FR2825291A1

FR2825291A1 - Procede de traitement d'un gaz par adsortion et installation de mise en oeuvre du procede

Info

Publication number: FR2825291A1
Application number: FR0107246A
Authority: FR
Inventors: Francois Fuentes
Original assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date: 2001-06-01
Filing date: 2001-06-01
Publication date: 2002-12-06

Abstract

Dans ce procédé, on utilise cycliquement plusieurs unités d'adsorption, au moins trois (R1, R2, R3), de même volume sélectivement en phase d'adsorption et en phase de régénération comprenant une étape de régénération au moyen d'un gaz de régénération. On impose aux unités d'adsorption de suivre le même cycle en décalage par rapport au cycle de l'unité d'adsorption précédente d'une durée sensiblement égale â T/ n où T = durée du cycle, et n = nombre d'unités d'adsorption. A sensiblement tout instant du procédé, on traite le gaz par une unique unité d'adsorption tandis qu'on régénère les autres. Application a l'épuration d'air en eau et/ ou en CO2 , notamment en vue de sa distillation.

Description

La présente invention concerne un procédé de traitement d'un gaz par adsorption, du type dans lequel on utilise cycliquement plusieurs unités d'adsorption de sensiblement même volume sélectivement en phase d'adsorption et en phase de régénération comprenant une étape de régéné- ration au moyen d'un gaz de régénération, et dans lequel on impose aux unités d'adsorption de suivre sensiblement le même cycle en décalage tem- porel par rapport au cyle de l'unité d'adsorption précédente d'une durée sensiblement égale à T/n avec T = durée de cycle, et n = nombre d'unités d'adsorption.

Un tel procédé trouve application dans les installations de pro- duction de gaz, telles que les installations cryogéniques de séparation d'air par exemple, dans lesquelles on sépare les constituants de l'air par distillation afin de récupérer, notamment, l'oxygène. Cependant, la séparation cryogénique des constituants de l'air nécessite au préalable de l'épurer de constituants mineurs à haut point de solidification ; c'est notamment le cas de l'eau (H20), du gaz carbonique (C02), de certains hydrocarbures et/ou d'oxydes d'azote./1 en est de même pour la purification de monoxyde de carbone.

Dans ce qui suit, on se placera dans cette application.

L'augmentation des débits souhaités de certains constituants, notamment d'oxygène, implique de redimensionner à la hausse les débits d'air traités par adsorption, alors que les installations actuelles d'adsorption atteignent leur limite de dimensionnement, eu égard à la taille imposante des adsorbeurs. Une taille supérieure est en effet inenvisageable pour des raisons économiques et/ou de faisabilité tant au niveau de la chaudronnerie que du transport des bouteilles constituant l'enveloppe de ces adsorbeurs.

Par ailleurs, la régénération d'un adsorbant est dépendante de contraintes techniques que sont la fourniture d'un gaz de régénération, à un débit maximal généralement imposé par l'installation globale, les temps de manoeuvre des vannes, le volume d'adsorbant à régénérer et l'éventuelle mise en température et/ou en pression de l'adsorbant. Un état donné de ces

contraintes impose un temps de régénération optimal, en-dessous duquel on ne peut pas techniquement et/ou économiquement descendre.

Un des buts de l'invention est de proposer un procédé du type mentionné, qui, en opérant sous les mêmes capacités de régénération qu'un procédé relevant de l'art antérieur, permette de diminuer le volume d'adsorbant nécessaire au traitement d'une même quantité de gaz, et, par conséquent, d'optimiser l'utilisation d'adsorbeurs de tailles compatibles avec les contraintes de fabrication et de transport précédemment évoquées.

A cet effet, l'invention a pour objet un procédé du type précité, dans lequel on utilise au moins trois unités d'adsorption, et, à sensiblement tout instant du procédé, on traite le gaz par une unique unité d'adsorption tandis qu'on régénère les autres.

Selon des modes particuliers de réalisation, le procédé peut com- prendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - durant l'étape de régénération d'une unité d'adsorption, on fait varier le débit du gaz de régénération appliqué à ladite unité d'adsorption ; - durant la phase de régénération d'une unité d'adsorption, on chauffe puis on refroidit ladite unité ; - la durée du chauffage et la durée du refroidissement sont sensiblement égales ; - pour chauffer puis refroidir une unité d'adsorption durant sa phase de régénération, on utilise successivement deux courants d'un même gaz de régénération, dont seul le premier est chauffé de façon continue ; - la phase de régénération de chaque unité d'adsorption comprend une dépressurisation et une repressurisation, et on réalise un équilibrage de pressions entre une unité d'adsorption en dépressurisation et une unité d'adsorption en repressurisation ; - on réalise un équilibrage ou un pseudo-équilibrage de pressions au moyen d'une capacité tampon ; - on utilise trois unités d'adsorption ; - le gaz traité est de l'air ; et - ledit traitement est une épuration de l'air en H20 et/ou en COs.

L'invention a en outre pour objet une installation de traitement d'un gaz par adsorption pour la mise en oeuvre d'un procédé tel que défini ci-dessus, et comprenant au moins trois unités d'adsorption de sensiblement même volume sélectivement en phase d'adsorption et en phase de régéné- ration comprenant une étape de régénération au moyen d'un gaz de régéné- ration, lesdites unités d'adsorption suivant sensiblement le même cycle en décalage temporel par rapport au cycle de l'adsorbeur précédent d'une du- rée sensiblement égale à T/n avec T = durée du cycle, et n = nombre d'unités d'adsorption, une ligne d'alimentation en gaz à traiter, une ligne d'évacuation du gaz traité, des premiers moyens de raccordement entre chaque unité d'adsorption et lesdites lignes d'alimentation et d'évacuation, une ligne d'amenée du gaz de régénération et des seconds moyens de rac- cordement entre chaque unité d'adsorption et ladite ligne d'amenée, les premiers et seconds moyens commandant l'adsorption d'une unique unité d'adsorption de façon concomitante à la régénération des autres unités d'adsorption.

Selon des modes particuliers de réalisation, l'installation peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - les seconds moyens de raccordement comportent au moins un dispositif de régulation du débit de gaz de régénération les traversant ; - les seconds moyens de raccordement comportent au moins un appareil de chauffage du gaz de régénération les traversant ; - la ligne d'amenée du gaz de régénération est constituée, au moins dans sa partie aval, d'une ligne de ce gaz chauffé en continu par un unique appareil de chauffage et d'une ligne de ce gaz non chauffé ; et - l'installation comprend au moins une capacité tampon et des lignes d'équilibrage de pressions, via cette capacité tampon, entre une unité d'adsorption en dépressurisation et une unité d'adsorption en repressurisation.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels :

- la figure 1 est une vue schématique d'une installation de trai- tement selon l'invention ; - la figure 2 est un diagramme du cycle d'un adsorbeur suivant le procédé de l'invention ; - la figure 3 est un diagramme du cycle d'un adsorbeur suivant une variante du procédé de l'invention ; et - la figure 4 est une vue analogue à la figure 1, mais d'une va- riante de l'installation selon l'invention.

La figure 1 représente une installation d'épuration 1 d'une unité de distillation d'air. Cette installation 1 est adaptée pour éliminer des impu- retés, notamment l'eau et le C02, contenues dans un flux d'air atmosphéri- que comprimé à une pression comprise entre 3 et 36 bars et amené par une ligne 2, pour alimenter, via une ligne 3, une ligne principale d'échange ther- mique puis un appareil de distillation d'air. Ces derniers éléments ne sont pas représentés pour ne pas surcharger la figure 3. L'unité de distillation d'air peut être, par exemple, une double colonne de distillation d'air produisant de l'oxygène liquide, qui, après pompage, est vaporisé dans la ligne d'échange thermique par condensation d'une partie de l'air comprimé.

L'installation 1 comprend trois adsorbeurs sensiblement identiques R1, R2 et R3. Chaque adsorbeur R1, R2 et R3 comprend une bouteille 4,5, 6 contenant chacune un matériau, par exemple du tamis moléculaire avec éventuellement de l'alumine mélangée ou sous forme stratifiée, capable d'adsorber l'eau et le COs contenus dans l'air.

L'installation 1 comprend en outre un certain nombre de conduites de raccordement et de vannes dont la disposition va apparaître maintenant lors de la description du procédé mis en oeuvre dans l'installation 1.

Ce procédé est obtenu par répétition d'un cycle, illustré sur la figure 2, l'adsorbeur R1 suivant le cycle représenté sur la figure 2, l'adsorbeur R2 suivant parallèlement ce cycle en décalage temporel par rapport à celui suivi par R1, et l'adsorbeur R3 suivant parallèlement ce cycle avec le même décalage mais par rapport à celui suivi par R2.

Sur les figures 2 et 3, où les temps t sont portés en abscisses et les pressions absolues 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 : 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 l'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 phase de 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 l'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 l'adsorbeur, les extrémités d'entrée et de sortie étant toujours celles du gaz à traiter et du gaz soutiré en phase de production.

Le cycle de la figure 2, dont la période est notée T, comprend trois étapes successives 1 à ttt.

Lors de l'étape t, c'est-à-dire de t = 0 à t = T/3, l'adsorbeur R1 est en phase d'adsorption, tandis que les adsorbeurs R2 et R3 sont en phase de régénération.

L'air de la ligne 2, préalablement comprimé à une pression P1, est amené par une vanne 10 ouverte dans l'adsorbeur R1, à co-courant. L'air épuré, c'est-à-dire dessiqué et décarbonaté, est alors renvoyé par l'intermédiaire d'une vanne 12 ouverte vers la ligne 3.

Pendant ce temps, l'adsorbeur R3 est ramené à une pression P2 sensiblement égale à la pression atmosphérique en ouvrant une vanne 14, mettant ainsi à l'air à contre-courant l'adsorbeur R3 via une ligne 16. La vanne 14 reste ouverte jusqu'à ce que la pression à l'intérieur de la bouteille 6 de l'adsorbeur R3 soit amenée à la pression P2.

Puis, la vanne 14 est fermée et de l'azote résiduaire canalisé par une ligne 18, provenant par exemple de la tête de la colonne basse pression de la double colonne de l'unité de distillation, alimente l'adsorbeur R3 par une dérivation 19 via une vanne 20 ouverte.

Cet azote résiduaire circule dans l'adsorbeur R3 à contre-courant, en assurant la régénération de cet adsorbeur saturé lors d'une phase d'adsorption précédente.

L'azote de régénération alimentant l'adsorbeur R3 est chauffé du- rant toute la fin de l'étape 1 par un appareil de chauffage dédié 22, par exemple un réchauffeur à résistance électrique.

L'azote résiduaire transportant l'eau et le CO2 désorbés est en- suite évacué de l'adsorbeur R3, via une vanne 24 ouverte, vers une ligne 26 d'évacuation.

Pendant ce temps, c'est-à-dire pendant toute l'étape t, t'adsorbeur
R2, en cours de phase de régénération amorcée lors du cycle précédent, est soumis à un flux d'azote résiduaire à contre-courant par l'intermédiaire d'une ligne 27 en dérivation sur la ligne 18, via une vanne 28 ouverte. Cependant, contrairement à la dérivation d'azote de régénération alimentant l'adsorbeur R3, l'azote de régénération alimentant l'adsorbeur R2 n'est pas chauffé.

L'azote résiduaire transportant l'eau et le C02 désorbés est ensuite évacué de l'adsorbeur R2, via une vanne 30 ouverte, vers la ligne d'évacuation 26.

Cette vanne 30 reste ouverte jusqu'à ce que l'adsorbant de la bouteille 5 soit totalement régénéré, puis elle se ferme, ainsi que la vanne 28, pour permettre la repressurisation à contre-courant de l'adsorbeur R2.

Cette repressurisation de R2 consiste à amener la pression à l'intérieur de la bouteille 5 de l'adsorbeur R2 à une valeur sensiblement égale à P1, c'est-àdire celle maintenue dans les éléments aval. Elle est réalisée par l'ouverture d'une vanne 32 raccordant les sorties des adsorbeurs R1 et R2.

L'étape 1 s'achève lorsque la pression de l'adsorbeur R2 a atteint la valeur souhaitée P1. La vanne 32 se ferme alors. La durée de l'étape 1 vaut, en pratique, sensiblement le tiers de la période T.

Lors de l'étape it, c'est-à-dire de T/3 à t = 2T/3, l'adsorbeur R2 est en phase d'adsorption, tandis que les adsorbeurs R1 et R3 sont en phase de régénération.

Il est à noter que l'enchaînement des étapes 1 et Il peut donner lieu à une inter-étape non représentée de courte durée par rapport à celle des étapes 1 et 11, et durant laquelle l'adsorbeur R1 terminant sa phase d'adsorption et l'adsorbeur R2 commençant sa phase d'adsorption sont mis en parallèle, notamment pour assurer une continuité d'alimentation en air épuré.

De façon analogue au déroulement opératoire relatif à l'adsorbeur
R1 en adsorption lors de l'étape 1, l'air de la ligne 2 est amené par une vanne 34 ouverte dans l'adsorbeur R2, à co-courant. L'air épuré est alors renvoyé par l'intermédiaire d'une vanne 36 ouverte vers la ligne 3.

Pendant ce temps, de façon analogue au déroulement opératoire relatif à l'adsorbeur R3 lors de l'étape i, l'adsorbeur R1 est soumis successivement à : - une dépressurisation à contre-courant, de T/3 à ! = t1, par l'intermédiaire de la fermeture des vannes 10 et 12, et de l'ouverture d'une vanne de mise à l'air 38 ; - une circulation d'azote résiduaire à contre-courant, de t1 à 2T/3, par l'intermédiaire de la fermeture de la vanne 38 et de l'ouverture de vannes 40 et 42 de fonctions analogues respectivement aux vannes 20 et 24 pour R3, cet azote résiduaire étant acheminé par une dérivation 44 de la ligne 18 et chauffé par un appareil de chauffage 46 de fonction analogue à l'appareil 22 pour l'adsorbeur R3.

De même, pendant ce temps, de façon analogue au déroulement opératoire relatif à l'adsorbeur R2 lors de l'étape 1, l'adsorbeur R3 est soumis successivement à : - une circulation d'azote résiduaire non chauffé à contre-courant en maintenant les vannes 20 et 24 ouvertes, mais en arrêtant l'appareil de chauffage 22 ; - une repressurisation à contre-courant, par l'ouverture d'une vanne 48 raccordant les sorties des adsorbeurs R2 et R3.

L'étape 1/s'achève lorsque la pression de l'adsorbeur R3 a atteint la valeur souhaitée P1, instant où la vanne 48 se ferme. La durée de l'étape
Il vaut, en pratique, sensiblement le tiers de la période T.

Lors de l'étape lil, c'est-à-dire de 2T/3 à T, et après une éven- tuelle inter-étape non représentée de mise en parallèle des adsorbeurs R2 et R3 comme expliqué précédemment, l'adsorbeur R3 est en phase d'adsorption, tandis que les adsorbeurs R1 et R2 sont en phase de régéné- ration.

De façon analogue au déroulement opératoire relatif à l'adsorbeur
R1 en adsorption lors de l'étape t, l'air de la ligne 2 est amené par une vanne 49 ouverte dans l'adsorbeur R3, à co-courant. L'air épuré est alors renvoyé par l'intermédiaire d'une vanne 50 ouverte vers la ligne 3.

Pendant ce temps, de façon analogue au déroulement opératoire relatif à l'adsorbeur R3 lors de l'étape 1, l'adsorbeur R2 est soumis successivement à : - une dépressurisation à contre-courant par l'intermédiaire de la fermeture des vannes 34 et 36 et de l'ouverture d'une vanne de mise à l'air 52 ; - une circulation d'azote résiduaire à contre-courant par l'intermédiaire de la fermeture de la vanne 52 et de l'ouverture des vannes 28 et 30, cet azote résiduaire étant acheminé par la dérivation 27 et chauffé par un appareil de chauffage 54 de fonction analogue à l'appareil 22 pour l'adsorbeur R3.

De même, pendant ce temps, de façon analogue au déroulement opératoire relatif à l'adsorbeur R2 lors de l'étape 1, l'adsorbeur R1 est soumis successivement à : - une circulation d'azote résiduaire non chauffé à contre-courant, de 2T/3 à t = t2, en maintenant les vannes 40 et 42 ouvertes, mais en arrêtant l'appareil de chauffage 46 ; et - une repressurisation à contre-courant, de t2 à T, par l'ouverture d'une vanne 56 raccordant les sorties des adsorbeurs R3 et R1.

L'étape H) s'achève lorsque la pression de l'adsorbeur R1 a atteint la valeur souhaitée P1 où la vanne 56 se ferme. La durée de l'étape ! t ! vaut, en pratique, sensiblement le tiers de la période T.

Puisque d'une part, le débit total maximal d'azote de régénération acheminé par la ligne 18 est fixé par des éléments extérieurs à l'installation
1, et que d'autre part, le volume d'adsorbant Vo de chaque bouteille 4,5, 6 est pré-imposé, le temps de régénération d'un adsorbeur est en consé- quence déterminé à valeur notée T. Sous les mêmes conditions de régéné- ration et dans l'objectif du traitement d'un même débit d'air, un procédé rele- vant de l'art antérieur, notamment lorsque le débit d'air à traiter est impor- tant, nécessite l'utilisation de quatre adsorbeurs identiques et de volume Vo, couplés par paires. Il est connu de faire fonctionner ces deux paires d'adsorbeurs de façon alternée, de sorte qu'une paire d'adsorbeurs est en phase d'adsorption pendant que l'autre est en phase de régénération pen- dant To. Le procédé suivant l'invention ne nécessite que trois adsorbeurs, au lieu de quatre antérieurement.

En effet, à sensiblement tout instant du procédé selon l'invention, c'est-à-dire à tout instant excepté durant les courtes durées d'éventuelles inter-étapes de mise en parallèle de deux adsorbeurs en adsorption, la totalité du débit d'air à traiter est appliquée à un unique adsorbeur de volume Vo en phase d'adsorption pendant sensiblement le tiers de la durée du cycle, tandis que les deux autres adsorbeurs sont chacun régénérés par un flux de gaz de régénération, en dérivation du flux total disponible. Ainsi, par rapport au procédé relevant de l'art antérieur précité, l'adsorbeur en phase d'adsorption est utilisé moins longtemps, tandis qu'on respecte la même durée de régénération nécessaire pour les autres adsorbeurs. Globalement, l'installation suivant l'invention, opérant sous les mêmes capacités de régénération qu'une installation relevant de l'art connu, ne nécessite donc que trois volumes Vo d'adsorbant au lieu de quatre.

En variante du procédé selon l'invention, la répartition du gaz de régénération entre les deux adsorbeurs en phase de régénération n'est pas symétrique, mais, au contraire, la répartition de ce gaz varie. Par exemple, sur l'installation 1 de la figure 1, les vannes 20 et 28 des dérivations respec-

tives 19 et 27 sont des vannes de régulation du débit les traversant. Ainsi, lors de l'étape 1 du diagramme de la figure 2, on commande la vanne 20 de façon qu'un débit variable d'azote résiduaire provenant de la ligne 18 tra- verse l'adsorbeur R3. Il en est de même pour l'adsorbeur R2 au moyen de la vanne 28. Par exemple, lors de l'étape 1, au moyen de la vanne 20, le débit d'azote alimentant R3 augmente continûment, alors que, au moyen de la vanne 18, le débit d'azote alimentant R2 décroît continûment.

Par ailleurs, divers aménagements opératoires relevant des connaissances de l'homme du métier sont envisageables avec le procédé selon l'invention. Par exemple, la repressurisation des adsorbeurs peut s'effectuer, au moins en partie, par un flux d'air non épuré à co-courant.

La figure 4 illustre une variante de l'installation 1 selon l'invention, se distinguant de celle représentée sur la figure 1 par ce qui suit.

La ligne 18 d'amenée d'azote résiduaire est subdivisée en deux lignes secondaires 180 et 181, la ligne 180 comportant en supplément un appareil de chauffage 182. De plus, les dérivations acheminant l'azote rési- duaire à chaque adsorbeur sont chacune doublées de telle sorte que, d'une part, des dérivations 184,186 et 188, toutes trois raccordées à la ligne 180, alimentent respectivement les adsorbeurs R1, R2 et R3, et que, d'autre part, des dérivations 190,192 et 194, toutes trois raccordées à la ligne 181, alimentent respectivement R 1, R2 et R3. Ces dérivations 184,186, 188,190,
192 et 194 sont chacune pourvues respectivement d'une vanne 185,187,
189,191, 193 et 195.

Le déroulement opératoire de mise en oeuvre du procédé suivant l'invention par l'installation 1 de la figure 4 est analogue à celui de l'installation de la figure 1, à la seule différence que la circulation d'azote chauffé est assurée par la répartition du flux acheminé par la ligne 180 et chauffé par le réchauffeur 182, tandis que la circulation d'azote non chauffé est assurée par la répartition du flux acheminé par la ligne 181.

Par exemple, lors de l'étape 1 du diagramme de la figure 2, l'adsorbeur R1 est en phase d'adsorption, les vannes 185 et 191 sont donc fermées. L'adsorbeur R3 est en phase de régénération et, après décompression, il est soumis à une circulation d'azote résiduaire chauffé par le ré-

chauffeur 182 au moyen de l'ouverture de la vanne 189 et de la fermeture de la vanne 195. Enfin, l'adsorbeur R2 est en phase de régénération et il est soumis à une circulation d'azote résiduaire non chauffé au moyen de l'ouverture de la vanne 193 et de la fermeture de la vanne 187.

Cette variante permet de ne nécessiter qu'un seul appareil de chauffage 182, au lieu de trois pour l'installation de la figure 1. En plus de cette économie d'investissement, il n'est plus nécessaire de commander la mise en route et l'arrêt du chauffage du gaz de régénération, le réchauffeur
182 pouvant fonctionner sensiblement en continu. Les éventuelles perturba- tions thermiques liées au temps nécessaire à ce type d'appareil de chauf- fage pour atteindre un régime stable sont donc largement évitées.

La figure 3 illustre une variante du procédé selon l'invention, ne se distinguant de celle représentée sur la figure 2 uniquement par ce qui suit.

Suivant le diagramme de la figure 3, la décompression d'un pre- mier adsorbeur effectuée de T/3 à t3 se compose de deux sous-étapes, et la repressurisation juste postérieure d'un second adsorbeur se compose éga- lement de deux sous-étapes. Lors de la première sous-étape de décom- pression du premier adsorbeur, c'est-à-dire de T/3 à t = t3, la décompression s'effectue à co-courant, et l'on réalise un équilibrage ou un pseudo- équilibrage de pressions entre deux adsorbeurs, par l'intermédiaire d'une capacité tampon C, durant la première sous-étape de repressurisation du second adsorbeur, c'est-à-dire de t2 à t = t4. Lors des secondes sous- étapes de décompression et de repressurisation, on suit le procédé de la figure 2. Les aménagements nécessaires à une telle capacité tampon C relèvent de l'art connu et ne seront pas décrits en détail.

Par ailleurs, il est à noter que toute la description précédente s'est appuyée sur des exemples ne traitant que d'adsorbeurs individuels, alors que le procédé suivant l'invention s'applique de façon générale à toute unité d'adsorption de volume Vo, cette unité comportant elle-même par exemple un ou plusieurs adsorbeurs dont la somme des volumes vaut Vo.

De plus, on comprendra que les durées relatives de circulation d'azote chauffé (c'est-à-dire de t1 à 2T/3 sur les figures 2 et 3) et de circula-

tion d'azote non chauffé (c'est-à-dire de 2T/3 à t2) peuvent être sensible- ment égales (comme sensiblement représenté sur les figures 2 et 3), mais il peut en être différemment sans sortir du cadre de l'invention.

Enfin, en variante au procédé suivant l'invention, on réalise le traitement de l'air par plus de trois adsorbeurs, par exemple par cinq adsorbeurs R1, R2, R3, R4 et R5 de même volume. Pendant que l'adsorbeur R1 est en phase d'adsorption, les adsorbeurs R2, R3, R4 et R5 sont en phase de régénération. Tandis que les adsorbeurs R2, R3, R4 et R5 sont soumis à une dérivation du flux d'azote de régénération, seul l'adsorbeur R1 est alimenté par la totalité du flux d'air à traiter pendant sensiblement un cinquième de la période du cycle, cette période du cycle étant en conséquence sensiblement égale à (5T < )/4, c'est-à-dire à la somme du temps de régénération T < t) d'un adsorbeur et d'un quart de ce temps TD.

Sous les mêmes conditions de régénération que précédemment, et pour le même débit d'air à traiter, il est alors suffisant que chaque adsorbeur soit d'un volume inférieur à Vo, par exemple sensiblement égal à la moitié de Vo.

Claims

REVENDICATIONS 1.-Procédé de traitement d'un gaz par adsorption, du type dans lequel on utilise cycliquement plusieurs unités d'adsorption de sensiblement même volume sélectivement en phase d'adsorption et en phase de régéné- ration comprenant une étape de régénération au moyen d'un gaz de régéné- ration, et dans lequel on impose aux unités d'adsorption de suivre sensible- ment le même cycle en décalage temporel par rapport au cycle de l'unité d'adsorption précédente d'une durée sensiblement égale à T/n avec T = durée du cycle, et n = nombre d'unités d'adsorption, caractérisé en ce qu'on utilise au moins trois unités d'adsorption (R1, R2, R3), et en ce que, à sensi- blement tout instant du procédé, on traite le gaz par une unique unité d'adsorption tandis qu'on régénère les autres.
2. - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, durant l'étape de régénération d'une unité d'adsorption, on fait varier le débit du gaz de régénération appliqué à ladite unité d'adsorption.
3.-Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, durant la phase de régénération d'une unité d'adsorption, on chauffe puis on refroidit ladite unité.
4.-Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la durée du chauffage et la durée du refroidissement sont sensiblement égales.
5.-Procédé suivant l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que, pour chauffer puis refroidir une unité d'adsorption durant sa phase de régénération, on utilise successivement deux courants d'un même gaz de régénération, dont seul le premier est chauffé de façon continue.
6.-Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la phase de régénération de chaque unité d'adsorption comprend une dépressurisation et une repressurisation, et en ce qu'on réalise un équilibrage de pressions entre une unité d'adsorption en dépressurisation et une unité d'adsorption en repressurisation.

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7.-Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'on réalise un équilibrage ou un pseudo-équilibrage de pressions au moyen d'une capacité tampon (C).
8. - Procédé suivant l'une des revendications précédentes, carac- térisé en ce qu'on utilise trois unités d'adsorption.
9.-Procédé suivant l'une des revendications précédentes, carac- térisé en ce que le gaz traité est de l'air.
10.-Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le- dit traitement est une épuration de l'air en H20 et/ou en CO2.
11. - Installation de traitement d'un gaz par adsorption pour la mise en oeuvre d'un procédé suivant l'une des revendications 1 à 10, du type comprenant au moins trois unités d'adsorption (R1, R2, R3) de sensi- blement même volume (Vo) sélectivement en phase d'adsorption et en phase de régénération comprenant une étape de régénération au moyen d'un gaz de régénération, lesdites unités d'adsorption suivant sensiblement le même cycle en décalage temporel par rapport au cycle de l'adsorbeur précédent d'une durée sensiblement égale à T/n avec T = durée du cycle, et n = nombre d'unités d'adsorption, une ligne d'alimentation en gaz à traiter (2), une ligne d'évacuation du gaz traité (3), des premiers moyens (10,12, 32,36, 49,50) de raccordement entre chaque unité d'adsorption et lesdites lignes d'alimentation et d'évacuation, une ligne d'amenée du gaz de régénération (18) et des seconds moyens de raccordement (19,20, 27,28, 44,40) entre chaque unité d'adsorption et ladite ligne d'amenée, caractérisée en ce que les premiers et seconds moyens commandent l'adsorption d'une unique unité d'adsorption de façon concomitante à la régénération des autres unités d'adsorption.
12.-Installation suivant la revendication 11, caractérisée en ce que les seconds moyens de raccordement comportent au moins un dispositif de régulation du débit de gaz de régénération les traversant.
13.-Installation suivant la revendication 11 ou 12, caractérisée en ce que les seconds moyens de raccordement comportent au moins un appa- reil de chauffage (22,46, 54) du gaz de régénération les traversant.

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14.-Installation suivant l'une des revendications 11 ou 12, caractérisée en ce que la ligne (18) d'amenée du gaz de régénération est constituée, au moins dans sa partie aval, d'une ligne (180) de ce gaz chauffé en continu par un unique appareil de chauffage (182) et d'une ligne (181) de ce gaz non chauffé.
15. - Installation suivant l'une des revendications 11 à 14, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une capacité tampon (C) et des lignes d'équilibrage de pressions, via cette capacité tampon, entre une unité d'adsorption en dépressurisation et une unité d'adsorption en repressurisation.