DE68907541T2

DE68907541T2 - Adsorptionverfahren.

Info

Publication number: DE68907541T2
Application number: DE89309199T
Authority: DE
Inventors: Peter John Parsons
Original assignee: British Gas PLC
Current assignee: Advantica Intellectual Property Ltd Lough Gb
Priority date: 1988-09-14
Filing date: 1989-09-11
Publication date: 1994-01-05
Anticipated expiration: 2009-09-12
Also published as: EP0359503A2; GB2222784A; JPH02119917A; AU600415B1; US4986899A; JPH0710329B2; GB2222784B; DE68907541D1; AU4137989A; GB8821514D0; EP0359503B1; EP0359503A3; ES2042001T3; CA1319116C

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Adsorption, insbesondere zur Adsorption eines Kohlenwasserstoffes in einem Gas, das dieses während einer Kohlenwasserstoff- oder kombinierten Wasser- und Kohlenwasserstoff-Taupunktkontrolle enthält. Bisher wurden Veränderungen in der Prozeßgasqualität erhalten, es sei denn, daß Mehrfach-, d.h. Drei- oder Mehrbettsysteme verwendet wurden, wobei zu einem gewissen Zeitpunkt mindestens zwei Betten adsorbieren und mindestens eines regeneriert. Dieses Verfahren ist komplizierter als für ein Zweibettsystem, wobei zusätzliche Steuerventile und zusätzliches Rohrwerk erforderlich sind und der Kapitalaufwand einer Anlage erhöht wird.
Es ist Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile zu mildern.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen ein Verfahren zum Betreiben einer Adsorptionsanlage zur Kontrolle der Ausgangsqualität eines Gases, das einen Kohlenwasserstoff enthält, wobei das Verfahren darin besteht, daß zwei Adsorptionsbetten vorgesehen werden, daß eine Gaszufuhr vorgesehen wird, die für die Adsorption von Kohlenwasserstoff durch die Betten zu leiten ist, daß das Gas durch das eine Bett von der Lieferquelle aus in einer anfänglichen Adsorptions-Betriebsweise geleitet wird, während das zweite Bett regeneriert wird, und daß dann, bevor der Wechsel der Betten von kontinuierlicher Adsorption zur Regeneration erfolgt und umgekehrt, die Adsorptions- Speisegasströmung in Ströme gespalten wird, die parallel durch beide Betten fließen, und das Gas vom Adsorptionsbett und vom regenerierten Bett wieder kombiniert wird.
Das Verfahren kann den Verfahrensschritt enthalten, bei dem die parallele Strömung eingestellt bzw. beendet und die Strömung zu einem einzelnen adsorbierenden Bett geleitet wird, indem die Beschaffenheit des rekombinierten Gases überwacht wird.
Vorzugsweise kann der Überwachungsschritt darin bestehen, daß der Kohlenwasserstoff-Taupunkt des rekombinierten Gases überwacht wird.
Das Verfahren kann den Verfahrens schritt der Regenerierung eines mit Kohlenwasserstoff gesättigten Bettes nach Einstellung der parallelen Strömung enthalten.
Das Verfahren kann auch den Verfahrensschritt aufweisen, daß die Spaltung der Gasströmung und Leitung der Ströme parallel durch die Betten, die in der ihrer anfänglichen Betriebsweise entgegengesetzten Betriebsweise während des Durchgangs der gespaltenen Ströme betrieben werden, wiederholt werden.
Der Verfahrensschritt der Spaltung des Gasstromes kann darin bestehen, daß zwei Gasströme von gleicher Strömungsrate vorgesehen werden.
Es kann ein Steuersystem vorgesehen werden, um das Verhältnis der Strömungsraten einzuregeln und Mindeständerungen bzw. -schwankungen der gewünschten Parameter des rekoinbinierten Gasstromes aufrechtzuerhalten.
Ein Verfahren nach der Erfindung wird nachfolgend beispielsweise mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 zeigt schematisch ein herkömmliches Zweibett- Adsorptionssystem;
Fig. 2 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines Zweibettsystems;
Fig. 3A und 3B zeigen graphisch jeweils eine vorhergesagte Änderung im Kohlenwasserstoff-Taupunkt für ein System ähnlich dem der Fig. 1 und für ein Verfahren zum Betreiben, wie in Fig. 2 dargestellt;
Fig. 4A und 4B zeigen graphisch jeweils eine vorhergesagte Änderung des Heizwertes (CV) für ein System ähnlich dem der Fig. 1 und für ein Verfahren zum Betreiben, wie in Fig. 2 dargestellt; und
Fig. 5A und 5B zeigen graphisch jeweils die Änderung der Wobbezahl für ein System ähnlich dem der Fig. 1 und für ein Verfahren zum Betreiben, wie in Fig. 2 dargestellt.
Fig. 1 der Zeichnungen zeigt ein herkömmliches Zweibett- Adsorptionssystem für die Taupunktkontrolle von Kohlenwasserstoff oder einer Kombination von Wasser und Kohlenwasserstoff. Bei einem solchen System adsorbiert das eine Bett 1 "on line", während das zweite Bett 2 sich einer Regenerierung unterzieht oder sich in Wartestellung bzw. Bereitschaft befindet. Ein Teil des Beschickungsgases 3 wird für die Regenerierung verwendet und fließt durch einen Regenerationsgas-Erhitzer (außer während der Kühlung, wenn der Erhitzer über einen Beipaß umgangen wird) und dann durch das Bett 2 in einer Abwärtsrichtung.Das Auslaß-Regenerationsgas wird gekühlt (wenn nötig), und die desorbierten Kohlenwasserstoffe werden aus dem Gas kondensiert. Das Regenerationsgas 5 vereinigt sich nach Trennung der desorbierten Flüssigkeiten wieder mit dem Beschickungsgas zum adsorbierenden Bett 1. Das Adsorptionsgas strömt auch durch das Bett in einer Abwärtsrichtung, und der Kohlenwasserstoff-Taupunkt des Auslaß- oder behandelten Gases nimmt in dem Maße zu wie die Adsorptionszeit zunimmt. Der Wechsel vom adsorbierenden Bett 1 zum regenerierten Bett 2 erfolgt, bevor die Kohlenwasserstoff- Taupunkt-Spezifikation überschritten wird, wobei das regenerierte Bett in Bereitschaft gehalten wird, wenn die Regeneration innerhalb der Adsorptionszeit beendet ist. (Für kombinierte Wasser- und Kohlenwasserstoff-Taupunkt- Kontrolle wird die Wasser-Taupunkt-Spezifikation niemals überschritten, wenn die Kohlenwasserstoff-Taupunkt- Spezifikation erfüllt ist. Dies ist deshalb so, weil Wasser viel stärker als Kohlenwasserstoff adsorbiert wird und im oberen Abschnitt des Bettes festgehalten wird; daher sollte Wasser niemals im behandelten Gas vorhanden sein.)
In Fig. 2 ist schematisch ein Verfahren zum Betreiben eines Zweibettsystems nach der Erfindung dargestellt. Das Verfahren reduziert Veränderungen bzw. Schwankungen in der Gasqualität des behandelten Gases, z.B. reduziert das Verfahren Veränderungen des Heizwertes (CV), der Wobbezahl, des Taupunktes u.dgl.
Zwei adsorbierende Betten A und B sind vorhanden. Vor dem kompletten Bettwechsel von Adsorption zu Regeneration wird die Beschickungsgasströmung in zwei gleiche Ströme "gespalten", die parallel durch beide Betten strömen. während dieser Periode, die als "Überlappungs"-Periode des Betriebs beider Adsorber A und B bezeichnet werden könnte, wird das behandelte Gas aus dem soeben regenerierten Bett und dem kontinuierlich adsorbierenden Bett rekombiniert. Dies hat den Vorteil des "Dämpfens" der Gasqualität-Änderungen bzw. -Schwankungen durch Kombinieren des Gases vom Anfang einer Adsorptionsperiode, das im Heizwert (CV), in der Wobbezahl und im Taupunkt relativ niedrig Iiegt, mit dem Gas vom Ende einer Adsorptionsperiode, das im Heizwert (CV),in der Wobbezahl und im Taupunkt relativ hoch liegt. Der Wechsel von der "Überlappungs"-Periode zum Einzelbettbetrieb wird durch den Kohlenwasserstoff-Taupunkt des rekombinierten Gases bestimmt. Zusätzlich zum "Dämpfungs"-Effekt auf den Heizwert (CV), die Wobbezahl und den Taupunkt erzielt die "Überlappungs"-Betriebsweise außerdem eine größere Ausnutzung des Adsorbens in Termen der Kohlenwasserstoff- Sättigung. Somit erfordert die "Überlappungs"-Betriebsweise weniger Adsorbens-Vorrat bzw. -Aufwand als eine herkömmliche Konstruktion, wenn Gas bis zur gleichen Spezifikation behandelt wird. Dies ist deshalb so, weil während der "Überlappungs"-Periode der Kohlenwasserstoff-Taupunkt des Gases aus dem kontinuierlich adsorbierenden Bett oberhalb der Spezifikation liegt, während der Taupunkt des rekombinierten Gases innerhalb der Spezifikation bleibt.
Nach der "Überlappungs"-Periode wird das kohlenwasserstoffgesättigte Bett, z.B. A, regeneriert, wobei das ganze Adsorptions-Beschickungsgas durch das Bett B strömt, das nur eine regenerierende Strömung während der "Überlappungs"-Periode erfahren hat. Am Ende dieser Adsorptionsperiode beginnt eine weitere "Überlappungs"- Periode der "gespaltenen" Strömung, und der Zyklus wird wiederholt.
Es versteht sich, daß, obwohl die Adsorptions- Beschickungsgasströmung während der "Überlappungs"-Perioden als in zwei Ströme von gleicher Strömungsrate "gespalten" beschrieben wird, dieser Wert nicht unbedingt das Optimum ist, sondern der am leichtesten zu kontrollierende, da er gleiche Druckabfälle durch beide Betten A und B hindurch ergibt. Ein "intelligentes" Steuersystem könnte verwendet werden, um das Verhältnis der beiden Strömungen einzuregeln und Mindeständerungen bzw. -schwankungen des Kohlenwasserstoff- Taupunktes, des CV oder der Wobbezahl im rekombinierten Gas aufrechtzuerhalten; oder die Betriebskosten durch Maximierung der Zeit zwischen Regenerationen zu reduzieren.
Es sei nun auf die Fig. 3 bis 6 Bezug genommen, von denen die Fig. 3A und 3B die vorhergesagte Änderung des Kohlenwasserstoff-Taupunktes für eine herkömmliche Zweibett- Konstruktion und für ein Verfahren nach der Erfindung zeigen. Die Änderung bzw. Schwankung des Taupunktes für die herkömmliche Konstruktion nach Fig. 3A ist 510C (92ºF), während sie für das erfindungsgemäße Verfahren nur 27ºC (49ºF) ist. Außerdem ist in Fig. 3B die erhöhte Adsorptionszeit dargestellt, bevor die Taupunkt-Spezifikation überschritten wird. Der Taupunkt wird überschritten nach 180 Minuten, wobei diese Zeit sich zusammensetzt aus zwei 30-minuten-"Überlappungs"-Perioden des "Spalt"-Strombetriebs und 120 Minuten Einzelbettbetrieb. Somit ist die äquivalente Adsoprtionszeit für das ganze Beschickungsgas durch das eine Bett 150 Minuten; dies ist 15 % mehr als die 130 Minuten für die herkömmliche Konstruktion.
Die Fig. 4A und 4B zeigen die vorhergesagte Änderung bzw. Schwankung des CV für eine herkömmliche Zweibett-Konstruktion und für ein Verfahren nach der Erfindung. Die Änderung des CV für die herkömmliche Konstruktion nach Fig. 4A ist 0,58 MJ/m³ (15,3 BTU/ft³), während sie für das erfindungsgemäße Verfahren nach Fig. 4B um mehr als 50 % auf nur 0,25 MJ/m³ (6,6 BTU/ft³) reduziert wird.
Die Fig. 5A und 5B zeigen die vorhergesagte Änderung bzw. Schwankung in der Wobbezahl für eine herkömmliche Zweibett- Konstruktion und für das Verfahren nach der Erfindung. Die Änderung in der Wobbezahl beträgt für die herkömmliche Konstruktion 0,36 MJ/m³ (10,8 BTU/ft³), während sie für das erfindungsgemäße Verfahren um mehr als 50 % auf nur 0,14 MJ/m³ (4,2 BTU/ft³) reduziert wird.
Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, für eine Begrenzung der Änderungen bzw. Schwankungen in der Prozeßgasqualität zu sorgen, indem nur zwei Adsorptionsbetten verwendet werden. Darüber hinaus erzielt die "Überlappungs"-Zweibett-Konstruktion eine größere Ausnutzung des Adsorbens, verglichen mit einer herkömmlichen Zweibett-Konstruktion. Dieser Vorteil wird erzielt durch eine vergrößerte Ladung von Kohlenwasserstoffen vor der Regenerierung.

Claims

1. Verfahren zum Betreiben einer Adsorptionsanlage zur Kontrolle der Ausgangsqualität eines Gases, das einen Kohlenwasserstoff enthält, wobei das Verfahren darin besteht, daß zwei Adsorptionsbetten vorgesehen werden, daß eine Gaszufuhr vorgesehen wird, die für die Adsorption von Kohlenwasserstoff durch die Betten zu leiten ist, daß das Gas durch das eine Bett von der Lieferquelle aus in einer anfänglichen Adsorptions-Betriebsweise geleitet wird, während das zweite Bett regeneriert wird, und daß dann, bevor der Wechsel der Betten von kontinuierlicher Adsorption zur Regeneration erfolgt und umgekehrt, die Adsorptions- Speisegasströmung in Ströme gespalten wird, die parallel durch beide Betten fließen, und das Gas vom Adsorptionsbett und vom regenerierten Bett wieder kombiniert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die parallele Strömung eingestellt bzw. beendet und die Strömung zu einem einzelnen adsorbierenden Bett geleitet wird, indem die Beschaffenheit des rekombinierten Gases überwacht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Überwachungsschritt darin besteht, daß der Kohlenwasserstoff- Taupunkt des rekombinierten Gases überwacht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, mit dem Verfahrens schritt der Regenerierung eines mit Kohlenwasserstoff gesättigten Bettes nach Einstellung der parallelen Strömung.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Spaltung der Gasströmung und Leitung der Ströme parallel durch die Betten, die in der ihrer anfänglichen Betriebsweise entgegengesetzten Betriebsweise während des Durchgangs der gespaltenen Ströme betrieben werden, wiederholt werden.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Verfahrensschritt der Spaltung des Gasstromes darin besteht, daß zwei Gasströme von gleicher Strömungsrate vorgesehen werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem ein Steuersystem vorgesehen wird, um das Verhältnis der Strömungsraten einzuregeln und Mindeständerungen bzw. -schwankungen der gewünschten Parameter des rekombinierten Gasstromes aufrechtzuerhalten.