处理能力（同10塔相比）下降20％基本不下降
结果表明L8-2-3流程的处理能力与原来10塔基本相同，不会影响下游装置的供氢量。
同样，本发明的工艺流程，当切换成五塔运行时，即L5-2-2流程仍然比文献[1]的5-2-1流程优越，其处理能力比后者大很多。