FR2974520A1 - Container comprising a fluid adsorber, useful to separate and purify gas stream, where the fluid adsorber includes two contactors with parallel passages, is present in a horizontal position and directs the fluid along the horizontal axis - Google Patents

Container comprising a fluid adsorber, useful to separate and purify gas stream, where the fluid adsorber includes two contactors with parallel passages, is present in a horizontal position and directs the fluid along the horizontal axis Download PDF

Info

Publication number
FR2974520A1
FR2974520A1 FR1153577A FR1153577A FR2974520A1 FR 2974520 A1 FR2974520 A1 FR 2974520A1 FR 1153577 A FR1153577 A FR 1153577A FR 1153577 A FR1153577 A FR 1153577A FR 2974520 A1 FR2974520 A1 FR 2974520A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
contactors
fluid
adsorber
gas stream
contactor
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.)
Granted
Application number
FR1153577A
Other languages
French (fr)
Other versions
FR2974520B1 (en
Inventor
Benoit Davidian
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 FR1153577A priority Critical patent/FR2974520B1/en
Publication of FR2974520A1 publication Critical patent/FR2974520A1/en
Application granted granted Critical
Publication of FR2974520B1 publication Critical patent/FR2974520B1/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/0407Constructional details of adsorbing systems
    • B01D53/0446Means for feeding or distributing gases
    • 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
    • B01D53/0407Constructional details of adsorbing systems
    • B01D53/0423Beds in columns
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2253/00Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/25Coated, impregnated or composite 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
    • B01D2253/34Specific shapes
    • B01D2253/342Monoliths
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2259/00Type of treatment
    • B01D2259/40Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/41Further details for adsorption processes and devices using plural beds of the same adsorbent in series
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2259/00Type of treatment
    • B01D2259/40Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/414Further details for adsorption processes and devices using different types of adsorbents
    • B01D2259/4141Further details for adsorption processes and devices using different types of adsorbents within a single bed
    • B01D2259/4145Further details for adsorption processes and devices using different types of adsorbents within a single bed arranged in series
    • B01D2259/4148Multiple layers positioned apart from each other
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/047Pressure swing adsorption
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • 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
    • B01D53/0476Vacuum pressure swing adsorption

Abstract

The container comprises a fluid adsorber including two contactors with parallel passages. The container has a height of less than 3 m. The two contactors with parallel passages are arranged in series in the direction of the path of gas stream to be adsorbed, and are contained in a casing comprising inlet openings and an outlet of the gas stream. The fluid adsorber is present in a horizontal position, directs the fluid along the horizontal axis, and further comprises a zone for the distribution of the gas stream between two contactors. Each contactor has channels. The container comprises a fluid adsorber including two contactors with parallel passages. The container has a height of less than 3 m. The two contactors with parallel passages are arranged in series in the direction of the path of gas stream to be adsorbed, and are contained in a casing comprising inlet openings and an outlet of the gas stream. The fluid adsorber is present in a horizontal position, directs the fluid along the horizontal axis, and further comprises a zone for the distribution of the gas stream between two contactors. Each contactor has channels with a different orientation observed on the contactors with adjacent parallel passages. The distribution zone comprises a distributor adapted to prevent the clogging of the channels of the contactor. A solid part of the each contactor is notched on a side of the distribution zone.

Description

L'invention se rapporte à un adsorbeur comprenant plusieurs contacteurs à passages parallèles, à une méthode de transport d'un tel adsorbeur et à l'utilisation de ce même adsorbeur. L'adsorption est un phénomène physique de plus en plus utilisé industriellement pour 5 séparer ou épurer des flux gazeux. Par exemple, l'adsorption est utilisée classiquement pour sécher des flux gazeux divers, en particulier l'air, le gaz naturel, pour la production d'hydrogène, pour la production d'oxygène et/ou d'azote à partir d'air atmosphérique, pour capturer de nombreux constituants d'effluents variés avant leur utilisation dans un procédé aval ou leur mise à l'évent comme les 10 VOC, des oxydes d'azote, du mercure... Les procédés mis en oeuvre sont soit à charge perdue (on parle alors généralement de lit de garde) soit régénérables. La régénération s'effectue soit par baisse de pression soit par augmentation de la température. On peut aussi coupler ces deux effets. On parle respectivement de PSA (pressure swing adsorption = adsorption à pression modulée), TSA (temperature swing 15 adsorption = adsorption à température modulée), PTSA (adsorption à pression et température modulée). Lorsque la régénération d'un PSA s'effectue sous vide, on utilise généralement le sigle VSA (vacuum swing adsorption = adsorption avec variation de vide). Par la suite, et sauf application particulière, nous n'utiliserons, par souci de simplicité 20 que les termes PSA et TSA pour décrire tous ces procédés d'adsorption comportant une étape de régénération in situ suivant que l'effet prépondérant utilisé pour régénérer l'adsorbant soit la pression ou la température.. L'adsorbant utilisé se présente généralement sous forme de particules dont on remplit un adsorbeur. Ces particules peuvent se trouver sous forme de granulés, de bâtonnets, de billes, 25 de concassés. Les dimensions caractéristiques de ces particules vont généralement de 0.5 mm à 5mm. Les particules les plus petites permettent d'améliorer la cinétique d'adsorption et par là l'efficacité du procédé mais en contre partie elles créent sur la phase fluide des pertes de charge importantes. The invention relates to an adsorber comprising a plurality of contactors with parallel passages, to a method of transporting such an adsorber and to the use of this same adsorber. Adsorption is a physical phenomenon increasingly used industrially to separate or purify gas flows. For example, adsorption is conventionally used to dry various gas streams, in particular air, natural gas, for the production of hydrogen, for the production of oxygen and / or nitrogen from air atmospheric, to capture many components of various effluents before their use in a downstream process or venting such as VOC, nitrogen oxides, mercury ... The processes implemented are either dependent lost (usually referred to as guard bed) or regenerable. Regeneration is carried out either by lowering pressure or by increasing the temperature. We can also couple these two effects. They are respectively PSA (pressure swing adsorption = adsorption at modulated pressure), TSA (temperature swing adsorption = adsorption at modulated temperature), PTSA (adsorption at pressure and modulated temperature). When the regeneration of a PSA is carried out under vacuum, the term VSA (vacuum swing adsorption) is generally used. Subsequently, and except for particular application, we will only use, for the sake of simplicity, the terms PSA and TSA to describe all these adsorption processes including an in situ regeneration step, depending on whether the predominant effect used to regenerate the The adsorbent used is generally in the form of particles filled with an adsorber. These particles can be in the form of granules, rods, balls, crushed. The characteristic dimensions of these particles generally range from 0.5 mm to 5 mm. The smallest particles make it possible to improve the kinetics of adsorption and thus the efficiency of the process, but in part they create significant losses on the fluid phase.

D'autre part, les applications industrielles de grandes tailles, c'est-à-dire traitant plusieurs centaines, voire plusieurs milliers de Nm3/h, posent le problème de la taille des adsorbeurs et de leur transport. Notons que ces adsorbeurs, remplis avec des billes d'adsorbants, ne peuvent pas être couchés sans la mise en place de systèmes de maintien du lit de billes d'adsorbants. Partant de là, un problème qui se pose est de fournir des adsorbeurs plus efficaces et plus aisément transportables et exploitables. Une solution de l'invention est un adsorbeur pour adsorption d'un fluide, comprenant au moins deux contacteurs à passages parallèles, caractérisé en ce que - l'adsorbeur est en position horizontal et dirige le fluide suivant l'axe horizontal ; et - les contacteurs à passages parallèles sont disposés en série dans le sens du trajet du fluide à adsorber. Par contacteur à passages parallèles, on entend un dispositif dans lequel le fluide passe dans des canaux dont les parois contiennent de l'adsorbant. Le fluide circule dans des canaux essentiellement libres d'obstacles, ces canaux permettant au fluide de circuler d'une entrée à une sortie du contacteur. Ces canaux peuvent être rectilignes reliant directement l'entrée à la sortie du contacteur ou présenter des changements de direction. Au cours de sa circulation, le fluide est en contact avec au moins un adsorbant présent au niveau des dites parois. Notons que du fait de l'autoportance des contacteurs à passages parallèles, l'adsorbeur peut être installé horizontalement ou sensiblement horizontalement (c'est-à-dire avec un écart inférieure à 15° par rapport à l'horizontal), ce qui facilite grandement soit son transport, soit son installation et exploitation dans un châssis mobile ou un conteneur avec une contrainte de hauteur. Par ailleurs, les contacteurs à passages parallèles font moins de pertes de charges, ce qui 25 permet à perte de charges équivalentes de réduire le diamètre de l'adsorbeur, en augmentant éventuellement sa hauteur. Enfin, l'adsorbeur selon l'invention permet : - de traiter de grandes quantités de fluide, en particulier des flux gazeux de plusieurs centaines ou plusieurs milliers de Nm3/h; et 30 - de bénéficier d'une cinétique élevée. On the other hand, industrial applications of large sizes, that is to say treating several hundred or even thousands of Nm3 / h, pose the problem of the size of the adsorbers and their transport. Note that these adsorbers, filled with adsorbent beads, can not be coated without the establishment of adsorbent bead bed maintenance systems. From there, a problem is to provide adsorbers more efficient and more easily transportable and exploitable. A solution of the invention is an adsorber for adsorption of a fluid, comprising at least two contactors with parallel passages, characterized in that - the adsorber is in a horizontal position and directs the fluid along the horizontal axis; and the parallel-passage contactors are arranged in series in the direction of the path of the fluid to be adsorbed. Parallel passage contactor means a device in which the fluid passes through channels whose walls contain adsorbent. The fluid circulates in essentially obstacle free channels, these channels allowing the fluid to flow from an input to an output of the contactor. These channels can be rectilinear connecting directly the input to the output of the contactor or present changes of direction. During its circulation, the fluid is in contact with at least one adsorbent present at said walls. Note that due to the self-support of the parallel passage contactors, the adsorber can be installed horizontally or substantially horizontally (that is to say with a difference of less than 15 ° relative to the horizontal), which facilitates either its transport, its installation and operation in a mobile chassis or a container with a height constraint. Furthermore, the parallel-channel contactors have less pressure losses, which allows equivalent loss of charges to reduce the diameter of the adsorber, possibly increasing its height. Finally, the adsorber according to the invention makes it possible: to treat large quantities of fluid, in particular gas flows of several hundred or several thousand Nm3 / h; and to benefit from high kinetics.

Selon le cas, l'adsorbeur selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - chaque contacteur à passages parallèles présente des canaux avec une orientation différente de ceux observés sur le ou les contacteurs à passages parallèles voisins. On observera, de 5 préférence un angle de 90°C entre les canaux de deux contacteurs juxtaposés ; - le fluide est un flux gazeux ; - les contacteurs sont contenus dans une enveloppe comportant des ouvertures d'entrée et de sortie du flux gazeux ; - ledit adsorbeur comprend une zone de distribution du flux gazeux entre 2 contacteurs ; 10 - au moins une zone de distribution comprend un distributeur apte à éviter l'obstruction des canaux du contacteur ; un tel distributeur comprendra par exemple des canaux réservés au fluide de dimension sensiblement plus importante que les canaux du contacteur. Il pourra être de type caillebotis, grille métallique, croisillon... - la partie solide de chaque contacteur est échancrée du côté de la zone de distribution ; 15 - au moins un des contacteurs est différent des autres contacteurs ; La différence peut résider dans le type d'adsorbant, l'épaisseur de la couche adsorbante, la section de passage réservée au gaz ou encore dans la géométrie extérieure des différents contacteurs. L'adsorbeur selon l'invention peut être transporté ou stocké à l'horizontal dans un conteneur présentant une hauteur inférieure à 3 m, de préférence inférieure à 2,5 m, encore plus 20 préférentiellement inférieure à 2,2 m. Il peut s'agir soit de conteneur ISO, soit de conteneur ou de châssis mobile fait sur mesure ; sachant qu'ils peuvent être dans tous les cas ouvert ou fermé. Les figures 1 à 7 représentent schématiquement, de manière non exhaustive, les différents types de contacteurs. En effet, les contacteurs peuvent comprendre des canaux de 25 différentes formes et de dimensions différentes. On distingue alors : - les canaux rectangulaires d'épaisseur ep faible par rapport à leur largeur 1, c'est à dire avec 1 supérieur à 10 ep (figure 1); - les canaux essentiellement carrés ou rectangulaires mais avec ep dans le même ordre de grandeur que la largeur 1(figure 2) ; 30 - les canaux de forme intermédiaire, avec la grande dimension dans un rapport 1.5 à 10 par rapport à la petite dimension (ellipse, rectangle...) - les canaux disposés en couronnes circulaires (figure 3) ; - les canaux disposés en hélice (figure 4) ; - les canaux circulaires (figure 5) ; Le fluide peut également circuler dans l'espace libre laissé par des parois solides présentés sous forme de cylindres ou fibres (figure 6). Les parois solides peuvent également avoir la configuration « garnissage » comme utilisée en distillation (figure 7). Dans ce dernier cas, il est possible d'utiliser toutes les possibilités géométriques relatives aux dits garnissages en jouant sur les angles de pliage, l'orientation des passages par rapport à la verticale (contacteur supposé vertical), les dimensions des canaux... Depending on the case, the adsorber according to the invention may comprise one or more of the following characteristics: each contactor with parallel passages has channels with a different orientation from those observed on the contactor (s) with adjacent parallel passages. An angle of 90 ° C between the channels of two juxtaposed contactors is preferably observed; the fluid is a gaseous flow; the contactors are contained in an envelope comprising inlet and outlet openings of the gas flow; said adsorber comprises a gas flow distribution zone between two contactors; At least one distribution zone comprises a distributor able to prevent clogging of the contactor channels; such a dispenser will include, for example, channels reserved for the fluid of dimension substantially larger than the channels of the contactor. It may be of grating type, metal grid, spider ... - the solid part of each contactor is indented on the side of the distribution area; At least one of the contactors is different from the other contactors; The difference may lie in the type of adsorbent, the thickness of the adsorbent layer, the passage section reserved for the gas or in the external geometry of the different contactors. The adsorber according to the invention can be transported or stored horizontally in a container having a height of less than 3 m, preferably less than 2.5 m, even more preferably less than 2.2 m. It can be either ISO container, container or custom-made mobile chassis; knowing that they can be in any case open or closed. Figures 1 to 7 show schematically, not exhaustive, the different types of contactors. Indeed, the contactors may comprise channels of different shapes and sizes. We then distinguish: - the rectangular channels of thickness ep low compared to their width 1, that is to say with 1 greater than 10 ep (Figure 1); the essentially square or rectangular channels but with ep in the same order of magnitude as the width 1 (FIG. 2); 30 - the channels of intermediate form, with the large dimension in a ratio 1.5 to 10 with respect to the small dimension (ellipse, rectangle ...) - the channels arranged in circular rings (Figure 3); the channels arranged in a helix (FIG. 4); - the circular channels (Figure 5); The fluid can also circulate in the free space left by solid walls presented in the form of cylinders or fibers (Figure 6). The solid walls may also have the configuration "packing" as used in distillation (Figure 7). In the latter case, it is possible to use all the geometric possibilities relating to said packings by playing on the bending angles, the orientation of the passages relative to the vertical (supposed vertical contactor), the dimensions of the channels ...

De nombreuses configurations sont possibles car la géométrie des canaux est variée (triangle, trapèze, ellipse...). De façon générale, dans tous ces types de contacteurs, susceptibles d'être utilisés dans le cadre de l'invention, le fluide qui est préférentiellement un flux gazeux, circule dans des canaux présentant peu (ou pas) d'obstacle à l'écoulement et l'adsorbant est situé -ou constitue- la paroi des dits canaux. Many configurations are possible because the geometry of the channels is varied (triangle, trapeze, ellipse ...). In general, in all these types of contactors, which may be used in the context of the invention, the fluid, which is preferably a gaseous flow, circulates in channels presenting little (or no) obstacle to flow. and the adsorbent is located or constitutes the wall of said channels.

A titre d'exemple, les documents EP 1 413 348, EP 1 121 981 et WO 2005/094987 décrivent des contacteurs à passages parallèles De manière générale, les contacteurs à passages parallèles sont préférés à la solution classique des lits de particules dès lors que les effets d'une diminution de la perte de charge deviennent prépondérants et permettent de compenser le surcoût probable lié à l'adoption du nouveau type d'adsorbeur. La réalisation du contacteur lui-même, et plus particulièrement de l'ensemble support - paroi, se fait suivant diverses techniques qui peuvent par exemple se classer selon la façon dont l'adsorbant est intégré à la paroi. Dans le cas de « monolithe », l'adsorbant, éventuellement mélangé à un liant constitue 25 directement la paroi des canaux (Figure 8). Dans le cas plus général d'adsorbant «supporté », l'adsorbant (110) est fixé sur un support (111), par exemple une feuille métallique, L'adhésion à la paroi peut se faire par l'intermédiaire du liant de l'adsorbant (dont le rôle est alors double : agglomération des micro particules d'adsorbants entre elles et fixation à la paroi) comme illustré dans la Figure 9 ou via 30 une colle (120) spécifique (Figure 10). Le support aura généralement été traité pour faciliter l'adhésion, il peut être poreux par nature (membrane, tissu...) ; de nombreux matériaux peuvent être utilisés tels que des polymères, des céramiques, des métaux, du papier... Le support de l'adsorbant peut être plié (avant ou après dépôt de la couche adsorbante) et cette feuille pliée elle-même enroulée autour d'un axe central. La figure 3 du document US 5 771 707 montre un tel arrangement. Dans le cas de plis de forme essentiellement triangulaire, la hauteur du triangle et sa base seront généralement comprises entre 0.5 et 5 mm. L'adsorbant peut également être emprisonné. On trouve également deux sous groupes pour cette technique : « l'emprisonnement «peut être homogène, c'est-à-dire que les particules d'adsorbants (130) sont immobilisées par un réseau de fibres (131) fines et denses qui occupent tout le volume de la paroi (Figure 11). Un adhésif peut être ajouté pour renforcer la fixation. L'emprisonnement de particules d'adsorbant dans des réseaux de fibres a été utilisé dans la fabrication de masque à gaz. On notera cependant que dans ce dernier cas, l'air respiré traversait le milieu adsorbant alors que dans le cas envisagé ici, le flux gazeux longe la paroi contenant l'adsorbant. By way of example, the documents EP 1 413 348, EP 1 121 981 and WO 2005/094987 describe contactors with parallel passages. In general, parallel-passage contactors are preferred over the conventional solution of particle beds, provided that the effects of a decrease in the pressure loss become predominant and make it possible to offset the probable additional cost related to the adoption of the new type of adsorber. The embodiment of the contactor itself, and more particularly of the support-wall assembly, is carried out according to various techniques which can for example be classified according to the way the adsorbent is integrated into the wall. In the case of "monolith", the adsorbent, optionally mixed with a binder, directly forms the wall of the channels (FIG. 8). In the more general case of "supported" adsorbent, the adsorbent (110) is fixed on a support (111), for example a metal sheet. The adhesion to the wall can be done via the binder of the adsorbent (whose role is then double: agglomeration of adsorbent micro particles together and attachment to the wall) as shown in Figure 9 or via a glue (120) specific (Figure 10). The support will generally have been treated to facilitate the adhesion, it can be porous by nature (membrane, tissue ...); many materials can be used such as polymers, ceramics, metals, paper ... The support of the adsorbent can be folded (before or after deposition of the adsorbent layer) and this folded sheet itself wound around of a central axis. Figure 3 of US 5,771,707 shows such an arrangement. In the case of folds substantially triangular shape, the height of the triangle and its base will generally be between 0.5 and 5 mm. The adsorbent can also be trapped. There are also two subgroups for this technique: "imprisonment" can be homogeneous, that is to say that the adsorbent particles (130) are immobilized by a network of fibers (131) thin and dense which occupy the entire volume of the wall (Figure 11). An adhesive may be added to strengthen the attachment. The entrapment of adsorbent particles in fiber networks has been used in the manufacture of gas masks. Note however that in the latter case, the air breathed through the adsorbent medium while in the case considered here, the gas flow along the wall containing the adsorbent.

Selon un autre mode de réalisation, les particules d'adsorbants (140) sont maintenues entre 2 parois (141,142) poreuses au fluide (Figure 12). Dans ce cas également, un liant et /ou une colle peuvent être ajoutés pour améliorer si nécessaire le maintien des particules entre les parois poreuses. Ces parois peuvent être de type métallique, polymères ...Elles sont choisies de façon à pouvoir simultanément contenir les particules d'adsorbants et ne pas créer de résistance significative à la diffusion des molécules. A titre d'exemple, les documents US 7 300 905 et US 5 120694 décrivent de façon non exhaustive ces technologies. La Figure 13 représente la cellule de base, c'est-à-dire le plus petit élément qui permet de décrire la géométrie d'un contacteur à passage parallèle. De gauche à droite, on trouve le canal (20), dans lequel circule le flux gazeux, d'épaisseur totale 2 epf, la membrane poreuse maintenant l'adsorbant (21) d'épaisseur epm, la couche d'adsorbant (22) d'épaisseur epads, une couche adhésive (23) d'épaisseur epc et la feuille support (24) d'épaisseur totale 2 eps. La cellule de base a donc pour dimension epf+epm+epads+epc+eps. Les ordres de grandeurs de ces épaisseurs sont par exemple : - De 50microns à 3mm pour le canal, mettons 2 epf = 150microns - De 10 à 100 microns pour la membrane poreuse, si elle existe, mettons 25 microns - De 20 microns à 3mm pour la couche d'adsorbants, mettons 50 microns - De 5 à 500 microns pour la couche adhésive, si elle existe, mettons 10 microns - De 5 microns à lmm pour la feuille support, si elle existe, mettons 2 eps= 100 microns. According to another embodiment, the adsorbent particles (140) are held between two walls (141, 142) porous to the fluid (FIG. 12). In this case also, a binder and / or an adhesive may be added to improve if necessary the maintenance of the particles between the porous walls. These walls may be of metal type, polymers ... They are chosen so that they can simultaneously contain the adsorbent particles and not create significant resistance to the diffusion of the molecules. For example, documents US Pat. No. 7,300,905 and US Pat. No. 5,120,694 describe these technologies in a non-exhaustive manner. Figure 13 shows the base cell, i.e. the smallest element that can be used to describe the geometry of a parallel-pass contactor. From left to right, there is the channel (20), in which circulates the gaseous flow, of total thickness 2 epf, the porous membrane maintaining the adsorbent (21) of epm thickness, the adsorbent layer (22) thick epads, an adhesive layer (23) of epc thickness and the support sheet (24) of total thickness 2 eps. The base cell is epf + epm + epads + epc + eps. The orders of magnitude of these thicknesses are for example: - From 50microns to 3mm for the channel, say 2 epf = 150microns - From 10 to 100 microns for the porous membrane, if it exists, say 25 microns - From 20 microns to 3mm for the layer of adsorbents, say 50 microns - From 5 to 500 microns for the adhesive layer, if it exists, say 10 microns - From 5 microns to 1 mm for the support sheet, if it exists, let 2 eps = 100 microns.

La cellule de base aurait donc dans l'exemple une épaisseur de 210 microns (75+25+50+10+50). Chacune de ces couches est caractérisée par une série de propriétés physiques : - la feuille support par sa densité, sa capacité calorifique, sa conductibilité thermique, éventuellement sa porosité ; - de même la couche adhésive par sa densité, sa capacité calorifique, sa conductibilité thermique, éventuellement sa porosité ; - la couche d'adsorbant par sa porosité totale, par la taille moyenne des macro pores, par la densité des particules d'adsorbants, éventuellement leur dimension, leur porosité interne, sa capacité calorifique, sa conductibilité thermique ainsi que par les isothermes d'adsorption et de co-adsorption liant l'adsorbant et les molécules présentes dans le flux gazeux ; - la membrane par sa porosité totale, le diamètre moyen des pores, la capacité calorifique, la densité, la conductibilité thermique, la rugosité côté paroi fluide. La Figure 14 représente un adsorbeur horizontal selon l'invention, comprenant 5 contacteurs à passages parallèles et dans lequel on observe un angle de 90°C entre les canaux 20 de deux contacteurs juxtaposés. Les adsorbants susceptibles d'être utilisés dans les contacteurs à passages parallèles sont ceux utilisés dans les unités de séparation ou purification de flux gazeux classiques. Le choix dépend de l'application. Il est possible dans un même contacteur d'utiliser successivement plusieurs adsorbants différents. On pourra citer les gels de silice, l'alumine 25 activée éventuellement dopée, les charbons actifs, les zéolites de type divers (3A, 4A, 5A, type X, LSX, Y etc. éventuellement échangées...). Les zéolites sont généralement utilisées sous forme de microcristaux, voire de nano cristaux selon les procédés de synthèse. D'autres adsorbants, par exemple les charbons actifs, peuvent être concassés pour obtenir des particules de l'ordre du micron.The base cell would therefore have in the example a thickness of 210 microns (75 + 25 + 50 + 10 + 50). Each of these layers is characterized by a series of physical properties: the support sheet by its density, its heat capacity, its thermal conductivity, and possibly its porosity; - Similarly the adhesive layer by its density, its heat capacity, its thermal conductivity, possibly its porosity; the adsorbent layer by its total porosity, by the average size of the macro pores, by the density of the adsorbent particles, possibly their size, their internal porosity, their heat capacity, their thermal conductivity as well as by the isotherms of adsorption and co-adsorption binding the adsorbent and the molecules present in the gas stream; the membrane by its total porosity, the average pore diameter, the heat capacity, the density, the thermal conductivity, the fluid side wall roughness. Figure 14 shows a horizontal adsorber according to the invention, comprising 5 parallel-passage contactors and in which there is an angle of 90 ° C between the channels 20 of two juxtaposed contactors. The adsorbents that may be used in the parallel-passage contactors are those used in the conventional gas stream separation or purification units. The choice depends on the application. It is possible in the same contactor to use successively several different adsorbents. Silica gels, optionally doped activated alumina, activated carbons, zeolites of various types (3A, 4A, 5A, type X, LSX, Y, etc., possibly exchanged, etc.) may be mentioned. The zeolites are generally used in the form of microcrystals or even nano-crystals according to the synthetic methods. Other adsorbents, for example activated carbons, can be crushed to obtain micron-sized particles.

30 Les contacteurs peuvent être identiques ou au contraire, il est possible d'utiliser cette invention pour singulariser au moins un contacteur et l'adapter aux conditions opératoires se trouvant à ce niveau de l'adsorbeur. Concernant cette modification, il peut s'agir d'un autre type d'adsorbant, d'une modification de l'épaisseur de la couche adsorbante, de la section de passage, etc.... La présente invention a également pour objet une méthode de transport d'un adsorbeur 5 selon l'invention, caractérisé en ce que ledit adsorbeur, contenant l'adsorbant, est transporté en position horizontale. Le dispositif selon l'invention peut être utilisé dans divers procédés tels que les PSA H2 devant produire de l'hydrogène à haute pureté, le déballastage en CO2, les PSA/ VSA 02. Il peut également être utilisé pour sécher, décarbonater ou arrêter des impuretés secondaires d'un 10 flux gazeux, notamment issu de l'air atmosphérique. Par impuretés secondaires on entend les traces d'hydrocarbures, les NOx, les SOx... The contactors may be identical or on the contrary, it is possible to use this invention to singularize at least one contactor and adapt it to the operating conditions at this level of the adsorber. Regarding this modification, it may be another type of adsorbent, a change in the thickness of the adsorbent layer, the passage section, etc. The present invention also relates to a method of transporting an adsorber 5 according to the invention, characterized in that said adsorber, containing the adsorbent, is transported in a horizontal position. The device according to the invention can be used in various processes such as H2 PSA to produce high purity hydrogen, deballasting CO2, PSA / VSA 02. It can also be used to dry, decarbonate or stop secondary impurities of a gaseous stream, in particular from atmospheric air. By secondary impurities we mean the traces of hydrocarbons, NOx, SOx ...

Claims (6)

REVENDICATIONS1. Conteneur présentant une hauteur inférieure à 3 m et comprenant un adsorbeur pour adsorption d'un fluide, comprenant au moins deux contacteurs à passages parallèles, disposés en série dans le sens du trajet du flux gazeux à adsorber, ledit adsorbeur étant en position horizontale et qui dirigeant le fluide suivant l'axe horizontal. REVENDICATIONS1. Container having a height of less than 3 m and comprising an adsorber for adsorption of a fluid, comprising at least two parallel-passage contactors arranged in series in the direction of the path of the gas stream to be adsorbed, said adsorber being in a horizontal position and directing the fluid along the horizontal axis. 2. Conteneur selon la revendication 1, pour lequel chaque contacteur à passages parallèles dudit adsorbeur présente des canaux avec une orientation différente de ceux observés sur le ou les 10 contacteurs à passages parallèles voisins. A container according to claim 1, wherein each parallel passage contactor of said adsorber has channels with a different orientation than those observed on the adjacent parallel passage contactor (s). 3. Conteneur selon l'une des revendications 1 ou 2, pour lequel les contacteurs dudit adsorbeurs sont contenus dans une enveloppe comportant des ouvertures d'entrée et de sortie du flux gazeux. 3. Container according to one of claims 1 or 2, wherein the contactors of said adsorber are contained in a casing having inlet and outlet openings of the gas stream. 4. Conteneur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit adsorbeur comprend une zone de distribution du flux gazeux entre 2 contacteurs. 4. Container according to one of claims 1 to 3, characterized in that said adsorber comprises a gas flow distribution zone between 2 contactors. 5. Conteneur selon la revendication 4, pour lequel au moins une zone de distribution dudit 20 adsorbeur, comprend un distributeur apte à éviter l'obstruction des canaux du contacteur. 5. Container according to claim 4, wherein at least one distribution zone of said adsorber, comprises a distributor adapted to avoid obstruction of the channels of the contactor. 6. Conteneur selon l'une des revendications 4 ou 5, par lequel la partie solide de chaque contacteur est échancrée du côté de la zone de distribution. 15 6. Container according to one of claims 4 or 5, wherein the solid part of each contactor is indented on the side of the distribution area. 15
FR1153577A 2011-04-27 2011-04-27 ADSORBOR IN HORIZONTAL POSITION Expired - Fee Related FR2974520B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1153577A FR2974520B1 (en) 2011-04-27 2011-04-27 ADSORBOR IN HORIZONTAL POSITION

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1153577A FR2974520B1 (en) 2011-04-27 2011-04-27 ADSORBOR IN HORIZONTAL POSITION

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2974520A1 true FR2974520A1 (en) 2012-11-02
FR2974520B1 FR2974520B1 (en) 2014-06-13

Family

ID=44503934

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1153577A Expired - Fee Related FR2974520B1 (en) 2011-04-27 2011-04-27 ADSORBOR IN HORIZONTAL POSITION

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR2974520B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3643392A1 (en) * 2018-10-26 2020-04-29 Chemion Logistik GmbH Activated carbon adsorption unit and method for its production

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0490632A1 (en) * 1990-12-13 1992-06-17 The Boc Group, Inc. Continuous method for removing oil vapor from feed gases containing oil and water vapor
US6120584A (en) * 1997-01-31 2000-09-19 Takasago Thermal Engineering Co., Ltd. Air cleaning apparatus, air filter and method for manufacturing the same
DE202005006454U1 (en) * 2005-04-21 2005-08-18 Fuchs, Peter Air purifier module, e.g. for household or automobile ventilation, heating or air conditioner systems, comprises zeolite-doped contact surfaces
US20070261557A1 (en) * 2006-05-11 2007-11-15 Gadkaree Kishor P Activated carbon honeycomb catalyst beds and methods for the use thereof
US20090249954A1 (en) * 2008-04-02 2009-10-08 Kishor Purushottam Gadkaree Method for managing the use of flow-through monolithic sorbents for the sorption of a trace contaminant from a fluid stream
US20090252663A1 (en) * 2008-04-02 2009-10-08 Todd Marshall Wetherill Method and system for the removal of an elemental trace contaminant from a fluid stream

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0490632A1 (en) * 1990-12-13 1992-06-17 The Boc Group, Inc. Continuous method for removing oil vapor from feed gases containing oil and water vapor
US6120584A (en) * 1997-01-31 2000-09-19 Takasago Thermal Engineering Co., Ltd. Air cleaning apparatus, air filter and method for manufacturing the same
DE202005006454U1 (en) * 2005-04-21 2005-08-18 Fuchs, Peter Air purifier module, e.g. for household or automobile ventilation, heating or air conditioner systems, comprises zeolite-doped contact surfaces
US20070261557A1 (en) * 2006-05-11 2007-11-15 Gadkaree Kishor P Activated carbon honeycomb catalyst beds and methods for the use thereof
US20090249954A1 (en) * 2008-04-02 2009-10-08 Kishor Purushottam Gadkaree Method for managing the use of flow-through monolithic sorbents for the sorption of a trace contaminant from a fluid stream
US20090252663A1 (en) * 2008-04-02 2009-10-08 Todd Marshall Wetherill Method and system for the removal of an elemental trace contaminant from a fluid stream

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3643392A1 (en) * 2018-10-26 2020-04-29 Chemion Logistik GmbH Activated carbon adsorption unit and method for its production
WO2020083639A1 (en) * 2018-10-26 2020-04-30 Chemion Logistik Gmbh Activated carbon adsorber unit and method for producing same

Also Published As

Publication number Publication date
FR2974520B1 (en) 2014-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2501459A1 (en) Method for purifying a gas flow implementing a contactor having parallel passages while maintaining the performance thereof
AU2012223552B2 (en) Gas purification process utilizing engineered small particle adsorbents
US8197687B2 (en) Contaminant adsorbent fluted filter element
US8293105B2 (en) Contaminant adsorption filtration media, elements, systems and methods employing wire or other lattice support
WO2013117827A1 (en) Adsorber formed by multiple parallel passage contactors
CA2688685A1 (en) Removal of heavy hydrocarbons from gas mixtures containing heavy hydrocarbons and methane
US11717806B2 (en) Adsorber
EP3928044A1 (en) System and method for separating low-pressure gases in the air
WO2020169900A1 (en) Plant and process for aerial gas separation using a parallelepipedal adsorber
FR2974520A1 (en) Container comprising a fluid adsorber, useful to separate and purify gas stream, where the fluid adsorber includes two contactors with parallel passages, is present in a horizontal position and directs the fluid along the horizontal axis
WO2013150196A1 (en) Reduction of the dead volumes of an adsorber for adsorption of a gas stream
WO2012172219A1 (en) Adsorber including parallel passage contactors having built-in insulation
EP2866917B1 (en) Assembly of structured adsorbent modules
FR2989284A1 (en) RADIAL ADSORBER COMPRISING A BED OF ADSORBENT STRUCTURE
EP2823871B1 (en) Horizontal axial bed adsorber with system for compensation of the settling
FR3059911A3 (en) SYSTEM FOR TREATING A FLUID COMPRISING AN ACTIVE VOLUME IN RADIAL CONFIGURATION
FR2967083A1 (en) Gas stream purifying method for production of hydrogen during capture of carbon dioxide, involves passing clean gas through parallel passage of contactor having adsorbent layer, where duration of gas adsorption satisfies specific relation
FR3076743A1 (en) ADSORBENT WITH WAVE-CROSS STRUCTURE
US20230182064A1 (en) Co2 removal from hydrocarbon containing feed using zeolite itq-55
WO2010104095A1 (en) Water-purifying cartridge
FR2981280A1 (en) PROCESS FOR CAPTURING A COMPOUND CONTAINED IN A GAS BY ADSORPTION ON A VERTICAL BED
FR3078269A1 (en) ADSORBER FOR PURIFYING OR SEPARATING A GAS FLOW COMPRISING A REMOVABLE FILLING SYSTEM
FR3024375A1 (en) (V) PSA O2 PROCESSING A GASEOUS FLOW STREAM ENRICHED IN O2

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 6

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 7

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 8

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 9

ST Notification of lapse

Effective date: 20201205