PL163229B1 - Sposób selektywnej adsorpcji zmiennoclśnlenlowej - Google Patents

Abstract

Sposób selektywnej adsorpcji zmlennoclśnlenlowej, realizowany w układzie 4-12 adsorberów, z których Jeden do czterech adsorberów znajduje się zawsze w stadium adsorpcji, pracującej według cyklicznie powtarzanego harm onogram u 1 według procesu technologicznego zaw ierającego kolejno następujące po sobie operacje odsorpcjl 1 współprądowego 1 wielostopniowego obniżania ciśnienia, gazie strum ienie gazów z poszczególnych stopni obniżania ciśnienia doprowadza się do Innych adsorberów. w których wykonuje się operacje odbudowywania ciśnienia 1 płukania, przeclwprądowego wydmuchu, przeclwprądowego płukania, przeclwprądow ego 1 w ielostopniow ego odbudow yw ania ciśnienia, gdzie do adsorbera doprowadza się kolejno strum ienie gazów odbierane z Innych adsorberów, w których wykonuje się operacje obniżania ciśnienia, końcowego przećIwprądowego wyrównywania ciśnienia częścią gazu odbieranego z Innych adsorberów, znajdujących się w stadium adsorpcji, znam ienny tym, że operację płukania wykonuje się w dwóch kolejno następujących po sobie fazach, przy czym w pierwszej fazie wykonuje się płukanie główne, doprowadzając do adsorbera gaz odbierany zawsze z ostatniego stopnia współprądowego obniżania ciśnienia, w przectwprądzle do przepływu gazu w stadium adsorpcji, a w drugiej fazie wykonuje się płukanie oczyszczające, doprowadzając do adsorbera część gazu odbieranego w stadium adsorpcji z Innych adsorberów, w przectwprądzle do przepływu gazu w stadium adsorpcji, a z drugiego końca adsorbera odbiera się strum ienie gazów zawierające składniki wypłukiwane, podczas gdy strum ień gazu odbierany z adsorberów, w których wykonywana Jest operacja adsorpcji. dzieli się na dwa strum ienie..........

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób selektywnej adsorpcji zmiennociśnieniowej, realizowany w układzie 4-12 adsorberów, z których 1-4 adsorberów znajduje się zawsze w stadium adsorpcji, pracującej według cyklicznie powta163 229 rżanego harmonogramu i według procesu technologicznego zawierającego kolejno po sobie wykonywane operacje adsorpcji, współprądowego i wielostopniowego obniżania ciśnienia, przeciwprądowego wydmuchu i przeciwprądowego płukania, odbudowywania ciśnienia i końcowego wyrównywania ciśnienia.

Metoda rozdziału mieszanin gazowych na drodze adsorpcji zmiennociśnieniowej, to jest adsorpcji pod zwiększonym ciśnieniem i desorpcji przy ciśnieniu niższym niż ciśnienie adsorpcji, zwana potocznie metodą PSA /pressure swing adsorption/, realizowana jest w instalacjach składających się z czterech do dwunastu adsorberów, wypełnionych zazwyczaj warstwami różnych sorbentów, takich jak aktywny tlenek glinowy, silikażel, wąskoporowate węgle aktywne, węglowe lub zeolitowe sita molekularne.

Proces rozdziału realizuje się poprzez cykliczne wykonywanie periodycznych operacji technologicznych za pomocą otwierania i zamykania odpowiednich zaworów, wchodzących w skład systemu zaworów, służących do doprowadzania i odprowadzania odpowiednich strumieni gazowych do i z odpowiednich adsorberów, w odpowiednich przedziałach czasu, według cyklicznie realizowanego określonego harmonogramu czasowego pracy instalacji.

Technologiczny rozdział mieszanin gazowych metodą adsorpcji zmiennociśnieniowej polega na tym, że w stadium adsorpcji przez adsorber wypełniony sorbentami przepuszcza się rozdzielany gaz pod zwiększonym ciśnieniem. W trakcie fazy adsorpcji w sorbentach następuje adsorpcja składników mieszaniny gazowej, z drugiego końca adsorbera odbiera się strumień gazu zawierający składniki, które nie uległy adsorpcji, pod ciśnieniem równym ciśnieniu w stadium adsorpcji. Po wyczerpaniu się pojemności adsorpcyjnej sorbentu, względem składników, które są pochłaniane przez sorbenty, kończy się fazę adsorpcji w tym adsorberze a rozpoczyna się w innym.

Po zakończeniu fazy adsorpcji złoże sorbentu poddaje się regeneracji polegającej na kilkustopniowym obniżaniu ciśnienia w adsorberze, we współprądzie do kierunku przepływu gazu w stadium adsorpcji, a poszczególne porcje gazów odbieranych z poszczególnych stopni obniżania ciśnienia wykorzystuje się do przeciwprądowego odbudowywania ciśnienia w innych adsorberach. Gaz z ostatniego lub przedostatniego stopnia współprądowego obniżania ciśnienia wykorzystuje się do płukania sorbentu w innym adsorberze. Po wykonaniu operacji współprądowego obniżania ciśnienia wykonuje się operację wydmuchu, w trakcie której z adsorbera odprowadza się gaz w przeciwprądzie do przepływu gazu w stadium adsorpcji, następuje desorpcja składników zaadsorbowanych w sorbencie, ciśnienie w adsorberze obniża się do ciśnienia najniższego w całym cyklu procesu. Po wykonaniu operacji wydmuchu złoże sorbentu płucze się w przeciwprądzie do przepływu gazu w stadium adsorpcji, gazem otrzymywanym z ostatniego lub przedostatniego stopnia współprądowego obniżania ciśnienia. Po wykonaniu tych operacji, w wyniku których złoże sorbentu zostaje oczyszczone ze składników adsorbujących się, wykonuje się operacje przeciwprądowego podwyższania ciśnienia w adsorberze przy pomocy odpowiednich strumieni gazów odprowadzanych z innych adsorberów, w których przeprowadza się operacje współprądowego obniżania ciśnienia. Końcowe podwyższanie w adsorberze, do ciśnienia równego ciśnieniu w stadium adsorpcji, wykonuje się gazem odbieranym z innego adsorbera znajdującego się w stadium adsorpcji Po wykonaniu tej operacji adsorber jest przygotowany do wykonania następnego cyklu adsorpcji.

W przypadku rozdzielania mieszanin gazowych zawierających wodór w operacjach współprądowego obniżania ciśnieniu z adsorbera odbiera się porcje wodoru o coraz mniejszej czystości. Ostatnia porcja wodoru, wykorzystywana do przeciwprądowego płukania sorbentu charakteryzuje się najniższą czystością .

W instalacjach adsorpcyjnych PSA, w których z mieszanin gazowych wydziela się wodór, surowiec gazowy rozdziela się na dwa strumienie, z których pierwszy jest czystym wodorem i jest odprowadzany z instalacji pod zwiększo4

163 229 nym ciśnieniem, a drugi jest mieszaniną pozostałych składników rozdzielanej mieszaniny gazowej i stanowi gaz resztowy, odbierany z instalacji przy niższym ciśnieniu.

Metoda adsorpcji zmiennociśnieniowej stosowana jest między innymi do oczyszczania lub wydzielania wodoru z mieszanin gazowych, zawierających 55-95% molowych ł^, takich jak. gazy z reformingu parowego lub półspalania węglowodorów, gazy rafineryjne, gazy zrzutowe w różnych procesach wodorowych^ gazy wodorowe pochodzące z gazyfikacji węgla i gazy koksownicze. Metoda adsorpcji zmiennociśnieniowej PSA pozwala na uzyskiwanie wodoru o czystości od 99,0% molowych do 99,9999% molowych H„. Sprawność wydzielania wodoru metodą PSA uzależniona jest od wielu czynników, takich jak skład gazu rozdzielanego, wymagana czystość produktu, rodzaje stosowanych sorbentów.

W przypadku rozdziału mieszanin gazowych zawierających składniki trudno adsorbujące się, takie jak N^, Ar, 0_, sprawność wydzielania wodoru o żądanej czystości jest niższa niz w innyćn przypadkach.

Wzrost wymagań co do czystości wodoru powoduje konieczność obniżenia sprawności wydzielania wodoru. 0 sprawności wydzielania wodoru decyduje także stosunek ciśnień w stadium adsorpcji i płukania. Im wyższy jest ten stosunek tym sprawność wydzielania wodoru jest większa o ile realizuje się odpowiednią ilość stopni wyrównywania ciśnień między adsorberami.

Podstawowe rozwiązanie technologiczne procesu selektywnej adsorpcji zmiennociśnieniowej jest przedstawione w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki Płn. nr 3.564.816. Rozwiązanie to dotyczy procesu wydzielania wodoru o czystości 99,9999% w instalacji składającej się z czterech adsorberów. Proces jest realizowany według harmonogramu zawierającego dwa stopnie wyrównywania ciśnienia między adsorberami, gdzie drugi stopień wyrównywania ciśnienia jest poprzedzony zawsze operacją obniżania ciśnienia, w trakcie której wytwarza się gaz do płukania sorbentu w innym adsorberze. Pierwowzorem tego sposobu jest rozwiązanie znane z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki Płn. nr 3.430.418, dotyczące także wydzielania wodoru w instalacji zawierającej cztery adsorbery, gdzie realizowany jest proces z jednostopniowym wyrównywaniem ciśnień między adsorberami i gdzie w drugim stopniu współprądowego obniżania ciśnienia wytwarza się gaz dla płukania sorbentu w innym adsorberze. Wymienione wyżej rozwiązania, zastosowane do typowych gazów wodorowych, zawierających składniki dobrze adsorbujące się, takie jak CO^, pozwalają uzyskać sprawność wydzielania wodoru na poziomie 75-80%. Podstawowe rozwiązania technologiczne procesu selektywnej adsorpcji zmiennociśnieniowej są przedstawione w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki Płn. nr 3.986.849.

Rozwiązania te dotyczą instalacji adsorpcyjnych PSA, zawierających od sześciu do dziesięciu adsorberów, w których 2-3 adsorberów znajduje się zawsze w stadium adsorpcji i realizuje się do trzech stopni wyrównywania ciśnień między adsorberami. Gaz dla płukania sorbentu w innym adsorberze wytwarza się w ostatnim lub przedostatnim stopniu współprądowego obniżania ciśnienia, a gazy z pozostałych stopni współprądowego obniżania ciśnienia wykorzystuje się w skojarzonych operacjach wyrównywania ciśnień pomiędzy adsorberami do odbudowywania ciśnień w innych adsorberach. Rozwiązania prezentowane w tym opisie patentowym pozwalają na wydzielanie wodoru o czystości do 99,999% objętościowych H2 z mieszanin gazowych zawierających typowe składniki łatwo adsorbujące się w wąskoporowatych węglach aktywnych lub zeolitowych sitach molekularnych, takie jak CH^ _f CO?, N^, ze sprawnością wydzielania na peziomie 86%,Wskutek jednoczesnego prowadzenia adsorpcji w co najmniej dwóch adsorberach uzyskuje się zmniejszenie ładunku sorbentów do adsorberów. W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki Płn. numer 4.402.712 proponuje się rozwiązanie polegające na tym, że w instalacji PSA, zawierającej dziesięć adsorberów rozdziela się dwa różne surowce gazowe i zawsze dwa adsorbery znajdują się w fazie adsorpcji. Proces jest realizowa 163 229 ny według technologii stosującej trójstopniowe wyrównywanie ciśnienia między adsorberami, a gaz do płukania sorbentu wytwarzany jest w operacji współprądowego obniżania ciśnienia, wykonywanej po trójstopniowym wyrównaniu ciśnień między adsorberami. Proces prowadzi się w ten sposób, że w jednej grupie adsorberów rozdziela się surowiec o wyższej zawartości CO?, a w drugiej grupie adsorberów rozdziela się surowiec o mniejszej zawartości CO?, przez co uzyskuje się wzrost sprawności wydzielania wodoru. Z kolei według opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki Płn. nr 4.333.744 w instalacji PSA rozdziela się surowiec, z którego części wcześniej usuwa się część CO?. W pierwszej fazie adsorpcji rozdziela się gaz o zmniejszonej zawartości CO?, a następnie rozdziela się gaz o zwiększonej zawartości CO?, co w efekcie aaje wzrost sprawności wydzielania wodoru. Odmienne technologia PSA wydzielania wodoru jest przedstawiona w europejskim opisie patentowym EP-0066868. Istota tej technologii polega na tym, że po zakończeniu adsorpcji wykonuje się jednostopniowe obniżanie ciśnienia w adsorberze. Następnie wykonuje się dwustopniowe przeciwprądowe obniżanie ciśnienia w adsorberze. Gaz z pierwszego stopnia przeciwprądowego obniżania ciśnienia wprowadza się w przeclwprądzie do innego adsorbera, w którym wykonuje się pierwszy stopień płukania, a gaz z drugiego stopnia przeciwprądowego obniżania ciśnienia odprowadza się z instalacji jako gaz wydmuchowy. Operację płukania wykonuje się w dwóch stopniach, w pierwszym stopniu gazem otrzymywanym z pierwszego stopnia przeciwprądowego obniżania ciśnienia, a w drugim stopniu częścią strumienia gazu odbieranego w stadium adsorpcji z innego adsorbera. Rozwiązanie to uwzględnia także zastosowanie dodatkowych adsorberów połączonych szeregowo z adsorberami głównymi i ograniczone jest do instalacji zawierającej tylko cztery adsorbery. W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki Płn. nr 4.375.363, nawiązującym do opisu patentowego nr 3. 986.849, proponuje się stosowanie azotu jako składnika wypierającego wodór ze złoża sorbentu? co zmniejsza straty wodoru w trakcie wykonywanie operacji wydmuchu. Z instalacji w stadium adsorpcji odbierana jest mieszanka syntezowa do produkcji amoniaku. Proces technologiczny PSA jest realizowany w instalacji zawierającej do dziesięciu adsorberów, gdzie trzy adsorbery znajdują się w stadium adsorpcji i realizuje się 2-4 stopnie wyrównywania ciśnienia między adsorberami .

Zbliżone rozwiązanie jest przedstawione w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki Płn. nr 4.475.929, gdzie stosuje się wypełnianie złoża sorbentu metanem celem wytłoczenia wodoru ze złoża sorbentu. W tak realizowanym procesie PSA uzyskuje się czysty wodór, ze sprawnością uzysku na poziomie 90% oraz wysokokaloryczny gaz opałowy. W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki Płn. nr 4.461. 630 technologia rozdziału mieszanin gazowych, zwłaszcza gazów wodorowych, realizowana jest w ten sposób, że gaz odbierany z adsorbera podczas wykonywania operacji współprądowego obniżania ciśnienia, a wykorzystywany do płukania sorbentu w innym adsorberze, jest po części kierowany do adsorbera, w którym jest wykonywana operacja płukania, reszta gazu jest doprowadzana do zbiornika buforowego, przyłączonego do instalacji i używana później do wykonania następnej fazy płukania. Rozwiązanie to daje możliwość zmniejszenia gabarytów adsorberów, poprawia sprawność wydzielania wodoru z typowych mieszanin gazowych. Z kolei w rozwiązaniu przedstawionym w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki Płn. numer 4.482.361 gaz odbierany z adsorbera w trakcie wykonywania operacji współprądowego obniżania ciśnienia i wykorzystywany do płukania sorbentu w innym adsorberze, w części kieruje się do adsorbera, w którym wykonywana jest operacja płukania, a w części do zbiornika buforowego, z którego jest następnie używany do wykonania operacji odbudowania ciśnienia.

Odmienne podejście do problemu realizacji procesu PSA jest przedstawione w opisie patentowym RFN nr 3.346.032. Według przedstawionego tam rozwiązania proces technologiczny wydzielania wodoru jest realizowany w instalcji składającej się z sześciu adsorberów, gdzie zawsze w stadium adsorpcji znajδ

163 229 duje się tylko jeden adsorber, a w pozostałych adsorberach wykonuje się operacje współprądowego obniżania ciśnienia,z których gazy wykorzystuje się do odbudowywania ciśnienia w innych adsorberach i do płukania sorbentów. Gaz do płukania sorbentu jest wytwarzany w ostatnim lub przedostatnim stopniu obniżania ciśnienia. Charakterystyczną cechą tej technologii jest to, że może ona być zrealizowana w stosunkowo nieskomplikowanej instalacji, przy użyciu mniejszej ilości zaworów zainstalowanych przy adsorberach, niż to jest konieczne w innych rozwiązaniach i przy mniejszym wsadzie sumarycznym sorbentów w adsorberach, przy jednoczesnym zachowaniu żądanej czystości produktu i sprawności jego wydzielania. Z kolei w europejskim opisie patentowym nr 0,173.422 proponuje się rozwiązanie technologiczne polegające na tym, że operacje wyrównywania ciśnień są przedzielone operacjami obniżania ciśnienia, z których gaz wykorzystuje się do płukania sorbentu, a proces jest realizowany w instalacji PSA, zawierającej siedem adsorberów, z których dwa znajdują się zawsze w stadium adsorpcji. W wyniku realizacji odpowiednich harmonogramów pracy instalacji PSA zyskuje się wydłużenie czasu trwania płukania sorbentu, przez co poprawia się skuteczność tej operacji.

Analiza stanu techniki wskazuje, że o jakości technologii PSA, objawiającej się w czystości produktu otrzymywanego z instalacji i sprawności jego wydzielania z mieszaniny gazowej, dla danych warunków technologicznych, takich jak stosunek ciśnień w stadium adsorpcji i płukania, skład gazu rozdzielanego, stosowane sorbenty, decydują zasadniczo dwa czynniki. Pierwszym czynnikiem jest ilość realizowanych stopni wyrównywania ciśnień między adsorberami, co decyduje o sprawności wydzielania produktu i ilości sorbentów, które należy zastosować dla uzyskania żądanej wydajności instalacji. Drugim czynnikiem jest sposób płukania sorbentów w adsorberze. Jak dotychczas zagadnienia technologiczne procesu płukania sorbentów nie były szeroko rozpoznawane .

Jedynie w europejskim opisie patentowym nr 0.066.868 proponuje się odmienny, dwustopniowy sposób płukania sorbentu, w pierwszym stopniu gazem z pierwszego stopnia przeciwprądowego obniżania ciśnienia, w drugim stopniu gazem otrzymywanym w stadium adsorpcji, czyli gazem produktowym. Rozwiązanie to jest ograniczone do instalacji składającej się z czterech adsorberów przy jednostopniowym wyrównywaniu ciśnień między adsorberami i ma istotną wadę, polegającą na tym, że w trakcie przeciwprądowego obniżania ciśnienia gaz przepływający przez adsorber w przeciwprądzie do przepływu gazu w stadium adsorpcji, wypłukuje z początkowych warstw sorbentu, licząc w kierunku przepływu gazu w stadium adsorpcji, zaadsorbowane tam wcześniej składniki, co powoduje zanieczyszczenie tymi składnikami gazu odprowadzanego z adsorbera i wprowadzanego w przeciwprądzie do adsorberu, w którym wykonywana jest pierwsza faza płukania. V,'ypłuuane składniki gazu są wprowadzane do adsorbera^ w którym wykonuje się płukanie sorbentu i zanieczyszczają końcowe warstwy sorbentu, licząc w kierunku przepływu gazu w stadium adsorpcji. Powoduje to w konsekwencji konieczność stosowania znacznie większej ilości gazu płuczącego w drugim stopniu płukania, gdzie do adsorbera doprowadza się strumień czystego produktu, co w konsekwencji obniża sprawność wydzielania produktu odbieranego z instalacji lub uniemożliwia uzyskanie produktu o wysokiej czystości.

Znane rozwiązania technologiczne procesu PSA przewidują zastosowanie do płukania sorbentów strumieni gazów odbieranych z adsorberów w trakcie wykonywania operacji współprądowego obniżania ciśnienia, wykonywanych po kilku stopniach wyrównywania, obniżania ciśnienia w adsorberze, powiązanych z odpowiednimi operacjami wyrównywania-podwyższania ciśnienia w innych adsorberach. Znane są rozwiązania, w których stosuje się do płukania sorbentów gazy otrzymywane z przedostatniego stopnia współprądowego obniżania ciśnienia. Gaz odbierany z ostatniego lub przedostatniego stopnia obniżania ciśnienia charakteryzuje się niższą czystością niż gazy odprowadzane z adsorbera w stadium adsorpcji lub w trakcie współprądowego wyrównywania - obniżania

163 229 ciśnienia, w adsorberze, ponieważ następuje częściowa desorpcja składników zaadsorbowanych w sorbencie, które są następnie wprowadzane z gazem płuczącym do adsorbera, w którym wykonywana jest operacja płukania i zanieczyszczają końcowe warstwy sorbentu, licząc w kierunku przepływu gazu w stadium adsorpcji. W konsekwencji powoduje to, że w stadium adsorpcji nie można uzyskać produktu o wysokiej czystości i w przypadku wydzielania wodoru uzyskuje się produkt zanieczyszczony składnikami szkodliwymi, takimi jak CO i CO2. Z drugiej strony proces rozdziału mieszaniny gazowej można realizować w ten sposób, że w operacji współprądowego obniżania ciśnienia, w której wytwarza się gaz do płukania, otrzymywać się będzie gaz o wymaganej czystości, co jest związane z koniecznością wprowadzenia do adsorbera mniejszej ilości składników adsorbujących się w sorbentach, to jest złoże sorbentu wypełnia się mniejszą ilością składników adsorbowanych, a tym samym zmniejsza się wykorzystanie złoża sorbentu, a przy określonej ilości stopni wyrównywania ciśnień między adsorberami powoduje to zmniejszenie sprawności wydzielania .

Innym wyjściem jest zmniejszenie ilości stopni wyrównywania ciśnień między adsorberami, do takiej liczby, że gaz wytwarzany w operacji obniżania ciśnienia do płukania będzie wystarczająco czysty dla prawidłowego wykonania operacji płukania. Powoduje to jednak zasadnicze obniżenie sprawności wydzielania produktu wskutek strat produktu występujących w operacji przeciwprądowego wydmuchu. Można wprawdzie zastosować takie rozwiązanie procesu rozdziału gazu metodą PSA, że złoże sorbentu nie jest płukane gazem otrzymywanym z ostatniego lub przedostatniego stopnia obniżania ciśnienia, lecz częścią gazu odbieranego z adsorberów w stadium adsorpcji, chrakteryzującego się najwyższą czystością. Wówczas występują jednak znaczne, nadmierne straty produktu w gazie płuczącym odbieranym z adsorbera, sprawność wydzielania produktu Jest mniejsza niż przy zastosowaniu klasycznych technologii.

Dla prawidłowego przeprowadzenia fazy płukania wymaga się by trwała ona dostatecznie długo. Wymaga się ponadto by gaz płuczący był doprowadzany do adsorbera równomiernie. Znane rozwiązania technologiczne procesu PSA charakteryzują się tym, że czas trwania operacji płukania jest co najwyżej równy połowie czasu trwania fazy adsorpcji, a w instalacjach, w których co najmniej dwa edsorbery są w fazie adsorpcji i realizuje się trzy lub cztery stopnie wyrównywania ciśnień między adsorberami, czas trwania operacji płukania jest trzykrotnie mniejszy niż czas trwania adsorpcji. Konsekwencją skrócenia czasu płukania sorbentu jest zmniejszenie efektywności płukania, składniki zaadsorbowane w sorbencie nie są z niego dokładnie usuwane, co ma wpływ w ostatecznym efekcie na czystość otrzymywanego produktu i sprawność uzysku produktu.

Jednym z istotnych zagadnień związanych z pracą instalacji PSA jest uzyskiwanie gazu resztowego o stabilnym ciśnieniu, składzie i w jednakowej ilości.

Znane rozwiązania przewidują zastosowanie jednego zbiornika buforowego przyłączonego do przewodu, którym odprowadzony jest gaz resztowy. Rozwiązanie to stosowane powszechnie w dużych instalacjach PSA ma wady, polegające na tym, że nie udaje się przy pomocy jednego tylko zbiornika buforowego ujednolicić składu gazu resztowego, jednocześnie nie można uzyskać niskiego ciśnienia w adsorberach w trakcie płukania koniecznego dla wykonania prawidłowego płukania, nie uzyskuje sie równomiernego odbioru gazu resztowego.

Istota wynalazku dotyczy sposobu selektywnej adsorpcji zmiennociśnieniowej realizowanego w instalacji adsorpcyjnej PSA, w układzie 4-12 adsorbe rów, w której jeden do czterech adsorberów znajduje się zawsze w stadium adsorpcji, pracującej według cyklicznie powtarzanego harmonogramu i według procesu technologicznego zawierającego kolejno następujące po sobie operacje adsorpcji i współprądowego i wielostopniowego obniżania ciśnienia, gdzie strumienie gazów z poszczególnych stopni obniżania ciśnienia doprowadza się do innych adsorberów, w których wykonuje się operacje odbudowywania

163 229 ciśnienia i płukania, przeciwprądowego wydmuchu, przeciwprądowego płukania, przeciwprądowego i wielostopniowego odbudowywania ciśnienia, gdzie do adsorbera doprowadza się kolejno strumienie gazów odbierane z innych adsorberów, w których wykonuje się operacje obniżania ciśnienia, końcowego przeciwprądowego wyrównywania ciśnienia częścią gazu odbieranego z innych adsorberów, znajdujących się w stadium adsorpcji i polega na tym, że operację płukania wykonuje się w dwóch kolejno następujących po sobie fazach, przy czym w pierwszej fazie wykonuje się płukanie główne, doprowadzając do adsorbera gaz odbierany zawsze z ostatniego stopnia współprądowego obniżania ciśnienia^w przeciwprądzie do przepływu gazu w stadium adsorpcji, a w drugiej fazie wykonuje się płukanie oczyszczające, doprowadzając do adsorbera część gazu odbieranego w stadium adsorpcji z innych adsorberów, w przeciwprądzie do przepływu gazu w stadium adsorpcji, a z drugiego końca adsorbera odbiera się strumienie gazów zawierające składniki wypłukiwane, podczas gdy strumień gazu odbierany z adsorberów, w których wykonywana jest operacja adsorpcji, dzielony jest na dwa strumienie, z których jeden odprowadza się z instalacji jako produkt, a drugi doprowadza się przemiennie do adsorbera, w którym wykonywana jest operacja końcowego wyrównywania ciśnienia lub bezpośrednio do adsorbera, w którym wykonywana jest operacja płukania oczyszczającego, jeżeli te dwie operacje są wykonywane przemiennie w całym cyklu pracy instalacji, natomiast strumień gazu odbierany z adsorberów, w których wykonywana jest operacja adsorpcji, dzielony jest na dwa strumienie, z których jeden odprowadza się z instalacji jako produkt, a drugi doprowadza się przemiennie do zbiornika buforowego lub do adsorbera, w którym wykonywana jest operacja końcowego wyrównywania ciśnienia, a ze zbiornika buforowego gaz jest następnie doprowadzony do adsorbera, w którym wykonuje się operację płukania oczyszczającego, jeżeli operacja płukania oczyszczającego i końcowego wyrównywania ciśnienia są wykonywane jednocześnie w dwóch różnych adsorberach, a gazy odbierane z adsorberów w trakcie wykonywania operacji wydmuchu doprowadza się do jednego kolektora i dalej tym kolektorem do jednego zbiornika buforowego, a gazy odbierane z adsorberów w trakcie wykonywania operacji płukania głównego i płukania oczyszczającego doprowadza się do drugiego kolektora i dalej tym kolektorem do drugiego zbiornika buforowego, jeżeli operacje wydmuchu i płukania głównego lub oczyszczającego są wykonywane jednocześnie w co najmniej dwóch absorberach, a następnie gazy z obu zbiorników buforowych łączy się i odprowadza wspólnym kolektorem z instalacji jako gaz resztowy.

Sposób selektywnej adsorpcji zmiennociśnieniowej, realizowany w instalacji adsorpcyjnej PSA składającej się z 4-12 adsorberów, w której od jednego do czterech adsorberów znajduje się zawsze w adsorpcji, pracującej według cyklicznie powtarzanego harmonogramu, wykonywanego poprzez otwieranie i zamykanie odpowiednich zaworów, przez co do adsorberów i z adsorberów doprowadza się i odprowadza się strumienie gazów, realizując tym samym proces technologiczny, w którego skład wchodzą kolejno po sobie wykonywane operacje adsorpcji, współprądowego obniżania ciśnienia, przeciwprądowego wydmuchu, przeciwprądowej desorpcji i odbudowywania ciśnienia strumieniami gazów odbieranymi z adsorberów, w których wykonywane są operacje obniżania ciśnienia i na koniec wyrównywania ciśnienia częścią gazu odbieranego z adsorberów w stadium adsorpcji, charakteryzuje się tym, że operację płukania wykonuje się w dwóch fazach, w pierwszej fazie wykonuje się płukanie główne, doprowadzając do adsorbera gaz odbierany z ostatniego stopnia współprądowego obniżania ciśnienia, w przeciwprądzie do przepływu gazu w stadium adsorpcji. Gaz stosowany w pierwszej fazie płukania, to jest w operacji płukania głównego, powoduje wypłukiwanie zdesorbowanych składników znajdujących się w przestrzeni swobodnej adsorbera, zawartych pomiędzy ziarnem sorbentu, następuje także dynamiczne wypłukiwanie składników zaadsorbowanych w sorbencie. Jednak nie następuje dokładne oczyszczanie złoża sorbentu, ponieważ gaz płuczący odbierany z ostatniego stopnia obniżania ciśnienia jest zanieczysz163 229 czony składnikami desorbującymi się z sorbentu i te zanieczyszczenia sa wprowadzane do adsorbera, który jest w fazie płukania. Po zakończeniu płukania głównego, w trakcie którego z adsorbera usuwa się główną porcję zdesorbowanych składników, złoże sorbentu i przestrzenie pomiędzy ziarnem sorbentu zawierają gaz zanieczyszczony składnikami wprowadzanymi z pierwszą porcją gazu płuczącego. W drugiej fazie płukania, wykonuje się płukanie oczyszczające, polegające na tym, że do adsorbera wprowadza się w przeciwprądzie do przepływu gazu w stadium adsorpcji, część gazu odbieraną z innych adsorberów, znajdujących się w stadium adsorpcji. Gaz ten jest gazem o najwyższej czystości, zawiera najmniejszą ilość składników zanieczyszczających produkt.

W trakcie płukanie oczyszczającego następuje wypłukiwanie składników wprowadzonych do adsorbera z gazem płuczącym pochodzącym z ostatniego stopnia obniżania ciśnienia. Złoże sorbentów, zwłaszcza w końcowych warstwach, zostaje dokładnie wypłukane z resztek składników adsorbujących się, z resztek zanieczyszczeń wprowadzonych z pierwszą porcją gazu płuczącego. Po wykonaniu operacji płukania oczyszczającego wykonuje się operacje wielostopniowego odbudowywania ciśnienia strumieniami czystych gazów otrzymywanych w operacjach współprądowego obniżania ciśnienia. Końcowe wyrównywanie ciśnienia prowadzi się częścią gazu odbieranego z adsorberów znajdujących się w stadium adsorpcji.

W efekcie wykonania tych operacji złoże sorbentów, a zwłaszcza jego końcowe warstwy są dokładnie oczyszczone od składników zanieczyszczających produkt, co powoduje, że w stadium adsorpcji składniki te nie przedostają się do gazu odbieranego z adsorberów, uzyskuje się gaz o wyższej czystości, a złoże sorbentów można wypełnić większą ilością składników adsorbujących się bez obniżenia czystości produktu.

Uzyskiwany efekt dokładnego oczyszczenia złoża sorbentów poprzez zastosowanie dwustopniowego płukania jest szczególnie korzystny w tych przypadkach, w których chodzi o uzyskanie produktu o niskiej zawartości szkodliwych domieszek, takich jak np. CO i CO^ w wodorze, 0.^ w azocie lub argonie; także w tych przypadkach, gdy wymaga się produktu o wysokiej czystości, przy zachowaniu ekonomicznie uzasadnionej sprawności rozdziału, tak jak np. w procesach wydzielania wodoru, gdzie wymaga się zazwyczaj by wodór charakteryzował się czystością powyżej 99,8% objętościowych i jednocześnie by nie zawierał szkodliwych zanieczyszczeń.

Z drugiej strony dokładne oczyszczenia złoża sorbentów, zwłaszcza jego końcowych warstw stwarza możliwość wprowadzenia do adsorbera większej ilości gazu, zwiększenia ładunku składników adsorbujących się, przy ustalonej czystości produktu, co przy określonej ilości stopni obniżania ciśnień między adsorberami zmniejsza relatywnie straty produktu w gazie resztowym i w efekcie powoduje wzrost sprawności wydzielania produktu. Zadanie uzyskania wysokiej sprawności wydzielania produktu jest szczególnie istotne w dużych instalacjach PSA, w których prowadzi się rozdział gazów^wodorowych. W instalacjach tego typu o wydajnościach 50 000 - 100 000 m ^/godz. wymaga się, by sprawność wydzielenia wodoru, dla większości rodzajów rozdzielanych mieszanin gazowych była na poziomie 86-90%. Takie wymagania są osiągane przez żastosowanie sposobu według niniejszego wynalazku; uzyskuje się jednocześnie zdecydowaną poprawę jakości produkowanego wodoru, zwłaszcza pod względem zawartości składników szkodliwych, takich jak CO i CO^·

Sposób według wynalazku charakteryzuje się tym, ze może być stosowany w dowolnym procesie technologicznym rozdziału mieszanin gazowych metodą adsorpcji zmiennociśnieniowej, w którym produkt główny odbierany jest z adsorberów w stadium adsorpcji, wymaga jednak określonej organizacji harmonogramu pracy instalacji oraz określonej gospodarki poszczególnymi strumieniami gazów, doprowadzanymi i odprowadzanymi z adsorberów.

Sposób według wynalazku charakteryzuje się tym, że strumień gazu odbierany z adsorberów, znajdujących się w stadium adsorpcji, dzielony jest na dwa strumienie, z których jeden odprowadza się z instalacji jako produkt,

163 229 a drugi doprowadza się przemiennie do adsorbera, w którym wykonywana jest operacja końcowego wyrównywania ciśnienia lub bezpośrednio do adsorbera, w którym wykonywana jest operacja płukania oczyszczającego, jeżeli te dwie operacje są wykonywane przemiennie w całym cyklu pracy instalacji. Taka sytuacja ma miejsce, gdy w instalacji PSA co najmniej dwa adsorbery znajdują się w stadium adsorpcji i realizuje się nieparzystą ilość stopni obniżania ciśnienia włącznie z ostatnim stopniem obniżania ciśnienia, z którego gaz wykorzystywany jest do płukania. Przemienność wykonywania operacji płukania oczyszczającego i końcowego wyrównywania ciśnienia w całym cyklu pracy instalacji stwarza możliwość realizacji tej operacji przemiennie na jednym zaworze regulacyjnym i jednym szeregu zaworów odcinających. Zawór regulacyjny reguluje wówczas przemiennie ilość gazu doprowadzanego do adsorberów w operacji wyrównywania ciśnienia i w operacji płukania oczyszczającego. Zawory odcinające typu on-off doprowadzają gaz do odpowiedniego odsorbera, w którym jedna z tych dwóch operacji jest wykonywana. Do adsorbera znajdującego się w stadium końcowego wyrównywania ciśnienia doprowadza się taką ilość gazu, by ciśnienie w tym adsorberze wzrosło do ciśnienia równego ciśnieniu w stadium adsorpcji. Do adsorbera znajdującego się w stadium płukania oczyszczającego doprowadza się taką ilość gazu, by uzyskać dokładne oczyszczenie końcowych warstw sorbentów, na co wystarcza doprowadzenie do adsorbera gazu w ilości nie mniejszej niż połowa objętości adsorbera. Górna granica ilości doprowadzanego gazu dla wykonania operacji płukania oczyszczającego uzależniona jest od ilości gazu doprowadzanego do adsorbera w operacji płukania głównego, tak że suma objętości tych gazów nie powinna być większa niż 3-4 objętości adsorbera. Przekroczenie tej wartości powoduje znaczne obniżenie sprawności wydzielania produktu z rozdzielanej mieszaniny gazowej.

W przypadkach, gdy operacje płukania oczyszczającego i końcowego wyrównywania ciśnienia są realizowane w krótkich przedziałach czasu, korzystnym jest instalowanie zbiornika buforowego na linii produktu, celem wyeliminowania gwałtownych zmian ciśnienia produktu odbieranego z instalacji, zwłaszcza w tych przedziałach czasu, gdy wykonywana jest operacja końcowego wyrównywania ciśnienia.

W sposobie według wynalazku strumień gazu odbierany z adsorberów znajdujących się w stadium adsorpcji, dzielony jest na dwa strumienie z których, jeden odprowadza się z instalacji jako produkt, a drugi doprowadza się przemiennie do zbiornika buforowego przyłączonego do instalacji lub do adsorbera, w którym wykonywana jest operacja końcowego wyrównywania ciśnienia, a ze zbiornika buforowego gaz jest następnie doprowadzany do adsorbera, w którym wykonuje się operację płukania oczyszczającego. Taka sytuacja ma miejsce, gdy w stadium adsorpcji znajduje się zawsze tylko jeden adsorber lub gdy wykonuje się parzysta ilość stopni obniżania ciśnienia, wliczając w to ostatni stopień obniżania ciśnienia, z którego gaz wykorzystuje się do wykonania operacji płukania oczyszczającego. Zastosowanie zbiornika buforowego ma tutaj na celu zmniejszenie zmian ciśnienia produktu wywołanych jednoczesnym wykonywaniem operacji płukania oczyszczającego i końcowego wyrównywania ciśnienia. Strumień gazu w odpowiedniej ilości doprowadzany jest przemiennie do zbiornika buforowego lub do adsorbera, co praktycznie minimalizuje zmiany ciśnienia produktu. W większości przypadków do zbiornika buforowego doprowadzany jest gaz z początkowej fazy adsorpcji, gaz o najwyższej czystości, co powoduje dodatkowy efekt wzrostu czystości produktu, wskutek jeszcze lepszego oczyszczenia końcowych warstw sorbentów w trakcie płukania oczyszczającego.

Koszt zainstalowania zbiornika buforowego dla zbierania gazu potrzebnego do wykonania operacji płukania oczyszczającego jest niewielki, może być instalowany zbiornik o niewielkiej objętości, natomiast korzyści są duże i polegają na zwiększeniu czystości produktu z jednej strony lub poprawie sprawności wydzielania produktu z drugiej strony lub też jednocześnie uzyskuje się wzrost czystości produktów i poprawę sprawności jego wydzielania.

163 229

Sposobem według wynalazku gazy odbierane z adsorberów w trakcie wykonywania operacji wydmuchu doprowadza się do jednego kolektora i dalej tym kolektorem do jednego z dwóch zbiorników buforowych, a gazy odbierane z adsorberów w trakcie wykonywania operacji płukania głównego i płukania oczyszczającego doprowadza się do drugiego kolektora i dalej tym kolektorem do drugiego zbiornika buforowego, jeżeli operacje wydmuchu i płukania głównego lub oczyszczającego są wykonywane jednocześnie w co najmniej dwóch adsorberach j a następnie gazy z obu zbiorników buforowych łączy sią ze sobą w jednym kolektorze i odprowadza się z instalacji jako gaz resztowy.

W wielu zastosowaniach technik PSA, zwłaszcza w przypadku rozdzielania gazów wodorowych, gaz resztowy stosuje się jako gaz opałowy. W tych przypadkach wymaga się by parametry gazu opałowego, takie jak ciśnienie, szybkość przepływu i wartość opałowa były stałe lub by nie zmieniały się w szerokich granicach, co umożliwia ich ewentualne sprężanie lub bezpośrednie spalanie w typowych palnikach. Stabilność tych parametrów gwarantuje sposób według wynalazku.

W trakcie wydmuchu z adsorbera odprowadza się do jednego ze zbiorników buforowych gaz o zwiększonej wartości opałowej, gaz bogaty w składniki palne, ciśnienie w adsorberze obniża się przy tym do poziomu nieco wyższego niż ciśnienie w stadium płukania. Jednocześnie z tego zbiornika buforowego odprowadza się w sposób równomierny strumień gazu do wspólnego kolektora.

W trakcie wykonywania operacji płukania głównego i oczyszczającego z adsorbera odbiera się gaz do drugiego kolektora i kieruje się go do drugiego zbiornika buforowego. Gaz ten, w przypadku rozdzielania typowych gazów wodorowych, charakteryzuje się niższą wartością opałową niż gaz z operacji wydmuchu, ze względu na to, że zawiera więcej wodoru, a w przypadku gdy rozdzielany gaz wodorowy zawiera CO?, zawiera także więcej tego składnika. Jednocześnie z drugiego zbiornika buforowego odprowadza się w sposób ciągły i równomierny strumień gazu do wspólnego kolektora, gdzie następuje wymieszanie gazów z operacji wydmuchu, płukanie głównego i oczyszczającego; tworzy się gaz o stabilnym ciśnieniu i wartości opałowej.

W trakcie operacji wydmuchu gaz odprowadzany do pierewszego zbiornika buforowego miesza się w tym zbiorniku z jego poprzednią zawartością, co powoduje wyrównanie składu gazu wydmuchowego. Podobnie gaz odbierany z operacji płukania głównego i oczyszczającego miesza się z gazem zawartym w drugim buforze, co powoduje wyrównanie składu gazów odbieranych z operacji płukania głównego i oczyszczającego. Obydwa zbiorniki buforowe spełniają jednocześnie rolę pojemności buforowych dla niwelowania nierównomierności przepływu gazów z adsorberów, zwłaszcza w operacji wydmuchu i jednoczesnego wykonywania płukania głównego i oczyszczającego w dwóch adsorberach.

Sposób selektywnej adsorpcji zmiennociśnieniowej, według wynalazku realizowany w instalacjach PSA zawierających 4-12 adsorberów, w których 1-4 adsorbery znajdują się zawsze w stadium adsorpcji pokazano na rysunkach fig. 1-11, a w tabelach 1-5 przedstawiono harmonogramy technologiczne pracy odpowiednich instalacji.

W przedstawionych harmonogramach technologicznych zastosowano następujące oznaczenia:

£ -operacja adsorpcji

El - operacja współprądowego obniżania ciśnienia, wyrównywanie ciśnień między adsorberami nr 1

E2 - operacja współprądowego obniżania ciśnienia, wyrównywanie ciśnień między adsorberami nr 2

E3 - operacja współprądowego obniżania ciśnienia, wyrównywanie ciśnień między adsorberami nr 3

E4 - operacja współprądowego obniżania ciśnienia, wyrównywanie ciśnień między adsorberami nr 4

EP - operacja współprądowego obniżania ciśnienia z wytworzeniem gazu do płukania głównego sorbentów

163 229

BP - operacja przeciwprądowego wydmuchu £ - operacja przeciwprądowego płukania głównego

Po - operacja przeciwprądowego płukania oczyszczającego

B4 - operacja przeciwprądowego podwyższania ciśnienia, wyrównywanie ciśnień między adsorberami nr 4

B3 - operacja przeciwprądowego podwyższania ciśnienia, wyrównywanie ciśnień między adsorberami nr 3

B2 - operacja przeciwprądowego podwyższania ciśnienia, wyrównywanie ciśnień między adsorberami nr 2

Bl - operacja przeciwprądowego podwyższania ciśnienia, wyrównywanie ciśnień między adsorberami nr 1

BO - operacja końcowego, przeciwprądowego wyrównywania ciśnienia strumieniem gazu odbieranego z innych adsorberów w stadium adsorpcji.

W tabelach 1-5 czas trwania cyklu podzielony jest na takty. Ilość taktów stosowanych do realizacji pobranego cyklu jest uzależniona od rodzaju harmonogramu technologicznego i struktury systemu sterowania instalacją. Numerację taktów podano w rubryce poziomej, a numerację adsorberów /ADS/ podano w rubryce pionowej.

Na rysunku fig. 1 przedstawiono schemat instalacji PSA składającej się z dwunastu adsorberów, pracującej według harmonogramu technologicznego przedstawionego w tabeli 1. Na rysunku fig. 1 numerami .1-12 oznaczono poszczególne adsorbery. Numerem 1.0 oznaczono przewód doprowadzający gaz rozdzielany do instalacji. Numerem 2.0 oznaczono przewód, do którego zbierane są gazy odbierane z adsorberów w stadium adsorpcji.Numerami 3,0; 4.0: 51 i 52 oznaczono przewody łączące adsorbery, wykorzystywane odpowiednio do wykonywania operacji technologicznych, jednoczesnych w czasie /El - Bl/, /E2 -B2/- przewód 3,0, /E3 - B3/./E4 - B4/-przewód 4,0,/EP-P/- przewody 51 i 52. Kolejnymi numerami 6,0, 7,0 oznaczono odpowiednio przewody dla wykonywania operacji: BP - przewód 6,0, £ i PO przewód 7,0. Przewód 8,0 służy do wykonywania przemiennego operacji BO i PO. Poszczególne przewody są przyłączone do odpowiednich adsorberów poprzez zawory, które są numerowane podwójnymi numerami, z których pierwszy oznacza numer adsorbera, do którego są przyłączone, a numer drugi oznacza numer kolektora, do którego są te zawory przyłączone. Zawory 1.1-12,1 są przyłączone do kolektora 1,0 i służą do doprowadzania rozdzielonego gazu do adsorberów w stadium adsorpcji. Zawory 1,2 - 12,2 są przyłączone do przewodu 2.0 i służą do odprowadzania gazu z adsorberów w stadium adsorpcji. Zawory 1.3 - 12,3 są przyłączone do kolektora 3,0 i służą do wykonywania skojarzonych w czasie operacji El - Bl i E2-B2. Zawory 1,4 - 12,4 są przyłączone do kolektora 4,0 i służą do wykonywania skojarzonych w czasie operacji E3 - B3, E4 - B4. Zawory 1,5 - J2.5 są przyłączone do kolektorów odpowiednio 51 i 52 i służą do odprowadzania z adsorberów strumieni gazów w trakcie wykonywania operacji EP i do doprowadzania gazów do adsorberów w trakcie operacji £. Zawory 1,8 - 12,8 są przyłączone do kolektora 8,0 i służą do doprowadzania przemiennie strumieni gazów do odpowiednich adsorberów w trakcie wykonywania operacji PO i BO. Zawór regulacyjny 0,8 łączy przewody 2,0 i 8,0 i służy do regulacji przepływu gazu z przewodu 2,0 do 8,0 w trakcie przemiennego wykonywania operacji PO i BO.

W trakcie operacji adsorpcji Ą realizowanej w adsorberze numer 1 do adsorbera doprowadzany jest rozdzielany gaz poprzez otwarty zawór 1,1; z adsorbera odbiera się produkt do kolektora 2,0 poprzez otwarty zawór 1,2.Po zakończeniu adsorpcji obydwa te zawory są zamykane a otwierany jest zawór

1,3, poprzez który odprowadza się z adsorbera nr 1 gaz do adsorbera 6 poporzez otwarty zawór 6,3; realizowana jest operacja współprądowego obniżania ciśnienia, wyrównywania ciśnienia między adsorberami nr 1/E1/. Ciśnienia między połączonymi adsorberami wyrównują się. Następnie jest realizowana operacja obniżania ciśnienia, wyrównywanie ciśnienia między adsorberami nr 2_ /E2/. Zawór 1,3 pozostaje otwarty, a gaz przepływa z adsorbera nr 1 do

163 229 adsorbera nr 7, w którym wykonywana jest operacja B2, poprzez otwarty zawór

7.3. Ciśnienia między połączonymi adsorberami wyrównują się. W następnej kolejności w adsorberze wykonywana jest operacja E3, współprądowego obniżania ciśnienia, wyrównywania ciśnienia nr 3. Otwiera się zawór 1,4 i gaz przepływa do kolektora 4,0 i dalej do adsorbera nr £3 poprzez otwarty zawór

8.4, w adsorberze 8 wykonywana jest operacja B3. W następnej operacji E4, współprądowego obniżania ciśnienia, wyrównywania ciśnienia nr 4 z adsorbera odprowadza się do kolektora 4,0 poprzez nadal otwarty zawór 1,4 strumień gazu, który jest doprowadzany do adsorbera nr 9 poprzez otwarty zawór 9,4 i w którym wykonywana jest operacja B4. Po zakończeniu poszczególnych stopni wyrównywania ciśnienia El-Bl, E2-B2, E3-B3, E4-B4, z adsorbera odprowadza się poprzez zawór 1,5 do kolektora 52 strumień gazu, wykonywana jest operacja współprądowego obniżania ciśnienia z wytworzeniem gazu do płukania sorbentu EP?ciśnienie w adsorberze obniża się do zadanego poziomu, a gaz doprowadza się poprzez otwarty zawór 11,5 do adsorbera nr 11, w którym wykonywana jest operacja płukania głównego P. Po wykonaniu operacji EP. wykonywana jest operacja przeciwprądowego wydmuchu BP, otwiera się zawór 1,6, a gaz zawarty w adsorberze i sorbentach przepływa do kolektora 6,0 i dalej do jednego ze zbiorników buforowych. Ciśnienie w adsorberze obniża się do ciśnienia nieco wyższego od ciśnienia w końcowej fazie płukania. W następnej kolejności zawór 1,6 jest zamknięty, a do adsorbera przewodem 52 doprowadza się poprzez zawór 1.5 gaz otrzymywany w operacji EP, realizowanej w adsorberze nr 3, a poprzez otwarty zawór 1,7 odbiera się do kolektora 7,0 gaz z wypłukiwanymi składnikami. W ten sposób jest realizowana operacja płukania głównego P, w trakcie której ciśnienie w adsorberze obniża się do najniższego poziomu. Po zakończeniu operacji J? zawór 1,5 jest zamykany, a otwierany jest zawór 1,8, poprzez który i jednocześnie poprzez zawór regulacyjny 0,8 do adsorbera doprowadzany jest strumień czystego produktu; wykonywana jest operacja płukania oczyszczającego PO z adsorbera, poprzez otwarty zawór 1.7 odprowadzany jest strumień gazu, zawierający składniki desorbujące się. Strumienie gazów odbierane z adsorberów w trakcie wykonywania operacji płukania głównego £ i oczyszczającego PO przepływają wspólnym kolektorem 7,0 do drugiego zbiornika buforowego. W trakcie wykonywania operacji płukania oczyszczającego ciśnienie w adsorberze utrzymuje się na najniższym poziomie, co sprzyja prawidłowemu przebiegowi procesu. Zakończenie fazy płukania oczyszczającego kończy regenerację sorbentu w adsorberze i następuje obudowywanie ciśnienia w adsorberze do ciśnienia wymaganego w stadium adsorpcji. W pierwszej kolejności wykonywana jest operacja B4, a później B3, w trakcie wykonywania których do adsorbera doprowadzony jest gaz kolektorem 4,0 poprzez otwarty zawór 1,4, odpowiednio z adsorbera 5 i następnie 6, poprzez otwarte zawory odpowiednio 5,4, a później 6,4. W następnej kolejności wykonuje się operacje podwyższenia ciśnienia, kolejno B2, a później BI, w trakcie wykonywania których do adsorbera doprowadzony jest gaz kolektorem 3,0 poprzez otwarty zawór 1,3, odpowiednio z adsorbera nr 7, a później z adsorbera nr 8, poprzez otwarte zawory, odpowiednio 7,3, a później 8,3. Po wykonaniu procedury odbudowania ciśnienia w adsorberze, przy pomocy strumieni gazów otrzymywanych z innych adsorberów, w których wykonuje się odpowiednio operacje E4, E2., E2, El, wykonuje się ostatnią operację technologiczną, końcowego wyrównywania ciśnienia 22' ^w trakcie której z przewodu produktu 2,0 poprzez zawór regulacyjny 0,8 przewodem 8,0, poprzez otwarty zawór 1.8 doprowadza się strumień produktu. Ciśnienie w adsorberze wzrasta do ciśnienia w stadium adsorpcji i po zakończeniu tej operacji wykonywany jest następny cykl procesu technologicznego adsorpcji, obniżania ciśnienia, wydmuchu, płukania głównego i oczyszczającego i odbudowywania ciśnienia. Dokładnie takie same operacje technologiczne są wykonywane we wszystkich adsorberach lecz ich realizacja jest przesunięta względem siebie o dwa takty.

Instalacja PSA przedstawiona na rys. fig. 1 pracuje według procesu te14

163 229 chnologicznego charakteryzującego się tym, że zawsze cztery adsorbery są w stadium adsorpcji. Instalacja jest pogrupowana w cztery grupy po trzy adsorbery. W każdej grupie zawsze jeden adsorber znajduje się w fazie adsorpcji. W instalacji realizuje się cztery stopnie wyrównywania ciśnień między adsorberami, a operacje końcowego wyrównywania ciśnienia i płukania oczyszczającego są realizowane przemiennie.

Typowy przebieg ciśnień w dowolnym adsorberze pracującym w tej instalacji pokazano na rysunku fig. 2.

Instalacja tego typu, pracująca sposobem według wynalazku może być zastosowana do wydzielania wodoru z różnorodnych gazów wodorowych, takich jak gazy rafineryjne, gazy z reformingu lub półspalania węglowodorów, gaz koksowniczy sprężany itp.

Na rysunku fig. 3 przedstawiono schemat technologiczny instalacji PSA składającej się z 10 adsorberów i zbiornika buforowego Instalacja ta pracuje sposobem według wynalazku tak, że zawsze trzy adsorbery znajdują się w stadium adsorpcji, realizuje się trzy stopnie wyrównywania ciśnień między adsorberami, a operacje płukania oczyszczającego i końcowego wyrównywania ciśnienia wykonywane są równocześnie w dwóch różnych adsorberach, co powoduje konieczność zastosowania zbiornika buforowego J3 dla wcześniejszego zebrania w nim czystego produktowanego gazu potrzebnego dla wykonania operacji płukania oczyszczającego. Harmonogram pracy instalacji przedstawiono w tabeli 2.

W harmonogramie tym literą 13 oznaczono zbiornik buforowy gazu dla płukania oczyszczającego, a symbolami BB i ER oznaczono odpowiednio operacje technologiczne wykonywane z użyciem tego zbiornika, BB- podwyższanie ciśnienia w zbiorniku, EB- obniżanie ciśnienia w zbiorniku. Operacja BB związana jest z doprowadzeniem porcji czystego produktu z przewodu produktu do tego zbiornika buforowego, operacja EB związana jest z odprowadzaniem gazu płuczącego z tego zbiornika buforowego do adsorbera, w którym wykonywana jest operacja płukania oczyszczającego.

Surowiec doprowadzony jest do instalacji przewodem 1,0 /rysunek fig.3/, produkt odprowadzany jest przewodem 2.0. Zawory 1.1 - 10.1 służą do doprowadzania rozdzielonego gazu do poszczególnych adsorberów, zawory 1.2 - 10,2 służą do odprowadzania produktu do przewodu 2.0.

Zawory 1,3 - 10,3 przyłączone do przewodu 3,0, który z kolei jest przyłączony poprzez zawór 0,3 do przewodu produktu 2,0,służą do realizacji operacji BO i El-Bl. Zawory 1,4 - 10,4 przyłączone do poszczególnych adsorberów i przewodu 4,0 służą do wykonywania operacji E2 - B2, E3 - B3, a zawory 1,5 - 10,5 oraz 11,5 i 12,5 przyłączone do odpowiednich adsorberów i przewodów 51, 52 oraz przyłączone do przewodu 8,0 łączącego poprzez zawór 0,2 zbiornik buforowy z przewodem produktu, służą do wykonywania operacji technologicznych EP-P i PO. Zawór 0,2 jest otwarty, gdy realizowana jest operacja podwyższenia ciśnienia w zbiorniku buforowym BB i jest zamknięty, gdy wykonywana jest operacja obniżania ciśnienia w zbiorniku buforowym EB. Zawory 11,5 i 12,5 są otwierane przemiennie i służą do doprowadzenia gazu płuczącego ze zbiornika buforowego do przewodu 51 lub do przewodu 52 i dalej do odpowiednich adsorberów. Zawory 1,6-10,6 przyłączone do kolektora 6,0 i zawory 1,7-10,7 przyłączone do kolektora 7,0 służą odpowiednio do odprowadzania z adsorberów gazów z operacji wydmuchu BP, płukania głównego £ i oczyszczającego PO. Gazy te następnie doprowadzone do odpowiednich zbiorników buforowych.

Przebieg ciśnień w adsorberze w trakcie trwania cyklu przedstawiono na rysunku fig. 4. Jak pokazano na rysunku fig. 4 ciśnienie w adsorberze w trakcie operacji BP obniża się do pewnego poziomu i dalej obniża się w trakcie operacji Najniższe ciśnienie w adsorberze jest utrzymywane w trakcie wykonywania operacji PO.

Na rysunku fig. 5 przedstawiono schemat technologiczny instalacji PSA pracującej sposobem według wynalazku, według harmonogramu przedstawionego w

163 229 w tabeli nr 3. Instalacja pracuje w systemie dwóch adsorberów znajdujących się zawsze w stadium adsorpcji, z dwoma stopniami wyrównywania ciśnienia między adsorberami. Operacje płukania oczyszczającego PO i końcowego wyrównywania ciśnienia BO są wykonywane przemiennie. Na rysunku fig. 5 zastosowano podobne oznaczenia jak na pozostałych rysunkach. Gaz rozdzielony doprowadzony jest do adsorberów przewodem 10. Produkt odprowadzony jest z instalacji przewodem 2,0. Zawory 1.1 - 8,1, przyłączone do odpowiednich adsorberów i przewodu 1,0 służą do doprowadzania gazu w stadium adsorpcji A.· Zawory 1,2-8,2, przyłączone do adsorberów i przewodu 2,0, służą do odprowadzenia gazu z adsorberów w stadium adsorpcji A· Zawory 1,3-8,3, przyłączone do przewodu 3,0 i poszczególnych adsorberów służą do wykonywania operacji wyrównywania ciśnień El-Bl, E2-B2. Zawory 1,4-8,4, przyłączone do dwóch przewodów, oznaczonych 4,0, służą do wykonywania operacji EP-P. Zawory 1,5-8,5 przyłączone do przewodu 5,0 i zawory 1,6-8,6, przyłączone do przewodu 6,0, służą odpowiednio do odprowadzenia gazów z adsorberów w trakcie wykonywania operacji BP , £ i PO. Gazy odprowadzane są do dwóch różnych zbiorników buforowych. Zawory 1,7-8,7, przyłączone do przewodu 7,0 połączonego poprzez zawór 0,7 do przewodu produktu 2,0, służą do przemiennego doprowadzania gazu produktowego do instalacji w trakcie wykonywania operacji PO i BO. Zawór 0,7 służy do regulacji wielkości strumienia gazu doprowadzanego do instalacji. Typowy przebieg ciśnień w adsorberach przedstawiono na rysunku fig.6. Schemat technologiczny instalacji składającej się z sześciu adsorberów i zbiornika buforowego przedstawiono na rysunku fig. 7. Instalacja pracuje według harmonogramu przedstawionego w tabeli 4. V/ stadium adsorpcji A znajduje się zawsze tylko jeden adsorber. Realizuje się trzy stopnie wyrównywania ciśnień między adsorberami. Operacje wydmuchu BP, płukania głównego £ i oczyszczającego £0, nie są wykonywane równocześnie w całym cyklu pracy instalacji, co stwarza możliwość odprowadzania gazów z adsorberów podczas wykonywania tych operacji wspólnym przewodem. Operacje płukania oczyszczającego PO i końcowego wyrównywania ciśnienia BO są wykonywane równocześnie, co zgodnie z wynalazkiem powoduje konieczność wcześniejszego zbierania gazu do zbiornika buforowego w operacji BB, celem jego wykorzystania w operacji EB, w której doprowadza się gaz do adsorbera, w którym wykonywana jest operacja płukania oczyszczającego PO. Surowiec do instalacji doprowadzany jest przewodem 1.0 poprzez zawory 1.1 - 6.1, doprowadzające gaz do adsorberów znajdujących się w stadium adsorpcji. Produkt odprowadzany jest z instalacji poprzez zawory 1,2 - 6,2 do przewodu 2.0. Zawory 1,3-6,3 przyłączone do prze wodu 3,0, połączonego z kolei poprzez zawór C-,3 do przewodu 2,0, służą do wykonywania operacji £0, El-Bl. Zawory 1,4-6,4 przyłączone do przewodu 4,0 służą do wykonywania operacji E2-B2, E3-B3. Zawory 1,5-6,5 przyłączone do przewodu 5,0 i dalej przewód 5,0 przyłączony do przewodu 7,0 poprzez zawór 0,5, łączącego zbiornik buforowy j3 poprzez zawór 0,2 z przewodem produktu 2,0, służą do wykonywania operacji EP-P, BB i EB-PO. Zawór 0,2 służy do doprowadzania gazu do zbiornika buforowego, zawór 0,5 służy do odprowadzania gazu ze zbiornika buforowego do adsorbera, w którym wykonywana jest operacja płukania oczyszczającego PO. Zawory 1,6 - 6,6 przyłączone do przewodu 6,0,służą do odprowadzania gazów z adsorberów w trakcie wykonywania operacji wydmuchu BD, płukania głównego £ i oczyszczającego PO, wykonywanych przemiennie w różnych okresach czasu trwania cyklu. Typowy przebieg ciśnień w adsorberze przedstawiono na rysunku fig. 8. Czasy trwania poszczególnych operacji technologicznych są różne, co jest uzasadnione koniecznością wydłużenia czasu trwania operacji BO, co z kolei eliminuje konieczność stosowania dodatkowego zbiornika buforowego na linii produktu. Jednocześnie jest możliwe wykonanie trzech stopni wyrównywania ciśnień między adsorberami oraz wykonanie operacji płukania głównego £ i oczyszczającego w dostatecznie długim okresie czasu. Na rysunku fig. 9 przedstawiono schemat technologiczny czteroadsorberowej instalacji PSA pracującej według harmonogramu przedstawionego w tabeli 5. W stadium adsorpcji znajduje się zawsze jeden

163 222 adsorber; realizuje się jeden stopień wyrównywania ciśnienia między adsorberami. Operacje wydmuchu BP. płukania głównego £ i oczyszczającego PO, są wykonywane przemiennie. Operacja BO i PO są wykonywane równocześnie, co zgodnie z wynalazkiem powoduje konieczność stosowania zbiornika buforowego £. Surowiec doprowadzany jest do adsorberów przewodem 1,0 poprzez zawory 1,1 4,1. Produkt odprowadzany jest przewodem 2,0 poprzez zawory 1,2 - 4,2, otwarte w stadium adsorpcji. Zawory 1,3 - 4,3, przyłączone do przewodu 3,0 i poprzez zawór 0,3 do przewodu produktu 2,0, służą do realizacji operacji BO i El - BI. System zaworów 1,4 - 4,4, 0,4 przewodu 4,0, zbiornika buforowego j3, przewodu 6,0 z zaworem 0,2, służy podobnie jak poprzednio do realizacji operacji EP - J? i PO oraz operacji z użyciem zbiornika buforowego EB, BB. Typowy przebieg ciśnień w instalacji przedstawiono na rysunku fig.10/

Na rysunku fig. 11 przedstawiono schemat technologiczny systemu dwóch zbiorników buforowych, służących do odbioru gazów odbieranych z instalacji PSA w trakcie wydmuchu B£, płukania głównego J? i oczyszczającego PO. Przewodem 6.0 doprowadzany jest gaz odbierany z adsorberów w operacji wydmuchu BD do zbiornika buforowego 1, a przewodem 7,0 doprowadzony jest do zbiornika buforowego 2 gaz otrzymywany z adsorberów w trakcie operacji płukania głównego £ i oczyszczającego PO. Z obu zbiorników 1 i 2 poprzez odpowiednie zawory regulacyjne 01 i 02 doprowadza się gazy do wspólnego przewodu 6,7. W zbiornikach buforowych następuje uśrednianie składu gazów, a odpowiednia regulacja strumieni gazów odprowadzanych ze zbiorników buforowych, realizowana przy pomocy zaworów 01 i 02 powoduje ustabilizowanie składu i ilości gazu resztowego odprowadzanego z instalacji przewodem 6,7.

System zbiorników buforowych, pokazany na rysunku fig. 11 zgodnie z wynalazkiem stosowany jest wówczas, gdy operacje technologiczne BD, £, lub PO są wykonywane równocześnie w co najmniej dwóch adsorberach. Szczególnie korzystne jest stosowanie tego rozwiązania w instalacjach, w których rozdzielane są gazy wodorowe, charakteryzujących się dużą zdolnością przerobową gdy wymaga się wysokiej stabilności składu gazu resztowego stosowanego dalej jako gaz opałowy.

Instalacja PSA, której schemat technologiczny przedstawiono na rysunku fig. 1, jest preferowana w zastosowaniu do wydzielania wodoru z dużych strumieni gazów wodorowych, rzędu 100 000 - 150 000 m /godz.,otrzymywanych poprzez reforming parowy gazu ziemnego z uwzględnieniem ewentualnie dalszej konwersji tlenku węgla i usuwania dwutlenku węgla metodami absorpcyjnymi.

Instalacja PSA, której schemat technologiczny przedstawiono na rysunku fig. 2, jest preferowana w zastosowaniu do wydzielania wodoru z typowych gazów rafineryjnych oraz gazów wodorowych otrzymywanych poprzez reforming parowy metanu, a następnie konwersję tlenku węgla do dwutlenku węgla, a więc gazów zawierających znaczne ilości dobrze adsorbujących się składników, takich jak CH^lub COj, dla których łatwo jest dobrać odpowiednio skuteczne sorbenty, lub zestawy sorbentów. Instalacja PSA, której schemat przedstawiono na rysunku fig. 5 jest preferowana do wydzielania wodoru z mieszanin gazowych o stosunkowo niskim ciśnieniu, zawierającym się w granicach 1,0-1,7 MPa, gazów odpadowych spotykanych w różnych procesach wodorowych. Instalacja PSA, której schemat przedstawiono na rysunku fig. 7, może znaleźć zastosowanie do wydzielania wodoru z mieszanin gazowych o skomplikowanym składzie, takich jak gaz koksowniczy, gazy resztowe w rafineriach, gazy odpadowe w ciągach produkcyjnych amoniaku.

Szczególnie korzystne jest zastosowanie tego rozwiązania do wydzielenia wodoru z gazu koksowniczego pod ciśnieniem 1,8 - 2,0 MPa. Instalacja PSA, której schemat technologiczny przedstawiono na rysunku fig. 9, jest preferowana w zastosowaniu do oczyszczania wodoru ze strumieni zawierających 90-95% H^. Otrzymuje się wodór o czystości 99.999% - 99,9999%.Instalacja tego typu jest preferowana do rozdziału powietrza metodami PSA, celem otrzymywania azotu o czystości 99,99%, wówczas adsorbery wypełnia się węglowymi sitami molekularnymi lub do wytwarzania tlenu o czystości 95% - 96%, wówczas

163 229 adsorbery wypełnia się zeolitowymi sitami molekularnymi 10Χ, 13Χ, 5A lub ich odpowiednimi kompozycjami.

Efekty wynikające ze stosowania sposobu selektywnej adsorpcji zmiennociśnieniowej według wynalazku obrazują przykłady, które ograniczono do instalacji dwunastoadsorberowej, pokazanej na rysunku fig. 1 i pracującej według harmonogramu przedstawionego w tablicy 1 oraz wydzielania wodoru z gazu po reformingu parowym metanu. Podobne efekty są uzyskiwane w instalacjach PSA pracujących sposobem według wynalazku, pokazanych na pozostałych rysunkach fig. 3,5,7,9, pracujących odpowiednio według harmonogramów przedstawionych w tablicach 2,3,4,5.

Przykład I. W dwunastoadsorberowej instalacji PSA, pracującej według klasycznej technologii, w której zawsze w stadium adsorpcji znajdują się cztery adsorbery, realizuje się cztery stopnie wyrównywania ciśnień między adsorberami, a gaz do płukania sorbentu otrzymuje się w ostatniej operacji współprądowego obniżania ciśnienią, rozdzielano gaz wodorowy po reformingu parowym metanu w ilości 120 000 m /godz, pod ciśnieniem w stadium adsorpcji równym 3,0 MPa abs. i przy ciśnieniu gazu resztowego odbieranego z instalacji równym 0,13 MPa _oabs. Temperatura gazu wodorowego doprowadzanego do instalacji była równa 40 C. Skład elementarny gazu w przeliczeniu na gaz suchy jest następujący: COą- 10,6% objętościowych, C0-9,l% objętościowych, N' -1,1% objętościowych, CH -8,3% objętościowych, ^-70,9% objętościowych.

Instalacja pracuje według harmonogramu, którego czas trwania wynosi 840 sekund, a czas trwania poszczególnych operacji jest następujący:

A - adsorpcja - 280 sekund

El, E2, E3, E4, B4, B3, 82, BI - po 35 sekund

EP, P - po 70 sekund

BO - 335 sekudd

BD 5 75 seknnd

W adsorberach zastosowano następujące sorbenty:

- aktywny tlenek glinowy Rhone Poulenc

- wąskoporowaty węgiel aktywny GAC-616-G firmy Ceca

- zeolitowe sito molekularne 5A firmy Zeochem.

Sumaryczna objętość sorbentów w jednym adsorberze równa jest 42m . W wyniku rozdzielenia gazu wodorowego otrzymywano wodór o czystości 99,8% zawierający do 10 ppm objętości CO i do 5 ppm objętości CO2. Sprawność wydzielania wodoru była równa 88,5% w stosunku do ilości wodoru wprowadzonego z surowcem.

Przykład II. W instalacji adsorpcyjnej jak w przykładzie^ rozdzielono gaz wodorowy po reformingu parowym metanu w ilości 120 000 m / godz i o parametrach jak w przykładzie I.

Instalacja pracuje sposobem według wynalazku i według harmonogramu przedstawionego w tabeli 1, gdzie czas trwania poszczególnych operacji technologicznych jest następujący:

A - adsorpcja - 304 sekundy

El, E2, E3, E4 - obniżania ciśnień, wyrównywanie ciśnień między adsorberamipo 38 sekund

EP - obniżanie ciśnienia do płukania - 76 sekund

BD - wydmuch - 76 sekund

P - płukanie główne - 76 sekund

Po - płukanie oczyszczające - 38 sekund

B4, B3, B2, BI - podwyższania ciśnień, wyrównywania ciśnień między adsorberami, - po 38 sekund

BO - końcowe wyrównywanie ciśnienia - 38 sekund

W wyniku rozdzielania gazu wodorowego otrzymano wodór o czystości 99,95% H2 objętościowych zawierający do 5 ppm objętości CO i do 2 ppm objętości CO2. Sprawność wydzielania wodoru była równa 88,7% w stosunku do ilości wodoru wprowadzanego z surowcem.

163 229

Przykład III. W instalacji adsorpcyjnej jak w przykładzie I i II rozdzielano gaz wodorowy jak w przykładzie 1:2. Instalacja pracuje sposobem według wynalazku i według harmonogramu przedstawionego w tabeli 1, gdzie czas trwania adsorpcji równy jest 320 sekund, a czas trwania pełnego cyklu równy jest 960 sekund. W wyniku rozdzielania gazu wodorowego otrzymywano wodór o czystości 99,85% objętości H?, zawierający do 10 ppm objętości CO i do 5 ppm objętości CO2. Sprawność wydzielania wodoru była równa 89,3% w stosunku do ilości wodoru wprowadzanego z rozdzielanym gazem do instalacji.

Przykład IV. W instalacji adsorpcyjnej jak w przykładzie II i III pracującej sposobem według wynalazku, gdzie czas trwania adsorpcji równy jest 320 sekund, a czas trwania całego cyklu równy jest 960 sekund, zwiększono ilość wodoru stosowanego w operacji płukania oczyszczającego i tym samym obniżono sprawność wydzielania wodoru do poziomu 87,0%, w wyniku czego otrzymano wodór o czystości 99,999% objętości H?.

$

0 tt

CM oO

-3* CO

o.

A CO

u. LU

-3Γ UJ

cM Lu

<

<

<

<

3

cO

m tt

0 o.

en LU

LU

a

Ol tt

3

o_

3

Q- ω

-y LU

cM LU

BO

K) tt

0 o.

Uj

ΰ

tt

a

3

A

CL

-y UJ

CM Lu

0 co

cM tt

cO

tu

φ

0 CL

m LU

UU

co

KI tt

00

-c·

CM

o

PM

•y

a tt

O.

LU

LU

CO

GO

<1

UJ

κι UJ

UJ

<

tt

m co

2

ω

Q

Q_

.y LU

cM LU

0 co

CM CO

3

tt

tt

rC

KI

0

UJ

LU

tt

co

a.

y UJ

CM UJ

s

Ol lO

-y co

JO

LU

«0

HI tt

LU

<

tt

•O co

2

-y

CM

o

CM

3

LU

LU

tt

A tt

C.

w

UJ

rO

_

0

Ul

LU

<t

cO

<0

o.

0

<1 UJ

O CO

CM tt

3

CL

-4r Lu

CO

cO

LU

an

□

tt

2

fO UJ

Φ

0

CM

-d

-y

CM

cQ

cO

tt

A

O.

LU

LU

t>

cO

eC co

2

tt

Ul

m LU

UD

0

<M

y

-y

CM

tt

<O

ao

JO

fi.

tt

tt

tt

UJ

lC

—

rc

O

K>

__

(O

tt

O.

LU

LU

O

CM

-y

CM

aa

CO

CO

<O

CU

UJ

LU

ro

to

O

tO

tt

cO

Q_

UJ

LŁJ

<

oj

0

CM

cM

cfi

CO

tt

JO

a.

LU

Ui

<

cO

LU

•O

ki

0

cc

co

Ol

LU

UJ

tn

cM

JO <

OJ

«0

-y

LO

00

σ»

0

jd £

153 229

ΤΑΚΤ V

ο ΓΜ	Ο οο	cM CO	Od	CL	£5 cO	0. Lu	cj LU		<	<	EB
2	2	Λ ΟΔ	o-	& &	<X LU	po UJ	LU	(O co
οο	Ο» ω	Ο <Χ	CJ LU		o cO	<o LU
	G				60					_	GO
	cA		o	O.	LU	LU				dO	cO
	Ο		CO	LU	CM				o	«Μ	00
	ο.				LU		<		cO	CO	ω
ιη				po						CO	CO
		Ο		UJ	LU				co	cO	co
	α.	ο	Ul	cM				o	CM		tt
				Lu		<		dl	<£	2	ω
			ł»O						m		CO
▼	Ω	CL	Lu	UJ				cO	cO		cO
	οΟ									O.	cO
0J			CM				o	CM	O
			LU		<		Λ	CO	o.		LJ
		CO					_	PO			cO
		LU	UU				Λ	cO		Λ0	cO
	UJ									cO
ο	CM				O	cM	o		<O
		LU		<£			CO	Q-			UU
σ'	Ρθ						•O				cfl
ω	ω				dl	Cl	O.	Λ	o.	2°
	CM				o	cM	O	ao	UU	OO
	UU		<X			cO	O.				UJ
					_	eO				PO	co
	uJ				flO	CO		A	CL	UU	cO
KD				O	CM	Q		t&	UJ	CM	m
	<		CO	CO	o.				UJ	UU
L0				PO				cO		cO
			dl	OO		Ω	CL	LU	Lu	cO
-4			O CO	CM CO	£		cO	Lu	cM LU		ao UU
Ρθ				PO				tO			co
		fO	cO	o.	O CO	O.	LU	UJ		cO
						UJ	CM UJ
βΜ		ο d)	cM cO	O O_					co LU
-		oO	ro oO	Ql	S	Cl LU	po LU	LJ			S
<η
Ο <		OJ	PO	-$r	LO	LO	c*-	OO	CP	o	CO

cJ

Ο ο

;§

163 229 >

μ *ί <

μ

ω	Ο co	cM Cfl	(T	O <O	CL LU	cM LU		<
	CO	O Q_	LU
-ί	CJ αο		A	CL	CM LU			o cO
fC	O O.		CO	Lu	UJ			óo
<Μ		A	Ql	CM Lu			O tO	CM CO
«Τ		CO	LU	LU	<r		cO	o C.
ο	S	O.	CM Lu			O C&	cM cO
cp		LU	LU	<		ĆS	2
αο	α.	CM LU		o cO	cM cO		e
ο-	Lu	LU			Ξ	2		cO
u>	CM UJ		*<	BO	<M CO		A	0.
ιΛ	UJ	<£		CO	O cl		cO	Lu
<Γ			O 0O	<M co		A	C	CM LU
ΓΌ	<-r		CO	O Cl		CO	LU	JJ
fJ		O cO	CJ cO	CL	a	C.	CJ Ld	<£
-		00	O Cl	UJ	UJ
</) Λ <	-	cl	ΓΌ	<t	m	<D		00

fi

153 229

-r OJ	O CO	OJ ω	H	Q_ LU	oJ UJ	<	CO LU
Cl OJ	0-
ol Oj
	CC	po co	s	K) LU	LD		$
O CJ		O Cl					cO UJ
σ»	oj co	O-	0-	04 UJ		s
00		LU
c*	ΗΊ o	A cO	fA LU	LU		cO	<O t0
UJ	o A.						C Lu
in	0	0x	oj UJ	<	o <0	oj (£3
JT		UJ
ΙΌ	A CO	rO LU	LU		co	K) aO	o d
oj						2	cD UJ
-	O-	C4 LU	<	O CA	OJ CO	O.
o
QP	tA LU	UJ		ώ	o	a	flO CO
00					o 0.		cO UJ
f*	OJ LU	<	O cfl	Ol	α	G.
u>
LA	LU		có	«Π CO	A U3	p0 UJ	co d
<r				O O-			co LU
to		O cO	OJ O	o.	a.	oj UJ
CU				UJ
-		ó5	*A cfl	a	HA UJ	LU	<o CO
c? A <		OJ	K)	<*	UA	L$	OQ

163 229

		£		<	Λ LU
ΰ	o eo	Ο-	α_ LU
Ś
52	5	Α Cd	ιη	CO Λ
CM	Ο ο.		<	1 BO	cO LU
W”	ο.	Ο. UJ
Ο
σ	ο* ού	ιη	00	CO CO
00		<	ο 00	Ο o.	<o UJ
	α. U1	o.
ιη	U4	Λ	o C	co a
-4·		ο cd	ο o.		0d LU
ec	O.	cx Lu
CJ
ν·		CO	Λ cO	m	Ci cd
«Ο Ο <	-	<Μ	rC	-4	CD

ιη

Ο ο

ΖΟ ,d

163 229

Fig. 10

Fig. 9

163 229

σ iZ

163 229

R}.6

163 229

163 229

ΡϊςΛ

163 229

o

163 229

Fig.2

163 229

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 10 000 zł

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób selektywnej adsorpcji zmiennociśnieniowej, realizowany w układzie 4-12 adsorberów, z których jeden do czterech adsorberów znajduje się zawsze w stadium adsorpcji, pracującej według cyklicznie powtarzanego harmonogramu i według procesu technologicznego zawierającego kolejno następujące po sobie operacje adsorpcji i współprądowego i wielostopniowego obniżania ciśnienia, gdzie strumienie gazów z poszczególnych stopni obniżania ciśnienia doprowadza się do innych adsorberów, w których wykonuje się operacje odbudowywania ciśnienia i płukania, przeciwprądowego wydmuchu, przeciwprądowego płukania, przeciwprądowego i wielostopniowego odbudowywania ciśnienia, gdzie do adsorbera doprowadza się kolejno strumienie gazów odbierane z innych adsorberów, w których wykonuje się operacje obniżania ciśnienia, końcowego przeciwprądowego wyrównywania ciśnienia częścią gazu odbieranego z innych adsorberów, znajdujących się w stadium adsorpcji, zna mienny tym, że operację płukania wykonuje się w dwóch kolejno następujących po sobie fazach, przy czym w pierwszej fazie wykonuje się płukanie główne, doprowadzając do adsorbera gaz odbierany zawsze z ostatniego stopnia współprądowego obniżania ciśnienia, w przeciwprądzie do przepływu gazu w stadium adsorpcji, a w drugiej fazie wykonuje się płukanie oczyszczające, doprowadzając do adsorbera część gazu odbieranego w stadium adsorpcji z innych adsorberów, w przeciwprądzie do przepływu gazu w stadium adsorpcji, a z drugiego końca adsorbera odbiera się strumienie gazów zawierające składniki wypłukiwane, podczas gdy strumień gazu odbierany z adsorberów, w których wykonywana jest operacja adsorpcji, dzieli się na dwa strumienie, z których jeden odprowadza się z instalacji jako produkt, a drugi doprowadza się przemiennie do adsorbera, w którym wykonywana jest operacja końcowego ..'yrównywania ciśnienia lub bezpośrednio do adsorbera, w którym wykonywana jest operacja płukania oczyszczającego, jeżeli te dwie operacje są wykonywane przemiennie w całym cyklu pracy instalacji, natomiast strumień gazu odbierany z adsorberów, w których wykonywana jest operacja adsorpcji, dzieli się na dwa strumienie, z których jeden odprowadza się z instalacji jako produkt, a drugi doprowadza się przemiennie do zbiornika buforowego lub do adsorbera, w którym wykonywana jest operacja końcowego wyrównywania ciśnienia, a ze zbiornika buforowego gaz następnie doprowadza się do adsorbera, w którym wykonuje się operację płukania oczyszczającego, jeżeli operacje płukania oczyszczającego i końcowego wyrównywania ciśnienia są wykonywane jednocześnie w dwóch różnych adsorberach, a gazy odbierane z adsorberów w trakcie wykonywania operacji wydmuchu doprowadza się do jednego kolektora i dalej tym kolektorem do jednego zbiornika buforowego, a gazy odbierane z adsorberów w trakcie wykonywania operacji płukania głównego i płukania oczyszczającego doprowadza się do drugiego kolektora i dalej tym kolektorem do drugiego zbiornika buforowego, jeżeli operacje wydmuchu i płukania głównego lub oczyszczającego są wykonywane jednocześnie w co najmniej dwóch adsorberach, a następnie gazy z obu zbiorników buforowych łączy się i odprowadza wspólnym kolektorem z instalacji Jako gaz resztow/y.