DE3302402A1 - Verfahren zur reinigung von gasen - Google Patents

Verfahren zur reinigung von gasen

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Description

Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Verbesserung bei einem Reinigungsverfahren von Gasen, bei dem ein Hauptabsorber oder zwei Hauptabsorber mit einem Ergänzungsabsorber mit geringerer Kapazität als der oder die Hauptabsorber verbunden ist bzw. sind. Dies führt zu dem Ergebnis, daß wirksam ein hochgereinigtes Gas unter Verwendung einer kleinen Menge von Absorptionsmittel erhalten werden kann.
Es gibt bereits zwei Arten von Verfahren zum Reinigen (Trennen) von gewünschten Gasen (Produktgasen) aus Gasgemischen, wobei ein Absorptionsmittel verwendet wird, das selektiv das spezielle gewünschte Gas absorbiert.
Bei einem Verfahren ist eine Druckdifferenz zwischen einem Absorptionsprozeß und einem Desorptionsprozeß vorgesehen. Bei dem anderen Verfahren ist eine Temperaturdifferenz zwischen dem Absorptions- und dem Desorptionsprozeß vorgesehen. Bei dem erstgenannten Verfahren wird kein Erhitzungszyklus eines Erhitzens und Kühlens benötigt und dieses Verfahren ermöglicht den Absorptionsund Desorptionsprozeß nur dadurch, daß eine Druckdifferenz vorgegeben wird. Dieses Verfahren wird daher im weiten Ausmaß zum Reinigen von Gasen angewendet. Die vorliegende Erfindung geht von dem erstgenannten Verfahren aus.
Mit dem Fortschreiten der industriellen Technologie ist bei der Reinigung von Gasen eine Hochreinigung erforderlieh. Um diesem Erfordernis nachzukommen, gibt es bereits einige Verfahren, beispielsweise ein Verfahren, bei dem einige Absorptions- und Regenerierungseinheiten aufeinanderfolgend in Reihe verbunden sind, wie es beispielsweise in der JA-PS 54(1979)-17595 beschrieben wird.
Bei einem anderen Verfahren wird ein Teil des Produktgases ±n .einen Einlaß eines Absorbers zurückgeführt, wie es in der JA-OS 48(1973)-92292 beschrieben wird. Aus der
JA-PS 56(19^1 )-9442 ist schließlich ein weiteres Verfahren bekannt, bei dem Restgas in einem absorptionsvervollständigten Absorber in einen regenerierungsvervollständigten Absorber eingeführt wird, wodurch das Restgas wirksam verwendet wird.
Diese Verfahren haben sicherlich Vorteile, weisen aber gleichzeitig Nachteile auf. So brauchen sie beispielsweise ziemlich große Mengen von Absorptionsmittel. Weiterhin bestehen Probleme bezüglich des Aquisitionsverhältnisses des Produktgases im Verhältnis zu dem Beschickungsgas, der Anlage- und Energiekosten und dergleichen. Bei den vorgenannten Methoden werden nämlich in dem Maß, wie die Reinheit des Gases erhöht werden soll, das Aquisitionsverhältnis des Produktgases [Produktgasmenge (Nnr)/Beschickungsgasmenge (Nur)] und Absorptionswirksamkeit [Fluß des Produktgases (NnrJYi)J Menge des Absorptionsmittels (nr)J erheblich vermindert, was zu dem Ergebnis führt, daß die Anlage- und Energiekosten ansteigen.
Durch die Erfindung sollen die Probleme der vorgenannten Methoden überwunden werden. Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, bei dem ein Hauptabsorber oder zwei Hauptabsorber und ' ein Ergänzungsabsorber mit weniger Absorptionsmittel als der oder die Hauptabsorber systematisch miteinander verbunden sind und in Kombination betrieben werden, so daß ein hochgereinigtes Gas mit einem hohen Aquisitionsverhältnis (v/ie vorstehend definiert) und mit hoher Leistung der Anlage (wie oben definiert) mittels einer Absorptionsprozeß- und Regenerierungsprozeßeinheit hergestellt werden kann.
Bei den herkömmlichen Verfahren zur Reinigung von Gasen, bei denen Molekularsiebkohle (MSC), Absorbentien der Zeolithgruppe, Silicagel-Absorbentien und dergleichen
-τι verwendet v/erden, werden die Einführung des Beschikkungsgases und der Absorptionsprozeß abgebrochen, wenn das Produktgas am Ausgang des Absorbers einen vorgewählten Wert ",erreicht.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine diagrammartige Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des herkömmlichen Verfahrens zur Gasreinigung unter Verwendung von zwei Hauptabsorbern;
Fig. 2 die Veränderung des Sauerstoffgehalts im Produktgas (Np) bei dem herkömmlichen Verfahren gemäß Figur 1;
Fig. 3 eine diagrammartige Darstellung einer Grundform der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 eine diagrammartige Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung der ersten Ausführungsform der Erfindung;
25
Fig;. 5 die Veränderung des Sauerstoffgehalts im Gas, das zur Regenerierung des MSC-Absorptionsmittels evakuiert wird;
Fig. 6 eine diagrammartige Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung einer zv;eiten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 7 den Zeitablauf zum Betrieb der Absorber bei der Durchführung der zweiten Ausführungsform der Erfindung; und
Fig. 3 die Veränderung des Sauerstoffgehalts im Produktgas (N2) beim Reinigungsprozeß von Stickstoff gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung.
So werden beispielsweise bei einem Verfahren, bei dem zwei Hauptabsorber A und B, wie in Figur 1 gezeigt, abwechselnd betrieben v/erden und bei dem Stickstoffgas unter Verwendung von MSC aus einem Beschickungsgas, das Sauerstoff und Stickstoff enthält, herausgereinigt wird, wenn der Sauerstoffgehalt in dem Produktgas, der am Ausgang A! des Arbeitsabsorbers A gemessen wird, einen vorgewählten kritischen Wert erreicht hat, der Ausfluß des Produktgases G und die Einführung des Beschickungsgases Go beide abgebrochen, wodurch der Absorptionsprozeß im Absorber A vervollständigt wird.
Die Figur 2 zeigt die Abhängigkeit des Sauerstoffgehalts in dem Produktgas G, das nach der im Zusammenhang mit Figur 1 gezeigten Methode erhalten worden ist, von der Zeit. Der Sauerstoffgehalt in dem Produktgas G wird auf einem Mittelwert von 0,2 vol.-% kontrolliert und er erreicht den Minimalwert von 0,16^ in einer frühen Stufe des Absorptionsprozesses und einen Wert von O,33?o in der Stufe der Vervollständigung des Absorptionsprozesses.
Es wird ersichtlich, daß der Sauerstoffgehalt in dem Produktgas G,- wenn er zum Zeitpunkt der Vervollständigung des Absorptionsprozesses gemessen wird, fast zweimal so hoch ist wie der Durchschnittswert (0,2^).
Obgleich Figur 2 einen Weg der Veränderung des Sauerstoffgehalts in dem Produktgas G, das unter Verwendung von MSC als Absorptionsmittel erhalten worden ist, zeigt, ist der Weg, der die Veränderung des Stickstoffgehalts in dem Produktgas (Sauerstoff) zeigt, fast der gleiche, wie in Figur 2 gezeigt, im Falle, daß Stickstoff unter Verwendung von anderen Absorptionsmitteln, wie z.B. Absorptionsmitteln der Zeolithgruppe, absorbiert wird. Das
■ '.-■■,'"■ - 9 -
Gleiche gilt im wesentlichen für die Absorption und die Entfernung- der Feuchtigkeit und des in der Luft enthaltenen
Aus Figur 2 wird ersichtlich, daß, nachdem zum Zeitpunkt der Vervollständigung des Absorptionsprozesses 0,3o% erreicht worden sind, der Sauerstoffgehalt in dem Produktgas G, wie die gestrichelte .Linie in Figur 2 zeigt, weiter ansteigt, wenn der Absorptionsprozeß weitergeführt wird.
Jedoch ist der Sauerstoffgehalt in dem Gas, das zum kontinuierlichen Herausfließen zurückbleibt, nachdem der Wert von 0,38% erreicht worden ist, erheblich niedriger als in dem Beschickungsgas Go. Die Erfinder haben diese Tatsache beachtet und festgestellt, daß Verbesserungen der herkömmlichen Methoden zur Gasreinigung möglich sind, wobei das Aquisitionsverhältnis und die Leistungsfähigkeit der Anlage (wie oben definiert) erhöht werden können, wenn man das oben erwähnte, zum kontinuierlichen Strömen zurückbelassene Gas einer wirksamen Verwendung zuführt.
Auf der Grundlage dieser Feststellung wird von den Erfindern ein grundlegendes System einer ersten Ausführungsform der Erfindung, wie in Figur 3 gezeigt, zur Verfügung gestellt. Durch die Erfindung wird weiterhin ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung von Gasen zur Verfügung gestellt, wodurch das Aquisitionsverhältnis und die Wirksamkeit der Anlage im Vergleich zu herkömmlichen Methoden und Vorrichtungen erhöht werden können. In diesem Zusammenhang wurden Versuche bei verschiedenen Bedingungen, beispielsweise mit verschiedenen Typen von Absorbentien, Formen der Absorbentien, Arten von Beschickungsgasen und ihren Flüssen, Absorptionszeiten, Reinheiten des Produktgases, Methoden einer Druckausgleichung und dergleichen Parametern, durchgeführt.
-ιοί Erfindungsgemäß wird ein Hauptabsorber 1 und ein Ergänzungsabsorber 3 mit einer geringeren Kapazität als der Hauptabsorber 1 verwendet. Beide Absorber sind einzeln mit der richtigen Menge von Absorptionsmittel gefüllt. Erfindungsgemäß geht man in den Grundstufen so vor, daß man (a) das Beschickungsgas Go in den Hauptabsorber 1 einführt und das Produktgas G aus dem Auslaß 1' entnimmt, (b) den Ergänzungsabsorber 3 mit dem Hauptabsorber 1 in Reihe verbindet, wenn das Produktgas G einen vorgewählten kritischen Wert P erreicht hat, und (c) das Produktgas G von einem Auslaß 31 des Ergänzungsabsorbers 3 kontinuierlich herausnimmt, bis eine vorgewählte kritische Reinheit Pf erreicht ist.
Durch diese Verfahrensweise werden erfindungsgemäß die Reinheit des Produktgases, das Aquisitionsverhältnis des Produktgases, die Leistungsfähigkeit der Anlage, die Energiewirksamkeit und dergleichen im Vergleich zu herkömmlichen Methoden und Vorrichtungen wesentlich verbessert. Bei den herkömmlichen Verfahren und Vorrichtungen wird bzw. werden Hauptabsorber verwendet, der bzw. die mit der gleichen Menge Absorptionsmittel, wie erfindungsgemäß eingesetzt, gefüllt ist bzw. sind.
Die Figur 4 "zeigt eine diagrammartige Darstellung einer erfindungsgemäßen Anlage zur Durchführung der ersten Ausführungsform der Erfindung. Das Bezugszeichen 1 bedeutet einen Hauptabsorber. 3 bedeutet einen Ergänzungsabsorber und 4 einen Tank für das Produktgas. 5 bedeutet einen Kompressor für die Zurverfügungstellung des Beschickungsgases, während 6 eine Vakuumpumpe und 7 einen Kühler bezeichnet. 8 steht für eine Kühlmaschine und 10, 11, 12, 13, 14 und 32 bezeichnen Kontrollventile.
Der Hauptabsorber 1 ist mit einem MSC-Absorptionsmittel gefüllt, durch das das Produktgas (Stickstoff) aus dem Beschickungsgas (Luft) Go herausgereinigt wird. Das MSC
absorbiert selektiv den Sauerstoff, absorbiert aber auch COg.,- Feuchtigkeit und etwas Stickstoff in der Luft. Auch der Ergänzungsabsorber 3 ist mit MSC gefüllt, doch nur mit 5 bis 50% derjenigen Menge, die in dem Hauptabsorber 1 eingebracht worden ist.
In der ersten Stufe der Durchführung der Erfindung wird Luft durch den Kompressor 5 bis zu einem vorgewählten Druckwert (0 bis 10 atü, vorzugsweise jedoch 2 bis 7 atü) unterDruck gesetzt und durch einen Kühler 7 und eine Kältemaschine 8 zur Entfeuchtung abgekühlt. Bei geschlossenen Ventilen 13, 14 und 32 werden die Ventile 11 und 12 geöffnet, um die unter Druck gesetzte Beschickungsluft Go in den Hauptabsorber 1 zu befördern. Das Produkt- gas G wird durch das Ventil 12 ausgelassen, bis die Reinheit des Produktgases G einen vorgewählten Wert erreicht oder diesem nahekommt. Wenn die Reinheit des Produktgases G, die am Auslaß 11 des Absorbers 1 gemessen wird, den vorgewählten Wert erreicht oder diesem nahekommt, dann werden die Ventile 14 und 32 geöffnet und das Ventil 12 wird geschlossen, um das Produktgas G durch das Ventil 32 auszutragen, wobei der Hauptabsorber 1 und der Ergänzungsabsorber 3 in Reihe miteinander verbunden sind. ·
Wenn die Reinheit P1 des Produktgases G am Auslaß 3f des Ergänzungsabsorbers 3 den vorgewählten Wert erreicht oder diesem nahekommt, dann wird das Ventil 11 geschlossen, um den Absorptionsprozeß abzubrechen. Wenn der Absorptionsprozeß vervollständigt ist, dann wird das Ventil 32 geschlossen und das Ventil 13 wird geöffnet, um den Hauptabsorber 1 mittels der Vakuumpumpe 6 unter Unterdrück zu setzen, damit das MSC-Absorbens in dem Haupt- und Ergänzungsabsorber 1 und 3 regeneriert wird.
Obgleich das Absorbens mittels der Vakuumpumpe 6 bei der oben angegebenen Ausführungsform regeneriert wird, kann
die Regenerierung auch durch andere Methoden durchgeführt werden, beispielsweise durch ein Verfahren, bei dem ein Teil des Produktgases G durch den Auslaß 31 des Ergänzungsabsorbers 3 eingeführt wird, nachdem die Absorber 1 und 3 auf Atmosphärendruck druckvermindert worden sind, oder ein anderes Verfahren, bei dem die Absorber 1 und 3 einem Spülen unterworfen werden, indem ein Teil des Produktgases G eingeleitet wird, während gleichzeitig die Vakuumpumpe 6 in Betrieb steht.
Die Erfindung wird in den Beispielen erläutert.
Beispiel 1
Aus Luft wurde Stickstoff herausgereinigt bzw. gewonnen, indem ein Hauptabsorber 1, der mit 1,2 Volumenliter MSC mit Porengrößen mit einem durchschnittlichen Durchmesser von etwa 4 A* gefüllt war, und ein Ergänzungsabsorber 3» der mit 0,6 1 MSC gefüllt war, verwendet wurden. Es wurden die folgenden Bedingungen angewendet:
Druck während des Absorptionsprozesses: 0 atü (Druck während der durch Evakuuierung erfolgenden Regenerierung: mindestens 20 Torr), 25
kritische Reinheit P des Produktgases G, das direkt aus dem Hauptabsorber ausgetragen wurde: Sauerstoffgehalt = 6,2 volr-%,
kritische Reinheit P1 des Produktgases G, das aus dem Ergänzungsabsorber ausgetragen wurde: Sauerstoffgehalt = 5
für die Absorption im Hauptabsorber verbrauchte Zeit: 45 s,
für die Absorption im Haupt- und Ergänzungsturm, die
miteinander in Reihe standen, verbrauchte Zeit: 45 s, und ,; ■ . -
Beschickungsgas: 1,8 l/min.
■■■-■
Als Ergebnis wurden 0,776 l/min Stickstoff mit einem durchschnittlichen Sauerstoffgehalt von 5,0 vol.-% aus dem Tank herausgenommen. Das Aquisitionsverhältnis war 43,1% (0,776/1,8 χ 100) und die Absorptionsleistung war 26,0 Nm^/m3 (MSC) h (h bedeutet "Stunden'!).
Zum Vergleich wurde ein weiteres Absorptionsverfahren nach der herkömmlichen Methode durchgeführt, wobei nur ein Hauptabsorber (d.h. kein Ergänzungsabsorber) verwendet wurde. Es wurde bei den folgenden Bedingungen gearbeitet:
verwendete Menge von MSC: 1,8 Volumenliter, Absorptionsdruck: 0 atü,
Zeit des Absorptionsprozesses: 90 s und Beschickungsgas: 1,25 l/min.
Es wurden 0,405 l/min -Stickstoff mit einem durchschnittlichen Sauerstoffgehalt von 5,5% aus dem Tank herausgenommen, wobei das Aquisitionsverhältnis 32,4% (0,405/ 1,25 x 100) und die Absorptionsleistung 13,5 Nm^/nr (MSC).h waren.
Im Vergleich zu dem herkömmlichen Verfahren wird durch die vorliegende Erfindung das Aquisitionsverhältnis um 33% und die Absorptionswirksamkeit bzw. -leistung um 93% erhöht. Der Energieverbrauch wird um etwa 37% gesenkt.
B e i s ρ i e 1 2
Der Feuchtigkeitsgehalt im Wasserstoffgas wurde durch
Absorption entfernt, wobei ein Hauptabsorber, der mit 0,88 1 Absorptionsmittel (Molekularsieb 5 °0 gefüllt war, und ein Ergänzungsabsorber, der mit 0,22 1 Absorptionsmittel gefüllt war, verwendet wurden. Es wurde bei den folgenden Bedingungen gearbeitet:
Absorptionsdruck: 3 a tu
Absorptionszeit im Hauptabsorber: 15 s Absorptionszeit im Haupt- und Ergänzungsabsorber, die in Reihe geschaltet waren: 15 s Regenerierungszeit: 30 s
Wasserstoffbeschickung: 2O0C bei der Temperatur, 00C beim Taupunkt und 241 Nl/min im Fluß und Fluß für die Spülung zur Regenerierung: 95 Nl/min
Als Ergebnis der Absorption wurde Wasserstoff am Auslaß mit 146 Nl/min im Fluß und bei -400C am Taupunkt ausgetragen. Das Aquisitionsverhältnis war 60,5% (146/241 χ 100) und die Absorptionsleistung war 133 Nnr/nr (MS) min (beachte: 133=146/(0,88 + 0,22)).
Zum Vergleich wurde die Feuchtigkeit unter Verwendung eines Hauptabsorbers (d.h. ohne Ergänzungsabsorber), der mit 1,1 1 Absorptionsmittel gefüllt war, bei folgenden Bedingungen absorbiert:
Absorptionsdruck: 3 atü
Absorptionszeit: 30 s
Regenerierungszeit: 30 s
Fluß der Wasserstoffbeschickung: 185 Nl/min und Fluß für die Spülung zur Regenerierung/ 95 Nl/min.
Als Ergebnis wurde Wasserstoff als Produktgas mit einer Menge von 90 Nl/min im Fluß und bei -400C am Taupunkt ausgetragen, wobei das Aquisitionsverhältnis 48,6%
(90/185 χ 100) und die Absorptionsleistung 82 m3/m5 (MS) min betrugen.
Im -Vergleich zu dem herkömmlichen Verfahren wird durch die Erfindung das Aquisition.sverhaltnis um 2U% und die Absorptions!eistung um 62% erhöht.
Die oben beschriebene Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;'■ verbessert die Reinheit des Produktgases, das Aquisitionsverhältnis, die Absorptionsleistung und so weiter im. Vergleich zu dem herkömmlichen Verfahren.
XO Von den Erfindern wurden weiterhin analytische Versuche bezüglich der Desorption des absorbierten Sauerstoffs von dem ^^-Absorptionsmittel im Zusammenhang mit dem MSC-AbsQrptionsmittel-Regenerierungsprozeß der in Figur 4 gezeigten ersten Ausführungsform durchgeführt und es wurde festgestellt, daß der Sauerstoffgehalt in dem Gas, das zur Desorption des Sauerstoffs evakuiert wird, einen Maximalwert innerhalb eines Bereiches von 1/3 bis zu der ersten Halfte der Regenerierungszeit erreicht und nach diesem Peak rasch abfällt, wie in Figur 5 gezeigt wird. Dies bedeutet, daß die Desorption von Sauerstoff aus dem MSC-Absorptionsmlttel innerhalb eines relativ kurzen Bereichs der Desorptions-CRegenerierungs-)zeit vervollständigt wird. Dies gilt auch bei der Desorption aus anderen. Absorptionsmitteln, beispielsweise der Desorption von Stickstoff aus einem Absorptionsmittel der Zeolithgruppe,
Eine zweite Ausführungsform der Erfindung baut sich auf der oben angegebenen Feststellung bezüglich der Regenerierungschärakteristik der Absorptionsmittel auf.
Von den Erfindern wurde der Tatsache Aufmerksamkeit geschenkt, daß der Absorptionsprozeß in dem Ergänzungsabsorber innerhalb einer relativ kurzen Zeitspanne beendigt ist, und zwar 1) wegen der obengenannten Regenerierungöcharakteristik des Absorptionsmittels und 2) aus dem Grund, weil der Ergänzungsabsorber mit einer relativ
geringen Menge Absorptionsmittel gefüllt ist. Auf dieser Tatsache und der technischen Idee der ersten Ausführungsform ist die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut.
Bei der zweiten Ausführungsform werden zwei Hauptabsorber 1 und 2 und ein Ergänzungsabsorber 3 verwendet. Stufenweise geht man so vor, daß man (a) den Absorptionsprozeß in einem Hauptabsorber 1, der mit dem Absorptionsmittel gefüllt ist, bei dem die Regenerierung vervollständigt ist, und den Desorptions-(Regenerierungs)-prozeß im anderen Haupt- und dem Ergänzungsabsorber 2 und 3, die beide mit dem Absorptionsmittel, bei dem die Absorption vervollständigt ist (d.h. das nicht-regeneriert ist), gefüllt sind, durchführt, (b) in Reihe den Hauptabsorber 1 und den Ergänzungsabsorber 3 verbindet, um kontinuierlich das Produktgas G aus dem Auslaß des Ergänzungsabsorbers 3 herauszunehmen, wenn das Produktgas G am Auslaß des Hauptabsorbers 1 einen vorgewählten kritischen Wert P erreicht oder diesem nahekommt, während der Regenerierungsprozeß im anderen Hauptabsorber 2 kontinuierlich fortschreitet, (c) den Absorptionsprozeß in dem Haupt- und dem Ergänzungsabsorber 1 und 3 vervollständigt, wenn das Produktgas G, das aus dem Auslaß des Ergänzungsabsorbers 3 ausgetragen wird, einen vorgewählten kritischen Wert P1 erreicht oder diesem nahekommt, und daß man (d) den Haupt- und den Ergänzungsabsorber 1 und 3, die beide mit dem Absorptionsmittel, bei dem die Absorption vervollständigt ist, gefüllt sind, in den Regenerierungsprozeß nach dem sogenannten Druckausgleich umschaltet, während der Hauptabsorber 2, bei dem die Regenerierung vervollständigt ist, in den Absorptionsprozeß umgeschaltet wird.
Durch die zweite Ausführungsform, wie oben beschrieben, werden das Aquisitionsverhältnis, die Absorptionsleistung, die Reinheit des Produktgases und dergleichen, im
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Vergleich zu der herkömmlichen Methode, bei der zwei Hauptabsorber verwendet werden, verbessert.
Die Figur 6 zeigt eine diagrammartige Darstellung einer Anlage zur Durchführung der zweiten Ausführungsform. Die Bezugszeichen 1 und 2 bezeichnen die Hauptabsorber, die mit dem MSC-Absorptionsmittel gefüllt sind, 3 den Ergänzungsabsorber, der mit weniger MSC-Absorptionsmittel als die Hauptabsorber 1 und 2 gefüllt ist, 4 den Tank für !Ο das Produktgas, 5 den Kompressor, 6 die Vakuumpumpe, 7 den Kühler, 3 die Kältemaschine, 10 ein Flußregulierungsventil, und 11, 12, 13, 14, 21, 22, 23, 24, 25 und 32 Kontrollventile.
Die Figur 7 stellt ein Zeitschema dar, das die Zyklen der Absorptions- und Regenerierungs-(Desorptions-)prozesse in den Hauptabsorbern 1 und 2 und dem Ergänzungsabsorber 3 zeigt. Jeder Prozeß der Absorption und der Regenerierung in jedem der Hauptabsorber 1 und 2 ist so eingestellt, daß er innerhalb eines Bereichs von 1 bis 3 min vervollständigt ist.
Nachstehend wird anhand der Figuren 6 und 7 die Anlage zur Durchführung der zweiten Ausführungsform erläutert.
Das Beschickungsgas (Luft) Go wird durch den Kompressor 5 auf einen vorgewählten Druck (0 bis 10 atü) komprimiert und durch den Kühler 7 und weiter durch die Kälte- - maschine 8 zur Entwässerung abgekühlt. Die Kältemaschine 8 ist vorgesehen, um die Absorptionsfähigkeit des Absorbens zu verbessern.'
Sodann werden die Ventile 11 und 12 geöffnet, um das Beschickungsgas Go in den Hauptabsorber 1 einzuführen und das Produktgas G (Stickstoff) mit spezieller Rein-•Iheit auszutragen.
-ΙΟΙ Wenn die Reinheit des Produktgases G am Auslaß 1' des Hauptabsorbers 1 den vorgewählten kritischen Wert P zum Zeitpunkt T in der Figur 7 erreicht oder diesem nahekommt, dann werden die Ventile 12 und 24 geschlossen und die Ventile 14 und 32 werden geöffnet, um den Hauptabsorber mit dem Ergänzungsabsorber 3 in Reihe zu verbinden, so daß das Produktgas G kontinuierlich durch das Ventil 32 in den Tank 4 herausfließt.
Wenn die Reinheit des Produktgases G am Auslaß 31 des Ergänzungsabsorbers 3 den vorgewählten kritischen Wert P1 erreicht oder diesem nahekommt, dann werden die Ventile 11, 14 und 32 geschlossen, um den Absorptionsprozeß (T1 bis Tp in Figur 7) abzubrechen, der durch die Haupt- und Ergänzungsabsorber 1 und 3 vorgenommen wird, die miteinander in Reihe verbunden sind und der sich an den Absorptionsprozeß (Tq bis T^) anschließt, welcher durch den Hauptabsorber 1 allein durchgeführt wird.
Wenn der Hauptabsorber 1 sich in dem Absorptionsprozeß befindet, dann befindet sich der andere Hauptabsorber 2 in dem Regenerierungsprozeß. Die Absorptions-, und Regenerierungs-(Desorptions-)prozesse in den Hauptabsorbern 1 und 2 verlaufen parallel zueinander. Die Regenerierung wird während der Zeit Tq bis T^ in dem Haupt- und Ergänzungsabsorber 2 und 3» die miteinander in Reihe verbunden sind, durchgeführt, wird aber im Hauptabsorber 2 allein während der darauffolgenden Zeit T-, bis T2 durchgeführt, nachdem der Ergänzungsabsorber 3 von dem Hauptabsorber 2 zum Zeitpunkt T^ getrennt wird, um in Reihe mit dem Hauptabsorber 1 geschaltet zu werden (d.h. nachdem der Ergänzungsabsorber 3 von dem Regenerierungsprozeß zu dem Absorptionsprozeß umgeschaltet worden ist).
Wenn der Absorptionsprozeß in dem Hauptabsorber 1 und dem Ergänzungsabsorber vervollständigt ist, dann wird das Ventil 24 geöffnet, um den Ergänzungsabsorber 3 mit dem
Absorber 2, bei dem die Regenerierung vervollständigt ist, zu verbinden, woraiif das Ventil 24 geschlossen wird. Weiterhin wird das Ventil 15 geöffnet, um den Hauptabsorber 1 und den Hauptabsorber 2 miteinander zu verbinden, und hierauf wird dieses geschlossen. Hierauf wird nach dem Öffnen der Ventile 21 und 22, um den Druckausgleich zwischen dem Tank 4 und dem Hauptabsorber 2 zu bewirken, das Beschickungsgas G in den Hauptabsorber 3 eingeführt, um das Produktgas Go gemäß der gleichen zeitlichen Auf- IQ einanderfolge wie im Hauptabsorber 1 herauszunehmen.
Andererseits werden, nachdem der Druck des Hauptabsorbers 1 auf Atmosphärendruck gesenkt worden ist, wobei die Ventile 13 und 14 geöffnet werden, der Hauptabsorber 1 und der Ergänzungsabsorber 3» die in Reihe miteinander verbunden sind, während der Zeit Tp bis T, zur Regenerierung der Absorptionsmittel evakuiert.
Der Regenerierungs-(Desorptions-)prozeß ist im Ergänzungsabsorber 3 zum Zeitpunkt T^ wegen der vorstehend
erwähnten Charakteristik des Absorptionsmittels und auch deswegen, weil der Ergänzungsabsorber 3 mit einer relativ geringen Menge Absorptionsmittel gefüllt ist, fast vollständig beendigt. Sodann wird zum Zeitpunkt T,, d.h. in der Mitte des Absorptionsprozesses, der Ergänzungsabsorber 3 in Reihe mit dem Hauptabsorber 2 verbunden.
Die zweite Ausführungsform ist so ausgestaltet, daß der Absorptions- und der Regenerierungsprozeß in dem Ergänzungsabsorber 3 beide während des Absorptionsprozesses oder des Regenerierungsprozesses in den Hauptabsorbern und 2 beendigt sind.
Die Figur 8 zeigt die Veränderung des Sauerstoffgehalts im Produktgas, das nach der zweiten Ausführungsform gewonnen wird, im Verlauf der Zeit. Die zweite Ausführungsform wird bei der gleichen Menge des MSC-Absorp-
tionsmittels wie bei dem in Figur 1 gezeigten herkömmlichen Verfahren durchgeführt. Der Austragungsfluß (Nm'/ min) des Produktgases ist ebenfalls der gleiche wie bei dem herkömmlichen Verfahren. Durch die zweite Ausführungsform wird der durchschnittliche Sauerstoffgehalt· von 0,11 vol.-?ό, 0,05% beim Minimum und 0,1356 beim Maximum, erreicht, wobei der Unterschied des Gehalts zwischen beiden Werten etwa 0,13% beträgt.
Im Gegensatz hierzu zeigt die Figur 2, daß der Unterschied des Gehalts zwischen den maximalen und den minimalen Werten bei der in Figur 1 gezeigten herkömmlichen Methode nur etwa 0,22% beträgt.
Der Vergleich zwischen der zweiten Ausführungsform der Erfindung und dem herkömmlichen Verfahren zeigt, daß die zweite Ausführungsform der Erfindung ein Produktgas mit gleichförmigerer Reinheit als das herkömmliche Verfahren liefern kann und daß der durchschnittliche Sauerstoffgehalt bei dem herkömmlichen Verfahren 0,2% beträgt, während er bei der zweiten Ausführungsform der .Erfindung 0,11 % beträgt. Dies zeigt, daß durch die zweite Ausführungsform der Erfindung die Reinheit des Produktgases erheblich verbessert werden kann.
Der Fluß des Produktgases, der durch die zweite Ausführungsform der Erfindung erreicht werden kann, beträgt etwa das 1,5-fache als beim herkömmlichen Verfahren, wenn bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung die gleiche Menge Absorptionsmittel wie beim herkömmlichen Verfahren verwendet wird und wenn weiterhin der durchschnittliche Sauerstoffgehalt so kontrolliert wird, daß er bei der zweiten Ausführungsform bei 0,2% steht.
Wenn weiterhin die zweite Ausführungsform der Erfindung während der gleichen Absorptionszeit und mit dem gleichen Austragungsfluß Nnr des Produktgases, das während
•1 des Absorptionsprozesses gewonnen wird, und bei dem gleichen Sauerstoffgehalt wie beim herkömmlichen Verfahren durchgeführt wird, dann wird bei der zweiten Ausführungsform· der Erfindung weniger Absorptionsmittel benötigt als bei dem herkömmlichen Verfahren. Es wird daher ersichtlich, daß im Vergleich zu dem herkömmlichen Verfahren die zweite Ausführungsform der Erfindung die Reinheit des Produktgases, das Aquisitionsverhältnis, die Absorptionsleistung und dergleichen verbessert.
/
• Beispiel 3
Stickstoff wurde aus Luft herausgereinigt, wobei die Hauptabsorber 1 und 2 mit 1,91 MSC gefüllt waren und der Ergänzungsabsorber 3 niit 0,27 1 MSC gefüllt war. Es wurden bei den folgenden Bedingungen gearbeitet:
Absorptionsdruck: 3 atü (Druck für die Regenerierung durch Evakuierung: mindestens 80 Torr) kritische Reinheit P des direkt aus dem Hauptabsorber ausgetragenen Produktgases: 0,17% O2 kritische Reinheit P1 des aus dem Ergänzungsabsorber ausgetragenen Produktgases: 0,14% O^ Absorptionszeit im Hauptabsorber allein: 73 s Absorptionszeit im Hauptabsorber und dem damit in Reihe geschalteten Ergänzungsabsorber: 45 s und zugeführtes Beschickungsgas (Luft): 5,50 l/min.
Als Ergebnis wurden 1,21 l/min Stickstoff mit einem durchschnittlichen Sauerstoffgehalt von 0,1% im Tank 4 gewonnen, wobei das Aquisitionsverhältnis 22% (1,21/5,5 χ 100) und die Absorptionsleistung 17,8 Nm3/m3 (MSC).h betrugen.
Andererseits wurde Stickstoff unter Verwendung von zwei Hauptabsorbern, die mit 2,035 1 MSC gefüllt waren, bei den folgenden Bedingungen gereinigt:
Absorptionsdruck: 3 atü
Absorptionszeit: ίο s und
Beschickungsgas (Luft): 4,37 l/min.
Als Ergebnis wurden 0,760 l/min Stickstoff mit einem durchschnittlichen Sauerstoffgehalt von 0,1 % gewonnen, wobei das Aquisitionsverhältnis 17,4% (0,760/4,37 χ 100) und die Absorptionsleistung 11,2 Nur/nr (MSC).h betrugen.
Aus dem Vorstehenden wird ersichtlich, daß durch die Erfindung das Aquisitionsverhältnis um 26% und die Absorptionsleistung um 59% erhöht werden und daß x^eiterhin der Energieverbrauch im Vergleich zu dem herkömmlichen Verfahren um 40% gesenkt wird.
Beispiel 4
Stickstoff wurde aus dem Beschickungsgas (Stickstoff: 95 vol.-% und Sauerstoff: 5%) herausgereinigt, wobei die Hauptabsorber 1 und 2 jeweils mit 1,9 1 MSC gefüllt waren und der Ergänzungsabsorber 3 mit 0,39-1 MSC gefüllt war. Es wurde bei den folgenden Bedingungen gearbeitet:
Absorptionsdruck: 3 atü (Druck für die Regenerierung durch Evakuierung: mindestens 80 Torr) kritische Reinheit P des direkt aus dem Hauptabsorber ausgetragenen Produktgases: 0,10% O2 kritische Reinheit P1 des aus dem Ergänzungsabsorber ausgetragenen Produktgases: 0,18% O2, Absorptionszeit im Hauptabsorber allein: 58 s Absorptionszeit in den in Reihe geschalteten Haupt- und Ergänzungsabsorbern: 60 s und . Beschickungsgaszuführung: 6,52 l/min.
Als Ergebnis wurden 2,47 l/min Stickstoff mit einem durchschnittlichen Sauerstoffgehalt von 0,1% gewonnen, wobei das Aquisitionsverhältnis 37,8% und die Absorp-
- 23 tionslelstung 35,4 Νιϊτ/ιβ (MSC). h betrugen.
Andererseits wurde Stickstoff aus dem Beschickungsgas herausgereinigt, wobei zwei Hauptabsorber verwendet wurden, die Jeweils mit 2,095 1 MSC gefüllt waren. Es wurde bei den folgenden Bedingungen gearbeitet:
Absorptionsdruck: 3 atü
-Absorptionszeit: 118 s und
Beschickungsgaszuführung: 6,24 l/min.
Als Ergebnis -wurden 2,22 l/min Stickstoff mit einem durchschnittlichen Sauerstoffgehalt von 0,1% gewonnen, wobei das Aquisitonsverhältnis 35,6% und die Absorptionsleistung 31,3 Nnr/nr (MSC).h betrugen.
Durch die Erfindung wird das Aquisitionsverhaltnis um 6,2% und die Absorptionsleistung um 11% erhöht. Der Energieverbrauch wird um etwa 10% im Vergleich zu dem herkömmlichen Verfahren gesenkt.
Die obigen Beispiele 3 und 4 zeigen, daß durch die zwei-r te Ausführungsform der Erfindung das Aquisitionsverhaltnis, die Absorptionsleistung und dergleichen im Vergleich zu dem herkömmlichen Verfahren, bei dem nur zwei Hauptabsorber verwendet werden, erhöht werden.
Die Beispiele 3 und 4 betreffen die Herausreinigung von Stickstoff aus Luft unter Verwendung von MSC-Absorptionsmittel. Die Beispiele 3 und 4 können auch unter Verwendung von anderen Absorptionsmitteln, wie synthetischem Zeolith, natürlichem Zeolith, Silicagel und dergleichen, und auch für andere Zwecke, beispielsweise die Entfernung von COg oder Feuchtigkeit aus der Luft, die .Absorption von Stickstoff in Luft, um Sauerstoff als Produktgas -ZU gewinnen," die Gewinnung von Wasserstoff aus Wasserstoff enthaltenden Gasen, die Herausreinigung von He-
lium aus Helium enthaltenden Gasen, die Herausreinigung von Stickstoff aus Abgasen der· Verbrennung und dergleichen, angewendet werden, wobei der Absorptionsvorgang des Reinigungsprozesses mit dem Ergebnis einer hohen Absorptionsleistung und hohen Aquisitionsrate durchgeführt wird.
Die Kapazität des Ergänzungsabsorbers 3, die Zykluszeit
'. der Absorption und der Regenerierung und die Methode des XO Druckausgleichs und dergleichen werden entsprechend dem
Typ des Beschickungsgases, der Art des Absorptionsmit- ; tels, der gewünschten Reinheit des Produktgases und an- '■ deren Faktoren ausgewählt.
Das folgende Beispiel 5 betrifft die Absorption von Feuchtigkeit aus Luft mittels der zweiten Ausführungsform. Es zeigt deutlich die Überlegenheit der vorliegenden Erfindung bezüglich des Aquisitionsverhältnisses, der Absorptionsleistung und dergleichen.
: Beispiel 5.
Feuchtigkeit wurde aus Luft mittels eines Molekularsiebes 13X, das als Absorptionsmittel verwendet wurde, herausabsorbiert. Es wurden zwei Hauptabsorber, die je- ; weils mit 1,9 1 Absorptionsmittel gefüllt waren, und ein Ergänzungsabsorber mit 1 1 Absorptionsmittel bei den folgenden Bedingungen eingesetzt:
Absorptionsdruck: 3 atü
Absorptionszeit im Hauptabsorber allein: 60 s Absorptionszeit im in Reihe geschalteten Hauptabsorber und Ergänzungsabsorber: 60 s Beschickungsgaszuführung: 2O0C bei der Temperatur, o°C am Taupunkt und einem Fluß von 828 l/min und Fluß zur Regenerierung: 193 l/min.
Als Ergebnis betrug das ausgetragene Produktgas am Auslaß 630 l/min und die Temperatur betrug -17,5°C am Taupunkt. Das Aquisitionsverhältnis betrug 76,1?ό und die Absorptionsleistung betrug 131 Nnr/nr (MS).min.
■.."■■"'■
Andererseits wurde Feuchtigkeit aus Luft unter Verwendung von zwei Hauptabsorbern, die jeweils mit 2,4 1 Absorptionsmittel gefüllt waren, bei den folgenden Bedingungen herausabsorbiert:
Absorptionsdruck: 3 a tu
Absorptionszeit: 120 s
Beschickungsgaszuführung: 685 l/min und Fluß für die Regenerierung: .198 l/min.
Als Ergebnis betrug das ausgetragene Produktgas (Luft) am Auslaß 437 l/min und die Temperatur betrug -17,5°C am Taupunkt. Das Aquisitionsverhältnis betrug 71,1% und die Absorptionsleistung betrug 101 Nur/nr (MSC).min. 20
Aus dem Vergleich ergibt sich, daß durch die Erfindung das Aquisitionsverhältnis um 7% und die Absorptionsleistung um 30% erhöht werden.
'Gemäß der in den Figuren 6 und 7 gezeigten zweiten Ausführungsform wird das Absorptionsmittel regeneriert, indem die Hauptabsorber und der Erganzungsabsorber mittels der Vakuumpumpe 6 evakuiert werden. Die Regenerierung wird auch dadurch vorgenommen, daß man 1) den
3ö Druck der Absorber wegnimmt, indem man die Absorber mit der Atmosphäre in Verbindung treten läßt, oder 2) den Druck der Absorber durch die oben angegebene Verbindung der Absorber mit der Atmosphäre wegnimmt und indem man weiterhin die Absorber mit einer gewissen Menge des Produktgases spült. Die Beispiele 6 und 7 beziehen sich auf die letztgenannte Möglichkeit.
- 26 Beispiel6
Stickstoff wurde aus Luft herausgereinigt, wobei die zwei Hauptabsorber jeweils mit 1,9 1 MSC gefüllt waren und der Ergänzungsabsorber mit 0,39 1 MSC gefüllt war. Die Regenerierung wurde in der V/eise vorgenommen, daß die Absorber mit der Atmosphäre in Verbindung gebracht wurden und daß weiterhin die Absorber mit einer gewissen Menge des Produktgases gespült wurden. Die Reinigung des Stickstoffs wurde bei den folgenden Bedingungen durchgeführt:
Absorptionsdruck: 3 atü
kritische Reinheit P des direkt aus dem Hauptabsorber ausgetragenen Produktgases: 2,4$ Op kritische Reinheit P' des aus dem Ergänzungsabsorber ausgetragenen Produktgases: 2,3^ O2 Absorptionszeit im Hauptabsorber allein: 23 s Absorptionszeit in dem in Reihe geschalteten Hauptabsorber und Ergänzungsabsorber: 30 s Beschickungsgaszuführung: 7,30 Nl/min und Menge des Teils des Produktgases, das zum Spülen der Absorber zur Regenerierung verwendet wurde: 0,5 Nl/min,
2b Als Ergebnis wurden 1,54 Nl/min Stickstoff mit einem durchschnittlichen Sauerstoffgehalt von 2,0% im Tank gewonnen, wobei das Aquisitionsverhältnis 21,1j£ (1,54/7,30 χ 100) und die Absorptionsleistung 22,1 Nm3/m3 (MSC).h betrugen.
Andererseits wurde die Herausreinigung von Stickstoff unter Verwendung von zwei Absorbern, die Jeweils mit . 2,095 1 MSC gefüllt waren, bei den folgenden Bedingungen durchgeführt:
Absorptionsdruck: 3 atü
Absorptionszeit: 5v s
zugeführtes Beschickungsgas (Luft): 7,20 Nl/min und Menge des Teils des Produktgases, das zum Spülen der Absorber zur Regenerierung verwendet wurde: 1,03 Nl/min.
Als Ergebnis der Reinigung wurden 1,08 Nl/min Stickstoff mit einem durchschnittlichen Sauerstoffgehalt von 2,0% im Tank erhalten, wobei das Aquisitionsverhältnis 15/6 und die Absorptionsleistung 15,5 Nnr/nr (MSC).h betrugen.
Durch die Erfindung wird das Aquisitionsverhältnis um 41 % und die Absorptionsleistung um 43% erhöht. Der Energieverbrauch wird im Vergleich zu dem herkömmlichen Verfahren um 41% gesenkt.
Beispiel 7
Stickstoff wurde aus dem Beschickungsgas (Stickstoff: 95% und Sauerstoff: 5%) herausgereinigt, wobei zwei Hauptabsorber, die jeweils mit 1,9 1 MSC gefüllt waren, und ein Ergänzungsabsorber, der mit 0,39 1 MSC gefüllt war, verwendet wurden und wobei die Regenerierung dadurch durchgeführt wurde, daß die Absorber mit der Atmosphäre in Kontakt gebracht wurden und daß die Absorber mit einer gewissen Menge des Produktgases gespült wurden. Die Reinigung wurde bei den folgenden Bedingungen durchgeführt:
Absorptionsdruck: 3 atü
kritische Reinheit P des direkt aus dem Hauptabsorber ausgetragenen Produktgases: 0,12% Og kritische Reinheit P1 des aus dem Ergänzungsabsorber ausgetragenen Produktgases: 0,11% Og Absorptionszeit im Hauptabsorber allein: 58 s * Absorptionszeit im in Reihe geschalteten Hauptabsorber und Ergänzungsabsorber: 60 s Beschickungsgaszuführung: 4,64 Nl/min und Menge des Teils des Produktgases, die zum Spülen der Absorber für die Regenerierung verwendet wurde: 0,5 Nl/
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min.
Als Ergebnis der Reinigung wurden 0,73 Nl/min Stickstoff mit einem durchschnittlichen Sauerstoffgehalt von 0,10% gewonnen, wobei das Aquisitionsverhältnis 15,8% und die Absorptionsleistung 10,5 Nm^/nr (MSC).h betrugen.
Andererseits wurde die Hereusreinigung von Stickstoff mit zwei Hauptabsorbern, die jeweils mit 2,095 1 MSC gefüllt waren, bei den folgenden Bedingungen durchgeführt:
Absorptionsdruck: 3 atü
Absorptionszeit: 118 s
zugeführtes Beschickungsgas: 4,09 Nl/min und Menge des Teils des Produktgases, der zum Spülen der Absorber verwendet wurde: 0,5 Nl/min.
Als Ergebnis wurden 0,56 Nl/min Stickstoff mit einem durchschnittlichen Sauerstoffgehalt von 0,10% gewonnen, wobei das Aquisitionsverhältnis 13,7% und die Absorptionsleistung 8,0 Nur5 /rs? (MSC). h betrugen.
Durch die. Erfindung wird das Aquisitionsverhältnis um 15% und die Absorptionsleistung um 31% erhöht. Der Energieverbrauch wird im Vergleich zu dem herkömmlichen Verfahren um 15% gesenkt.
Gemäß der in den Figuren 6 und 7 gezeigten zweiten Ausführungsform der Erfindung stehen die oberen Endteile der Hauptabsorber 1 und 2 und die unteren Endteile der Hauptabsorber 1 und 2 durch die Ventile 15 und 25 zum Zweck des Druckausgleichs, wie in Figur 6 gezeigt, miteinander in Verbindung. Es wird darauf hingewiesen, daß der obere Endteil des Hauptabsorbers 1 mit dem oberen Endteil des Hauptabsorbers 2 in Verbindung gebracht werden kann und daß auch der untere Endteil des Hauptabsorbers 1 mit dem unteren Endteil des Hauptabsorbers 2
- 29 zum gleichen Zweck in Verbindung gebracht werden kann.
Weiterhin wird erfindungsgemäß gemäß der zweiten Ausführungsform der Druckausgleich in zwei Stufen durchgeführt, nämlich (a) indem man den Ergänzungsabsorber 3> bei dem die Absorption vervollständigt ist, mit dem Hauptabsorber 2, bei dem die Regenerierung vervollständigt ist,., in Verbindung bringt und indem man hierauf (b) den Hauptabsorber 1, bei dem die Absorption vervollständigt ist, mit dem obengenannten Hauptabsorber 2 in Verbindung bringt.·
Jedoch können anstelle davon der Hauptabsorber 1 und der Ergänzungsabsorber 3 gleichzeitig mit dem Hauptabsorber 2, bei dem die Regenerierung vervollständigt ist, in Verbindung gebracht werden.
Gemäß der zweiten Ausführungsform ist eine Kombination aus den zwei Hauptabsorbern und einem Ergänzungsabsorber vorgesehen. Die technische Idee der vorliegenden Erfindung kann aber auch dahingehend ausgestaltet werden, daß Ausführungsformen vorgesehen werden, bei denen z.B. eine Kombination aus drei Hauptabsorbern und einem Ergänzungsabsorber, eine weitere Kombination aus drei Hauptabsorbern und zwei Ergänzungsabsorbern usw. vorliegen.
Durch die Erfindung werden Vorteile hinsichtlich der Gleichförmigkeit der Reinheit des Produktgases, des Aquisitionsverhältnisses, der Absorptionsleistung, des EnergievBrbrauchs usw. im Vergleich zu dem herkömmlichen Verfahren erhalten.

Claims (1)

  1. PATENTANWÄLTE
    UND ZUGELASSENE VERTRETER VOR DEM EUROPÄISCHEN PATENTAMT
    WALTER KRAUS DIPLOMCHEMIKER ■ DR.-INS. ANNEKÄTE WEISERT DIPL.-ING. FACHRICHTUNG CHEMIE IGARDSTRASSEtS ■ D-8OOO MÜNCHEN 71 · TELEFON 089/797077-797078 · TELEX O5-212156 kpatd
    TELEGRAMM K RAU S PATE NT
    3556 WK/rm
    TAIYO SANSO CO., LTD. Osaka / Japan
    Verfahren zur Reinigung von Gasen
    Patentansprüche
    1. Verfahren zur· Reinigung von Gasen, dadurch g e k en η zeichne t , daß man einen Hauptabsorber und einen Ergänzungsabsorber mit einer geringeren Menge an Absorptionsmittel wie in dem Hauptabsorber einsetzt und daß man in Stufen ·
    (a) ein Beschickungsgas Go in den Hauptabsorber einleitet und ein Produktgas G aus einem Auslaß des Hauptabsorbers austrägt,
    (b) den Hauptabsorber mit dem Ergänzungsabsorber in Reihe verbindet, wenn die Reinheit des Produktgases G einen vorgewählten kritischen Wert P erreicht oder diesem nahekommt, und daß man
    (c) kontinuierlich das Produktgas G aus dem Auslaß des Ergänzungsabsorbers herausnimmt, bis das Produktgas G einen vorgewählten kritischen Wert P1 erreicht oder diesem nahekommt.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein JCohlemolekularsieb (MSC) als Absorptionsmittel verwendet, daß man den Ergänzungsabsorber mit 5 bis 50% des in den Hauptabsorber einge- brachten Absorptionsmittels füllt und daß die Absorptionszeit im Ergänzungsabsorber 20 bis 70% der Absorptionszeit im Hauptabsorber beträgt.
    3. Verfahren zur Reinigung von Gasen, dadurch g e kennzeichnet, daß.man es auf der Grundlage eines regulären Zyklus einer Absorption und Regenerierung (Desorption) unter Verwendung von zwei Hauptabsorbern und eines Ergänzungsabsorbers mit einer geringeren Menge von Absorptionsmittel wie im Hauptabsorber durchführt und daß man in Stufen
    (a) den Absorptionsprozeß in dem Hauptabsorber, bei dem die Regenerierung vervollständigt ist, wobei das Beschickungsgas Go in diesen eingeleitet wird, gleichzeitig und parallel mit dem Desorptions-(Regenerierungs-)prozeß im weiteren Hauptabsorber, bei dem die Absorption vervollständigt ist, und den Ergänzungsabsorbern durchführt,
    (b) den Ergänzungsabsorber mit dem Hauptabsorber in Reihe verbindet, um ,kontinuierlich das Produktgas G aus einem Auslaß des Ergänzungsabsorbers
    herauszunehmen, wobei der Regenerierungsprozeß in dem anderen Absorber weitergeführt wird, wenn das Produktgas G, das aus dem Auslaß des Hauptabsorbers ausgetragen wird, eine vorgewählte kritisehe Reinheit P erreicht oder dieser nahekommt, und daß man
    (c) den Absorptionsprozeß vervollständigt, wenn das aus dem Auslaß des Ergänzungsabsorbers ausgetragene Produktgas eine vorgewählte kritische Reinheit P' erreicht oder dieser nahekommt, wobei der Hauptabsorber, bei dem die Absorption vervollständigt ist, und die Ergänzungsabsorber und der Hauptabsorber, bei dem die Regenerierung (Desorption) vervollständigt ist, nach Druckausgleich in den Regenerierungsprozeß bzw. Absorptionsprozeß umgeschaltet werden.
    *%. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß man ein Kohlemolekularsieb (MSC) als Absorptionsmittel verwendet, daß man den Ergänzungsabsorber mit 5 bis 50% des in den Hauptabsorber eingebrachten Absorptionsmittels füllt und daß die vorgewählte kritische Reinheit P des Produktgases G am Aus-IaB eines der Hauptabsorber und die vorgewählte kritische Reinheit P1 des Produktgases G am Auslaß des Ergänzungsabsorbers fast gleich sind.
    5. Vorrichtung zur Reinigung von Gasen, g e ken η zeichnet durch einen Hauptabsorber (1), der mittels eines Rohrs mit einem darauf angebrachten Ventil (12) verbunden ist, und einen Ergänzungsabsorber (3), der mit 5 bis 50% des in den Hauptabsorber (1) eingebrachten Absorptionsmittels gefüllt ist, wobei das Rohr zwischen dem Auslaß (.1') des Hauptabsorbers (1) und dem Ventil (12) verzweigt, um durch ein Ventil (14) mit dem Ergänzungsabsorber (3) in Verbindung zu stehen, wobei
    die Reinigung des Gases zuerst mit dem Hauptabsorber (1) und hierauf mit dem Hauptabsorber (1) und dem Ergänzungsabsorber (3), der damit in Reihe verbunden ist, durchgeführt wird.
    6. Vorrichtung zur Reinigung von Gasen, gekennzeichnet durch (a) zwei Hauptabsorber (1, 2), die die Absorptions- und Desorptions-(Regenerierungs-)prozesse im regulären Zyklus durchführen und deren Auslässe (1', 2') mit Rohren mit darauf aufgebrachten Ventilen (12, 22) verbunden sind, und (b) einem Ergänzungsabsorber (3), der mit 5 bis 50% des jeweils in die Hauptabsorber (1, 2) eingebrachten Absorptionsmittels gefüllt ist und der sowohl den Absorptions- als
    χ5 auch Desorptions-(Regenerierungs-)prozeß während der Absorptions- oder Desorptionszeit für die Hauptabsorber (1, 2) durchführt und beendigt, wobei die genannten Rohre sich zwischen den Auslässen (1f, 2') und den Ventilen (12, 22) verzweigen, um durch die Ventile (14, 24) mit einem Einlaß des Ergänzungsabsorbers (3) in Verbindung zu stehen, wobei der Absorptionsprozeß in einem Hauptabsorber (1, 2) allein und der Desorptions-(Regenerierungs-)prozeß in dem anderen Hauptabsorber (1, 2) und dem Ergänzungsabsorber (3) zuerst parallel und gleichzeitig durchgeführt werden und hierauf der Absorptionsprozeß in dem Hauptabsorber (1) oder (2) und dem Ergänzungsabsorber (3) und der Desorptionsprozeß in dem anderen Hauptabsorber (1) oder (2) gleichzeitig und kontinuierlich durchgeführt werden.
DE19833302402 1982-01-26 1983-01-25 Verfahren zur reinigung von gasen Granted DE3302402A1 (de)

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JP57011084A JPS58128123A (ja) 1982-01-26 1982-01-26 ガスの分離方法とその装置

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