EP2121166A1 - Process for producing hydrogen from a hydrogen-rich gas - Google Patents

Process for producing hydrogen from a hydrogen-rich gas

Info

Publication number
EP2121166A1
EP2121166A1 EP07858699A EP07858699A EP2121166A1 EP 2121166 A1 EP2121166 A1 EP 2121166A1 EP 07858699 A EP07858699 A EP 07858699A EP 07858699 A EP07858699 A EP 07858699A EP 2121166 A1 EP2121166 A1 EP 2121166A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
adsorber
depressurization
sub
cycle
adsorbers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07858699A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Guillaume De Souza
François-Xavier HAULLE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Air Liquide SA, LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical Air Liquide SA
Publication of EP2121166A1 publication Critical patent/EP2121166A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/047Pressure swing adsorption
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/56Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by contacting with solids; Regeneration of used solids
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2256/00Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/16Hydrogen
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2259/00Type of treatment
    • B01D2259/40Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/40011Methods relating to the process cycle in pressure or temperature swing adsorption
    • B01D2259/40013Pressurization
    • B01D2259/40018Pressurization with more than three sub-steps
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2259/00Type of treatment
    • B01D2259/40Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/40011Methods relating to the process cycle in pressure or temperature swing adsorption
    • B01D2259/40028Depressurization
    • B01D2259/40033Depressurization with more than three sub-steps
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2259/00Type of treatment
    • B01D2259/40Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/40011Methods relating to the process cycle in pressure or temperature swing adsorption
    • B01D2259/40043Purging
    • B01D2259/40049Purging with more than three sub-steps
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2259/00Type of treatment
    • B01D2259/40Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/40011Methods relating to the process cycle in pressure or temperature swing adsorption
    • B01D2259/40043Purging
    • B01D2259/4005Nature of purge gas
    • B01D2259/40052Recycled product or process gas
    • B01D2259/40054Recycled product or process gas treated before its reuse
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2259/00Type of treatment
    • B01D2259/40Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/40011Methods relating to the process cycle in pressure or temperature swing adsorption
    • B01D2259/40058Number of sequence steps, including sub-steps, per cycle
    • B01D2259/40075More than ten
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2259/00Type of treatment
    • B01D2259/40Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/406Further details for adsorption processes and devices using more than four beds
    • B01D2259/4063Further details for adsorption processes and devices using more than four beds using seven beds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/042Purification by adsorption on solids
    • C01B2203/043Regenerative adsorption process in two or more beds, one for adsorption, the other for regeneration

Abstract

The invention relates to a process for producing hydrogen from a hydrogen-rich gas, in which N adsorbers are used, which each follow, in a standard manner, a cycle where phases of adsorption, of regeneration, of elution and of repressurization follow one another and in which at least part of the stream or streams exiting the adsorber or adsorbers in the regeneration phase is recycled, by compressing said recycled part to the high cycle pressure and by supplying at least one of the adsorbers in the adsorption phase with said recycled part. The regeneration phase comprises a depressurization substep that is composed of a substep of co-current depressurization with partial equilibration. The equilibration ratio Neq is between 1.8lnP<SUB>HP</SUB>-3.5 and 0.6lnP<SUB>HP</SUB>-1.8, P<SUB>HP</SUB> representing the value of the high cycle pressure.

Description

PROCEDE DE PRODUCTION D'HYDROGENE A PARTIR D'UN GAZ RICHE EN HYDROGENE PROCESS FOR PRODUCING HYDROGEN FROM HYDROGEN-RICH GAS
La présente invention concerne un procédé de production d'hydrogène à partir d'un gaz de charge riche en hydrogène.The present invention relates to a process for producing hydrogen from a hydrogen-rich feed gas.
Il est connu d'utiliser des unités de purification d'hydrogène répondant au double objectif de purification d'un flux gazeux riche en hydrogène présentant une pression élevée et de récupération additionnelle d'hydrogène dans un ou plusieurs flux à basse pression. Ces unités peuvent mettre en œuvre des membranes ou des procédés d'adsorption modulés en pression ("pressure swing adsorption" en anglais ou PSA). Un de ces procédés a notamment été décrit dans la demande WO03/070358 : il consiste en un cycle d'adsorption dans lequel on réalise, durant l'étape de dépressurisation, un équilibrage partiel de pressions entre au moins un adsorbeur en début de dépressurisation à co-courant et au moins un adsorbeur en étape de repressurisation, jusqu'à amener la pression dudit adsorbeur en début de dépressurisation à co-courant à une pression d'équilibrage partiel strictement inférieure à la pression haute du cycle. Or, il a été observé que dans le cas de pression d'adsorption très élevée, l'équilibrage partiel peut s'avérer insuffisant pour atteindre les performances (rendement en hydrogène, capacité d'adsorption, coût de compression) optimales.It is known to use hydrogen purification units with the dual purpose of purifying a hydrogen-rich gas stream with high pressure and additional hydrogen recovery in one or more low-pressure streams. These units can implement membranes or pressure swing adsorption processes (English or PSA). One of these processes has notably been described in application WO 03/070358: it consists of an adsorption cycle in which, during the depressurization step, a partial pressure balance is achieved between at least one adsorber at the beginning of depressurization at co-current and at least one adsorber repressurization step, until the pressure of said adsorber at the beginning of co-current depressurization at a partial equilibration pressure strictly lower than the high pressure of the cycle. However, it has been observed that in the case of very high adsorption pressure, partial equilibration may be insufficient to achieve optimal performance (hydrogen yield, adsorption capacity, compression cost).
Le but de la présente invention est de proposer un moyen de déterminer les conditions de l'étape d'équilibrage du procédé d'adsorption en fonction des pressions hautes et basses du cycle de manière à répondre au problème précédent, notamment un moyen d'évaluer les nombre d'équilibrages optimal du procédé d'adsorption en fonction desdites pressions.The object of the present invention is to propose a means for determining the conditions of the balancing step of the adsorption process as a function of the high and low cycle pressures so as to meet the above problem, in particular a means of evaluating the number of optimal balancing of the adsorption process as a function of said pressures.
Dans ce but, l'invention concerne un procédé de production d'hydrogène à partir d'un mélange d'alimentation principal riche en hydrogène, dans lequel on utilise N adsorbeurs, avec N supérieur ou égal à un, qui suivent chacun en décalage un cycle où se succèdent :For this purpose, the invention relates to a process for producing hydrogen from a hydrogen-rich main feed mixture, wherein N adsorbers are used, with N greater than or equal to one, each cycle where one succeeds:
- une phase d'adsorption sensiblement à une haute pression du cycle produisant un flux de production,a phase of adsorption substantially at a high pressure of the cycle producing a production flow,
- une phase de régénération, laquelle phase de régénération comprend une sous-étape de dépressurisation jusqu'à une pression basse du cycle comportant une sous-étape de dépressurisation à co-courant,a regeneration phase, which regeneration phase comprises a substep of depressurization up to a low pressure of the cycle comprising a substep of co-current depressurization,
- une étape d'élution à la pression basse du cycle etan elution step at the low pressure of the cycle and
- une étape de repressurisation jusqu'à la pression haute du cycle, dans lequel on réalise, durant l'étape de dépressurisation :a repressurization step up to the high pressure of the cycle, in which, during the depressurization step:
- au moins une sous-étape d'équilibrage partiel de pressions entre au moins un adsorbeur en étape de dépressurisation à co-courant et au moins un adsorbeur en étape de repressurisation, jusqu'à amener la pression dudit adsorbeur en dépressurisation à co-courant à une pression d'équilibrage partiel strictement inférieure à la pression haute du cycle, etat least one sub-step of partially balancing pressures between at least one adsorber in a co-current depressurization stage and at least one adsorber in a repressurization stage, until the pressure of said adsorber is depressurized with co-current at a partial equilibrium pressure strictly lower than the high pressure of the cycle, and
- au moins une sous-étape dans laquelle on envoie le ou les flux sortant du ou des adsorbeurs en dépressurisation à co-courant à l'adsorbeur ou aux adsorbeurs en étape d'élution, et dans lequel on recycle au moins une partie du ou des flux sortant du ou des adsorbeurs en phase de régénération, en comprimant ladite partie recyclée jusqu'à la haute pression du cycle et en alimentant au moins un des adsorbeurs en phase d'adsorption par ladite partie recyclée, caractérisé en ce que le ratio d'équilibrage Neq est compris entre 1 ,8lnPHp - 3,5 et 0,6lnPHp -1 ,8, PHP représentant la valeur de la pression haute du cycle, exprimée en bar,at least one sub-step in which the flow (s) leaving the adsorber (s) in co-current depressurization (s) is (are) sent to the adsorber or to the adsorbers in the elution stage, and in which at least a part of the or outflow of the adsorber or adsorbers regeneration phase, compressing said recycled portion to the high pressure of the cycle and supplying at least one of the adsorbers adsorption phase by said recycled portion, characterized in that the ratio of 'Neq balancing is between 1 8lnP H p - 3.5 and p H 0,6lnP -1, 8, P HP representing the high pressure value of the cycle, in bar,
et Neq étant défini par la formule : V — — dans laquelle N représente le nombre deand Neq being defined by the formula: V - - in which N represents the number of
, Qi max sous-étapes d'équilibrages partiels mises en œuvre dans le procédé, Qi représente la quantité de gaz effectivement échangée entre l'adsorbeur en dépressurisation à co- courant et l'adsorbeur en étape de repressurisation au cours de cette sous-étape d'équilibrage partiel i et Qi max la quantité maximale de gaz échangeable entre l'adsorbeur en dépressurisation à co-courant et l'adsorbeur en étape de repressurisation au cours de cette sous-étape d'équilibrage partiel i, lorsque ces deux adsorbeurs sont mis en contact et isolés de toute autre entrée ou sortie gazeuse. Dans le texte, on entend par : - "équilibrage total de pressions" : tout équilibrage i pour lequel Qi = Qi max, et, Qi max substeps of partial equilibrations implemented in the process, Qi represents the quantity of gas actually exchanged between the adsorber in cocurrent depressurization and the adsorber in the repressurization stage during this substep partial equilibrium i and Qi max the maximum amount of exchangeable gas between the adsorber cocurrent depressurization and the adsorber repressurization step during this partial equilibration sub-step i, when these two adsorbers are contacted and isolated from any other gas inlet or outlet. In the text, the following terms are used: - "total balancing of pressures": any balancing i for which Qi = Qi max, and
- "équilibrage partiel de pressions" : tout équilibrage i pour lequel Qi < Qi max,- "partial balancing of pressures": any balancing i for which Qi <Qi max,
- " mélange d'alimentation principal riche en hydrogène" : un mélange gazeux comprenant au moins 60 % en volume d'hydrogène."hydrogen-rich main feed mixture" means a gaseous mixture comprising at least 60% by volume of hydrogen.
Selon l'invention, le cycle présente durant l'étape de dépressurisation, au moins un équilibrage partiel de pressions entre au moins un adsorbeur de dépressurisation à co- courant et au moins un adsorbeur en étape de repressurisation. En fonction de la valeur des pressions haute (PPH) et basse (PPB) du cycle, l'invention permet de déterminer le ratio d'équilibrages partiels et donc la quantité de gaz à échanger entre un adsorbeur en dépressurisation à co-courant et les adsorbeurs en étape de repressurisation correspondant au cours de chacun de ces équilibrages concernés. Selon l'invention, un équilibrage partiel entre au moins un adsorbeur de dépressurisation à co-courant et au moins un adsorbeur en étape de repressurisation couvre trois types d'équilibrage :According to the invention, the cycle exhibits, during the depressurization step, at least a partial pressure equalization between at least one cocurrent depressurization adsorber and at least one adsorber in the repressurization stage. As a function of the value of the high (P PH ) and low (P PB ) pressures of the cycle, the invention makes it possible to determine the ratio of partial equilibria and therefore the quantity of gas to be exchanged between an adsorber under co-current depressurization. and adsorbers in repressurization step corresponding to each of these balances concerned. According to the invention, a partial equilibrium between at least one co-current depressurization adsorber and at least one adsorber in a repressurization stage covers three types of balancing:
- la sous-étape de dépressurisation à co-courant qui ne transmet, au cours de cette sous- étape, qu'une partie Qi de la quantité maximale Qi max de gaz transférable à l'adsorbeur en étape de repressurisation du fait de l'arrêt de l'étape d'équilibrage avant équilibrage des pressions entre adsorbeurs,the sub-step of co-current depressurization which transmits, during this substep, only a part Qi of the maximum quantity Qi max of transferable gas to the adsorber in the repressurization stage because of the stopping the balancing step before balancing the pressures between adsorbers,
- la sous-étape de dépressurisation à co-courant qui ne transmet, au cours de cette sous- étape, qu'une partie Qi de la quantité maximale Qi max de gaz transférable à l'adsorbeur en étape de repressurisation du fait de l'introduction dans l'adsorbeur en étape de repressurisation d'une partie du flux de production,the sub-step of co-current depressurization which transmits, during this substep, only a part Qi of the maximum quantity Qi max of transferable gas to the adsorber in the repressurization stage because of the introduction into the adsorber in the repressurization stage of a part of the production flow,
- la sous-étape de dépressurisation à co-courant qui ne transmet, au cours de cette sous- étape, qu'une partie Qi de la quantité maximale Qi max de gaz transférable à l'adsorbeur en étape de repressurisation du fait de l'envoi d'une partie de ce gaz transférable vers au moins une étape d'élution. Selon l'invention, un autre type d'équilibrage partiel peut être une combinaison d'au moins deux de ces trois types d'équilibrages partiels.the sub-step of co-current depressurization which transmits, during this substep, only a part Qi of the maximum quantity Qi max of transferable gas to the adsorber in the repressurization stage because of the sending a portion of this transferable gas to at least one elution step. According to the invention, another type of partial balancing can be a combination of at least two of these three types of partial balancing.
De préférence, le procédé est mis en œuvre selon au moins l'une des variantes suivantes combinées ou non :Preferably, the method is implemented according to at least one of the following variants, whether or not combined:
- on réalise, durant l'étape de dépressurisation, au moins deux équilibrages partiels; - durant l'étape de dépressurisation, la première sous-étape est une sous-étape d'équilibrage partiel;during the depressurization step, at least two partial balances are carried out; during the depressurization step, the first substep is a partial balancing sub-step;
- la première sous-étape de dépressurisation est une sous-étape d'équilibrage partiel dans laquelle on introduit dans l'adsorbeur en étape de repressurisation la totalité du flux issu de l'adsorbeur en étape de dépressurisation à co-courant et une partie du flux de production;the first depressurization sub-step is a partial equilibration sub-step in which the totality of the flow coming from the adsorber in a co-current depressurization stage and a part of the adsorber is introduced into the adsorber in a repressurization stage; production flow;
- il comprend une sous-étape d'équilibrage partiel dans laquelle le flux issu de l'adsorbeur en étape de dépressurisation est introduit en partie dans un adsorbeur en étape de repressurisation et en partie dans un adsorbeur en étape d'élution;it comprises a partial equilibration sub-step in which the flow coming from the adsorber in the depressurization stage is introduced partly into an adsorber in a repressurization stage and partly into an adsorber in the elution stage;
- il comprend au moins deux sous-étapes d'élution et l'étape de dépressurisation comprend une sous-étape dans laquelle le flux issu de l'adsorbeur en étape de dépressurisation est divisé pour être introduit dans au moins deux adsorbeurs en sous étapes d'élution;it comprises at least two elution sub-steps and the depressurization step comprises a sub-step in which the flow from the adsorber in the depressurization stage is divided to be introduced into at least two adsorbers in sub-stages of elution;
- on réalise, durant l'étape de dépressurisation, au moins un équilibrage partiel et un équilibrage total; - il comprend au moins une étape de recycle d'une partie au moins des flux sortant du ou des adsorbeurs en phase de régénération en comprimant ladite partie recyclée jusqu'à la haute pression du cycle et en alimentant au moins un des adsorbeurs en phase d'adsorption par ladite partie recyclée;during the depressurization step, at least partial equilibration and total equilibration are carried out; it comprises at least one step of recycling at least a portion of the flows leaving the adsorber or adsorbers in the regeneration phase by compressing said recycled portion to the high cycle pressure and feeding at least one of the adsorbers adsorption phase by said recycled portion;
- si la pression basse PPB est inférieure ou égale à 2 bars, alors, de préférence, le ratio d'équilibrage Neq est plus proche de la valeur de 1 ,8lnPHp - 3,5 que de la valeur de 0,6lnPHP -1 ,8, PHP;if the low pressure PPB is less than or equal to 2 bars, then, preferably, the Neq balancing ratio is closer to the value of 1. 8lnP H p-3.5 than the value of 0.6lnP HP -1, 8, P HP ;
- si la pression basse PPB est supérieure ou égale à 6 bars, alors de préférence, le ratio d'équilibrage Neq est plus proche de la valeur de 0,6lnPHp -1 ,8, PHP que de la valeur de 1 ,8IΠPHP - 3,5.- if the low pressure PPB is greater than or equal to 6 bars, then preferably, the balancing ratio Neq is closer to the value of 0,6lnP -1 H p, 8, P HP as the value of 1, 8IΠP HP - 3.5.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre. Des formes et des modes de réalisation de l'invention sont donnés à titre d'exemples non limitatifs, illustrés par les dessins joints dans lesquels :Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the description which follows. Embodiments and embodiments of the invention are given by way of non-limiting examples, illustrated by the accompanying drawings in which:
- la figure 1 est une vue schématique d'une unité PSA,FIG. 1 is a schematic view of a PSA unit,
- la figure 2 est un diagramme illustrant le procédé de l'invention mis en oeuvre à l'aide de l'unité de la figure 1.FIG. 2 is a diagram illustrating the method of the invention implemented using the unit of FIG. 1.
Dans ce qui suit, les termes "entrée" et "sortie" désignent les extrémités d'entrée et de sortie d'un adsorbeur en phase d'adsorption ; l'expression "co-courant" désigne le sens de circulation du gaz dans l'adsorbeur pendant cette phase d'adsorption, et l'expression "contre-courant" désigne le sens inverse de circulation.In what follows, the terms "input" and "output" refer to the inlet and outlet ends of an adsorber in the adsorption phase; the term "co-current" designates the flow direction of the gas in the adsorber during this adsorption phase, and the expression "countercurrent" designates the opposite direction of circulation.
Sur la figure 1 est représentée une unité 1 de production d'hydrogène à partir d'un gaz riche en hydrogène, par exemple implantée dans une raffinerie pétrolière. L'unité 1 est adaptée pour produire, à partir du gaz d'alimentation acheminé par une ligne 2, un flux d'hydrogène de haute pureté (de teneur en hydrogène généralement supérieure à 99 % en volume) via une ligne de production 3, tout en évacuant un flux de gaz résiduaire par une ligne d'évacuation 4 destinée à être raccordée à un réseau d'évacuation, couramment implanté dans les raffineries pétrolières. L'unité 1 comporte un appareil 5 d'épuration par adsorption, pourvu d'une ligne de recyclage 6. Cette ligne de recyclage est dotée, d'amont en aval, d'une capacité de mélange 7 et d'un appareil de compression 8, par exemple un compresseur. L'appareil d'épuration 5 comporte sept adsorbeurs R1 à R7, comportant chacun un matériau adsorbant adapté pour fixer par adsorption les impuretés contenues dans le mélange d'alimentation. Différents types de matériaux adsorbants sont envisageables, tels que des charbons activés, des gels de silice et/ou du tamis moléculaire. L'appareil d'épuration 5 est de type PSA. Il comporte à cet effet des conduites, des vannes et des moyens de commande non représentés, adaptés pour faire suivre à chaque adsorbeur R1 à R7 un cycle de période T, qui est constitué de sept temps de phase de sensiblement même durée, et dont un premier exemple est représenté sur la figure 2. En considérant que le cycle représenté s'applique depuis l'instant t = 0 à t = T à l'adsorbeur R7, le fonctionnement de l'adsorbeur R6 s'en déduit par décalage dans le temps de JIl, celui de l'adsorbeur R5 par décalage dans le temps de 2T/7 et ainsi de suite jusqu'à celui de l'adsorbeur R1 obtenu par décalage dans le temps de 6T/7. Par dualité temps de phase/adsorbeur, cela revient à considérer que, sur la figure 2, l'adsorbeur R7 suit le premier temps de phase représenté entre les instants t = 0 et t = JIl , l'adsorbeur R6 suit le deuxième temps de phase représenté entre les instants t = JIl et t = 2T/7, et ainsi de suite jusqu'à l'adsorbeur R1 qui suit le septième temps de phase représenté entre les instants t = 6T/7 et t = T. Sur la figure 2, où les temps t sont portés en abscisses et les pressions absoluesFIG. 1 shows a unit 1 for producing hydrogen from a gas rich in hydrogen, for example implanted in a petroleum refinery. Unit 1 is adapted to produce, from the feed gas conveyed by a line 2, a high purity hydrogen stream (with a hydrogen content generally greater than 99% by volume) via a production line 3, while evacuating a stream of waste gas through a discharge line 4 intended to be connected to an evacuation network, currently located in oil refineries. Unit 1 comprises an adsorption purification apparatus 5 provided with a recycling line 6. This recycling line is equipped, from upstream to downstream, with a mixing capacity 7 and a compression apparatus 8, for example a compressor. The purification apparatus 5 comprises seven adsorbers R1 to R7, each comprising an adsorbent material suitable for adsorbing the impurities contained in the feed mixture. Different types of adsorbent materials are possible, such as activated carbon, silica gels and / or molecular sieves. The purification apparatus 5 is of the PSA type. It comprises for this purpose pipes, valves and control means, not shown, adapted to follow each adsorber R1 to R7 a cycle of period T, which consists of seven phase times of substantially the same duration, and a first example is shown in FIG. 2. Considering that the cycle represented applies from the instant t = 0 to t = T at the adsorber R7, the operation of the adsorber R6 is deduced therefrom by the time shift of JIl. , that of the adsorber R5 by time shift of 2T / 7 and so on until that of the adsorber R1 obtained by shifting in time of 6T / 7. By phase / adsorber duality, this amounts to considering that, in FIG. 2, the adsorber R7 follows the first phase time represented between the instants t = 0 and t = JI1, the adsorber R6 follows the second stage of phase represented between the instants t = JIl and t = 2T / 7, and so on until the adsorber R1 which follows the seventh phase time represented between the instants t = 6T / 7 and t = T. In the figure 2, where the times t are plotted on the abscissa and the absolute pressures
P en ordonnées, les traits orientés par des flèches indiquent les mouvements et destinations des courants gazeux, et, en outre, le sens de circulation dans les adsorbeurs R1 à R7 : lorsqu'une flèche est dans le sens des ordonnées croissantes (vers le haut du diagramme), le courant est dit à co-courant dans l'adsorbeur. Si la flèche dirigée vers le haut est située au-dessous du trait indiquant la pression dans l'adsorbeur, le courant pénètre dans l'adsorbeur par l'extrémité d'entrée de cet adsorbeur ; si la flèche, dirigée vers le haut, est située au-dessus du trait indiquant la pression, le courant sort de l'adsorbeur par l'extrémité de sortie de l'adsorbeur, les extrémités d'entrée et de sortie étant respectivement celles du gaz à traiter et du gaz soutiré en production ; lorsqu'une flèche est dans le sens des ordonnées décroissantes (vers le bas du diagramme), le courant est dit à contre-courant dans l'adsorbeur. Si la flèche dirigée vers le bas est située au-dessous du trait indiquant la pression de l'adsorbeur, le courant sort de l'adsorbeur par l'extrémité d'entrée de cet adsorbeur ; si la flèche dirigée vers le bas est située au-dessus du trait indiquant la pression, le courant pénètre dans l'adsorbeur par l'extrémité de sortie de cet adsorbeur, les extrémités d'entrée et de sortie étant toujours celles du gaz à traiter et du gaz soutiré en production. L'extrémité d'entrée des adsorbeurs est leur extrémité inférieure.P on the ordinate, the lines marked by arrows indicate the movements and destinations of the gas streams, and, in addition, the direction of flow in the adsorbers R1 to R7: when an arrow is in the direction of increasing ordinates (upwards of the diagram), the current is said to cocurrent in the adsorber. If the upward arrow is below the line indicating the pressure in the adsorber, the current enters the adsorber through the inlet end of this adsorber; if the upwardly directed arrow is above the pressure line, the stream exits the adsorber through the outlet end of the adsorber, the inlet and outlet ends being respectively those of the adsorber gas to be treated and gas withdrawn in production; when an arrow is in the direction of decreasing ordinates (towards the bottom of the diagram), the current is said against the current in the adsorber. If the downward arrow is below the line indicating the pressure of the adsorber, the stream exits the adsorber through the inlet end of this adsorber; if the downward arrow is located above the line indicating the pressure, the current enters the adsorber through the outlet end of this adsorber, the inlet and outlet ends being always those of the gas to be treated and gas withdrawn in production. The inlet end of the adsorbers is their lower end.
Ainsi, par exemple pour l'adsorbeur R7, le cycle comporte une phase d'adsorption de t = 0 à t = 2T/7 et une phase de régénération de t = 2T/7 à t = T. Plus précisément, la phase d'adsorption comporte :Thus, for example for the adsorber R7, the cycle comprises an adsorption phase of t = 0 at t = 2T / 7 and a regeneration phase of t = 2T / 7 at t = T. More precisely, the phase of adsorption comprises:
- de t = 0 à t = JIl, une première étape de traitement du gaz d'alimentation durant laquelle l'hydrogène impur à traiter arrive à l'entrée de l'adsorbeur par la ligne 2 à une haute pression d'adsorption, notée PH sur le cycle. Un flux d'hydrogène sensiblement pur est alors soutiré en tête, sous la même pression, et alimente en partie la ligne de production 3, le reste étant envoyé à un autre adsorbeur en cours d'étape de repressurisation décrite plus loin ; - de t = JIl à t = 2T/7, une deuxième étape de traitement d'un gaz issu de la ligne de recyclage 6, formé par le refoulement du compresseur 8, qui porte ce gaz à la pression d'adsorption PH. De la même façon qu'à l'étape précédente, une partie du flux d'hydrogène sensiblement pur soutiré en tête constitue le flux de production en 3, le reste étant envoyé à l'adsorbeur en cours d'étape de repressu ration cité ci-dessus.- From t = 0 to t = JIl, a first step of treatment of the feed gas during which the impure hydrogen to be treated arrives at the inlet of the adsorber via line 2 at a high adsorption pressure, noted PH on the cycle. A flow of substantially pure hydrogen is then withdrawn at the top, under the same pressure, and partially feeds the production line 3, the remainder being sent to another adsorber during repressurization step described later; - From t = JIl t = 2T / 7, a second step of treatment of a gas from the recycling line 6, formed by the discharge of the compressor 8, which carries the gas at the adsorption pressure PH. In the same way as in the preceding step, a part of the stream of substantially pure hydrogen withdrawn at the top constitutes the production flow at 3, the remainder being sent to the adsorber during the repressing step mentioned above. -above.
La phase de régénération comporte, de t = 2T/7 à t = AJIl, une étape de dépressurisation comprenant :The regeneration phase comprises, from t = 2T / 7 to t = AJI1, a depressurization step comprising:
- de t = 2T/7 à t = t1 , t1 étant supérieur à 2T/7 et inférieur à 3T/7, une sous-étape de dépressurisation à co-courant, au cours de laquelle la sortie de l'adsorbeur R3 est reliée à celle de l'adsorbeur R7 en fin d'étape de repressurisation décrite plus loin ; le flux sortant de l'adsorbeur R3, dit premier flux de dépressurisation, est complété par une partie du flux de production 3 avant de représsuriser l'adsorbeur R7 selon un équilibrage partiel,from t = 2T / 7 to t = t1, t1 being greater than 2T / 7 and less than 3T / 7, a sub-step of co-current depressurization, during which the outlet of the adsorber R3 is connected that of the adsorber R7 at the end of the repressurization step described below; the flow leaving the adsorber R3, called the first depressurization flow, is completed by a part of the production flow 3 before the adsorber R7 is repressurized according to a partial equilibrium,
- de t1 à t2, t2 étant supérieur à t1 et inférieur à 3T/7, une sous-étape de dépressurisation à co-courant, au cours de laquelle le flux sortant à co-courant de l'adsorbeur R3, dit deuxième flux de dépressurisation, est décomprimé et envoyé en partie à la sortie de l'adsorbeur R5 en étape d'élution et en partie à la sortie de l'adsorbeur R6 également en étape d'élution ;- From t1 to t2, t2 being greater than t1 and less than 3T / 7, a substep of co-current depressurization, during which the outflow co-current of the adsorber R3, said second flow of depressurization, is decompressed and sent in part at the outlet of the adsorber R5 in elution stage and partly at the outlet of the adsorber R6 also in the elution stage;
- de t2 à t = 3T/7, une sous-étape de dépressurisation à co-courant, au cours de laquelle le flux sortant de l'adsorbeur R3, dit troisième flux de dépressurisation, est envoyé à l'adsorbeur R6 en début d'étape de repressurisation et à l'adsorbeur R5 en étape d'élution ;from t2 to t = 3T / 7, a sub-step of co-current depressurization, during which the flow leaving the adsorber R3, called the third depressurization flow, is sent to the adsorber R6 at the beginning of repressurization step and the adsorber R5 in elution step;
- de 3T/7 à t3, t3 étant supérieur à 3T/7 et inférieur à AJIl, une sous-étape de dépressurisation à co-courant, au cours de laquelle le flux sortant à co-courant de l'adsorbeur R4, dit quatrième flux de dépressurisation, est décomprimé et envoyé en partie à la sortie de l'adsorbeur R5 en étape d'élution et en partie à la sortie de l'adsorbeur R6 également en étape d'élution ;from 3T / 7 to t3, t3 being greater than 3T / 7 and lower than AJI1, a sub-step of co-current depressurization, during which the outflow co-current of the adsorber R4, said fourth depressurization flow, is decompressed and sent partly to the outlet of the adsorber R5 in the elution stage and partly to the outlet of the adsorber R6 also in the elution stage;
- de t3 à AJIl , une sous-étape de dépressurisation à contre-courant durant laquelle le flux sortant de l'adsorbeur R4 est envoyé à la ligne d'évacuation 4. Cette sous-étape se poursuit jusqu'à la basse pression du cycle, notée PB et pouvant prendre une valeur comprise entre 1 ,6 bar et 10 bars, préférentiellement 6 bars.- From t3 to AJIl, a substep of countercurrent depressurization during which the outflow of the adsorber R4 is sent to the discharge line 4. This substep continues to the low pressure of the cycle , noted PB and may have a value between 1, 6 bar and 10 bar, preferably 6 bar.
La phase de régénération comporte ensuite, de t = 4T/7 à t = t7, t7 étant supérieur à 4T/7 et inférieur à 6T/7 une étape d'élution durant laquelle le matériau adsorbant est balayé par un gaz d'élution afin de désorber la quasi-totalité des impuretés précédemment adsorbées. Cette étape d'élution comprend :The regeneration phase then comprises, from t = 4T / 7 to t = t7, t7 being greater than 4T / 7 and less than 6T / 7 an elution step during which the adsorbent material is swept by an elution gas so to desorb substantially all previously adsorbed impurities. This elution step includes:
- de t = 4T/6 à t = t4, une sous-étape d'élution vers évacuation, durant laquelle l'adsorbeur est purgé à contre-courant au moyen d'une partie du quatrième flux de dépressurisation de l'adsorbeur R4, en évacuant un gaz résiduaire sous la basse pression PB dans la ligne 4, etfrom t = 4T / 6 to t = t4, a sub-step of elution towards evacuation, during which the adsorber is purged against the current by means of a part of the fourth flow of depressurizing the adsorber R4, evacuating a waste gas under the low pressure PB in line 4, and
- de t4 à t5, une sous-étape d'élution vers recyclage, durant laquelle l'adsorbeur est également purgé à contre-courant au moyen d'une partie du deuxième flux de dépressurisation de l'adsorbeur R3, en formant un gaz de recyclage sous la basse pression PB, envoyé à l'entrée de la ligne 6, et- From t4 to t5, a sub-step of elution to recycling, during which the adsorber is also purged against the current by means of a part of the second depressurization flow of the adsorber R3, forming a gas of recycling under low pressure PB, sent to the input of line 6, and
- de t5 à 5T/7, une sous-étape d'élution vers recyclage, durant laquelle l'adsorbeur est également purgé à contre-courant au moyen d'une partie du troisième flux de dépressurisation de l'adsorbeur R3, en formant un gaz de recyclage sous la basse pression PB, envoyé à l'entrée de la ligne 6,- From t5 to 5T / 7, a sub-step of elution to recycling, during which the adsorber is also purged against the current by means of a part of the third depressurization flow of the adsorber R3, forming a recycle gas under the low pressure PB, sent to the inlet of line 6,
- de 5T/7 à t6, une sous-étape d'élution vers recyclage, durant laquelle l'adsorbeur est également purgé à contre-courant au moyen d'une partie du quatrième flux de dépressurisation de l'adsorbeur R4, en formant un gaz de recyclage sous la basse pression PB, envoyé à l'entrée de la ligne 6, - de t6 à t7, une sous-étape d'élution vers recyclage, durant laquelle l'adsorbeur est également purgé à contre-courant au moyen d'une partie du deuxième flux de dépressurisation de l'adsorbeur R3, en formant un gaz de recyclage sous la basse pression PB, envoyé à l'entrée de la ligne 6.from 5T / 7 to t6, a substep of elution towards recycling, during which the adsorber is also purged against the current by means of a part of the fourth depressurization flow of the adsorber R4, forming a recycle gas under the low pressure PB, sent to the inlet of the line 6, - t6 to t7, a sub-step of elution to recycling, during which the adsorber is also purged against the current by means of a part of the second depressurizing flow of the adsorber R3, forming a recycle gas under the low pressure PB, sent to the inlet of the line 6.
Ainsi, à partir de t4, la ligne 6 reçoit un gaz plus riche en hydrogène que le gaz envoyé à la ligne de résiduaire 4, ce qui revient à ne recycler que les flux, issus à contre- courant des adsorbeurs en phase de régénération, les plus riches en hydrogène, les impuretés ayant être principalement désorbées en fin de dépressurisation à contre- courant et en début d'élution. Selon le volume gazeux souhaité en entrée de la ligne de recyclage 6, les durées des intervalles [t3 ; t4] et [t4 ; 6T/7] peuvent être modifiés. Une fois le gaz de la ligne 6 homogénéisé par la capacité de mélange 7 et comprimé depuis la basse pression PB jusqu'à la haute pression PH du cycle par le compresseur 8, il forme le gaz d'alimentation de l'adsorbeur en seconde étape de traitement (de T/7 à 2T/7 comme décrit ci-dessus).Thus, starting from t4, the line 6 receives a gas richer in hydrogen than the gas sent to the waste line 4, which amounts to recycling only the flows, issued against the current of the adsorbers in the regeneration phase, the richest in hydrogen, the impurities being mainly desorbed at the end of depressurization against the current and early elution. Depending on the gas volume desired at the inlet of the recycling line 6, the durations of the intervals [t3; t4] and [t4; 6T / 7] can be modified. Once the gas of the line 6 homogenized by the mixing capacity 7 and compressed from the low pressure PB to the high pressure PH of the cycle by the compressor 8, it forms the feed gas of the adsorber in the second stage treatment (from T / 7 to 2T / 7 as described above).
En reprenant la description du cycle de la figure 2, la phase de régénération comporte enfin, de t7 à T, une étape de repressurisation à contre-courant, comprenant :By repeating the description of the cycle of FIG. 2, the regeneration phase finally comprises, from t7 to T, a counter-current repressurization stage, comprising:
- de t7 à 6T/7, une sous-étape de repressurisation à contre-courant, au cours de laquelle l'adsorbeur est R6 est recomprimé au moyen d'une partie du troisième flux de dépressurisation de l'adsorbeur R3,- From t7 to 6T / 7, a counter-current repressurization sub-step, during which the adsorber is R6 is recompressed by means of a part of the third depressurization flow of the adsorber R3,
- de 6T/7 à t8, t8 étant supérieur à 6T/7 et inférieur à T, une sous-étape de repressurisation à contre-courant, au cours de laquelle l'adsorbeur est R7 est recomprimé au moyen premier flux de dépressurisation de l'adsorbeur R3 et par une partie du flux de production 3, - de t8 à t9, t9 étant supérieur à t8 et inférieur à T, une sous-étape de repressurisation à contre-courant, au cours de laquelle l'adsorbeur est R7 est recomprimé au moyen d'une partie du flux de production 3,from 6T / 7 to t8, t8 being greater than 6T / 7 and lower than T, a counter-current repressurization sub-step, during which the adsorber is R7 is recompressed by means of the first depressurization flow of the adsorber R3 and a part of the workflow 3, - from t8 to t9, t9 being greater than t8 and lower than T, a counter-current repressurization sub-step, during which the adsorber is R7 is recompressed by means of a part of the workflow 3,
- de t9 à T, une sous-étape de repressurisation à contre-courant, au cours de laquelle l'adsorbeur est R7 est recomprimé au moyen d'une partie du flux de production 3.from t9 to T, a counter-current repressurization sub-step, during which the adsorber is R7, is recompressed by means of a part of the production flow 3.
Le gaz d'alimentation secondaire véhiculé par la ligne 6 est plus pauvre en hydrogène que le gaz d'alimentation principal véhiculé par la ligne 2, et ces deux gaz d'alimentation forment une dissymétrie, en terme de teneur en hydrogène, pour l'alimentation successive de chaque adsorbeur en phase d'adsorption. Cette dissymétrie permet d'atteindre une productivité plus élevée que celle d'un appareil PSA à flux d'alimentation unique. De plus, ce gain est d'autant plus élevé que le flux recyclé, issu d'adsorbeurs de l'appareil 5, est important du fait d'une augmentation de cette dissymétrie par baisse de la teneur en hydrogène du second gaz d'alimentation. Ainsi, au lieu d'avoir dans le cas de l'art antérieur une détérioration de la productivité lorsqu'on augmente la quantité de gaz de recycle pour augmenter le rendement hydrogène d'un appareil PSA, on observe un maintien de cette productivité.The secondary feed gas conveyed by the line 6 is poorer in hydrogen than the main feed gas conveyed by the line 2, and these two feed gases form an asymmetry, in terms of hydrogen content, for the successive feeding of each adsorber in the adsorption phase. This dissymmetry makes it possible to achieve higher productivity than that of a PSA unit with a single feed stream. In addition, this gain is even higher than the recycled stream, resulting from adsorbers of the apparatus 5, is important because of an increase in this dissymmetry by lowering the hydrogen content of the second feed gas . Thus, instead of having in the case of the prior art a deterioration of the productivity when increasing the amount of recycle gas to increase the hydrogen yield of a PSA device, we observe a maintenance of this productivity.
Par la mise en œuvre de l'invention, il est possible de mettre en œuvre un procédéBy the implementation of the invention, it is possible to implement a method
PSA du type décrit dans la demande WO03/070358 à une pression d'adsorption très élevée, typiquement supérieure à 25 bars présentant des performances optimales en termes de rendement en hydrogène, de capacité d'adsorption et de coût de compression.PSA of the type described in the application WO03 / 070358 at a very high adsorption pressure, typically greater than 25 bar, with optimal performance in terms of hydrogen yield, adsorption capacity and compression cost.
EXEMPLEEXAMPLE
Le procédé de la figure 2 est mis en œuvre avec une pression haute de cycle PHP de 35 bars et une pression basse de cycle PBp de 3,5 bar absolus. Selon l'invention, le ratio d'équilibrage Neq doit donc être compris entre 2,9 et 0,33. Ce procédé comptant deux étapes d'équilibrage partiel ei et e2, la relation suivante sur le ratio d'équilibrage doit donc être respectée :The process of FIG. 2 is carried out with a high pressure of the P HP cycle of 35 bar and a low cycle pressure P B p of 3.5 bar absolute. According to the invention, the balancing ratio Neq must therefore be between 2.9 and 0.33. Since this process has two partial equilibrium stages ei and e 2 , the following relation on the balancing ratio must therefore be respected:
0,33 < — ^ — + — ^ — < 2,9 Qel max Qe2 max La pression basse PHB = 3,5 bar absolus étant de valeur intermédiaire, il est préférable de prendre une valeur intermédiaire de l'ordre de 1 ,6 pour le ratio d'équilibrage0.33 <- ^ - + - ^ - <2.9 Q el max Q e2 max Since the low pressure P HB = 3.5 bar absolute is of intermediate value, it is preferable to take an intermediate value of the order of 1, 6 for the balancing ratio
Neq égal à ^el + - ®el Neq equal to ^ el + - ® el
II est en général préféré d'avoir un Qei le plus grand possible et d'ajuster QΘ2 pour réaliser la somme recherchée. Pour la sous-étape d'équilibrage partiel e1 , Qei est proche de Qei max puisque durant [2T/7 - t1] la totalité du flux de l'adsorbeur R3 va dans l'adsorbeur R7 et une partie du flux de production 3 complète le volume de l'adsorbeurIt is generally preferred to have a Q e i as large as possible and to adjust Q Θ 2 to achieve the desired sum. For the partial balancing sub-step e1, Q e i is close of Q e i max since during [2T / 7 - t1] the entire flow of the adsorber R3 goes into the adsorber R7 and part of the production flow 3 completes the volume of the adsorber
R7. On fixe donc la valeur de à 0,9. R7. We therefore set the value of 0.9.
Par conséquent, nous arrivons à la relation : 0,9 H — — = 1 ,6, ce qui revientTherefore, we come to the relation: 0.9 H - - = 1, 6, which comes back
Qe2 maxQ e2 max
alors à = 0,7, d'où la connaissance de QΘ2, quantité de gaz à transférer que l'onthen to = 0.7, hence the knowledge of Q Θ2 , amount of gas to be transferred that one
ajuste en contrôlant, en fin d'étape du deuxième équilibrage partiel e2, les pressions de l'adsorbeur amont en dépressurisation et de l'adsorbeur aval en repressurisation. Dans le cas d'un équilibrage partiel avec alimentation de l'élution, la quantité de gaz envoyé à l'élution s'en déduit alors. Ce calcul permet l'obtention d'un PSA hydrogène économiquement intéressant du fait d'une combinaison optimale du rendement hydrogène et de l'investissement en PSA et en compresseur. adjusted by controlling, at the end of the second partial equilibration step e2, the pressures of the upstream adsorber in depressurization and the downstream adsorber in repressurization. In the case of a partial equilibration with elution supply, the quantity of gas sent to the elution is then deduced. This calculation makes it possible to obtain a economically interesting hydrogen PSA because of an optimal combination of hydrogen yield and investment in PSA and compressor.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de production d'hydrogène à partir d'un mélange d'alimentation principal riche en hydrogène, dans lequel on utilise N adsorbeurs, avec N supérieur ou égal à un, qui suivent chacun en décalage un cycle où se succèdent :A process for producing hydrogen from a hydrogen-rich main feed mixture, wherein N adsorbers are used, with N greater than or equal to one, each of which is shifted one cycle in succession:
- une phase d'adsorption sensiblement à une haute pression du cycle produisant un flux de production 3,a phase of adsorption substantially at a high pressure of the cycle producing a production flow 3,
- une phase de régénération, laquelle phase de régénération comprend une sous-étape de dépressurisation jusqu'à une pression basse du cycle comportant une sous-étape de dépressurisation à co-courant,a regeneration phase, which regeneration phase comprises a substep of depressurization up to a low pressure of the cycle comprising a substep of co-current depressurization,
- une étape d'élution à la pression basse PBP du cycle etan elution step at the low pressure P BP of the cycle and
- une étape de repressurisation jusqu'à la pression haute PHp du cycle, dans lequel on réalise, durant l'étape de dépressurisation :a repressurization step up to the high pressure P H p of the cycle, in which, during the depressurization step:
- au moins une sous-étape d'équilibrage partiel de pressions entre au moins un adsorbeur en étape de dépressurisation à co-courant et au moins un adsorbeur en étape de repressurisation, jusqu'à amener la pression dudit adsorbeur en dépressurisation à co-courant à une pression d'équilibrage partiel strictement inférieure à la pression haute du cycle, etat least one sub-step of partially balancing pressures between at least one adsorber in a co-current depressurization stage and at least one adsorber in a repressurization stage, until the pressure of said adsorber is depressurized with co-current at a partial equilibrium pressure strictly lower than the high pressure of the cycle, and
- au moins une sous-étape dans laquelle on envoie le ou les flux sortant du ou des adsorbeurs en dépressurisation à co-courant à l'adsorbeur ou aux adsorbeurs en étape d'élution, et dans lequel on recycle au moins une partie du ou des flux sortant du ou des adsorbeurs en phase de régénération, en comprimant ladite partie recyclée jusqu'à la haute pression du cycle et en alimentant au moins un des adsorbeurs en phase d'adsorption par ladite partie recyclée, caractérisé en ce que le ratio d'équilibrage Neq est compris entre 1 ,8lnPHp - 3,5 et 0,6lnPHp -1 ,8, PHp représentant la valeur de la pression haute du cycle, exprimée en bar,at least one sub-step in which the flow (s) leaving the adsorber (s) in co-current depressurization (s) is (are) sent to the adsorber or to the adsorbers in the elution stage, and in which at least a part of the or outflow of the adsorber or adsorbers regeneration phase, compressing said recycled portion to the high pressure of the cycle and supplying at least one of the adsorbers adsorption phase by said recycled portion, characterized in that the ratio of 'Neq balancing is between 1 8lnP H p - 3.5 and p H 0,6lnP -1, 8, P H p is the high pressure value of the cycle, in bar,
et Neq étant défini par la formule : V — — — dans laquelle N représente le nombre deand Neq being defined by the formula: V - - - in which N represents the number of
, QimΑx sous-étapes d'équilibrages partiels mises en œuvre dans le procédé, Qi représente la quantité de gaz effectivement échangée entre l'adsorbeur en dépressurisation à co- courant et l'adsorbeur en étape de repressurisation au cours de cette sous-étape d'équilibrage partiel i et Qi max la quantité maximale de gaz échangeable entre l'adsorbeur en dépressurisation à co-courant et l'adsorbeur en étape de repressurisation au cours de cette sous-étape d'équilibrage partiel i lorsque ces deux adsorbeurs sont mis en contact et isolés de toute autre entrée ou sortie gazeuse. , QimΑx substeps of partial equilibrations implemented in the process, Qi represents the quantity of gas effectively exchanged between the adsorber in cocurrent depressurization and the adsorber in the repressurization stage during this sub-step d partial equilibration i and Qi max the maximum quantity of exchangeable gas between the adsorber cocurrent depressurization and the adsorber repressurization step during this partial equilibration sub-step i when these two adsorbers are set contact and isolated from any other gas inlet or outlet.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'on réalise, durant l'étape de dépressurisation, au moins deux équilibrages partiels.2. Method according to claim 1, characterized in that it performs, during the depressurization step, at least two partial balances.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, durant l'étape de dépressurisation, la première sous-étape est une sous-étape d'équilibrage partiel.3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that, during the depressurization step, the first substep is a partial balancing sub-step.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que, la première sous-étape de dépressurisation est une sous-étape d'équilibrage partiel dans laquelle on introduit dans l'adsorbeur en étape de repressurisation la totalité du flux issu de l'adsorbeur en étape de dépressurisation à co-courant et une partie du flux de production 3.4. Method according to claim 3, characterized in that the first depressurization sub-step is a partial equilibration sub-step in which is introduced into the adsorber repressurization step all of the flow from the adsorber in co-current depressurization step and part of the production flow 3.
5. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comprend une sous- étape d'équilibrage partiel dans laquelle le flux issu de l'adsorbeur en étape de dépressurisation est introduit en partie dans un adsorbeur en étape de repressurisation et en partie dans un adsorbeur en étape d'élution.5. Method according to claim 2 or 3, characterized in that it comprises a sub-partial balancing step in which the flow from the adsorber depressurization stage is introduced in part into an adsorber repressurization step and partly in an adsorber in the elution stage.
6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux sous-étapes d'élution et en ce que l'étape de dépressurisation comprend une sous-étape dans laquelle le flux issu de l'adsorbeur en étape de dépressurisation est divisé pour être introduit dans au moins deux adsorbeurs en sous étapes d'élution.6. Method according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises at least two elution sub-stages and in that the depressurization step comprises a substep in which the flow from the adsorber in depressurization step is divided to be introduced into at least two adsorbers in elution sub-stages.
7. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'on réalise, durant l'étape de dépressurisation au moins un équilibrage partiel et un équilibrage total.7. Process according to claim 1, characterized in that during the depressurization step at least partial equilibration and total equilibration are carried out.
8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une étape de recycle d'une partie au moins des flux sortant du ou des adsorbeurs en phase de régénération en comprimant ladite partie recyclée jusqu'à la haute pression du cycle et en alimentant au moins un des adsorbeurs en phase d'adsorption par ladite partie recyclée.8. Method according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises at least one step of recycling at least a portion of the stream leaving the adsorber or adsorbers regeneration phase by compressing said recycled portion to the high pressure of the cycle and feeding at least one of the adsorbers adsorption phase by said recycled portion.
9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pression basse PBP est inférieure ou égale à 2 bars et le ratio d'équilibrage Neq est plus proche de la valeur de 1 ,8lnPHp - 3,5 que de la valeur de 0,6lnPHp -1 ,8, PHp.9. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the low pressure P BP is less than or equal to 2 bar and the balancing ratio Neq is closer to the value of 1, 8lnP H p - 3,5 that the value of 0.6 lnP H p -1, 8, P H p.
10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la pression basse PBP est supérieure ou égale à 6 bars et le ratio d'équilibrage Neq est plus proche de la valeur de 0,6lnPHp -1 ,8, PHp que de la valeur de 1 ,8lnPHp - 3,5. 10. Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the low pressure P BP is greater than or equal to 6 bar and the balancing ratio Neq is closer to the value of 0.6lnP H p -1 , 8, P H p than the value of 1. 8lnP H p - 3.5.
EP07858699A 2006-12-08 2007-11-15 Process for producing hydrogen from a hydrogen-rich gas Withdrawn EP2121166A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0655386A FR2909570A1 (en) 2006-12-08 2006-12-08 PROCESS FOR PRODUCING HYDROGEN FROM HYDROGEN-RICH GAS
PCT/FR2007/052343 WO2008068436A1 (en) 2006-12-08 2007-11-15 Process for producing hydrogen from a hydrogen-rich gas

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2121166A1 true EP2121166A1 (en) 2009-11-25

Family

ID=38222080

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP07858699A Withdrawn EP2121166A1 (en) 2006-12-08 2007-11-15 Process for producing hydrogen from a hydrogen-rich gas

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP2121166A1 (en)
CN (1) CN101573170A (en)
FR (1) FR2909570A1 (en)
WO (1) WO2008068436A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MY180592A (en) * 2014-06-30 2020-12-03 Shell Int Research Method for processing a gas mixture

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4340398A (en) * 1981-05-20 1982-07-20 Union Carbide Corporation Pressure swing adsorption recovery
FR2788993B1 (en) * 1999-01-29 2001-02-23 Air Liquide PROCESS FOR PURIFYING GAS BY ADSORPTION
FR2811241B1 (en) * 2000-07-07 2002-12-13 Ceca Sa PROCESS FOR THE PURIFICATION OF HYDROGEN-BASED GASEOUS MIXTURES USING CALCIUM ZEOLITE X
FR2836060B1 (en) * 2002-02-15 2004-11-19 Air Liquide METHOD AND UNIT FOR PRODUCTION OF HYDROGEN FROM A HYDROGEN-RICH LOAD GAS
FR2892322A1 (en) * 2005-10-24 2007-04-27 Air Liquide Pressure swing adsorption for producing hydrogen enriched gaseous fraction from feedstock gas, comprises introducing the gas into an adsorber to adsorb the gas in a high pressure of cycle, and terminating the introduced gas in the adsorber

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2008068436A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2008068436A1 (en) 2008-06-12
CN101573170A (en) 2009-11-04
FR2909570A1 (en) 2008-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1517738B1 (en) Method for treating at least one feed gas mixture by pressure swing adsorption
FR2916363A1 (en) PROCESS FOR PURIFYING A CPSA GAS WITH TWO REGENERATION BEARINGS AND PURIFICATION UNIT FOR CARRYING OUT SAID METHOD
EP0350373B1 (en) Process for treating a gas mixture by adsorption
EP0798028B1 (en) Pressure swing adsorption process for treating a gas mixture
FR2953505A1 (en) PROCESS FOR PRODUCTION OF HYDROGEN COMBINED WITH CARBON DIOXIDE CAPTURE
EP1476244A1 (en) Method for treatment of a gaseous mixture comprising hydrogen and hydrogen sulphide
FR2788993A1 (en) PROCESS FOR PURIFYING GAS BY ADSORPTION
EP3052217B1 (en) Method of pressure swing adsorption with regulation
EP1458461B1 (en) Method for treating a gas mixture by adsorption
EP1018488A1 (en) Process and apparatus for the production of carbon monoxide
EP3756749A1 (en) Treatment of a flow of methane comprising voc and carbon dioxide by a combination of an adsorption unit and a unit for separating by membrane
EP0923977B1 (en) Process for gas separation using adsorption with variable production rate
EP1480732B1 (en) Method for the production of hydrogen from a hydrogen-rich feed gas
FR2891538A1 (en) Hydrogen-enriched gas flow and liquefied petroleum gas production comprises adjusting pressure and reducing temperature of flow containing hydrocarbons
EP0868936B1 (en) Process and apparatus for separating a gas mixture by adsorption
EP2121166A1 (en) Process for producing hydrogen from a hydrogen-rich gas
FR2892322A1 (en) Pressure swing adsorption for producing hydrogen enriched gaseous fraction from feedstock gas, comprises introducing the gas into an adsorber to adsorb the gas in a high pressure of cycle, and terminating the introduced gas in the adsorber
FR2836062A1 (en) Production of hydrogen from a hydrogen-rich feed gas by pressure swing adsorption comprises recycling compressed effluents from adsorbers in regeneration phase to adsorbers in absorption phase
EP3402585B1 (en) H2 psa with modification of the feed gas flow
FR2899890A1 (en) Pressure swing adsorption process to produce hydrogen-rich gaseous fraction from feed gas containing hydrogen, comprises introducing feed gas through first adsorber at high pressure cycle to eliminate adsorbent in first adsorber

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20090708

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MT NL PL PT RO SE SI SK TR

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
17Q First examination report despatched

Effective date: 20100916

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20110127