DE1544009C3

DE1544009C3 - Process for the adsorptive separation of gas mixtures

Info

Publication number: DE1544009C3
Application number: DE19651544009
Authority: DE
Inventors: Thomas M. Morristown N.J. Stark (V.StA.)
Original assignee: Exxon Research and Engineering Co., Linden, N.J. (V.StA.)
Priority date: 1965-05-18
Filing date: 1965-05-18
Publication date: 1976-10-28

Description

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Es ist bereits ein Verfahren zur adsorptiven Trennung von Gasgemischen bekannt, bei dem das Ausgangsgemisch in eine erste für mindestens einen Bestandteil des Gemisches selektive Adsorptionszone geleitet wird, wobei mindestens ein Teil des Durchlaufs in eine zweite für mindestens einen Bestandteil des Durchlaufs selektive Adsorptionszone geleitet und aus dieser Zone ein Durchlaufstrom abgezogen wird, während die zweite Zone sodann unter Herabsetzung des Drucks der Desorption unterworfen wird, wobei ein Druckentspannungsgas gewonnen wird, und diese Zone mit einem Teil des in der zweiten Stufe abgezogenen Durchlaufstroms unter Gewinnung eines Spüldurchlaufs ausgespült wird, worauf dann die erste Zone unter Herabsetzung des Drucks der Desorption unterworfen wird und aus dem Durchlaufstrom der zweiten Zone ein Produktstrom von hohem Reinheitsgrad gewonnen wird (US-PS 31 02 013). A method for the adsorptive separation of gas mixtures is already known in which the starting mixture is passed into a first adsorption zone that is selective for at least one component of the mixture, at least part of the flow being passed into and out of a second adsorption zone that is selective for at least one component of the flow this zone is withdrawn a flow stream, while the second zone is then subjected to the desorption while reducing the pressure, a pressure relief gas is obtained , and this zone is flushed with a portion of the flow stream withdrawn in the second stage to obtain a purge pass, whereupon the the first zone is subjected to desorption while reducing the pressure and a product stream of high purity is obtained from the flow stream of the second zone (US Pat. No. 31 02 013).

Demgegenüber betrifft die Erfindung ein Verfahren zur adsorptiven Trennung von Gasgemischen der vorgeschriebenen Art, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die erste Zone mit einem Teil des aus der zweiten Zone nach einer zweistufigen Druckentspannung bis unter den Arbeitsdruck der zweiten Zone entweichenden Druckentspannungsgases ausgespült wird.In contrast, the invention relates to a method for the adsorptive separation of gas mixtures of the prescribed type, which is characterized is that the first zone with part of the from the second zone after a two-stage pressure release to below the working pressure of the second zone escaping pressure release gas is purged.

Dabei wird.die zweite Zone in zwei Stufen nacheinander einer Druckentspannung unterworfen. Diese Maßnahme hat nicht nur den Vorteil einer wesentlichen Verringerung eines Produktionsverlustes, son- dern es läßt sich nach diesem Verfahren nicht nur eine erhebliche Menge eines Produktes äußerst hohen Reinheitsgrades, sondern daneben noch eine ebenfalls verhältnismäßig große Menge eines Produkts von mäßigem Reinheitsgrad gewinnen.The second zone is subjected to pressure relief in two successive stages. This Measure not only has the advantage of significantly reducing production loss, but also Not only can a considerable amount of a product be extremely high by this process Degree of purity, but also a relatively large amount of a product of gain moderate degree of purity.

Dieser technische Erfolg unterscheidet die Erfindung von dem Verfahren der US-PS 31 02 013, bei der das Ziel des Verfahrens lediglich in einer Aufspaltung des Rohmaterials in die drei Komponenten A, B, und C besteht, wobei jedoch keine zwei Endprodukte vor hoher und etwas geringerer Reinheit gleichzeitig ge winnbar sind. '■ This technical success distinguishes the invention from the process of US Pat. No. 31 02 013, in which the aim of the process is only to split the raw material into the three components A, B, and C, but with no two end products before high and something of lower purity can be obtained at the same time. '■

Aus der US-PS 29 44 627 ist es bekannt, zur Desorp tion der ersten Zone einen aus der zweiten Zone gewonnenen Spülgasstrom zu verwenden. Dabei erfolg! jedoch keine zweistufige Druckentspannung. In: übrigen zeigt die zuletzt genannte USA.-Patentschrifi keine der Maßnahmen, die sonst beim Verfahren der Erfindung angewendet werden.From US-PS 29 44 627 it is known to desorp tion of the first zone one obtained from the second zone To use purge gas flow. And success! but no two-stage pressure release. In: Otherwise, the last-mentioned USA. patent does not show any of the measures that would otherwise be used in the process of Invention can be applied.

Vorzugsweise sind die kombinierten Adsorptionszonen in zwei Stufen angeordnet; sie können jedoch auch in drei oder mehr Stufen angeordnet sein. Jede Stufe besitzt eine oder mehrere Adsorptionszonen. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt die erste Stufe drei einander gleiche Adsorptionszonen, und die zweite Stufe besitzt ebenfalls drei einander gleiche Adsorptionszonen. Die Adsorptionszonen der beiden Stufen sind durch Verbindungsleitungen mit Ventilen hintereinandergeschaltet. Wenn eine Stufe mehrere Adsorptionszonen aufweist, so sind diese untereinander parallel geschaltet, während die Adsorptionszonen in einer Stufe mit den entsprechenden Adsorptionszonen in der anderen Stufe in Reihe geschaltet sind.Preferably the combined adsorption zones are arranged in two stages; however, they can also be arranged in three or more stages. Each stage has one or more adsorption zones. According to a preferred embodiment of the invention, the first stage has three of the same Adsorption zones, and the second stage also has three adsorption zones which are identical to one another. the Adsorption zones of the two stages are connected in series by connecting lines with valves. If a stage has several adsorption zones, these are connected in parallel with one another, while the adsorption zones in one stage with the corresponding adsorption zones in the other Stage are connected in series.

Eine typische Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens ,mit drei Adsorptionszonen in jeder Stufe ist die folgende: Jede Adsorptionszone besitzt ein Beschickungs- und ein Produktende. Ein Ausgangsgut, das den gewünschten Bestandteil in einer Konzentration von nur 5 % zu enthalten braucht, wird in das Beschickungsende des ersten Adsorptionsmittelbettes der ersten Stufe eingeführt. Der Durchlauf vom Produktende des ersten Adsorptionsmittelbettes der ersten Stufe enthält das gewünschte Produkt in einer höheren Konzentration. Der Durchlauf vom Produktende des Ad sorptionsmittelbettes der ersten Stufe wird in zwei Teile geteilt. Der eine Teil strömt in eine Leitung für ein Pro dukt von mäßigem Reinheitsgrad zum Vermischen mit dem bei der Druckentspannung der zweiten Stufe gewonnenen Gas. Der zweite Teil wird dem Beschickungs-. ende des ersten Adsorptionsmittelbettes der zweiten Stufe zugeführt. Der Durchlauf vom Produktende des ersten Adsorptionsmittelbettes der zweiten Stufe besteht aus einem Produkt von äußerst hohem Reinheitsgrad, welches nachstehend als »AA-Produkt« bezeichnet wird. Das Produkt von mäßigem Reinheitsgrad wird nachstehend als »Α-Produkt« bezeichnet. Ein Teil des aus äußerst reinem Produkt bestehenden Durchlaufs vom Produktende des ersten Adsorptionsmittelbettes der zweiten Stufe wird zum Ausspülen des gleichen Adsorptionsmittelbettes verwendet. A typical operation of the process of the present invention, with three adsorption zones in each stage, is as follows: Each adsorption zone has a feed end and a product end. A feedstock which need only contain the desired ingredient at a concentration of 5% is introduced into the feed end of the first adsorbent bed of the first stage. The run from the product end of the first stage adsorbent bed contains the desired product in a higher concentration. The run from the product end of the first stage adsorbent bed is divided into two parts . One part flows into a line for a product of moderate purity for mixing with the gas obtained during the depressurization of the second stage. The second part is the feed. fed to the end of the first adsorbent bed of the second stage. The run from the product end of the first adsorbent bed of the second stage consists of an extremely high purity product, hereinafter referred to as "AA product". The product of moderate purity is hereinafter referred to as the »Α product«. A portion of the extremely pure product flow from the product end of the first stage adsorbent bed is used to purge the same bed of adsorbent.

Vor diesem Ausspülen wird jedoch das erste Adsorptionsmittelbett der zweiten Stufe vom Beschikkungsende her der Druckentspannung unterworfen, wobei ein Teil des adsorbierten Gutes als Druckentspannungsgas abgezogen wird. Ein Teil dieses Druckentspannungsgases wird als Bestandteil des Produktes von mäßiger Reinheit, also des A-Produktes, verwendet. Durch den aus Produkt bestehenden Spülstrom, der dem Produktende des ersten Adsorptionsmittelbettes der zweiten Stufe zugeführt wird, wird der Rest des adsorbierten Gutes desorbiert. Das Α-Produkt besteht daher aus dem ersten Teil des Druckentspannungsgases von der zweiten Stufe und einem Teil des aus der ersten Stufe ausströmenden Produktes.Before this flushing, however, the first adsorbent bed of the second stage is subjected to the pressure release from the loading end, whereby part of the adsorbed material is withdrawn as pressure release gas. Part of this Pressure release gas is used as a component of the product of moderate purity, i.e. the A-product. Through the consisting of the product Purge stream fed to the product end of the first adsorbent bed of the second stage, the rest of the adsorbed material is desorbed. The Α-product therefore consists of the first part of the Pressure relief gas from the second stage and part of that flowing out of the first stage Product.

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Der Rest des Druckentspannungsgases aus dem einer Reinheit von etwa 99,995% und mäßig reinem ersten Adsorptionsmittelbett der zweiten Stufe sowie Wasserstoff mit einer Reinheit von 99/ beschrieben, der beim Spülen dieses Adsorptionsmittelbettes er- Das Ausgangsgemisch kann Verunreinigungen wie haltene Durchlauf strömen aus dem Beschickungs- CO, H₂O, CO₂, H₂S, N₂ oder Luft enthalten. Die ende des ersten Adsorptionsmittelbettes der zweiten 5 wasserstoffhaltigen Gase können technische Gase sein, Stufe aus und werden zum Spülen des ersten Adsorp- wie Generatorgas, Koksgas, das Gas von der Reaktionsmittelbettes der ersten Stufe verwendet. Die tion zwischen Eisen und Wasserdampf, das Gas von Spülung des ersten Adsorptionsmittelbettes der ersten der Wassergasreaktion, von der Wärmezersetzung von Stufe erfolgt, nachdem der Druck in diesem Adsorp- Kohlenwasserstoffen, Synthesegas oder Ammoniaktionsmittelbett herabgesetzt worden ist. ¹⁰ Zersetzungsgase.The remainder of the pressure release gas from the about 99.995% purity and moderately pure first adsorbent bed of the second stage as well as hydrogen with a purity of 99 / described, which when flushing this adsorbent bed , H ₂ O, CO ₂ , H ₂ S, N ₂ or air. The end of the first adsorbent bed of the second 5 hydrogen-containing gases can be technical gases, stage off and are used to flush the first adsorbent gas such as generator gas, coke gas, the gas from the reactant bed of the first stage. The ion between iron and water vapor, the gas from purging the first adsorbent bed of the first water gas reaction, from the thermal decomposition of stage takes place after the pressure in this adsorbent hydrocarbons, synthesis gas or ammonia bed has been reduced. ¹⁰ decomposition gases.

Die obige Erläuterung ist eine sehr kurze Beschrei- Wenn man von Gasen ausgeht die erheblicheThe above explanation is a very brief descrip- tion, assuming gases are the substantial ones

bung der grundlegenden Verfahrensfolge in Anwen- Mengen an niedermolekularen Kohlenwasserstoffen dung auf die ersten Adsorptionsmittelbetten der enthalten, wie Powerformer-Kreislauf- oder -Restgas, ersten und der zweiten Adsorptionsstufe, und die kann man außer dem Produkt von äußerster Reinheit gleiche Verfahrensfolge mit der einzigen Ausnahme 15 und dem Produkt von mäßiger Reinheit noch ein des Druckausgleichs zwischen den Adsorptionsmittel- drittes Produkt, nämlich Brenn- bzw. Treibstoff, gebetten wird auch angewandt, wenn die beiden Ad- winnen. _Exercise of the basic process sequence in application quantities of low molecular weight hydrocarbons dung on the first adsorbent beds that contain, such as Powerformer cycle or residual gas, first and second adsorption stages, and these can be obtained in addition to the product of the utmost purity the same sequence of operations with the only exception 15 and the product of moderate purity the pressure equalization between the adsorbent third product, namely fuel or propellant is also applied when the two adwin- mings. _

sorptionsstufen je zwei oder mehr Adsorptionsmittel- Restgas ist ein nicht kondensierter Reaktionsbetten enthalten. Vorzugsweise besitzt jede Stufe drei durchlauf bei der Hydroformierungsreaktion. Ein Adsorptionsmittelbetten, um einen ununterbrochenen 20 -typisches Restgas besteht zum überwiegenden Teil, Produktstrom zu gewinnen. Wenn zwei oder mehr d.h. zu etwa 72,5 Volumprozent aus Wasserstoff. Adsorptionsmittelbetten in jeder Stufe verwendet Der Rest eines typischen Restgases besteht im wesentwerden, wird vorzugsweise vor der Druckentspannung liehen aus C₁- bis ^-Kohlenwasserstoffen. Normalerein Druckausgleich zwischen den Adsorptionsmittel- weise beträgt der Anteil der leichten Kohlenwasserbetten über die Produktenden derselben durchgeführt. 25 stoffe weniger als 50 Volumprozent des Restgases. Der Druckausgleich kann vom Produktende des Bei Anwendung der Erfindung auf Powerformereinen Bettes zum Beschickungsende des anderen Bet- Absorber-Abstreifergas beträgt die Gewinnung an tes oder vom Beschickungsende des einen Bettes zum einem über 99% reinen Wasserstoff mehr als 70/₀. Produktende des anderen Bettes oder schließlich vom Bei Drucken von 7 Ms 35 atü kann das Verfahren aus Beschickungsende des einen Bettes zum Beschickungs- 30 einem Ausgangsgut, welches 30'bis 99,5/ Wasserstoff ende des anderen Bettes durchgeführt werden. Im all- enthält, Wasserstoff von 99,99%iger Reinheit bei gemeinen wird die Druckentspannung vom Produkt- Wasserstoffgewinnungen von 85% erzeugen, ende des einen Bettes zum Produktende des anderen Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird aufsorption stages each two or more adsorbent residual gas contains a non-condensed reaction bed. Preferably, each stage has three passes in the hydroforming reaction. An adsorbent bed around an uninterrupted 20 -type residual gas consists for the most part, to win product stream. If two or more, that is, about 72.5 percent by volume of hydrogen. Adsorbent beds used in each stage The remainder of a typical residual gas consists essentially of, preferably, C ₁ to C 3 hydrocarbons before depressurization. Normally, a pressure equalization between the adsorbents is the proportion of the light hydrocarbon beds carried out over the product ends of the same. 25 substances less than 50 percent by volume of the residual gas. The pressure equalization from the product end of the case of applying the invention to Powerformereinen bed to the feed end of the other Beth absorber stripping gas to the extraction tes or from the feed end of a bed is to a greater than 99% pure hydrogen more than 70 / _0th Product end of the other bed or finally from the pressure of 7 Ms 35 atm, the process can be carried out from charging end of one bed to charging 30 a starting material which is 30 'to 99.5 / hydrogen end of the other bed. In all, it contains hydrogen of 99.99% purity with common, the pressure release of the product will produce hydrogen recovery of 85%, from one bed to the product end of the other. For a further explanation of the invention, see

bevorzugt. Die Adsorptionsmittelbetten 1, 2 und 3 die Zeichnung Bezug genommen.· der ersten Stufe und ebenso die Adsorptionsmittel- 35 F i g. 1 ist eine schematische Darstellung einer Adbetten 1, 2 und 3 der zweiten Stufe sind jeweils unter- Sorptionsvorrichtung zur Durchfuhrung der bevoreinander parallel geschaltet. Die mit den gleichen zugten Ausführungsform des erfindungsgemaßen Ver-Bezugszahlen versehenen Adsorptionsmittelbetten der fahrens mit drei Adsorptionszonen m jeder Mute; beiden Stufen sind jedoch hintereinanderge- F i g. 2 zeigt schematisch die Durchfuhrung einerpreferred. The adsorbent beds 1, 2 and 3 refer to the drawing. the first stage and also the adsorbent 35 F i g. 1 is a schematic representation of an ad bed 1, 2 and 3 of the second stage are each sub-sorption device for carrying out the before each other connected in parallel. The embodiment of the invention with the same ferred reference numerals provided adsorbent beds of the Fahrens with three adsorption zones m each Mute; Both stages are, however, one behind the other. 2 shows schematically the implementation of a

schaltet. 4° bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mitswitches. 4 ° preferred embodiment of the invention with

Außerdem kann man dem Adsorptionsmittelbett einer Adsorptionszone in jeder Stufe, bzw. den Adsorptionsmittelbetten der ersten Stufe Powerformer-Restgas von einem Powerformer-Ab-In addition, one can add the adsorbent bed of an adsorption zone in each stage, or the adsorbent beds of the first stage Powerformer residual gas from a Powerformer exhaust

eine Schutzkammer bzw. Schutzkammern vorschalten. sorber-Abstreifer strömt durch Leitung 10 und 10 A Wenn Wasserstoff gewonnen werden soll, wird als und durch das selbsttätige Ventil 11 m die Schutz-Adsorptionsmittel vorzugsweise Holzkohle verwendet. 45 kammer Nr. 1. Die Schutzkammer Nr. 1 ist mit weit-Die Schutzkammer enthält vorzugsweise weitporiges porigem Kieselsäuregel mit Porengroßen von etwa KK'elsäuregel, damit Verunreinigungen, wie Kohlen- 120 bis 160 Ä, z. B 135 bis 145 Ä, beschickt welches Wasserstoffe mit 5 und mehr C-Atomen nicht die Holz- dem Ausgangsgut die Kohlenwasserstoffe mit 5 und kohle erreichen können. Solche Kohlenwasserstoffe mehr C-Atomen im Molekül entzieht, damit das Adlassen sich nämlich schwierig von der Holzkohle 50 sorptionsmittel in _ den Hauptadsorptionskammern desorbieren. Das Adsorptionsmittel in der Schutz- nicht verunreinigt wird. Das Adsorptionsmittel in den kammer richtet sich nach dem Ausgangsgut und des- Hauptkammern besteht vorzugsweise aus Holzkohle sen Verunreinigungen. Das aus der Schutzkammer Nr. 1 ausströmende vonupstream a protective chamber or chambers. Sorber stripper flows through line 10 and 10 A. If hydrogen is to be obtained, the protective adsorbent is preferably used as and through the automatic valve 11 m, charcoal. 45 chamber no. 1. The protective chamber no. 1 is with wide-The protective chamber preferably contains wide-pored porous silica gel with pore sizes of about KK'elsäuregel so that impurities such as carbon 120 to 160 Å, z. B 135 to 145 Ä, which loads hydrocarbons with 5 and more carbon atoms that cannot reach the wood, the starting material the hydrocarbons with 5 and carbon. Such hydrocarbons removes more carbon atoms in the molecule, so that the adsorbents are difficult to desorb from the charcoal in the main adsorption chambers. The adsorbent in the protective is not contaminated. The adsorbent in the chamber depends on the starting material and des- main chambers preferably consists of charcoal sen impurities. The from the protective chamber no. 1 flowing out of

Ein wichtiges Merkmal der Erfindung ist die Ver- Kohlenwasserstoffen mit 5 und mehr C-Atomen im ringerung des Produktverlustes in dem Druckent- 55 Molekül im wesentlichen befreite Produkt wird durch spannungsgas. Es wurde nämlich gefunden, daß der das selbsttätige Ventil 12 und Leitung 12Λ der Aderste Teil des Gases, welches bei der Druckentspan- sorptionskammer Nr. Γ der Stufe 1 zugeführt bin nung am Produktende, d. h. in der gleichen Richtung, Teil des Durchlauf s von der Adsorptipnskammer Nr. in der das Ausgangsgut bei der Adsorption strömte, der Stufe 1, der 99,0% Wasserstoff enthalt wird über abgezogen wird, reich an dem gewünschten Produkt, 60 das Rückschlagventil 13 durch Leitung 13 A der Proz. B. Wasserstoff, ist. Wenn dieses Druckentspannungs- duktleitung 135 für das Produkt von maßiger Remgas also verwendet wird, um ein Adsorptionsmittel- heit zugeführt. Der Rest des Produktes aus der ersten bett, welches gerade die bei niedrigem Druck erfol- Adsorptionskammer der ersten Stufe g^ngt durch gende Spülung beendet hat, teilweise wieder unter das selbsttätige Ventil 14 und Leitung 14Λ in die Druck zu setzen, so wird ein erheblicher Produktver- 65 erste Adsorptionskammer der zweiten Stufe. Das Prolust aus den Adsorptionsmittelbetten verhindert. dukt aus der ersten Adsorptionskammer der zweiten Das erfindungsgemäße Verfahren wird am Beispiel Stufe enthält 99,995% Wasserstoff und ^omt durcb der Herstellung von äußerst reinem Wasserstoff mit Leitung 15^, Rückschlagventil 15 und Leitung ISB An important feature of the invention is that hydrocarbons with 5 and more carbon atoms reduce the product loss in the depressurization. It was found that the automatic valve 12 and line 12Λ the vein part of the gas, which is supplied to the Druckentspan- sorptionskammer No. Γ stage 1 bin voltage at the product end, ie in the same direction, part of the passage s from the Adsorptipnskammer Nr. In which the starting material flowed during the adsorption, stage 1, which contains 99.0% hydrogen is withdrawn via, is rich in the desired product, 60 the check valve 13 through line 13 A of the process B. Hydrogen . When this pressure relief duct 135 is used for the product of moderate Remgas, an adsorbent is supplied. The remainder of the product from the first bed, which has just finished the low pressure adsorption chamber of the first stage g ^ ngt by low rinsing, is partially pressurized again under the automatic valve 14 and line 14Λ, so is a considerable 65 First adsorption chamber of the second stage. Prevents the prolust from the adsorbent beds. product from the first adsorption chamber of the second The process according to the invention is based on the example stage contains 99.995% hydrogen and ^ omt due to the production of extremely pure hydrogen with line 15 ^, check valve 15 and line ISB

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zur Produktleitung 15 C für das Produkt von höchster Stufe durch Druckentspannung zur Brenngaslei-Reinheit, tung 23 durch Öffnen der selbsttätigen Ventile 14, 12to the product line 15 C for the product of the highest level through pressure release to fuel gas purity, device 23 by opening the automatic valves 14, 12

Die Adsorptionskammern Nr. 1 beider Stufen sind und 24 gewonnen.The adsorption chambers No. 1 of both stages and 24 are obtained.

4 Minuten und 10 Sekunden auf Adsorption geschal- Wenn der Druck in den drei Kammern Nr. 1 dentet, bevor sie zwecks Regenerierung abgeschaltet 5 jenigen der Brennstoffleitung 23 erreicht hat, öffnet werden. Nach diesem Zeitraum sind die Adsorptions- sich das selbsttätige Ventil 25, so daß ein Teil des mittel in den Kammern Nr. 1 verbraucht, und die äußerst reinen Produktes aus der Adsorptionskam-Adsorptionskammern Nr. 2 beider Stufen treten selbst- mer Nr. 2 der zweiten Stufe, die nun auf Adsorption tätig an die Stelle der Adsorptionskammern Nr. 1. geschaltet ist, zum Ausspülen der noch verbleibenden Nach weiteren 4 Minuten und 10 Sekunden treten die io Kohlenwasserstoffe aus der Holzkohle und dem Adsorptionskammern Nr. 3 beider Stufen an die Kieselsäuregel in den Adsorptionskammern Nr. 1 Stelle der Adsorptionskammern Nr. 2. Jede Adsorp- und der Schutzkammer Nr. 1 verwendet wird. Dieser tionskammer ist daher 4 Minuten und 10 Sekunden Spülstrom wird durch das von Hand regelbare Venauf Adsorption geschaltet, bevor sie regeneriert wird. til 26 und den Durchflußmesser 27 gesteuert.
Ein vollständiger Zyklus dauert also 12 Minuten und 15 Nach Beendigung dieses Spülvorganges schließen 30 Sekunden. sich die selbsttätigen Ventile 25 und 24, und die Ad-4 minutes and 10 seconds switched to adsorption. If the pressure in the three chambers no. 1 has reached before it has been switched off for the purpose of regeneration, the fuel line 23 opens. After this period of time, the adsorption is self-operating valve 25, so that some of the agent in chambers No. 1 is consumed, and the extremely pure product from adsorption chamber-adsorption chambers No. 2 of both stages enter No. 2 of the Second stage, which is now active on adsorption in place of the adsorption chambers No. 1, to rinse out the remaining ones in adsorption chambers No. 1 place of adsorption chambers No. 2. Each adsorption and protection chamber No. 1 is used. This tion chamber is therefore 4 minutes and 10 seconds flushing flow is switched to adsorption by the manually adjustable valve before it is regenerated. til 26 and the flow meter 27 controlled.
A complete cycle therefore takes 12 minutes and 15 seconds after this flushing process is complete. the automatic valves 25 and 24, and the ad-

Die Umschaltung von den Adsorptionskamrnern Sorptionskammern Nr. 1 der ersten und zweiten StufeSwitching from Adsorptionskamrnern Sorption chambers No. 1 of the first and second stage

Nr. 1 auf die Adsorptionskammern Nr. 2 beider sowie die Schutzkammer Nr. 1 können nun für denNo. 1 on the adsorption chambers No. 2 of both as well as the protective chamber No. 1 can now be used for the

Stufen erfolgt durch Öffnen der selbsttätigen Ven- nächsten Adsorptionszyklus wieder unter Druck ge-Steps are carried out by opening the automatic valves. The next adsorption cycle is again under pressure.

tile 16 und 17 und Schließen der selbsttätigen Ven- 20 setzt werden. Die beiden Adsorptionskammern Nr. 1Tiles 16 and 17 and closing of the automatic valves 20 are set. The two adsorption chambers No. 1

tile 11 und 14. Während des ersten Teiles der Regene- werden durch Schließen des selbsttätigen Ventils 14tiles 11 and 14. During the first part of the rain, the automatic valve 14 is closed

rierung der Adsorptionskammer Nr. 1 wird aus dieser voneinander isoliert.ication of the adsorption chamber no. 1 is isolated from this from each other.

etwas Wasserstoff von hoher Reinheit gewonnen, in- Das Wiederunterdrucksetzen wird durch einen dem die Adsorptionskammern Nr. 1 einer Druck- Druckausgleich zwischen den zunächst auf dem Druck entspannung und einem Druckausgleich mit den Ad- 25 der Brennstoffleitung befindlichen. Adsorptionskamsorptionskammern Nr. 3 unterworfen werden, die mern Nr. 1 und den soeben vom Adsorptionsvorgang sich zu diesem Zeitpunkt auf Atmosphärendruck be- abgeschalteten Adsorptionskamm ;rn Nr. 2 eingeleitet, finden. Bevor der Druckausgleich stattfindet, wird die (Zu dieser Zeit sind die Adsorptionskammsrn Nr. 3 Schutzkammer Nr. 1 von der Adsorptionskammer auf Adsorption geschaltet). Der Druckausgleich Nr. 1 der ersten Stufe isoliert, indem das selbsttätige 30 zwischen den Adsorptionskammern Nr. 1 und 2 in Ventil 12 geschlossen wird. Während des Druckaus· der ersten Stufe wird durch Öffnen der selbsttätigen gleichs ist das Ventil 24 offen, und es beginnt die Ventile 18 und 28 eingeleitet. Der Druckausgleich Druckentspannung der Schutzkammer Nr. 1 in die zwischen den Adsorptionskammern Nr. 1 und 2 der Leitung 23. Die Adsorptionskammer Nr. 1 der zwei- zweiten Stufe wird durch öffnen der selbsttätigen ten Stufe wird von der Adsorptionskammer Nr. 1 der 35 Ventile 20 und 29 eingeleitet. Nach Beendigung des ersten Stufe isoliert, indem das selbsttätige Ventil 14 Druckausgleichs schließen sich diese Ventile wieder, geschlossen wird. Der Druckausgleich zwischen den Das schließliche Wiederunterdrucksetzen der Ad-Adsorptionskammern Nr. 1 und 3 der ersten Stufe Sorptionskammern der ersten Stufe und der Schutzwird durch öffnen der selbsttätigen Ventile 18 und 19 kammern wird mit dem Ausgangsgut in einem zweieingeleitet. Infolgedessen fließt Druckentspannungs- 40 stufigen Arbeitsvorgang durchgeführt. Beim öffnen gas durch Leitung 18Λ. Der Druckausgleich zwischen des selbsttätigen Ventils 30 beginnt die Wlederunterden Adsorptionskammern Nr. 1 und 3 der zweiten drucksetzung und wird mit gesteuerter Geschwindig-Stufe wird durch öffnen der selbsttätigen Ventile 20 keit fortgesetzt. Wenn der Druck in der Adsorptionsund 21 eingeleitet. Infolgedessen fließt Druckentspan- kammer Nr. 1 der ersten Stufe so weit gestiegen ist, nungsgas durch Leitung 2OA. Am Ende des Druck- 45 daß sich die Geschwindigkeit der Drucksteigerung ausgleichsvorganges weiden diese Ventile wieder ge- vermindert, öffnet sich das selbsttätige Ventil 31, woschlossen. durch der Strömungswiderstand verringert und diesome hydrogen of high purity is obtained, in The repressurization is achieved by one of the adsorption chambers no. Adsorptionskamsorptionskammern No. 3 are subjected, which are introduced into No. 1 and the adsorption chamber which has just been switched off by the adsorption process at this point in time to atmospheric pressure; No. 2. Before the pressure equalization takes place, the (At this time the adsorption combs no. 3, protective chamber no. 1 of the adsorption chamber are switched to adsorption). The first stage pressure equalizer # 1 isolates by closing the automatic 30 between adsorption chambers # 1 and # 2 in valve 12. During the pressure release of the first stage, the valve 24 is open by opening the automatic equalizer, and the valves 18 and 28 are initiated. The pressure equalization Pressure release of the protection chamber No. 1 into the one between the adsorption chambers No. 1 and 2 of the line 23. The adsorption chamber No. 1 of the second-second stage is opened by opening the automatic th stage from the adsorption chamber No. 1 of the 35 valves 20 and 29 initiated. After completion of the first stage, insulated by the automatic pressure equalization valve 14, these valves close again, being closed. The pressure equalization between the first-stage adsorption chambers No. 1 and 3 of the first stage and the protection is finally repressurized by opening the automatic valves 18 and 19 chambers is initiated with the output material in a two. As a result, pressure relief flows 40 stage work carried out. When opening gas through line 18Λ. The pressure equalization between the automatic valve 30 begins under the adsorption chambers No. 1 and 3 of the second pressurization and is continued at a controlled rate by opening the automatic valves 20. When the pressure is initiated in the adsorption and 21. As a result, pressure expansion chamber No. 1 of the first stage flows as far as the expansion gas through line 20A. At the end of the pressure equalization process, these valves are reduced again, and the automatic valve 31 opens and closes. reduced by the flow resistance and the

Durch den Druckausgleich wird der Gasdruck in Wiederunterdrucksetzung vervollständigt wird. DasBy pressure equalization, the gas pressure is completed in repressurization. The

der Adsorptionskammer Nr. 1 der zweiten Stufe von zweistufige Wiederunterdrucksetzen wird bevorzugt,Second stage adsorption chamber # 1 of two stage repressurization is preferred

etwa 13,4 auf etwa 6,7 atü herabgesetzt. Der in der 50 damit ein möglichst geringer Abrieb der Adsorptions-about 13.4 to about 6.7 atmospheres. The in the 50 thus the lowest possible abrasion of the adsorption

Adsorptionskammer Nr. 1 der zweiten Stufe ver- kohle stattfindet.Adsorption chamber no. 1 of the second stage charring takes place.

bleibende Wasserstoff besitzt eine verhältnismäßig Die schließliche Druckauffüllung der Adsorptionshohe Reinheit. Dieses Gas wird durch Druckentspan- kammern der zweiten Stufe erfolgt mit Wasserstoff nung der Adsorptionskammer Nr. 1 der zweiten Stufe von hoher Reinheit, z. B. aus der zu dieser Zeit auf auf den Atmosphärendruck der Wasserstoff-Produkt- 55 Adsorption geschalteten Adsorptionskammer Nr. 3 leitung 135 über Leitung 22 A durch Öffnen des selbst- der zweiten Stufe, durch öffnen der selbsttätigen Ventätigen Ventils 22 gewonnen. Bei 4,9 atü schließt sich tile 20 und 21, so daß die Adsorptionskammer Nr. 1 das Ventil 22. Während das Ventil 22 offen ist, sind der zweiten Stufe auf den Adsorptionsdruck gebracht die Ventile 12 und 24 ebenfalls offen, und es findet wird. Dann werden die Ventile 20 und 21 geschlossen, eine Druckentspannung aus der Schutzkammer Nr. 1 60 Zur schließlichen Wiederunterdrucksetzung der Ad- und der Adsorptionskammer Nr. 1 der Stufe 1 in die Sorptionskammern der zweiten Stufe kann auch das Leitung 23 statt. Wenn das Ventil 22 schließt, öffnet Ausgangsgut für die zweite Stufe verwendet werden, sich das Ventil 14, und es erfolgt eine weitere Druck- Zu diesem Zeitpunkt im Adsorptions7y'dus sind entspannung der hintereinandergeschalteten Adsorp- die Adsorptionskammern Nr. 1 und die Schutzkamtionskammern Nr. 1 der zweiten und ersten Stufe und 65 mer Nr. 1 regeneriert und wieder unter Druck gesetzt der Schutzkammer Nr. 1 in die Leitung 23. Weitere worden und können nun wieder an Stelle der in-Gasmengen werden aus der Schutzkammer Nr. 1 und zwischen beladenen Adsorptionskammern Nr. 3 zur den Adsorptionskammern Nr. 1 der ersten und zweiten Adsorption verwendet werden.remaining hydrogen has a relatively high purity. This gas is carried out through Druckentspan- chambers of the second stage with hydrogen voltage of the adsorption chamber no. 1 of the second stage of high purity, z. For example, from this time on to the atmospheric pressure of the hydrogen product 55 connected adsorption adsorption no. 3 line 135 via line 22. A by opening the self of the second stage, by opening the automatic valve Ventätigen recovered 22. At 4.9 atmospheres, tile 20 and 21 closes, so that adsorption chamber no. 1 closes valve 22. While valve 22 is open, valves 12 and 24 are also open in the second stage when the adsorption pressure is reached, and it is found . Then the valves 20 and 21 are closed, a pressure release from the protective chamber No. 1 60 For the eventual repressurization of the ad- and adsorption chamber No. 1 of stage 1 in the sorption chambers of the second stage, line 23 can also take place. When the valve 22 closes, the output material used for the second stage opens the valve 14, and there is a further pressure. 1 of the second and first stage and 65 mer No. 1 regenerated and re-pressurized the protective chamber No. 1 in the line 23. Further and can now be loaded again in place of the in-gas quantities from the protective chamber No. 1 and between No. 3 adsorption chambers can be used for No. 1 adsorption chambers of the first and second adsorption.

Table I.

Adsorptionskammer Nr. 1Adsorption chamber no.1

Stufe:Step:

Druck, atüPressure, atü

Zeit, Min. 0Time, min. 0

Adsorptionadsorption DruckausgleichPressure equalization Ent
ladungEnt
charge Spü
lungRinse
lung DruckausgleichPressure equalization Wiederunter-
drucksetzenAgain
pressurize 13,413.4 13,4 -s- 6,713.4-6.7 6,7 ->06.7 -> 0 00 0 ^- 6,70 ^ - 6.7 6,7 -> 13,46.7 -> 13.4

Ί ΓΊ Γ

Γ iΓ i

I II I

1010

1212th

Adsorptionskammer Nr. 2Adsorption chamber no.2

Adsorptionskammer Nr. 3Adsorption chamber no.3

Ί ΓΊ Γ

T Γ T Γ

Zeit, Min. OTime, min

I III II

Stufe:Step: DruckausgleichPressure equalization Ent
ladungEnt
charge Spü
lungRinse
lung DruckausgleichPressure equalization Wiederunter-
drucksetzenAgain
pressurize Adsorptionadsorption Adsorptionadsorption Ent
ladungEnt
charge I
12 I.
12th Druck, atüPressure, atü 13,4 ^ 6,713.4 ^ 6.7 6,7^06.7 ^ 0 OO 0->6,70-> 6.7 6,7 -> 13,46.7 -> 13.4 13/13 / 6,7->06.7-> 0 Spü
lungRinse
lung Zeit, Min.Time, min. I I
O 2 II
O 2 I I
4 II
4th I I
6 II
6th I
8 I.
8th II. 13,413.4 00 Stufe:Step: DruckausgleichPressure equalization Wiederunter-
drucksetzenAgain
pressurize I I I
10 III
10 Druck, atüPressure, atü O -* 6,7O - * 6.7 6,7 -> 13,46.7 -> 13.4 D ruckausgleichPressure compensation 13,4 -> 6,713.4 -> 6.7

1010

1212th

ίοίο

Die Rückschlagventile 32 und 33 haben in bezug auf die Adsorptionskammer Nr. 2 bzw. die Adsorptionskammer Nr. 3 der zweiten Stufe die gleiche Funktion wie das Rückschlagventil 15 in bezug auf die Adsorptionskammer Nr. 1 der zweiten Stufe. Die Rückschlagventile 34, 35 und 36 ermöglichen die Strömung von äußerst reinem Produkt aus Ventil 25 zwecks Spülung der Adsorptionskammern Nr. 1, 2 bzw. 3 der zweiten Stufe. Das Ventil 37 hat in bezug auf die Adsorptionskammer Nr. 3 der zweiten Stufe die gleiche Funktion wie das Ventil 14 in bezug auf die Adsorptionskammer Nr. 1 der zweiten Stufe und wie das Ventil 17 in bezug auf die Adsorptionskammer Nr. 2 der zweiten Stufe. Die Ventile 38 und 39 haben in bezug auf die Adsorptionskammern Nr. 2 b7'v. 3 der zweiten Stufe die gleiche Funktion wie das Ventil 13 in bezug auf die Adsorptionskammer Nr. 1 der zweiten Stufe. Die Ventile 40 und 41 haben in bezug auf die Adsorptionskammern Nr. 2 bzw. 3 der ersten Stufe die gleiche Funktion wie das Ventil 12 in bezug auf die Adsorptionskammer Nr. 1 der ersten Stufe. Das Ventil 42 hat in bezug auf die Schutzkammer Nr. 3 die gleiche Funktion wie die Ventile 11 bzw. 16 in bezug auf die Schutzkammern Nr. 1 bzw. 2. Die Ventile 43, 44 und 45 und die Ventile 46, 47 und 48 haben in bezug auf die Schutzkammern Nr. 2 und 3 die gleiche Funktion wie die Ventile 31, 30 und 24 in bezug auf die Schutzkammer Nr. 1. Die Ventile 50 und 51 haben in bezug auf die Adsorptionskammern Nr. 2 bzw. 3 der zweiten Stufe die gleiche Funktion wie das Ventil 22 in bezug auf die Adsorptionskammer Nr. 1 der zweiten Stufe.The check valves 32 and 33 have with respect to the adsorption chamber No. 2 and the adsorption chamber, respectively No. 3 of the second stage performs the same function as the check valve 15 with respect to the second stage adsorption chamber No. 1. The check valves 34, 35 and 36 allow Flow of extremely pure product from valve 25 for the purpose of purging adsorption chambers No. 1, 2 or 3 of the second stage. The valve 37 has with respect to the adsorption chamber No. 3 of the second stage the same function as the valve 14 with respect to the adsorption chamber No. 1 of the second stage and like valve 17 with respect to adsorption chamber No. 2 of the second stage. The valves 38 and 39 have with respect to the adsorption chambers No. 2 b7'v. 3 of the second stage has the same function as that Valve 13 relating to adsorption chamber No. 1 of the second stage. The valves 40 and 41 have in With respect to adsorption chambers No. 2 and 3 of the first stage, the same function as the valve 12 with respect to adsorption chamber No. 1 of the first stage. The valve 42 has with respect to the Protective chamber no. 3 has the same function as the valves 11 and 16 with respect to the protective chambers Nos. 1 and 2. Valves 43, 44 and 45 and valves 46, 47 and 48 have with respect to the guard chambers Nos. 2 and 3 have the same function as valves 31, 30 and 24 with respect to the protective chamber No. 1. Valves 50 and 51 are No. 2 and No. 3 of the second with respect to adsorption chambers Stage performs the same function as valve 22 with respect to adsorption chamber No. 1 of the second stage.

Die in F i g. 1 dargestellten Ventile, die keine Rückschlagventile sind, sind Zweiweg-Magnetventile. Sie werden in einer bestimmten Zeitfolge durch den elektromagnetischen Programmgeber 49 betätigt. Die hierfür erforderliche elektrische Schaltung ist bekannt und in der Zeichnung nicht dargestellt.The in F i g. The valves shown in FIG. 1 that are not check valves are two-way solenoid valves. They are actuated by the electromagnetic programmer 49 in a specific time sequence. the The electrical circuit required for this is known and not shown in the drawing.

Die vollständige Arbeitsweise einer jeden einzelnen Adsorptionskammer ist zwar in der obigen Beschreibung nicht angegeben, ergibt sich aber durchThe complete mode of operation of each individual adsorption chamber is in the above description not specified, but results from

ίο Analogie.ίο analogy.

Die erste und die zweite Adsorptionsstufe besitzen je drei Adsorptionskammern. In jeder dieser Adsorptionskammern beträgt die Adsorptionszeit 4 Minuten und 10 Sekunden, die Druckentspannungs- und Spülungszeit 4 Minuten und 10 Sekunden und die Zeit für das Wiederunterdrucksetzen ebenfalls 4 Minuten und 10 Sekunden. Für einen typischen Arbeitsvorgang, bei dem der Adsorptionsdruck 13,4 atü beträgt und die Spülung bei Atmosphärendruck erfolgt, verlaufen die einzelnen, zeitlich aufeinanderfolgenden, programmierten Vorgänge in jeder Adsorptionskammer in einer Zeitdauer von 4 Minuten und 10 Sekunden. Diese Aufeinanderfolge von Vorgängen besteht aus (1) Adsorption, (2) Druckausgleich, Entladung, Spülung, und (3) Druckausgleich und Wiederunterdrucksetzung. Der typische Verlauf eines solchen programmierten Verfahrenszyklus ergibt sich aus Tabelle I.
Die Stoffbilanz für eine typische Anlage gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in Tabelle II angegeben.The first and the second adsorption stage each have three adsorption chambers. In each of these adsorption chambers, the adsorption time is 4 minutes and 10 seconds, the depressurization and purge times are 4 minutes and 10 seconds, and the repressurization time is also 4 minutes and 10 seconds. For a typical work process, in which the adsorption pressure is 13.4 atü and the purging takes place at atmospheric pressure, the individual, sequential, programmed processes in each adsorption chamber take place in a period of 4 minutes and 10 seconds. This sequence of events consists of (1) adsorption, (2) equalization, discharge, purging, and (3) equalization and repressurization. The typical course of such a programmed process cycle is shown in Table I.
The material balance for a typical plant in accordance with the preferred embodiment of the invention is given in Table II.

Tabelle IITable II StrömungsFlow Druckpressure ZusammenTogether StoffbilanzMaterial balance geschwindigkeitspeed setzungsettlement Stromelectricity Nm'/Std.Nm '/ hour atüatü %H_a % H _a 23222322 13,4 bis 16,213.4 to 16.2 83
183
1 II. AusgangsgutOutput 11521152 13,4 bis 16,213.4 to 16.2 99,5 !99.5! Produkt von 99,5 %iger ReinheitProduct of 99.5% purity 532532 13,4 bis 16,213.4 to 16.2 99,5 i99.5 i Beschickung zur zweiten StufeFeeding to the second stage 16851685 13,4 bis 16,213.4 to 16.2 99,599.5 Produkt von 99 %iger Reinheit99% pure product 680680 2,82.8 9999 InsgesamtAll in all 680680 175,8175.8 99,99599.995 Produkt von 99 %iger Reinheit99% pure product Produkt von 99,995 %iger ReinheitProduct of 99.995% purity 637637 00 6060 Brennstoff*)Fuel*) 326326 00 6060 DruckentspannungsteilPressure release part 963963 00 6060 SpülungsteilFlushing part InsgesamtAll in all 207207 00 98,598.5 Druckentspannung + Spülung**)Pressure release + rinsing **) 119119 00 9898 DruckentspannungsteilPressure release part 326326 00 98,598.5 SpülungsteilFlushing part 147147 2,82.8 98,598.5 InsgesamtAll in all 119119 00 99,99599.995 Druckentspannungsprodukt* * *)Pressure release product * * *) Spülung (1,4 Volumprozent Spülung/Ausgangsgut)Rinsing (1.4 volume percent rinsing / starting material)

*) Durchlauf von der Druckentspannung und Spülung der ersten Stufe.
**) Von der zweiten Stufe zur ersten Stufe.
*♦*) Von der zweiten Stufe.*) First stage pressure release and rinsing run.
**) From the second stage to the first stage.
* ♦ *) From the second stage.

11 1211 12

Typische Größen der Adsorptionsmittelbetten und anderer Verfahrenswerte für die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sind in Tabelle III zusammengestellt.Typical adsorbent bed sizes and other process values for the preferred embodiment of the invention are summarized in Table III.

Table III

Größen der Adsorptionsmittelbetten und Verfahrenswerte für die bevorzugte Anlage Adsorbent bed sizes and process values for the preferred plant

Erste StufeFirst stage ZweiteSecond Stufestep H₂-Gewinnung, %H ₂ recovery,% 8585 5959 Relative ProduktgeschwindigRelative product speed keit, Nltr/Std/kgcapacity, Nltr / h / kg 505***)505 ***) 156156 Produkt-StrömungsProduct flow 16851685 680680 geschwindigkeit, Nm³/Std.speed, Nm ³ / h Adsorptionskohlenmenge*),Amount of adsorption carbon *), 1115,81115.8 1442,41442.4 kg/Kammerkg / chamber Adsorptionsmittelmenge* *),Amount of adsorbent * *), 748,4748.4 —- kg/Schutzkammerkg / protective chamber Volumen der AdsorptionsVolume of adsorption 2,7752.775 3,5963,596 kohle, m³/Kammercoal, m ³ / chamber Adsorptionsmittelvolumen,Adsorbent volume, 1,8121,812 —- m³/Schutzkammerm ³ / protective chamber

*) Aktivkohle; spezifische Oberfläche 1100 m^s/g.
**) Kieselsäuregel; spezifische Oberfläche 34Om¹Vg- .
***) Bezogen auf die gesamte Adsorptionsmittelmenge in 3 Adsorptionskammern. *) Activated carbon; specific surface area 1100 m ^s / g.
**) silica gel; specific surface 34Om ¹ Vg-.
***) Based on the total amount of adsorbent in 3 adsorption chambers.

Die genauen Arbeitsbedingungen, unter denen das Verfahren durchgeführt werden kann, variieren je nach dem Adsorptionsmittel, dem Ausgangsgut, der gewünschten Reinheit und anderen, dem Fachmann geläufigen, einstellbaren Faktoren.The exact working conditions under which the procedure can be carried out vary depending on the person according to the adsorbent, the starting material, the desired purity and others, the person skilled in the art common adjustable factors.

Für die Gewinnung von Wasserstoff von verhältnismäßig hohem Reinheitsgrad aus einem kohlenwasserstoffhaltigen Ausgangsgut gelten die folgenden Arbeitsbedingungen als Richtlinien:For the production of hydrogen of a relatively high degree of purity from a hydrocarbon-containing one The following working conditions apply as guidelines:

Allgemein Bevorzugt Besonders bevorzugtGenerally Preferred Particularly Preferred

Porendurchmesser der Adsorptionskohle, Ä Porendurchmesser des Kieselsäuregels, Ä H₂-Gehalt des Ausgangsgutes, % H_a-Gehalt des A-Produktes, % H_a-Gehalt des AA-Produktes, % Adsorptionsdruck, atüPore diameter of the adsorption carbon, Ä pore diameter of the silica _{gel, Ä H 2} content of the starting material,% H _a content of the A product, % H _a content of the AA product,% adsorption pressure, atü

Pr oduktströmungsgeschwindigkeit, Nm³/Std.Product flow rate, Nm ³ / hour.

Dauer eines Zyklus, Minuten Temperatur, ⁰C Dauer der Druckentspannung, MinutenDuration of a cycle, minutes of temperature, ⁰ C duration of the pressure release, minutes

Dauer der Wiederunterdrucksetzung, MinutenRepressurization time, minutes

F i g. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der 62 und Ventil 63 in die Adsorptionskammer der Erfindung mit zwei Verfahrensstufen, bei denen jede ersten Stufe. Das Ausgangsgut besteht zu etwa 50% Stufe nur eine Adsorptionskammer besitzt. Dabei ist 65 aus Wasserstoff, und der Hauptanteil des Restes sind ein Sammelbehälter 60 für beide Stufen und ein Q- bis (^-Kohlenwasserstoffe. Wenn das Ausgangs-Sammelbehälter 61 für die zweite Stufe vorgesehen. gut große Mengen an Kohlenwasserstoffen mit 5 oder Beim Betrieb strömt das Ausgangsgut durch Leitung mehr Kohlenstoffatomen enthält, wird der Adsorp-F i g. FIG. 2 shows a preferred embodiment of FIG. 62 and valve 63 in the adsorption chamber of FIG Invention with two process stages, each of which has a first stage. The original material consists of around 50% Stage has only one adsorption chamber. Where 65 is made up of hydrogen, and most of the remainder are a sump 60 for both stages and a Q bis (^ hydrocarbons. If the exit sump 61 intended for the second stage. good large amounts of hydrocarbons with 5 or During operation, the starting material flows through conduction contains more carbon atoms, the adsorption

20 bis 20020 to 200 20 bis 6020 to 60 20 bis 4020 to 40 100 bis 200100 to 200 110 bis 180110 to 180 120 bis 160120 to 160 5 bis 99,995 to 99.99 40 bis 9540 to 95 50 bis 9050 to 90 90 bis 99,990 to 99.9 95 bis 99,595 to 99.5 98 bis 9998 to 99 99,99 bis 99,999999.99 to 99.9999 99,995 bis 99,99899.995 to 99.998 99,995 bis 99,99899.995 to 99.998 1 bis 701 to 70 5,3 bis 535.3 to 53 7 bis 357 to 35 0,028 bis 28 3000.028 to 28,300 0,28 bis 141500.28 to 14150 28 bis 5 66028 to 5 660 1,5 bis 301.5 to 30 10 bis 2010 to 20 12,5 bis 15,012.5 to 15.0 212 bis +540212 to +540 4 bis 654 to 65 20 bis 5020 to 50 0,1 bis 100.1 to 10 0,5 bis 50.5 to 5 1 bis 31 to 3 0,1 bis 100.1 to 10 0,5 bis 50.5 to 5 1 bis 31 to 3

13 1413 14

tionskammer vorzugsweise eine mit weitporigem Molekül oder durch sonstige Verbindungen zu ver-tion chamber, preferably one with a wide-pore molecule or other connections

Kieselsäuregel (z. B. 140 Ä) beschickte Schutzkammer hindern, die sich von dem HauptadsorptionsmittelSilica gel (e.g. 140 Å) will prevent the protective chamber from moving away from the main adsorbent

vorgeschaltet, um dem Ausgangsgut diese höheren schwer desorbieren lassen.upstream in order to make these higher difficult to desorb the original material.

Kohlenwasserstoffe zu entziehen und die Verunreini- . -I₁ To remove hydrocarbons and the impurities. -I ₁

gung des Hauptadsorptionsmittels zu verhindern. 5 Beispiel!to prevent the main adsorbent. 5 example!

Die Adsorptionskammer der ersten Stufe wird durch Um zu zeigen, daß die Druckentspannung ein wirkdas Ausgangsgut auf den Adsorptionsdruck gebracht. sames Verfahren zur Herabsetzung von Produkt-Sobald der Durchlauf beginnt, aus der Adsorptions- Verlusten in dem Druckentspannungsgas ist, wurden kammer der ersten Stufe auszuströmen, befindet sich die folgenden Versuche durchgeführt: Unter Verdiese Adsorptionskammer in der Adsorptionspe- io wendung des nachstehend beschriebenen Ausgangsriode. Der Durchlauf strömt durch Leitung 64 und gutes wurden mit Adsorptionskohle beschickte Ad-Ventil 65 zur Adsorptionskammer der zweiten Stufe. sorptionskammern bei 35 atü bis zum Durchbruch Ein äußerst reines Produkt verläßt die Adsorptions- von Kohlenwasserstoffen zur Adsorption verwendet, kammer der zweiten Stufe und strömt durch Lei- Die Druckentspannung erfolgte bis auf verschiedene tung 66 und Ventil 67 zum Sammelbehälter 61. Dieses 15 Enddrücke von 28 bis 3,5 atü. Die Ergebnisse finden Verfahren wird bis kurz vor Erreichung des Durch- sich in der folgenden Tabelle,
bruchpunktes der adsorbieibaren Bestandteile des Ausgangsgutes fortgesetzt. Gegebenenfalls kann ein TeilThe adsorption chamber of the first stage is brought to the adsorption pressure in order to show that the pressure release is effective. Same method for reducing product-As soon as the run-through begins, from the adsorption losses in the pressure relief gas, the first stage chamber was emptied, the following experiments are carried out: Under this adsorption chamber in the Adsorptionspe- io use of the output elode described below. The flow passes through line 64 and good ad valve 65 has been charged with adsorbent carbon to the second stage adsorption chamber. sorption chambers at 35 atmospheres until breakthrough An extremely pure product leaves the adsorption chamber of the second stage, used for adsorption, and flows through ducts up to 3.5 atm. The results of the procedure will be found until shortly before reaching the through-out in the following table,
breaking point of the adsorbable components of the starting material continued. Optionally, a part can

des Durchlaufes aus der ersten Stufe durch Leitung 64, Tabelle IV of the pass from the first stage through line 64, Table IV

Ventil 65 und Leitung 68 in den Sammelbehälter 60 20 _{Druckentspannung von} Mittlere ZusammensetzungValve 65 and line 68 in the collecting container 60 20 _{pressure release of} medium composition

geleitet werden. 35 atü auf atü des Gases, %be directed. 35 atm on atm of the gas,%

Beim Durchbruch werden die Ventile 65 und 67 _{H CH}
geschlossen. Das Dreiwegventil 69 und das Ventil 70At the breakthrough, valves 65 and 67 become _{H CH}
closed. The three-way valve 69 and the valve 70

werden geöffnet, so daß der Druck in den Adsorp- ?8 99 1are opened so that the pressure in the Adsorp-? 8 99 1

tionskammern beider Stufen auf den niedrigsten Druck 25 21 97-3tion chambers of both stages to the lowest pressure 25 21 97-3

absinkt. Der erste Teil des Druckentspannungsgases *a 05 c sinks. The first part of the pressure release gas * a 05 c

aus der zweiten Stufe strömt über Ventil 69 und Lei- η 94 6from the second stage flows through valve 69 and line η 94 6

tung 71 in den Sammelbehälter 60. Der erste Teil des -,ζ 93 7device 71 into the collecting container 60. The first part of the -, ζ 93 7

Druckentspannungsgases ist der reinste Teil. Der Rest 'Pressure relief gas is the purest part. The rest '

de.« Druckentspannungsgases, d. h. der weniger reine 30de. «Pressure release gas, d. H. the less pure 30

Teil desselben, aus der zweiten Stufe kann durch Ausgangsgut: 80% H₂, 7% Q-Kohlenwasserstoffe,Part of the same, from the second stage can be through starting material: 80% H ₂ , 7% Q-hydrocarbons,

Leitung 80, Ventil 69 und die Leitungen 72 und 73 .7% C₂-Kohlenwasserstoffe, 6% C₃-Kohlenwasserunmittelbar als Spülgas der ersten Stufe zugeführt stoffe; Druck 35 atü.Line 80, valve 69 and lines 72 and 73 .7% C ₂ hydrocarbons, 6% C ₃ hydrocarbons, immediately supplied as purge gas to the first stage; Pressure 35 atm.

werden. Zusätzliches Spülgas für die erste Verfahrens- Bei dem obigen Versuch wurde festgestellt, daß derwill. Additional purge gas for the first process. In the above experiment it was found that the

stufe kann aus dem Sammelbehälter 60 durch Lei- 35 erste Teil des Gases, welches bei der Druckentspantung 73 und Ventil 74 entnommen werden. nung in der gleichen Strömungsrichtung erhaltenstage can from the collecting container 60 through line 35 first part of the gas, which in the depressurization 73 and valve 74 can be removed. voltage obtained in the same direction of flow

Wenn die Adsorptionskammer der zweiten Stufe wurde, in der das Ausgangsgut bei der Adsorption mit dem aus dem Sammelbehälter 61 durch Ventil 81 hindurchgeleitet wurde, einen höheren Wasserstoff und Leitung 82 ausströmenden Produkt ausgespült gehalt aufwies als das Ausgangsgut. Dies beruhte auf wird, verläßt das Spülgas die Adsorptionskammer 40 dem Unterschied im Adsorptionsvermögen der Kohle der zweiten Stufe durch Leitung 80 und strömt über für Wasserstoff und für Kohlenwasserstoffe und auf Ventil 69, Leitung 72 und Leitung 73 in die Adsorp- der verhältnismäßig langsameren Desorption der tionskammer der ersten Stufe, wo es die Spülung der Kohlenwasserstoffe. Die obigen Ergebnisse bestätigen auf niedrigem Druck befindlichen Adsorptionskam- dies und zeigen, daß der Wasserstoffgehalt des Druckmer der ersten Stufe unterstützt. 45 entspannungsgases bei Verwendung eines Ausgangs-When the adsorption chamber became the second stage, in which the starting material during adsorption with which was passed from the collecting container 61 through valve 81, a higher hydrogen and Line 82 of the product flowing out had rinsed content than the starting material. This was based on is, the purge gas leaves the adsorption chamber 40 the difference in the adsorption capacity of the coal the second stage through line 80 and flows over for hydrogen and for hydrocarbons and on Valve 69, line 72 and line 73 in the Adsorp- the relatively slower desorption of the tion chamber of the first stage, where there is the purging of hydrocarbons. Confirm the above results Adsorptionskame at low pressure and show that the hydrogen content of the Druckmer the first stage supported. 45 expansion gas when using an outlet

Bevor aber die Adsorptionskammer der ersten gutes mit einem Wasserstoffgehalt von 80% etwa 93 Stufe, wie oben beschrieben, gespült wird, wird das bis 99 % betrug. Durch Verbinden der Auslaßenden, Ventil 70 geöffnet, worauf Druckentspannungsgas aus d. h. der Produktenden der beiden Adsorptionsder Adsorptionskammer der ersten Stufe durch Lei- zonen, nach dem Ausspülen der einen Adsorptionstung 75 abströmt. Dieses Gas kann je nach seiner Zu- 50 zone bei niedrigem Druck und dem Druckausgleich sammensetzung als Brennstoff verwendet oder ver- über die Produktenden der Adsorptionskammern worfen werden. kann also die Hälfte des Wasserstoffes gewonnenBut before the adsorption chamber of the first good with a hydrogen content of 80% about 93 Level is rinsed as described above, this will be up to 99%. By joining the outlet ends, Valve 70 opened, whereupon pressure relief gas from d. H. the product ends of the two Adsorptionsder Adsorption chamber of the first stage through lei zones, after flushing out one adsorption chamber 75 flows off. This gas can, depending on its zone, at low pressure and the pressure equalization Composition used as fuel or over the product ends of the adsorption chambers be thrown. half of the hydrogen can be obtained

Das Ventil 76 wird gelegentlich geöffnet, um aus werden, der sonst mit dem Entspannungsgas verlorendem Sammelbehälter 61 durch Leitung 77 das Pro- geht,
dukt von höchster Reinheit abzuziehen. . 55 Beist>iel2The valve 76 is opened occasionally in order to be switched off, which otherwise goes to the drain with the collecting tank 61 lost through the line 77 through the line 77,
of the highest purity. . 55 Assistance> iel2

Das Ventil 78 wird gelegentlich geöffnet, um aus ^p The valve 78 is opened occasionally to allow ^p

dem Sammelbehälter 60 durch Leitung 79 das Pro- In diesem Beispiel wird die Wirksamkeit des Druck-the collecting tank 60 through line 79 the pro- In this example the effectiveness of the pressure

dukt von mäßiger Reinheit abzuziehen. ausgleichs bei einem kontinuierlichen periodischenof moderate purity. compensating for a continuous periodic

Das Produkt von mäßiger Reinheit ist gewöhnlich Arbeitsvorgang aufgezeigt. Es werden Versuche unter ein Gemisch aus dem ersten Teil des Druckentspan- 60 Einschaltung einer Druckausgleichsstufe mit Vernungsgases von der Adsorptionskammer der zweiten suchen ohne Druckausgleichsstufe verglichen. Die Stufe und dem gasförmigen Produkt aus der Adsorp- Versuche werden bei einem Adsorptionsdruck von tionskammer der ersten Stufe. 35 atü, einem Desorptionsdruck von 0 atü, einer Adln der Zufuhrleitung 62 kann sich eine Schutzkam- sorptions- und Desorptionstemperatur von 38° C und mer mit einem Adsorptionsmittel, wie Kieselsäuregel, 65 einer Dauer des Zyklus von 8 Minuten und 20 Sekunbefinden, um die Verunreinigung der Adsorptions- den durchgeführt. Das Ausgangsgut enthält 80% kammern der ersten und zweiten Stufe durch Kohlen- Wasserstoff, und das Produkt besteht aus Wasserwasserstoffe mit 4 oder mehr Kohlenstoffatomen im stoff mit einem Reinheitsgrad von 99,9%. Es wurdeThe product of moderate purity is usually shown in the process. There are trials below a mixture of the first part of the pressure release 60 activation of a pressure equalization stage with vernier gas from the adsorption chamber of the second looking compared with no pressure equalization stage. the Stage and the gaseous product from the Adsorp- experiments are at an adsorption pressure of first stage tion chamber. 35 atm, a desorption pressure of 0 atm, an Adln the supply line 62 can have a protective cam- sorption and desorption temperature of 38 ° C and more with an adsorbent, such as silica gel, 65 with a duration of the cycle of 8 minutes and 20 seconds, around the contamination of the adsorbents. The output material contains 80% chambers of the first and second stages by carbon hydrogen, and the product consists of hydrocarbons With 4 or more carbon atoms in the substance with a purity of 99.9%. It was

gefunden, daß die Wasserstoffgewinnung von etwa 60 auf 75% erhöht wurde. Dies entspricht etwa der vorausgesagten Einsparung der Hälfte des Wasserstoffes, der gewöhnlich mitSdem Druckentspannungsgas verlorengeht. Sowohl bei dem unter Druckausgleich durchgeführten Verfahren als auch bei dem ohne Druckausgleich durchgeführten Verfahren betrug die relative Produktgeschwindigkeit etwa 1,31 Nm³/Std./kg. Die Erklärung für dieses Ergebnis ist darin zu suchen, daß bei der üblichen Druckentspannung vom Beschickungsende her das bei derfound that hydrogen recovery was increased from about 60 to 75 percent. This corresponds approximately to the predicted saving of half of the hydrogen that is usually lost with the decompression gas. Both in the process carried out with pressure equalization and in the process carried out without pressure equalization, the relative product ^{speed was about 1.31 Nm 3} / hour / kg. The explanation for this result is to be found in the fact that in the case of the usual pressure release from the end of the feed, the at the

Druckentspannung erhaltene Gas ungefähr die Zusammensetzung des Ausgangsgutes hat. Dadurch, daß bei Einschaltung der erfindungsgemäßen Druckausgleichsstufe die Hälfte dieses Gases erhalten bleibt, wird die Beschickungsgeschwindigkeit der Anlage entsprechend herabgesetzt. Der Druckausgleich führt zwar zu einer Unterbrechung des Produktstromes während des Ausgleichsvorganges; durch Anwendung von drei Adsorptionskammern in jeder ίο Stufe kann man aber einen ununterbrochenen Produktstrom erhalten.Pressure release obtained gas has approximately the composition of the starting material. Through this, that when the pressure equalization stage according to the invention is switched on, half of this gas is obtained remains, the feed rate of the system is reduced accordingly. The pressure equalization Although this leads to an interruption of the product flow during the equalization process; through Using three adsorption chambers in each ίο stage, however, one can achieve an uninterrupted flow of product receive.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

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Claims

Claim:

Process for the adsorptive separation of gas mixtures, in which the gas mixture in a first selective adsorption zone is passed for at least one component of the gas mixture; at least part of the run into a second, selective for at least one component of the run Adsorption zone is passed and a flow-through stream is withdrawn from this zone; the second zone is then subjected to desorption while reducing the pressure, with a pressure release gas is obtained, and this zone with part of the previously withdrawn flow stream is rinsed to obtain a rinse pass and then the first zone under Lowering the pressure is subjected to desorption, characterized in that, that the first zone with part of the from the second zone after a two-stage pressure release up to the pressure relief gas escaping below the working pressure of the second zone is rinsed out.

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