KR100896555B1 - 흡착에 의한 혼합 가스의 처리 방법 - Google Patents

흡착에 의한 혼합 가스의 처리 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100896555B1
KR100896555B1 KR1020047008988A KR20047008988A KR100896555B1 KR 100896555 B1 KR100896555 B1 KR 100896555B1 KR 1020047008988 A KR1020047008988 A KR 1020047008988A KR 20047008988 A KR20047008988 A KR 20047008988A KR 100896555 B1 KR100896555 B1 KR 100896555B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
adsorbent
adsorption
flow rate
gas
mixed gas
Prior art date
Application number
KR1020047008988A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20040068217A (ko
Inventor
몽에뤼크리스티앙
Original Assignee
레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드
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 레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드 filed Critical 레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드
Publication of KR20040068217A publication Critical patent/KR20040068217A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100896555B1 publication Critical patent/KR100896555B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0261—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of carbon monoxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation 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
    • B01D53/02—Separation 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
    • B01D53/04—Separation 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation 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
    • B01D53/02—Separation 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
    • B01D53/04—Separation 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
    • B01D53/047—Pressure swing adsorption
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/506—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification at low temperatures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/56—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by contacting with solids; Regeneration of used solids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/40—Carbon monoxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0204—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the feed stream
    • F25J3/0223—H2/CO mixtures, i.e. synthesis gas; Water gas or shifted synthesis gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0252—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of hydrogen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10—Inorganic adsorbents
    • B01D2253/104—Alumina
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10—Inorganic adsorbents
    • B01D2253/106—Silica or silicates
    • B01D2253/108—Zeolites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/16—Hydrogen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/20—Carbon monoxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/50—Carbon oxides
    • B01D2257/504—Carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/80—Water
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/40083—Regeneration of adsorbents in processes other than pressure or temperature swing adsorption
    • B01D2259/40086—Regeneration of adsorbents in processes other than pressure or temperature swing adsorption by using a purge gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/402—Further details for adsorption processes and devices using two beds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation 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
    • B01D53/02—Separation 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
    • B01D53/04—Separation 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
    • B01D53/0462—Temperature swing adsorption
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/042—Purification by adsorption on solids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465—Composition of the impurity
    • C01B2203/0495—Composition of the impurity the impurity being water
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/40—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using hybrid system, i.e. combining cryogenic and non-cryogenic separation techniques
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/60—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using adsorption on solid adsorbents, e.g. by temperature-swing adsorption [TSA] at the hot or cold end
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/60—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using adsorption on solid adsorbents, e.g. by temperature-swing adsorption [TSA] at the hot or cold end
    • F25J2205/66—Regenerating the adsorption vessel, e.g. kind of reactivation gas
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/151—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. CO2

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

혼합 가스는 적어도 하나의 제조될 주성분과, 상기 혼합물로부터 분리될 불순물을 포함한다. 상기 처리 방법은 흡착 단계와 재생 가스를 사용하는 재생 단계가 연속적인 통상의 사이클을 각각 오프셋 방식으로 따르는 적어도 두 개의 흡착제를 사용한다. 또한, 적어도 하나의 다른 흡착제는 흡착 단계로 유지하면서, 흡착 단계 초기(단계 I 또는 Ⅳ)에 그리고/또는 재생 가스 사용 초기(단계 Ⅵ)에 처리될 혼합 가스 유량의 일부에만, 적어도 하나의 제조될 주요 구성물이 있는 재생 가스 흐름이 각각 포화되어 각각 실제로 방출될 때까지 흡착제를 주입한다. 본 발명은 일산화탄소 및 수소가 풍부한 혼합물을 처리하는데 유용하다.
Figure R1020047008988
혼합 가스, 흡착제, 재생 가스, 흡착 단계, 재생 단계, 일산화탄소

Description

흡착에 의한 혼합 가스의 처리 방법{METHOD FOR TREATING A GAS MIXTURE BY ADSORPTION}
본 발명은 흡착에 의한 혼합 가스의 처리 방법에 관한 것으로서, 혼합 가스는 적어도 하나의 제조용 주성분 및 상기 혼합물로부터 분리해야 하는 불순물을 포함하고, 특히 수소/일산화탄소 비율이 사전 설정된 흐름(flux)으로 일산화탄소를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
이하, 가스 압력은 절대 바(bar)로 표시된다.
이러한 처리 방법은, 일반적으로 "불순물"이라고 표현되는 원치 않는 성분으로부터 혼합 가스 속에 포함된 제조될 "영족(noble)" 성분을 분리하기 위해 흔히 사용된다.
상기 방법은 순환적이며, 오프셋 방식으로 통상의 작동 사이클을 따르는 두 개 이상의 흡착제 또는 공동 작용하는 다수의 흡착제를 각각 포함하는 두 개 이상의 흡착 장치(unit)를 사용한다. 통상적으로 사이클은 해당 흡착제가 혼합 가스에 주입되어 그 불순물을 흡착하는 흡착 단계와, 흡착제가 재생(regeneration) 가스로 주입되어 이전에 흡착된 불순물을 탈착하는 재생 단계로 이루어진다.
재생 단계에서는 재생 가스의 가열 여부에 따라, 온도 변화 흡착(TSA, Temperature Swing Adsorption) 사이클과 압력 변화 흡착(PSA, Pressure Swing Adsorption) 사이클로 구분되는 것이 일반적이다.
한편 흡착제들이 감압 및 재가압 단계에 주입 및 비교될 수 있는 것은 공지되어 있고, 상기 비교 동안 흡착 단계를 종료하는 적어도 하나의 흡착제에 의한 가스의 제1 유량의 처리 및 흡착 단계를 개시하는 적어도 하나의 다른 흡착제에 의한 처리될 가스의 제2 유량의 처리 모두에 의해, 처리된 가스의 총유량이 획득된다. 통상적으로 이러한 비교는, 특히 비교하는 밸브 조절 시간을 고려하여, 제조 과정이 한 흡착제에서 다른 흡착제로 전환될 때 처리된 가스 흐름 내의 압력 펄스를 회피하기 위한 것이다.
그러나 유럽 특허 출원 제0 748 765호에 일부 기술되어 있는 바와 같이, 흡착에 의한 처리 사이클은 흡착 및 재생 단계의 초기의 전환 기간 중 불편을 초래한다.
상기 출원에는 일산화탄소 제조 설비(installation)에 관해 기술되어 있고, 상기 설비는 제조될 저온 생성 장치 및 상기 장치의 전 단계에서 상기 정의한 유형의 방법을 실행하여 처리하는 장치를 포함한다. 상기 설비는 탄화 수소 증기에 의한 재생에서 발생된 일산화탄소 및 수소가 풍부한 혼합 가스의 물과 이산화탄소를 포획하는 것을 목적으로 한다. 흡착 단계를 개시하는 흡착제의 흡착 물질에 의한 일산화탄소의 고정은 흡착제에서 나오는 흐름의 일산화탄소 함량을 현저하게 저하시키고 흐름의 유량을 변동시킨다. 유럽 특허 출원 제0 748 765호에 제안된 해결책은 흡착 처리 장치 및 일산화탄소 제조될 저온 생성 장치 사이에 일산화탄소에 대한 친화력을 갖는 흡착 물질로 채워진 탱크를 삽입하는 것이다.
상기 해결책은 특히 투자 비용이 들고 잘 응용되지 않으며, 각각의 흡착제를 제조에 재투입했을 때의 과도적 주기에만 관계되는데, 상기 유사한 과도적 현상은 흡착제에서 나오는 흐름이 함량과 유량에 강한 변동을 보이는 각 흡착제의 재생 단계의 초기에 나타난다.
본 발명은 종래 기술에 따른 처리 설비 상의 적용을 용이하게 하고, 공지된 방법에 의한 사이클의 흡착 및 재생 단계 전이로 인한 흐름의 교란을 회피하는, 상기 정의된 유형의 방법을 목적으로 한다.
본 발명은 N개(N은 2 이상)의 흡착제를 사용하고, 각 흡착제는 흡착 단계와 재생 가스를 사용하는 재생 단계가 연속적인 통상의 주기(T)의 사이클을 오프셋 방식으로 따르고, 적어도 하나의 다른 흡착제는 흡착 단계로 유지하면서, 흡착 단계의 초기에 그리고/또는 재생 가스 사용 초기에 혼합 가스의 공칭(nominal) 유량의 일부에만, 적어도 하나의 제조될 주성분이 있는 재생 가스의 공칭 유량이 각각 대체로 포화되고 대체로 방출될 때까지 흡착제를 주입하는 상기 유형의 방법을 목적으로 한다.
따라서 본 발명은 적어도 하나의 제조될 주성분과, 상기 혼합물로부터 분리해야 할 불순물을 포함하는 흡착에 의해 혼합 가스를 처리하는 제1 방법을 목적으로 하고, 상기 방법에서는 N개(N은 2 이상)의 흡착제를 사용하고, 각 흡착제는 흡착 단계와 재생 가스를 사용하는 재생 단계가 연속적인 주기(T)의 통상의 사이클을 각각 오프셋 방식으로 따르고, 적어도 하나의 다른 흡착제(11B)는 흡착 단계로 유지하면서, 흡착 단계의 초기(단계 I 또는 Ⅳ)에 처리될 가스의 공칭 유량의 일부에만, 적어도 하나의 제조될 주성분으로 상당히 포화될 때까지 각 흡착제(11A)를 주입한다.
상기 방법의 다른 특성은 이하와 같다.
- 혼합 가스 처리를 형성하기 위해, 상기 부분에 주입된 흡착제에서 나온 흐름을 흡착 단계에 있는 적어도 하나의 다른 흡착제에서 나온 흐름과 혼합한다.
- 각 흡착제의 흡착 단계의 지속 시간은 T/N 이상 2T/N 미만이다.
- 혼합 가스의 흡착에 의한 처리는 대부분의 시간 동안, 흡착 단계에 있는 단 하나의 흡착제에 의해 실행된다.
- 처리될 혼합 가스의 공칭 유량의 상기 부분에 흡착 단계의 초기에 상기 흡착제를 주입한 후, 절반은 상기 흡착제에 의해, 절반은 흡착 단계에 있는 적어도 하나의 다른 흡착제에 의해, 처리된 가스의 유량이 획득되는 비교 단계로 상기 흡착제가 주입된다.
본 발명은 또한 적어도 하나의 제조될 주성분과 상기 혼합물로부터 분리해야 할 불순물을 포함하는 혼합 가스를 흡착에 의해 처리하는 제2 방법을 목적으로 하며, 상기 방법에서는 N개(N은 2 이상)의 흡착제를 사용하고, 각각의 흡착제는 흡착 단계와 재생 가스를 사용하는 재생 단계가 연속적인 주기(T)의 통상적인 사이클을 오프셋 방식으로 따르며, 재생 가스 사용의 초기에 재생 가스의 공칭 유량의 일부분만으로, 상기 흡착제가 적어도 하나의 제조될 주성분을 상당히 방출할 때까지 각 각의 흡착제를 주입한다.
상기 제2 방법의 다른 특징은 이하와 같다.
- 방출된 가스 흐름을 형성하기 위해, 상기 부분에 주입된 흡착제에서 나온 흐름을 재생 가스의 공칭 유량 잔여분과 혼합한다.
- 상기 부분으로 주입된 흡착제에서 나온 흐름 및 재생 가스의 공칭 유량 잔여분은 직접 혼합된다.
- 상기 부분에 주입된 흡착제에서 나온 흐름은, 재생 단계를 종료하고 재생 가스의 공칭 유량 잔여분의 적어도 일부에만 주입되는 다른 흡착제에서 나온 흐름과 혼합된다.
- 각 흡착제의 재생 단계는 상기 흡착제의 감압 단계 및 재가압 단계를 포함한다.
- 각 흡착제의 재생 단계는 재생 가스의 가열 단계를 포함한다.
본 발명은 첨부 도면을 참조하여 예시적으로만 제공되는 하기의 설명으로부터 명백해 질 것이다.
도1은 순수 수소 제조 장치와 결합된 본 발명에 따른 일산화탄소 제조 설비의 개략도이다.
도2는 도1의 설비의 흡착제 작동 사이클을 도시하는 다이어그램이다.
도3 및 도4는 도2의 사이클 상에 숫자 I 및 Ⅵ로 표시된 시간 간격에 대한 도1의 설비의 개략도이다.
도5는 순수 수소 제조장치와 연결되고, 수소/일산화탄소 비율이 사전 설정된 흐름을 제조하는 본 발명에 따른 설비의 개략도이다.
도1은 연결관(2)을 통해 수소 제조 장치(4)의 하류에 연결된 일산화탄소 제조 설비(1)를 도시한다.
설비(1)는 공급선(12)에 의해 운반되고 15 바 내지 45 바의 압력으로 압축된 혼합 가스 내에 포함된 대부분의 불순물, 특히 물 및 이산화탄소를 제거하도록 적응된, 흡착에 의한 처리 장치(11)를 전 단계에 포함한다. 혼합 가스는 예를 들어 15.5 바 미만으로 압축되고, 공칭 유량, 즉 공급선(12)의 총유량은 수백 내지 수천 Nm3/h에 포함된다. 상기 혼합 가스는 각각 73.5 몰% 및 21.6 몰%의 수소 및 일산화탄소를 주성분으로 포함하고, 경우에 따라서는 질소 및 메탄 등의 2차 성분을, 예를 들어 각각 1.1 몰% 및 3.8 몰% 포함하고, 불순물로서 10 내지 200 ppm(party per million)몰의 이산화탄소 및 물을, 일반적으로 포화될 만큼 포함한다.
장치(11)는 흡착에 의한 혼합 가스의 정화를 보장하기 위해 교대로 배열된 두 개의 흡착제(11A, 11B)를 포함한다. 각각의 흡착제는 제올라이트 또는 경우에 따라서는 일산화탄소 포획 용량을 증가시키기 위해 도핑된 활성 알루민으로 이루어진 단층 형태이거나, 주로 물을 포획하기 위한 활성 알루민 또는 실리카겔 및 주로 이산화탄소를 포획하기 위한 제올라이트(예를 들어 A, X, 또는 LSX 유형)로 각각 이루어진 다층 형태를 가진 흡착 물질을 포함한다. 흡착 물질은 흡착제의 혼합물 또는 혼합 합성물로도 구성될 수 있다.
처리 장치(11)는 도1에 도시되지 않은 밸브 및 연결관들도 포함하는데, 그 배치는 상기 장치 기능의 상세한 설명에서 더 명확히 밝혀질 것이다.
설비(1)는 처리 장치(11)의 하류에서, 제조될 거의 순수한 일산화탄소 도관(15) 및 수소 함량이 높은 흐름의 출력 도관(16)을 포함하는 저온 생성 분리 장치(14)와 도관(13)에 의해 연결되어 있다. 상기 혼합 가스의 구성에서, 도관(16)의 흐름은 약 14.5 바에서 97.4 몰%의 수소, 0.3 몰%의 질소, 0.3%의 일산화탄소 및 2 몰%의 메탄을 포함할 수 있다. 상기 분리 장치(14)는 그 자체로서 공지되어 있으므로 더 상세히 기술되지는 않을 것이다.
상기 도관(16)은, 제조관에 없는 흡착제(11A, 11B)의 재생을 허용하도록 처리 장치(11)에 연결되고, 수소 함량이 높은 상기 도관(16)의 흐름은 적어도 일부분에서 그 흡착제의 흡착 물질의 재생 가스로서 사용된다. 가지(16)의 총유량이 기술된 실시예에 있어서, 재생 가스의 공칭 유량을 형성한다.
흡착에 의한 처리 장치에서 나오는 재생 가스는 도관(2)에 의해 그 자체로서 공지된 수소 제조 장치(4)에 연결된다. 상기 장치(4)는 순환적으로 작동하고 거의 순수한 수소 흐름을 생산하도록 적응된, 예를 들어 6개의 흡착제를 포함할 수 있다.
흡착에 의한 처리 장치(11)에 의해 실행되는 방법은 도2에 도시된 사이클을 반복함으로써 구현된다. 두 개의 흡착제(11A, 11B)는 각각 서로에 대해 사이클 주기(T)의 거의 절반의 시간 간격으로 오프셋 방식으로 도2에 도시된 사이클을 따른 다.
도2에서, 가로축은 시간(t)을, 세로축은 절대 압력(P)을 나타내며, 화살표로 방향 표시된 선은 가스 흐름의 움직임 및 행선지 및 그 외에 각 흡착제(11A, 11B) 내에서의 순환 방향을 나타낸다. 화살표가 세로축의 증가 방향을 향할 때(다이어그램의 상부를 향하여), 흐름을 흡착제 내의 공동 흐름이라 하고, 상부를 향한 화살표가 흡착제 내 압력 표시선의 하부에 위치하면, 흐름은 흡착제 입력부의 말단을 통해 흡착제로 침투하고, 상부를 향한 화살표가 압력 표시선의 상부에 위치하면, 흐름은 흡착제의 출력부를 통해 흡착제로부터 유출되는데, 입력부 및 출력부의 말단은 제조 단계의 처리될 가스 및 옮겨 넣은 가스 각각의 입력부 및 출력부의 말단이다. 화살표가 세로축의 감소 방향을 향할 때(다이어그램의 하부를 향하여), 흐름을 흡착제 내의 역흐름이라 하고, 하부로 향한 화살표가 흡착제 내의 압력 표시선의 하부에 위치하면, 흐름은 흡착제 입력부의 말단을 통해 흡착제로부터 유출되고, 하부로 향한 화살표가 압력 표시선의 상부에 위치하면, 흡착제 출력부의 말단을 통해 흡착제 내부로 침투하는데, 입력부 및 출력부의 말단은 역시 제조 단계의 처리될 가스 및 옮겨 넣은 가스의 입력부 및 출력부의 말단이다.
도2의 사이클은 I 내지 Ⅷ로 표시된 8개의 연속적인 단계로 이루어지고, 예를 들어 t = 0 인 시점에 흡착제(11A)가 흡착 단계를 개시한다고 가정하고 연속적으로 기술될 것이다. 일례로 사이클의 주기(T)는 약 15.5 바의 흡착압(Pads)에서 690분이다.
단계(I), 즉 t = 0 내지 t1 = 35 분에서 흡착제(11A, 11B)는 도3에 도시된 바와 같이 흡착 단계에 있고, 흡착제(11A)는 통과하는 유량을 조절하는 밸브(111)를 통해 도관(12)으로부터 혼합 가스 유량의 5%만을 받고, 흡착제(11B)는 밸브(112)를 통해 공칭 유량 잔여분의 95%를 받는다.
상기 단계 동안, 새로 재생된 흡착제(11A)는 불순물(물 및 이산화탄소) 이 외에 혼합 가스 내에 포함된 일산화탄소를 포획하는데, 이는 흡착 물질의 일산화탄소에 대한 화학적 친화력에 기인한다. 또한, 개방형 밸브(113)를 사용하는 흡착제(11A)로부터 나온 정제된 흐름은 일산화탄소를 거의 포함하지 않는다. 상기 혼합 가스의 성분에 있어서, 흡착제(11A)로부터 나오는 흐름의 수소 함량은 90 몰% 이상일 수 있다. 상반되는 방식으로, 이전의 단계(I)에서 일산화탄소로 포화되었던 흡착제(11B)의 흡착 물질은, 개방형 밸브(114)를 통해 전달되고 정제된 흐름을 생산하는 혼합 가스의 95%의 불순물 만을 흡착한다. 밸브(113, 114)의 흐름은 혼합물의 일산화탄소 및 그 수소 함량이 공칭 값과 매우 근접하도록, 즉 예를 들어, 단계(I) 이전에 흡착제(11A)에서 나온 유량이 적고 일산화탄소 함량이 적은 흐름이 흡착제(11B)에서 나온 흐름과 혼합될 때, 연결관(13) 흐름의 함량과 매우 근접하도록 그 연결관(13)내에서 혼합된다.
상기 단계(I)는 흡착제(11A)의 흡착 물질 대부분 및 전체가 일산화탄소로 포화되면 종료된다.
단계(Ⅱ), 즉 t1 내지 t2 = 45 분에서 흡착제(11A, 11B)는 흡착 단계로 진행 하지만 정제용 혼합 가스의 공칭 유량의 약 50%로 각각 주입되고, 결과적으로 밸브(111, 112)가 조절된다. 단계(Ⅱ)는 본 출원의 서문에서 언급된 바와 같이 공급 혼합 가스의 대칭적 분배에 비교하는 것과 관계된다. 새로 재생된 흡착제(11A)에서 나온 흐름이 흡착 단계의 종반에서 흡착제(11B)에서 나온 것보다 더 고온인 경향을 갖는데, 상기 비교는 유리하게는, 연결관(13)의 정제된 흐름의 열적 조절을 허용한다.
단계(Ⅲ), 즉 t2 내지 t3 = T/2 = 480 분에서 밸브(111)는 완전히 개방되고 한 개의 흡착제(11A) 만이 흡착 단계이고, 밸브(112, 114)는 완전히 폐쇄되어 흡착제(11B)는 재생 단계로 간다. 따라서 처리 장치(11)가 작동하는 대부분의 시간 동안(여기서는 그 작용 시간의 90% 이상 동안), 혼합 가스의 처리는 한 개의 흡착제(11A)만으로 보장된다.
단계(Ⅳ), 즉 t3 내지 t4 = 515분에서 밸브(111, 112)에 대한 조절 및 밸브(114)의 개방에 의해 흡착제(11A) 및 흡착제(11B)는 각각 95% 및 5%의 혼합 가스의 공칭 유량에 주입되는데, 흡착제(11A)는 흡착 단계의 종반에 있고 흡착제(11B)는 흡착 단계로 간다. 따라서 단계(Ⅳ)는 단계(I)와 유사하고 흡착제(11A) 및 흡착제(11B)의 역할은 상반된다.
또한 단계(V), 즉 t4 내지 t5 =525분은 단계(Ⅱ)와 유사하고 흡착제(11A) 및 흡착제(11B)의 역할은 반대이다.
단계(Ⅵ), 즉 t5 내지 t6 = 630분에서 흡착제(11A)는 재생 단계로 가는데, 도4에 도시된 바와 같이 흡착제(11B)에 의해 혼합 가스 총량의 정제가 보장된다. 흡착제(11A)는 연결관(2)을 통해 수소 제조 장치(4)의 하류에 연결되는 팽창 밸브(115)를 통해 연결된다. 이로써 흡착제(11A) 내의 압력은 압력(Pads)으로부터 엘류션(elution) 압력(Pelu) 및 저온 생성 분리 장치(14) 내에서 실행된 유형의 방법에 적응된 압력 값의 미만으로 변경된다. 상기 엘류션 압력은 예를 들어 흡착압(Pads)보다 1 바 내지 2 바가 낮을 것이다. 그 압력은 또한 예를 들어 3 절대 바 수준으로 상당히 더 낮은 값일 수 있다.
감압과 상반된 방법으로 또는 상기 감압이 일단 끝난 이후, 흡착제(11A)는 통과 유량 조절 밸브(116)를 통해 도관(16)의 수소가 풍부한 흐름(재생 가스)으로 주입된다.
밸브(116)는 도관(16)에서 나온 재생 흐름 유량의 10%만이 흡착제(11A) 내의 역흐름으로 전달되고, 공칭 유량 잔여분의 90%는 조절 밸브(118)에서 공급된 측관(117)을 통해 직접 연결관(2)을 향하도록 조절된다.
단계(Ⅵ)의 재생 가스 적응 동안, 재생을 개시하는 흡착제(11A)의 흡착 물질은 불순물(물 및 이산화탄소) 및 일산화탄소로 포화된다. 재생의 제1 시점에는 일산화탄소의 강한 탈착이 동반되는데, 흡착제(11A)로부터 유출된 흐름의 일산화탄소 함량은 도관(16)의 재생 흐름의 함량의 10배 이상이 될 수 있다. 장치(4)에 그대로 적응되고, 특히 그 장치가 흡착에 의해 작동되면, 상기의 급작스럽고 강한 일산화탄소의 잠식은 수소 생산율의 손실 및/또는 장치(4)의 제조 시 오염을 발생시켜서 작동에 큰 혼란을 야기할 것이다. 반면에, 일산화탄소 함량이 높은 흡착제(11A)에서 나온 흐름과 측관(117)의 재생 흐름은 각각 10% 및 90% 비율로 혼합됨으로써 연결관(2)의 흐름의 일산화탄소 함량은 생산 장치(4) 작동의 허용치에 부합되는 값으로 유지된다.
단계(Ⅵ)는 흡착제(11A)의 흡착 물질이 일산화탄소의 대부분을 상당히 방출할 때까지 진행된다.
유리하게는, 단계는 재생의 초기에 열적 효과를 완화하는 방식으로 진행될 수 있다. 실제로, 흡착제(11A)에서 유출되는 흐름이 장치(4)의 공급 기준보다 더 저온인 경향을 가지므로, 더 고온인, 예를 들어 20℃의 측관(117)의 흐름과의 혼합됨으로써 연결관(2)의 흐름 온도를 고르게 할 수 있다.
단계(Ⅶ), 즉 t6 내지 t7 = 790분에서 흡착제(11A)의 흡착 물질의 엘류션은 도관(16)에 의해 방향이 정해지는 재생 흐름 전체에 의해 진행되는데, 밸브(116)는 완전히 개방되고 밸브(118)는 폐쇄된다. 유리하게는, 재생 가스는 가열 장치(119)에 의해 가열된다.
단계(Ⅷ), 즉 t7 내지 t8 = T = 960분에서 흡착제(11B)의 흡착 물질의 엘류션이 비가열된 재생 흐름 전체로 종결되고 나서, 밸브(116)는 흡착제의 재가압을 허용하도록 폐쇄된다. 단계(Ⅷ)는 흡착제(11A)의 압력이 Pads 값에 이르면 종결된다.
따라서 본 발명에 따른 방법은, 흡착제가 그 흡착 단계(단계 I 및 Ⅳ)를 개시할 때 처리 장치(11)에서 나온 처리된 가스 흐름의 일산화탄소 함량 및 흡착제 가, 그 재생 가스 사용 단계(단계 Ⅵ)를 개시할 때 처리 장치에서 나온 잔여 가스 흐름의 일산화탄소 함량이 모두 교란되는 것을 강하게 제한한다.
상기 방법은 밸브(111, 112, 116, 118)와 같은 조절 밸브 및 도관(117)과 같은 한 개 이상의 측관을 갖추는 것이 적합한 종래 기술에 의한 설비에서 용이하게 수행될 수 있다.
물론, 흡착 단계가 곧 개시되었거나 재생 가스로 곧 주입되기 시작한 흡착제에서 나온 흐름을, 각각 그 재생 단계를 종결하는 흡착제에서 나온 흐름 또는 재생 가스와 직접 희석한다는 동일한 개념을 기초로 하고 있지만, 단계(I, Ⅳ)의 실행과 단계(Ⅵ)의 실행은 독립적으로서, 상기 본 발명에 따른 방법의 실시예는 상기 두 개의 단계를 유리하게 결합시킨다.
단계(I, Ⅳ)에서 흡착 단계를 개시하는 흡착제로 전달되어야 하는 혼합 가스 유량의 백분율은 상기 실시예와 같이 공급관(12) 유량의 5%로 제한되지 않는다. 일반적으로 그 백분율은 절대적으로 도관(12) 유량의 50% 미만이고, 유리하게는 도관(12) 유량의 3분의 1 미만이고, 바람직하게는 도관(12) 유량의 5 내지 20% 사이에 포함된다.
또한, 단계(Ⅵ)에서는 재생 가스에 주입되기 시작하는 흡착제로 전달되는 재생 가스 유량의 백분율이 상기한 실시예와 같이 방출관(16) 유량의 10%로 제한되지 않는다. 일반적으로 그 백분율은 절대적으로 도관(16) 유량의 50% 미만이고, 유리하게는 도관(16) 유량의 3분의 1 미만이고, 바람직하게는 도관(16) 유량의 5% 내지 20% 사이에 포함된다.
상기 방법과 다르고, 상기한 백분율 값과 독립적으로, 단계(I) 또는 단계(Ⅳ)의 지속 시간은 흡착제의 흡착 단계의 지속 시간(즉 도2의 사이클 상에서 단계 I 내지 단계 V에 이르는 시간)의 약 1%를 초과하도록, 유리하게는 그 흡착 단계 지속 시간의 약 5%를 초과하도록, 더 유리하게는 그 흡착 단계 지속 시간의 10% 내지 20% 내에 포함되도록 사전 설정할 수 있다.
또한, 단계(Ⅵ)의 지속 시간은 흡착제의 재생 단계 지속 시간(즉 단계 VI 내지 Ⅷ에 이르는 시간)의 약 1%를 초과하도록, 유리하게는 그 재생 단계의 약 5%를 초과하도록, 더 유리하게는 상기 재생 단계의 10% 내지 20% 내에 포함되도록 사전 설정할 수 있다.
한편, 상기 실시예가 불순물로서 물 및 이산화탄소를 포획하도록 적응된 흡착제(11A, 11B)를 기술하고 있으나, 본 발명에 따른 방법은 흡착제가 선택적으로 물만을 포획하도록 적응된 흡착 물질을 포함하는 처리 장치에 적응된다.
또한, 두 개의 흡착제만으로 된 처리 장치(11)를 기술하고 있으나, 본 발명에 따른 방법은 개별적으로 또는 그룹으로, 예를 들어 한 쌍씩 작동하는 다수의 흡착제를 포함하는 장치에 적응된다. 또한, "흡착제"라는 용어는 혼자 작동하는 흡착제 또는 공동으로 작동하는 흡착제의 한 그룹을 지칭하는 것으로 확대되어야 한다.
개별적으로 각각 작동하는 두 개 이상의 흡착제, 예를 들어 사이클 주기의 3분의 1시간에 거의 해당하는 오프셋 방식으로 동일 사이클을 따르는 세 개의 흡착제를 포함하는 처리 장치의 경우, 본 발명에 따른 방법은 흡착에 의한 처리가 대부 분의 시간 동안 흡착 단계에 있는 단 한 개의 흡착제에 의해 실행될 때(도2의 사이클 상의 단계 Ⅲ에서와 같이), 특히 유리한 것으로 확인된다. 더 일반적으로는, N개(N은 2 이상)의 흡착제를 포함하고 주기(T)의 사이클을 따르는 처리 장치에 있어서, 본 발명에 따른 방법은 각 흡착제의 흡착 단계 지속 시간이 T/N 이상 2T/N 미만에 포함될 때 유리한 것으로 확인된다.
또한 2개 이상의 흡착제를 포함하는 장치의 경우, 사이클의 주어진 시간 간격 상에서 2개 이상의 흡착제가 재생 단계에 있는 조건하에서, 재생 가스 유량의 일부분으로 주입되기 시작하는 흡착제에서 나온 흐름은 상술한 바와 같이 직접적으로, 또는 그 유량의 잔여분이 그의 재생 단계를 끝내는 다른 흡착제에 전달된 이후에 그 유량의 잔여분과 혼합될 수 있다. 실제로, 도2의 사이클 상의 단계(Ⅶ) 및 단계(Ⅷ)의 초기에 기술된 바와 같이, 일정 시간 이전부터 재생되고 있는 흡착제에서 나온 흐름은 그 함량과 그 유량에 있어서 더 이상 명백한 교란을 보이지 않는다. 또한 안정된 흐름은 재생 가스에 주입되기 시작한 흡착제에서 나온 흐름을 희석하기 위해 사용될 수 있다.
도5에 도시된 바와 같이, 도1의 설비(1)에 대한 연결 도관(16)의 흐름과 동일한 방법으로 처리 장치(11)에 전달되는 비침투(non-permeat)를 형성하며, 수소/일산화탄소 비율이 사전 설정된 침투(permeat)를 일으키도록 적응된 침투 장치(20)를 변형함으로서, 저온 생성 분리 장치와 대체할 수 있다. 본 발명에 따른 방법은 유량의 안정성, 수소 및 일산화탄소 함량 및 온도의 측면에서 장치(20)에 대해 도관(13)을 통해 양질의 공급을 보장하며, 상술된 바와 같이 형성된 설비(21)는 수소/일산화탄소 비율이 그 시간 동안에 특별히 안정된 흐름을 생산할 수 있도록 한다.
본 발명에 의한 방법에서 기술되지 않은 변형으로서, 흡착 단계를 곧 개시하는 흐름 또는 재생 가스에 곧 주입된 흡착제에서 나온 흐름은, 적어도 일부분이, 특히 하류 장치(14, 20)에 의한 수소 및/또는 일산화탄소의 생산율 손실이 수용 가능한 경우, 예를 들어 연소 가스("연료 가스")로서의 가치를 부여받기 위해 잔여 네트워크로 전달될 수 있다.

Claims (25)

  1. 제조해야하는 적어도 하나의 주성분과, 혼합 가스로부터 분리해야 할 불순물을 포함하는 혼합 가스를 흡착에 의하여 처리하는 방법에 있어서,
    주기 (T)를 갖는 동일한 사이클을 각각 오프셋 방식으로 따르는 N 개(N은 2 이상)의 흡착제(11A, 11B)를 사용하고, 상기 주기(T) 동안 흡착 단계와 재생 단계가 연속적으로 이어지고,
    각 흡착제(11A)를, 처리될 혼합 가스의 공칭 유량의 일 부분에만, 상기 흡착제가 적어도 하나의 제조될 주성분으로 상당히 포화될 때까지, 적어도 하나의 다른 흡착제(11B)는 흡착 단계로 유지하면서, 흡착 단계의 초기에 주입하는 것을 특징으로 하는 흡착에 의한 혼합 가스의 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 처리된 혼합 가스(13)를 형성하기 위해, 상기 일 부분으로 주입된 흡착제(11A)에서 나온 흐름과 흡착 단계에 있는 적어도 하나의 다른 흡착제(11B)에서 나온 흐름을 혼합하는 것을 특징으로 하는 흡착에 의한 혼합 가스의 처리 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 각 흡착제(11A, 11B)의 흡착 단계 지속 시간은 T/N 이상 내지 2T/N 미만에 포함되는 것을 특징으로 하는 흡착에 의한 혼합 가스의 처리 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 혼합 가스의 흡착에 의한 처리는 대부분의 제조 단계 동안, 흡착 단계에 있는 단 한 개의 흡착제(11A, 11B)만으로 실행되는 것을 특징으로 하는 흡착에 의한 혼합 가스의 처리 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 흡착 단계의 초기에 상기 흡착제(11A)를 처리될 혼합 가스의 공칭 유량의 상기 일 부분에 주입한 후, 상기 흡착제를 하나의 비교 단계로 주입하고, 상기 비교단계 동안, 처리된 가스 유량의 절반은 상기 흡착제(11A)에 의해 획득되고, 절반은 흡착 단계에 있는 적어도 하나의 다른 상기 흡착제(11B)에 의해 획득되는 것을 특징으로 하는 흡착에 의한 혼합 가스의 처리 방법.
  6. 제조해야하는 적어도 하나의 주성분과, 혼합 가스로부터 분리해야 할 불순물을 포함하는 혼합 가스를 흡착에 의하여 처리하는 방법에 있어서,
    주기(T)를 갖는 동일한 사이클을 각각 오프셋 방식으로 따르는 N개(N은 2 이상)의 흡착제(11A, 11B)를 사용하고, 상기 주기(T) 동안 재생 가스를 사용하는 흡착 단계와 재생 단계가 연속적으로 이어지고,
    재생 가스 사용의 초기에, 재생 가스의 공칭 유량의 일 부분에만, 상기 흡착제가 적어도 하나의 제조될 주성분을 상당히 방출할 때까지 각 흡착제(11A)를 주입하는 것을 특징으로 하는 흡착에 의한 혼합 가스의 처리 방법.
  7. 제6항에 있어서, 방출된 가스 흐름(2)을 형성하기 위해, 상기 일 부분에 주입된 흡착제(11A)에서 나온 흐름을 재생 가스의 공칭 유량의 잔여분과 혼합하는 것을 특징으로 하는 흡착에 의한 혼합 가스의 처리 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 일 부분에 주입된 흡착제(11A)에서 나온 흐름 및 재생 가스의 공칭 유량의 잔여분이 직접 혼합되는 것을 특징으로 하는 흡착에 의한 혼합 가스의 처리 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 일 부분에 주입된 흡착제(11A)에서 나온 흐름이 재생 단계를 종료하고 재생 가스의 공칭 유량의 잔여분의 적어도 일 부분으로 주입되는 다른 흡착제에서 나온 흐름과 혼합되는 것을 특징으로 하는 흡착에 의한 혼합 가스의 처리 방법.
  10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 각 흡착제(11A, 11B)의 재생 단계가 상기 흡착제의 감압 단계 및 재가압 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡착에 의한 혼합 가스의 처리 방법.
  11. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 각 흡착제(11A, 11B)의 재생 단계가 재생 가스의 가열 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡착에 의한 혼합 가스의 처리 방법.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 처리될 혼합 가스의 공칭 유량의 상기 일 부분은 처리될 혼합 가스의 공칭 유량의 절반에 절대적으로 미만인 것을 특징으로 하는 흡착에 의한 혼합 가스의 처리 방법.
  13. 제12항에 있어서, 처리될 혼합 가스의 공칭 유량의 상기 일 부분은 처리될 혼합 가스의 공칭 유량의 3분의 1 미만인 것을 특징으로 하는 흡착에 의한 혼합 가스의 처리 방법.
  14. 제13항에 있어서, 처리될 혼합 가스의 공칭 유량의 상기 일 부분은 처리될 혼합 가스의 공칭 유량의 5% 내지 20% 사이에 포함되는 것을 특징으로 하는 흡착에 의한 혼합 가스의 처리 방법.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서, 처리될 혼합 가스의 공칭 유량의 상기 일 부분은 흡착 단계의 초기에 해당 흡착제의 흡착 단계 지속 시간의 약 1%가 초과되는 시간 동안 해당 흡착제로 주입되는 것을 특징으로 하는 흡착에 의한 혼합 가스의 처리 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 지속 시간은 흡착 단계 지속 시간의 약 5%가 초과되는 시간인 것을 특징으로 하는 흡착에 의한 혼합 가스의 처리 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 지속 시간은 흡착 단계 지속 시간의 10% 내지 20% 사이에 포함되는 것을 특징으로 하는 흡착에 의한 혼합 가스의 처리 방법.
  18. 제1항, 제2항 또는 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 혼합 가스는 수소 및 일산화탄소를 주성분으로 포함하고, 물과 이산화탄소가 포함된 제거 되어야 할 불순물을 포함하고, 처리될 혼합 가스는 저온 생성법으로써 거의 순수한 일산화탄소 흐름과 수소 함량이 높은 흐름으로 분리되는 것을 특징으로 하는 흡착에 의한 혼합 가스의 처리 방법.
  19. 제1항, 제2항 또는 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 혼합 가스는 수소 및 일산화탄소를 주성분으로 포함하고, 물과 이산화탄소가 포함된 제거 되어야 할 불순물을 포함하고, 처리될 혼합 가스가 침투에 의해 수소/일산화탄소 비율이 사전 설정된 흐름과 수소 함량이 높은 흐름으로 분리되는 것을 특징으로 하는 흡착에 의한 혼합 가스의 처리 방법.
  20. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 재생 가스의 공칭 유량의 상기 일 부분은 재생 가스의 공칭 유량의 절반에 절대적으로 미만인 것을 특징으로 하는 흡착에 의한 혼합 가스의 처리 방법.
  21. 제20항에 있어서, 재생 가스의 공칭 유량의 상기 일 부분은 재생 가스의 공칭 유량의 3분의 1 미만인 것을 특징으로 하는 흡착에 의한 혼합 가스의 처리 방법.
  22. 제21항에 있어서, 재생 가스의 공칭 유량의 상기 일 부분은 재생 가스의 공칭 유량의 5% 내지 20% 사이에 포함되는 것을 특징으로 하는 흡착에 의한 혼합 가스의 처리 방법.
  23. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 재생 가스의 공칭 유량의 상기 일 부분은 재생 가스의 사용 초기에 해당 흡착제의 재생 단계 지속 시간의 약 1%가 초과되는 시간 동안 해당 흡착제로 주입되는 것을 특징으로 하는 흡착에 의한 혼합 가스의 처리 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 지속 시간은 재생 단계 지속 시간의 약 5%가 초과되는 시간인 것을 특징으로 하는 흡착에 의한 혼합 가스의 처리 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 지속 시간은 재생 단계 지속 시간의 10% 내지 20% 사이에 포함되는 것을 특징으로 하는 흡착에 의한 혼합 가스의 처리 방법.
KR1020047008988A 2001-12-12 2002-11-20 흡착에 의한 혼합 가스의 처리 방법 KR100896555B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0116041A FR2833183B1 (fr) 2001-12-12 2001-12-12 Procede de traitement par adsorption d'un melange gazeux, et installation de production de monoxyde de carbone comportant une unite de traitement de mise en oeuvre d'un tel procede
FR01/16041 2001-12-12
PCT/FR2002/003973 WO2003049839A1 (fr) 2001-12-12 2002-11-20 Procede de traitement par adsorption d'un melange gazeux

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20040068217A KR20040068217A (ko) 2004-07-30
KR100896555B1 true KR100896555B1 (ko) 2009-05-07

Family

ID=8870377

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020047008988A KR100896555B1 (ko) 2001-12-12 2002-11-20 흡착에 의한 혼합 가스의 처리 방법

Country Status (11)

Country Link
US (1) US6911066B2 (ko)
EP (1) EP1458461B1 (ko)
KR (1) KR100896555B1 (ko)
CN (1) CN1329102C (ko)
AT (1) ATE352364T1 (ko)
AU (1) AU2002366576A1 (ko)
CA (1) CA2443233C (ko)
DE (1) DE60217912T2 (ko)
ES (1) ES2280623T3 (ko)
FR (1) FR2833183B1 (ko)
WO (1) WO2003049839A1 (ko)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7399326B2 (en) * 2004-03-04 2008-07-15 General Motors Corporation Carbon monoxide clean-up in a PEM fuel cell system
FR2881063B1 (fr) 2005-01-25 2007-04-20 Air Liquide Procede et installation de production de monoxyde de carbone par distillation cryogenique
FR2909898B1 (fr) 2006-12-18 2009-08-21 Air Liquide Purification d'un melange h2/co avec controle de la temperature de peau du rechauffeur
FR2911077B1 (fr) * 2007-01-05 2009-11-27 Air Liquide Procede de purification ou de separatiion utilisant plusieurs adsorbeurs decales en phase
US8137435B2 (en) * 2009-03-31 2012-03-20 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Carbon dioxide recovery from low concentration sources
US8163809B2 (en) * 2009-11-30 2012-04-24 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process for decreasing or eliminating unwanted hydrocarbon and oxygenate products caused by Fisher Tropsch Synthesis reactions in a syngas treatment unit
US8168687B2 (en) 2009-11-30 2012-05-01 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process for decreasing or eliminating unwanted hydrocarbon and oxygenate products caused by Fisher Tropsch synthesis reactions in a syngas treatment unit
US8512443B2 (en) * 2010-01-29 2013-08-20 Exxonmobil Research And Engineering Company Hydrogen utilization within a refinery network
US8202914B2 (en) * 2010-02-22 2012-06-19 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process for decreasing or eliminating unwanted hydrocarbon and oxygenate products caused by Fisher Tropsch Synthesis reactions in a syngas treatment unit
KR20130000412A (ko) * 2010-04-26 2013-01-02 독립행정법인 산업기술종합연구소 기체 분리 장치의 운전 방법
FR2975307A1 (fr) 2011-05-16 2012-11-23 Air Liquide Procede de purification par adsorption avec regeneration au moyen d'un gaz comprenant un constituant non desire dans le gaz purifie
EP2902087A1 (de) * 2014-02-04 2015-08-05 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zur Abscheidung einer Komponente eines Gasgemischs unter Verwendung einer Temperaturwechseladsorption
EP3238808B1 (de) * 2016-04-28 2019-03-13 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und verfahrenstechnische anlage zum gewinnen von helium aus einem helium-haltigen einsatzgas
FR3069787B1 (fr) * 2017-08-03 2019-08-09 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procede de production continue d'un flux gazeux d'hydrogene
CN111036030B (zh) * 2018-07-09 2022-04-12 上海深城环保设备工程有限公司 一种气体吸附分离装置
ES2751176B2 (es) * 2018-09-29 2021-07-21 Bluegeneration S L Instalación y procedimiento para recuperar sustancias gaseosas a partir de corrientes gaseosas
US20230304733A1 (en) * 2022-02-08 2023-09-28 Air Products And Chemicals, Inc. Method for producing high purity hydrogen

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0925821A2 (en) * 1997-12-19 1999-06-30 Praxair Technology, Inc. Method for operation of an air prepurifier which takes into account inlet air conditions
EP1004343A1 (fr) * 1998-11-23 2000-05-31 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procédé de séparation par absorption modulée en pression d'un mélange de gaz et installation pour sa mise en oeuvre
US6315818B1 (en) * 1999-01-29 2001-11-13 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process for the purification of a gas by adsorption
US6322611B1 (en) * 1999-01-05 2001-11-27 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process and installation for the production of carbon monoxide

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4077779A (en) * 1976-10-15 1978-03-07 Air Products And Chemicals, Inc. Hydrogen purification by selective adsorption
US4238204A (en) * 1979-06-18 1980-12-09 Monsanto Company Selective adsorption process
US4229188A (en) * 1979-06-18 1980-10-21 Monsanto Company Selective adsorption process
FR2599274B1 (fr) * 1986-06-02 1988-08-26 Air Liquide Procede et installation de separation d'un melange gazeux par adsorption.
US4783203A (en) * 1987-10-22 1988-11-08 Union Carbide Corporation Integrated pressure swing adsorption/membrane separation process
FR2636341A1 (fr) * 1988-09-12 1990-03-16 Air Liquide Procede et installation de recuperation des hydrocarbures les plus lourds d'un melange gazeux
US4915711A (en) * 1989-05-18 1990-04-10 Air Products And Chemicals, Inc. Adsorptive process for producing two gas streams from a gas mixture
EP0411506A2 (en) * 1989-08-02 1991-02-06 Air Products And Chemicals, Inc. Production of hydrogen, carbon monoxide and mixtures thereof
US5207806A (en) * 1991-10-08 1993-05-04 Praxair Technology, Inc. Dual product pressure swing adsorption and membrane operations
US5232473A (en) * 1992-05-07 1993-08-03 The Boc Group, Inc. Pressure swing adsorption with countercurrent feed pressurization
US5328503A (en) * 1992-11-16 1994-07-12 Air Products And Chemicals, Inc. Adsorption process with mixed repressurization and purge/equalization
US5435836A (en) * 1993-12-23 1995-07-25 Air Products And Chemicals, Inc. Hydrogen recovery by adsorbent membranes
FR2718979B1 (fr) * 1994-04-20 1996-06-07 Air Liquide Procédé de redémarrage d'un récipient de purification d'hydrogène par adsorption, et son application au traitement de certains gaz contenant de l'hydrogène.
FR2735382B1 (fr) * 1995-06-15 1997-07-25 Air Liquide Installation de production de monoxyde de carbone incorporant une unite de separation cryogenique
FR2746668B1 (fr) * 1996-03-27 1998-04-30 Air Liquide Procede de traitement d'un melange de gaz par adsorption a variation de pression
US5993517A (en) * 1998-03-17 1999-11-30 The Boc Group, Inc. Two stage pressure swing adsorption process
US5980857A (en) * 1998-03-18 1999-11-09 The Boc Group, Inc. Production of carbon monoxide from syngas
FR2799390B1 (fr) * 1999-10-08 2002-06-07 Air Liquide Procede de traitement d'un gaz par adsorption a temperature modulee

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0925821A2 (en) * 1997-12-19 1999-06-30 Praxair Technology, Inc. Method for operation of an air prepurifier which takes into account inlet air conditions
EP1004343A1 (fr) * 1998-11-23 2000-05-31 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procédé de séparation par absorption modulée en pression d'un mélange de gaz et installation pour sa mise en oeuvre
US6322611B1 (en) * 1999-01-05 2001-11-27 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process and installation for the production of carbon monoxide
US6315818B1 (en) * 1999-01-29 2001-11-13 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process for the purification of a gas by adsorption

Also Published As

Publication number Publication date
DE60217912T2 (de) 2007-11-08
KR20040068217A (ko) 2004-07-30
US6911066B2 (en) 2005-06-28
AU2002366576A1 (en) 2003-06-23
DE60217912D1 (de) 2007-03-15
CN1602223A (zh) 2005-03-30
ATE352364T1 (de) 2007-02-15
FR2833183A1 (fr) 2003-06-13
EP1458461A1 (fr) 2004-09-22
EP1458461B1 (fr) 2007-01-24
US20050000354A1 (en) 2005-01-06
WO2003049839A1 (fr) 2003-06-19
ES2280623T3 (es) 2007-09-16
CA2443233C (fr) 2010-10-26
CN1329102C (zh) 2007-08-01
CA2443233A1 (fr) 2003-06-19
FR2833183B1 (fr) 2004-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100896555B1 (ko) 흡착에 의한 혼합 가스의 처리 방법
EP0008882B1 (en) Separation of multicomponent gas mixtures by pressure swing adsorption
EP1517738B1 (fr) Procede de traitement d'au moins un gaz de charge par adsorption a modulation de pression
US5015272A (en) Adsorptive separation process
US4371380A (en) Pressure swing adsorption process
US5133785A (en) Separation of multicomponent gas mixtures by selective adsorption
CA2331034C (en) Pressure swing adsorption process with multiple beds on purge and/or with ten beds and four pressure equalization steps
AU2004216325B2 (en) Off-gas feed method and object gas purification system
US8268045B2 (en) Compressed air producing method and producing plant
KR930010571B1 (ko) 메탄을 다량 함유한 혼합가스의 탄산가스 및 수분을 제거하는 장치
WO1995003873A1 (fr) Procede et appareil de separation de gaz riches en azote
US4640694A (en) Adsorption process
JPH08239204A (ja) 濃縮酸素の回収方法
JPS6032487B2 (ja) 吸着によるガス混合物の処理方法
JPH05116903A (ja) ガス状混合物からあるガス成分を製造する方法及び装置
US6821316B2 (en) Method for treating a gas by adsorption and corresponding installation
US5104426A (en) Method of and apparatus for separating gas mixture
Sircar Air fractionation by adsorption
AU9701998A (en) Process for gas separation by adsorption with variable production rate
JPH01176416A (ja) 燃焼排ガスの清浄化方法
EP0314040A1 (en) Method for removing carbon dioxide gas and moisture in a city gas production
CA2049507A1 (en) Pressurization psa systems for the production of high purity product gas
JPS60193520A (ja) 圧力変動吸着法によるタ−ンダウン制御方法
JPS63190615A (ja) ガス分離濃縮方法
JPS62117627A (ja) 発熱形ガス発生装置におけるｃｏ↓２除去方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130419

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140417

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150417

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160421

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170420

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180420

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190418

Year of fee payment: 11