DE2110832A1

DE2110832A1 - Verfahren und Vorrichtung zur zyklischen Gasreinigung

Info

Publication number: DE2110832A1
Application number: DE19712110832
Authority: DE
Inventors: Nelson Warren Leonard
Original assignee: Al E and C Ltd
Current assignee: Al E and C Ltd
Priority date: 1970-03-11
Filing date: 1971-03-06
Publication date: 1971-11-04
Also published as: IT970546B; US3710547A; CA950364A; FR2084301A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein zyklisches

zwei Reinigungsverfahren von Gasen mit mindestens unerwünschten Produkten oder Verunreinigungen, wobei die Gase in Kontakt mit einem Adsorptionsbett gebracht werden, das in mindestens zwei Adsorptionsabschnitte oder -massen geteilt ist. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein verbessertes Verfahren zur Regeneration des Adsorptionebettes.

Obvrolil die in der Beschreibung genannten unerwünschten Produkte Wasser (H„0) und Kohlendioxyd (CO₂) sind, versteht es

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Postscheck: Frankfurt/Main 6763 Bsnk: Dresdner Bank AG. Wiesbaden. Konto-Nr. 276 807

sich, daß die Produkte nur zur Illustration der Erfindung angegeben sind, ohne eine Beschränkung darzustellen, und daß die Gase von einer großen Zahl anderer unerwünschter Produkte gereinigt werden können.

Es ist bekannt, daß gasförmige Produkte bevorzugt von Adsorptionsmassen zurückgehalten werden können. Jede Adsorptionsstufe, die aufeinanderfolgend die Konzentration einer oder mehrerer Komponenten in dem zu reinigenden Gas reduziert - wobei die Komponenten von der Adsorptionsmasse zurückgehalten werden - wird von einer Regenerations-oder Desorptbnsetufe gefolgt, um die zurückgehaltenen Komponenten von der Adsorptionsmasse herauszuziehen»

Diese Regenerations- oder De s ο rp'; ions stufe kann durch jede bekannte Technik, z.B. Dekompression, wärmeerzeugende Addition, Vakuum- oder Druckreduktion, -.Elution oder dergleichen realisiert werden»

Die Desorption durch Elutiori wird im allgemeinen durch gegenläufige, auf die Adsorptionsmasse gerichtete Zirkulation eines Teils dm reinen Produktes erhalten, das während der Adsorptionsstufe entsteht» Die adsorbierten Komponenten werden dtjrati Lösung im Elutionsgas extrahiert» Dißser Verffthrensweg führt jjedoch zu einer recht beachtlichen Ver- 'k~. ,■; ine rang ties Wirkungsgrades der Äbsorptionsstufe, und :L.-iOlgs der Menge des reinen oder Re aktivle rungs gasas»

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das für die Reaktivierung der Adsorptionsmaese notwendig ist.

Um auf eine zwei hauptsächlich unerwünschte Produkte enthaltende Gasmischung zu arbeiten, kann man auch zwei unterschiedliche Adsorptionsmassen verwenden, wobei die Adsorptionskapazität jeder Masse für eines der unerwünschten Produkte spezifisch ist.

Das normale Arbeitsverfahren zur Reinigung eines Gases durch ä Adsorption besteht darin, in dem Adsorptionsarbeitsbett, zusätzlich zum erforderlichen reinen Produkt, genügend Gas zur Regeneration der Massen oder Abschnitte zu erhalten, in die das Bett geteilt ist.

Es ist nun ein Weg gefunden worden, den Betrag des Reaktivierungsgases minimal zu halten, das zur Entfernung der Verunreinigungen von den Adsorptionsmassen notwendig ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist jedes Adsorptionsbett ' in zwei Abschnitte geteilt· Der erste Abschnitt dee Bettes adsorbiert das Wasser von den zu reinigenden Gasen, während der zweite Abschnitt das Kohlendioxyd adsorbiert. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird die Regeneration in einer ersten Stufe dadurch realisiert, daß man nach Druckverminderung eine gasförmige Mischung auf das Adsorptionsbett im Gegenlauf zur Adsorptionsrichtung einführt,

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wobei die gasförmige Mischung dadurch erhalten wird, daß man mit einem gegebenen Volumen des Reaktivierungsgases einen Gasstrom kombiniert, der aus einem Fluß der Mischung zwischen den zwei Abschnitten des Bettes kommt, wobei diese Mischung dem Volumen dee durch den ersten Adsorptionsabschnitt laufenden Reaktivierungsgases äquivalent ist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Gasmischung vor der Einführung auf das Adsorptionsbett erwärmt und beispielsweise durch ein Gebläse rezirkuliert.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird in einer zweiten Stufe - nachdem genug ¥ärme in das Bett gegeben worden ist - das Gebläse überbrückt, und die Gesamtheit des Bettes wird mit dem möglicherweise von dem Produkt genommenen reinen Reaktivierungsgae gereinigt.

Gemäß einem weiteren anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in einer dritten Stufe das Reaktivierungsgebläse wieder eingeschaltet, und das Adsorptionsbett wird durch eine andere Rezirkulationsgasmischung gekühlt, die man dadurch eihält , daß man mit Reaktvierungsgas einen Gasstrom kombiniert, der aus dem Raum zwischen den zwei Abschnitten im Bett kommt, während in einer vierten Stufe vor der Druckbelüftung das Adsorptionsbett weiter nur von dem möglicherweise vom Produkt genommenen Reaktivlerungsgas gekühlt wird.

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Alternativ kann anstelle der drei oder vier oben beschriebenen Stufen das erwärmte und gereinigte Bett von dem gereinigten Zufuhrgas gekühlt werden, das im Gleichstrom mit der Adsorptionsrichtung durch das Bett streicht.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist jede beliebige Anlage, die die Adsorption und Regeneration gemäß dem obigen Verfahren gestattet und insbesondere jede Adsorptionsanlage, in der ein Auslaß auf dem Adsorptionstank bei einem geeigneten Niveau zwischen den beiden Abschnitten ™ des Bettes vorgesehen ist.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen, welche die Betriebsanlage zeigenj

Fig. 1 zeigt ein Zweibettarbeitsverfahren, während

Fig. 2 ein Dreibettarbeitsverfahren zeigt.

In der Zweibettadsorptionsanlage, die in Fig. 1 gezeigt istρ wird zu reinigendes Zufuhrgas durch die Leitung 3ι Leitimg 4^S und Ventil 5¹ in ei-nen in zwei Abschnitte 1· und 1" geteilten Adsorber eingeführt. Das Zufuhr- oder Beselaicktmgsgas wird von in den Abschnitten 1¹ und 1 ^M

oM H„O bzw, 0O₅, g©areinig;t. Da® den Adsorber 1 l© L©itöng 6^S vsid das Ventil 7* verlassende Gas

I U 3 β Ί 9 / ISIJ

wird durch die Leitung 8 zu einem nicht dargestellten geeigneten Tank gebracht. Das Gas in der Leitung 8 ist das geforderte reine Produkt. Der Adsorber 2 !sehnlich dem Adsorber 1 und enthält auch zwei Abschnitte 2* und 2ⁿ für die Ausscheidung von Wasser und Kohlendioxyd.

Während die Adsorption in dem Adsorber 1 ausgeführt wird, wird Adsorber 2 durch die folgenden Stufen regeneriert!

Druck-
- durch/entlastung während fünf Minuten;

durch Einführen einer erwärmten gasförmigen Mischung durch Rohr 13 im Gegenstrom ssisr Adsorpiionsrichtung, wobei die Mischung dadurch, erhalten wird, daß man ein von der Leitung 9 gebrachtes Volumen des Reaktivierungsgases mit einera aus dem Raum zwischen den zwei Abschnitten E¹ und 2^W des Absorbers 2 durch Leitung 10" kommenden Gasstromes kombiniert, wobei die gasförmige Mischung, die trocken bleibt und daher für die Regeneration geeignet ist₉ vorher von einem Gebläse 14 rezirkuliert und isa eisern Heizer 15 erwärmt ist. Diese Stufe wird 17 Minuten ausgeführt.

13 Yoatil F¹¹ auf Leitung 10" und das Ventil 15" werden äffestρ während das Ventil 5" geschlossen ist. Durch Le LCiI^-OTSJuIgOIa. 4" und 16 wird ein dec Volumen des durch die

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Strom vom Adsorber 2 herausgezogen, wobei der Strom über den Wasseradsorptionsabschnitt 2¹ des Adsorbers 2 gelaufen ist.

- Durch weitere Erwärmung des Adsorbers 2 nur mit dem Reaktivierungsgas, wobei das Ventil 11" geschlossen ist, das Gebläse Ik überbrückt ist und der Strom den

Adsorber 2 durch die Leitungen k" und 16 verläßt· Die Stufe wird während 25 Minuten ausgeführt.

- Durch Kühlen des Adsorbers 2 mit einer anderen jjasfb'rmigen Mischung, wobei das Ventil 11" geöffnet ist und der Heizer 15 überbrückt ist und die Mischung dadurch erhalten wird, daß nan mit dem Reaktivxerungsgas der Leitung 9 einen Strom trocknen, aus dem Raum zwischen den zwei Abschnitten 2¹ und 2" des Erzeugers 2 kommenden Gases kombiniert und wobei die gasförmige Mischung im Kühler 12 gekühlt und durch das Gebläse 14 rezirkuliert wird, um durch die Leitung 13 in den Adsorber 2 eingeführt zu werden. Diese Stufe wird 28 Minuten lang \ ausgeführt.

- Durch Kühlen des Adsorbers 2 mit Redsfcivierungsgas, wobei das Ventil 11^H geschlossen ist und das Gebläse 14 und der Heizer 15 überbrückt sind, während der Kühler 12 arbeitet. Diese Stufe dauert kO Minuten lang.

Durch Druckbelüftung mit dem reinen Beschickungsgas

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während fünf Minuten.

Das ganze Desorptionsverfahren dauert 120 Minuten.

In Fig. 2 ist eine Dreibettanlage gezeigt. Die Heizstufe der Dreibettanlage ist ähnlich der für die Zweibettanlage beschriebene Heizungsstufe.

Der mit Kohlendioxyd verunreinigte Abschnitt 3"» beispielsweise des Adsorbers 3 wird mit der gasförmigen Mischung erwärmt, die dadurch erhalten wird, daß man das Reaktivierungsgas mit einem aus dem Raum zwischen den zwei Abschnitten 3¹ void 3^W des Adsorbers 3 kommenden Gases kombiniert, während der mit Wasser verunreinigte Abschnitt 3¹ nur mit einem reinen Stzon erwämt wird. Nachdem das mit Kohlendioxyd verunreinigte Bett durch die gasförmige Mischung erwärmt worden ist, wird die Erwärnrai}gmit dem Reaktivierungsgas durchgeführt, das möglicherweise nur von dem Produkt genommen ist. Während das dritte Bett regeneriert wird, wird das zweite Bett gekühlt. Diese Kühlung wird dadurch bewerkstelligt, daß das gereinigte Produkt durch das Adsorptionsbett und dann durch den Kühler läuft. Da das Bett durchgreifend erwärmt und gereinigt ist, ergibt sich keine Verunreinigung des Produktgases.

Da das Kühlgas zusätzlich in derselben Richtung wie das Beschickungsgas strömt, kann die Kühlstufe als eine Endreinigungsstufe verwendet werden.

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Während beispielsweise der Adsorber 1 arbeitet, werden die Adsorber 2 und 3 durch folgende Stufen regeneriert:

— Zeit: 0 bis 5 Minuten

- der Adsorber 2 wird vom Reaktivierungsgas erwärmt, während das Gebläse "\h überbrückt ist.

- Adsorber 3 wird druckentlastet.

— Zeit: fünf bis zehn Minuten:

- der Adsorber 2 wird mit dem reinen Beschickungsgae druckentlüftet.

- der Adsorber 3 wird mit der gasförmigen Mischung erwärmt, die dadurch erhalten wird, daß man das Reaktivierungsgas und einen aus dein Raum zwischen den zwei Abschnittei 3' «nd 3ⁿ kommenden und vom Gebläse 14 umgewälzten Gasstrom kombiniert.

-- Zeit: 10 bis 41 Minuten:

- der Adsorber 2 wird mit dem vom Adsorber 1 kommenden reinen Beschickungsgas gekühlt.

- der Adsorber 3 wird mit der Gasmischung erwärmt, die man dadurch erhält, daß man Reaktivierungsgas mit einem aus dem Raum zwischen den zwei Abschnitten 3^f und 3"

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kommenden und vom Gebläse 14 umgewälzten Gasstrom kombiniert. ~ Zeit 41 bis 60 Minuten«

- Adsorber 2 wird mit dem aus dem Adsorber 1 kommenden reinen Beschickungsgas gekühlt.

- Adsorber 3 wird mit dem Reaktivierungsgas erwärmt, während das Gebläse 14 überbrückt ist.

Es versteht sich, daß die obige spezielle Beschreibung zur Darstellung der Erfindung gewählt wurde und daß Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Insbesondere ist zu bemerken, daß das Reaktivierungsgas von dem Produkt genommen werden kann oder irgendein für diesen Zweck vorgesehenes Gas sein kann«

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Claims

lfl £. I I U KJ yj £. Patentansprüche

1. Zyklisches Verfahren zum Reinigen von Gasen mit zumindest zwei unerwünschten Produkten, durch Adsorption auf einem in zumindest zwei Abschnitte geteilten Bett, bei dem die Regeneration in einer ersten Stufe durch Einführen atf das Adsorptionsbett im Gegenlauf zur Adsorptionsrichtung nach Druckentlastung realisiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die gasförmige Mischung dadurch erhalten wird, daß man mit einem gegebenen Volumen des Reaktivierungegaseβ

einen aus dem Raum zwischen den zwei Abschnitten des Bet- j

tes kommenden Gasstrom kombiniert, wobei ein dem Volumen des Reaktivierungsgas.es äquivalenter Mischungsetrom durch den ersten Adsorptionsabechnitt hindttrchläuft„

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasmischung vor der Einführung auf das Adsorptionsbett erwärmt und beispielsweise durch ein Gebläse rezirkuliert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich- f net, daß in einer zweiten Sj.ufe, wobei genug Wärme in das Bett gegeben worden ist, das Gebläse überbrückt wird und die Gesamtheit des Bettes mit dem eventuell aus dem Produkt genommenen reinen Reaktivierungsgas gereinigt wird.

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k. Verfahren nach Ansprüchen 1, 2 oder 3t dadurch gekennzeichnet, daß in einer dritten Stufe das Reaktivierungsgebläse wieder eingeschaltet wird und das Adsorptionsbett durch eine andere Rezirkulierungsgasmischung gekühlt wird, die dadurch erhalten wird, daß man mit dem Reaktivierungsgas einen aus dem Raum zwischen den beiden Abschnitten des Bettes kommenden Gasstrom kombiniert, während in einer vierten Stufe vor der- Druckaufgabe das Adsorptionsbett weiter durch das Reaktivierungsgas, das möglicherweise nur von dem Produkt genommen wird, gekühlt wird.

5« Anlage zur Durchführung des Adsorptions- und Regenerationsverfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis h_t dadurch gekennzeichnet, daß ein Auslaß an den-Adsorptionstanks bei einem geeigneten Niveau zwischen zwei Abschnitten des Bettes vorgesehen ist.

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