DD157157A1 - PROCESS FOR CLEANING AND DISCONNECTING GAS MIXTURES - Google Patents

PROCESS FOR CLEANING AND DISCONNECTING GAS MIXTURES Download PDF

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DD157157A1
DD157157A1 DD22685981A DD22685981A DD157157A1 DD 157157 A1 DD157157 A1 DD 157157A1 DD 22685981 A DD22685981 A DD 22685981A DD 22685981 A DD22685981 A DD 22685981A DD 157157 A1 DD157157 A1 DD 157157A1
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relaxation
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Uwe Harms
Willi Fetkenheuer
Werner Hoese
August Ruck
Peter Balster
Helmut Fuertig
Herbert Knoll
Original Assignee
Uwe Harms
Willi Fetkenheuer
Werner Hoese
August Ruck
Peter Balster
Helmut Fuertig
Herbert Knoll
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Abstract

Verfahren zum Reinigen und Trennen von Gasgemischen. Die Erfindung betrifft Druckwechseladsorptionsverfahren zum Reinigen und Trennen von Gasgemischen, besonders solchen, die CO tief 2, H tief 2 O-Dampf und gegebenenfalls Kohlenwasserstoffe enthalten, z.B. Verfahren wie die Reinigung von Luft und anderen Gasen, die Erzeugung von Schutzgasen und die Herstellung gesteuerter Atmosphaeren. Dabei wird der Druckwechsel von Adsorptions-auf Desorptiondruck in drei Teilschritten so durchgefuehrt, dass im ersten Teilschritt die Entspannung in Adsorptionsrichtung mit einer Geschwindigkeit, die nicht grpesser als die Gasgeschwindigkeit waehrend der Adsorption ist, im zweiten Teilschritt die Entspannung entgegen der Adsorptionsrichtung mit einer Geschwindigkeit, die mindestens zweimal so gross ist wie die Entspannungsgeschwindigkeit des ersten Teilschritten, und im dritten Teilschritt eine geringe Restentspannung entgegen der Adsorptionsrichtung erfolgt. Dabei wird ohne besonderen apparativen Aufwand unter definierten Druck- und Zeitverhaeltnissen eine Produktgasausbeutesteigerung erzielt.Process for cleaning and separating gas mixtures. The invention relates to pressure swing adsorption processes for purifying and separating gas mixtures, especially those containing CO 2, H 2 O deep vapor and optionally hydrocarbons, e.g. Processes such as the purification of air and other gases, the generation of protective gases and the production of controlled atmospheres. The pressure change from adsorption to desorption pressure is carried out in three sub-steps such that in the first sub-step the expansion in the adsorption direction at a rate no greater than the gas velocity during adsorption, in the second sub-step, the relaxation against the adsorption at a rate which is at least twice as great as the relaxation rate of the first substeps, and in the third substep, a slight residual relaxation takes place counter to the adsorption direction. It is achieved without special equipment expense under defined pressure and Zeitverhaeltnissen a Produktgasausbeutesteigerung.

Description

-A-A

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft em Verfahren zum Reinigen und Trennen von Gasgemischen, besonders solchen, die HpO-Dampf und gegebenenfalls Kohlenwasserstoffe enthalten, bei dem das Gasgemisch durch Adsorber mit geeignetem Adsorptionsmittel geleitet wird, in denen im wechsel die Adsorption bei höherem Druck und die Desorption bei niedrigerem Druck durchgeführt werden (Druckwechseladsorption)oThe invention relates to a method for cleaning and separating gas mixtures, especially those containing HpO vapor and optionally hydrocarbons, in which the gas mixture is passed through adsorber with suitable adsorbent, in which the adsorption at a higher pressure and desorption at lower Pressure to be performed (pressure swing adsorption) o

Es kann sich beispielsweise um Verfahren wie die Reinigung von Luft und anderen Gasen, die Erzeugung von Schutzgasen und die Herstellung gesteuerter Atmosphären handeln.These may be, for example, processes such as the purification of air and other gases, the generation of shielding gases and the production of controlled atmospheres.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Characteristic of the known te chnis chen Lös u nts

Es ist .bekannt, daß zur Reinigung und Trennung von Gasen bzw. Gasgemischen, speziell auch zur Entfernung von COp, in den letzten Jahren in immer stärkerem Maße Druckwech-* seladsorptionsverfahren angewendet werden. Bei diesenIt is known that, for the purification and separation of gases or gas mixtures, in particular also for the removal of COp, pressure change adsorption processes have been increasingly used in recent years. In these

Verfahren wird die Regenerierung zeolithischer Molekularsiebe oder anderer Adsorptionsmittel nicht durch Wärmezufuhr, sondern durch Druckminderung, d. h. durch Entspannung und/oder Erzeugung von Unterdruck vorgenommene Dabei wira meist gleichzeitig mit einem inerten, d„ h. die zu adsorbierenden Komponenten nicht enthaltenden Gas bzw·' Heingas eines anderen Adsorbers des Prozesses, der sich in der Adsorptionsphase befindet, gespülte'Process is the regeneration of zeolitic molecular sieves or other adsorbents not by heat, but by pressure reduction, d. H. By relaxation and / or generation of negative pressure, this is usually done simultaneously with an inert, ie. the gas or 'starting gas of another adsorber of the process which is in the adsorption phase, which is not adsorbed, is flushed'

Dabei werden Kurzzeitzyklen angewandt, die im Bereich weniger Minuten oder gar Sekunden liegen. Da Druckwechselverfahren im Kegelfall ohne zusätzliche Heizung oder Kühlung bei Umgebungstemperatur ablaufen, sind sie energetisch sehr vorteilhaft.Short-term cycles are used that are in the range of a few minutes or even seconds. Since pressure swing processes take place in the conical case without additional heating or cooling at ambient temperature, they are energetically very advantageous.

Prinzip der Jüruckwechselverfahren'ist die periodische Hin- und Herscniebung der Beladungsfront der adsorbierten Hauptkomponente durch einen schnellen Wechsel von Ad- und Desorptionsphase, wobei sich eine spezifische Arbeitskapazität einstellt«The principle of random change processes is the periodic back and forth shift of the loading front of the adsorbed main component through a rapid change of adsorption and desorption phases, with a specific working capacity. "

DruckwechselacLsorptionsverxahren arbeiten in der Adsorptionsphase bei höneren Drücken als in der Desorptionsphaseo Für die Umschaltung der Adsorber von Adsorption auf Desorption (Druckabbau) und umgekehrt (DrucJtcaufbau) sind, meist eindeutig erkennbar bezogen auf spezielle Gastrennungsprozesse, bereits zahlreiche Verfahrensvarianten entwickelt worden, insbesondere um die Entspannungsverluste zu minimieren, die Produktausbeute zu erhöhen und die Wirtschaftlichkeit der Verfahren weiter zu verbessern.DruckwechselacLsorptionsverxahren work in the adsorption at höneren pressures than in the desorption phase o For switching the adsorber by adsorption on desorption (pressure reduction) and vice versa (DrucJtcaufbau) are mostly related clearly identifiable to specific gas separation processes already developed a number of variants of the process, in particular the relaxation losses minimize product yield and further improve the economics of the processes.

So wird gemäß JS-PS 3 338 030 in einer Anlage, bestehend aus drei Adsorbern, vom Austrittsende eines Adsorbers abströmendes Druckentspannungsgas zum teilweisen Druckaufbau eines anderen Adsorbers verwendet. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß der Ausgleichsdruck noch klein ist und auf diese Weise nur ca. die Hälfte des Entspannungsgases gewonnen werden kann.Thus, according to JS-PS 3 338 030 in a system consisting of three adsorbers, from the outlet end of an adsorber effluent pressure release gas used for partial pressure build-up of another adsorber. This method has the disadvantage that the compensation pressure is still small and in this way only about half of the expansion gas can be obtained.

_ 3 —_ 3 -

Ähnlich arbeitet ein Verfahren (vgl. DB-OS 2 724 763), das jedoch mit getrennten Eeinigungs- und Adsorptionsbetten ausgerüstet ist«,Similarly, a process works (see DB-OS 2 724 763), but equipped with separate eeinigungs- and adsorption beds,

In einem anderen Verfahren gemäß DE-AS 1 266 729 wird neben. zwei Adsorbern mit einem Speicher, in dem sich Eeingas befindet, gearbeitete Zwar kann damit ein desorbierter Adsorber schneller aufgedrückt werden, die Verluste durch Entspannung werden dabei jedoch nicht verringert«In another method according to DE-AS 1 266 7 2 9 is next. Although two adsorbers with a storage tank in which Eeingas is located could be used up faster, this does not reduce the loss of desorbed adsorber. "

Im DE-OiS 2 338 y64 wird ein Verfahren mit mindestens einem Adsorber und einem ,Speicher, aus dem Entspannungsgas zum Aufdrücken eines regenerierten Adsorbers verwendet wird, beschrieben,. Obwohl damit die Produktausbeute erhöht wird, stellt der Speicher jedoch einen erhöhten Aufwand dar, der ebenso nachteilig ist, wie zusätzliche Hilfsadsorber in einem Verfahren nach DE-OS 2 840 357.DE-OS 213848 describes a process comprising at least one adsorber and a storage tank from which flash gas is used to pressurize a regenerated adsorber. Although this increases the product yield, however, the memory represents an increased outlay, which is just as disadvantageous as additional auxiliary adsorbers in a process according to DE-OS 2 840 357.

In einem anderen Verfahren (vgl. DE-AS 1 444 490) wird Entspannungsgas in einer üompressionsstufe wieder dem Einsatzgas zugeführt bzw» zum Aufdrücken eines desorbierten · Adsorbers verwendete Nachteilig sind in diesem Pall die zusätzlichen üompressionskosten»In another process (see DE-AS 1 444 490), flash gas is fed back into the feed gas in a compression stage or "disadvantageous for the pressurization of a desorbed adsorbent are the additional overpressure costs in this pallet."

In einem adiabatischen Gastrennverfahren gemäß DE-AS 1 769 936 mit vier oder fünf Adsorbern werden in einem vielstufigen Prozeii nach der Adsorptionsphase und vor einer Gegenstromentspannung der Druck im Gleichstrom in mindestens zwei getrennten Phasen in zwei oder drei parallel stehende Adsorber abgesenkt. Nachteilig dabei ist, daß der Druck nur auf etwa die Hälfte abgesenkt, wird und diese Phasen ebenso lange dauern wie die Spülphase· Darüber hinaus ist das System sehr aufwendig.In an adiabatic gas separation process according to DE-AS 1 769 936 with four or five adsorbers, in a multistage process after the adsorption phase and before a countercurrent expansion, the pressure is reduced in cocurrent in at least two separate phases into two or three parallel adsorbers. A disadvantage is that the pressure is lowered only to about half, and these phases last as long as the rinsing phase · In addition, the system is very expensive.

Im DE-OS 2 624 3^6 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem sich die Adsorptionsstufen mindestens von jeweils drei Adsorbern überlappen und die Drucksenkung in wenigstens vier Stufen im Gleichstrom zum partiellen Aufdrücken von drei Adsorbern in verschiedenen DruckerhöhungsstufenIn DE-OS 2,624,331 a method is described in which the adsorption levels of at least three adsorbers each overlap and the pressure reduction in at least four stages in cocurrent for the partial pressing of three adsorbers in different pressure booster stages

bzw· zum Spülen eines vierten Adsorbers und einer Stufe im Gegenstrom vollzogen wird. Hier wird zwar eine sehr gute Gasausnutzung erreicht, dieses System ist aber auf Grund seiner zahlreichen Adsorber und Ventile kompliziert, störanfällig und teuer.or · is carried out for purging a fourth adsorber and a countercurrent stage. Although a very good gas utilization is achieved here, this system is complicated due to its numerous adsorbers and valves, prone to failure and expensive.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist die Entwicklung eines einfachen Verfahrens der Druckwechseladsorption zur Reinigung und Trennung von Gasgemischen, besonders der Entfernung von CO2, Hgü-Dampf und gegebenenfalls von Kohlenwasserstoffen, mit dem ohne besonderen apparativen Aufwand und zusätzliche Kosten eine Minimierung der Gasverluste und eine Erhöhung der Produktausbeute erreicht werden kann.The aim of the invention is the development of a simple process of pressure swing adsorption for the purification and separation of gas mixtures, especially the removal of CO 2 , Hgü steam and optionally of hydrocarbons, with a minimum of gas losses and an increase in the costs without special equipment and additional costs Product yield can be achieved.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Es wurde ein Druckwechseladsorptionsverfahren zum Reinigen und brennen von Gasgemischen, besonders zur Entfernung von CO2J H2ü-Dampf und gegebenenfalls Kohlenwasserstoffen gefunden, bei dem das Gasgemisch durch Adsorber mit geeignetem Adsorptionsmittel geleitet wird, in denen im Wechsel die Adsorptionsphasen bei höherem Druck und die Desorptionsphasen bei niedrigerem Druck durchgeführt werden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der Druckwechsel von Adsorptions- auf Desorptionsdruck in drei Teilschritten erfolgt, wobei im ersten Teilschritt eine Entspannung in Adsorptionsrichtung derart erfolgt, daß für den Druckbereich von -1,013 bis 4,05 MPa (10 bis 40 at) ein Druckverhältnis Adsorptionsdruck : Zwischendruck 5 bis 20:1 eingehalten wird, wobei ein Adsorptionszwischendruck von 0,2026 MPa (2 at) nicht unterschritten werden darf, im zweiten Teilschritt eine weitere Entspannung entgegen der Adsorptionsrichtung auf einen dem Atmosphärendruck angenäherten Druck und im dritten Teilschritt eine Restent-There has been found a pressure swing adsorption process for purifying and burning gas mixtures, especially for removing CO 2 JH 2 ü vapor and optionally hydrocarbons, in which the gas mixture is passed through adsorbers with suitable adsorbent in which the adsorption phases at higher pressure and Desorption phases are carried out at a lower pressure, which is characterized in that the pressure change from adsorption to desorption pressure in three steps, wherein in the first sub-step, a relaxation in the adsorption takes place such that for the pressure range of -1.013 to 4.05 MPa (10 up to 40 at) a pressure ratio adsorption pressure: intermediate pressure 5 to 20: 1 is maintained, wherein an intermediate adsorption pressure of 0.2026 MPa (2 at) must not be exceeded, in the second step a further relaxation against the Adsorptionsrichtung to a pressure approximated to the atmospheric pressure and in the third Te a residual

spannung und die Erzeugung eines IJnterdruckes bei gleichzeitiger Spülung entgegen der Adsorptionsrichtung vorgenommen wird« · Um einen Durchbruch der Beladungsfront (MZ) der am schwächsten adsorbierten, zu entfernenden Komponente (meist CC^) zu vermeiden, soll die Entspannungsgeschwindigkeit im ersten Teilschritt nicht größer als die Gasgeschwindigkeit während der Adsorptionsphase sein. Die Dauer des ersten Teilschrittes ist dabei begrenzt, das Zeitverhältnis der Desorptions- bzw» Spülphase zur ersten Entspannungsphase beträgt 5 bis 25:1. Somit ist eine Einordnung dieser Phase in den verfahrensmäßigen Ablauf ohne wesentliche Verkürzung der Ad- und Desorptionsphase und ohne zusätzlichen Aufwand bei mindestens' 80 %-iger Gewinnung des 'Entspannungsgases (als Reingas) möglich. Der zweite Teilschritt ist dadurch gekennzeichnet, daß die Entspannungsgeschwindigkeit zum. schnellen Aufbau eines hohen Konzentratio'nsgradienten des Adsorptionsmittels zum umgebenden Gasraum mindestens zweimal so groß ist wie die Entspannungsgeschwindigkeit des ersten Teilschrittes. Die begrenzenden faktoren dieses zweiten Teilschrittes der Entspannung sind somit einerseits eine verhältnismäßig geringe Gasmenge (max. 1/5 p.Y), andererseits aber die Notwendigkeit zu einer hohen Entspannungsgeschwindigkeit. Daraus resultiert eine sehr begrenzte Dauer dieses zweiten Teilschrittes, so daß das Zeitverhältnis des ersten zum zweiten Teilschritt mindestens 9*1 betragen muß. Im dritten Teilschritt, der unmittelbar in die Desorptionsphase übergeht, erfolgt noch eine geringfügige Restentspannung und die Erzeugung von Unterdruck bei gleichzeitiger Spülung mit einem Teil des im anderen Adsorber erzeugten Reingases entgegen der Ädsorptionsrichtung.In order to avoid a breakthrough of the loading front (MZ) of the weakest adsorbed, to be removed component (usually CC ^), the relaxation rate in the first sub-step should not be greater than the Be gas velocity during the adsorption phase. The duration of the first partial step is limited, the time ratio of the desorption or "rinsing phase to the first expansion phase is 5 to 25: 1. Thus, a classification of this phase in the procedural sequence without significant shortening of the adsorption and desorption and without additional effort at least '80% recovery of the' expansion gas (as clean gas) is possible. The second sub-step is characterized in that the relaxation rate for. rapid build-up of a high Konzentratio'nsgradienten the adsorbent to the surrounding gas space is at least twice as large as the relaxation rate of the first part of the step. The limiting factors of this second step of relaxation are therefore on the one hand a relatively small amount of gas (max 1/5 p.Y), but on the other hand the need for a high relaxation rate. This results in a very limited duration of this second partial step, so that the time ratio of the first to the second partial step must be at least 9 * 1. In the third sub-step, which passes directly into the desorption, there is still a slight residual relaxation and the generation of negative pressure while flushing with a portion of the clean gas generated in the other adsorber against the Ädsorptionsrichtung.

Durch die beschriebene, erfindungsgemäße Verfahrensweise wird ein solches Hin- und Herschieben der Beladungsfront erreicht, daß einerseits die Fortbewegung der Massenübergangszone über ein bestimmtes, vom jeweiligen Prozeß abhängiges Maß hinaus,By means of the described method according to the invention, such a shifting back and forth of the loading front is achieved that, on the one hand, the movement of the mass transfer zone over a certain extent dependent on the respective process,

vermieden wird, andererseits solche Ad- und Desorptionsbedingungen geschaffen werden, die zur periodischen Erreichung der für diesen Prozeß charakteristischen Arbeitskapazität erforderlich sind. Es wurde überraschend gefunden, daß die Verbindung dieser wesentlichen Faktoren in ausgezeichneter Weise gewährleistet ist, wenn die Entspannungsgeschwindigkeit in Adeorptionsrichtung, d.h. des ersten Teilschrittes der Entspannung, nicht größer als die Gasströmungsgeschwindigkeit während der Adsorptionsphase ist, dagegen die Entspannung entgegen der Adsorptionsrichtung mit einer solchen Geschwindigkeit durchgeführt wird, die mindestens zweimal so groß ist wie die Entspannungsgeschwindigkeit im ersten Teilschritt. Das beschriebene Druckwechseladsorptionsverfahren arbeitet außerordentlich vorteilhaft bezüglich der Niedrighaltung der Gasverluste und der Erhöhung der Ausbeute an Reingas, ohne daß komplizierte und kostspielige, sondern einfache bekannte verfahrenstechnische Losungen angewandt werden können. Dies ist besonders vorteilhaft z.B. bei der Erzeugung von Schutzgasen bzw. gesteuerten Atmosphären -in Lagerräumen, in denen die Gasverluste durch Luft ausgeglichen werden müssen und somit zu gesteigerter COp~Biläung und damit; zusätzlichem Substanzabbau des Lagergutes führen· Die nachfolgenden Beispiele sollen das erfindungsgemäße Verfahren erläutern, jedoch nicht einschränken.avoided, on the other hand, such Ad and desorption conditions are created, which are required for the periodic achievement of the characteristic of this process working capacity. It has surprisingly been found that the combination of these essential factors is ensured in an excellent manner when the rate of relaxation in the direction of adsorption, i. the first partial step of relaxation, not greater than the gas flow rate during the adsorption phase, on the other hand, the relaxation is carried out against the Adsorptionsrichtung at such a speed which is at least twice as large as the relaxation rate in the first step. The described Druckwechseladsorptionsverfahren works extremely advantageous in terms of low gas losses and increasing the yield of clean gas, without complex and costly, but simple known process engineering solutions can be applied. This is particularly advantageous e.g. in the generation of inert gases or controlled atmospheres -in storage rooms in which the gas losses due to air have to be compensated and thus to increased COp bilia and thus; The following examples are intended to illustrate, but not limit, the process according to the invention.

Beispiel 1example 1

Herstellung einer gesteuerten Atmosphäre üis wurden eine Druckwechseladsorptionsapparatur mit zwei Adsorptionsmittelbetten verwendet. In jedem Adsorber befanden.sich 37,5 kg Molekularsieb "Zeosorb" 5A/2,5 kg Kieselgel A. . " " .Production of a controlled atmosphere using a pressure swing adsorption apparatus with two adsorbent beds was used. In each adsorber was 37.5 kg "Zeosorb" molecular sieve 5A / 2.5 kg silica gel A. "".

Zyfelusdauer:·Zyfelusdauer: · ΊΟΊΟ minmin Adsorptionsdauer: adsorption time: 9,29.2 minmin AdsorptionsdruckjAdsorptionsdruckj 14.1.1 ^14.1.1 ^ MPaMPa Adsorptionstemperatur sAdsorption temperature s 288288 KK Eingangsgas; :Input gas; : 4040

Nnr/h Luft, enthaltend 6g H2O/m3 und 4,6 VoI·-% CC Desorptionsdrucks 2 KPa Desorptions-/Spüldauerj 9»96 minNnr / h of air, containing 6 g of H 2 O / m 3 and 4.6% by volume of CC desorption pressure 2 KPa desorption / rinsing time j 9 »96 min

Entspannung:Relaxation:

Einstufige Entspannung von 1,114 MPä_auf 0,1013 MPa entgegen der Adsorptionsrichtung: 0,84 minOne-stage expansion from 1.114 MPa to 0.1013 MPa against the adsorption direction: 0.84 min

2. Erfindu_ngs£emäßes_ Verfahren2. Inventive Procedure

Erster_ Teilschritts Entspannung von 1,114 MPa auf 0,203 MPa in der Adsorptionsrichtung: 0,8 minFirst stage of the expansion from 1.114 MPa to 0.203 MPa in the adsorption direction: 0.8 min

Zweiter^ Teilschritt: Entspannung von 0,203 MPa auf 0,111 MPa entgegen der Adsorptionsrichtung: 0,04 minSecond partial step: Relaxation from 0.203 MPa to 0.111 MPa against the adsorption direction: 0.04 min

Dritter. Teilschritt: Restentspannung von 0,111 MPa auf 0,1013 MPa und Erzeugung von'Unterdruck bei gleich« zeitiger Spülung mit 2,5 % Reingas entgegen der AdsorptionsrichtungThird parties. Sub-step: Residual expansion from 0.111 MPa to 0.1013 MPa and generation of 'sub-pressure with simultaneous rinsing with 2.5% clean gas against the adsorption direction

Produktgasausbeute (C02-freies Gas)sProduct gas yield (C0 2 -free gas) s

Gasverlustes . 5,480 Nm3/h CO2: ' 1,840 Nm3/hGas loss. 5,480 Nm 3 / h CO 2 : 1,840 Nm 3 / h

Spülung: ' 1,000 Um3/h Entspannung: 2,400 -Nm3/h ' Evakuierung: 0,24 Nm3/hRinse: '1,000 at 3 / h relaxation: 2,400 -Nm 3 / h' evacuation: 0,24 Nm 3 / h

34,520 Nm3/h = 86,3 % des Eingangsgases ., *34.520 Nm 3 / h = 86.3 % of the input gas., *

2. Srfiadungsgj3mäße_s Verfahren Gasverluste: 3,3.20 Nm3/Ii CO2: 1,840 Nm3/h2. Method of operation Gas losses: 3.3.20 Nm 3 / l CO 2 : 1.840 Nm 3 / h

Spülung: 1,000 Nm3/hFlushing: 1.000 Nm 3 / h

Entspannung: 0,24 (2./3. Teilschritt) Evakuierung: 0,24 Nur/h 36,680 Nm3/h =91,7 % des EingangsgasesRelaxation: 0.24 (2/3 substep.) Evacuation: 0.24 As / h 36.680 Nm 3 / h = 91.7% of the input gas

Es wurde eine JÄoduktausbeutesteigerung von von 5,4 % erreicht.An increase in the iodine yield of 5.4 % was achieved.

Beispiel 2Example 2

Erzeugung von Schutzgas · Es wurde eine Druckwechseladsprptionsapparatur mit zwei Adsorbern verwendet. Die.Adsorber'waren jeweils mit 40 kg "Zeosorb" 5A beschickteGeneration of Protective Gas A pressure swing adsorption apparatus with two adsorbers was used. The adsorbers were each loaded with 40 kg "Zeosorb" 5A

Zyklusdauers 20 minCycle time 20 min

Adsorptionsdauer: 18,4 min Adsorptionsdruck: . 1,519 MPa Adsorptionstemperatur: 293 -K Eingangsgas; " 18 Nm^/h, enthaltendAdsorption time: 18.4 min Adsorption pressure:. 1.519 MPa adsorption temperature: 293 -K input gas; "18 Nm ^ / h, containing

10 g H20/m3 und.9,8 Vol.-% CO2 10 g H 2 O / m 3 and 9.8 vol.% CO 2

Desorptionsdruck: 2,664 KPaDesorption pressure: 2,664 KPa

Desorptions-VSpüldauer: 19»9 Entspannung:Desorption-VSpüldauer: 19 »9 relaxation:

1. Bekanntes Verfahren1. Known are methods

Einstufige Entspannung von 1,519 MPa auf 0,1013 MPa entgegen der Adsorptionsrichtung: 1,7 minOne-stage expansion from 1.519 MPa to 0.1013 MPa against the adsorption direction: 1.7 min

2. Erfindu_ngs£emäße£ Verfahren2. Inventive methods

Erster Teilschritt: Entspannung von .1,519 MPa auf 0,304 MPa in der Adsorptionsrichtung: 1,6 min First step: Relaxation from .1.519 MPa to 0.304 MPa in the adsorption direction: 1.6 min

Zweite^ Teilschritt: Entspannung von 0,304 MPa auf 0,111 MPa entgegen der Adsorptionsrichtung: 0,1 minSecond partial step: Relaxation from 0.304 MPa to 0.111 MPa counter to the adsorption direction: 0.1 min

Dritter Teilschritt: Hestentspannung von 0,111 MPa auf 0,1013 MPa und Erzeugung von Unterdruck bei gleichzeitiger Spülung mit 4 % Reingas entgegen der AdsorptionsrichtungThird sub-step: Hestentanzspannung of 0.111 MPa to 0.1013 MPa and generation of negative pressure with simultaneous flushing with 4% clean gas against the Adsorptionsrichtung

Produktgasausbeute (C02~freies Gas)sProduct gas yield (C0 2 ~ free gas) s

1e Bekanntes Verfahren _____ _ _ _ __.„„.1e Known method _____ _ _ _ __. "".

Gasverluste: 4,324 Fnr/hGas losses: 4,324 Fnr / h

CO2: 1,764 Nm3/hCO 2 : 1.764 Nm 3 / h

Spülung: 0,760 Nm3/hFlushing: 0.760 Nm 3 / h

Entspannung: 1,680 Nnr/hRelaxation: 1,680 Nnr / h

Evakuierung: 0,120 Nm3/JaEvacuation: 0.120 Nm 3 / Yes

13,676 Hnr/h = 76,0 % des Eingangsgases ·13.676 Hnr / h = 76.0 % of the input gas

2β Erfind^nj^sgemäßes. Verfahren2 β inventions. method

Gasverluste: 2,764 Nm3/hGas losses: 2.764 Nm 3 / h

CO2: V/64 Nm3/hCO 2 : V / 64 Nm 3 / h

Spülung: ' 0,760 Ήΰ?/η Flushing: '0.760 Ήΰ? / Η

Entspannung: 0,120 Nm3/h (2o Teilschritt)Relaxation: 0.120 Nm 3 / h (2o part step)

Evakuierung: 0,120 Nm3/hEvacuation: 0.120 Nm 3 / h

15,236 Nm^/h = 84,6 % des Eingangsgases15.236 Nm ^ / h = 84.6% of the input gas

Es wurde eine Produktgasausbeutesteigerung von 8,6 % erreicht. . A product gas yield increase of 8.6 % was achieved. ,

Claims (5)

226226 Erfindungsanspruchinvention claim Verfahren zum Reinigen und Trennen von Gasgemischen, die GOoj lUO-Dampf und gegebenenfalls Kohlenwasserstoffe, entnalten, bei dem aas Gasgemisch durch Adsorber mit geeignetem Adsorptionsmittel geleitet wird, in denen im Wechsel die Adsorption bei höherem Druck und die Desorption bei niedrigerem Druck durchgeführt werden, gekennzeichnet dadurch, daß der Druckwechsel vom Adsorptionsdruck auf Desorptionsdruck in drei Teilschritten erfolgt, wobei im ersten 'Peilschritt eine Entspannung in Adsorptionsrichtung derart erfolgt, aaji bei Zyklenlängen von 5-30 min für den .Druckbereich von 1,013 bis 4,05 MPa ein Druckverhältnis Adsorptionsdr uck: Zwischendruck 5 bis 20:1 eingehalten wird, wobei ein Zwischendruck von 0,2026 MPa nicht unterschritten werden darf, im zweiten Teilschritt eine weitere Entspannung entgegen der Adsorptionsrichtung auf einen Druck nahe Atmospharendruck und im dritten Teilschritt eine Restentspannung und Evakuierung bei gleichzeitiger Spülung entgegen der Adsorptionsrichtung vorgenommen.wird»A process for purifying and separating gas mixtures containing GOoj lUO steam and optionally hydrocarbons, in which aas gas mixture is passed through adsorber with suitable adsorbent, in which alternately the adsorption at a higher pressure and desorption are carried out at lower pressure characterized in that the pressure change from the adsorption pressure to the desorption pressure takes place in three substeps, wherein in the first 'Peilschritt a relaxation in the adsorption takes place such aaji at cycle lengths of 5-30 min for the .Druckbereich of 1.013 to 4.05 MPa a pressure ratio Adsorptionsdr uck: Intermediate pressure 5 to 20: 1 is maintained, with an intermediate pressure of 0.2026 MPa must not be exceeded, in the second step a further relaxation against the Adsorptionsrichtung to a pressure near atmospheric pressure and in the third step a residual relaxation and evacuation with simultaneous flushing against the adsorptive will be made. » 2. Verfahren gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Entspannungsgeschwindigkeit im Teilschritt 1 nicht größer als die Gasgeschwindigkeit während der Adsorptionsphase ist«2. The method according to item 1, characterized in that the expansion rate in step 1 is not greater than the gas velocity during the adsorption phase « 3. Verfahren gemäß den Punkten 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Entspannungsgeschwindigkeit im Teilschritt 2 mindestens zweimal so groß ist wie die Entspannungsgeschwindigkeit im ersten Teilschritt.3. The method according to points 1 and 2, characterized in that the relaxation rate in the partial step 2 is at least twice as large as the relaxation rate in the first partial step. 4. Verfahren gemäß den Punkten .1 bis 3, gekennzeichnet4. Method according to items .1 to 3, characterized w dadurch, daß das Zeitverhältnis der Desbrptions-'bzw.1 Spülphase j ersten Entspannungsphase'5 bis 25i1 beträgt. . · w in that the time ratio of the Desbrptions'bzw. 1 rinsing phase j first relaxation phase'5 to 25i1. , · 5. Verfahren zum Reinigen und Trennen von Gasgemischen gemäß den Punkten 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß ein Zeitverhältnis erste Entspahnungsphase:zweite5. A method for purifying and separating gas mixtures according to the items 1 to 4, characterized in that a time ratio of the first dethrasing phase: second . Entspannungsphase von mindestens ^:Λ eingehalten wird., Relaxation phase of at least ^: Λ is respected. 6» Verfahren zum Reinigen und Trennen von Gasgemischen, die Cüoj S2O-Dampf und gegebenenfalls Kohlenwasserstoffe enthalten, bei dem das Gasgemisch durch Adsorber mit geeignetem Adsorptionsmittel geleitet wird, in denen im Wechsel die Adsorption bei höherem Druck und die Desorption bei niedrigerem Druck durchgeführt werden, gemäß den Punkten 2 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß der Druckwechsel vom Adsorptionsdruck auf Desorptionsdruck in drei Teilschritten erfolgt, wobei im ersten Teilschritt eine Entspannung in Adsorptionsrichtung derart erfolgt, daß bei Zyklenlängeri von 5 bis 30 Minuten für den Druckbereich von 1,013-1,519. MPa ein Druckverhältnis Adsorptionsdruck:Zwischendruck von 5:1 eingehalten wird, wobei ein Zwischendruck von 0,2026 MPa nicht unterschritten werden darf, im zweiten Teilschritt eine weitere Entspannung entgegen der Adsorptionsrichtung auf einen Druck nahe Atmospnärendruck6 »Process for purifying and separating gas mixtures containing C02Si vapor and optionally hydrocarbons, in which the gas mixture is passed through adsorbers with suitable adsorbent, in which the adsorption is carried out alternately at higher pressure and the desorption at lower pressure, according to items 2 to 4, characterized in that the pressure change from the adsorption pressure to desorption pressure in three steps, wherein in the first part step, a relaxation in the adsorption takes place such that at cycle length of 5 to 30 minutes for the pressure range of 1.013-1.519. MPa a pressure ratio adsorption pressure: intermediate pressure of 5: 1 is maintained, wherein an intermediate pressure of 0.2026 MPa must not be exceeded, in the second step a further relaxation against the Adsorptionsrichtung to a pressure near atmospheric pressure ~ 12 -~ 12 - und im dritten Teilschritt eine Eestentspannung und Evakuierung bei gleichzeitiger Spülung entgegen der Adsorptionsrichtung vorgenommen wird* ·and in the third sub-step an Eestentspannung and evacuation is carried out with simultaneous flushing against the Adsorptionsrichtung * · Verfahren gemäß Punkt 6, gekennzeichnet dadurch, daß ein Zeitverhältnis erste Entspannungsphase:zweite Entspannungsphase von 12-32:1 eingehalten wird«Process according to item 6, characterized in that a time ratio of the first expansion phase: second expansion phase of 12-32: 1 is observed «
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