DE1444441A1

DE1444441A1 - Verfahren zur Reinigung von Gasgemischen

Info

Publication number: DE1444441A1
Application number: DE19631444441
Authority: DE
Inventors: Schuftan Paul Maurice
Original assignee: British Oxigen Ltd
Current assignee: BOC Group Ltd
Priority date: 1963-01-04
Filing date: 1963-12-21
Publication date: 1968-11-21
Also published as: DE1444441B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Gasgemischen. Sie beinhaltet insbesondere ein Verfahren zur Abtrennung von in verhältnismäßig geringen Mengen vorhandenen Verunreinigungen aus Gasgemischen, wobei diese Gasgemische Yerfahrensstufen durchlaufen, in welchen sie Temperaturen ausgesetzt sind, die unter der Verfestigungstemperatur der Verunreinigungen liegen. Die Entfernung solcher Verunreinigungen ist zur Vermeidung von Verstopfungen notwendig.

Ein Beispiel für ein derartiges Gasgemisch ist die atmosphärische Iaift, welche als Verunreinigungen Wasserdampf und KohlendJ-oxyd enthält. Als weiteres Beispiel seien Kokereigas oder gewisse Gasgemische angeführt, welche bei Orack-

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Prozessen von Kohlenwasserstoffen anfallen. Hierbei stellen Benzol und Acethylen zusätzliche Verunreinigungen dar.

Praktisch sind derartige Verunreinigungen in zwei !Classen einzuteilen, nämlich in eine "Type I" mit relativ hohem Schmelz- und Siedepunkt und auf die Umgebungstemperatur bezogenem, relativ niederem Dampfdruck und in eine "(type II" mit relativ niedrigem Schmelz- und Siedepunkt und auf die Umgebungstemperatur bezogenem, relativ hohem Dampfdruck.

In obigen Beispielen sind Wasser und Benzol Verunreinigungen der Type I, während Kohlendioxyd und Ac ethyl en Verunreinigungen der Type II darstellen.

i&Lne wirkungsvolle Entfernung derartiger Verunreinigungen kann durch umschaltbare Austauscher, wie z.B. Regeneratoren oder durch reversierende Austauscher vorgenommen werden. Hierbei wird das Gasgemisch von Umgebungstemperatur auf nahezu Verfliissigungstemperatur abgekühlt, wobei die Verunreinigungen beider Typen kondensieren. Bevor sich ein merklicher Druckabfall entwickelt, wird der Gasstrom in einen anderen Austauscher geleitet.

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In vielen Fällen sind jedoch umschaltbare Austauscher nicht anwendbar.

vi/enn umschaltbare Austauscher nicht verwendet werden können, so besteht die Möglichkeit, in bekannter Weise die Verunreinigungen beider Typen bei Umgebungstemperatur oder in der Nähe der Umgebungstemperatur auf chemischem oder physikalischem Wege zu entfernen. So kann beispielsweise Wasserdampf ohne Abkühlung oder bei nur geringer Abkühlung mittels Adsorptions- oder Absorptionsmitteln entfernt werden. Kohlendioxyd kann durch alkalische Lösungen ausgesondert werden. Nach einer anderen, bekannten Methode werden Verunreinigungen der Type I bei Umgebungstemperatur oder nahe der Umgebungstemperatur ausgesondert, während Verunreinigungen der Type II durch Adsorption oder Ausfällung und .Filtrieren bei wesentlich niedrigeren Temperaturen in der Größenordnung von -80° C bis -I70⁰ C entfernt werden.

Hierzu verwendbare Chemikalien sowie deren Handhabung und Verteilung sind außerordentlich teuer. Die Entfernung von Verunreinigungen der Type II im -bereich von niedrigen Temperaturen kompliziert den Arbeitsablauf in der Anlage und erfordert nach jedem Heaktivierungsspiel zusätzliche Energie für die Rückkühlung des Adsorptionsmittels oder Filters auf

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die niedrige Arbeitstemperatur.

Weiterhin besteht die Möglichkeit, Molekülsiebe zu verwenden, xvelche eine hohe Aufnahmefähigkeit für Verunreinigungen beider Typen aufweisen. Hierbei wird der Reinigungsprozeß des Gasgemisches in einer einzigen Anlage durchgeführt. Dabei werden zwei derartige Molekülsiebe abwechslungsweise jeweils in einem Reinigungs- und einem Reaktivierungsspiel betrieben.

Diese Methode hat jedoch den Nachteil, daß die gesamte, für die Entfernung von Verunreinigungen der Type II erforderliche Masse des Molekülsiebes bei einer Temperatur reakti-'viert werden muß, die so hoch ist, daß auch Verunreinigungen der Type I ausgetrieben werden. Dies erfordert einen beträchtlichen Energieverbrauch für die Reaktivierung„ Zuerst muß eine große- Energiemenge zur Desorption zugeführt werden und hierauf muß der Adsorber auf seine Arbeitstemperatur rückgekühlt werden. Zudem muß das Erhitzungs- und Abkühlungsspiel in der Zeit ausgeführt werden, während welcher der andere Adsorber in seinem Reinigungsspiel arbeitet, -^ies verursacht einen weiteren Anstieg der verteuernden Energiekosten.

Demgegenüber wird gemäß der Erfindung ein Verfahren zur Reinigung von Verunreinigungen sowohl der Type I als auch der

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Type II enthaltenden Gasgemischen vorgeschlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß das Gasgemisch bei im wesentlichen konstantem Druck zuerst durch einen .adsorber eines Adsorberpaares, welches die Fähigkeit hat, selektiv Verunreinigungen der Type I zu adsorbieren, und dann durch einen Adsorber eines zweiten Adsorberpaares geleitet wird, welches Molekülsiebe enthält, welche die Fähigkeit haben, selektiv die Verunreinigungen der Type II zu adsorbieren. Die zwei Adsorber des jeweiligen Adsorberpaares arbeiten Jeweils abwechselnd in einem ßeinigungs- und einem Heaktivierungsspiel. Die Arbeitstemperatur des Adsorbers für Verunreinigungen der Type I wird vorzugsweise unterhalb der Umgebungstemperatur, jedoch oberhalb 0° 0 gewählt.

Durch die Verwendung von Molekülsieben zur Adsorption von Verunreinigungen der Type II wird es möglich, bei Temperaturen von nicht unter -30 G zu arbeiten. Jedoch erweist es sich im allgemeinen als vorteilhaft, beide Adsorberarten bei gleicher Temperatur, vorzugsweise bei oder nahe der Umgebungstemperatur zu betreiben. Auf diese Weise werden Kälteverluste vermieden oder bleiben vernachlässigbar klein.

Für die Adsorption von Verunreinigungen der Type I ist normalerweise nur eine relativ geringe Menge von billigen

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Adsorptionsmitteln, wie z.B. Silicagel, Sovabeads oder aktivierte Tonerde notwendig.

J?ür die Adsorption von Verunreinigungen der Type II ist eine relativ größere Menge des teuereren Molekülsiebes notwendig, Jedoch kann dieses bei einer mittleren Temperatur reaktiviert werden. Hieraus entstellen Vorteile nicht nur durch die Einsparung an der erforderlichen Wärmemenge, sondern auch im Hinblick auf die Tatsache, daß nur niedrige 'i'emperaturgrade zur Anwendung kommen. Hierdurch wird die erforderliche Zeitdauer zur Erhitzung und Rückkühlung, des Adsorbers herabgesetzt und zusätzlich dessen &röße reduziert.

Durch entsprechende Wahl der Arbeitstemperatur des Druckes und der für eine wirkungsvolle Reinigung notwendigen Menge von Adsorptionsmitteln kann die Arbeitsdauer' des Adsorbers für Verunreinigungen der lype I der Arbeitsdauer des Adsorbers für Verunreinigungen der Type II angeglichen werden, wobei sich die jeweiligen Arbeitstemperaturen durchaus unterscheiden können. . ■

Zur Reaktivierung der beiden Adsorberarten können jeweils von einander getrennte, von Verunreinigungen freie

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Gasströme von passender Temperatur verwendet werden. In manchen Fällen wird es jedoch von Vorteil sein, den aus dem Molekiilsieb-Adsorber austretenden reaktivierenden Gasstrom, welcher folglich durch die Desorption bereits Verunreinigungen der Type II enthält, auch zur inaktivierung des anderen Adsorbers zu verwenden. Hierzu wird der Gasstrom vor dem Eintritt in diesen anderen Adsorber auf die zur Desorption von Verunreinigungen der Type I notwendige, erhöhte Temperatur erhitzt.

Die Inaktivierung kann bei Unterdruck, atmosphärischem Druck oder erhöhtem Druck vorgenommen werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Reinigung von einerseits mit "Type I" bezeichneten Verunreinigungen von relativ hohem Schmelz- und Siedepunkt sowie von der Umgebungstemperatur entsprechendem, relativ niedrigem Dampfdruck und andererseits mit "T^pe II" bezeichneten Verunreinigungen von relativ niedrigem Schmelz- und Siedepunkt sowie von der Umgebungetemperatur entsprechendem, relativ hohem Dampfdruck enthaltenden Gasgemischen mittels Hindurchführens durch wechselweise Jeweils in einem -^einigungs- und einem -tteaktivierungsspiel betriebene Adsorber, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasgemisch zuerst durch einen Adsorber eines Adsorberpaarea, welches die Fähigkeit hat, selektiv Verunreinigungen der Type I zu adsorbieren, und dann durch einen Adsorber eines zweiten Adsorberpaares geleitet wird, welches Molekülsiebe enthält, welche die Fähigkeit haben, selektiv die Verunreinigungen der Type II zu adsorbieren.

2. Verfahren zur Reinigung von Gasgemischen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsbedingungen der beiden Adsorberpaare so aufeinander abgestimmt sind, daß ihre -Heinigungs- und Reaktivierungsperioden im wesentlichen jeweils gleiche Dauer haben.

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^. Verfahren zur Reinigung von Gasgemischen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktivierung der Adeorberpaare jeweils mittels gesonderter, von Verunreinigungen freier Gasströme erfolgt.

4. Verfahren zur Reinigung von Gasgemischen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein, zur

Reaktivierung verwendeter, von Verunreinigungen freier Gasstrom «unächst auf eine mittlere Temperatur erhitzt und zuerst durch dasjenige Adeorberpaar geleitet wird, aus welchem Verunreinigungen der Type II entfernt werden sollen, und daß derselbe hierauf auf die zur Desorption von Verun reinigungen der Type I notwendige, höhere Temperatur er hitzt und dann durch dasjenige Adaorberpaar hindurohgeleitet wird» aus welche» Verunreinigungen der Type I entfernt «erden sollen.

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