DE3304227C2

DE3304227C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Druckwechseladsorption

Info

Publication number: DE3304227C2
Application number: DE3304227A
Authority: DE
Inventors: Andrija Antwerpen Fuderer
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1981-08-07
Filing date: 1983-02-08
Publication date: 1985-09-19
Also published as: IN159473B; EG15650A; PL144284B1; ATE24171T1; DE3368255D1; PH18956A; GB2103199A; ZA83423B; US4414191A; PL240538A1; BR8300600A; CA1174034A; GB2103199B; NZ203087A; DE3304227A1

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Druckwechseladsorption. Die Bettausnutzung und die Produktausbeute werden bei insbesondere für Hochdruckanwendungen ausgelegten Druckwechseladsorptionsprozessen dadurch verbessert, daß die Gleichstromdruckminderung bei einem relativ hohen Zwischendruckpegel beendet wird. Zusätzliches Lückenvolumengas wird von jedem Hauptadsorberbett durch partielle Gegenstromdruckminderung vor dem konventionellen Gegenstromabblasen freigesetzt. Dieses zusätzliche Gas wird einem Hilfsbett zugeleitet, das gleichzeitig Gas an seinem Auslaßende freisetzen kann, wodurch das Hilfsbett von dem Zwischendruckpegel im Gleichstrom entspannt wird. Das auf diese Weise freigesetzte Gas wird dem Auslaßende eines oder mehrerer Hilfsbetten und/oder eines oder mehrerer Hauptbetten für Druckausgleichs- und/oder Spülzwecke zugeleitet. Das Hilfsbett gehört zu einer Adsorberbett-Hilfsgruppe, die weniger und kleinere Betten als das Hauptbettsystem umfaßt. Die Hilfsbetten werden mit keinem höheren Druck als dem Zwischendruckpegel beaufschlagt.

Description

Die Erfindung befaßt sich mit dem Reinigen von Gasen in einer Druckwechseladsorptionsanlage. Sie befaßt '

sich insbesondere mit einer Verbesserung der Adsorberbettausnutzung bei einer solchen Anlage, vor allem bei j

Hochdruckanwendungen. j

Das Druckwechseladsorptionsverfahren, im folgenden auch kurz PSA-Verfahren genannt, erlaubt c.·. auf j

besonders günstige Weise, mindestens eine Gaskomponente aus einem Einsatzgasgemisch dieser Gaskcmpc- j

nente und mindestens einer selektiv adsorbierbaren Komponente abzutrennen und zu reinigen. Zu einer Ad- j

sorption kommt es in einem Adsorberbett bei einem höheren Adsorptionsdruck, wobei die selektiv adsorbierbare Komponente danach durch Druckminderung auf einen niedrigeren Desorptionsdruck desorbiert wird. Das PSA-Verfahren wird in der Regel in Mehrbettsystemen durchgeführt. Aus der US-PS 34 30 418 sind ein Druckwechseladsorptionsverfahren und eine zugehörige Anlage bekannt, die mit mindestens vier Adsorbrrbctten arbeiten, innerhalb deren die Phasenfolge des PSA-Verfahrens auf zyklischer Basis abläuft. Zu dieser Folge gehören eine Adsorption bei höherem Druck, Gleichstromdruckminderung auf einen Zwischendruck unter Freisetzung von Lückenvolumengas vom Produktende des Bettes, Gegenstromdruckminderung oder Abblasen auf einen niedrigeren Desorptionsdruck. sowie Wiederaufdrücken auf den höheren Adsorptionsdruck. Bei dem bekannten Verfahren wird das freigesetzte Lückenvolumengas von einem Bett unmittelbar in ein anderes Bett übergeleitet, das sich anfangs auf seinem niedrigeren Desorptionsdruck befindet Der Druck in den beiden Betten wird dadurch auf einen Zwischendruck ausgeglichen, wonach weiteres Lückenvolumengas von dem einen Bett freigesetzt wird, während es auf einen niedrigeren Druck entspannt wird. Das andere Bett wird von dem Zwischendruck auf seinen höheren Adsorptionsdruck weiter wiederaufgedrückt, und zwar mindestens teilweise dadurch, daß dem Produktende des gerade wiederaufzudrückenden Bettes abströmendes Produktgas im Gegenstrom zugeleitet wird.

Aus der US-PS 39 86 849 ist die Verwendung von mindestens sieben Adsorberbetten bekannt, wobei das Einsat/gasgemisch in sämtlichen Phasen der PSA-Schrittfolge in das Einlaß- oder Einsatzgasende von mindestens /wci Adsorberbetlcn in sich überlappenden identischen Arbeitszyklen eingespeist wird. Es ist bekannt, daß in bestimmten Fällen Vorteile dadurch erzielt werden könr«>n, daß zusätzlich zu dem obengenannten Druckaus-

b5 gleichsschritt eine zweite Druckausgleichsphase vorgesehen wird. Dadurch wird ein gerade wiederauf/udrükkendes Bett mit dem Lückenvolumengas von einem anderen Bett zu einem weiteren Druckausgleich bei einem höheren Zwischendruck gebracht, nachdem der Druck des Bettes von dem anfänglichen Desorptionsdruck auf einen anfänglichen Zwischendruck durch Druckausgleich erhöht worden war. Nach der Lehre der US-PS

39 86 849 durchläuft jedes Bett seinerseits drei Druckausgleichsphasen, bevor das endgültige Wiederaufdrücken auf den höheren Adsorptionsdruck erfolgt. Aus der zuletzt genannten Patentschrift ist es auch bekannt, die drei Druckausgleichsphasen auf besondere Weise vorzunehmen, um eine höhere Produktreinheit zu erzielen, indem eine Vcrunreinigungsprofilumkehrung im wesentlichen vermieden wird, zu der es bei einem Druckausgleich /wischen den Bellen kommen kann. Bei den bekannten Verfahren wird außerdem in Betracht gezogen, unter gewissen Umständen eine vierte Druckausgleichsphase vor dem endgültigen Wiederaufdrücken mit Produktgas vorzusehen.

Bei der Glcichsiromdruckminderung strömt Lückenvolumengas in Richtung auf das Auslaßende des Adsorberbeltcs. Während dieser vorteilhaften und wichtigen Phase wird von dem Bett Gas mit allmählich sinkendem Druck freigesetzt, und eine Adsorptionsfront bewegt sich in Richtung auf das Auslaß- oder Produktende des Bettes. Der Teil des Beiles, innerhalb dessen sich die Adsorptionsfront vom Beginn bis zum Ende der Gleichsiromdruckminderungsphase bewegt, wird als Frontvorbewegungsabschnitt oder vorliegend kurz auch als FAS-Abschnitt bezeichnet. Der Teil des Bettes, der vom Einlaß- oder Einsatzende des Bettes bis zu dem s'.öchiometrischen Punkt der Adsorptionsfront am Ende der unter höherem Druck ablaufenden Adsorptionsphase reicht, bei der ein Einsaizgasgcmisch dem Einlaßende des Bettes zugeleitet und Produktgas vom Auslaß- ende des Beitcs abgezogen wird, wird als Gleichgewichtsabschnitt oder vorliegend kurz auch als ES-Abschnitt bezeichnet. Der FAS-Abschnitt stellt daher einen Bruchteil des Gesamtbettes dar; seine Größe hängt von verschiedenen Faktoren, unter anderem dem Anfangs- und dem Enddruck, der molaren Konzentration der Verunreinigungen und der Betibcladung mit Verunreinigungen, den Kennwerten des Adsorptionsmittels und dergleichen, ab. Wenn die Konzentration der adsorbierbaren Verunreinigungen im Einsatzgas relativ niedrig ist, beispielsweise etwa 5 Mol-% beträgt, und der Abfall von dem Einsatzdruck zu dem Enddruck der Gleichstromdruckminderung nicht zu groß ist, beispielsweise einem Druckabfall von etwa 20 bar auf einen Druck von etwa 5 bar entspricht, macht der FAS-Abschnitt häufig weniger als 10%derGesamtbeitgröße aus. Wenn dagegen die Vcrunrcinigungskonzentraiion im Einsatzgas höher ist, beispielsweise 30 Mol-% beträgt, und der Enddruck der Gleichstromdruckminderung niedriger liegt, beispielsweise der Druck von etwa 20 bar auf etwa 3 bar abfällt, kann der FAS-Abschnitt mehr als 35% des gesamten Bettes ausmachen. Im allgemeinen ist zu beobachten, daß die Adsorptionsfront sehr wenig vorrückt, wenn das Bett von dem Einsatzdruck auf einen Druck entspannt wird, der der Hälfte oder sogar nur einem Drittel des Einsatzdruckes entspricht. Die Adsorptionsfront rückt wesentlich weiter vor, wenn die Gleichstromdruckminderung bis zu niedrigeren Drücken fortgesetzt wird, d. h. das Verhältnis von Einsatzdruck zu Enddruck der Gleichstromdruckminderung einen Wert von etwa 3/1 überschreitet.

Es versteht sich, daß ein großer FAS-Abschnitt zu mehreren Nachteilen führt, wodurch das gesamte Druckwcchseladsorptionsvcrfahren beeinträchtigt wird. So sind das Fassungsvermögen der Adsorberbetten und damit die Abmessungen der Adsorptionsgefäße notwendigerweise größer, als wenn mit einem geringeren FAS-Abschnitt gearbeitet werden könnte. Dies hat zusätzliche Material- und Anlagekosten zur Folge. Außerdem sind die Lückenvolumen des FAS-Abschnittes am Ende der Einsatzadsorptions-Produktabzugsphase mit auf Einsatzdruck liegendem Produktgas gefüllt. Bei großem FAS-Abschnitt ist infolgedessen die in dem Bett gespeicherte Produktgasmenge groß. Des weiteren wird das Produktauslaßende des Bettes während der Einsatzgasadsorptions-Produktabzugsphase nicht wirkungsvoll genutzt, weil der ES-Abschnitt nicht so weit in das Bett hineinreicht, wie er dies tun könnte, wenn der dem Prozeß zueordnete FAS-Abschnitt relativ klein wäre. Je höher der verwendete Druck des Einsatzgasgemisches ist, um so stärker beeinträchtigen diese Nachteile, wie gefunden wurde, den Gesamtprozeß. Hochdruck-PSA-Gastrennverfahren, die beispielsweise mit Einsatzgasdrücken von 20 bis 70 bar arbeiten, sind bei der Reinigung einer Vielzahl von Gasen von kommerziellem Interesse, beispielsweise (1) Gasen die bei der partiellen Oxidation von Rückstandsöl entstehen, (2) bei der Kohlevergasung, ζ. Β. der Kohlcnverflüssigung, anfallenden Gasen und (3) Methanolspülgas, Hydrocracker Spülgas und dergleichen Wegen der für solche kommerziellen Trennaufgaben benötigten erheblichen Anlagcngröße und angesichts der im allgemeinen vorgesehenen hohen Drücke sind Einsparungen hinsichtlich des Metallbedarfs für die Adsorbergefäße und auch gesteigerte Produktausbeuten erwünscht, um solche Trennaufgaben technisch und wirtschaftlich machbar und attraktiv zu gestalten. Die erwünschten Einsparungen bedingen eine Herabsetzung des FAS-Abschniites der Adsorberbetten. die bei den mit relativ hohem Druck arbeitenden PSA-Mehrbett-Verfahren und -Anlagen benutzt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Druckwechseladsorptionsverfahren und eine entsprechende Anlage zu schaffen, bei denen der Frontvorbewegungsabschnitt verringert und die Ausnutzung des vorgesehenen Adsorberbettes verbessert ist. Die Produktausbeute des Druckwechseladsorptionsverfahrens soll gesteigert werden. Der Metallbedarf der bei der Druckwechseladsorption verwendeten Adsorberbetten soll verringert sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die konventionelle Gleichstromdruckminderung bei einem hohen Zwischendruckwert beendet und vor dem Gegenstromabblasen eine zusätzliche partielle Gcgcnsiromdruckminderungsphase vorgesehen wird. Das während dieser partiellen Gegenstromdruckminderungsphase freigesetzte Lückenvolumengas wird einem Hilfsbett. das kleiner als das PSA-Hauptbett ist, zügeführt, um das Hilfsbett von seinem Einlaß- zu seinem Auslaßende im Gleichstrom zu durchlaufen, wodurch das Hilfsbcll während der partiellen Gegenstromdruckminderung des Hauptbettes eine Gleichstromdruckminderung erführt. Das von dem Hilfsbett freigesetzte Gas wird für Druckausgleichs- und/oder Spülzwecke benutzt Sowohl die Größe als auch die Anzahl der benutzten Hilfsbetten sind kleiner als diejenigen der damit verwendeten Betten des PSA-Hauptsystems. Die konventionelle Gleichstromdruckminderung des Hauptbettes wird derart beendet, daß das Verhältnis von Adsorptionsdruck/Zwischendruck kleiner als 5/1 ist Dadurch wird die Verringerung des FAS-Abschnittes begünstigt Es werden eine besonders effektive Ausnutzung und Produkiausbeute für jedes Hauptbett des PSA-Systems erzielt

Das Beenden der konventionellen Gleichstromdruckminderungsphase bei relativ hohem Druck und das Vorsehen einer partiellen Gegenstromdruckminderungsphase in Verbindung mit dem Einsatz eines Hilfsbcttsystems gestatten es. im Vergleich zu der konventionellen PSA-Technologie den FAS-Abschnitt wesentlich zu verringern sowie die Bettausnutzung und die Produktausbeute zu verbessern. Außerdem wird eine erhebliche Verringerung der Stahlmcnge erreicht, die zum Aufbau der Druckwechseladsorptionsanlage benötigt wird, was insbesondere bei praktischen kommerziellen Anwendungen von Nutzen ist, die mit Mehrbetianlagen. insbesonderc bei Hochdruckanwendungen, arbeiten. '

Versuche haben gezeigt, daO das Verhältnis von FAS/ES merklich ansteigt, wenn das Verhältnis zwischen dem Einsatz- oder Adsorptionsdruck und dem Zwischendruck erhöht wird, bei dem die Gleichstromdruckminderung

beendet wird. Rs versteht sich, daß das Verhältnis FAS/ES gleich Null wäre, wenn keine Gleichstromdruckminderungphase vorgesehen würde. Wie aus den oben erläuterten Vorveröffentlichungen folgt, ist jedoch die Gleichstromdruckminderung als sehr nützliche und wichtige Phase innerhalb des Druckweehseladsorptions/.yklus anzusprechen. Es zeigte sich, daß bei Gleichstromdruckminderung eines Adsorberbettes auf die Hälfte des Adsorptionsdruckes das Verhältnis FAS/ES im allgemeinen im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 0.3 liegt. Bei

weiterer Druckminderung auf wesentlich niedrigere Drücke rückt, wie sich gezeigt hat, die Front beträchtlich weiter vor, und das Verhältnis FAS/ES kann Werte zwischen etwa 0,5 und 1,0 erreichen. Bei Druckwcehseladsorptionsverfahren, die mit sieben oder mehr Betten und drei Druckausgleichsphasen arbeiten (US-PS 39 86 849), ist es üblich, jedes Bett im Gleichstrom auf 1/7 oder 1/8 des Einsatzadsorptionsdruckes zu entspannen, was einen relativ großen Frontvorverlegungsabschnitt zur Folge hat.

Μ Würde man die Gleichstromdruckminderung auf höheren Drurkv.erten beenden, könnten der FAS-Abschnitt und die erforderliche Gesamtgröße der Adsorberbetten verringert werden. Es wurde geschätzt, daß beispielsweise im Falle des aus der US-PS 39 86 849 bekannten Verfahrens die Gesamtbettgröße in der Größenordnung von 20 bis 30% verringert werden könnte, wenn die Gleichstromdruckminderung nach der ersten oder zweiein Gleichstromdruckminderungs-Druckausgleichsphase gestoppt würde. Dies wäre jedoch bei einem konventio-

neuen PSA-Verfahren unerwünscht und wird dort deshalb nicht durchgeführt, weil es notwendigerweise zur Freisetzung von erhöhten Mengen an Gas während der Gegenstromdruckminderung führen würde. Dieses Gas wird als Brenngas und für andere Zwecke benutzt, verringert aber die für Spülgaszwecke verfügbare Menge an Lückenvolumengas und hat daher eine niedrigere Produktgasausbeute zur Folge. Dieses Dilemma läßt sich auf die vorliegend erläuterte Weise überraschend lösen, so daß man neben einer verbesserten Produktausbeute zu einer effizienteren Ausnutzung der Adsorberbetten kommt.

Der Kern der Erfindung liegt in dem Beenden der Gleichstromdruckminderungsphase bei relativ hohem Druck, ti. h. dann, wenn das Verhältnis zwischen dem Adsorptionsdruck und dem Zwischendruck beim Beenden der Gleichstromdruckminderung relativ niedrig ist, und dem Vorsehen einer partiellen Gegenstromdruckminderungsphase vor der Gegenstromdruckminderung oder dem Abblasen, wie sie entsprechend konventioneller Verfahrensweise vorgesehen werden.

Das Lückenvolumengas, das von dem Einlaßende jedes Bettes bei einer solchen partiellen Gegenstromdruckminderung freigesetzt wird, wird dem Einlaßende eines Hilfsbettes bei etwa dem Zwischendruck zugeführt, bei welchem die Gleichstromdruckminderung beendet wird. Das Hilfsbett stellt ein Bett einer Hilfsgruppe von Adsorberbetten dar. Diese Gruppe umfaßt eine geringere Anzahl von Betten und kleinere Betten, als sie bei dem

konventionellen Adsorberbettsystem vorgesehen werden, dem die Hilfsgruppe zugeordnet ist. Vorliegend wird mit dem Begriff »Hauptbett« jedes Bett des mit der Erfindung modifizierten konventionellen PSA-Systems bezeichnet, während der Begriff »Hilfsbett« für jedes der kleineren Betten benutzt wird, die in Verbindung mit dem Hauptbettsystem vorgesehen werden, um den vorteilhaften Ausgleich von verkleinertem Frontvorbewegungsabschnitt und verbesserter Bettausnutzung in Verbindung mit gesteigerter Produktausbeute und weiteren Vorteilen zu erzielen.

Wenn freigesetztes Lückenvolumengas in das Einlaßende jedes Hilfsbettes eingeleitet wird, wird von dem Auslaßende dieses Bettes im allgemeinen, jedoch nicht unbedingt gleichzeitig. Gas freigesetzt, wodurch eine Gleichstromdruckminderung des Hilfsbettes erfolgt, während das Hauptbett im Verlauf der partiellen Gegenstromdruckminderungsphase der Erfindung im Gegenstrom entspannt wird. Das auf diese Weise von dem

Hilfsbett freigesetzte Gas wird dem Auslaßende eines oder mehrerer anderer Hauptbetten und einem oder mehreren anderen Hiifsbetten zugeführi, um einen Druckausgleich mit diesen Better, herzusteller! und/oder diese Betten zu spülen, wie dies bei konventionellen Druckwechseladsorptionsvorgängen geschieht. Danach ■wird von dem Einlaßende des Hilfsbettes Gas freigesetzt, um ein Abblasen auf den Desorptionsdruck im Gegenstrom herbeizuführen. Dann wird Gas von einem anderen Hilfsbett in das Auslaßende dieses Hilfsbettes

mit Desorptionsdruck eingeleitet, um das Bett zu spülen. Spülgas wird über das Einlaßende des gerade gespülten Hilfsbettes ausgetragen. Dieses Bett wird dann von seinem Desorptionsdruck auf den vorstehend genannten Zwischendruck wiederaufgedrückt, so daß das Hilfsbett in geeignetem Zustand ist, um weitere Mengen an Lückenvolumengas aufzunehmen, das von dem Einlaßende eines Hauptbettes während dessen partieller Gegenstromdruckminderung freigesezt wird, während das zyklische Arbeitsspiel des Druckwechseladsorptionsverfahrens in der aus Hauptadsorberbetten und Hiifsbetten bestehenden Anlage weitergeführt wird.

Im allgemeinen ist es zweckmäßig, die Gleichstromdruckminderung eines Hauptbettes bei einem relativ hohen Pegel zu beenden. Vorteile lassen sich bei der Anwendung des vorliegend erläuterten Verfahrens jedoch selbst dann erreichen, wenn der Zwischendruckpegel sich dem Druckpegel nähen, bei dem die Gleichstromdruckminderung normalerweise beendet würde. Dies gilt insbesondere für Dampfreformergasströme oder

andere Ströme, bei denen das FAS/ES-Verhältnis bei höheren Adsorptionsdruck/Zwischendruck-Verhältnissen nicht so rasch ansteigt, wie dies bei Ammoniakspülgas- und Methanolspülgasströmen und dergleichen der Fall ist. Im Rahmen der Erfindung können infolgedessen handelsüblich verfügbare Steuer- oder Regeleinrichtungen vorgesehen werden, um die Gleichstromdruckminderung bei einem Zwischendruck derart zu beenden, daß das

Verhältnis von Adsorptionsdruck/Zwischendruck kleiner als etwa 5/1 ist. Man kann den Zwischendruckpegel jedoch in einigen Fällen bei bestimmten Einsatzgasgemischen, die mittels eines solchen Druckwechseladsorplionsverfahrens zu behandeln und zu trennen sind, selbst noch niedrigere Werte erreichen lassen. Vorzugsweise ist das Verhältnis kleiner als etwa 3/1. Würde das Verhältnis 1/1 erreichen, würde dies den Fall darstellen, daß keine Gleichstromdruckminderungsphase vorgesehen wird; der FAS-Abscbnit und das FAS/ES-Verhältnis wären gleich Null. Bei praktischen Ausführungen liegt zweckmäßig das Verhältnis FAS/ES mindestens im Bereich von etwa 0,05 bis etwa 0,1 oder höher, und zwar bis zu etwa 03 oder mehr, so daß das Adsorptionsdruck/ Zwischendruck-Verhältnis im allgemeinen nicht unter etwa 1,5/1 abfällt.

Das vorliegende Vorgehen ist von besonderem Vorteil bei Druckwechseladsorptionssystemen mit etwa 6 bis etwa 10 Hauptadsorberbetten. Es kann aber auch bei Anlagen angewendet werden, bei denen die Anzahl der Betten außerhalb dieses Bereiches fällt, beispielsweise Systemen mit vier oder fünf Betten oder Systemen mit mehr als zehn Betten. Des weiteren lassen sich die vorliegenden Maßnahmen bei Druckwechseladsorptionssystcmen einsetzen, die mit jedem beliebigen Einsatzgasdruck, d. h. Adsorptionsdruck, arbeiten, obwohl sich die Erfindung als besonders nützlich für praktische Anwendungen erwies, bei denen der Adsorptionsdruck von etwa 30 bis etwa 70 bar beträgt Die Hilfsbetten arbeiten zwischen dem obengenannten Zwischendruck und dem konventionellen Gegenstromabblasedruck. Die Hilfsbetten werden also nicht dem höheren Einsatzgasdruck oder Adsorptionsdruck ausgesetzt, der in den Hauptbetten auftritt Weil die Hilfsbetten nur benutzt werden, um das während der partiellen Gegenstromdruckminderungsphase freigesetzte Lückenvolumengas zu behandeln, sind die Größe und die Anzahl der Hilfsbetten in der Regel kleiner als diejenigen der Hauptbetten. Bei einer Anlage mit sieben Hauptbetten läßt sich beispielsweise der Unterschied zwischen einer konventionellen Druckwcchseladsorptionsanlage und der Anlage nach der Erfindung entsprechend der folgenden Tabelle I darstellen.

Tabelle I

Anzahl der
Betten

Volumen m³ ein Bett

insgesamt

Solldruck bar

Konventionelle PSA-Anlage

PSA-Anlage nach der Erfindung Hauptbett Hilfsbett

280

210
30

46

46
25

Die vorliegend erläuterte Anlage benötigt also nur eine geringere Adsorptionsmittelmenge und ein kleines Gesamtbettvolumen als die konventionelle Anlage. Weil das Hilfsbettsystem für einen niedrigeren Arbeitsdruck ausgelegt werden kann, läßt sich das Materialgewicht (Stahlgewicht) der Adsorptionsgefäße vermindern, und zwar um mehr als die angegebene Differenz der Adsorptionsvolumen. Dies ist bei relativ hohen Einsatzdrücken, beispielsweise in dem obengenannten Bereich von etwa 30 bis etwa 70 bar, besonders wichtig. Die Größe und die Anzahl der Hilfsbetten, die im einzelnen Anwendungsfall vorzusehen sind, hängen von einer Vielzahl von durch den Anwendungsfall bestimmten Faktoren ab, beispielsweise von der Anzahl der Hauptbetten und deren Größe, der Zusammensetzung des zu trennenden Einsatzgasgemischs, dem vorgesehenen Adsorptionsmittel, dem gewünschten Reinigungsgrad und dergleichen. Weil die Hilfsbetten nie auf den Einsatz-Adsorptionsdruckpegel aufgedrückt werden, ist die in der Praxis erreichbare Produktausbeute bei dem vorliegend erläuterten Vorgehen jedoch in der Regel höher als in den entsprechenden konventionellen Druckwechseladsorptionsanlagen.

In der Tabelle II sind für einen Vergleich zwischen einer konventionellen Druckwechseladsorptionsanlage mit sieben Betten und einer Druckwechseladsorptionsanlage gemäß der Erfindung mit sieben Hauptbetten und drei Hilfsbetten die betreffenden Schrittfolgen zusammengestellt

Tabelle U Konventionelle Druckwechseladsorptionsanlage:

	A	R	1	j	R	1	V	1	2	3	A	R	1	PP	i	R	D	ι	1	P	J	R	3	2	1	A	R	R
1	2	3	2		3		I	2	3	2	2	3		3	PP	2	D	P	, 3		2
3	P	D	P	D	P	D		P	1	2	3	PP	D	P
D	PP	3	PP	3	PP		1	2	3	PP
3	2	1	2				1	2
1
A		1	A

10

IS

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

Erfindungsgemäße Druckwechseladsorptionsanlage:
Hauptbettgruppe:

5	Al A2	1	P	I A	j R	\	1	P	J	R	1	2	1	A	R	1	d\|d	2	1	A	R	1 3	P d\|d	2	3	A	1	1	D	P	2	1 3	P	R 2
	A3	3	d\|d	2	3	D D	2		2	3			2					D			d\|d
10	A4				1	P DlD						1		2
	A5		1	2	3				R 2			I		2
IS	A6 A7	2			P				/ R		A

20

30

40

50 55 60

3	i	3	PP	D	P
D	P	3	2	3	PP
3	PP	D	P	3	2

Hilfsbettgruppe:

Bl
B2
B3

Dabei ist die Hochdruckadsorption mit A bezeichnet. Die Ziffern 1,2 und 3 stellen Druckausgleichsphascn mit fortschreitend niedrigeren Zwischendruckwerten dar. PP bedeutet die Bereitstellung von Spülgas für ein anderes Bett. D stellt das Gegenstromabblasen auf niedrigen Druck dar. Mit R ist das Wiederaufdrücken auf hohen Druck bezeichnet. D|D ist bei dem erfindungsgemäßen Betrieb der Hauptbetten die partielle Gegenstromdruckminderung mit Überleitung von Gas zu einem Hilfsbett bei anschließendem konventionellem Gegenstromabblasen.

Bei einem Ausführungsbeispiel einer Phasenfolge gemäß Tabelle II wird im Rahmen des vorliegenden Verfahrens die Gleichstromdruckminderung der Hauptbetten nach dem Druckausgleich 2 angehalten. Beispielsweise wird das Bett A6 von 31 auf 19 bar entspannt, und es drückt sowohl das Hauptbett A3 als auch das Hilfsbett Bl von 10 auf 19 bar wieder auf. Weil die Gleichstromdruckminderung des Hauptbettes A6 bei dem relativ hohen Zwischendruck von 19 bar gestoppt wird, ist der Frontvorverlegungsabschnitt in dem Bett A6 klein: im Vergleich zu dem konventionellen System, bei dem am Ende der Gleichstromdruckminderungsphase ein Druck von 6 bar vorliegt, kann es um 25%, beispielsweise von 40 m³ auf 30 m^J, verringert werden. Das Hauptbett A6 und das Hi'sbett Bl liegen nun beide auf dem gleichen Druck von 19 bar. Durch öffnen eines Ventils in einer Verbindungsleitung, welche die Einlaßenden der Betten A6 und Bl verbindet, kann eine teilweise Gegenstromdruckminderung des Bettes A6 herbeigeführt werden, während das von dem Bett A6 freigesetzte Lückenvolumengas in das Einlaßende des Bettes Bl eingeleitet wird. Dabei wird das Bett Bl im Gleichstrom entspannt, indem gleichzeitig Gas am Auslaßende des Hilfsbettes Bl freigesetzt wird. Das auf diese Weise das Bett Bl verlassende Gas wird in das Auslaßende sowohl des Bettes B2 als auch des Bettes A4 bei einem Druck von 1,3 bis 9 bar eingespeist. Das Bett A6 und das Bett B1 werden beide weiter auf 4 bis 5 bar entspannt. Das jetzt aus dem Bett Bl austretende Gas wird benutzt, um das Bett B3 und das Bett A5 zu spülen. Ein externer Behälter ist von Vorteil, um eine gewisse Spülgasmer.ge zu speichern. Sowohl das Bett A6 als auch das Bett Bl werden im Gegenstrom endgültig auf 1,3 bar entspannt, bei dem Druck von 1,3 bar gespült und dann durch Druckausgleichsvorgänge wiederaufgedrückt. Der Höchstdruck, dem die Hilfsgruppe B ausgesetzt wird, beträgt 19 bar. Nachdem das Hauptbett A6 auf 31 bar wiederaufgedrückt ist, erfolgt ein weiteres Aufdrücken des Bettes A6 durch Produktgas auf 40 bar, um bei diesem hohen Druck die Adsorption vorzunehmen. Die bei dem konventionellen System und der Anlage nach der Erfindung bei diesem Beispiel auftretenden charakteristischen Drücke sind in der Tabelle HI einander gegenübergestellt.

Tabelle IM

	Druck, bar	Erfindung
	Konventionell	40
Einspeisungs-Adsorption	40	31
Erster Druckausgleich	32	19
Zweiter Druckausgleich	22	IC
Dritter Druckausgleich	12	4
Spülgasbereitstellung	6	U
Spülen	1,3

Das endgültige Wiederaufdrücken der 40-m^J-Hauptbettbehaltcr von J2 auf 40 bar erfordert mehr Produktes als das Wieder j ufdrücken der JO-m'-l IiIf shel !behälter um Il auMO bar. Hie l'nuliiklaiislvuir M daher bei dem vorliegenden Verfahren höher als bei dem koinoniunielleu PniikucdiNeladMiiplitiiisu-il.ihirii. Pies und auch durch die niedrigeren Verluste beim Abblasen der crfindungsgeniaUen Anlage im Vergleich zu der konventionellen Anlage bestätigt. Die Verbesserung hinsichtlich der Produktausbeute und die Einsparungen bei den s Kosten der Adsorbcrbcrnlter sind in der Regel um so größer, je höher die Einsatzdrücke gewählt sind.

Hinsichtlich der verschiedenen vorliegend erläuterten Verfahrens- und Vorrichtungsmerkmale können im Rahmen der Erfindung /ahlreiche Abwandlungen und Modifikationen vorgesehen werden. Das von dem Hilfsbett während dessen Gleichstromdruckminderung freigesetzte Gas kann, wie dies in dem oben stehenden Beispiel der KaII ist. benutzt werden, um einen Druckausgleich mit anderen Hilfs- und Hauptbetten herzustellen to und diese Betten zu prüfen. Es ist aber auch möglich, dieses Gas in bestimmten Ausführungsformen ausschließlich für Spül/wecke oder ausschließlich zum Zwecke der Herbeiführung eines Druckausgleichs zu nutzen. Das obige Beispiel sieht eine Spülphase innerhalb des Druckwechseladsorptionszyklus vor. Es ist aber auch möglich, das vorliegende Druckwechseladsorptionsverfahren derart auszugestalten, daß im Anschluß an das Gegenstromabblasen auf niedrigen Druck kein Niederdruckspülen erfolgt. Ebenso wie bei konventionellen Druck- υ wcchseladsorptionsanlagen kann jedes beliebige Einsatzgasgemisch verarbeitet werden, bei dem innerhalb eines Mchrfachadsorptions-Systcms mindestens eine Gaskomponente selektiv adsorbiert werden kann. Vorzugsweise handelt es sich bei dem nichiadsorbierten Produktgas, das am Auslaßende der Hauptadsorberbetten während der Hochdruckadsorptionsphase abgezogen wird, um Wasserstoff, obwohl im Rahmen anderer Ausführungsformen auch ein anderes Produktgas oder andere Produktgase erhalten werden können.

Die Erfindung ist von besonderem Interesse für relativ große Druckwechseladsorptionsanlagen mit hohen Einsa'./gasdrücken und hohen Verunreinigungskonzentrationen. Bei Einsatzgasdrücken zwischen etwa 30 und etwa 70 bar und bei Spüldrücken im Bereich des Atmosphärendruckes lassen sich Produktgasausbeuten von |

etwa 95% entweder bei einer hohen Anzahl von Druckausgleichsphasen oder dadurch erzielen, daß bei der j|

Glcichstromdruckminderung anfallendes Produktgas nach der letzten, beispielsweise der dritten, Druckaus- 25 |

gleichsphasc verdichtet wird. In beiden Fällen wird jedoch die Gleichstromdruckminderung bei einem sehr jjj

niedrigen Druck, beispielsweise einem Druck von 2 bis 4 bar, beendet, was zu einer höchst unerwünschten I

Vergrößerung des FAS-Abschnities und der Gesamtadsorbcrbettabmessungen führt. Dagegen wird bei dem ύ

Verfahren und der Vorrichtung nach der Erfindung die Größe des FAS-Abschnittes wesentlich vermindert, und |

die Bettabmessungen können um 20 bis 30% gesenkt werden, während die Energiekosten auf einem niedrigen 30 %

Wert gehalten werden und die gewünschte Produktausbeute begünstigt wird. ^;:'

Die Erfindung läßt sich bei einer Vielzahl von Mehrbettsystemen anwenden, und zwar zweckmäßig bei Anlagen mit vier bis zehn Hauptadsorberbetten. Die Erfindung eignet sich insbesondere für Anlagen der aus der US-PS 39 86 849 bekannten Art. Entsprechend einer Ausführungsform einer solchen Anlage umfaßt das Haupt- ^l

adsorberbettsystem sieben Betten. Es sind zwei Druckausgleichsphasen durch Gleichstromdruckmindcrung 35 ,'*

eines Hauptbettes vorgesehen. Zu der Anlage gehört ferner ein Hilfsbettsystem mit zwei kleineren Hilfsbetten. Bei dieser unter Bezugnahme auf die Tabelle II näher erläuterten Anlage wird von den Hilfsbetten im Gleich- ^!<

strom freigesetztes Gas zum Druckausgleich und zum Spülen in Verbindung mit der partiellen Gegenstromdruckminderung eines Haupibettcs benutzt. Entsprechend abgewandelten Ausführungsformen weist das Hauptadsorbcrbcttsystcni acht Betten auf, während mit zwei oder drei Gleichstromdruckminderungs-Druckausgleichsphasen gearbeitet wird und ein Hilfsbettsystem mit zwei oder drei kleineren Hilfsbetten vorgesehen ist. Entsprechend einer weiteren Aiisführungsform weist das Hauptadsorberbeitsystem zehn Betten auf; es wird \

mil zwei Glcichstronidruckminderungs-Druckausgleichsphasen gearbeitet, und das Hilfsbettsystem umfaßt fünf W

Betten, wobei im Gleichstrom von diesen Hilfsbetten freigesetztes Gas für zwei Druckausgleichsphasen und zum Spülen genutzt wird. Bei diesen Ausführungsformen sind in der Regel mindestens zwei und manchmal drei Hauptbellen gleich/eilig auf Hochdruckadsorption geschaltet, wie dies aus der US-PS 39 86 849 bekannt ist. Bei !^J

derartigen Ausfiihrungsformen mit sieben bis zehn Betten wird die dritte Druckausgleichsphase in bekannter Weise (US-PS 39 86 849) in der Regel in der Weise durchgeführt, daß das von einem Hilfsbett im Gleichstrom freigesetzte Gas für einen Druckausgleich mit einem auf niedrigerem Druck befindlichen Hauptbelt in einer ''<

Phase eines drillen Druckausgleichs genutzt wird, wobei im Gleichstrom freigesetztes Gas von einem Hauptbett 50 \

verwende! wird. ^

Als Beispiel für ein kleineres Bettsystem, für welches sich die vorliegende Erfindung eignet, sei eine Anlage ';

genannt, bei welcher das Hauptadsorbcrbettsystem vier Betten aufweist, wobei ein Druckausgleich durch <*

Glcichstromdruckmindcrung vorgesehen wird. Das Hilfsbettsystem kann in diesem Fall zwei Betten umfassen, wobei von jedem Bett im Gleichstrom, d. h. am Auslaßende des Bettes, freigesetztes Gas zum Spülen benutzt 55 <

wird. Dieses Gas wird in der oben erläuterten Weise am Auslaßende freigesetzt, während gleichzeitig von dem Hauptbett im Gegenstrom freigesetztes Gas zu dem Einlaßende des Hilfsbettes geleitet wird. Bei anderen derartigen Ausführungsformen kann das Hauptadsorberbettsystem fünf bis sieben Betten umfassen, während das Hilfsbettsystem zwei Betten aufweisen kann.

Abgeblasenes Gas kann verdichtet werden, um es als Brenngas oder für andere Zwecke zu nutzen. Von dem Auslaßende eines Hilfsbettes bei dessen Gleichstromdruckminderung freigesetztes Gas kann auch zum Verdichten vof -Nbblascgas verwendet werden, und zwar zusätzlich zu oder an Stelle der Druckausgleichs- und/oder Spül/w^ke. für die sich dieses Gas entsprechend den vorstehenden Erläuterungen verwenden läßt. Eine solche Abblasegasverdichtung kann beispielsweise insbesondere bei Druckwechseladsorptionsanlagen mit acht oder neun Hauptadsorberbetten vorgesehen werden. Bei solchen Ausführungsformen kann beispielsweise das Haupibcttsystem mit drei Druckausgleichsphasen arbeiten, und das Hilfsbettsystem kann drei Betten umfassen. Von jedem Hilfsbett im Gleichstrom freigesetztes Gas wird zweckmäßig zum Verdichten von Abblasegas und für Spül/wecke genutzt. Auch in diesem Fall erfolgt das Freisetzen von Gas am Auslaßende eines Hilfsbettes in

Verbindung mit der partiellen Gegenstromdruckminderung eines Hauptbettes. Entsprechend einem weiteren AusSrünisbe spiel kann das Hauptbettsystems zehn Betten aufweisen. Dabe, ist es zweckmaß.g. drei DruckiSSSSürd« Hauptbettsystem vorzusehen und ein Hilfsbettsystem m.t dre, Betten zu benutzen, wot da'n Endung mit d'er partiellen Gegenstromdruckminderung der Hauptbetten von jedem H.lfsbe.t im Gleichstrom freigesetzte Gas zum Verdichten von Abblasegas und fur Spulzwecke verwendet v, ird.

Andere AbSd"Sn und Modifikationen lassen sich in Abhängigkeit von den Gesamtanforderungen an den _D™ckw^5ad»7ptionsbetrieb treffen. Wenn beispielsweise die Produktreinheitsanforderungen maßig_smd. d h Ξη be spieisweise eine Reinheit von etwa 99.0 bis 99.9% gegenüber den be. Druckwechseladsorpt.onsverfalren »ns? errielbaren höheren Reinheitsgraden akzeptabel ist. kann die Gle.chstromdruckm.ndcrungs-Dhase bis zu einem Durchbruch der Verunreinigungsadsorptionsfront fortgesetzt werden, statt c.ne Gcgenstrorndruckrninder^ngsphase bei dem obengenannten höheren Zwischendruckwert beginnen zu lassen. Das auf die^We'se aus den Hauptbetten anfallend« unreine Produktgas wird in den Hilfsbetten unter Anwendung der oben SirderterTschn'Jtfolge weiter gereinigt, wobei der einzige Unterschied dann hegt, daß die parnelte GeBenstromdruckminderungsphase dann zu einer Gleichstromdruckm.nderung m.t e.ncm Durchbruch der vSnreKnBrront wird. Diese Ausführungsform läßt sich grundsätzl.ch auch fur d.e Erzeugung c.nes Pro-Lktgases von hoher Reinheit, beispielsweise bis zu 99.9% oder höher einsetzen Das Abfuhren des unrc.nen Produkteases von dem Auslaßende des Bettes und der Produktsammelle.tung erfordert jedoch in der Prax.s erhebS mehr sjül und/oder andere Phasen, als wenn diese abgewandelte Ausührungsform für d.e Erzeugung e nes ProSs von mäßiger Reinheit verwendet wird. Im aligemeinen .st d.ese Abwandlung jedoch recht e?ektiv we?die Hauptbeaen besser ausgenutzt werden und die Hilfsbeiten nur relat.v n.edngc Verunre.n,-iunSkonzentrationen aufnehmen. Es ist auch möglich, eine Druckminderung der Hauptbettcn gCchze.t.g an deren Emlaß und Auslaßende vorzunehmen. Bei solchen Ausführungsformen w.rd das an dem EinlaBende der HauDtbeuen anfallende Gas in der oben erläuterten Weise dem Einlaßende der H.lfsbetten zugcle.tct. Im Rahmen der Erfindung können die Druckwechseladsorptionsanlagen auch so ausgelegt werden daß m.t c.nem verringerten Durchsafz in den Hauptbetten und einer verminderten Produktausbeute wie be, konvcnl.onellen Druckwechseladsorptionsprozessen ohne die Verwendung von Hilfsbetten gearbeitet wird.

Das Verfahren3 die Vorrichtung nach der Erfindung sorgen für eine Verkleinerung des FAS-Abschn.ttes. für eine beträchtliche Verbesserung der Bettausnutzung und für eine Steigerung der Produktausbeute von Druckwechseladsorptionsprozessen. Die Erfindung ist von besonderem Vorteil bei Anwendungen m.t relat.v hohem Druck; sie erleichtert den zunehmenden Einsatz der Druckwechseladsorptions-Technologie be. praktischen kommerziellen Gastrennaufgaben.

Claims

Patentansprüche:

1. Adiabatisches Druckwechseladsorptionsverfahren zum selektiven Adsorbieren mindestens einer Gaskomponente aus einem Einsatzgasgemisch in einem aus mehreren Adsorberbetten bestehenden Hauptsy-

stern, innerhalb dess :n jedes Hauptbett einen Arbeitszyklus durchläuft, bei dem (a) Einsatzgas in das Betteinlaßende mit einem über dem Atmosphärendruck liegenden Adsorptionsdruck eingeleitet und nichtadsorbiertes Gas aus dem Auslaßende des Bettes ausgetragen wird; (b) eine pariiclle Gleichstromdruckmindcrung des Bettes unter Freisetzung von Lückenvolumengas von dem Auslaßende des Bettes erfolgt: (c) das freigesetzte Lückenvolumengas in das Auslaßende eines oder mehrerer zunächst auf niedrigerem Druck

befindlicher Adsorberbetten zwecks Herbeiführung eines Druckausgleichs zwischen den Betten eingeleitet wird; (d) Gas von dem Einlaßende des teilenispannten Bettes unter Gegenstromabblascn des Heues auf seinen Desorptionsdruck freigesetzt wird; (e) das gespülte Bett auf den Adsorptionsdruck wicdcraufgcdnkkt wird und (f) die Folge der Phasen (a) bis (e) mit zusätzlichen Einsatzgasmengen wiederholt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromdruckminderung bei einem Zwischendruck beendet wird, der

gewählt ist, daß das Verhältnis von Adsorptionsdruck/Zwischendruck kleiner als etwa 5/1 ist, und

(i) Lückenvolumengas von dem Einlaßende des Hauptbettes zwecks partieller GtgtntnMdruckiindi

BMdieses Bettes vor der Gegenstromabblasephase (d) freigesetzt wird;

(ii) das in der Phase (i) freigesetzte Lückenvolumengas in das Einlaßende eines etwa auf dem Zwischen-

druck befindlichen Hilfsbettes eingeleitet wird, das zu einer Hilfsgruppe von Adsorberbetten gehört,

deren Anzahl und Größe kleiner ist, als die Anzahl und Größe der Hauptbetten; sowie
(iii) Gas vom Auslaßende des Hilfsbettes freigesetzt wird,

wodurch die Ausnutzung des Hauptbettes verbessert und damit eine Verringerung des Bettvolumens und der vorgesehenen Adsorptionsmittelmenge ermöglicht wird, während die Produktausbeute gesteigert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das von dem Hilfsbett abgegebene Gas sowohl für Druckausgleichs- als auch Spülzwecke verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischendruck so gewählt wird, daß das Druckverhältnis kleiner als etwa 3/1 ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Adsorptionsdruck von etwa 20 bis 70 bar gearbeitet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtadsorbierte abströmende Gas Wasserstoff ist oder enthält.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Hauptbettsystem mit etwa 4 bis 10 Adsorberbetten gearbeitet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischendruck so gewählt ist, daß das Druckverhältnis kleiner als etwa 3/1 ist, der Adsorptionsdruck zwischen etwa 30 und eiwa 70 bar liegt und als nichtadsorbiertes abströmendes Gas Wasserstoff vorgesehen ist.

8. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Hauptadsorberbettsystem mit sieben Betten und zwei Druckausgleichsphasen durch Gleichstromdruckminderung eines Hauptbettes gearbeitet wird, daß das Hilfsbettsystem zwei Betten aufweist und daß das in Verbindung mit der partiellen ■■■

Geg»«tro«druck«indenjng des Hauptbettes von jedem Hilfsbett im Gleichstrom freigesetzte Gas für die Druck-/ausgleichsvorgänge und für Spülzwecke benutzt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Hauptadsorberbettsystem mit acht Betten und zwei Gleichstromdruckminderungs-Druckausgleichsphasen gearbeitet wird und das Hilfsbettsystem zwei Betten aufweist.

10. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Hauptadsorberbettsystem mit neun Betten und zwei Gleichstromdruckminderungs-Druckausgleichsphasen gearbeitet wird und das Hilfsbettsystem drei Betten aufweist.

11. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Hauptadsorberbettsystem mit zehn Betten und zwei Gleichstromdruckminderungs-Druckausgleichsphasen gearbeitet wird und das Hilfsbettsystem fünf Betten aufweist und daß das von den Hilfsbetten im Gleichstrom freigesetzte Gas für zwei Druckausgleichsphasen und zum Spülen verwendet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfsbett Spülgas bereitstellt.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischendruck so gewählt ist, daß das Druckverhältnis kleiner als etwa 3/1 ist.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Adsorptionsdruck von etwa 20 bis etwa 70 bar gearbeitet wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtadsorbierte abströmende Gas Wasserstoff ist oder aufweist.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Hauptbettsystni mit etwa vier bis zehn Adsorberbetten gearbeitet wird.

Λ Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischendruck so gewälili wir·], daß das Druckverhältnis kleiner als etwa 2/1 ist. und daß mit einem Adsorptionsdruck von etwa 20 bis etwa 70 bar gearbcitei wird.

18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Hauptadsorberbettsystem mit vier Betten und einer Druckausgleichsphase durch Gleichsiromdruckminderung gearbeitet wird, duü das Hilfsbettsystem zwei Betten aufweist und daß das in Verbindung mit der partiellen fieg^nstmedruckilndening

#7 SVA

les Hauptbettes von jedem Hilfsbett im Gleichstrom freigesetzte Gas /um Spülen verwendet wird

19. Verfahren nach Anspruch 16. dadurch gekennzeichnet, daß mit einem llaupludsurbcrbcllsyslcm mil fünf bis sieben Betten gearbeitet wird und das Hilfsbeitsystein zwei Betten aufweist.

20. Verfahren nach Anspruch 16. dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Hauptadsorberbettsysicin mit acht oder neun Betten gearbeitet wird.

21. Verfahren nach Anspruch^dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitszyklus des Hauptbettsystems drei Druckausgleichsphasen umfaßt, daß das Hilfsbettsystem drei Betten aufweist, und das von jedem Hilfsbett im Gleichstrom freigesetzte Gas zum Verdichten von Abblasegas und zum Spülen in Verbindung mit der partiellen Gegenstromdruckminderung des Hauptbettes verwendet wird.

22. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Hauptadsorberbettsystem mit zehn Betten gearbeitet wird.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Hauptbettsystem mit drei Druckausgleichsphasen gearbeitet wird, daß das Hilfsbettsystem vier Betten aufweist, und daß das von jedem Hilfsbett im Gleichstrom freigesetzte Gas zum Verdichten von Abblasegas und zum Spülen verwendet wird.

24. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

(iv) das von dem Hilfsbett freigesetzte Gas in das Auslaßende eines oder mehrerer anderer Hauptbetten und eines oder mehrerer anderer Hilfsbetten für einen Druckausgleich mit diesen und/oder zum Spülen

dieser Betten eingeleitet wird; (v) Gas von dem Einlaßende des Hilfsbettes zwecks Gegenstromabblasens auf den Solldruck freigesetzt

wird; (vi) Gas von einem anderen Hilfsbett in das Auslaßende des Hilfsbettes bei Desorptionsdruck zum Spülen

des Bettes eingeleitet und Spülgas über das Einlaßende des Bettes ausgetragen wird, und (vii) das Hilfsbett von seinem Desorptionsdruck auf den Zwischendruck wiederaufgedrückt wird.

25

25. Adiabatische Druckwechseladsorptionsanlage mit Adsorberbetten zum selektiven Adsorbieren mindestens einer Gaskomponente aus einem Einsatzgasgemisch, gekennzeichnet durch

(a) ein aus mindestens vier Hauptbetten bestehendes Hauptadsorberbettsystem mit Mitteln zum zyklischen

(1) Abziehen von Produktgas von jedem Bett bei einem über dem Atmosphärendruck liegenden Ad- ao sorptionsdruck, (2) Freisetzen von Lückenvolumengas am Auslaßende des Bettes zwecks Überführung zu einem anderen Bett für einen Druckausgleich zwischen den Betten, (3) Freisetzen von Gas vom Einlaßende des Bettes zwecks Gegenstromabblasens auf Desorptionsdruck, (4) Durchleiten von Spülgas durch das Bett und (5) Wiederaufdrücken jedes Bettes;

(b) .eine Gruppe von Hilfsadsorberbetten mit einer kleineren Anzahl von Betten, die kleiner als die Betten des Hauptadsorberbettsystems sind und denen jeweils Mittel zugeordnet sind zum zyklischen (1) Freisetzen von Gas von dem Auslaßende des Bettes zwecks Gleichstromdruckminderung von einem Zwischendruck für einen Druckausgleich und/oder für das Bereitstellen von Spülgas für ein oder mehrere andere Hilfsbetten und ein oder mehrere Betten des Hauptadsorberbettsystems, (2) Freisetzen von Gas vom Einlaßende des Bettes zwecks Gegenstromabblasens auf Desorptionsdruck und (3) Spülen und Wiederaufdrücken des Bettes auf den Zwischendruck, und

(c) Leitungen zum zyklischen Überleiten von durch partielle; 6ig««tnwdnick«1nd«rwq freigesetztem Lückenvolumengas von dem Einlaßende jedes Hauptbettes zu einem Hilfsbett nach Abschluß der Gasfreisetzung von dem Auslaßende eines Hauptbettes bei einem Zwischendruck derart daß das Verhältnis von Adsorptionsdruck/Zwischendruck kleiner als etwa 5/1 ist, wobei am Auslaßende des Hilfsbettes gleichzeitig Gas für den Druckausgleich und/oder das Spülen freisetzbar ist und der Zwischendruck des Hauptbettes gleich dem Zwischendruck des Hilfsbettes ist,

wodurch die 6«)«nitrwdnic)n1iritnHg < des Hauptbettes bei einem relativ hohen Zwischendruckwert beendet werden kann und aufgrund des Hilfsbettsystems das Bettvolumen und die Adsorptionsmittelmenge für das Gesamtsystem sowie das Gewicht der für die Hauptbetten benötigten Konstruktionsteile merklich vermindert werden können, während sich die Produktausbeute des Gesamtsystems steigern läßt

26. Adsorptionsanlage nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet daß von dem Auslaßende des Hilfsbettes Gas für DndungitichsiKck· und/oder zum Bereitstellen von Spülgas freisetzbar ist

27. Adsorptionsanlage nach Anspruch 25 oder 26, gekennzeichnet durch Steuer- oder Regeleinrichtungen, mittels deren die Freisetzung von Gas von dem Austrittsende des Hauptbettes bei einem solchen Zwischendruck beendbar ist, daß das Druckverhältnis im Bereich von weniger als etwa 2/1 bis weniger als etwa 3/1 liegt und Lückenvolumengas vom Betteinlaßende zu einem Hilfsbett mit diesem Zwischendruck übergeht.

28. Adsorptionsanlase nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet daß das Hauptadsorberbettsystem etwa 6 bis 10 Adsorberbetten aufweist eo

29. Adsorptionsanlage nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptadsorberbettsystem sieben Betten aufweist, von denen jedes für zwei Druckausgleichsvorgänge durch Gleichstromdruckminderung ausgelegt ist, daß das Hilfsbettsystem zwei Betten umfaßt, und daß von jedem Hilfsbett in Verbindung mit der partiellen Gleichstromdruckminderung des Hauptbettes im Gleichstrom freigesetztes Gas für Druckausgleichs- und Spülzwecke genutzt ist.

30. Adsorptionsanlage nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptadsorberbettsystem acht Betten aufweist, die jeweils für drei Gleichstromdruckminderungs-Druckausgleichsphasen ausgelegt sind, und daß das Hilfsbettsystem mit drei Betten versehen ist.

31. Adsorptionsanlage nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptadsorberbettsystem : neun Betten aufweist, die jeweils für zwei Gleichstromdruckminderungs-Druckausgleichsphasen -ausgelegt ι sind, und daß das Hilfsbetisystem mit drei Betten versehen ist \

32. Adsorptionsanlage nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptadsorberbettsystem j zehn Betten aufweist, die für zwei Gleichstromdruckminderungs-Druckausgleichsphasen ausgelegt sind, und !

daß das Hilfsbettsystem mit fünf Betten versehen ist |

33. Adsorptionsanlage nacit Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das am Auslaßende des Hilfsbettes j freigesetzte Gas zur Bereitstellung von Spülgas, nicht aber für Druckausgleichszwecke genutzt ist. j

34. Adsorptionsanlage nach Anspruch 33, gekennzeichnet durch Steuer- oder Regeleinrichtungen zum | Beenden der Freisetzung von Gas am Ausiaßende des Hauptbettes bei einem solchen Zwischendruck, daß

das Druckverhältnis kleiner als etwa 3/1 ist, und zum Überleiten des Lückenvolumengases vom Bctteinlaßcnde zu einem Hilfsbett mit diesem höheren Zwischendruck.

35. Adsorptionsanlage nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptadsorberbcttsystcm etwa vier bis zehn Betten aufweist

36. Adsorptionsanlage nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptadsorberbettsystem vier Betten aufweist, von denen jedes für einen Druckausgleich durch Gleichstromdruckminderung ausgelegt ist, daß das Hilfsbettsystem mit zwei Betten versehen ist, und daß das von jedem Hilfsbett im Gleichstrom freigesetzte Gas zum Spülen in Verbindung mit der partiellen Gegenstromdruckminderung des Hauptbettes genutzt ist

37. Adsorptionsanlage nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet daß das Hauptadsorberbettsystem fünf bis sieben Betten aufweist und das Hilfsbettsystem mit zwei Betten versehen ist.

38. Adsorptionsanlage nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet daß dar Hauptadsorberbettsystem acht oder neun Betten aufweist.

39. Adsorptionsanlage nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet daß das Hauptadsorberbetisysicm für drei Gleichstromdruckminderungs-Druckausgleichsphasen ausgelegt ist, daß das Hilfsbettsystem mil d

Betten versehen ist, und daß Einrichtungen zum Überleiten von aus jedem Hilfsbett im Gleichstrom freige setztem Gas zum Verdichten von Abblasegas und zum Spülen ir. Verbindung mit der partiellen Gtgenstro·« druckänderung des Hauptbettes vorgesehen sind.

40. Adsorptionsanlage nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet daß das Hauptadsorberbettsystem zehn Betten aufweist.

41. Adsorptionsanlage nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet daß das Hauptadsorberbettsystem für drei Gleichstromdruckminderungs-Druckausgleichsphasen ausgelegt ist, daß das Hilfsbettsystem vier Betten aufweist und daß Einrichtungen zum Überleiten von von jedem Hilfsbett im Gleichstrom freigesetztem Gas zum Verdichten von Abblasegas und zum Spülen in Verbindung mit der partiellen Gegenstromdruckminderung des Hauptbettes vorgesehen sind.