DD256259A1

DD256259A1 - Verfahren zum regenerieren und abkuehlen von adsorptionsmitteln in adsorbern

Info

Publication number: DD256259A1
Application number: DD29863686A
Authority: DD
Inventors: Hansjoerg Weser; Friedrich Wendel
Original assignee: Maschf & Eisengiesserei Veb
Priority date: 1986-12-29
Filing date: 1986-12-29
Publication date: 1988-05-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regenerieren und Abkuehlung von Adsorptionsmitteln in Adsorbern, insbesondere fuer den Einsatz im Rahmen von Luftzerlegungsanlagen zur Erzeugung von Sauerstoff und Stickstoff. Mit der Loesung wird durch die Wahl und die Fuehrung des Regeneriergases ein wesentlich verkuerzter Gesamtzyklus, bestehend aus Beladungs-, Regenerier- und Abkuehlzeit, erreicht.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regenerieren und Abkühlen von Adsorptionsmitteln in Adsorbern, insbesondere für den Einsatz im Rahmen von Luftzerlegungsanlagen zur Erzeugung von Sauerstoff und Stickstoff. Mit den neuen Verfahrensschritten sollen die Laufzeiten des Gesamtzyklusses des Adsorptionsverfahrens wesentlich verkürzt werden und die Einsatzmenge des Adsorptionsmittels und ein geringeres Bauvolumen der Adsorptionsanlage erreicht werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

In der Technik sind Kurzzeitverfahren bekannt, bei denen die Adsorption und Desorption bei im wesentlichen gleichem Temperaturniveau (Druckwechseladsorption) verlaufen. Mit diesem Verfahren kann jedoch das Kohlendioxid nur ungenügend aus dem Prozeßgas entfernt werden.

Bekanntlich wird CO₂ von Molekularsieb sehr gut adsorbiert, läßt sich jedoch sehr schlecht desorbieren.

Damit macht sich eine thermische Desorption erforderlich. (Chemie-Ingenieur-Technik 9/1984 Y. 684 bis 691 „Neue Entwicklungen zur Druckwechseladsorption" von Richter, Harder, Knoblauch, Jüntgen) In der DE-Auslegeschrift 2064137 wird ein Adsorptionsverfahren beschrieben, in dem der kurze Laufzyklus dadurch erreicht wird, daß auf eine vollständige Regenerierung des Molekularsiebes im Hinblick auf Wasser bewußt verzichtet wird und die

Regenerierung des Molekularsiebes bei einer Temperatur unter 200°C erfolgt. ·

Der Gesamtzyklus des Verfahrens besteht aus Adsorbieren, Druckausgleich, Druckentlastung, thermischem Regenerieren, Wiederabkühlen auf Adsorptionstemperatur und Druckaufgabe.

Die kurze Laufzeit der Regenerierphase dieses Verfahrens wird hier offensichtlich durch die niedrigere Regeneriertemperatur erreicht, da dadurch die Aufheiz- und Abkühlzeiten verkürzt werden. Bei der Erfindungsbeschreibung wird darauf hingewiesen, daß der Anlage ein trockenes und kohlendioxydfreies Regeneriergas zugeführt wird. Das ist erforderlich, da in der Abkühlphase nach dem thermischen Regenerieren CO₂ wieder vom Molekularsieb aufgenommen würde, und der Adsorber bereits so vorgeladen in die Adsorptionsphase übernommen würde.

Deshalb wurde folgendes Verfahren für die Anwendungsfälle, bei denen kein CO₂-freies Regeneriergas zur Verfügung stand, angewandt:

1. Die thermische Regeneration wird mit vorgetrockneter Luft durchgeführt.

2. Die Wiederabkühlung auf Adsorptionstemperatur wird mit im Kreislauf gefahrenem trockenem Stickstoff, der die aus dem Adsorber aufgenommene Wärmemenge an einen zusätzlichen Wärmetauscher wieder abgibt, durchgeführt.

Für die Realisierung dieses Verfahrens sind ein zusätzlicher Wärmetauscher, ein Gebläse und die Rohrleitung mit entsprechenden Armaturen für die Kreislauffahrweise und Zuspeisung der Regeneriergase erforderlich. Die Automatisierung des Verfahrens ist dann ebenfalls nur mit entsprechendem Aufwand möglich.

In der DE Auslegeschrift 2850806 wird ein Verfahren zum Regenerieren von Adsorbern durch Beaufschlagen mit erhitztem Regeneriergas während einer Heizphase und nicht erhitztem Regeneriergas während einer anschließenden Kühlphase, wobei ein Teilstrom vom Regeneriergas abgezweigt und nacheinander durch eine Heizeinrichtung und einen Wärmespeicher geleitet wird, beschrieben. Als Regeneriergas dient vorzugsweise der durch Rektifikation abgetrennte, in den Hauptwärmetauschern auf etwa Umgebungstemperatur angewärmte unreine Stickstoff. Die bekannten Verfahren bedingen nach dem Regenerieren eine Kühlphase, wobei die Energie zur Erwärmung teilweise gespeichert aber auch teilweise nutzlos abgeführt wird.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Regenerieren und Abkühlen von Adsorptionsmitteln in Adsorbern zu schaffen, damit der Aufwand an Energie gesenkt und eine Adsorptionsanlage mit geringem Bauvolumen, geringerem Adsorptionsmitteleinsatz, kostengünstig für einen Containereinsatz geschaffen werden kann.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Regenerieren und zum Abkühlen von Adsorptionsmitteln in Adsorbern zu entwickeln, welches in Abkehr von den bekannten Lösungen den schnellen Wiedereinsatz des Adsorbers, durch die Wahl und Führung des Regeneriergases, einen wesentlich verkürzten Gesamtzyklus, bestehend aus Beladungs-, Regenerier- und Abkühlzeit, erreicht.

Merkmale der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß die Abkühlung des Adsorptionsmittels bei Prozeßgasdruck im Adsorber I bzw. Il mit dem gereinigten Prozeßgas selbst erfolgt, und daß die Druckaufgabe und Kühlung der zuerst beladenen Schicht des Adsorptionsmittels vom Prozeßgasaustritt zum Prozeßgaseintritt des Adsorbers II; I bzw. I; Il erfolgt, und daß zu Beginn der Kühlphase die Druckentlastungsventile 5.1 bzw. 5.2 kurzzeitig geöffnet werden. Es wurde zusätzlich gefunden, daß das Regeneriergas CO₂-haltig sein kann.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.

Inder Fig. 1 wird der Adsorber I mit erwärmter trockener Luft regeneriert (Ventile 1.1,2.1 geöffnet), das heißt, die im Molekularsieb adsorbierten Komponenten CO₂ und H₂O werden wieder ausgetrieben.

Anschließend erfolgt ohne Kühlung des aufgeheizten Adsorberbettes die Druckaufgabe über das Druckaufgabeventil 6.2. Die Ventile 1.1,2.1,1.3,2.3 sind geschlossen. Die Druckaufgabe auf den heißen Adsorber erfolgt dabei vom Prozeßgasaustritt des Adsorbers Il zum Prozeßgaseintritt des Adsorbers I. Dadurch wird die zuerst beaufschlagte Schicht des Adsorberbettes relativ vorgekühlt, wobei der Kühleffekt durch kurzzeitiges Öffnen des Druckentlastungsventils 5.1 verstärkt werden kann. Diese relative Kühlung der ersten Schicht des Molekularsiebbettes vor Prozeßgaseintritt genügt für den Beginn des Adsorptionsprozesses, der dann dem Kühlprozeß, der durch das Prozeßgas selbst (Prozeßgasventile 1.3 und 2.3 geöffnet) fortgeführt wird, nachläuft.

Die im Molekularsieb gespeicherte Wärme wird vom Prozeßgas aufgenommen und in dem der Adsorptionsanlage nachgeschalteten, nicht dargestellten, Stabilisator wieder abgegeben und wiederum zur Vorheizung des Regeneriergases verwertet.

Während der Adsorptionsvorgang im Adsorber I abläuft, wird der Adsorber Il regeneriert (Ventile 1.2,2.2 geöffnet).

Claims

Verfahren zum kurzzeitigen Regenerieren und Abkühlen von Adsorptionsmitteln, insbesondere Molekularsieb in Adsorbern, welches H₂O und CO₂ beladen ist, mit Regeneriergas, das dem gereinigten Gasstrom nach der Adsorption entnommen wird, gekennzeichnet dadurch, daß die Abkühlung des Adsorptionsmittels bei Prozeßgasdruck im Adsorber I bzw. Il mit dem gereinigten Prozeßgas selbst erfolgt, und daß die Druckaufgabe und Kühlung der zuerst beladenen Schicht des Adsorptionsmittels vom Prozeßgasaustritt zum Prozeßgaseintritt des Adsorbers II; I bzw. I; Il erfolgt, und daß zu Beginn der Abkühlphase die Druckentladungsventile 5.1 bzw. 5.2 kurzzeitig geöffnet werden.

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