DD256259A1 - METHOD FOR REGENERATING AND COOLING ADSORPTIONS IN ADSORBERN - Google Patents
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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.The invention relates to a process for the regeneration and cooling of adsorbents in adsorbers, in particular for use in the context of air separation plants for the production of oxygen and nitrogen. With the solution, the choice and the management of the regeneration gas achieves a significantly shorter overall cycle, consisting of loading, regeneration and cooling time.
Description
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.The invention relates to a process for the regeneration and cooling of adsorbents in adsorbers, in particular for use in the context of air separation plants for the production of oxygen and nitrogen. With the new process steps, the running times of the overall cycle of the adsorption process should be considerably shortened and the amount of adsorbent used and the volume of the adsorption plant reduced.
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.Short-term processes are known in the art in which adsorption and desorption proceed at substantially the same temperature level (pressure swing adsorption). With this method, however, the carbon dioxide can be removed only insufficiently from the process gas.
Bekanntlich wird CO2 von Molekularsieb sehr gut adsorbiert, läßt sich jedoch sehr schlecht desorbieren.As is known, CO 2 is adsorbed very well by molecular sieve but can be desorbed very poorly.
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 dieThus, a thermal desorption is required. (Chemie-Ingenieur-Technik 9/1984 Y. 684 to 691 "New developments on pressure swing adsorption" by Richter, Harder, Knoblauch, Jüntgen) In DE-Auslegeschrift 2064137 an adsorption process is described in which the short cycle is achieved in that on a complete regeneration of the molecular sieve with respect to water is deliberately omitted and the
Regenerierung des Molekularsiebes bei einer Temperatur unter 200°C erfolgt. ·Regeneration of the molecular sieve is carried out at a temperature below 200 ° C. ·
Der Gesamtzyklus des Verfahrens besteht aus Adsorbieren, Druckausgleich, Druckentlastung, thermischem Regenerieren, Wiederabkühlen auf Adsorptionstemperatur und Druckaufgabe.The overall cycle of the process consists of adsorbing, pressure equalization, depressurization, thermal regeneration, recooling to adsorption temperature and pressure application.
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.The short duration of the regeneration phase of this process is obviously achieved here by the lower regeneration temperature, since this shortens the heating and cooling times. In the description of the invention, it is pointed out that the system is fed with a dry and carbon dioxide-free regeneration gas. This is necessary because in the cooling phase after the thermal regeneration CO 2 would be taken up again by the molecular sieve, and the adsorber would already be taken over into the adsorption phase in this way.
Deshalb wurde folgendes Verfahren für die Anwendungsfälle, bei denen kein CO2-freies Regeneriergas zur Verfügung stand, angewandt:Therefore, the following method was used for the applications where no CO 2 -free regeneration gas was available:
1. Die thermische Regeneration wird mit vorgetrockneter Luft durchgeführt.1. The thermal regeneration is carried out with pre-dried air.
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.2. The re-cooling to adsorption temperature is carried out with circulating dry nitrogen, which emits the heat absorbed from the adsorber to an additional heat exchanger again.
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.For the implementation of this method, an additional heat exchanger, a blower and the pipeline with appropriate fittings for the circulation mode and feeding the regeneration gases are required. The automation of the process is then also possible only with the appropriate effort.
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.In DE Auslegeschrift 2850806 a method for regenerating adsorbers by applying heated regeneration gas during a heating phase and unheated regeneration gas during a subsequent cooling phase, wherein a partial flow is diverted from the regeneration and sequentially passed through a heater and a heat storage is described. The regeneration gas used is preferably the impure nitrogen which has been separated off by rectification and heated in the main heat exchangers to approximately ambient temperature. The known methods require after regeneration a cooling phase, the energy for heating partially stored but also partially useless dissipated.
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.The aim of the invention is to provide a method for regenerating and cooling of adsorbents in adsorbers, so that the cost of energy can be reduced and an adsorption with low volume, lower adsorbent, cost can be created for a container use.
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.The object of the invention is to develop a method for regenerating and cooling of adsorbents in adsorbers, which, in departure from the known solutions, the rapid reuse of the adsorber, through the choice and management of the regeneration gas, a significantly shortened overall cycle, consisting of loading , Regeneration and cooling time reached.
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.The object of the invention is achieved in that the cooling of the adsorbent at process gas pressure in the adsorber I or Il with the purified process gas itself, and that the pressure application and cooling of the first loaded layer of the adsorbent from the process gas outlet to the process gas inlet of the adsorber II; I or I; Il takes place, and that at the beginning of the cooling phase, the pressure relief valves 5.1 and 5.2 are opened briefly. It has additionally been found that the regeneration gas can be CO 2 -containing.
Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment.
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.In FIG. 1, the adsorber I is regenerated with heated dry air (valves 1.1, 1.2 opened), that is, the adsorbed in the molecular sieve components CO 2 and H 2 O are expelled again.
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.Subsequently, without cooling the heated adsorber bed, the pressure task via the pressure feed valve 6.2. The valves 1.1,2.1,1.3,2.3 are closed. The pressure application to the hot adsorber takes place from the process gas outlet of the adsorber Il to the process gas inlet of the adsorber I. Thus, the first acted upon layer of Adsorberbettes is relatively pre-cooled, the cooling effect can be enhanced by briefly opening the pressure relief valve 5.1. This relative cooling of the first layer of the molecular sieve bed before the process gas inlet suffices for the beginning of the adsorption process, which then follows the cooling process, which is continued by the process gas itself (process gas valves 1.3 and 2.3 open).
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.The heat stored in the molecular sieve is taken up by the process gas and released in the adsorption system downstream, not shown, stabilizer again and in turn utilized for preheating the regeneration gas.
Während der Adsorptionsvorgang im Adsorber I abläuft, wird der Adsorber Il regeneriert (Ventile 1.2,2.2 geöffnet).While the adsorption process takes place in the adsorber I, the adsorber II is regenerated (valves 1.2,2.2 open).
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD29863686A DD256259A1 (en) | 1986-12-29 | 1986-12-29 | METHOD FOR REGENERATING AND COOLING ADSORPTIONS IN ADSORBERN |
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| DD29863686A DD256259A1 (en) | 1986-12-29 | 1986-12-29 | METHOD FOR REGENERATING AND COOLING ADSORPTIONS IN ADSORBERN |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| DD256259A1 true DD256259A1 (en) | 1988-05-04 |
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Family Applications (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0364908A2 (en) * | 1988-10-21 | 1990-04-25 | Kali-Chemie Aktiengesellschaft | Use of a hygroscopic diluted solution of salt for adsorption cooling/air conditioning with low temperature heat |
-
1986
- 1986-12-29 DD DD29863686A patent/DD256259A1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0364908A2 (en) * | 1988-10-21 | 1990-04-25 | Kali-Chemie Aktiengesellschaft | Use of a hygroscopic diluted solution of salt for adsorption cooling/air conditioning with low temperature heat |
| EP0364908A3 (en) * | 1988-10-21 | 1991-01-09 | Kali-Chemie Aktiengesellschaft | Use of a hygroscopic diluted solution of salt for adsorption cooling/air conditioning with low temperature heat |
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