FI85953C - Foerfarande foer framstaellning av en syreprodukt med en renhetsgrad av 95% fraon omgivande luft. - Google Patents

Foerfarande foer framstaellning av en syreprodukt med en renhetsgrad av 95% fraon omgivande luft. Download PDF

Info

Publication number
FI85953C
FI85953C FI880985A FI880985A FI85953C FI 85953 C FI85953 C FI 85953C FI 880985 A FI880985 A FI 880985A FI 880985 A FI880985 A FI 880985A FI 85953 C FI85953 C FI 85953C
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
pressure
gas
layer
oxygen
layers
Prior art date
Application number
FI880985A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI880985A0 (fi
FI880985A (fi
FI85953B (fi
Inventor
Shivaji Sircar
Original Assignee
Air Prod & Chem
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 Prod & Chem filed Critical Air Prod & Chem
Publication of FI880985A0 publication Critical patent/FI880985A0/fi
Publication of FI880985A publication Critical patent/FI880985A/fi
Publication of FI85953B publication Critical patent/FI85953B/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI85953C publication Critical patent/FI85953C/fi

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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2253/00Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10Inorganic adsorbents
    • B01D2253/104Alumina
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2253/00Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10Inorganic adsorbents
    • B01D2253/106Silica or silicates
    • B01D2253/108Zeolites
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2256/00Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/12Oxygen
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/10Single element gases other than halogens
    • B01D2257/102Nitrogen
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/80Water
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2259/00Type of treatment
    • B01D2259/40Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/404Further details for adsorption processes and devices using four beds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)

Description

1 85953
Menetelmä puhtausasteeltaan 95-%risen happltuotteen valmistamiseksi ympäröivästä Ilmasta
Esillä oleva keksintö koskee hapen erottamista 11-5 masta palnevaihteluadsorptlon (PSA = pressure swing adsorption) avulla ja keksintö kohdistuu erityisesti prosessiin oleellisesti typpivapaan hapen valmistamiseksi suoraan ympäröivästä ilmasta.
Lukuisat aikaisemmat patentit selostavat erilaisia 10 paineenvaihtelu-adsorptiomenetelmiä typen adsorboimiseksi selektiivisesti ympäröivästä ilmasta, jolloin otetaan talteen hapella rikastunut tuotevirta. Vaikkakin tällaisella hapen rikastamalla ilmalla on edullista käyttöä monissa eri sovellutuksissa, tarvitaan oleellisesti typpivapaata 15 happituotetta joihinkin kemiallisiin prosesseihin, lää kintä-, hitsaus- ja muihin käyttötarkoituksiin. Kuitenkin useimmilla tunnetuilla PSA-menetelmillä voidaan tehokkaasti valmistaa vain enintään noin 80-90 % 02 sisältävää tuotetta ympäröivästä ilmasta, koska tuotannon teho laskee 20 liiallisesti pyrittäessä tuotteeseen, jonka happipuhtaus on korkeampi.
Siinä tapauksessa, että toivotaan happipitoisuudeksi noin 95 % tai sitä korkeampaa arvoa, täytyy turvautua nestemäisen hapen (LOX liquid oxygen) hankkimiseen 25 tai kryogeenisten, alhaisia lämpötiloja käyttävien menetelmien käyttämiseen hapen talteenottamiseksi ilmasta. Nämä vaihtoehdot vaativat ensimmäisessä tapauksessa nestemäisen hapen kuljettamisen käyttöpaikalle, ja jälkimmäisessä tapauksessa erittäin puhtaan hapen valmistaminen 30 kryogeenisesti paikan päällä on ei-toivottavaa taloudelliselta kannalta, ellei laitoksen koko ole kyllin suuri.
PSA-prosesseja on myös suunniteltu erittäin puhtaan hapen valmistamiseksi 2-vaiheisten operaatiomenetelmien avulla, jolloin happirikasta ilmaa valmistetaan ensiksi 35 ympäröivästä ilmasta, jonka jälkeen siitä poistetaan jäi- 2 85953 jellä olevat typpi- ja argonepäpuhtaudet. Tällaiset 2-vaiheiset operaatiot ovat kuitenkin hankalia käytettäviksi, sillä ne vaativat monia adsorptiolaitteita ja kompleksisia putkituksia, minkä lisäksi kokonaiserotuskyky on 5 varsin alhainen.
Aikaisempien tämän alan eri patenttien joukossa, jotka kohdistuvat PSA-menetelmiin hapen rikastaman tuote-kaasun valmistamiseksi tai jotka koskettelevat näitä menetelmiä, vain US-patentissa 3 717 974 on esimerkki, joka 10 kohdistuu 95 % 02 sisältävän tuotteen valmistamiseen. Zeo-liittiset adsorbentit, joita on käytetty hapen ja typen valmistamiseen ilmasta, adsorboivat selektiivisesti typpeä syöttöilmasta, mutta eivät osoita minkäänlaista selektii-visyyttä hapen ja argonin välillä. Niinpä korkein mahdol-15 linen 02-puhtaus, joka voidaan saavuttaa PSA-menetelmän avulla, on 95,7 % 02 (täydellinen typen poisto). Niinpä, vaikkakin eräitä tämän alan aikaisempia PSA-järjestelmiä voidaan mainostaa sillä, että voidaan saavuttaa tuotanto tai lähestyä tuotantoa, joka merkitsee ilmasta valmistet-20 tua kaasutuotetta, jossa on noin 95 % 02, tällainen tulos voidaan saavuttaa vain huonomman tehon kustannuksella. PSA-prosessin teho huononee kun happituotteen puhtaus suurenee; sekä spesifinen tuotantokapasiteetti (ilmaistuna kg:oissa tuotehappea/kg zeoliittia/jakso, samoin kuin ha-25 pen talteensaanto, pienenevät 02-puhtauden suuretessa. Loppujen lopuksi suurin osa PSA-prosesseista on suunniteltu tuottamaan optimituotteena kaasua, joka sisältää noin 85-92 % 02.
Tyypillisiä PSA-monikolonnijärjestelmiä ympäröivän 30 ilman fraktioimiseksi ja hapen ja/tai typen osalta rikastuneen poistokaasun talteenottamiseksi on selostettu US-patentissa 3 923 477, 4 013 429, 4 065 272 ja 4 329 158. Vaikkakin eräät näistä ja muista patenteista esittävät typen adsorptiota ilmakehän ilmasta ilmakehän painetta 35 korkeammassa paineessa ja typen kuormittaman adsorbentti- 3 85953 kerroksen desorboimista tyhjön avulla, ei mikään näistä (lukuunottamatta edellä mainittua US-patenttia 3 7171 974) esitä sellaisen tuotteen valmistusta, jonka happipitoisuus on 95 % tai sitä suurempi.
5 Viitatussa US-patentissa 3 717 974 esitettyjen eri menettelytapojen joukossa selostetaan sellaisen tuotteen valmistusta, jonka 02-puhtaus on noin 95 %, vain patentin esimerkissä 1. Suunnitellun, puhtaudeltaan korkean 02-tuotteen saamiseksi käytetään 9-vaiheista menetelmää: adsorp-10 tio, 4 paineenalennusvaihetta, joita seuraa tyhjennys lähes ympäristön paineeseen, sen jälkeen 3 uudelleenpaineis-tusvaihetta. Puhtaudeltaan noin 95 %:ista 02-tuotetta saadaan esimerkin mukaan, jolloin talteensaanto on noin 40 % ja tuotantokapasiteetti noin 0,035 grammamoolia/kg adsor-15 benttia. Patentin esimerkissä käytetyn adsorptiopaineen ollessa 1,05 kg/cm2 (70 psi) adsorptio/desorptiopainesuhde on noin 4,8.
Kuten jäljempänä esitetään, saadaan esillä olevan keksinnön mukaan puhtaudeltaan erittäin korkealaatuinen 20 happituote ilmakehän ilmasta huomattavasti suuremmin saannoin kuin tähän asti yksinkertaistetulla ja kustannusten kannalta tehokkaalla nelivaiheisella PSA-prosessilla, joka käsittää adsorption kohtuullisessa, ilmakehän painetta korkeammassa paineessa ja desorption kohtuullisessa, ilma-25 kehän painetta alemmassa paineessa edellä esitetyn adsorp-tio/desorptio-painesuhteen puitteissa.
Esillä oleva keksintö tarjoaa uuden painevaihtelu-adsorptio (PSA)-prosessin oleellisesti typpivapaan (r^gs % 02 + 5,0 % Ar + N2) happituotteen valmistamiseksi yhtäjak-30 soisesti suoraan ympäröivästä ilmasta. Keksinnön mukaisen menetelmän tunnusomaiset piirteet ilmenevät patenttivaatimuksesta 1.
Keksinnön peruspiirteitä ovat (1) ilmakehän painetta korkeammassa paineessa tapahtuvan adsorptiovaiheen, " 35 jossa paine on enintään noin 8 ilmakehää, käyttäminen sekä 4 85953 sellaisen ilmakehän painetta alemman desorptiovaiheen käyttäminen, että absoluuttinen paine adsorptiovaiheen aikana on vähintään 20 kertaa niin suuri kuin mitä käytetään desorption aikana; ja (2) yhtään arvokasta tuotetta ei 5 kuluteta adsorbenttikolonnien tyhjennyspuhdistukseen. Adsorption ja desorption välinen suuri painesuhde tekee mahdollisesti puhtaudeltaan noin 95 %:isen hapen valmistamisen hyvin tehokkaasti ja tuotehappea käyttävän tyhjennys-vaiheen puuttuminen suurentaa hapen talteensaantoa.
10 Keksinnön käytäntöön saattaminen edellyttää 4 yk sinkertaista vaihetta: (1) ilman johtaminen ilmakehän painetta korkeammassa paineessa adsorbenttikerroksen läpi, joka selektiivisesti sorboi typpeä, (2) kerroksessa vallitsevan paineen alentaminen suunnilleen ilmakehän painee-15 seen, (3) evakuointi sorboituneen kaasun poistamiseksi ja (4) uudelleenpaineistaminen tuotehapella adsorptiopainee-seen.
Kuvio 1 on kaaviomainen virtausdiagrammi, joka valaisee keksinnön toteuttamiseen soveltuvaa järjestelmää. 20 Kuvio 2 esittää graafisesti keskimääräisiä painei ta adsorptiokolonneissa ja poistuvan kaasun koostumusta vastaavasti paineen alentamisen (A) ja evakuoinnin (B) aikana.
Keksinnön mukainen prosessin kulku voidaan suorit-25 taa monikolonnisessa, paineen muutoksia käyttävässä adsorptio järjestelmässä, joka toimii kolonnit rinnakkain, jolloin jokainen kolonni on vuorollaan (a) adsorptiovai-heessa, jolloin siihen johdetaan ympäristön ilmaa ilmakehän painetta korkeammalla paineella, jota vaihetta seuraa-30 vat järjestyksessä (b) paineen alennus kaasua poistamalla, (c) evakuointi ja (d) uudelleenpaineistaminen osalla ad-sorptiovaiheen aikana poistettua puhdasta tuotehappea. Jo-kaiseen adsorptiokolonniin on pakattu kerros kuivausainet-ta 25 kolonnin syöttöpäähän ja sen jälkeen kerros molekyy-'> - 35 liseula-zeoliittiadsorbenttia, joka ensisijassa adsorboi ti 5 85953 typpeä, kuten mordeniittiä tai tyyppiä X, Y tai A olevia seuloja tai erilaisia tällaisten adsorbenttien kationin-vaihtomuotoja käyttämällä yksinkertaista kationia tai kationien binäärisiä yhdistelmiä, jotka kationit on valittu 5 jaksollisen järjestelmän ryhmien I ja II metalleista, edullinen kuivausaine on alumiinioksidi ja edullinen zeo-liittikerros on kalsium-vaihdettu molekyyliseula A, X tai Y.
Toiminnan jatkuvuuden ylläpitämiseksi tarvitaan 3 10 tai 4 rinnakkaista adsorbenttikolonnia. Neljän kolonnin järjestelmä esitetään oheisten piirustusten kuviossa 1. Käsittelemätöntä ilmaa puristetaan vähintään noin 1½ ilmakehän paineeseen ja johdetaan lämpötilassa, joka on välillä 10-49°C, sen jälkeen toivotussa järjestyksessä kolon-15 neihin A, B, C tai D. Olettaen, että kolonniin A syötetään käsiteltävää ilmaa, saatetaan muutoin käsittelemätön ympäristön ilma toivottuun, ilmakehän painetta korkeampaan paineeseen kompressorin 10 avulla, joka syöttää ilman syöttöjakojohtoon 12, josta ilma kulkee johtoon 15 avoi-20 men venttiilin 20 kautta. Kokoonpuristettu ilma jäähdytetään lähelle ympäristön lämpötilaa ja lauhde poistetaan jäähdytin/lauhdutin-laitteessa 11 ennen ilman syöttämistä jakojohtoon 12. Adsorbenttikolonniin tuleva syötetty kaasu kulkee ensiksi kuivausainekerroksen 25 läpi ja sen jälkeen 25 seuraavaan molekyyliseula-adsorbenttikerrokseen ja sen läpi, jossa kerroksessa typpi adsorboituu selektiivisesti ja osa vähemmän voimakkaasti adsorboituneesta hapesta (ynnä argonista) poistuu kokoomajohtoon 30 johdon 32 ja avoimen venttiilin 41 kautta. Johdosta 30 poistuu erittäin 30 puhdas happi tasaussäiliöön 5, josta se voidaan johtaa pois toivottua käyttöä varten johtoa 31 pitkin. Tasaus-säiliötä ei tarvita eräissä sovellutuksissa.
Ennakolta määrätyn toiminta-aikajakson päättyessä lakkaa pylväässä A tapahtuva adsorptiovaihe ja ilmansyöt-: 35 tö siirretään johonkin toiseen kolonneista, jossa sen jäi- 6 85953 keen alkaa adsorptiovaihe, avaamalla yksi venttiileistä 21, 22 tai 23, jotka kukin liittyvät asianomaiseen kolonniin. Jokaisessa kolonneista A-D tapahtuu vuorollaan sama vaihesarja.
5 Kolonnissa A tapahtuneen adsorptiovaiheen päätyt tyä alennetaan siinä vallitsevaa painetta johtamalla siitä kaasua päinvastaiseen suuntaan johtoon 50 tämän jälkeen avatun venttiilin 51 kautta. Kaasun poistamista jatketaan siksi kunnes kolonni on desorptiovaiheessa saatettu liki-10 main ilmakehän paineeseen. Kun kolonni A on saatettu suunnilleen ilmakehän paineeseen, suljetaan venttiili 51 ja aloitetaan kolonnin evakuointi.
Kolonnin evakuointi suoritetaan tyhjöjohdon 60 kautta ja tyhjöpumpun 61 avulla. Tällöin kolonnin A eva-15 kuointi tapahtuu sen jälkeen, kun venttiili 51 on suljettu avaamalla venttiili 62.
Kolonnin A evakuoinnin aikana ja vuorollaan rinnakkaisten kolonnien evakuoinnin aikana, kolonni saatetaan alipaineen alaiseksi, jonka suuruus on 60-300 torria (n. 20 8-40 kPa), mikä on 5 % tai vähemmän adsorptiovaiheen aika na ylläpidetystä absoluuttisesta paineesta. Evakuoitaessa poistuu suurin osa adsorboituneesta typestä ja hapesta (ja muista epäpuhtauksista, joita voi olla läsnä) molekyyli-seula-adsorbenttikerroksesta samoin kuin vesi kuivausaine-·' 25 kerroksesta.
-Kolonnin A evakuointi lopetetaan sulkemalla venttiili 62, jonka jälkeen kolonni A saatetaan jälleen toivo-tun ylipaineen alaiseksi avaamalla venttiili 72 puhtaan happituotteen johtamiseksi kolonniin varastosäiliöstä 5 30 syöttöjohdon 71 kautta tai johtamalla suoraan osa hapella rikastuneesta tuotekaasusta, jota saadaan viereisessä kolonnissa, jossa tällöin tapahtuu korkeapaineiden adsorp-tiovaihe. Kun kolonnissa A vallitsee toivottu ylipaine, suljetaan venttiili 72 ja venttiilit 20 ja 41 avataan " 35 uudelleen kuvatun toimintavaihesarjän toistamiseksi alka- maila adsorptiosta, I: 7 85953
Vaikkakin voidaan kokemusperäisesti valita erilaisia aikajaksoja optimaalisen tehon saavuttamiseksi, on edullista käyttää järjestelmää, jossa on 4 adsorptiokolon-nia, jolloin selostetun sarjan jokaista neljää vaihetta 5 suoritetaan yhtä pitkän ajan verran. Voidaan käyttää sopivasti neljän minuutin jaksoa, jossa yhden minuutin pituinen aikajakso on tarkoitettu kutakin vaihetta varten, jotka ovat (a) adsorptio, (b) paineen alennus, (c) evakuointi ja (d) uudelleenpaineistaminen. Neljästä kolonnista on 10 jokaisen kolonnin toiminta neljän minuutin jaksossa ja venttiilien asennot esitetty taulukossa 1.
Adsorptiovaiheen alkukesto valitaan etukäteen siten, että syöttökaasussa oleva typpi jatkaa adsorboitumis-taan ja vaihe päättyy vähän ennen kuin typpeä joutuu hai-15 tallinen määrä poistuvaan 02-tuotteeseen. Aikajaksot selostettuja vaiheita varten, joita käytetään adsorbentin regeneroimiseen, on suunniteltu riittävän pitkiksi, jotta poistuva aine täyttää jokaisen sille tarkoitetuista toi- 20 Taulukko 1
Aika Kolonni Venttiilien asento (min) A B C D 20 21 22 23 41 42 43 44 51 52 53~54 62 63 64 65 72 73 74 7 0- 1 Ad Ds Ev Rp oxxxoxxxxoxxxxoxxxx 1- 2 Ds Ev Rp Ad xxxoxxxooxxxxoxxxxo 25 2- 3EvRpAdDs xxoxxxoxxxxooxxxxox 3- 4 RpAdOsEv xoxxxoxxxxoxxxxooxx
Ad * Adsorptio o * avoinna
Ds = Desorptio x * suljettuna 30 Ev = Evakuointi
Rp = Uudelleenpaineistus
Kuten edellä esitettiin, alennetaan adsorption jälkeen typen kuormittaman kolonnin paine sen jälkeen poista-35 maila kaasua kolonnin sisäänsyöttöpäästä. Näin poistettu kaasu sisältää ei-adsorboitunutta happea (kerroksen onte- s 85953 loissa olevaa) ja jonkin verran mukana adsorboitunutta happea, jotka kaasut, kuten piirustuksessa on esitetty, johdetaan johtoon 50. Sen sijaan, että näin poistettu kaasu jätettäisiin käyttämättä, voidaan sitä mahdollisesti 5 käyttää prosessissa osaksi rinnakkaisen kolonnin uudel-leenpaineistamiseen, jolloin 02:n talteensaantoa saadaan edelleen suurennetuksi. Olettaen, että adsorptiovaihe kolonnissa A on päättynyt ja kolonni D on evakuoitu ja on valmiina paineistettavaksi uudelleen, voidaan kolonnista A 10 tämän kolonnin vastakkaiseen suuntaan tapahtuvan paineen-alennuksen aikana poisjohdettu kaasu johtaa evakuoituun kolonniin (D) syöttösuuntaan nähden vastakkaisessa suunnassa siksi kunnes paine kolonneissa A ja D on oleellisesti tasoittunut. Tällaisen paineen tasoittumisen jälkeen 15 saatetaan kolonni A suunnilleen ilmakehän paineeseen jatkamalla kaasun poisjohtamista, kun taas kolonni D saatetaan tarkoitettuun, ilmakehän painetta korkeampaan adsorp-tiopaineeseen tasaussäiliöstä 5 johdetun erittäin puhtaan hapen avulla tai siirtämällä suoraan osa 02-tuotteesta jos-20 takin toisesta kolonnista, kuten edellä on esitetty. Sopivat venttiilit ja putkitukset tulee järjestää tunnetulla tavalla paineentasausvaiheen toteuttamiseksi käytännössä.
Vaikkakin kuvattu ja selostettu prosessi on tarkoitettu edulliseen PSA-järjestelmään, jossa on neljä rinnak-25 käin toimivaa absorbenttikolonnia, on selvää, että muitakin järjestelyjä voidaan käyttää. Lisäesimerkkinä voidaan esittää, että keksinnön toteuttamiseen käytetty nelivaiheinen sarja voidaan suorittaa kolme kolonnia käsittävässä järjestelmässä käyttämällä taulukossa 2 esitettyä aika-_· 30 taulua. On myös mahdollista suorittaa esillä olevan keksinnön mukainen jaksosarja käyttämällä vain yhtä tai kah-ta adsorbenttikolonnia kaasun varastosäiliöiden yhteydessä.
il 9 85953
Taulukko 2
Aika _Kolonni_ (min. ) _A_B_JZ_
5 0-0,5 AD EV DS
0,5-1,0 AD RP EV
1.0- 1,5 DS AD EV
1,5-2,0 EV AD RP
2.0- 2,5 EV DS AD
10 2,5-3,0 RP EV AD
AD = Adsorptio DS = Desorptio EV = Evakuointi 15 RP = Uudelleenpaineistus
Keksinnön mukainen prosessi testattiin jäljitelty-jen ajojen avulla käyttämällä kolonnia, johon oli pakattu kerros alumiinioksidi-kuivausainetta kolonnin siihen pää-20 hän, johon ilmaa syötetään, ja sen päälle kerros kalsium X molekyyliseula-adsorbenttia. Syöteilmaa johdettiin jatkuvasti kuivausaine- ja adsorbenttikerroksen läpi kolmen ilmakehän paineella, samalla kun kolonnista johdettiin pois muodostunutta primääristä poistoilmaa, joka sisälsi 25 noin 95 % 02, oleellisesti syöttöpaineella. Kerroksissa vallitseva paine alennettiin lähelle ympäristön painetta poistamalla kaasua vastavirtaan ja sen jälkeen evakuoitiin noin 75 torrin paineeseen. Evakuoidun kolonnin uudelleen-paineistaminen kolmen ilmakehän paineeseen suoritettiin : 30 käyttämällä synteettistä kaasuseosta, joka sisälsi 95 % 02 ja 5 % Ar. Jaksojen jatkuvuustila saavutettiin noin 8-10 jakson jälkeen. Ainetasapainot on esitetty taulukkona taulukossa 3. Kuvio 2 esittää kolonnin keskimääräistä painetta ja poistokaasun koostumusta desorboituneiden kaasumää- 35 rien funktioina vastaavasti (A) paineen alennuksen ja (B) evakuoinnin aikana. Kolonnista saadun paineenalennuskaasun 10 85953 ja evakuoidun kaasun keskimääräiset 02-konsentraatiot ovat vastaavasti noin 18 ja 10 % (mooli-%). Näiden kahden virran keskimääräinen 02-konsentraatio on noin 14 %.
5 Taulukko 3
Sisään Ulos
Yhteen- Yhteen- sä_ __2_ 7JJ2 sä_ °2 10 Syöttöilma 21 1,31 0,275 Poistettu 95,5 0,924 0,880 kaasu
Paineistus- kaasu 95 0,83 0,795 Paineen- 18,5 0,602 0,113 alennus 2,14 1,070 Evakuointi 10,0 0,616 0,062 15 2,142 1,055
Syöttöilman nopeus * 48,8 kg-moolia/tunti/m2 Syöttöilman paine = 3 ilmakehää Syöttöilman lämpötila = 21°C 02-tuote 0,094 (95 % 02) 20 02:n saanto = 34 %
Kuten esitetyistä tuloksista nähdään, saavutettiin suuri hapen tuotantokapasiteetti (0,094 grammamoolia kg:aa kohti adsorbenttia) happipitoisuuden ollessa 95 %. Vertai-25 luluvut 90 %:isella happituotantotasolla tyypillisille PSA-järjestelmille ovat suuruusluokkaa enintään noin 0,08 grammamoolia kg:aa kohti adsorbenttia 50 %:isella 02-tal-teensaannolla (US-patentti 4 013 429) ja noin 0,04 grammamoolia kg:aa kohti adsorbenttia 40 %:isella 02-talteensaan-: 30 nolla (US-patentti 4 329 158). US-patentissa 3 717 974 esitetty kompleksisen PSA-prosessin hapen tuotantokyky on ainoastaan 0,035 grammamoolia kg:aa kohti adsorbenttia 95 %:isella 02-puhtaudella (talteensaanto 40 %). Tällöin esillä oleva keksintö aikaansaa oleellisesti parantuneen 02-35 tuotantokapasiteetin ja tuotteen puhtaus on toivotun korkea .
li

Claims (7)

11 85953
1. Menetelmä happituotteen, jonka puhtausaste on noin 95 %, valmistamiseksi ja talteenottamiseksi ympäröi-5 västä ilmasta yhtäjaksoisessa operaatiossa, tunnet-t u siitä, että menetelmä käsittää seuraavat vaiheet: a) johdetaan ympäröivää ilmaa ilmakehän painetta korkeammalla paineella, joka on enintään noin 8 ilmakehää (n. 810 kPa), peräkkäin kiinteän kuivausainekerroksen lä- 10 pi tämän kanssa kaasuvirtausyhteydessä olevaan toiseen kerrokseen ja sen läpi, joka toinen kerros käsittää ad-sorbenttia, joka kykenee selektiivisesti pidättämään typpeä, mutta ei happea, samalla kun mainitusta toisesta kerroksesta johdetaan pois ja kootaan primäärisenä pois-15 tovirtauksena happirikasta, oleellisesti typestä vapautettua tuotetta oleellisesti syöttökaasun paineessa, jolloin osa tästä poistovirrasta poistetaan prosessista hap-pituotteena, jonka puhtausaste on noin 95 %; b) vaiheen (a) lopussa keskeytetään ilman johtami-20 nen mainittuihin kerroksiin ja johtamatta näihin enempää kaasua, alennetaan kerroksissa vallitseva paine suunnilleen ilmakehän paineeseen poistamalla kaasua suuntaan, joka on päinvastainen kuin vaiheessa (a), jolloin kysymyksessä oleva kaasu virtaa adsorbenttikerroksen läpi kui-- 25 vausainekerrokseen ja sen läpi johdettavaksi siitä pois; c) kaasunpoiston jälkeen evakuoidaan kerrokset ilmakehän painetta alempaan paineeseen, joka on korkeintaan 5 % vaiheessa (a) käytetystä ilmakehän painetta korkeammasta arvosta; ja 30 d) palautetaan kerrokset vaiheen (a) alkuperäiseen, ilmakehäpainetta korkeampaan paineeseen johtamalla kerroksiin happirikasta kaasua, joka sisältää osan vaiheen (a) aikana koottua primääristä, poistettua kaasua uuden jakson aloittamiseksi mainitussa järjestyksessä aloittamalla vai-35 heella (a); jolloin kumpikin vaiheista (c) ja (d) suoritetaan kerrosten läpi tapahtuvan kaasuvirtauksen saamiseksi 85953 kulkemaan suunnassa, joka on samansuuntainen kuin suunta valheessa (b).
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ympäröivän ilman johtaminen 5 mainittujen peräkkäisten kerrosten läpi suoritetaan paineessa, joka on välillä 1,5-8 ilmakehää (n. 150-810 kPa).
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kerrosten evakuointi suoritetaan paineella, joka on välillä 60-300 torria (n. 8-40 10 kPa).
4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaihesarja suoritetaan kussakin neljässä selektiivisessä adsorbenttikerroksessa, joita edeltää kiinteä kuivausainekerros, ympäröivän ilman syöt- 15 tösuunnassa, ja oleellisesti yhtä pitkä ajanjakso käytetään kussakin vaiheessa.
5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ennen vaiheesta (a) poistuvan primäärisen virtauksen johtamista evakuoituun kerrok- 20 seen nämä kerrokset saatetaan paineeltaan väliarvossa olevalle tasolle johtamalla niihin kaasua, jota on saatu rinnakkaisesta kerroksesta vaiheessa (b) suoritetun kaa-sunpoiston aikana.
6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 25 tunnettu siitä, että kuivausainekerros käsittää alumiinioksidia ja typpeä selektiivisesti adsorboiva aine on molekyyliseula-zeoliitti.
7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuivausainekerros ja typpeä 30 selektiivisesti adsorboiva aine on sovitettu peräkkäisiksi kerroksiksi yksittäisessä kolonnissa. 13 85953
FI880985A 1987-03-04 1988-03-03 Foerfarande foer framstaellning av en syreprodukt med en renhetsgrad av 95% fraon omgivande luft. FI85953C (fi)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US2186287 1987-03-04
US07/021,862 US4756723A (en) 1987-03-04 1987-03-04 Preparation of high purity oxygen

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI880985A0 FI880985A0 (fi) 1988-03-03
FI880985A FI880985A (fi) 1988-09-05
FI85953B FI85953B (fi) 1992-03-13
FI85953C true FI85953C (fi) 1992-06-25

Family

ID=21806558

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI880985A FI85953C (fi) 1987-03-04 1988-03-03 Foerfarande foer framstaellning av en syreprodukt med en renhetsgrad av 95% fraon omgivande luft.

Country Status (6)

Country Link
US (1) US4756723A (fi)
EP (1) EP0281876A1 (fi)
JP (1) JPS63230505A (fi)
CA (1) CA1304699C (fi)
FI (1) FI85953C (fi)
NO (1) NO170260C (fi)

Families Citing this family (55)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2562326B2 (ja) * 1987-08-07 1996-12-11 住友精化株式会社 空気から高濃度酸素を取得する方法
US4896514A (en) * 1987-10-31 1990-01-30 Kabushiki Kaisha Toshiba Air-conditioning apparatus
US4813979A (en) * 1988-02-02 1989-03-21 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Secondary oxygen purifier for molecular sieve oxygen concentrator
US4950311A (en) * 1988-03-07 1990-08-21 White Jr Donald H Heaterless adsorption system for combined purification and fractionation of air
FR2633847B1 (fr) * 1988-07-08 1991-04-19 Air Liquide Procede de traitement d'un melange gazeux par adsorption
DE3829584A1 (de) * 1988-09-01 1990-03-08 Bayer Ag Trennung von gasgemischen durch vakuum swing adsorption in einem zwei-adsorber-system
DE3830506A1 (de) * 1988-09-08 1990-03-15 Bergwerksverband Gmbh Verfahren zur gewinnung von stickstoff aus sauerstoff und stickstoff enthaltenden gasgemischen mittels druckwechseladsorption an kohlenstoff-molekularsieben
US4916630A (en) * 1988-09-30 1990-04-10 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Bed tester for molecular sieve oxygen concentrator
US5137549A (en) * 1988-10-14 1992-08-11 Vbm Corporation Two stage super-enriched oxygen concentrator
DE3842930A1 (de) * 1988-12-21 1990-06-28 Bayer Ag Verfahren zur adsorptiven sauerstoffanreicherung von luft mit mischungen aus ca-zeolith a molekularsieben mittels vakuum-swing-adsorption
US4880443A (en) * 1988-12-22 1989-11-14 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Molecular sieve oxygen concentrator with secondary oxygen purifier
FR2647431B1 (fr) * 1989-05-24 1991-08-16 Air Liquide Procede et installation de production d'oxygene gazeux sous haute pression
US5174979A (en) * 1989-10-06 1992-12-29 Uop Mixed ion-exchanged zeolites and processes for the use thereof in gas separations
US4973339A (en) * 1989-10-18 1990-11-27 Airsep Corporation Pressure swing absorption process and system for gas separation
JPH04502581A (ja) * 1989-10-27 1992-05-14 ポール・コーポレーション 気体からの成分を収着する装置および方法
US5032150A (en) * 1989-11-03 1991-07-16 The Ohio State University Pressure swing adsorption
JP3076912B2 (ja) * 1989-11-08 2000-08-14 株式会社日立製作所 混合ガスの分離方法及び装置
US4964888A (en) * 1989-12-27 1990-10-23 Uop Multiple zone adsorption process
US4971609A (en) * 1990-02-05 1990-11-20 Pawlos Robert A Portable oxygen concentrator
US5228888A (en) * 1990-03-23 1993-07-20 The Boc Group, Inc. Economical air separator
US5156657A (en) * 1990-03-29 1992-10-20 The Boc Group, Inc. Process for pre-purification of air for separation
US5084075A (en) * 1990-04-10 1992-01-28 Air Products And Chemicals, Inc. Vacuum swing adsorption process for production of 95+% n2 from ambient air
US5232474A (en) * 1990-04-20 1993-08-03 The Boc Group, Inc. Pre-purification of air for separation
US5082474A (en) * 1990-08-14 1992-01-21 The Boc Group, Inc Pressurization psa systems for the production of high purity product gas
US5074893A (en) * 1990-09-04 1991-12-24 On Site Gas Systems, Inc. Fluid adsorption system
DE4106547A1 (de) * 1991-03-01 1992-09-03 Bayer Ag Verfahren zur sauerstoffanreicherung
US5152813A (en) * 1991-12-20 1992-10-06 Air Products And Chemicals, Inc. Nitrogen adsorption with a Ca and/or Sr exchanged lithium X-zeolite
US5226933A (en) * 1992-03-31 1993-07-13 Ohio State University Pressure swing adsorption system to purify oxygen
AU5135593A (en) * 1992-09-22 1994-04-12 Arbor Research Corporation System for separation of oxygen from argon/oxygen mixture
US5328503A (en) * 1992-11-16 1994-07-12 Air Products And Chemicals, Inc. Adsorption process with mixed repressurization and purge/equalization
US5529610A (en) * 1993-09-07 1996-06-25 Air Products And Chemicals, Inc. Multiple zeolite adsorbent layers in oxygen separation
US5407465A (en) * 1993-12-16 1995-04-18 Praxair Technology, Inc. Tuning of vacuum pressure swing adsorption systems
US5429666A (en) * 1994-02-03 1995-07-04 Air Products And Chemicals, Inc. VSA adsorption process with continuous operation
US5411578A (en) * 1994-05-10 1995-05-02 Air Products And Chemicals, Inc. Vacuum swing adsorption process with mixed repressurization and provide product depressurization
US5985003A (en) * 1994-06-02 1999-11-16 Nippon Sanso Corporation Oxygen production process by pressure swing adsorption separation
FR2721531B1 (fr) * 1994-06-27 1996-08-23 Air Liquide Procédé de traitement d'un mélange gazeux par adsorption à variation de pression.
US5536299A (en) * 1994-09-01 1996-07-16 Praxair Technology, Inc. Simultaneous step pressure swing adsorption process
US5520720A (en) * 1994-11-30 1996-05-28 The Boc Group, Inc. Pressure swing adsorption process
US5711787A (en) * 1995-11-22 1998-01-27 Praxair Technology, Inc. Oxygen recovery pressure swing adsorption process
US5827358A (en) * 1996-11-08 1998-10-27 Impact Mst, Incorporation Rapid cycle pressure swing adsorption oxygen concentration method and apparatus
US6048384A (en) * 1997-12-09 2000-04-11 Smolarek; James PSA process and system using simultaneous top and bottom evacuation of absorbent bed
US5997612A (en) * 1998-07-24 1999-12-07 The Boc Group, Inc. Pressure swing adsorption process and apparatus
US6475265B1 (en) * 1998-10-22 2002-11-05 Praxair Technology, Inc. Pressure swing adsorption method for production of an oxygen-enriched gas
EP1318866A4 (en) * 2000-09-06 2006-06-28 Colorado Altitude Training Llc METHOD AND SYSTEM FOR ALTITUDE SIMULATION
US6792846B2 (en) * 2000-09-26 2004-09-21 Universal Oxygen, Inc. Gas delivery system
CA2329475A1 (en) * 2000-12-11 2002-06-11 Andrea Gibbs Fast cycle psa with adsorbents sensitive to atmospheric humidity
GB2386889B (en) 2002-03-25 2006-01-11 Council Scient Ind Res Process for the preparation of molecular sieve adsorbent for selective adsorption of nitrogen and argon
US7604683B2 (en) * 2005-06-14 2009-10-20 Canon Kabushiki Kaisha Gas separation method using adsorbent
US7740687B2 (en) * 2007-02-13 2010-06-22 Iacx Energy Llc Pressure swing adsorption method and system for separating gas components
JP4798076B2 (ja) * 2007-06-27 2011-10-19 株式会社Ihi 酸素濃縮器
WO2010129329A2 (en) * 2009-04-28 2010-11-11 Lehigh University Miniature oxygen concentrators and methods
WO2014130833A1 (en) 2013-02-21 2014-08-28 Lehigh University Oxygen concentrator system and method
WO2015199227A1 (ja) * 2014-06-27 2015-12-30 大阪瓦斯株式会社 ガス濃縮方法
JP6747479B2 (ja) * 2018-08-02 2020-08-26 ダイキン工業株式会社 酸素濃縮装置
CN113804535B (zh) * 2020-06-11 2022-12-16 中国石油大学(北京) 一种井口干气c15-c32分子标志物富集方法及装置

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL291467A (fi) * 1962-04-12 1900-01-01
US3430418A (en) * 1967-08-09 1969-03-04 Union Carbide Corp Selective adsorption process
DE1817004C3 (de) * 1967-12-27 1981-10-29 Takaaki Prof. Dr. Tokyo Tamura Verfahren zur Herstellung von Sauerstoff aus gewöhnlicher Luft durch Adsorption
GB1298818A (en) * 1968-12-20 1972-12-06 Kobe Steel Ltd Separation of oxygen from air
US3564816A (en) * 1968-12-30 1971-02-23 Union Carbide Corp Selective adsorption process
US3717974A (en) * 1968-12-30 1973-02-27 Union Carbide Corp Selective adsorption process for air separation
DE2055425B2 (de) * 1970-11-11 1979-09-06 Bayer Ag, 5090 Leverkusen Adsorptionsverfahren zum Zerlegen von Gasgemischen
US3636679A (en) * 1971-01-04 1972-01-25 Union Carbide Corp Selective adsorption gas separation process
GB1449864A (en) * 1973-10-24 1976-09-15 Boc International Ltd Adsorption system
US3957463A (en) * 1973-12-12 1976-05-18 Air Products And Chemicals, Inc. Oxygen enrichment process
GB1529701A (en) * 1975-01-02 1978-10-25 Boc International Ltd Oxygen enriched air
US4013429A (en) * 1975-06-04 1977-03-22 Air Products And Chemicals, Inc. Fractionation of air by adsorption
JPS5299973A (en) * 1976-02-18 1977-08-22 Toray Ind Inc Adsorption and separation apparatus of mixed gas
NZ183389A (en) * 1976-02-27 1979-10-25 Boc Ltd Gas separation by pressure swing adsorption: feed mixture supplied in substantially unpressurized condition
US4222750A (en) * 1976-08-16 1980-09-16 Champion Spark Plug Company Oxygen enrichment system for medical use
JPS5399091A (en) * 1977-02-10 1978-08-30 Osaka Sanso Kougiyou Kk Method of concentrating oxygen gas
JPS5547203A (en) * 1978-09-26 1980-04-03 Japan Steel Works Ltd:The Separating method for oxygen in air
DE2854060A1 (de) * 1978-12-14 1980-07-03 Linde Ag Verfahren zum bereitstellen eines einsatzgases fuer eine chemische reaktion und zum abtrennen eines gasfoermigen reaktionsproduktes
GB2042365B (en) * 1979-03-05 1983-02-16 Boc Ltd Gas separation
JPS55149620A (en) * 1979-05-11 1980-11-21 Noboru Sato Oxygen-enriching system having good rise-up characteristic
JPS55152518A (en) * 1979-05-14 1980-11-27 Hitachi Ltd Concentrating method for gas containing oxygen
US4329158A (en) * 1980-06-13 1982-05-11 Air Products And Chemicals, Inc. Air fractionation by pressure swing adsorption
US4406675A (en) * 1981-12-10 1983-09-27 Union Carbide Corporation RPSA Process
US4449990A (en) * 1982-09-10 1984-05-22 Invacare Respiratory Corp. Method and apparatus for fractioning oxygen
US4477264A (en) * 1983-03-30 1984-10-16 Air Products And Chemicals, Inc. Pressure swing adsorption process for a medical oxygen generator for home use
BR8402701A (pt) * 1983-06-08 1985-05-07 Air Prod & Chem Processo de separacao de ar
DE3413895A1 (de) * 1984-04-13 1985-10-17 Bayer Ag, 5090 Leverkusen Druckwechselverfahren zur adsorptiven trennung von gasgemischen
US4557736A (en) * 1984-10-29 1985-12-10 Air Products And Chemicals, Inc. Binary ion exchanged type X zeolite adsorbent

Also Published As

Publication number Publication date
FI880985A0 (fi) 1988-03-03
FI880985A (fi) 1988-09-05
NO880950L (no) 1988-09-05
FI85953B (fi) 1992-03-13
CA1304699C (en) 1992-07-07
NO170260B (no) 1992-06-22
JPS63230505A (ja) 1988-09-27
US4756723A (en) 1988-07-12
NO880950D0 (no) 1988-03-03
NO170260C (no) 1992-09-30
EP0281876A1 (en) 1988-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI85953C (fi) Foerfarande foer framstaellning av en syreprodukt med en renhetsgrad av 95% fraon omgivande luft.
KR100254295B1 (ko) 단일 흡착 베드를 이용한 압력 스윙 흡착 방법
EP1427508B1 (en) Helium recovery
AU2008336265B2 (en) A plant and process for recovering carbon dioxide
US6752851B2 (en) Gas separating and purifying method and its apparatus
KR100964854B1 (ko) 고순도 생성물의 회수가 향상된 압력 변동 흡착 방법
US6524370B2 (en) Oxygen production
US5906674A (en) Process and apparatus for separating gas mixtures
EP0884275A2 (en) Process and apparatus for producing a gaseous product
JPH04227812A (ja) 空気からの高窒素ガス回収方法
KR20010049382A (ko) 압력 스윙 흡착 방법 및 장치
IE76737B1 (en) PSA employing high purity purging
US20020139246A1 (en) Multi-bed adsorption process for air purification
US10259711B2 (en) Pressure swing adsorption for oxygen production
JPS6137970B2 (fi)
US4834956A (en) Process for the production of high purity argon
US10730004B2 (en) Recovery of oxygen used in ozone production
CN112744789A (zh) 一种基于耦合分离技术的制氧方法及其装置
KR19980016382A (ko) 압력변동흡착식 고순도 이산화탄소 제조방법
JPS60819A (ja) 吸着法を使用して一酸化炭素を含む混合ガス中の二酸化炭素を分離・除去する方法
KR100515703B1 (ko) 내부 감압 흐름의 제어를 이용한 압력 스윙 흡착 방법
JPH04227018A (ja) 高純度不活性ガスの製造方法
JPS621767B2 (fi)
US20050252374A1 (en) Adsorbent bed and process for removal of propane from feed streams
JPS62117612A (ja) 吸着塔の再生方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed
MM Patent lapsed

Owner name: AIR PRODUCTS AND CHEMICALS, INC.