NO121888B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte og apparat for å fjerne kondenserbare bestanddeler fra en tilførsels-gass-strøm ved sorpsjon.

Foreliggende oppfinnelse angår adskillelse av kondenserbare bestanddeler fra gasser som f.eks. naturgass ved sorpsjon. Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og et apparat for å redusere trykksvingninger i regenererende lag av sorpsjonsmiddel anvendt i sorpsjonssysternet, ved at det i en lukket regenereringskrets inn-

foyes et utjevningskammer som demper eller helt eliminerer de trykksvingninger som ellers ville opptre under driften av anlegget.

Lette hydrokarboner og vann kan fjernes fra naturgass ved sorpsjon. Bruken av faste stoffer for å adsorbere fordampede kondenserbare bestanddeler, som f.eks. bensin-hydrokarboner, er utviklet fra en gammel aktivkullprosess. Uttrykket "fordampede kondenserbare bestanddeler" slik det er brukt i foreliggende sammenheng, er ment å bety en lett kondenserbar gass. Flytende bensin er blitt gjenvunnet i torre dehydraliseringslag i mange år. Sykliske an-legg anvender i dag forskjellige sorpsjonsmidler. Det anvendes også flere lag av sorpsjonsmiddel for å oppnå en kontinuerlig prosess, d.v.s. at ett eller flere lag anvendes for adsorpsjon mens ett eller flere lag regenereres eller kjoles. I de fleste fremgangs-måter anvendes oppvarmet gass for regenerering av det brukte sorpsjonsmiddel-lag fulgt av kjoling av regenereringsgassen for å kondensere en del av de deri værende hydrokarboner og vann. Der er to hovedtyper systemer, nemlig regenerering i åpen eller lukket krets.

I systemet med åpen krets strSmmer rågassen inn på toppen av det eller de aktiverte sorpsjonsmiddel-lag. Den passerer gjennom og rundt sorpsjonsmiddelet som adsorberer de tunge hydrokarboner og vann fra gassen. Den resterende gass strommer ferdig for salg ut gjennom bunnen av adsorpsjonstårnet gjennom en varmeveksler. En del av innlopsgassen anvendes for regenerering av sorpsjonsmiddel-laget som er blitt anriket med' hydrokarbon fra et foregående adsorps jonstrinn. Regenereringsgassen passerer gjennom en varme-innretning. hvoretter den varme gass fores gjennom det anrikede lag. På denne måte desorberes de tunge hydrokarboner og vann som fores ut gjennom bunnen av laget som fordampede kondenserbare bestanddeler. Dampen kjoles for å kondensere en del av hydrokarbonene og vannet, som så fjernes for å utvinne de flytende hydrokarboner." Den resterende gass returneres til hovedinnlopsstrommen av rågass. Etter regenerering omstilles ventiler slik at kald gass kjoler det oppvarmede sorpsjonsmiddel-lag. Det kjolte, aktive sorpsjonsmiddel-lag omstilles nå for adsorpsjon og et anriket lag omstilles for regenerering slik at syklusen er fullfort.

Et system med lukket krets opererer i det vesentlige som en åpen krets hva angår hovedgass-strSmmen. Regenereringsgassen resirkuleres imidlertid ved hjelp av en mekanisk gasspumpe i en lukket krets. En luftledning muliggjor ekspansjon av regenere-ringsvolumet når det oppvarmes.

Der er flere variasjoner i de ovennevnte systemer, men i alle tilfelle resirkuleres en stor andel av den anrikede, kjolte regenereringsgass som er i likevekt med den kondenserte væske, til et annet lag ved lufting eller den fortrenges i restgassen. Dette tap erstattes med en mager gass som i sin tur reduserer partialtrykket og gjenvinningen av de tunge komponenter i kondenserings-strommen. Den resirkulerte gass kommer i tillegg til belastningen på lagene og reduserer kapasiteten og gjenvinningen i tilsvarende grad. De fleste systemer bruker vanlige varmevekslere eller gass-kjolere for gjenvinning av varme eller for kjoling av restgassen.

Når regenereringen av et lag starter, har den ikke adsorberte gass

i mellomrommene i, og i ledningen til laget omtrent omgivelsenes temperatur og består i det vesentlige av lavmolekylære forbindelser, vanligvis metan og etan. Disse gasser bremser også kondensering av bestanddeler under regenerering. Denne magre gass danner hovedan-delen av gassen i regenereringssystemet. Denne gassmengde oppvarmes etter hvert som regenereringen skrider fram, og må forholde seg, med små avvikelser, i overensstemmelse med den ideelle gasslov. Trykket holdes vanligvis konstant og det er sorget for at gassen kan ekspandere gjennom en utjevnings- eller luftledning. Hvis utgangstemperaturen i laget var 27°C og det ble oppvarmet til 315°C ville gassvolumet ekspandere med en faktor på omkring eller 1,93« Adsorberte gasser utvikles også fra laget under oppvarmingen og bidrar til gassmengden som må ekspandere, idet ikke alle disse

produkter kondenseres i kjolesysternet. I praksis blir omtrent samtlige produkter som bringes ut av regenereringssystemet ved ekspansjonen ikke gjenvunnet.

Det er folgelig et formål med foreliggende oppfinnelse å til-veiebringe en fremgangsmåte og et apparat for å oke gjenvinningen av kondenserbare bestanddeler fra en gass, hvorved trykkforandringer i sorpsjonssysternet reduseres til et minimum ved skifting fra en syklus til en etterfølgende syklus, idet trykkforandringer holdes på et minimum i et lukket regenererings-system under regenerering av et utbrukt sorpsjonsmiddel-lag. Herved reduseres tapet av rik regenereringsgass ved termiske volumforandringer i et sorpsjonssystem med lukket regenereringskrets.

Det antas at oppfinnelsen lettere vil forstås ved hjelp av den folgende beskrivelse i forbindelse med den vedféyde tegning som viser et skjematisk riss av en utforelsesform for oppfinnelsen med flere stromningsbaner.

Oppfinnelsen angår folgelig en fremgangsmåte for å fjerne kondenserbare bestanddeler fra en tilforselsgass-strom under anvendelse av et lag av fast sorpsjonsmiddel som underkastes regenerering i en lukket krets, omfattende

a) sorpsjon av de kondenserbare bestanddeler i laget av fast sorpsjonsmiddel b) foring av en oppvarmet regenereringsgass-strom gjennom laget av fast sorpsjonsmiddel c) avkjoling av regenereringsgass-strSmmen, som kommer fra laget i trinn (b), for å kondensere de kondenserbare bestanddeler

d) separering av de kondenserte bestanddeler fra trinn (c)

e) oppvarming av den rensede gass-strbm fra trinn (d) for å skaffe en oppvarmet regenereringsgass-strom til trinn (b)

f) under benyttelse av et utjevningskammer,

og det særegne ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er at

det som utjevningskammer anvendes et sådant som er tilknyttet både

tilforselsgass-strommen og regenereringsgass-strommen, og at en del av regenereringsgassen fortrenges inn i utjevningskammeret, idet minst en del av denne fortrengte regenereringsgass igjen returneres til regenereringsgass-strommen.

Oppfinnelsen angår også et apparat for utforelse av nevnte fremgangsmåte, i form av en lukket krets, for regenerering av laget av fast sorpsjonsmiddel, som inneholder adsorberte bestanddeler, ved at en regenereringsgass-strom sirkuleres gjennom laget, idet den lukkede krets omfatter soner hver med et lag av fast sorpsjonsmiddel, kjoleinnretninger for gass-strommen, en gass-væske-separator, en gassoppvarmer og ror som forbinder disse i en lukket resirkulasjonskrets, og det særegne ved apparatet i henhold til oppfinnelsen er at et utjevningskammer er tilknyttet både tilforselsgass-strommen og regenereringsgass-strommen.

Andre trekk ved apparatet fremgår av patentkravene.

Det er således tilveiebragt en fremgangsmåte og et apparat for fjerning av fordampede kondenserbare bestanddeler fra en gass, slik som bensinkomponenter fra naturgass, ved syklisk sorpsjon av nevnte kondenserbare bestanddeler i ett av et flertall lag av fast sorpsjonsmiddel, hvori hvert lag av sorpsjonsmiddel regenereres syklisk ved å fore en strom av oppvarmet regenereringsgass gjennom laget i en lukket regenereringskrets, idet der er innkoblet for et utjevningskammer tilknyttet både regenereringskretsen og en fodestrom, f.eks. en fodestrom av rågass, eller en strom av strippet restgass.

Som tidligere nevnt vil det opptre en betydelig gassekspansjon i regenereringskretsen under oppvarming av et sorpsjonsmiddel-lag. Denne ekspansjon oppveies til en viss grad ved væskekondensasjon

i kjoleseksjonen. Kondensasjonen av væsker fra regenereringsgassen avhenger av sammensetningen, trykket og temperaturen av gassen når den passerer gjennom kjoleseksjonen. Gassens sammensetning varie;rer etter hvert som regenereringen skrider fram. Eksempelvis frigis noen av de lavmolekylære, mer flyktige kompo--

nenter tidlig i regenereringsfasen, mens de tyngre komponenter frigis lander den siste fase av regenereringen. Dette forhold resulterer i at kondensasjonen av gass til væske er mindre enn den gassmengde som frigis fra de adsorberte kondenserbare bestanddeler i laget som oppvarmes, under den fbrste del av regenereringen. Dette resulterer i en okning av den totale sirkulerende gassmengde. De tyngre komponenter som frigis under den siste del av regenereringen er mer tilboyelig til å kondensere. Dette resulterer i kondensering av mer gass enn det som frigis fra de adsorberte kondenserbare bestanddeler i laget som oppvarmes, og reduserer dermed den totale sirkulerende gassmengde. Disse sving-ninger i gassmengden kompenseres ved hjelp av ledningen og utjevningskammeret beliggende mellom ledningen tilknyttet regenereringskretsen og ledningen som forer rå fodegass til laget i sorpsjonsfasen som bringes i kontakt med den rå fodegass-strom.

Når sorpsjonsmiddel-laget i den lukkede regenereringskrets begynner å bli varmt, vil det deri værende gassvolum oke på grunn av ekspansjon og desorpsjon av lettere hydrokarboner. Det okede volum ekspanderer inn i utjevningskammeret og fortrenger den deri værende gass tilbake til fodegassledningen. Den fbrste del av gassen som ekspanderer fra regenereringskretsen inn i utjevningskammeret kan ekspandere fullstendig gjennom utjevningskammeret og inn i innlbpsledningen for fbdegassen. Imidlertid inneholder denne gass relativt lite' kondenserbare bestanddeler og representerer ikke noen resirkulasjon av vesentlige mengder av fordampede kondenserbare bestanddeler. Etter som regenereringen skrider fram, for-dampes tyngre hydrokarboner og ekspanderer inn i utjevningskammeret. Utjevningskammeret er dimensjonert slik at de rikere gasser ikke . ekspanderer fullstendig tilbake til fbdegass-strbmmen, men forblir i utjevningskammeret. Senere i regenereringstrinnet, når graden av kondensasjon til væske av de' tyngre hydrokarboner overskrider fordampningsgraden av kondenserbare bestanddeler fra aisorpsjons-laget i kretsen, fortrenges de rikere gasser som er tilstede i utjevningskammeret av mottrykk fra fodegassledningen inn i regene-re.ringskretsen og blir gjenvunnet.

Selvom nettovirkningen er en volumekspansjon fra regenereringskretsen tilbake i fodegassledningen, så har den faktisk resirkulerte regenereringsgass en mager sammensetning, og den regenereringsgass som holdes tilbake i utjevningskammeret og som luftes tilbake til regenereringskretsen er en rik gass.

Skjont noen kondenserbare bestanddeler kan bli resirkulert, vil

en vesentlig mengde kondenserbare bestanddeler, som i fravær av utjevningskammeret også ville bli resirkulert, ikke bli resirkulert.

Med fordel kan det anvendes et utjevningskammer pakket med et porost, permeabelt ikke-sorberende material, slik som glass-

eller mineralfibre med en volum-tetthet på omkring 0,03, slik at gass-strommen inn i utjevningskammeret fra den lukkede regenereringskrets opptrer som en jevn stempellingnende frontal-forskyvning. Tomroms volumet lut jevningskammeret, d.v.s. de ikke opptatte porer mellom fibrene av pakningsmaterial, har tilstrekkelig kapasitet til å kompensere for en forutbestemt grad av gassekspansjon som forventes fra regenereringskretsen. På grunn av den stempellignende forskyvning inn i utjevningskammeret opptrer der liten sammenblanding mellom den ekspanderende gass fra regenereringskretsen og gassen som allerede er tilstede i utjevningskammeret.

I utjevningskammeret kan det være montert skjermer som er anbragt slik at de hindrer turbulens og gass-sammenblanding.

En mer spesiell utforelsesform skal forklares i forbindelse med

et hydrokarbongjenvinningssystem med tort sorpsjonsmiddel-lag.

Den anrikede gass i regenereringsfasen befinner seg i en lukket krets som inneholder en kjoler og en gass-væskeseparator (skrubber) og overfores ved fortrengning fra en regenereringskolonne til en annen etter behov. Systemets kjolekrets er enten åpen, halvt lukket, eller en kombinasjon av begge og bruker restgass eller fodegass for å kjole et regenerert, oppvarmet lag. Beholderne for sorpsjonsmiddel-lagene er forbundet ved hjelp av en manifold og programstyrte ventiler på en slik måte at hovedgass-strommen strommer gjennom et kaldt, aktivt sorpsjonsmiddel-lag hvori vann og tunge hydrokarboner adsorberes og den gjenværende gass går til restgassledningen. Samtidig kjoles et annet sorpsjonsmiddel-lag og et tredje lag regenereres. Periodevis veksles lagenes rela-tive stillinger og gass-strommen i hvert av lagene veksles slik at hvert lag regenereres, kjoles og kobles inn i sorpsjonskretsen i rekkefolge.

En del av hele mengden av regenereringsgass i et varmt, regenerert lag av fast sorpsjonsmiddel fortrenges av en gass til et lag av fast sorpsjonsmiddel som allerede inneholder tilstrekkelig sorberte kondenserbare bestanddeler fra et tidligere sorpsjons-trinn til å bli betraktet som "mettet" og som må regenereres.

Det "mettede" sorpsjonsmaterial adsorberer ytterligere kondenserbare bestanddeler fra regenereringsgassen for det går over i regenereringstrinnet.

For klarhets skyld skal uttrykket "syklus" betraktes som omfattende en rekkefolge av operasjoner hvori samtidig ett lag adsorberer kondenserbare bestanddeler fra en rå fbdegass, et annet lag regenereres og et tredje lag kjoles, og lagene omkobles deretter ved hjelp av ventiler til andre funksjoner i en ny syklus. En syklus omfatter også et ytterligere trekk som kalles "utblåsnings"-eller fortrengningstrinnet hvori regenereringsgass fortrenges inn i det sorpsjonsmiddel-lag som regenereres. Oppfinnelsen vil muligens lettere kunne forstås hvis fortrengningstrinnet betraktes som gående forut for adsorpsjons-, regenererings- og kjbleopera-sjonene som forloper samtidig i tid.

Under henvisningen til tegningen fores rågass inneholdende bestanddeler som skal fjernes, inn i systemet ved hjelp av ledningen 1 til en av sonene med sorpsjonsmiddel h, 55 6. I denne syklus antas det at sorpsjonssonen 6 er i drift ("on stream") og ledning 2B er i bruk. Under senere sykluser tjener ledningene- 2 og 2A til å fore gass til henholdsvis sonene h og !?• Gass hvorfra de nevnte bestanddeler er fjernet ved sorpsjon fjernes fra sonen 6 ved hjelp av ledningen 7B og fores bort fra systemet ved hjelp av ledningen 3. I senere sykluser brukes ledningene 7A og 7 for samme formål som ledning 7B. Dette omfatter drifts- eller behandlingsdelen av systemet.

Når sorpsjonssonen blir "mettet" med damper, må den regenereres

ved gjennomføring av en oppvarmet gass for å fjerne adsorberte bestanddeler. Den lukkede regenereringskrets vil nå bli beskrevet. Oppvarmet gass fores ved hjelp av ledningene 8 og 9A til sorpsjonssonen 5. Ledningene 9 og 9B tjener en lignende funksjon i en etterfølgende syklus med hensyn til sonene !+ og 6. Den oppvarmede gass fjerner adsorbert material og den resulterende blanding fores ved hjelp av ledningene 10A, 11, og 12 (og ledningene 10,

11 og 12 eller 10B, 11 og 12 under etterfølgende sykluser)

gjennom ledningen 13 til kjole ren 1<*>+ som bekvemt kan være en gasskjoler forsynt med ribber. Blandingen fores så til gasskjoleren 15 som eksempelvis kan være en mantel- og rorvarme-veksler. De i gassen beroende kondenserbare bestanddeler blir således kondensert og fasesepareres derpå i en skrubber 16. Kondensat fjernes fra skrubberen 16 ved hjelp av en ledning 17

og kan ytterligere separeres for tilveiebringelse av f.eks. et flytende produkt fra naturgass. Den rensede gass fores ved hjelp av ledningen 18 gjennom en hjelpepumpe eller sirkulasjonspumpe 19

og ledningen 20 til en varmeveksler 21 og blir så ved hjelp av ledningen 22 fort til oppvarmeren 23. Oppvarmeren 23 tilforer ekstra varme til gassen som så er klar for å brukes omigjen for regenerering ved hjelp av ledning 8. Et ut jevningskammer 2<!>+ er ved hjelp av ledninger 25 og 26 på den ene side forbundet med gass-skrubberen 16 og på den annen side med innlopsledningen 1

for fodegass. Dette omfatter systemets regenereringskrets.

Når et sorpsjonsmiddel-lag er blitt regenerert ved å fore varm

gass gjennom det, som nettopp beskrevet, heves temperaturen i sorpsjonsmiddel-laget til en hoy temperatur. For laget påny settes i drift, bor sorpsjonsmiddel-laget avkjoles for en mer effektiv adsorpsjon. Kald restgass fores ved hjelp av ledninger 27 og 30 til et nettopp oppvarmet sorpsjonsmiddel-lag, i dette tilfelle sone k. I de etterfølgende sykluser vil ledningene 30A og 30B bli brukt for å fore kald gass til sonene 5 og 6.

Den kalde gass fjerner varmen fra sorpsjonsmlddel-laget i sone h og blir selv oppvarmet. Denne varme fores av gassen ved hjelp av ledninger 28 og 29 gjennom varmeveksleren 21 til ledningen 31. Ledningene 29A eller 29B med ledning 28 tjener lignende funksjoner i etterfølgende sykluser. Det er lett forståelig at varmeveksleren 21 tilveiebringer en måte for å oppnå varmeveksling mellom gass i oppvarmingskretsen og gass i kjolekretsen. Strommen av kjolegass i ledning 31 kan ledes forskjellige veier. Den kan returneres til restgassledningen 3 gjennom ledning 32, eller resirkuleres til kjblegasskretsen gjennom ledning 33> gasspumpen 3^, ledningen 35 og gasskjoleren 36 til ledningen 27 eller en kombinasjon av disse. Kjblegassen er opprinnelig tatt fra restgassledningen 3 gjennom ledningen M. Dette fullfører beskrivelsen av kjolekretsen. Som det fremgår, gjennomgås hver av sonene h- 6 i rekkefolge hvert av de ovenfor beskrevne trinn i en tre-syklusperiode. De beskrevne syklustrinn kan lett utfores ved manøvrering av ventilene V-1 til V-20 eller V-1 til V-23. Funksjonen til ventilene V-21, V-22 og

V-23 er beskrevet i det folgende.

Ved slutten av regenereringen, er kretsen av hvilket som helst sorpsjonsmiddel-lag, det oppvarmede lag og ledningene, fyllt med rik gass fra kondensasjonssysternet for hydrokarbonene. Et kaldt, aktivt lag må nå settes i drift. Samtidig er det mettede lag fyllt med mager gass. For å bevare renheten av den rike gass er det nodvendig å fortrenge den rike gass fra det varme lag inn i det mettede lag og samtidig fortrenge den magre gass fra sist-nevnte sone. Dette er "utblåsings"- eller fortrengningstrinnet i syklusen bg er et viktig trinn i den totale gjenvinningsprosess. Grunnlaget for dette trinn ligger i folgende betraktninger. Mengden av hver komponent i en hydrokarbongassblanding som er sorbert av et sorpsjonsmiddel-lag ved likevekt er delvis av-hengig av sorpsjonsmiddelets art, sorpsjonsmiddelets temperatur og angjeldende hydrokarbonblanding,samt partialtrykket for hver komponent i hydrokarbonblandingen. Hvis sorpsjonsmiddelet har nådd likevekt med en mager gassblanding, d.v.s. en blanding inneholdende bare små mengder tyngre hydrokarboner, er sorpsjonsmiddelet fremdeles i stand til å adsorbere ytterligere mengder tyngre hydrokarboner fra en gass som er rik på disse tyngre

komponenter og hvori de tilsvarende partialtrykk er hoyere.

Det antas f.eks. at sonen 5 ved slutten av en vanlig syklus av samtidige sorpsjons-, regenererings- og kjoletrinn er fyllt med en rik gass og sonen 6 er fyllt med en mager gass. Sonen h må settes i drift. For å bevare renheten av den rike gass i sonen 5, er det nodvendig å fortrenge den rike gass fra sonen 5 gjennom oppvarmeren 23 inn i den kalde sone 6 under samtidig fortrengning av den magre gass fra sone 6.

Når den rike regenereringsgass (i fortrengningstrinnet) fores inn i det mettede sorpsjonsmiddel-lag 6, vil den forst avkjbles til temperaturen i laget idet den strommer gjennom et smalt tverrsnitt av laget. Den avkjolte rike gass vandrer så gjennom resten av laget 6 hvor dens innhold av kondenserbare bestanddeler i stor utstrekning blir strippet av.

Under fortrengnings- eller utblåsningstrinnet blir kjole-, kondensasjons- og oppsamlingssystemet (kjolerne 1^ og 15 og skrubber 16) isolert og omgått ved hjelp av ledning 37» Dette kan gjores ved å stenge ventilen 22 og åpne ventilene 21 og 23. Fortrengningen fortsetter inntil overforingen akkurat er fullfort. Ved dette punkt, når fortrengningsgassen når utlbpet av den mettede sone 6, omkobles ventilene for å bringe regenereringskretsen tilbake til normal lukket drift. Hvis volumet av beholdere og ledninger er omhyggelig avpasset, når den magre gass utlbpet av den varme sone 5 samtidig med at fortrengningen er fullfort.

Ved å arbeide på denne måte er det mulig å adsorbere på sorpsjonsmiddelet, som er under oppvarming, ytterligere mengder kondenserbare bestanddeler utover det som er adsorbert fra rågass-strommen. Dette gjor det indirekte mulig å bruke sorpsjonsmiddel-lag som

er mindre enn det ellers ville være mulig for å kondensere like store mengder kondenserbare bestanddeler.

For fortrengningstrinnet begynner, er det vanligvis bnskelig å avbryte kjblingen av det regenererte sorpsjonsmiddel-lag ved å stenge innlbpsventilen 7 til sonen *f slik at enhver forsinkelse i oppvarmingen av sonen 5> som blir regenerert, kan korrigeres.

Et termometer.(ikke vist) i sonen 5 kan indikere når sorpsjonsmiddelet er fullstendig gjennornstrommet av varm gass. Termo-. meteret kan også brukes for å styre det neste trinn i omkoblingen.

Den ovenfor nevnte omkobling av lag og fortrengning kan igangsettes ved hjelp av et temperatursignal fra laget som er blitt oppvarmet, f.eks. ved bruk av tidligere nevnte termometer. Det er foretrukket at ved slutten av fortrengningen, igangsettes den neste ventilrekkefblge ved hjelp av en gassdetektor nær utlbpet av laget som skal regenereres, idet detektoren "foler" den rike gassfront. Dette utelukker ikke bruken av et tidsstyrt ventil-rekkefblgeprogram.

Tabell I angir manøvreringen av ventilene V-1 til V-23 gjennom

tre fullstendige sykluser omfattende to kjble-deltrinn, et lukket kjblekretstrinn og et åpnet kjblekretstrinn.

Den foregående rekkefolge av prosesstrinn fullforer en sorpsjons-, oppvarmings- og kjblesyklus for hver sorpsjonssone.

I det foregående folger stromningsbanen under fortrengningstrinnet rekkefølgen hvori rik gass fra den varme, regenererte sone 5 fortrenges gjennom oppvarmeren 23 inn i den kalde, mettede sone 6 som skal regenereres, og tilsvarende fortrenges gassen i den kalde, mettede sone til restgassledningen.

Stromningsbanen under fortrengningstrinnet kan om bnsket modifiseres ved å anordne en ufullstendig kjblt sorpsjonssone i sorpsjonskretsen og ved å la avlbpsgassen strbmme i varmeveksling med gass i oppvarmingskretsen. I denne modifikasjon trekkes gassen for fortrengningstrinnet ut fra restgassledningen på nedstrbms-siden av gass-til-gass-varmeveksleren og fortrenges gjennom kjbleren 36 inn i den sone som skal kjoles. Tilsvarende fortrenges gass i sonen som skal oppvarmes. I denne modifikasjon bor det bemerkes at kjbleren 15, separatoren 16 og sirkulasjonskompressoren ikke er omgått under fortrengningstrinnet. Varmeveksling foregår mellom den oppvarmede gass som kommer fra sonen i sorpsjonskretsen og gass i oppvarmingskretsen. Ledningen 37 og ventilen V-21 er ikke nbdvendige hvis denne andre utfbrelsesform fblges for for-trengningsrekkefblgen.

Således vil i det foran omtalte eksempel under fortrengnings-fasen den ufullstendig kjolte sone h settes i drift i sorpsjonskretsen og utlbpsgassen derfra strbmmer gjennom ledningene 29, 28, 31 og 32 til restgassledningen 3« Kjblegass avledes fra ledning 31 gjennom ledningen 33 til gasskjbleren«36 og fores ved hjelp av ledninger 27 og 30A inn i den varme sorpsjonssone 5« Den varme gass i sorpsjonssonen 5 fortrenges gjennom ledningene 10A, 12, 13, kjblerne 1<*>f og 15, skrubbe ren 16, ledningen 18, viften 19, ledningen 20, varmeveksleren 21 og ledningen 22 til oppvarmeren 23. Tilsvarende strbmmer gass fra oppvarmeren 23 gjennom ledningene 8 og 9B til sorpsjonssonen 6 som skal regenereres.

Gass fra sonen 6 strbmmer gjennom ledningen 7B til restgassledningen 3» Ventilrekkefblgen for denne modifikasjon er angitt i tabell II:

I den fbrste av de to foregående utfbrelsesformer omgås kjble-

og kondensasjonstrinnet. Den andre utfbrelsesform hvori kjble-

og kondensasjonstrinnet er inkludert i fortrengningstrinnet, er ikke så fordelaktig som den fbrste.

I figuren er vist en strbmningshastighetsregulator (RFRC) som regulerer gass-strbmmen i regenereringskretsen ved 38 i forhold til strbmmen av inkommende rågass ved 39• Dette er et fordelaktig arrangement for hvilket som helst av de beskrevne systemer ved at det fullstendige gjenvinningssystem kan bringes til å reagere i avhengighet av strbmningshastigheten for den innkommende rågass. Variasjoner i strbmningshastigheten for den innkommende rågass bevirker at strbmningshastigheten i regenereringskretsen varierer i direkte proporsjon. Andre kontrollelementer kan tilknyttes regenereringskretsen slik at hele gjenvinningssystemet kan under-legges hastigheten av rågass-strbmmen inn i systemet.

Det folgende eksempel vil tjene til ytterligere illustrasjon av oppfinnelsen:

EKSEMPEL

Innmatet rå naturgass behandles i et system som illustrert i den vedfbyde tegning. Sorpsjons-sonene h, 5 og 6 bruker hver omkring 18 minutter på adsorpsjon, 18 minutter på reaktivering og 18 minutter på kjbling. Systemet omkobles fra en syklus til den neste i avhengighet av måling av temperaturen i utlbpsgassen fra sonene som regenereres, når temperaturen når 177°C. I tillegg hertil styres kjølesystemet ved åpning og stengning av ventilene V-20

og V-19 ved bruk av tidsstyreanordninger og V-21 i avhengighet av den målte temperatur i utlbpsgassen i ledningen 12. Omkoblingen fra halvlukket kjblekrets til åpen kjblekrets foretas omtrent 12 minutter etter start av hver syklus. Fbdegass i ledningen 1 befinner seg ved omkring 32°C og 38,5 kg/cm^ abs.

i en mengde av omkring 560 millioner m /dag. Sorpsjons-sonene

•+, 5 og 6 har hver et volum på 15,6 nro3 for tilsetning av beholder-fyllingen og arbeider ved et trykk på es omkring 38,5 kg/cm 2 abs. Hver sone <>>+, 5 og 6 inneholder omtrent 7200 kg aktivt karbon

(8-12 mesh). Adsorps jons temperaturen er omkring <l>+9°C under adsorpsjon, maksimalt omkring 31 5°C under regenerering og blir ned-satt til omkring 52°C under kjolefasen. Restgass i en mengde på omkring 532 millioner n<r>/dag ved omkring 80 o C og 37,8 kg/cm 2 abs.

fjernes ved hjelp av ledningen 3«

Regenereringsgass sirkuleres i ledningen 8 i en mengde av omkring K20 millioner n<r>/dag ved omkring 332 o C og 39,2 kg/cm 2 abs.

Gass i ledningen 13 og kjblerne 1<*>+ 0^15 har en temperatur på omkring 38°C.. Rå væskeprodukter fjernes ved hjelp av ledningen 17 i en mengde på omkring 157«500 liter/dag. Kald gass strbmmer ved hjelp av ledningen 22 til oppvarmeren 23 med omkring ^20 millioner nr*V\ dag ved 37,8 kg/cm 2 abs. og 38 oC. Utjevningskammeret 2h har et volum på omkring 7,5 m- > for tilsetning av fyllmaterial og inneholder omkring 210 kg glassfiber pakket slik at den opptar omkring 7,5 m •5• Oppvarmeren er utformet for en ytelse av 2.522 millioner kcal pr. time.

Kjolegass sirkuleres gjennom ledningen 27 i en mengde på omkring 616 millioner n<r>ydag og har en gjennomsnittstemperatur på omkring 38 °C. Varm gass strommer ved hjelp av ledning 28 i en mengde på omkring 616 millioner n<r>Vdag og befinner seg ved omkring 310°C og 38,2 kg/cm p abs. Kjolt gass strommer ut til restgassledningen 3 ved hjelp av ledningen 32 ved omkring 80°C og 37,8 kg/cm^ abs. Omtrentlig sammensetning for forskjellige punkter i systemet er angitt i tabellen nedenfor i molprosent:

Skjbnt tegningen viser et system hvori anvendes tre sorpsjonssoner, så vil det være klart for fagfolk på området at prinsippet er anvendbart for systemer hvor det anvendes flere enn tre sorp-sjonslag, eller f.eks. to sorpsjonssoner, eller endog i et en-

sone-system med vekslende drift. Ordene "sorpsjon", "sorpsjons-

tr.iddel'<1> etc. er her brukt for å betegne fenomenene adsorpsjon og/

eller absorpsjon. Skjont systemet er blitt beskrevet med hen-

blikk på fjerning av bensin og/eller vann fra naturgass, så er det generelt anvendelig for fjerning av kondenserbare bestand-

deler fra gass, f.eks. fuktighet fra apparatluftledninger.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for å fjerne kondenserbare bestanddeler fra en tilforselsgass-strom under anvendelse av et lag av fast sorpsjonsmiddel som underkastes regenerering i en lukket krets, omfattende a) sorpsjon av de kondenserbare bestanddeler i laget av fast s orps j onsmiddel b) foring av en oppvarmet regenereringsgass-strom gjennom laget av fast sorpsjonsmiddel c) avkjoling av regenereringsgass-strommen, som kommer fra laget i trinn (b), for å kondensere de kondenserbare bestanddeler d) separering av de kondenserte bestanddeler fra trinn (c) e) oppvarming av den rensede gass-strom fra trinn (d) for å skaffe en oppvarmet regenereringsgass-strom til trinn (b) f) under benyttelse av et utjevningskammer karakterisert ved at det som utjevningskammer (2>+) anvendes et sådant som er tilknyttet både tilforselsgass-strommen og regenereringsgass-strommen, og at en del av regenereringsgassen fortrenges inn i utjevningskammeret, idet minst en del av denne fortrengte regenereringsgass igjen returneres til regenererings -gas s-s trommen.

2. Apparat i form av en lukket krets for utforelse av den fremgangsmåte som er angitt i krav 1, for regenerering av laget av fast sorpsjonsmiddel, som inneholder adsorberte bestanddeler, ved at en regenereringsgass-strom sirkuleres gjennom laget, idet den lukkede krets omfatter soner hver med et lag av fast sorpsjonsmiddel O, 5, 6), kjoleinnretninger O^, 1 5) for gass-strommen, en gass-væske-separator (16), en gass oppvarmer (23!1 og ror som forbinder disse i en lukket resirkulasjonskrets, karakterisert ved at et utjevningskammer (2M-) er tilknyttet både tilforselsgass-strommen og regenereringsgass-strommen.

3. Apparat som angitt i krav 2, karakterisert ved at utjevningskammeret (2*0 på kjent måte er pakket med poros, permeabel mineralfiber for å redusere turbulen?-n i det gassvolum som ved fortrengningen kcmmer inn i eller forlater kammeret. lf.

Apparat som angitt i krav 3, Karakterisert ved at mineralfiberfyllingen har en volumtetthet på omtrent 30 g/l.

5. Apparat som angitt i krav 2 - V, karakterisert ved at utjevningskammeret (2^f) inneholder en eller flere skjermer for å redusere turbulensen.