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PROCEDE DE PURIFICATION DU GAZ CARBONIQUE GENERE PAR
DES PROCEDES INDUSTRIELS ADAPTES, NOTAMMENT PAR FERMENTATION, ET STRUCTURES PURIFICATRICES EMPLOYEES
A CET EFFET.
DESCRIPTION
La présente invention concerne un procédé de purification du gaz carbonique généré par des processus industriels adaptés, notamment par fermentation, et des structures purificatrices employées à cet effet. Comme on le sait, le gaz carbonique utilisé dans le secteur de l'alimentaire (pour gazéifier les eaux minérales, par exemple) doit être particulièrement pur, au sens où il doit être plus spécifiquement exempt de substances qui lui conféreraient des odeurs ou des saveurs qui ne lui sont pas propres.
Pour y parvenir, on a recours à des technologies extrêmement sophistiquées, qui doivent concilier les propriétés intrinsèques des différents produits purifiants et/ou filtrants destinés à obtenir certains résultats partiels tendant vers un résultat final optimal ; et ce, de manière, évidemment, à économiser au maximum le procédé et/ou les moyens qui rendent possible le procédé. Pour mieux comprendre les caractéristiques intrinsèques de l'invention, il est nécessaire d'examiner les problèmes qu'elle se propose de résoudre de manière suffisamment détaillée.
Le processus de récupération traditionnel du gaz carbonique comprend essentiellement les étapes suivantes :
A) lavage du gaz brut issu de processus industriels adaptés ;
B) compression ;
C) purification, désodorisation par adsorption ;
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D) séchage par adsorption ;
E) liquéfaction ;
F) stockage.
Dans certains cas, les étapes C et D sont inversées.
En général, le lavage A est effectué avec de l'eau uniquement ou avec de l'eau contenant des solutions oxydantes (par exemple, du permanganate de potassium), la compression est en général effectuée par des compresseurs non lubrifiés, jusqu'à une pression comprise dans une plage de 15 à 18 bar, pression à laquelle se produit la liquéfaction et le stockage du gaz carbonique liquéfié. La liquéfaction intervenant dans une plage de températures comprises entre-30 et-20 C, il est essentiel que le gaz carbonique soit parfaitement sec.
Le séchage poussé à des valeurs de"point de rosée"très basses peut être obtenu uniquement avec le processus d'adsorption sur alumine, ou sur la famille chimique des tamis moléculaires : on désigne, par ce nom, des tectosilicates mélangés à des oxydes de sodium, de potassium, de magnésium, d'aluminium, de silicium, afin d'exploiter essentiellement la porosité moléculaire typique des zéolithes. La purificationdésodorisation n'est obtenue de manière totale que par l'adsorption sur du charbon actif, après les étapes précédentes de lavage qui éliminent les impuretés les plus grossières.
Les impuretés résiduelles non odorantes (air, par exemple) sont au contraire éliminées dans la phase de liquéfaction, où, restant en phase gazeuse à la température à laquelle le gaz carbonique se liquéfie, elles sont éliminées par des dispositifs spéciaux de ventilation présents dans l'appareillage de liquéfaction. On peut
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donc souligner que, dans les installations de récupération du gaz carbonique, deux parties fonctionnent par adsorption : l'une pour le séchage et l'autre pour la purification-désodorisation. Il est par conséquent opportun de comprendre comment les différents adsorbants cités réalisent la séparation des composants d'un certain mélange gazeux pour les transférer sélectivement sur les surfaces du solide adsorbant.
Les caractéristiques importantes d'un adsorbant sont sa capacité, sa sélectivité, sa régénérabilité, sa cinétique, sa compatibilité et son coût. Un seul type d'adsorbant peut difficilement présenter toutes ces caractéristiques à des niveaux optima, ce que l'on comprendra mieux en les définissant de manière plus large. La capacité, ou "charge", est la quantité d'adsorbat ou composé générique retenue (impureté) par chaque unité de masse ou de volume de l'adsorbant. L'adsorbant doit avoir la propriété de libérer les impuretés adsorbées lorsqu'il est en phase de régénération, de manière à pouvoir être réutilisable cycliquement sans que cela ne diminue trop sa capacité d'adsorption initiale. De plus, l'adsorbant doit pouvoir être régénéré dans des conditions simples, telles que température élevée et basse pression.
Le processus d'adsorption peut réaliser des séparations qui sont impossibles ou coûteuses avec d'autres techniques, comme la distillation, le lavage sélectif de gaz, la filtration par membrane. Cela a permis au processus de l'adsorption solide de prendre de l'importance, même à la suite du développement de la technologie associée aux nouveaux adsorbants. L'adsorption est généralement effectuée sur un lit fixe d'adsorbant. La disposition typique comprend deux lits adsorbants en parallèle, de sorte que l'un d'eux puisse être
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régénéré pendant que l'autre fonctionne. La régénération par chauffage peut être effectuée à l'air, avec une partie du gaz déjà purifié, à la vapeur, etc.
Tous les systèmes de purification font une distinction entre la fonction principale de séchage et la fonction principale de désodorisation qui sont confiées, respectivement, à :
I) un système à alumine, à tamis moléculaire, ou à gel de silice ; à savoir, tous produits adsorbants adaptés au séchage et définis, par conséquent, comme hydrophiles ;
II) un système à charbon actif ; ce charbon existe en différentes qualités, mais possède généralement des propriétés adsorbantes permettant d'éliminer les odeurs.
A la différence des tamis moléculaires, l'éventail des dimensions des pores du charbon est très large, c'est pourquoi les composés retenus peuvent être nombreux, empêchant toute purification sélective complète. Le charbon est en général hydrophobe ; en effet, l'eau, même si elle est arrêtée partiellement en surface, forme une pellicule qui empêche (contrairement à ce qui se produit sur l'alumine ou sur le tamis moléculaire) les composés qui entrent dans la structure poreuse de l'adsorbant de se fixer, interdisant de cette manière l'épuration désirée. La régénération (par chauffage et flux de gaz ou de vapeur généralement à contre-courant) permettra ensuite de faire évaporer et de souffler les impuretés qui se sont fixées physiquement lors de la période précédente d'adsorption-purification.
Si la purification au charbon actif est effectuée avant le séchage, elle présentera, principalement, les avantages et les inconvénients suivants. Un premier
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avantage est dû au fait que l'eau condensée à la surface du charbon dissout une partie des impuretés (en particulier, les composés sulfurés solubles, comme l'acide sulfhydrique) ; un autre avantage est celui d'arrêter une partie de l'eau, facilitant, de cette manière, le bon fonctionnement du système de séchage proprement dit. Par contre, on a l'inconvénient de devoir fournir une partie importante de l'énergie thermique de régénération pour éliminer l'eau retenue.
Un autre inconvénient est, de plus, de ne pas pouvoir prévoir avec précision la capacité de purification du charbon pour un composant spécifique, dans la mesure où la présence d'eau accumulée à la surface, en modifiant les caractéristiques chimiques et physiques du milieu, fait varier la capacité de pénétration des impuretés à l'intérieur des pores de ce charbon actif. Alors que l'adsorbant-sécheur doit retirer un seul type d'impureté, à savoir l'eau, l'adsorbantdésodorisateur doit éliminer de nombreux types d'impuretés, lesquelles, même présentes en petites quantités, doivent malgré tout être éliminées pratiquement en totalité.
Pour ce qui est de la nécessité d'éliminer l'alcool éthylique (impureté fréquemment présente dans le gaz carbonique à purifier), il est possible d'opérer par simple lavage pour en retirer la plus grosse partie ; les quantités fines restantes peuvent être éliminées par du charbon actif, mais au détriment cependant de la capacité de ceux-ci à retenir ensuite d'autres impuretés. En ce qui concerne l'élimination des composés sulfurés (par exemple, l'acide sulfhydrique), elle est favorisée par la présence, sur certains charbons actifs, d'une certaine quantité d'oxygène et d'une humidité partielle. Pour l'élimination des esters, des
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aldéhydes, et de divers composés organiques, on utilise les mêmes adsorbants que ceux utilisés pour réaliser le séchage.
Toutefois, il ressort de ce qui précède qu'il est nécessaire de pouvoir utiliser dans les processus de purification du gaz carbonique, les adsorbants considérés comme les meilleurs pour chaque impureté spécifique, ou qui peuvent exploiter au maximum leur capacité sans que leur action ne soit entravée par la présence des autres impuretés traitées par d'autres adsorbants. La présente invention a pour objet de définir un procédé de purification du gaz carbonique généré par des processus industriels adaptés, notamment par fermentation, qui permette de répondre à la nécessité indiquée. Un autre objet de l'invention est de définir des structures purificatrices adaptées à la mise en oeuvre du procédé susvisé. Un autre objet de l'invention consiste à permettre une consommation d'énergie égale ou inférieure à celle des systèmes traditionnels.
Un autre objet également de l'invention est de réduire les manipulations et l'entretien à un niveau égal ou inférieur à celui des systèmes traditionnels. Un autre objet de l'invention est d'avoir un coût d'installation et un prix achat compétitif comparé à celui des systèmes traditionnels, sans oublier de pouvoir offrir une capacité de séchage et de purification supérieure à celle offerte par les systèmes traditionnels.
Ces objets et d'autres objets apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée qui suit, illustrant un procédé de purification du gaz carbonique généré par des processus industriels adaptés, notamment par fermentation, ayant la particularité de prévoir une série de couches ou de lits d'adsorbants divers, chacun (e) destiné (e) à une
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fonction de purification spécifique, chacun (e) disposé (e) dans la série de sorte à éliminer séquentiellement les différentes impuretés de manière optimale, et chacun régénérable avec le même système que la couche précédente du même gaz de régénération, ledit procédé étant réalisé par l'intégration des deux systèmes dans un seul et même appareil constitué de deux réservoirs contenant des lits adsorbeurspurificateurs,
d'un système de vannes usuelles pour permettre un fonctionnement en continu et d'un système de régénération. Les deux lits adsorbeurspurificateurs peuvent être associés à un éventuel lit de garde, disposé en série et réalisable au moyen de charbon actif chargé d'oxydes métalliques adsorbeurs du type déjà cité. L'invention est illustrée, à titre purement indicatif, mais non limitatif, dans le dessin ci-joint, dans lequel apparaît un système unique, comprenant les deux types fondamentaux d'adsorbeurs, dans lesquels sont disposées différentes couches d'adsorbants, agencées opportunément aussi bien du point de vue de la purification que de la régénération. En référence à la planche de dessin susvisée, dans un conduit C coule le gaz carbonique dans le sens indiqué par la flèche.
Par des vannes usuelles, le flux est dévié à gauche, tel qu'indiqué par la ligne pleine. Le conduit C se ramifie en deux conduits symétriques D et E qui peuvent confluer dans deux réservoirs A et B, à l'intérieur desquels sont opportunément disposés des lits d'adsorbeurs adaptés. A la sortie des réservoirs se trouvent d'autres conduits F et G qui peuvent confluer, au moyen de vannes usuelles, non représentées, dans un conduit commun H, à travers lequel passe le gaz carbonique purifié pour pouvoir parvenir aux appareils de liquéfaction usuels. Sur
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cette figure, ledit gaz carbonique est celui qui est purifié par le réservoir A. Cette purification est réalisée par quatre couches fondamentales 1, 2,3, 4, et d'une couche finale 5, en série, constituant une charge de garde ou de sécurité.
La couche 1 est composée de charbon actif à large spectre de pores (principalement, des micropores), à basse sélectivité et faible coût. Cette couche a une fonction "d'épurateur", ou de laveur avec l'humidité du gaz carbonique lui-même, pour les composés sulfurés solubles. Avec cette couche, par conséquent, on n'exploite pas les propriétés absorbantes intrinsèques, puisqu'elles sont progressivement réduites par le délavage exercé par l'eau (humidité) contenue dans le gaz carbonique en traitement. On exige surtout de cette couche de bonnes propriétés mécaniques.
A la suite de ce lavage, on élimine les composés sulfurés, comme l'acide sulfhydrique, ce qui permet d'éviter les phénomènes de conversion nocifs, générés typiquement par la présence simultanée de gaz carbonique, d'eau et d'acide sulfhydrique, de composés catalysés, le plus souvent par les adsorbants hydrophiles. La couche 2 est composée d'alumine activée selon une technologie connue et constituée d'un déshydratant économique, mécaniquement robuste, permettant une bonne élimination de l'humidité, facilement régénérable à une température relativement basse, faiblement réactif avec le gaz principal.
La couche 3 se compose du tamis moléculaire ; ce produit (décrit précédemment) est un déshydratant connu relativement coûteux ; il est prévu pour l'élimination totale des derniers résidus d'humidité, est régénérable à une température plus élevée que l'alumine, adsorbe également, même en concurrence avec le gaz
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carbonique, l'acide sulfhydrique en petites quantités. La couche 4 se compose de"charbon actif". Ce charbon est microporeux, sélectif, de bonne qualité, avec un large spectre de pores, une surface importante, apte à éliminer toutes les impuretés odorantes restées au niveau de quelques ppm (parties par million) après les purifications précédentes. Il est régénérable à température élevée à l'instar des tamis moléculaires.
A ces quatre couches ou lits principaux vient s'ajouter une "couche de garde" facultative, composée d'absorbants qui pourraient être également de type non régénérable ("charbon imprégné", par exemple) qui, en général, sont très coûteux et destinés uniquement à certaines impuretés bien ciblées. Pour fonctionner de manière à respecter les finalités du présent brevet, les doivent rester séparées. Cette séparation réalisée au moyen de tamis spéciaux pour chaque section. Une solution préférée, qui évite ce type d'installation complexe à tamis séparateurs, consiste, au contraire, pour empêcher le mélange des différents adsorbants, à réguler le flux du gaz carbonique, au moyen du contrôle et de la régulation de sa vitesse spécifique de passage dans les différentes sections ou couches, ou les différents lits.
Lorsque la vitesse du gaz carbonique est trop élevée, on détermine, en effet, le soulèvement ou le mouvement mélangeur des granulés de l'absorbant. Pour connaître cette vitesse, on mesure les pertes de charge subies par le gaz carbonique en passant à travers les différentes couches. Chaque adsorbant spécifique possède ses propres caractéristiques, relatives à sa forme et à sa densité, qui permettent de définir la perte de charge liée à la traversée de la couche correspondante.
Cela permet, au moyen d'un
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instrument de contrôle simple de la pression différentielle P existante, entre l'entrée et la sortie des couches (simples ou multiples), de mesurer le débit du gaz carbonique en circulation ; en conséquence, la mesure précédente permet d'éviter, avec l'étranglement de la tubulure H, que ce débit ne dépasse la limite préétablie ou spécifique au-delà de laquelle on détermine le soulèvement et le mélange des granulés des adsorbants. D'après la figure jointe, on peut également constater que, bien que le flux monte dans le réservoir A, dans le réservoir B, un flux L descend, constituant le débit de gaz carbonique provenant d'une tubulure M d'un système de régénération et utilisé pour procéder à la régénération des adsorbeurs contenus dans ledit réservoir B.
Ce flux régénérateur présente évidemment une sortie spécifique N de circuit vers des directions Q usuelles. Une fois contrôlées la saturation des adsorbeurs de A et la régénération complète des adsorbeurs de B (non représentés, mais disposés comme ceux de A), par des moyens connus, un système traditionnel de vannes permet l'inversion des flux précités, déterminant donc la régénération des adsorbants du réservoir A et l'utilisation purificatrice des adsorbants contenus dans le réservoir B. Bien qu'il ne soit pas représenté pour simplifier l'exposé, le circuit régénérateur concernant le réservoir B est également présent et fonctionne de manière analogue sur le réservoir A.
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PROCESS FOR THE PURIFICATION OF CARBON GAS GENERATED BY
ADAPTED INDUSTRIAL PROCESSES, PARTICULARLY BY FERMENTATION, AND PURIFYING STRUCTURES USED
TO THIS EFFECT.
DESCRIPTION
The present invention relates to a process for purifying carbon dioxide generated by suitable industrial processes, in particular by fermentation, and to purifying structures used for this purpose. As we know, the carbon dioxide used in the food sector (to carbonate mineral waters, for example) must be particularly pure, in the sense that it must be more specifically free of substances which would give it odors or flavors which are not their own.
To achieve this, extremely sophisticated technologies are used, which must reconcile the intrinsic properties of the various purifying and / or filtering products intended to obtain certain partial results tending towards an optimal final result; and this, obviously, in order to economize as much as possible the process and / or the means which make the process possible. To better understand the intrinsic characteristics of the invention, it is necessary to examine the problems which it intends to solve in sufficient detail.
The traditional carbon dioxide recovery process essentially includes the following steps:
A) washing the raw gas from suitable industrial processes;
B) compression;
C) purification, deodorization by adsorption;
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D) drying by adsorption;
E) liquefaction;
F) storage.
In some cases, steps C and D are reversed.
In general, washing A is carried out with water only or with water containing oxidizing solutions (for example, potassium permanganate), compression is generally carried out by non-lubricated compressors, up to a pressure in a range of 15 to 18 bar, pressure at which liquefaction and storage of liquefied carbon dioxide occurs. Since liquefaction takes place in a temperature range between -30 and -20 C, it is essential that the carbon dioxide is perfectly dry.
Drying pushed to very low "dew point" values can be obtained only with the adsorption process on alumina, or on the chemical family of molecular sieves: by this name, tectosilicates mixed with oxides of sodium, potassium, magnesium, aluminum, silicon, in order to exploit essentially the molecular porosity typical of zeolites. The deodorization purification is only completely obtained by adsorption on activated carbon, after the previous washing steps which remove the coarsest impurities.
On the contrary, non odorous residual impurities (air, for example) are eliminated in the liquefaction phase, where, remaining in the gas phase at the temperature at which the carbon dioxide liquefies, they are eliminated by special ventilation devices present in the liquefaction apparatus. We can
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therefore underline that in carbon dioxide recovery installations, two parts work by adsorption: one for drying and the other for purification-deodorization. It is therefore advisable to understand how the various adsorbents mentioned carry out the separation of the components of a certain gas mixture in order to selectively transfer them to the surfaces of the solid adsorbent.
The important characteristics of an adsorbent are its capacity, its selectivity, its regenerability, its kinetics, its compatibility and its cost. A single type of adsorbent can hardly exhibit all of these characteristics at optimum levels, which will be better understood by defining them more broadly. The capacity, or "load", is the quantity of adsorbate or generic compound retained (impurity) by each unit of mass or volume of the adsorbent. The adsorbent must have the property of releasing the adsorbed impurities when it is in the regeneration phase, so that it can be reused cyclically without this greatly reducing its initial adsorption capacity. In addition, the adsorbent must be able to be regenerated under simple conditions, such as high temperature and low pressure.
The adsorption process can achieve separations that are impossible or costly with other techniques, such as distillation, selective gas washing, membrane filtration. This has allowed the process of solid adsorption to gain importance, even as a result of the development of technology associated with the new adsorbents. Adsorption is generally carried out on a fixed bed of adsorbent. The typical arrangement includes two adsorbent beds in parallel, so that one of them can be
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regenerated while the other is running. Regeneration by heating can be carried out in air, with part of the gas already purified, with steam, etc.
All purification systems make a distinction between the main drying function and the main deodorization function which are entrusted, respectively, to:
I) an alumina, molecular sieve, or silica gel system; namely, all adsorbent products suitable for drying and defined, therefore, as hydrophilic;
II) an activated carbon system; this charcoal exists in different qualities, but generally has adsorbent properties making it possible to eliminate odors.
Unlike molecular sieves, the range of carbon pore dimensions is very wide, which is why the compounds retained can be numerous, preventing any complete selective purification. Coal is generally hydrophobic; in fact, water, even if it is partially stopped at the surface, forms a film which prevents (unlike what occurs on alumina or on the molecular sieve) the compounds which enter the porous structure of the adsorbent to settle down, thus prohibiting the desired purification. The regeneration (by heating and flow of gas or vapor generally in counter-current) will then make it possible to evaporate and blow the impurities which are fixed physically during the preceding period of adsorption-purification.
If the purification with activated carbon is carried out before drying, it will present, mainly, the following advantages and disadvantages. A first
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advantage is due to the fact that the water condensed on the surface of the coal dissolves some of the impurities (in particular, soluble sulfur compounds, such as hydrogen sulfide); another advantage is that of stopping part of the water, thereby facilitating the proper functioning of the drying system itself. On the other hand, there is the disadvantage of having to provide a significant part of the thermal regeneration energy to remove the retained water.
Another disadvantage is, moreover, of not being able to predict with precision the capacity of purification of the coal for a specific component, insofar as the presence of water accumulated on the surface, by modifying the chemical and physical characteristics of the medium, varies the penetration capacity of impurities inside the pores of this activated carbon. While the adsorbent dryer must remove only one type of impurity, namely water, the adsorbent deodorizer must remove many types of impurities, which, even present in small quantities, must nevertheless be eliminated practically completely .
With regard to the need to remove ethyl alcohol (an impurity frequently present in the carbon dioxide to be purified), it is possible to operate by simple washing to remove most of it; the remaining fine amounts can be removed by activated carbon, but to the detriment, however, of the latter's ability to subsequently retain other impurities. With regard to the elimination of sulfur compounds (for example, hydrogen sulfide), it is favored by the presence, on certain active carbons, of a certain amount of oxygen and of partial humidity. For the elimination of esters,
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aldehydes, and various organic compounds, the same adsorbents are used as those used for drying.
However, it emerges from the foregoing that it is necessary to be able to use in the carbon dioxide purification processes, the adsorbents considered to be the best for each specific impurity, or which can exploit their capacity to the maximum without their action being hindered by the presence of other impurities treated with other adsorbents. The object of the present invention is to define a process for the purification of carbon dioxide generated by suitable industrial processes, in particular by fermentation, which makes it possible to meet the indicated need. Another object of the invention is to define purifying structures adapted to the implementation of the abovementioned process. Another object of the invention is to allow energy consumption equal to or less than that of traditional systems.
Another object also of the invention is to reduce handling and maintenance to a level equal to or lower than that of traditional systems. Another object of the invention is to have an installation cost and a competitive purchase price compared to that of traditional systems, without forgetting to be able to offer a drying and purification capacity greater than that offered by traditional systems.
These objects and other objects will appear better on reading the detailed description which follows, illustrating a process for the purification of carbon dioxide generated by suitable industrial processes, in particular by fermentation, having the particularity of providing a series of layers or beds of various adsorbents, each intended for a
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specific purification function, each arranged in the series so as to sequentially eliminate the various impurities in an optimal manner, and each regenerable with the same system as the previous layer of the same regeneration gas, said process being carried out by integration of the two systems in a single device consisting of two reservoirs containing adsorber-purifier beds,
a system of usual valves to allow continuous operation and a regeneration system. The two adsorber-purifier beds can be associated with a possible guard bed, arranged in series and achievable by means of activated carbon loaded with metal oxide adsorbers of the type already mentioned. The invention is illustrated, by way of indication only, but not limitation, in the attached drawing, in which a single system appears, comprising the two basic types of adsorbers, in which are arranged different layers of adsorbents, suitably arranged from the point of view of purification as well as regeneration. With reference to the above-mentioned drawing board, in a pipe C flows the carbon dioxide in the direction indicated by the arrow.
By conventional valves, the flow is deflected to the left, as indicated by the solid line. Line C branches into two symmetrical lines D and E which can merge into two reservoirs A and B, inside which are suitably arranged beds of adsorbers. At the outlet of the tanks there are other conduits F and G which can converge, by means of conventional valves, not shown, in a common conduit H, through which the purified carbon dioxide passes so as to be able to reach the usual liquefaction apparatuses. Sure
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In this figure, said carbon dioxide is that which is purified by the reservoir A. This purification is carried out by four fundamental layers 1, 2,3, 4, and a final layer 5, in series, constituting a charge for keeping or security.
Layer 1 is composed of active carbon with a broad pore spectrum (mainly micropores), with low selectivity and low cost. This layer has the function of "purifier", or scrubber with the humidity of the carbon dioxide itself, for soluble sulfur compounds. With this layer, therefore, we do not exploit the intrinsic absorbent properties, since they are gradually reduced by the washing exerted by the water (humidity) contained in the carbon dioxide being treated. Above all, this layer requires good mechanical properties.
Following this washing, the sulfur compounds are eliminated, such as hydrogen sulfide, which makes it possible to avoid harmful conversion phenomena, typically generated by the simultaneous presence of carbon dioxide, water and hydrogen sulfide, of compounds catalyzed, most often by hydrophilic adsorbents. Layer 2 is composed of alumina activated according to a known technology and consisting of an economic, mechanically robust desiccant, allowing good elimination of moisture, easily regenerable at a relatively low temperature, weakly reactive with the main gas.
Layer 3 consists of the molecular sieve; this product (described above) is a relatively expensive known desiccant; it is intended for the total elimination of the last moisture residues, is regenerable at a higher temperature than alumina, also adsorbs, even in competition with gas
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carbonic, hydrogen sulfide in small quantities. Layer 4 is made up of "activated carbon". This carbon is microporous, selective, of good quality, with a broad spectrum of pores, a large surface area, capable of eliminating all the odorous impurities remaining at the level of a few ppm (parts per million) after the previous purifications. It can be regenerated at high temperature like molecular sieves.
To these four main layers or beds is added an optional "protective layer", composed of absorbents which could also be of non-regenerable type ("impregnated carbon", for example) which, in general, are very expensive and intended only certain well-targeted impurities. To function in order to respect the purposes of this patent, the must remain separate. This separation is carried out by means of special sieves for each section. A preferred solution, which avoids this type of complex installation with separating screens, consists, on the contrary, in preventing the mixing of the different adsorbents, in regulating the flow of carbon dioxide, by means of controlling and regulating its specific speed. passage through the different sections or layers, or the different beds.
When the speed of carbon dioxide is too high, the uplift or the mixing movement of the granules of the absorbent is determined. To know this speed, the pressure losses undergone by the carbon dioxide are measured by passing through the different layers. Each specific adsorbent has its own characteristics, relating to its shape and density, which make it possible to define the pressure drop linked to the crossing of the corresponding layer.
This allows, by means of a
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instrument for simple control of the existing differential pressure P, between the inlet and the outlet of the layers (single or multiple), of measuring the flow of the carbon dioxide in circulation; consequently, the preceding measurement makes it possible to avoid, with the throttling of the tubing H, that this flow does not exceed the preset or specific limit beyond which the uplift and the mixing of the granules of the adsorbents are determined. From the attached figure, it can also be seen that, although the flow rises in the reservoir A, in the reservoir B, a flow L descends, constituting the flow of carbon dioxide coming from a pipe M of a system of regeneration and used to regenerate the adsorbers contained in said reservoir B.
This regenerative flow obviously has a specific circuit output N towards usual Q directions. Once the saturation of the adsorbers of A and the complete regeneration of the adsorbers of B (not shown, but arranged like those of A) are controlled, by known means, a traditional system of valves allows the aforementioned flows to be inverted, thus determining the regeneration of the adsorbents of the reservoir A and the purifying use of the adsorbents contained in the reservoir B. Although it is not shown to simplify the presentation, the regenerative circuit relating to the reservoir B is also present and operates in a similar manner on the tank A.