FR2854819A3 - Solid absorbent material for purifying or separating gases such as air combines open-pore cellular and mechanical reinforcing materials - Google Patents

Solid absorbent material for purifying or separating gases such as air combines open-pore cellular and mechanical reinforcing materials Download PDF

Info

Publication number
FR2854819A3
FR2854819A3 FR0305894A FR0305894A FR2854819A3 FR 2854819 A3 FR2854819 A3 FR 2854819A3 FR 0305894 A FR0305894 A FR 0305894A FR 0305894 A FR0305894 A FR 0305894A FR 2854819 A3 FR2854819 A3 FR 2854819A3
Authority
FR
France
Prior art keywords
adsorbent
gas
material according
adsorbent material
phase
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.)
Pending
Application number
FR0305894A
Other languages
French (fr)
Inventor
Serge Moreau
Vincent Gueret
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
Priority to FR0305894A priority Critical patent/FR2854819A3/en
Publication of FR2854819A3 publication Critical patent/FR2854819A3/en
Pending 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/10Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
    • B01J20/103Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate comprising silica
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/10Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
    • B01J20/16Alumino-silicates
    • B01J20/18Synthetic zeolitic molecular sieves
    • B01J20/186Chemical treatments in view of modifying the properties of the sieve, e.g. increasing the stability or the activity, also decreasing the activity
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/20Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28014Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
    • B01J20/28042Shaped bodies; Monolithic structures
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28014Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
    • B01J20/28042Shaped bodies; Monolithic structures
    • B01J20/28045Honeycomb or cellular structures; Solid foams or sponges
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J20/28069Pore volume, e.g. total pore volume, mesopore volume, micropore volume
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J20/28078Pore diameter
    • B01J20/28085Pore diameter being more than 50 nm, i.e. macropores
    • 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
    • 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
    • B01D2253/102Carbon
    • 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
    • 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
    • B01D2253/00Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/20Organic adsorbents
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2253/00Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/20Organic adsorbents
    • B01D2253/202Polymeric adsorbents
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2253/00Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/30Physical properties of adsorbents
    • B01D2253/302Dimensions
    • B01D2253/308Pore size
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2253/00Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/30Physical properties of adsorbents
    • B01D2253/302Dimensions
    • B01D2253/311Porosity, e.g. pore volume
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2253/00Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/30Physical properties of adsorbents
    • B01D2253/34Specific shapes
    • B01D2253/342Monoliths
    • 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
    • B01D2259/00Type of treatment
    • B01D2259/40Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/416Further details for adsorption processes and devices involving cryogenic temperature treatment
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2259/00Type of treatment
    • B01D2259/45Gas separation or purification devices adapted for specific applications
    • B01D2259/4566Gas separation or purification devices adapted for specific applications for use in transportation means
    • B01D2259/4575Gas separation or purification devices adapted for specific applications for use in transportation means in aeroplanes or space ships
    • 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
    • B01D53/0462Temperature swing adsorption
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)

Abstract

The absorbent material combines a material with an open pore cellular structure with pores being preferably 0.07 - 0.2 mm in size and occupying 30 - 50 per cent of its volume, and a mechanical reinforcing material. The reinforcing material has mechanical and/or thermal properties and is selected from an organic oxide, ceramic, metal, carbon or polymer. The absorbent material combines a material with an open pore cellular structure with pores being preferably 0.07 - 0.2 mm in size and occupying 30 - 50 per cent of its volume, and a mechanical reinforcing material. The reinforcing material has mechanical and/or thermal properties and is selected from an organic oxide, ceramic, metal, carbon or polymer. The absorbent material also contains metal cations in a zeolitic phase selected from alkalis or alkaline earths, transition metals or lanthanides, preferably of lithium, calcium, sodium, potassium or zinc. The solid phase of the absorbent material can also be a zeolite, active carbon, activated aluminum or activated silica gel.

Description

La présente invention concerne un procédé de purification ou de séparationThe present invention relates to a purification or separation process

deof

gaz ou mélanges gazeux utilisant un adsorbant monolithique ayant une structure en conduits groupés en faisceaux à porosité ouverte se présentant sous la forme d'un monolithe solide perméable aux molécules de gaz.  gases or gas mixtures using a monolithic adsorbent having a structure in conduits grouped in bundles with open porosity being in the form of a solid monolith permeable to gas molecules.

Actuellement, les adsorbants industriels sont utilisés sous forme de lit granulaire. 10 Dans cette configuration, le lit d'adsorbant se présente comme un empilement en vrac de particules de forme quelconque: billes, extrudés, formes plus complexes.  Currently, industrial adsorbents are used in the form of a granular bed. In this configuration, the adsorbent bed appears as a loose stack of particles of any shape: beads, extrusions, more complex shapes.

Cette disposition peut être définie comme constituée d'une phase solide localement essentiellement convexe coexistant avec une phase gaz essentiellement concave occupant l'espace laissé libre par le solide.  This arrangement can be defined as consisting of a locally essentially convex solid phase coexisting with an essentially concave gas phase occupying the space left free by the solid.

Une voie en développement consiste à faire des adsorbants dits monolithes en nids d'abeilles, essentiellement constitué d'une structure solide et d'une phase gaz disposée essentiellement de manière linéaire dite "en canaux" obtenus par extrusion.  One development path consists in making so-called honeycomb monolithic adsorbents, essentially consisting of a solid structure and of a gas phase arranged essentially in a linear fashion called "in channels" obtained by extrusion.

Une approche similaire met en oeuvre des structures lamellaires en "millefeuilles", avec les deux phases disposées en feuillets et un écoulement du gaz 20 bidimensionnel.  A similar approach uses lamellar structures in "millefeuilles", with the two phases arranged in sheets and a two-dimensional gas flow.

Une autre approche encore concerne les structures en mousse alvéolaire à porosité ouverte permettant le passage du gaz.  Yet another approach concerns open-cell foam structures allowing the passage of gas.

Or, le problème de base des procédés à adsorption en phase solide, auquel chacun des trois arrangements connus propose une solution, consiste à réaliser un bon 25 échange de matière gaz/solide tout en conservant une perte de charge faible.  Now, the basic problem of solid phase adsorption processes, to which each of the three known arrangements proposes a solution, consists in achieving a good exchange of gas / solid material while maintaining a low pressure drop.

Ainsi, un lit granulaire assure un bon transfert de matière dans la phase gaz mais au prix d'une perte de charge importante.  Thus, a granular bed ensures a good transfer of material in the gas phase but at the cost of a significant pressure drop.

Par ailleurs, il est difficile d'améliorer beaucoup la situation car la cause première en est la dimension importante de la phase solide relativement à la phase gaz.  Furthermore, it is difficult to improve the situation much because the primary cause is the large dimension of the solid phase relative to the gas phase.

En outre, la solution qui consiste à diminuer la taille des grains trouve vite sa limite par une augmentation excessive de la perte de charge. En fait, la structure convexe, voire sphérique, de la phase solide impose un faible rapport surface sur volume intrinsèquement défavorable à la diffusion dans le solide, et un fort rapport surface sur volume dans la phase gaz, alors qu'en fait, c'est le contraire qui devrait être réalisé.  In addition, the solution which consists in reducing the grain size quickly finds its limit by an excessive increase in the pressure drop. In fact, the convex, even spherical, structure of the solid phase imposes a low surface to volume ratio intrinsically unfavorable to diffusion in the solid, and a high surface to volume ratio in the gas phase, when in fact it is the opposite that should be achieved.

De son côté, une structure en nid d'abeilles ou en mille-feuilles est essentiellement linéaire et les deux phases sont donc en disposition équivalente.  For its part, a honeycomb or mille-feuille structure is essentially linear and the two phases are therefore in equivalent arrangement.

L'écoulement du gaz est bien plus régulier que dans le cas du lit granulaire, ce qui conduit à une faible perte de charge. Toutefois, on constate en pratique que le transport de matière dans la phase gazeuse n'est pas satisfaisant justement à cause de cet écoulement régulier, c'est-à-dire laminaire, à moins d'utiliser des dimensions de canaux de l'ordre de 0.05 ou 0.3 mm, ce qui pose des problèmes de fabrication.  The gas flow is much more regular than in the case of the granular bed, which leads to a low pressure drop. However, it is found in practice that the transport of material in the gas phase is not satisfactory precisely because of this regular flow, that is to say laminar, unless using channel dimensions of the order 0.05 or 0.3 mm, which poses manufacturing problems.

Partant de là, le problème qui se pose alors est de pouvoir disposer d'un procédé 5 de séparation ou purification de gaz utilisant un adsorbant possédant un échange de matière optimisé entre la phase gaz et la phase solide, tout en maintenant les pertes de charge à un faible niveau lors d'une utilisation de cet adsorbant pour séparer ou purifier un gaz ou un mélange gazeux, en particulier un procédé PSA ou VSA pour produire, par exemple, de l'oxygène ou de l'hydrogène, ou un procédé TSA utilisé, par exemple, pour 10 retirer le gaz carbonique, des oxydes azotés et/ou des hydrocarbures, ou l'eau de gaz, tels que l'air ou des mélanges H2/CO.  From there, the problem then arises of being able to have a gas separation or purification process 5 using an adsorbent having an optimized material exchange between the gas phase and the solid phase, while maintaining the pressure drops. at a low level when using this adsorbent to separate or purify a gas or a gas mixture, in particular a PSA or VSA process to produce, for example, oxygen or hydrogen, or a TSA process used, for example, to remove carbon dioxide, nitrogen oxides and / or hydrocarbons, or water from gases, such as air or H2 / CO mixtures.

Le but de la présente invention est alors de résoudre ce problème en proposant un procédé utilisant un adsorbant amélioré utilisable pour purifier ou séparer des gaz, tel l'air.  The object of the present invention is then to solve this problem by proposing a method using an improved adsorbent which can be used to purify or separate gases, such as air.

La solution de l'invention est alors un procédé de purification ou de séparation d'un gaz ou mélange gazeux utilisant un adsorbant monolithique pour la séparation ou la purification de gaz ou mélanges gazeux ayant une structure à porosité ouverte se présentant sous la forme d'un monolithe comprenant des passages parallèles perméable aux molécules de gaz, c'està-dire sous la forme d'un réseau de canaux disposés en 2 0 faisceaux dans une matrice solide perméable aux molécules de gaz.  The solution of the invention is then a process for the purification or separation of a gas or gas mixture using a monolithic adsorbent for the separation or purification of gases or gas mixtures having an open porosity structure in the form of a monolith comprising parallel passages permeable to gas molecules, ie in the form of a network of channels arranged in bundles in a solid matrix permeable to gas molecules.

Selon le cas, le procédé de l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques techniques suivantes: - la taille des passages parallèles de la phase gazeuse de l'adsorbant est comprise entre 0.05 et 0.5 mm, de préférence entre 0.07 et 0.25 mm.  Depending on the case, the method of the invention may include one or more of the following technical characteristics: - the size of the parallel passages of the gaseous phase of the adsorbent is between 0.05 and 0.5 mm, preferably between 0.07 and 0.25 mm.

- la porosité de l'adsorbant est comprise entre 10 et 60 %/o du volume du monolithe, de préférence entre 30 et 50%.  - The porosity of the adsorbent is between 10 and 60% / o of the volume of the monolith, preferably between 30 and 50%.

- I'adsorbant est constitué d'une phase solide comprenant au moins 40% en poids d'au moins un matériau adsorbant comprenant de la zéolithe, du gel de silice, de l'alumine activée ou de charbon actif, et le reste étant constitué d'au moins un matériau 3 0 de renfort mécanique et/ou à propriétés thermiques particulières.  - The adsorbent consists of a solid phase comprising at least 40% by weight of at least one adsorbent material comprising zeolite, silica gel, activated alumina or activated carbon, and the remainder being constituted at least one material of mechanical reinforcement and / or with particular thermal properties.

- la phase solide de l'adsorbant comprend au moins 60% en poids d'au moins un matériau adsorbant.  - The solid phase of the adsorbent comprises at least 60% by weight of at least one adsorbent material.

- le matériau de renfort mécanique et/ou à propriétés thermiques particulières de l'adsorbant est choisi parmi un oxyde inorganique, une céramique, un métal, du carbone 35 ou un polymère.  the material for mechanical reinforcement and / or with particular thermal properties of the adsorbent is chosen from an inorganic oxide, a ceramic, a metal, carbon 35 or a polymer.

- I'adsorbant contient des cations métalliques dans sa phase zéolitique.  - the adsorbent contains metal cations in its zeolitic phase.

- I'adsorbant contient des cations métalliques choisis parmi les alcalins et alcalino-terreux, les métaux de transition, les lanthanides, de préférence du lithium, du calcium, du sodium, du potassium, du zinc.  The adsorbent contains metal cations chosen from alkali and alkaline earth metals, transition metals, lanthanides, preferably lithium, calcium, sodium, potassium, zinc.

- le gaz est de l'air ou un mélange HJ/CO.  - the gas is air or an HJ / CO mixture.

- on produit au moins un des gaz choisis parmi l'oxygène, I'hydrogène, le CO, le CO2 ou l'azote.  - At least one of the gases chosen from oxygen, hydrogen, CO, CO2 or nitrogen is produced.

- on élimine au moins une impureté du groupe formé par H20, CO2, NxOy, N2, CO et les hydrocarbures insaturés ou saturés.  - At least one impurity is removed from the group formed by H20, CO2, NxOy, N2, CO and unsaturated or saturated hydrocarbons.

- il est choisi parmi les procédés VSA, PSA ou TSA.  - It is chosen from the VSA, PSA or TSA methods.

- le flux à purifier est de l'air et au moins une partie de l'air débarrassé d'au moins une partie desdites impuretés est soumis à au moins une étape de distillation cryogénique.  - The stream to be purified is air and at least a portion of the air freed from at least a portion of said impurities is subjected to at least one cryogenic distillation step.

- le flux gazeux est à une température comprise entre -40 C et +80 C, de préférence comprise entre -10 C et +60 C, de préférence encore comprise entre 100 C et +50 C.  - The gas flow is at a temperature between -40 C and +80 C, preferably between -10 C and +60 C, more preferably between 100 C and +50 C.

- la pression d'adsorption est comprise entre 1 bar et 60 bars, de préférence entre 3 bars et 35 bars, préférentiellement encore entre 6 bars et 30 bars.  - The adsorption pressure is between 1 bar and 60 bars, preferably between 3 bars and 35 bars, more preferably between 6 bars and 30 bars.

- la pression de désorption est comprise entre 0.2 bar et 60 bar, de préférence entre 0.25 bars et 6 bars - le débit du flux gazeux est compris entre 0.1 et 106 Nm3/h, de préférence 103 et 5.10 Nm3/h.  - the desorption pressure is between 0.2 bar and 60 bar, preferably between 0.25 bar and 6 bar - the gas flow rate is between 0.1 and 106 Nm3 / h, preferably 103 and 5.10 Nm3 / h.

- la température de régénération est comprise entre -20 C et 400 C, de 2 0 préférence entre 20 C et 250 C, préférentiellement entre 20 C et 80 C.  the regeneration temperature is between -20 ° C. and 400 ° C., preferably between 20 ° C. and 250 ° C., preferably between 20 ° C. and 80 ° C.

- le gaz de régénération de l'adsorbant est de l'azote ou un mélange d'azote et d'oxygène contenant une faible proportion d'oxygène (quelques % en vol.), de préférence le mélange azote/oxygène utilisé pour régénérer l'adsorbant est un gaz résiduaire ou un gaz déchet issu d'une unité de séparation cryogénique de l'air.  the regeneration gas of the adsorbent is nitrogen or a mixture of nitrogen and oxygen containing a small proportion of oxygen (a few vol%), preferably the nitrogen / oxygen mixture used to regenerate the The adsorbent is a waste gas or a waste gas from a cryogenic air separation unit.

2 5 - le gaz de régénération est de l'oxygène contenant quelques % d'azote, de préférence le mélange azote/oxygène utilisé pour régénérer l'adsorbant est un gaz issu d'un adsorbeur capable de séparer l'oxygène de l'air - le gaz de régénération est de l'hydrogène contenant moins de 10 ppm d'impuretés, de préférence, le gaz utilisé pour régénérer l'adsorbant est un gaz issu d'un 3 0 adsorbeur capable de séparer l'hydrogène d'un mélange en contenant.  2 5 - the regeneration gas is oxygen containing a few% of nitrogen, preferably the nitrogen / oxygen mixture used to regenerate the adsorbent is a gas obtained from an adsorber capable of separating oxygen from the air the regeneration gas is hydrogen containing less than 10 ppm of impurities, preferably the gas used to regenerate the adsorbent is a gas obtained from an adsorber capable of separating the hydrogen from a mixture containing it.

- le procédé de l'invention est mis en oeuvre dans au moins un adsorbeur, de préférence dans au moins deux adsorbeurs fonctionnant de manière alternée.  - The process of the invention is implemented in at least one adsorber, preferably in at least two adsorbers operating alternately.

L'invention consiste en la préparation et l'utilisation d'un monolithe comprenant un réseau de canaux à peu près monodirectionnels, préparés à partir d'une préforme 35 constituée d'un ensemble de fibres en polymère, dépôt de l'adsorbant dans le volume intersticiel concave, puis pyrolyse du polymère et cuisson de la phase adsorbante.  The invention consists in the preparation and use of a monolith comprising a network of approximately unidirectional channels, prepared from a preform 35 consisting of a set of polymer fibers, deposition of the adsorbent in the concave interstitial volume, then pyrolysis of the polymer and baking of the adsorbent phase.

La mise en contact entre le liant et la préforme en polymère peut être effectuée par immersion dans une barbotine contenant l'adsorbant et éventuellement un liant et divers adjuvants (épaississants, tensio-actifs, dispersants, lubrifiants etc.) ou elle peut être effectuée par injection dans la préforme.  The contact between the binder and the polymer preform can be carried out by immersion in a slip containing the adsorbent and optionally a binder and various adjuvants (thickeners, surfactants, dispersants, lubricants etc.) or it can be carried out by injection into the preform.

La préforme de polymère est constituée d'un matériau non thermo-fusible, dont la décomposition conduit à la formation de gaz avec peu ou pas de dépot de carbone ou de gommes.  The polymer preform consists of a non-heat-fusible material, the decomposition of which leads to the formation of gases with little or no carbon or gum deposition.

L'élimination du polymère est faite de manière à laisser des vides à la place, dans des conditions o la température est contrôlée pour éviter les points chauds, et aussi o les gaz générés peuvent être éliminés sans rester bloqués dans la structure adsorbante.  The elimination of the polymer is done so as to leave voids instead, under conditions where the temperature is controlled to avoid hot spots, and also where the gases generated can be eliminated without remaining blocked in the adsorbent structure.

Parmi les polymères intéressants, on trouve les composés contenant de l'oxygène 10 tels que polyesthers, polycarbonates, polyacrylates et de manière générale les polymères contenant des groupements alcool, esther, acides, éthers.  Among the polymers of interest are oxygen-containing compounds such as polyesthers, polycarbonates, polyacrylates and, in general, polymers containing alcohol, ester, acid, ether groups.

Les fibres polymère peuvent être pleines ou creuses.  The polymer fibers can be solid or hollow.

L'invention conduit par ailleurs à un adsorbant monolithique qui n'est pas sujet à la mise en mouvement et qui, par conséquent, peut supporter des vitesses de passage de 15 gaz élevées, c'est-à-dire d'au moins 1 m/s réel.  The invention also results in a monolithic adsorbent which is not subject to movement and which, therefore, can withstand high gas passage rates, i.e. at least 1 m / s real.

La taille et la forme des conduits peuvent être adaptées aux contraintes du procédé particulier, en général les canaux ont un diamètre compris entre 0.05 et 0.3 mm.  The size and shape of the conduits can be adapted to the constraints of the particular process, in general the channels have a diameter of between 0.05 and 0.3 mm.

La porosité du milieu peut aussi être adaptée et est en général comprise entre 10 20 et 60 %.  The porosity of the medium can also be adapted and is generally between 10 20 and 60%.

La phase solide adsorbante est constituée d'un adsorbant spécifique tel qu'une zéolithe, un charbon actif, une alumine activée ou un gel de silice activé.  The solid adsorbent phase consists of a specific adsorbent such as a zeolite, activated carbon, activated alumina or activated silica gel.

L'activation est menée dans des conditions o l'adsorbant possédera les propriétés d'adsorption maximales pour l'application. Typiquement, les gaz et vapeurs 25 produits pendant l'activation sont éliminés de manière à ce qu'ils ne dégradent pas la structure de l'adsorbant. Les températures finales d'activation dépendent du type d'adsorbant, par exemple entre 300 C et 450 C pour une zéolithe, entre 150 C et 250 C pour un gel de silice, entre 250 C et 400 C pour une alumine, entre 300 C et 700 C pour un charbon actif.  Activation is carried out under conditions where the adsorbent will have the maximum adsorption properties for the application. Typically, the gases and vapors produced during activation are removed so that they do not degrade the structure of the adsorbent. The final activation temperatures depend on the type of adsorbent, for example between 300 C and 450 C for a zeolite, between 150 C and 250 C for silica gel, between 250 C and 400 C for an alumina, between 300 C and 700 C for activated carbon.

La présence d'un liant peut être nécessaire pour assurer la rigidité, par exemple un liant du type alumine, argile, silice. Le liant peut avoir été converti au moins en partie en phase adsorbante, par exemple dans le cas d'une zéolithe agglomérée dont le liant argileux a été converti en zéolithe identique ou différente de la phase principale.  The presence of a binder may be necessary to ensure rigidity, for example a binder of the alumina, clay, silica type. The binder may have been converted at least partly into the adsorbent phase, for example in the case of an agglomerated zeolite whose clay binder has been converted into the same or different zeolite from the main phase.

Il est aussi possible d'utiliser une structure mixte constituée d'une structure rigide 35 recouverte par une phase active particulière, différente de la phase sous-jacente, dans le but par exemple de séparer les fonctions de soutien mécanique et d'adsorption. La structure rigide peut être constituée d'un oxyde du genre silice, alumine, céramique ou d'un métal.  It is also possible to use a mixed structure consisting of a rigid structure 35 covered by a particular active phase, different from the underlying phase, for the purpose for example of separating the mechanical support and adsorption functions. The rigid structure may consist of an oxide of the silica, alumina, ceramic or metal type.

Des structures plus complexes peuvent aussi être utilisées, par exemple un monolithe sur lequel est déposée une phase adsorbante. Dans ce cas, la structure métallique assure une fonction double de renfort mécanique et de conduction de la chaleur. Le métal de la structure peut être du cuivre, de l'aluminium, du fer, de l'acier, un alliage choisi en fonction de la conductibilité thermique, de la résistance mécanique, de la densité, de la porosité et de la compatibilité avec la phase adsorbante choisie.  More complex structures can also be used, for example a monolith on which an adsorbent phase is deposited. In this case, the metal structure performs a dual function of mechanical reinforcement and heat conduction. The metal of the structure can be copper, aluminum, iron, steel, an alloy chosen as a function of thermal conductivity, mechanical strength, density, porosity and compatibility with the adsorbent phase chosen.

La phase métallique peut être recouverte d'une phase céramique ou oxyde adhérente, dans le but de faciliter et/ou renforcer le dépôt de phase adsorbante.  The metallic phase can be covered with an adherent ceramic or oxide phase, in order to facilitate and / or reinforce the deposition of adsorbent phase.

L'adsorbant peut aussi être fabriqué en utilisant la technique des gels ou des 10 aérogels.  The adsorbent can also be made using the gel or aerogel technique.

Le principe de base consiste à réaliser la gélification d'une phase liquide, puis, éventuellement après rinçage, à éliminer le solvant.  The basic principle consists in carrying out the gelling of a liquid phase, then, optionally after rinsing, in removing the solvent.

Les paramètres structurels, tels taille et espacement des conduits, densité, porosité ou forme du monolithe, peuvent être ajustés au niveau de la formation de la 15 préforme et/ou du dépôt de phase de support ou de phase active.  The structural parameters, such as size and spacing of the conduits, density, porosity or shape of the monolith, can be adjusted in terms of the formation of the preform and / or the deposition of support phase or active phase.

En pratique, tous les systèmes à adsorption utilisant un lit granulaire ou une structure nids d'abeilles ou mille-feuilles peuvent avantageusement être remplacés par une mise en oeuvre particulière de l'invention qui présente l'avantage d'être facile à mettre en oeuvre par rapport aux structures en nids d'abeilles ou en mille-feuilles, 2 0 lesquelles nécessitent la réalisation de structures tridimensionnelles très régulières et de très petites dimensions.  In practice, all the adsorption systems using a granular bed or a honeycomb or mille-feuille structure can advantageously be replaced by a particular implementation of the invention which has the advantage of being easy to implement. compared to honeycomb or millefeuille structures, which require the production of very regular three-dimensional structures and very small dimensions.

L'adsorbant monolithique peut être formé d'un seul bloc ou de l'empilement de plusieurs blocs. Dans ce dernier cas, il est possible d'utiliser des blocs ayant entre eux des propriétés différentes. Par exemple, on peut empiler des monolithes caractérisés par des 25 porosités, des tailles de canaux, des densités de pores ou des compositions chimiques (taux de liant, nature de la zéolithe, nature et proportions des cations, support mécanique) différents, de manière à optimiser chaque empilement ou couche d'adsorbeur en fonction du flux qui le traverse.  The monolithic adsorbent can be formed from a single block or from the stack of several blocks. In the latter case, it is possible to use blocks having different properties between them. For example, monoliths characterized by porosities, channel sizes, pore densities or chemical compositions (binder content, nature of the zeolite, nature and proportions of the cations, mechanical support) can be stacked in different ways. to optimize each stack or layer of adsorber as a function of the flow which passes through it.

Il est aussi possible de réaliser un gradient de propriétés dans un seul bloc, 3 0 comme par exemple un gradient de taux d'échange ou de porosité.  It is also possible to produce a gradient of properties in a single block, such as for example a gradient of exchange rate or porosity.

La nature monolithique des ces formes d'adsorbant doit être prise en compte pour leur manipulation. En effet, de tels adsorbants mis en forme sont rigides et une éraflure, une fracture ou la perte d'une partie de la masse ne peuvent pas être spontanément compensée par un réarrangement géométrique. Ceci peut avoir des conséquences 3 5 importantes car il se forme alors des passages préférentiels ou des volumes morts pour le gaz, lesquels dégradent beaucoup les performances de l'unité d'adsorption.  The monolithic nature of these forms of adsorbent must be taken into account for their handling. Indeed, such shaped adsorbents are rigid and a scratch, a fracture or the loss of part of the mass cannot be spontaneously compensated by a geometric rearrangement. This can have important consequences since preferential passages or dead volumes are formed for the gas, which greatly degrade the performance of the adsorption unit.

Par ailleurs, les adsorbants monolithiques doivent être mis en place dans les adsorbeurs et fixés dans ceux-ci de manière à supprimer toute mise en mouvement globale et tout passage de gaz en dehors du monolithe, ce qui augmente les risques de détérioration cités plus haut.  Furthermore, the monolithic adsorbents must be placed in the adsorbers and fixed therein so as to suppress any overall movement and any passage of gas outside the monolith, which increases the risks of deterioration mentioned above.

Un autre problème concerne la mise en oeuvre de l'opération d'échange d'ion à laquelle peuvent être soumis les monolithes. L'échange d'ion consiste à mettre I'adsorbant zéolithique en contact avec une solution d'un sel à échanger, par exemple un sel de lithium pour la fabrication d'une faujasite au lithium. L'échange d'ions est, dans ce cas, difficile et doit être conduit avec l'adsorbant placé en colonne. Avec un adsorbant granulaire, il n'y a pas de problème majeur à remplir la colonne, puis à la vidanger après échange. Par contre, dans le cas d'un monolithe, on conçoit la difficulté d'introduire et de 10 retirer le produit de la colonne sans l'abîmer, ou le problème des passages préférentiels entre le monolithe et la paroi de la colonne. L'activation du monolithe est aussi un problème avec la manipulation et le passage du gaz au travers du monolithe.  Another problem concerns the implementation of the ion exchange operation to which the monoliths can be subjected. The ion exchange consists in bringing the zeolitic adsorbent into contact with a solution of a salt to be exchanged, for example a lithium salt for the manufacture of a lithium faujasite. The ion exchange is in this case difficult and must be carried out with the adsorbent placed in a column. With a granular adsorbent, there is no major problem in filling the column and then emptying it after exchange. On the other hand, in the case of a monolith, one understands the difficulty of introducing and removing the product from the column without damaging it, or the problem of preferential passages between the monolith and the wall of the column. Activation of the monolith is also a problem with the handling and passage of gas through the monolith.

On voit donc que le traitement, le transport, le stockage et la mise en place de ces monolithes sont difficiles, et cela d'autant plus que ces monolithes sont de taille 15 importante et de structure complexe. Une possibilité de tourner cette difficulté consiste à augmenter le taux de liant mais alors on perd en capacité.  It can therefore be seen that the processing, transport, storage and installation of these monoliths are difficult, and all the more so since these monoliths are large and of complex structure. One possibility of overcoming this difficulty consists in increasing the rate of binder but then one loses capacity.

L'invention propose aussi une solution au problème de la fragilité des monolithes, en permettant une manipulation et un transport, un stockage et une mise en place aisés, quelle que soit la résistance intrinsèque du matériau qui les constituent. Elle permet aussi 2 0 d'augmenter la capacité intrinsèque du matériau adsorbant.  The invention also proposes a solution to the problem of the fragility of the monoliths, by allowing easy handling and transport, storage and installation, whatever the intrinsic resistance of the material of which they are made. It also makes it possible to increase the intrinsic capacity of the adsorbent material.

L'invention propose d'entourer le monolithe d'une carène rigide capable de résister aux chocs et contraintes mécaniques et aussi capable d'être introduite telle quelle dans les colonnes d'adsorption. Le monolithe peut alors être manipulé et transporté sans problème, I'ajustement dans la colonne d'adsorption peut être réalisé au moyen de joints 2 5 et de cales. Eventuellement, la carène peut servir de colonne d'adsorption.  The invention proposes to surround the monolith with a rigid hull capable of withstanding shocks and mechanical stresses and also capable of being introduced as it is into the adsorption columns. The monolith can then be handled and transported without problem, the adjustment in the adsorption column can be carried out by means of seals 25 and shims. Optionally, the hull can serve as an adsorption column.

En fait, le carénage du monolithe permet d'utiliser des combinaisons de liant et de matière active trop faibles pour supporter à elle seules leur propre poids, et donc il conduit à des matériaux ayant une plus forte proportion de matière active. Par exemple, des adsorbants ayant moins de 10% en poids de liant peuvent être réalisés. Ceci permet 3 0 aussi de réaliser des monolithes de structure très fine, par exemple des canaux de l'ordre de 0.05 ou 0.2 mm avec des parois de 0.05 à 0.5 mm, qui ne possèdent pas la solidité mécanique leur permettant de former des structures de grande dimension.  In fact, the fairing of the monolith makes it possible to use combinations of binder and active material that are too weak to support their own weight alone, and therefore it leads to materials having a higher proportion of active material. For example, adsorbents having less than 10% by weight of binder can be produced. This also makes it possible to produce monoliths of very fine structure, for example channels of the order of 0.05 or 0.2 mm with walls of 0.05 to 0.5 mm, which do not have the mechanical strength allowing them to form structures of large dimension.

Pour séparer les gaz ou les purifier suivant la technique dite PSA ou TSA, la carène doit pouvoir supporter les variations de températures sans que le contact avec le 35 monolithe soit dégradé.  To separate the gases or purify them using the so-called PSA or TSA technique, the hull must be able to withstand temperature variations without contact with the monolith being degraded.

On peut procéder par exemple en introduisant le mélange "vert" de liant et d'adsorbant mis en forme dans une virole métallique ou céramique, puis cuire l'ensemble pour durcir le liant et activer l'adsorbant. Pendant cette opération, on peut faire passer un gaz de balayage au travers des passages de l'adsorbant, ce qui permet d'éliminer l'eau et les gaz dégagés de manière efficace. On peut aussi ajouter un agent gonflant qui va ajuster le monolithe contre la paroi interne de la virole, avec pour conséquence une adhérence solide, encore améliorée au besoin par traitement de surface du métal.  One can proceed for example by introducing the "green" mixture of binder and adsorbent shaped in a metallic or ceramic shell, then bake the whole to harden the binder and activate the adsorbent. During this operation, a sweeping gas can be passed through the adsorbent passages, which makes it possible to remove the water and the gases evolved effectively. It is also possible to add a blowing agent which will adjust the monolith against the internal wall of the shell, with the consequence of a solid adhesion, further improved if necessary by surface treatment of the metal.

Le chauffage peut être réalisé par le gaz de balayage du solide, ou bien par chauffage extérieur par conduction ou micro-ondes, ou bien par une combinaison.  The heating can be carried out by the purge gas of the solid, or by external heating by conduction or microwave, or else by a combination.

Une autre méthode consiste à cuire le monolithe à part, puis à l'introduire dans la virole, l'ajustement se faisant par l'usage de colle (prise à froid ou à chaud) à l'inter paroi.  Another method consists of cooking the monolith separately, then introducing it into the shell, the adjustment being made by the use of glue (taken cold or hot) at the inter wall.

Une variante consiste à utiliser une virole constituée d'un matériau à mémoire de forme qui va se rétracter en ajustant le monolithe.  A variant consists in using a ferrule made of a shape memory material which will shrink by adjusting the monolith.

Encore, une autre méthode encore consiste à enrouler une feuille de matériau souple autour du monolithe, la cuisson et l'activation se faisant avant ou après.  Yet another yet further method is to wrap a sheet of flexible material around the monolith, baking and activation being done before or after.

Dans tous les cas, il peut être utile d'utiliser une colle qui va rendre solidaire l'adsorbant et la carène, la colle peut être organique ou minérale (silicate).  In all cases, it may be useful to use an adhesive which will make the adsorbent and the hull secure, the adhesive may be organic or mineral (silicate).

Encore une autre méthode consiste à utiliser la virole mise en place au moment 15 de l'extrusion des fibres.  Yet another method is to use the ferrule in place at the time of fiber extrusion.

Il est possible d'utiliser la carène directement comme colonne d'adsorption ou bien de la disposer à l'intérieur d'une virole à propriétés mécaniques renforcées. Dans ce dernier cas, plusieurs monolithes peuvent être disposés en série. L'ajustement de la virole à la colonne peut se faire par tous moyens connus de l'homme de l'art: joints toriques ou 2 0 plats, cales, guides, rails...  It is possible to use the hull directly as an adsorption column or to place it inside a shell with reinforced mechanical properties. In the latter case, several monoliths can be arranged in series. The adjustment of the ferrule to the column can be done by any means known to those skilled in the art: O-rings or flat plates, wedges, guides, rails, etc.

De manière générale, l'adsorbant caréné comporte des surfaces qui doivent être étanches aux gaz et aux liquides, chargées de canaliser l'écoulement, et des surfaces perméables aux gaz et aux liquides par o entre et sort le gaz ou le liquide. La partie imperméable aux gaz et aux liquides peut être constituée de tout matériau rigide 25 imperméable tel que métal, céramique, plastic. La partie perméable aux gaz et aux liquides peut être constituée de tout matériau perméable métallique, minéral ou organique réalisé de manière à assurer le passage du gaz, tel que perforations, tissage, emboutissage... La partie perméable aux gaz et aux liquides peut aussi ne pas contenir de carénage.  In general, the shrouded adsorbent has surfaces which must be impermeable to gases and liquids, responsible for channeling the flow, and surfaces permeable to gases and liquids by o entering and leaving the gas or the liquid. The gas and liquid impermeable part can be made of any rigid impermeable material such as metal, ceramic, plastic. The part permeable to gases and liquids can be made of any metallic, mineral or organic permeable material produced so as to ensure the passage of gas, such as perforations, weaving, stamping, etc. The part permeable to gases and liquids can also not contain fairing.

3 0 Un autre avantage d'un adsorbant caréné est de permettre un traitement facile de l'adsorbant, par exemple pour réaliser un échange d'ions, ou une activation. Le carénage permet de faire percoler la solution d'échange ou le gaz d'activation directement au travers du monolithe, en limitant le problème à assurer l'étanchéité à l'entrée et la sortie.  Another advantage of a streamlined adsorbent is that it allows easy treatment of the adsorbent, for example to achieve ion exchange, or activation. The fairing allows the exchange solution or the activation gas to be percolated directly through the monolith, limiting the problem of sealing the inlet and the outlet.

Dans le cas d'un échange en colonnes, la carène peut servir à canaliser la solution 35 d'échange, voire à servir de support complet. Il suffit alors dans ce cas d'assurer la circulation de la solution d'échange par un système de vannes et de canalisations. Dans le mode opératoire préféré, la colonne est placée telle quelle dans le circuit de solution, puis est retirée après échange d'ions.  In the case of an exchange in columns, the hull can be used to channel the exchange solution, or even to serve as a complete support. It is then sufficient in this case to ensure the circulation of the exchange solution by a system of valves and pipes. In the preferred procedure, the column is placed as it is in the solution circuit, then is removed after ion exchange.

De la même manière, I'adsorbant peut être activé après échange d'ions par passage de gaz chaud, éventuellement séché et décarbonaté au travers de la mousse, la carène servant au moins à canalise le gaz d'activation, voire à assurer la fonction complète de soutien de la structure. Bien sûr, toutes les manières de conduire l'activation 5 ou l'échange d'ions ou toute mise en contact du matériau adsorbant avec un fluide en colonne peuvent être importées des méthodes de traitement des lits granulaires.  In the same way, the adsorbent can be activated after ion exchange by passage of hot gas, possibly dried and decarbonated through the foam, the hull serving at least to channel the activation gas, or even to ensure the function full structure support. Of course, all the ways of conducting activation or ion exchange or any contacting of the adsorbent material with a columnar fluid can be imported from the methods of treatment of granular beds.

Le matériau adsorbant selon l'invention peut être utilisé dans des systèmes de production d'oxygène embarqués dans les avions ou analogues, c'est-à-dire les systèmes appelés OBOGS (on-board oxygen generating system), ou dans les concentrations 10 d'oxygène destinées au domaine médical.  The adsorbent material according to the invention can be used in on-board oxygen production systems in aircraft or the like, that is to say systems called OBOGS (on-board oxygen generating system), or in concentrations 10 oxygen intended for the medical field.

Claims (10)

Revendicationsclaims 1. Matériau adsorbant de purification ou de séparation d'un gaz ou mélange gazeux utilisant un adsorbant monolithique pour la séparation ou la purification de gaz ou mélanges gazeux ayant une structure alvéolaire à porosité ouverte se présentant sous la forme d'un réseau de canaux disposés en faisceaux dans une matrice solide perméable aux molécules de gaz.  1. Adsorbent material for purifying or separating a gas or gas mixture using a monolithic adsorbent for separating or purifying gases or gas mixtures having an alveolar structure with open porosity in the form of a network of channels arranged in bundles in a solid matrix permeable to gas molecules. 2. Matériau adsorbant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la phase gazeuse de l'adsorbant possède une structure en faisceaux disposés de manière essentiellement parallèle.  2. adsorbent material according to claim 1, characterized in that the gas phase of the adsorbent has a structure in bundles arranged in a substantially parallel manner. 3. Matériau adsorbant selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce 15 que la taille des pores de la phase gazeuse de l'adsorbant est comprise entre 0.05 et 0.5 mm, de préférence entre 0.07 et 0.2 mm.  3. adsorbent material according to one of claims 1 or 2, characterized in that the pore size of the gas phase of the adsorbent is between 0.05 and 0.5 mm, preferably between 0.07 and 0.2 mm. 4. Matériau adsorbant selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la porosité de l'adsorbant est comprise entre 10 et 60 % du volume du monolithe, de 2 0 préférence entre 30 et 50%.  4. adsorbent material according to one of claims 1 to 3, characterized in that the porosity of the adsorbent is between 10 and 60% of the volume of the monolith, preferably between 30 and 50%. 5. Matériau adsorbant selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'adsorbant est constitué d'une phase solide comprenant au moins 40% en poids d'au moins un matériau adsorbant comprenant de la zéolithe, du gel de silice, de l'alumine 25 activée ou de charbon actif, et le reste étant constitué d'au moins un matériau de renfort mécanique et/ou à propriétés thermiques particulières.  5. adsorbent material according to one of claims 1 to 4, characterized in that the adsorbent consists of a solid phase comprising at least 40% by weight of at least one adsorbent material comprising zeolite, gel silica, activated alumina or activated carbon, and the remainder consisting of at least one material of mechanical reinforcement and / or with particular thermal properties. 6. Matériau adsorbant selon la revendication 5, caractérisé en ce que la phase solide de l'adsorbant comprend au moins 60% en poids d'au moins un matériau 30 adsorbant.  6. Adsorbent material according to claim 5, characterized in that the solid phase of the adsorbent comprises at least 60% by weight of at least one adsorbent material. 7. Matériau adsorbant selon la revendication 5, caractérisé en ce que le matériau de renfort mécanique et/ou à propriétés thermiques particulières de l'adsorbant est choisi parmi un oxyde inorganique, une céramique, un métal, du carbone ou un 35 polymère.  7. adsorbent material according to claim 5, characterized in that the material for mechanical reinforcement and / or with particular thermal properties of the adsorbent is chosen from an inorganic oxide, a ceramic, a metal, carbon or a polymer. 8. Matériau adsorbant selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'adsorbant contient des cations métalliques dans sa phase zéolithique. O10  8. adsorbent material according to claim 5, characterized in that the adsorbent contains metal cations in its zeolitic phase. O10 9. Matériau adsorbant selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'adsorbant contient des cations métalliques choisis parmi les alcalins et alcalino-terreux, les métaux de transition, les lanthanides, de préférence du lithium, du calcium, du sodium, du potassium, du zinc.  9. adsorbent material according to claim 5, characterized in that the adsorbent contains metal cations chosen from alkali and alkaline earth metals, transition metals, lanthanides, preferably lithium, calcium, sodium, potassium , zinc. 10. Procédé de séparation et/ou purification de gaz mettant en oeuvre le matériau adsorbant selon l'une des revendications i à 9, le gaz étant de l'air ou un mélange H2/CO.  10. A method of separation and / or purification of gas using the adsorbent material according to one of claims i to 9, the gas being air or an H2 / CO mixture.
FR0305894A 2003-05-16 2003-05-16 Solid absorbent material for purifying or separating gases such as air combines open-pore cellular and mechanical reinforcing materials Pending FR2854819A3 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0305894A FR2854819A3 (en) 2003-05-16 2003-05-16 Solid absorbent material for purifying or separating gases such as air combines open-pore cellular and mechanical reinforcing materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0305894A FR2854819A3 (en) 2003-05-16 2003-05-16 Solid absorbent material for purifying or separating gases such as air combines open-pore cellular and mechanical reinforcing materials

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FR2854819A3 true FR2854819A3 (en) 2004-11-19

Family

ID=33306407

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR0305894A Pending FR2854819A3 (en) 2003-05-16 2003-05-16 Solid absorbent material for purifying or separating gases such as air combines open-pore cellular and mechanical reinforcing materials

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR2854819A3 (en)

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006114579A2 (en) 2005-04-28 2006-11-02 Smiths Detection-Watford Limited Molecular sieves
FR2989284A1 (en) * 2012-04-16 2013-10-18 Air Liquide RADIAL ADSORBER COMPRISING A BED OF ADSORBENT STRUCTURE
WO2016105870A1 (en) * 2014-12-23 2016-06-30 Exxonmobil Research And Engineering Company Structured adsorbent beds, methods of producing the same and uses thereof
US9803598B2 (en) 2015-12-21 2017-10-31 Caterpillar Inc. Air intake system for engine
US10427091B2 (en) 2016-05-31 2019-10-01 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes
US10427089B2 (en) 2016-05-31 2019-10-01 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes
US10675615B2 (en) 2014-11-11 2020-06-09 Exxonmobil Upstream Research Company High capacity structures and monoliths via paste imprinting
US10744449B2 (en) 2015-11-16 2020-08-18 Exxonmobil Upstream Research Company Adsorbent materials and methods of adsorbing carbon dioxide
US11110388B2 (en) 2016-08-31 2021-09-07 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes related thereto
US11148091B2 (en) 2016-12-21 2021-10-19 Exxonmobil Upstream Research Company Self-supporting structures having active materials
US11260339B2 (en) 2016-03-18 2022-03-01 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes related thereto
US11318410B2 (en) 2018-12-21 2022-05-03 Exxonmobil Upstream Research Company Flow modulation systems, apparatus, and methods for cyclical swing adsorption
US11318413B2 (en) 2016-09-01 2022-05-03 Exxonmobil Upstream Research Company Swing adsorption processes using zeolite structures
US11331620B2 (en) 2018-01-24 2022-05-17 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes
US11376545B2 (en) 2019-04-30 2022-07-05 Exxonmobil Upstream Research Company Rapid cycle adsorbent bed
US11413567B2 (en) 2018-02-28 2022-08-16 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes
US11433346B2 (en) 2019-10-16 2022-09-06 Exxonmobil Upstream Research Company Dehydration processes utilizing cationic zeolite RHO
US11655910B2 (en) 2019-10-07 2023-05-23 ExxonMobil Technology and Engineering Company Adsorption processes and systems utilizing step lift control of hydraulically actuated poppet valves
US11707729B2 (en) 2016-12-21 2023-07-25 ExxonMobil Technology and Engineering Company Self-supporting structures having active materials

Cited By (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006114579A2 (en) 2005-04-28 2006-11-02 Smiths Detection-Watford Limited Molecular sieves
WO2006114579A3 (en) * 2005-04-28 2007-06-07 Smiths Detection Watford Ltd Molecular sieves
FR2989284A1 (en) * 2012-04-16 2013-10-18 Air Liquide RADIAL ADSORBER COMPRISING A BED OF ADSORBENT STRUCTURE
WO2013156697A1 (en) * 2012-04-16 2013-10-24 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Radial adsorber comprising a structured adsorbent bed
US10675615B2 (en) 2014-11-11 2020-06-09 Exxonmobil Upstream Research Company High capacity structures and monoliths via paste imprinting
CN107635644A (en) * 2014-12-23 2018-01-26 埃克森美孚上游研究公司 Structuring adsorbent bed, its production method and application thereof
US10512893B2 (en) 2014-12-23 2019-12-24 Exxonmobil Upstream Research Company Structured adsorbent beds, methods of producing the same and uses thereof
US9744521B2 (en) 2014-12-23 2017-08-29 Exxonmobil Upstream Research Company Structured adsorbent beds, methods of producing the same and uses thereof
JP2018503507A (en) * 2014-12-23 2018-02-08 エクソンモービル アップストリーム リサーチ カンパニー Structured adsorbent tower, process for its production and use thereof
RU2666849C1 (en) * 2014-12-23 2018-09-12 Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани Structured adsorbent bed, methods for its production and its application
AU2015370106B2 (en) * 2014-12-23 2019-01-03 Exxonmobil Upstream Research Company Structured adsorbent beds, methods of producing the same and uses thereof
WO2016105870A1 (en) * 2014-12-23 2016-06-30 Exxonmobil Research And Engineering Company Structured adsorbent beds, methods of producing the same and uses thereof
US10744449B2 (en) 2015-11-16 2020-08-18 Exxonmobil Upstream Research Company Adsorbent materials and methods of adsorbing carbon dioxide
US11642619B2 (en) 2015-11-16 2023-05-09 Georgia Tech Research Corporation Adsorbent materials and methods of adsorbing carbon dioxide
US9803598B2 (en) 2015-12-21 2017-10-31 Caterpillar Inc. Air intake system for engine
US11260339B2 (en) 2016-03-18 2022-03-01 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes related thereto
US10427089B2 (en) 2016-05-31 2019-10-01 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes
US10427091B2 (en) 2016-05-31 2019-10-01 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes
US11033852B2 (en) 2016-05-31 2021-06-15 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes
US11033854B2 (en) 2016-05-31 2021-06-15 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes
US11110388B2 (en) 2016-08-31 2021-09-07 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes related thereto
US11318413B2 (en) 2016-09-01 2022-05-03 Exxonmobil Upstream Research Company Swing adsorption processes using zeolite structures
US11148091B2 (en) 2016-12-21 2021-10-19 Exxonmobil Upstream Research Company Self-supporting structures having active materials
US11707729B2 (en) 2016-12-21 2023-07-25 ExxonMobil Technology and Engineering Company Self-supporting structures having active materials
US11331620B2 (en) 2018-01-24 2022-05-17 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes
US11857913B2 (en) 2018-01-24 2024-01-02 ExxonMobil Technology and Engineering Company Apparatus and system for swing adsorption processes
US11413567B2 (en) 2018-02-28 2022-08-16 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes
US11318410B2 (en) 2018-12-21 2022-05-03 Exxonmobil Upstream Research Company Flow modulation systems, apparatus, and methods for cyclical swing adsorption
US11376545B2 (en) 2019-04-30 2022-07-05 Exxonmobil Upstream Research Company Rapid cycle adsorbent bed
US11655910B2 (en) 2019-10-07 2023-05-23 ExxonMobil Technology and Engineering Company Adsorption processes and systems utilizing step lift control of hydraulically actuated poppet valves
US11433346B2 (en) 2019-10-16 2022-09-06 Exxonmobil Upstream Research Company Dehydration processes utilizing cationic zeolite RHO

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2835445A1 (en) USE OF AN ADSORBENT IN THE FORM OF SOLID FOAM FOR THE PURIFICATION OR SEPARATION OF GASES
FR2854819A3 (en) Solid absorbent material for purifying or separating gases such as air combines open-pore cellular and mechanical reinforcing materials
JP6820318B2 (en) Microcrystalline Cellulose Pyrolysis Product Adsorbent and Method for Producing and Using It
US7731782B2 (en) Temperature swing adsorption of CO2 from flue gas utilizing heat from compression
TWI494302B (en) Processes for purification of acetylene
CA2411144C (en) Synthesis gas purification process
EP0840708B1 (en) Method for purifying hydrogen based gas mixtures using a lithium exchanged x zeolite
FR2811241A1 (en) PROCESS FOR THE PURIFICATION OF HYDROGEN-BASED GASEOUS MIXTURES USING CALCIUM ZEOLITE X
EP0938920A1 (en) Process and device for purifying gas by adsoprtion using fixed horizontal beds
EP2168913B1 (en) Hydrogen production method with complete capture of co2 and recycling of non-converted methane
JP5232686B2 (en) Gas purification method and purification apparatus
EP1062022B1 (en) Decarbonating gas streams using zeolite adsorbents
JP2014509554A (en) Gas purification method using engineered small particle adsorbent
EP1263681A1 (en) Method for producing carbon monoxide by reverse conversion with an adapted catalyst
US7588630B2 (en) Carbon dioxide absorbent, carbon dioxide separating apparatus, and reformer
KR20190075127A (en) Parallel channel contactor and sorbent gas separation method
EP0664158B1 (en) Realisation process of an active composite and active composite realised with this process
WO2020169901A1 (en) System and method for separating low-pressure gases in the air
EP0662595A1 (en) Process and apparatus for the preparation of high purity liquid nitrogen
FR3024376A1 (en) ADSORBER WITH ROTARY DRYER
FR2891159A1 (en) Pressure swing adsorption process for separation and-or purification of gases, e.g. hydrogen or oxygen, uses adsorbent beds containing adsorbent particles and agglomerated micro-capsules of phase-change material
WO2013117827A1 (en) Adsorber formed by multiple parallel passage contactors
US20160206989A1 (en) Regeneration of a hydrogen impurity trap using the heat exiting a hydride tank
JP2009227553A (en) Oxygen concentration device
WO2014191640A1 (en) Purification unit with multi-bed adsorber