[go: up one dir, main page]

DE2460513C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Zerlegung von Gasgemischen durch adiabatische Ad- und Desorption - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Zerlegung von Gasgemischen durch adiabatische Ad- und Desorption

Info

Publication number
DE2460513C3
DE2460513C3 DE2460513A DE2460513A DE2460513C3 DE 2460513 C3 DE2460513 C3 DE 2460513C3 DE 2460513 A DE2460513 A DE 2460513A DE 2460513 A DE2460513 A DE 2460513A DE 2460513 C3 DE2460513 C3 DE 2460513C3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
adsorber
pressure
gas
container
ata
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE2460513A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2460513A1 (de
DE2460513B2 (de
Inventor
Fritz 8191 Achmuehle Jakob
Martin Dipl.-Phys. 8135 Soecking Streich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Linde GmbH filed Critical Linde GmbH
Priority to DE2460513A priority Critical patent/DE2460513C3/de
Priority to BR7508144*A priority patent/BR7508144A/pt
Priority to FR7538816A priority patent/FR2294741A1/fr
Priority to NL7514853A priority patent/NL7514853A/xx
Priority to US05/642,601 priority patent/US4021210A/en
Priority to ES443735A priority patent/ES443735A1/es
Priority to CA242,515A priority patent/CA1065769A/en
Publication of DE2460513A1 publication Critical patent/DE2460513A1/de
Publication of DE2460513B2 publication Critical patent/DE2460513B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2460513C3 publication Critical patent/DE2460513C3/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/047—Pressure swing adsorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10—Inorganic adsorbents
    • B01D2253/102—Carbon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10—Inorganic adsorbents
    • B01D2253/106—Silica or silicates
    • B01D2253/108—Zeolites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/16—Hydrogen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/10—Single element gases other than halogens
    • B01D2257/102—Nitrogen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/50—Carbon oxides
    • B01D2257/502—Carbon monoxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/50—Carbon oxides
    • B01D2257/504—Carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
    • B01D2257/702—Hydrocarbons
    • B01D2257/7022—Aliphatic hydrocarbons
    • B01D2257/7025—Methane
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/40011—Methods relating to the process cycle in pressure or temperature swing adsorption
    • B01D2259/40028—Depressurization
    • B01D2259/4003—Depressurization with two sub-steps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/40011—Methods relating to the process cycle in pressure or temperature swing adsorption
    • B01D2259/40043—Purging
    • B01D2259/4005—Nature of purge gas
    • B01D2259/40052—Recycled product or process gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/40011—Methods relating to the process cycle in pressure or temperature swing adsorption
    • B01D2259/40058—Number of sequence steps, including sub-steps, per cycle
    • B01D2259/40064—Five
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/40011—Methods relating to the process cycle in pressure or temperature swing adsorption
    • B01D2259/40077—Direction of flow
    • B01D2259/40081—Counter-current
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/402—Further details for adsorption processes and devices using two beds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/047—Pressure swing adsorption
    • B01D53/053—Pressure swing adsorption with storage or buffer vessel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/20—Capture or disposal of greenhouse gases of methane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Zerlegung von Gasgemischen durch adiabatische Ad- und Desorption in einer Anlage, bestehend aus mindestens zwei mit einem geeigneten Adsorptionsmittel versehenen Adsorbern, wobei das Gasgemisch unter Druck durch einen Adsorber geleitet, vom Auslaßende dieses Adsorbers ein Strom an vom Adsorptionsmittel zurückgehaltenen Komponenten freien Produktgases abgezogen und der Strom des Gasgemisches auf den oder einen anderen Adsorber umgeschaltet wird, sobald die Konzentration der vom Adsorptionsmittel zurückgehaltenen Komponenten an einer bestimmten Stelle vor dem Auslaßende des Adsorbers im Gasstrom einen bestimmten Wert überschreitet, wonach der Druck im beladenen Adsorber gesenkt und das dabei entweichende Gas zum Wiederaufdrücken des oder der anderen Adsor
ber verwendet wird.
Es ist bei einem adiabatischen Verfahren zum Abtrennen von einer oder mehreren Komponenten aus Gasgemischen bekannt (DE-AS 1 769936), ein Gas-ϊ gemisch in einer Anlage, bestehend aus vier bzw. fünf Adsorbern, in einen reinen Produktgasstrom und in einen mit Verunreinigungen angereicherten Gasstrom zu zerlegen. Bei diesem bekannten Verfahren wird nach dem Beladen eines Adsorbers zunächst ein
in Druckausgleich mit einem anderen, zuvor gespülten Adsorber herbeigeführt, sodann der Druck in dem gleichen Adsorber zunächst im Gleichstrom gesenkt und das dabei freigesetzte Gas zum Spülen eines anderen Adsorbers verwendet, worauf in dem betreffenden Adsorber eine Gegenstromdrucksenkung zur Freisetzung der zuvor adsorbierten Komponenten erfolgt, wonach der Adsorber gespült und nach Steigerung des in ihm herrschenden Druckes teils durch Druckausgleich mit einem zuvor beladenen Adsorber, teils mit Hilfe des Produktgases auf den Adsorptionsdruck wieder zur Adsorption zur Verfügung steht. Abgesehen davon, daß sich dieses bekannte Verfahren wegen der zahlreichen Verfahrensschritte nur in einer Anlage mit mindestens vier Adsorbern durch-
2ί führen läßt, ist es außerdem mit dem Nachteil behaftet, daß eine solche Anlage zahlreiche (mindestens 31) Ventile benötigt, um die einzelnen Gasströme zu lenken. Es liegt auf der Hand, daß das eine Adsorberanlage nicht nur verteuert, sondern auch sehr störanfällig
in macht.
Ein weiteres Verfahren zum wärmelosen Desorbieren eines beladenen Adsorptionsbettes durch Entspannen und Rückspulen mit adsorbatfreiem Gas ist in der DE-AS 1 282 608 beschrieben. Bei diesem beil kannten Verfahren wird ein beladenes Adsorptionsbett in der Beladungsrichtung auf einen zwischen dem Adsorptions- und dem Desorptionsdruck liegenden Druck entspannt und das abströmende Gas abgezogen und getrennt aufgefangen. Anschließend wird das Adsorptionsbett auf den Desorptionsdruck entspannt und mit dem abgezogenen und gtirennt aufgefangenen Gas und anschließend mit im wesentlichen adsorbatfreiem Gas gespült.
Dieses bekannte Verfahren hat jedoch den Nach-
4-, teil, daß die in den weiteren Drucksenkungsschritten anfallenden Gase nicht wieder in den Prozeß zurück-, sondern anderen Verwendungszwecken zugeführt werden, was letztlich einen Verlust an Kompressionsenergie bedeutet.
-)0 Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, bei denen diese Nachteile vermieden sind und die es gestatten, ein Gasgemisch in ein reines Produkt und in einen an Verunreinigungen angereicher-
-,5 ten Strom in einer hinsichtlich der aufzuwendenden Kompressionsenergie äußest sparsamen Weise zu zerlegen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die bei der Drucksenkung des beladenen Ad-
h0 sorbers freigesetzten Gase in mindestens zwei getrennten Behältern aufgefangen werden, wobei das Gas des zuletzt gefüllten Behälters zum Spülen und das Gas des oder der übrigen Behälter zum Wiederaufdrücken desselben oder der anderen Adsorber
b5 verwendet wird.
Das Verfahren der Erfindung kann also im einfachsten Fall in einer Anlage durchgeführt werden, die aus zwei mit einem geeigneten Adsorptionsmittel ver-
sehenen Adsorbern besteht, die mit zwei Speicherbehältern verbunden sind. Vorteilhafterweise wird jedoch mit drei oder mehreren Speicherbehältern gearbeitet. Bei der Verwendung von drei Speicherbehältern sind die beiden ersten Speicherbehälter vorzugsweise starre volumenunveränderliche Behälter, während der dritte auch ein volumenveränderlicher Behälter sein kann.
Zur Absperrung der Speicherbehälter und zur Lenkung der Gasströme genügen dabei wenige Ventile.
Beim Verfahren der Erfindung wird das aus mehreren Komponenten bestehende Rohgas durch einen mit einem Adsorptionsmittel, ζ. Β. Molekularsieb, Silikagel oder Aktivkohle, beschickten Behälter bei einem erhöhten Druck geleitet, wobei die Verunreinigungen vom Adsorptionsmittel zurückgehalten werden, während das nicht adsorbierte Gas, das Produktgas, vom Auslaßende des Adsorbers abströmt. Dies wird so lange forgesetzt, bis an einer bestimmten Stelle vordem Austrittsende des Adsorbers im Gasstrom meßbare Mengen an Verunreinigungen aufzutreten beginnen. Zu diesem Zeitpunkt wird der Strom des Rohgases auf den zweiten, in der Zwischenzeit regenerierten Adsorber umgeschaltet.
Während nun im zweiten Adsorber der eben geschilderte Adsorptionsvorgang abläuft, wird im ersten beladenen Adsorber das erfindungsgemäße Entladungsverfahren vollzogen. Hierzu wird der Adsorber nach Beendigung der Adsorption über sein Auslaßende mit dem ersten Speicherbehälter verbunden und zwischen beiden ein Druckausgleich herbeigeführt. Der Speicherbehälter ist dabei so dimensioniert, daß der Druck im Adsorber auf etwa zwei Drittel seines ursprünglichen Wertes absinkt. Danach wird der gleic ie Adsorber ebenfalls über sein Auslaßende mit dem zweiten Speicherbehälter in Verbindung gebracH und damit der Druck auf etwa die Hälfte des urspi ünglichen Wertes gesenkt.
A ischließend wird nun durch eine weitere Drucksenkung auf ein Niveau, das durch die an das Restgas gestellten Anforderungen gegeben ist, der Adsorber weitgehenu in den dritten Speicherbehälter entleert. Die Beladung der Adsorber erfolgt so, daß stets an der Produktaustrittsseite eine erhebliche Menge unbeladenen Adsorbens verbleibt. Auf diese Weise verläßt während des Entspannungsvorganges nur Gas mit Produktqualität den Adsorber.
Der Inhalt des dritten Speicherbehälter befindet sich nach der Füllung entweder auf etwas höherem Druck als das Restgas oder auf Restgasdruck. Im ersten Fall wird er anschließend durch den Adsorber in die Restgaslcitung bis zum Druckausgleich entladen. Im zweiten Fall wird das aus dem Adsorber gespeicherte Gasvolumen durch ein Gebläse abgesaugt und in die Restgasleitung gedrückt. Dieses Gebläse kann im Strömungsweg a) vor dem Adsorber oder b) nach dem Adsorber stehen. Fall a) bietet energetische, Fall b) funktionelle Vorteile. Die adsorbierten Bestandteile werden in das hindurchströmende Gas desorbiert. Ist der dritte Speicherbehälter ein volumenveränderlicher Behälter, so kann er erheblich kleiner sein. Er entleert sich bei konstantem Druck unter dem Einfluß des Gewichtes der Gasometerglocke oder der beschriebenen Gebläse.
Nach Beendigung der Desorption wird die Verbindung zwischen Adsorber und drittem Speicherbehälter unterbrochen und gegebenenfalls das Gebläse abeeschaltet. Statt dessen wird der Adsorber nun mit dem zweiten Speicherbehälter in Verbindung gebracht und auf diese Weise der Druck im Adsorber wieder erhöht. Nach erfolgtem Druckausgleich wird die Verbindung zwischen dem Adsorber und dem -. zweiten Speicherbehälter ebenfalls unterbrochen und der Adsorber mit dem ersten Speicherbehälter in Ver bindung gebracht. Auf diese Weise erfolgt eine weitere Drucksteigerung im Adsorber. Nach Druckausgleich mit dem ersten Speicherbehälter ist der Druck in im Adsorber wieder auf etwa zwei Drittel seines Anfangswertes aufgebaut. Der Aufbau des letzten Drittels erfolgt durch Einströmen von Produktgas.
Auf diese Weise gelingt es, etwa zwei Drittel der für die Kompression des Adsorberinhaltes aufgewendeten Kompressionsenergie wiederzugewinnen.
Statt die Adsorber im Gleichstrom, d. h. über das saubere Adsorberende, in die Speicherbehälter zu entleeren, kann es unter Umständen vorteilhaft sein, die dem Druckab- und -aufbau dienenden Speicherbehälter mit dem unreinen, d. h. Rohgasende der Adsorber zu verbinden, d. h. im Gegenstrom zu arbeiten. Der der Aufnahme des Spülgases rV>;nendc Speicherbehälter muß allerdings stets mit Jero reinen, dem Produktende verbunden sein.
i-, Die Dauer eines erfindungsgemäßen Adsorptions-Desorptions-Zyklus beträgt im allgemeinen 1 bis 45 min. Bevorzugt wird jedoch eine Schaltzeit von 4 bis 6 min.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird bei Raumj» temperaturen durchgeführt.
Die Erfindung sei weiterhin an Hand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Anlage mit zwei Adsorbern und drei j-j Speicherbehältern,
Fig. 2 ein Zeitablaufschema, und
Fig. 3 ein Druckablaiifschema innerhalb eines Adsorbers.
Die in Fig. 1 gezeigte Anlage enthält zwei Adsor-41, ber 1 und 2, die mit einem geeigneten Adsorptionsmittel, beispielsweise einem Molekularsieb, beschickt sind, sowie drei Speicherbehälter 3, 4 und 5, die als vo:umenunveränderliche Behälter ausgebildet sind. In der in der Figur dargestellten Schaltphase ist der Ad-4-, sorber 1 auf Adsorption und der Adsorber 2 auf Desorption und Druckwechsel geschaltet. Durch Leitung 6 und das Ventil 7 treten unter einem Druck von 30 ata 3357 NmVh Rohgas in den Adsorber 1 ein. Das Rohgas hat folgende Zusammensetzung:
-„, H2 73 Vol.-%
N2 0,2 Vol.-%
CO 12 Vol.-%
CH4 4,8 Vol.-%
CO2 10 Vol.-%.
5r, Die Ventile 8, 9, 10 und 11 vor und hinter dem Adsorber 1 sind geschlossen. Durch Ventil 12 und Leitung 13 strömt reiner Wasserstoff, dessen Verunreinigungsanteil unter V100 Vol.-fo liegt, ab. Hinter einer später zu beschreibenden Abzweigung werden 1700 NmVh reiner Wasserstoff abgezogen.
Während der Zeit, wo der Adsorber 1 auf Adsorption geschaltet ist, wird im Adsorber 2 der Druck abgebaut, die Desorption vorgenommen und der Druck wieder auf den Adsorptionsdruck aufgebaut. Kurz b5 nach dem Umschalten auf Druckabbau ist von den vor und hinter dem Adsorber 2 befindlichen Ventilen 14,15,16,17,18 uiid 19 lediglich das Ventil 16 offen. Durch Abströmen eines Teils des im Adsorber 2 be-
findlichen Druckgases in den Speicherbehälter 3, der sich auf einem Druck von etwa 20 ata befindet, wird zwischen beiden Behältern ein Druckausgleich herbeigeführt, der dazu führt, daß im Adsorber der Druck von 30 ata auf 22 ata sinkt und im Speicherbehälter 3 gleichzeitig von 20 ata auf 22 ata steigt. Nach erfolgtem Druckausgleich wird Ventil 16 geschlossen und Ventil 17 zum Druckausgleich zwischen dem Adsorber 2 und dem Speicherbehälter 4 geöffnet. Der Speicherbehälter 4 befindet sich auf einem Druck von 12 ata und nimmt bis zu einem Druck von 14 ata Gas ims dem Adsorber 2 auf, dessen Druck dabei auf 14 ata sinkt. Danach wird das Ventil 17 geschlossen und das Ventil 18 geöffnet, das die Verbindung zwischem dem Adsorber 2 und dem Speicherbehälter 5 über die Umleitung mit dem Ventil 20 herstellt. Der Speicherbehälter 5 ist ein relativ großer Behälter, in dem ein Druck von etwa 3,5 ata herrscht. Durch Druckausgleich mit dem Adsorber 2 steiet dieser Druck auf etwa 4 ata.
Nach vollzogenem Druckausgleich wird das Ventil 20 geschlossen, das Ventil 15 geöffnet und das Gebläse 21 oder 22 eingeschaltet. Auf diese Weise wird das im Behälter 5 befindliche Gas nach eventueller Kühlung in einem Kühler 23 über die Füllmasse-des Adsorbers 2 gesaugt und nimmt dabei alle zuvor dort adsorbierten Komponenten auf. Durch Leitung 24 strömen 1657 NmVh Restgas unter einem Druck von 4 ata ab. Das Restgas hat folgende Zusammensetzung:
H2 45 Vol.-%
N2 0,4 Vol.-%
CO 24,6 Vol.-%
CH4 9,7 VaL-%
CO, 20,3 Vol.-%.
Nach Beendigung der Desorption wird im Adsorber 2 der Druck wieder aufgebaut. Hierzu wird das Gebläse 21 oder 22 abgeschaltet, die Ventile 15 und 18 geschlossen und dafür das Ventil 17 geöffnet. Durch Druckausgleich zwischen dem Behälter 4 und dem Adsorber 2 sinkt der Druck im Behälter 4 von 14 auf 12 ata, während der Druck im Adsorber 2 von 4 ata auf 12 ata steigt. Danach wird das Ventil 17 geschlossen und das Ventil 16 geöffnet, worauf der Druck im Speicherbehälter 3 von 22 auf 20 ata sinkt und der im Adsorber 2 von 12 auf 20 ata steigt. Schließlich wird das Ventil 16 geschlossen und das Ventil 19 geöffnet, wobei aus der Produktgasleitung, wo das Gas unter einem Druck von 30 ata steht, ein Teil abgezweigt und in den Adsorber 2 geleitet wird, bis dort der Druck von 20 auf 30 ata gestiegen ist. Dann wird das Ventil 19 geschlossen, und der Adsorber 2 ist bereit, nach öffnung des Ventils 14 wieder mit Rohgas beschickt zu werden.
Die Wasserstoffausbeute beim beschriebenen Beispiel beträgt 69,4%.
Der Speicherbehälter 5 kann auch als volumenvariabler Behälter ausgeführt sein. Zwar sind volumen
variable Behälter etwas komplizierter aufgebaut als volumeninvariable, doch können sie viel kleiner sein. Außerdem besteht bei ihrer Verwendung die Möglichkeit, das Gebläse 21, den Nachkühler 23 und den Umgang mit dem Ventil 20 sowie das Gebläse 22 einzusparen, wenn dafür Sorge getragen ist, daß über dem volumenvariablen Behälter ein Außendruck von etwa 4 ata aufrechterhalten wird.
Fig. 2 zeigt ein Zeitablaufschema für den Druckabbau, die Desorption und den Druckaufbau in einem Adsorber. Auf der Ordinate ist der Druck im Adsorber und auf der Abszisse die Schalt/.eit in % aufgetragen. Die erste Drucksenkung erfolgt durch Druckausgleich mit dem Speicherbehälter 3, woran sich weitere Drucksenkungen durch Zusammenschalten mit dun Speicherbehältern 4 und 5 ergeben. Nach vollendetem Druckausgleich mit dem Behälter 5 ist der niedrigste Druck im System erreicht. Dann erfolgt das Durchsaugen von Gas aus dem Behälter 5 mit Ilille des Gebläses 22 durch den Adsorber. Dies ist die am längsten dauernde Phase, während der sich der Druck im Adsorber praktisch kaum ändert. Nach vollzogener Desorption erfolgt allmählicher Druckaufbau durch Verbindung nacheinander mit den Behältern 4 bzw. 3. der bis zu einem Druck von 20 ata im Adsorber führt. Der restliche Druckaufbau bis 30 ata erfolgt durch Einleiten von Produktgas.
in Fig. 3 ist ein Druckablaufschema für einen Adsorber gezeigt. Dabei zeigen die ausgezogenen Pfeile den Druckverlauf im Adsorber, während die gestrichelten Pfeile Gasübergänge von dem Adsorber zu den Speicherbehäitern bzw. von den Speicherbehältern zum Adsorber symbolisieren. Die Höhe der in Form von Rechtecken wiedergegebenen Speicherbehälter gibt gleichzeitig deren Druckschwankungen wieder.
Nach Verbindung mit dem Behälter 3 sinkt der Druck im Adsorber zunächst von 30 auf 22 ata, während der Druck im Behälter 3 von 20 auf 22 ata steigt. Durch Verbindung mit dem Behälter 4 sinkt der Druck im Adsorber von 22 auf 14 ata, während der Druck im Behälter 4 von 12 auf 14 ata steigt. Die Verbindung des Adsorbers mit dem Behälter 5 führt zu einer Drucksenkung bis auf 4 ata, während der Druck in diesem Behälter von 3,5 auf 4 ata steigt. Während des Entleerens des Behälters über das Gebläse 21 bleibt der Druck im Adsorber gleich, nämlich bei 4 ata, während der des Behälters 5 auf 3,5 ata absinkt. Durch Verbindung mit dem Behälter 4 wird der Druck im Adsorber von 4 auf 12 ata gesteigert, während der des Behälters 4 von 14 auf 12 ata sinkt. Die nächste Drucksteigerung wird durch Verbindung mit dem Behälter 3 erzeugt, die bis zu einem Druck von 20 ata führt, wobei der Druck im Behälter 3 von 22 auf 20 ata absinkt. Die letzte Drucksteigerung von 20 auf 30 ata wird durch Zuführen von Produktgas bewerkstelligt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Zerlegung von Gasgemischen durch adiabatische Ad- und Desorption in einer Anlage, bestehend aus mindestens zwei mit einem geeigneten Adsorptionsmittel versehenen Adsorbern, wobei das Gasgemisch unter Druck durch einen Adsorber geleitet, vom Auslaßende dieses Adsorbers ein Strom an vom Adsorptionsmittel zurückgehaltenen Komponenten freien Produktgases abgezogen und der Strom des Gasgemisches auf den oder einen anderen Adsorber umgeschaltet wird, sobald die Konzentration der vom Adsorptionsmittel zurückgehaltenen Komponenten an einer bestimmten Stelle vor dem Auslaßende des Adsorbers im Gasstrom einen bestimmten Wert überschreitet, wonach der Druck im beladenen Adsorber gesenkt und das dabei entweichende Gas zum Wiederaufdrücken des oder der anderen Adsorber verwendet wird, dadurch gekennzeichnei.daß die bei der Drucksenkung des beladenen Adsorbers freigesetzten Gase in mindestens zwei getrennten Behältern aufgefangen werden, wobei das Gas des zuletzt gefüllten Behälters zum Spülen und das Gas des oder der übrigen Behälter zum Wiederaufdrücken desselben oder der anderen Adsorbei verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülen im Gegenstrom zur Adsorption erfolgt.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit mindestens zwei Adsorbern, dadurch gekeniizeichr-t, daß die Enden der Adsorber (1, 2) über Ventile (9, 10, 11, 16, 17, 18) mit mindestens zwei getrennten Speicherbehältern (3, 4, 5) verbunden sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß beide Adsorber (1 und 2) an ihrer Einlaßseite mit einer mit einem Gebläse (22) versehenen Restgasleitung (24) verbunden sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Speicherbehälter niedrigsten Druckes (5) und den Adsorbern (1 und 2) ein Gebläse (21) angeordnet ist.
DE2460513A 1974-12-20 1974-12-20 Verfahren und Vorrichtung zur Zerlegung von Gasgemischen durch adiabatische Ad- und Desorption Expired DE2460513C3 (de)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2460513A DE2460513C3 (de) 1974-12-20 1974-12-20 Verfahren und Vorrichtung zur Zerlegung von Gasgemischen durch adiabatische Ad- und Desorption
BR7508144*A BR7508144A (pt) 1974-12-20 1975-12-09 Processo,e aparelho para fracionamento de misturas de gases mediante adsorcao e dessorcao adiabatica
FR7538816A FR2294741A1 (fr) 1974-12-20 1975-12-18 Procede et dispositif pour la separation de melanges gazeux par adsorption et desorption selectives
US05/642,601 US4021210A (en) 1974-12-20 1975-12-19 Adsorption system
NL7514853A NL7514853A (nl) 1974-12-20 1975-12-19 Werkwijze en inrichting voor het ontleden van gasmengsels door adiabatische adsorptie en de- sorptie.
ES443735A ES443735A1 (es) 1974-12-20 1975-12-20 Procedimiento para la descomposicion de mezclas de gas por adsorcion y desorcion adiabaticas.
CA242,515A CA1065769A (en) 1974-12-20 1975-12-22 Adsorption system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2460513A DE2460513C3 (de) 1974-12-20 1974-12-20 Verfahren und Vorrichtung zur Zerlegung von Gasgemischen durch adiabatische Ad- und Desorption

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2460513A1 DE2460513A1 (de) 1976-07-01
DE2460513B2 DE2460513B2 (de) 1978-06-01
DE2460513C3 true DE2460513C3 (de) 1979-01-25

Family

ID=5934084

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2460513A Expired DE2460513C3 (de) 1974-12-20 1974-12-20 Verfahren und Vorrichtung zur Zerlegung von Gasgemischen durch adiabatische Ad- und Desorption

Country Status (7)

Country Link
US (1) US4021210A (de)
BR (1) BR7508144A (de)
CA (1) CA1065769A (de)
DE (1) DE2460513C3 (de)
ES (1) ES443735A1 (de)
FR (1) FR2294741A1 (de)
NL (1) NL7514853A (de)

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE409553B (sv) * 1976-10-04 1979-08-27 Aga Ab Sett vid fraktionering av en gasblandning under utnyttjande av minst tva beddar
US4077779A (en) * 1976-10-15 1978-03-07 Air Products And Chemicals, Inc. Hydrogen purification by selective adsorption
US4194890A (en) * 1976-11-26 1980-03-25 Greene & Kellogg, Inc. Pressure swing adsorption process and system for gas separation
US4263018A (en) * 1978-02-01 1981-04-21 Greene & Kellogg Pressure swing adsorption process and system for gas separation
DE2916585A1 (de) * 1979-04-24 1980-11-06 Linde Ag Druckwechsel-adsorptionsverfahren
DE2930782A1 (de) * 1979-07-28 1981-02-12 Linde Ag Verfahren zur adsorptiven reinigung oder zerlegung von gasgemischen
DE3122701A1 (de) * 1981-06-06 1982-12-23 Bergwerksverband Gmbh, 4300 Essen Verfahren zur trennung von gasgemischen mittels druckwechseltechnik
US4440548A (en) * 1982-04-19 1984-04-03 Calgon Carbon Corporation Pressure swing absorption system
US4449990A (en) * 1982-09-10 1984-05-22 Invacare Respiratory Corp. Method and apparatus for fractioning oxygen
US4461630A (en) * 1982-09-30 1984-07-24 Union Carbide Corporation Product recovery in pressure swing adsorption process and system
AU567567B2 (en) * 1982-09-30 1987-11-26 Union Carbide Corporation Modified purge cycle in pressure swing adsorption process
US4468237A (en) * 1982-10-19 1984-08-28 Union Carbide Corporation Pressure swing adsorption with direct and indirect pressure equalizations
FR2534827A1 (fr) * 1982-10-22 1984-04-27 Air Liquide Procede de traitement de gaz par adsorption comportant plusieurs adsorbeurs en phase de production simultanee
US4482361A (en) * 1983-01-14 1984-11-13 Union Carbide Corporation Pressure swing adsorption process
US4539019A (en) * 1983-09-29 1985-09-03 Air Products & Chemicals, Inc. Control system for air fractionation by selective adsorption
US4552571A (en) * 1984-04-05 1985-11-12 Vbm Corporation Oxygen generator with two compressor stages
US4530705A (en) * 1984-04-16 1985-07-23 Firey Joseph C Cyclic gas separator
US4636226A (en) * 1985-08-26 1987-01-13 Vbm Corporation High pressure oxygen production system
US4816039A (en) * 1986-02-24 1989-03-28 The Boc Group, Inc. PSA multicomponent separation utilizing tank equalization
US5370728A (en) * 1993-09-07 1994-12-06 Praxair Technology, Inc. Single bed pressure swing adsorption system and process
US5403385A (en) * 1994-02-08 1995-04-04 Alberta Research Council Serial flow pressure swing adsorption process for gas separation
US5604047A (en) * 1995-06-23 1997-02-18 Exxon Research And Engineering Company Carbon monoxide removal method based on adsorption/steam desorption cycle
FR2755875B1 (fr) * 1996-11-15 1999-01-29 Air Liquide Procede et installation de separation de melanges gazeux par adsorption a variation de pression
US5871565A (en) * 1997-01-15 1999-02-16 Praxair Technology, Inc. Vacuum/pressure swing adsorption (VPSA) for production of an oxygen enriched gas
US6558451B2 (en) * 2000-05-10 2003-05-06 Airsep Corporation Multiple bed pressure swing adsorption method and apparatus

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1580194A (en) * 1924-03-28 1926-04-13 Clifton A Glass Oil tank
BE589295A (de) * 1957-11-21
NL136032C (de) * 1961-12-18 1900-01-01
FR2070387A5 (de) * 1969-12-03 1971-09-10 Air Liquide
FR2097633A5 (de) * 1970-07-16 1972-03-03 Air Liquide
BE792039A (fr) * 1971-11-30 1973-05-29 Air Liquide Procede et installation de fractionnement d'un melange gazeux par adsorption
US3788036A (en) * 1972-07-26 1974-01-29 D Stahl Pressure equalization and purging system for heatless adsorption systems

Also Published As

Publication number Publication date
ES443735A1 (es) 1977-04-16
FR2294741A1 (fr) 1976-07-16
DE2460513A1 (de) 1976-07-01
BR7508144A (pt) 1976-08-24
FR2294741B1 (de) 1980-02-08
DE2460513B2 (de) 1978-06-01
NL7514853A (nl) 1976-06-22
CA1065769A (en) 1979-11-06
US4021210A (en) 1977-05-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2460513C3 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Zerlegung von Gasgemischen durch adiabatische Ad- und Desorption
DE3327091C2 (de)
DE69514190T2 (de) Verbessertes Druckwechseladsorptionsverfahren
DE2153808C3 (de) Adiabatisches Verfahren zum Abtrennen von einer oder mehreren Komponenten aus Gasgemischen
DE2214820C3 (de) Verfahren zur Abtrennung von Stickstoff aus Luft
DE2724763C2 (de) Verfahren zum Reinigen und Zerlegen eines Gasgemisches
DE69206171T2 (de) Verfahren zum Trennen von Vielkomponentengasmischungen durch selektive Adsorption.
DE3716899C1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Heliumgewinnung
DE69303074T2 (de) Verfahren zur Abtrennung von Stickstoff-Gas
WO1988009306A1 (fr) Procede d'enrichissement d'helium
EP0019105A2 (de) Druckwechsel-Adsorptionsverfahren und seine Anwendung bei der Herstellung organischer Säuren
DE2153807A1 (de) Adiabatisches druckwechselverfahren zur trennung von gasgemischen durch selektive adsorption
DE3132758A1 (de) Absorptionsverfahren
DE3222560A1 (de) Verfahren zur abtrennung und gewinnung von relativ stark an adsorptionsmitteln adsorbierbaren gasen aus ansonsten im wesentlichen nur leichter adsorbierbare gase enthaltenden gasgemischen sowie anlage zum durchfuehren dieses verfahrens
DE3122701A1 (de) Verfahren zur trennung von gasgemischen mittels druckwechseltechnik
DE69013051T2 (de) Adsorptionsverfahren zur Herstellung von zwei Gasströmen aus einer Gasmischung.
DE2729558C3 (de) Adsorptions/Desorptionsverfahren zur Gewinnung von Wasserstoff
DE3045978A1 (de) Verfahren zum trennen eines gasgemisches
DE2624346C2 (de)
EP0092695A1 (de) Verfahren zur Gewinnung von Edelgasen mit kleinen Atomdurchmessern, insbes. Helium aus Sauerstoff und/oder Stickstoff enthaltenden Gasgemischen
DE2303153A1 (de) Verfahren zum zerlegen von luft
DE60112518T2 (de) Druckwechseladsorptionsverfahren mit Produktgasabgabe bei sinkendem Druck im Adsorptionsbett
DE1769936A1 (de) Selektives Adsorptionsverfahren
EP0146646B1 (de) Verfahren zur Abtrennung und Gewinnung von relativ stark an Adsorptionsmitteln adsorbierbaren Gasen aus ansonsten im wesentlichen nur schwächer adsorbierbare Gase enthaltenden Gasgemischen
DE2702784C2 (de) Verfahren zum Zerlegen eines Gasgemisches

Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
8339 Ceased/non-payment of the annual fee