RU2426046C2 - Способ регулирования множества установок для разделения воздуха путем криогенной дистилляции и множество установок для разделения воздуха, работающих согласно названному способу - Google Patents

Способ регулирования множества установок для разделения воздуха путем криогенной дистилляции и множество установок для разделения воздуха, работающих согласно названному способу Download PDF

Info

Publication number
RU2426046C2
RU2426046C2 RU2008135329/06A RU2008135329A RU2426046C2 RU 2426046 C2 RU2426046 C2 RU 2426046C2 RU 2008135329/06 A RU2008135329/06 A RU 2008135329/06A RU 2008135329 A RU2008135329 A RU 2008135329A RU 2426046 C2 RU2426046 C2 RU 2426046C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
adsorption
cycle
compression
installation
time
Prior art date
Application number
RU2008135329/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2008135329A (ru
Inventor
Жан-Франсуа РОШ (FR)
Жан-Франсуа Рош
Original Assignee
Л`Эр Ликид Сосьете Аноним Пур Л`Этюд Э Л`Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Л`Эр Ликид Сосьете Аноним Пур Л`Этюд Э Л`Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод filed Critical Л`Эр Ликид Сосьете Аноним Пур Л`Этюд Э Л`Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод
Publication of RU2008135329A publication Critical patent/RU2008135329A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2426046C2 publication Critical patent/RU2426046C2/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/047—Pressure swing adsorption
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04006—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
    • F25J3/04078—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression
    • F25J3/0409—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression of oxygen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04151—Purification and (pre-)cooling of the feed air; recuperative heat-exchange with product streams
    • F25J3/04163—Hot end purification of the feed air
    • F25J3/04169—Hot end purification of the feed air by adsorption of the impurities
    • F25J3/04181—Regenerating the adsorbents
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04521—Coupling of the air fractionation unit to an air gas-consuming unit, so-called integrated processes
    • F25J3/04527—Integration with an oxygen consuming unit, e.g. glass facility, waste incineration or oxygen based processes in general
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04769—Operation, control and regulation of the process; Instrumentation within the process
    • F25J3/04775—Air purification and pre-cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04866—Construction and layout of air fractionation equipments, e.g. valves, machines
    • F25J3/04951—Arrangements of multiple air fractionation units or multiple equipments fulfilling the same process step, e.g. multiple trains in a network
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04866—Construction and layout of air fractionation equipments, e.g. valves, machines
    • F25J3/04951—Arrangements of multiple air fractionation units or multiple equipments fulfilling the same process step, e.g. multiple trains in a network
    • F25J3/04957—Arrangements of multiple air fractionation units or multiple equipments fulfilling the same process step, e.g. multiple trains in a network and inter-connecting equipments upstream of the fractionation unit (s), i.e. at the "front-end"
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/10—Nitrogen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/12—Oxygen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/16—Hydrogen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/20—Carbon monoxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/24—Hydrocarbons
    • B01D2256/245—Methane
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/80—Water
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/40001—Methods relating to additional, e.g. intermediate, treatment of process gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/40011—Methods relating to the process cycle in pressure or temperature swing adsorption
    • B01D2259/40013—Pressurization
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/40083—Regeneration of adsorbents in processes other than pressure or temperature swing adsorption
    • B01D2259/40088—Regeneration of adsorbents in processes other than pressure or temperature swing adsorption by heating
    • B01D2259/4009—Regeneration of adsorbents in processes other than pressure or temperature swing adsorption by heating using hot gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/402—Further details for adsorption processes and devices using two beds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/404—Further details for adsorption processes and devices using four beds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/416—Further details for adsorption processes and devices involving cryogenic temperature treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/0407—Constructional details of adsorbing systems
    • B01D53/0438—Cooling or heating systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/60—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using adsorption on solid adsorbents, e.g. by temperature-swing adsorption [TSA] at the hot or cold end
    • F25J2205/66—Regenerating the adsorption vessel, e.g. kind of reactivation gas
    • F25J2205/72—Pressurising or depressurising the adsorption vessel

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)

Abstract

В способе регулирования множества установок для разделения воздуха путем криогенной дистилляции газ, имеющий, по существу, одинаковый состав, направляется из N установок к потребляющему блоку (5). Каждая установка содержит систему колонн для дистилляции газовой смеси (1В, 2В, 3В, 4В), в частности воздуха, и блок для адсорбирования газовой смеси, в частности воздуха (1А, 2А, 3А, 4А), в котором используются, по меньшей мере, два адсорбера. Каждая установка с фазовым сдвигом следует одному и тому же циклу, в котором фаза адсорбции, при высоком давлении цикла, и фаза регенерации со снижением давления сменяют одна другую, завершаясь повторным сжатием в адсорбере. Способ включает стадию, на которой соединяют адсорберы параллельно. Функционирование, по меньшей мере, некоторых из очистительных блоков регулируется так, что стадия повторного сжатия для одной установки начинается в момент времени, отличный от времени начала повторного сжатия для другой установки, причем функционирование адсорбционных блоков (1А, 2А, 3А, 4А) регулируется так, чтобы, по меньшей мере, некоторые из адсорбционных блоков действовали, по меньшей мере, периодически с различными продолжительностями цикла. Использование изобретения позволит свести к минимуму число совпадающих по времени стадий сжатия. 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к способу регулирования множества установок для разделения воздуха путем криогенной дистилляции, включающей, по меньшей мере, две установки для разделения воздуха путем криогенной дистилляции.
Для криогенной дистилляции обрабатываемый газ должен быть сухим и очищенным от диоксида углерода для предотвращения образования льда в холодильной камере.
Одной из наиболее эффективных систем для очистки воздуха является обработка воздуха во входном очистительном блоке. Система включает два цилиндра, из которых один действует в стадии адсорбции, другой в одной из стадий регенерации.
На некоторых предприятиях для производства нужного количества газа размещают множество установок для криогенной дистилляции.
При очистке на начальной стадии одна из стадий линии регенерации состоит в повторном повышении давления в цилиндре, который был в режиме регенерации, перед переключением его на адсорбцию.
Для всего цикла, составляющего от 120 до 300 минут, стадия сжатия обычно занимает время между 5 и 20 минутами. Этот период зависит от потока дополнительного воздуха, имеющегося в распоряжении для повторного сжатия.
В общем, от 2 до 10% воздушного потока (относительно номинальной скорости потока) используются для повышения давления в цилиндре. Поэтому количество воздуха, посылаемого в разделительную установку, во время сжатия соответственно сокращается. На предприятиях с несколькими установками для разделения воздуха стадии линии обезвоживания являются независимыми друг от друга.
На предприятии с числом N воздушных установок (N>=2) существует вероятность того, что до N стадий сжатия совпадут во времени.
Одна цель настоящего изобретения состоит в сведении к минимуму возможного числа совпадающих во времени стадий сжатия.
Согласно одной цели изобретения представляется способ регулирования множества установок для разделения воздуха путем криогенной дистилляции, множество, включающее N установок для разделения газовой смеси, в частности воздуха, где N>1, в котором газ, имеющий, по существу, одинаковый состав, подается из N установок на потребляющий блок, каждая установка включает систему дистиляционных колонн и адсорбционный блок, в котором используются, по меньшей мере, два адсорбера, каждая, с фазовым сдвигом, следует одному и тому же циклу, в котором фаза адсорбции, при высоком давлении цикла, и фаза регенерации со сниженным давлением сменяют одна другую, прерываясь при повторном повышении давления в адсорбере, способ, включающий стадию, на которой адсорберы блока располагаются параллельно, при этом установка имеет время адсорбционного цикла, отличается тем, что функционирование, по меньшей мере, некоторых очистительных установок регулируется так, что стадия повторного сжатия в одной установке начинается в иной момент времени, нежели время начала повторного сжатия в другой установке.
Согласно прочим необязательным аспектам:
- газовую смесь очищают в адсорбционном блоке выше по потоку системы колонн для каждой установки,
- функционирование адсорбционных блоков регулируют так, что стадии повторного сжатия во всех блоках происходят в разные периоды времени,
- функционирование адсорбционных блоков регулируют так, что, по меньшей мере, некоторые из адсорбционных блоков действуют, по меньшей мере, периодически с разными продолжительностями цикла,
- продолжительность цикла, по меньшей мере, одного адсорбционного блока корректируют во время действия так, чтобы стадии повторного сжатия не происходили одновременно,
- газовая смесь представляет собой воздух, и, по меньшей мере, две из установок подают газообразный кислород и/или газообразный азот, который предпочтительно является сжатым, на потребляющий блок,
- адсорбционные блоки регулируют так, чтобы число секунд, кратное отношению M/N, протекало между концом цикла в одной установке и концом цикла в другой установке, где М представляет собой среднюю продолжительность цикла для N установок,
- продолжительность цикла, по меньшей мере, одного адсорбционного блока корректируют в то время, когда цикл все еще продолжается,
- продолжительность цикла, по меньшей мере, одного адсорбционного блока корректируют согласно температуре газа, выходящего из адсорбционного блока, и/или согласно составу газа, выходящего из адсорбционного блока,
- стадия повторного сжатия для одной установки начинается, по меньшей мере, за(через) 90 минут, предпочтительно по меньшей мере, за(через) 75 минут, даже, по меньшей мере, за(через) 50 минут, более того, по меньшей мере, за(через) 40 минут до (после) начала повторного сжатия для другой установки,
- для каждой установки адсорбционный блок включает только два адсорбера.
Согласно еще одной цели изобретения, представляется множество установок для разделения газовой смеси, необязательно воздуха, путем криогенной дистилляции, множество, включающее N установок разделения газовой смеси, где N>1, каждая установка, питающая потребляющий блок газом из воздуха, имеющего, по существу, одинаковый состав, и каждая установка, содержащая систему дистиляционных колонн и адсорбционный блок, в котором используются, по меньшей мере, два адсорбера, каждая, с фазовым сдвигом, следует одному и тому же циклу, в котором фаза адсорбции, при высоком давлении цикла, и фаза регенерации со сниженным давлением сменяют одна другую, прерываясь при повторном повышении давления в адсорбере, способ, включающий стадию, в которой адсорберы блока располагаются параллельно, каждая установка имеет время адсорбционного цикла, отличается тем, что он включает средство регулирования действия, по меньшей мере, некоторых из очистительных блоков так, что стадия повторного сжатия в одной установке начинается в иной момент времени, нежели время начала повторного сжатия в другой установке.
По выбору, множество включает общий нагреватель (RC) для нагревания регенерационного газа, выходящего из первой системы колонн первой из N установок выше по потоку первого адсорбционного блока, и для нагревания регенерационного газа, выходящего из второй системы колонн второй из N установок выше по потоку второго адсорбционного блока.
Изобретение описывается более подробно со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:
Фиг.1 показывает число одновременных циклов сжатия в данный момент без применения изобретения.
Фиг.2 показывает число одновременных циклов сжатия в данный момент при использовании изобретения.
Фиг.3 и 4 показывают вариации в продолжительностях циклов для множества из четырех установок для разделения воздуха согласно изобретению.
Фиг.5 показывает вариации температур потоков, входящих в адсорбционный цилиндр и выходящих из него.
Фиг.6 показывает множество из четырех установок для разделения воздуха согласно изобретению.
Фиг.1, с числом одновременных циклов сжатия по у-оси и временем по х-оси, показывает, что на предприятии с четырьмя блоками для разделения воздуха, питающими одного и того же потребителя, могут происходить одновременно 2, 3 или 4 сжатия, имея результатом снижение чистоты и/или количества продукта для конечного потребителя, снабжаемого несколькими установками.
Изобретение применимо ко всем способам разделения воздуха, по меньшей мере, с двойной колонной (колонна среднего давления и колонна низкого давления) при производстве кислорода, именуемом нагнетанием: то есть жидкий кислород, выводимый со дна колонны низкого давления, нагнетается под давлением выше чем 10 бар, перед испарением в одном или более теплообменников.
Изобретение также применимо к установке, производящей неочищенный кислород по принципу перемешивающей колонны.
Изобретение заключается в определении для каждого цикла каждого блока для разделения воздуха, должен ли этот цикл быть слегка увеличен или, напротив, слегка сокращен, для обеспечения того, что в конечном итоге все линии различных блоков для разделения воздуха будут десинхронизированы.
При нормальном завершении цикла в цилиндре состояние функционирования цикла в других блоках служит основанием для расчета числа минут, на которые цикл в рассматриваемом цилиндре должен быть продлен или сокращен.
Например, для цилиндра, уже находящегося в стадии повторного сжатия, продолжительность цикла другого(-гих) блока(-ков) увеличивается (внутри приемлемого предела, например, 10 минут), чтобы дождаться, если возможно, завершения стадии повторного сжатия в другой системе.
Как показано в Фиг.3 и 4, оператор определяет контрольный блок, здесь блок 4. Расчет для всех блоков проводится, когда контрольный блок находится близко к завершению своего цикла (то есть при значении «Продолжительность Цикла - ДельтаМакс»).
ДельтаМакс представляет собой максимально допустимое изменение цикла для корректировки продолжительности цикла.
Каждый блок находится в одной стадии цикла (непременно более короткой, чем контрольный блок).
Поэтому имеет место ситуация:
- блок 1 при времени О,
- блок 2 при времени Р,
- блок 3 при времени Q,
и контрольный блок 4 при времени R, где R = (Продолжительность Цикла) - (ДельтаМакс) = 4М - (ДельтаМакс)
Допустим, что М = (Продолжительность Цикла)/4.
Теперь можно рассчитать неизвестные значения А, В, С и D, которые будут ограничивать или увеличивать циклы блоков 1, 2, 3 или 4, чтобы иметь М минут между двумя концами циклов.
Должна быть решена система следующих задач:
4M-R+O+A-D=М
Р-О+В-А=М
Q-P+C-B=М
R-Q+D-C=М
Пусть:
А=R-O-3·M+D
В=R-P-2·M+D
С=R-Q-M+D
При любом D; эта система имеет бесконечное число решений, но известно, что А, В, С и D должны быть между -ДельтаМакс и +ДельтаМакс.
Допустим, что D таково, что A+B+C+D=0 (когда система стабильна, решение должно быть A=B=C=D=0).
Это дает D=(-3·R+O+P+Q+6·M)/4.
Тогда решение системы:
D = Максимум(-ДельтаМакс; Минимум(+ДельтаМакс;
(-3·R+O+P+Q+6·M)/4))
С = Максимум(-ДельтаМакс; Минимум(+ДельтаМакс;
(-3·Q+R+O+P+2·M)/4))
В = Максимум(-ДельтаМакс; Минимум(+ДельтаМакс;
(-3·P+Q+R+O-2·M)/4))
А = Максимум(-ДельтаМакс; Минимум(+ДельтаМакс;
(-3·O+P+Q+R-6·M)/4))
Вышеописанный способ расчета является простым; очевидно, могут обсуждаться другие, более сложные способы.
Благодаря изобретению максимальное потребление энергии соответствует общему расчетному потреблению плюс дополнительное потребление, соответствующее однократному сжатию. Это существенно помогает снизить размеры и тем самым стоимость системы снабжения электрической энергией.
Например, при четырех установках для разделения воздуха, 5% потребления воздуха на повторное сжатие, и энергии сжатия воздуха, обеспеченной расширением водяного пара, максимальное расходование пара для четырех установок должно быть 4·Расчет+5%·Расчет=405 Расчет вместо 4·Расчет+4·5%·Расчет=420 Расчет согласно прототипу.
Максимальное время, которое система может использовать, зависит от нагрузки блока. Тем самым при высокой нагрузке система может увеличивать или сокращать продолжительность цикла на 5 минут (например). При пониженной нагрузке (при более длинной линии) система может увеличивать или сокращать продолжительность цикла на 10 минут.
При пониженной нагрузке продолжительность цикла также может быть увеличена на 10 минут и сокращена на 20 минут (согласно течению стадии охлаждения, то есть температура отходящего газа, покидающего цилиндр в стадии охлаждения, является достаточно низкой). Как показано на Фиг.5, температура на выпускном патрубке цилиндра падает в начале цикла, затем повышается до достижения теплового максимума, около 105 минут на чертеже. Как только этот максимум был пройден, продолжительность цикла может быть сокращена, например, если температура отходящего газа является более низкой, чем нормальная температура отходящего газа +10°С, и чем температура окружающей среды +10°С.
Предел максимального увеличения цикла может быть отрегулирован путем повышения содержания диоксида углерода на выходе из цилиндра выше данного порогового значения. Например, если содержание диоксида углерода увеличивается до 1 млн-1 выше порогового значения, цилиндр должен быть заменен.
Таким образом, разница между началами двух стадий повторного сжатия для двух установок системы составляет около 37 минут.
Эта система также обеспечивает применение одного и того же нагревателя для двух или более блоков. Это обусловливается тем, что периоды регенерации горячего газа также являются десинхронизированными.
Поскольку общая скорость потока сжатого газа во всех воздушных компрессорах варьирует меньше, чем в прототипе, меньше варьирует и их энергопотребление, тем самым обеспечивая дополнительное преимущество:
Когда энергия сжатия получается от расширения водяного пара, то расходование пара варьирует меньше (меньшие колебания в сети паропроводов, тем самым нет риска падения давления в паровом коллекторе).
Когда компрессор имеет привод от электромотора, становится гораздо более простым прогнозирование потребления блоком электрической энергии, и тем самым оптимизируются платежи (в особенности, если стоимость энергии рассчитывается по фиксированной части и переменной части).
Фиг.6 показывает множество из четырех установок для разделения воздуха. Установка 1 получает сжатый воздух 1C. Этот воздух очищается в адсорбционном блоке 1А, цикл которого отрегулирован согласно изобретению, и адсорбционный блок производит отходящий газовый поток 1W, который служит для регенерации, этот поток 1R выходит из системы дистиляционных колонн 1В. Очищенный воздух 1Е подается в систему колонн 1В и разделяется с образованием газообразного кислорода 1GOX путем испарения нагнетаемого жидкого кислорода или любым другим известным способом.
Каждая из установок 2, 3 и 4 работает, по существу, таким же образом, как описано для установки 1, и они подробно не описываются. Например, установки от 1 до 4 могут представлять собой нагнетательные блоки, как описано в книге "The Technology of Catalytic Oxidations", Editions Technip, авторы Arpentinier et al., или установки с перемешивающими колоннами. Потоки 1GOX, 2GOX, 3GOX и 4GOX направляются в потребляющий блок 5, такой как блок для газификации или блок частичного окисления.
Общий нагреватель служит для нагревания регенерационных потоков 1R, 2R, поскольку повторное нагревание двух потоков не происходит одновременно.
Легко понять, что изобретение может быть использовано во множестве установок для разделения смеси, имеющей в качестве своих главных компонентов водород и/или монооксид углерода, и/или метан, и/или азот.

Claims (8)

1. Способ регулирования множества установок для разделения воздуха путем криогенной дистилляции, при этом множество содержит N установок для разделения воздуха (1, 2, 3, 4), где N>1, в котором газ, имеющий, по существу, одинаковый состав, направляется из N установок к потребляющему блоку (5), каждая установка содержит систему колонн для дистилляции газовой смеси (1В, 2В, 3В, 4В), в частности воздуха, и блок для адсорбирования газовой смеси, в частности воздуха (1А, 2А, 3А, 4А), в котором используются, по меньшей мере, два адсорбера, каждая, с фазовым сдвигом, следует одному и тому же циклу, в котором фаза адсорбции при высоком давлении цикла и фаза регенерации со снижением давления сменяют одна другую, завершаясь повторным сжатием в адсорбере, при этом способ включает стадию, на которой соединяют адсорберы параллельно, каждая установка имеет продолжительность цикла адсорбции, отличающийся тем, что функционирование, по меньшей мере, некоторых из очистительных блоков регулируется так, что стадия повторного сжатия для одной установки начинается в момент времени, отличный от времени начала повторного сжатия для другой установки,
причем функционирование адсорбционных блоков (1А, 2А, 3А, 4А) регулируется так, чтобы, по меньшей мере, некоторые из адсорбционных блоков действовали, по меньшей мере, периодически с различными продолжительностями цикла.
2. Способ по п.1, в котором функционирование адсорбционных блоков (1А, 2А, 3А, 4А) регулируется так, чтобы все стадии повторного сжатия блоков происходили в разные периоды времени.
3. Способ по п.1, в котором продолжительность цикла, по меньшей мере, одного блока (1А, 2А, 3А, 4А) корректируется во время функционирования так, чтобы стадии повторного сжатия не были одновременными.
4. Способ по п.1 или 2, в котором газовая смесь представляет собой воздух, и, по меньшей мере, две из установок подают газообразный кислород и/или газообразный азот к потребляющему блоку.
5. Способ по п.1 или 2, в котором адсорбционные блоки (1А, 2А, 3А, 4А) регулируются так, чтобы число секунд, кратное отношению M/N, проходило между концом цикла одной установки и концом цикла другой установки, где М представляет собой среднюю продолжительность цикла для N установок.
6. Способ по п.1 или 2, в котором продолжительность цикла, по меньшей мере, одного адсорбционного блока (1А, 2А, 3А, 4А) корректируется в то время, когда цикл все еще продолжается.
7. Способ по п.1 или 2, в котором продолжительность цикла, по меньшей мере, одного адсорбционного блока (1А, 2А, 3А, 4А) корректируется согласно температуре газа (1W), выходящего из адсорбционного блока, и/или согласно составу газа (1W), выходящего из адсорбционного блока.
8. Способ по п.1 или 2, в котором стадия повторного сжатия для одной установки начинается, по меньшей мере, за 90 мин до начала повторного сжатия для другой установки или через 90 мин после начала повторного сжатия другой установки.
RU2008135329/06A 2006-01-31 2007-01-18 Способ регулирования множества установок для разделения воздуха путем криогенной дистилляции и множество установок для разделения воздуха, работающих согласно названному способу RU2426046C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0650333 2006-01-31
FR0650333A FR2896861B1 (fr) 2006-01-31 2006-01-31 Procede de regulation d'un ensemble d'appareils de separation d'air par distillation cryogenique et ensemble d'appareils de separation d'air operant selon ledit procede

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008135329A RU2008135329A (ru) 2010-03-10
RU2426046C2 true RU2426046C2 (ru) 2011-08-10

Family

ID=37309524

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008135329/06A RU2426046C2 (ru) 2006-01-31 2007-01-18 Способ регулирования множества установок для разделения воздуха путем криогенной дистилляции и множество установок для разделения воздуха, работающих согласно названному способу

Country Status (11)

Country Link
US (1) US20090038337A1 (ru)
EP (1) EP1982131A2 (ru)
JP (1) JP5054032B2 (ru)
CN (1) CN101379355B (ru)
AU (1) AU2007211589B2 (ru)
CA (1) CA2640270A1 (ru)
FR (1) FR2896861B1 (ru)
RU (1) RU2426046C2 (ru)
UA (1) UA95938C2 (ru)
WO (1) WO2007088107A2 (ru)
ZA (1) ZA200806115B (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2776950C2 (ru) * 2017-11-16 2022-07-29 Хромакон Аг Способ контроля, оценки и регулирования циклического хроматографического процесса очистки

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3040665A1 (de) * 2014-12-30 2016-07-06 Linde Aktiengesellschaft Destillationssäulen-system und anlage zur erzeugung von sauerstoff durch tieftemperaturzerlegung von luft

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4197095A (en) * 1978-08-31 1980-04-08 Pall Corporation Heatless adsorbent fractionators with microprocessor cycle control and process
US4475929A (en) * 1978-12-05 1984-10-09 Union Carbide Corporation Selective adsorption process
US4375363A (en) * 1978-12-05 1983-03-01 Union Carbide Corporation Selective adsorption process for production of ammonia synthesis gas mixtures
FR2534827A1 (fr) * 1982-10-22 1984-04-27 Air Liquide Procede de traitement de gaz par adsorption comportant plusieurs adsorbeurs en phase de production simultanee
US4816043A (en) * 1985-05-31 1989-03-28 Wilkerson Coporation Adsorption-desorption fluid fractionation with cycle phase switching controlled by purge and saturation front conditions
US4693730A (en) * 1986-07-24 1987-09-15 Union Carbide Corporation Pressure swing adsorption product purity control method and apparatus
US4806136A (en) * 1987-12-15 1989-02-21 Union Carbide Corporation Air separation method with integrated gas turbine
US5174796A (en) * 1991-10-09 1992-12-29 Uop Process for the purification of natural gas
US5560763A (en) * 1995-05-24 1996-10-01 The Boc Group, Inc. Integrated air separation process
US5802872A (en) * 1997-07-30 1998-09-08 Praxair Technology, Inc. Cryogenic air separation with combined prepurifier and regenerators
US5896755A (en) * 1998-07-10 1999-04-27 Praxair Technology, Inc. Cryogenic rectification system with modular cold boxes
US5997612A (en) * 1998-07-24 1999-12-07 The Boc Group, Inc. Pressure swing adsorption process and apparatus
US6073463A (en) * 1998-10-09 2000-06-13 Air Products And Chemicals, Inc. Operation of a cryogenic air separation unit which intermittently uses air feed as the repressurization gas for a two bed PSA system
FR2790823B1 (fr) * 1999-03-12 2001-06-15 Air Liquide Procede et installation de purification et de separation d'air par voie cryogenique sans pre-refroidissement
JP3891773B2 (ja) * 2000-10-20 2007-03-14 大陽日酸株式会社 ガスの分離精製方法及びその装置
FR2819045A1 (fr) * 2000-12-29 2002-07-05 Air Liquide Procede d'alimentation en air d'au moins une unite a turbine a gaz et d'au moins une unite de distillation d'air, et installation de mise en oeuvre
FR2818920B1 (fr) * 2000-12-29 2003-09-26 Air Liquide Procede de traitement d'un gaz par absorption et installation correspondante
US20020139246A1 (en) * 2001-01-03 2002-10-03 Ravi Kumar Multi-bed adsorption process for air purification
ATE340629T1 (de) * 2001-01-25 2006-10-15 Air Prod & Chem Verfahren zum betrieb eines temperaturwechsel- adsorptionssystems und entsprechende vorrichtung
JP3545377B2 (ja) * 2001-08-07 2004-07-21 日本酸素株式会社 空気液化分離用空気の精製装置および方法
FR2828729B1 (fr) * 2001-08-14 2003-10-31 Air Liquide Installation de production d'oxygene sous haute pression par distillation d'air
US6709486B2 (en) * 2002-04-08 2004-03-23 Air Products And Chemicals, Inc. Pressure swing adsorption process with controlled internal depressurization flow
GB0216914D0 (en) * 2002-07-19 2002-08-28 Air Prod & Chem Process and apparatus for treating a feed gas
FR2844344B1 (fr) * 2002-09-11 2005-04-08 Air Liquide Installation de production de grandes quantites d'oxygene et/ou d'azote
CN1287886C (zh) * 2004-06-11 2006-12-06 成都天立化工科技有限公司 一种改进的两段变压吸附制富氧方法
US7591992B2 (en) * 2006-01-25 2009-09-22 Air Products And Chemicals, Inc. Hydrogen production process with regenerant recycle
US8709136B2 (en) * 2012-04-03 2014-04-29 Air Products And Chemicals, Inc. Adsorption process

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2776950C2 (ru) * 2017-11-16 2022-07-29 Хромакон Аг Способ контроля, оценки и регулирования циклического хроматографического процесса очистки

Also Published As

Publication number Publication date
UA95938C2 (ru) 2011-09-26
ZA200806115B (en) 2009-07-29
CN101379355A (zh) 2009-03-04
FR2896861B1 (fr) 2008-07-18
AU2007211589A1 (en) 2007-08-09
CN101379355B (zh) 2012-08-08
RU2008135329A (ru) 2010-03-10
EP1982131A2 (en) 2008-10-22
WO2007088107A2 (en) 2007-08-09
WO2007088107A3 (en) 2007-09-13
US20090038337A1 (en) 2009-02-12
JP5054032B2 (ja) 2012-10-24
JP2009525454A (ja) 2009-07-09
CA2640270A1 (en) 2007-08-09
AU2007211589B2 (en) 2011-02-03
FR2896861A1 (fr) 2007-08-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2460573C2 (ru) Усовершенствования в способах короткоцикловой адсорбции
KR101992008B1 (ko) Tepsa 시스템용 히터 장치
RU2414659C2 (ru) Способ и устройство для выделения продуктов из синтез-газа
RU2508158C2 (ru) Способ и устройство для отделения диоксида углерода от отходящего газа работающей на ископаемом топливе энергоустановки
CN109690215A (zh) 工业气体场所与液氢生产的一体化
JP6121449B2 (ja) 脱水装置、ガス圧縮システム、及び脱水方法
KR19990063146A (ko) 유입 공기 조건을 고려한 공기 예비정제기 조작방법 및 장치
EA016640B1 (ru) Способ регенерации слоев адсорбента
EP3819574A1 (en) Pressure equalizing system for air separation purification and control method
KR101722295B1 (ko) 산소-연소 프로세스로부터 습식 ｃｏ₂농후 가스 스트림을 건조하기 위한 방법
WO2015181553A2 (en) Improvements in air purification units
RU2426046C2 (ru) Способ регулирования множества установок для разделения воздуха путем криогенной дистилляции и множество установок для разделения воздуха, работающих согласно названному способу
RU2280826C2 (ru) Способ частичного сжижения природного газа и установка для его реализации
JP2014515074A (ja) Ｃｏ２捕捉のための廃熱を制御するためのシステム及び方法
RU2519482C2 (ru) Способ и устройство для отделения газообразного компонента
KR102247315B1 (ko) 고압 이산화탄소 가스 정제장치
CN115350566A (zh) 一种改进的低温甲醇洗co2解吸及利用解吸气的装置及工艺
CN108348835B (zh) 用于处理天然气的再生筛材料
JPH10225609A (ja) パラメトリックガスクロマトグラフィーによる気体のバルク分離方法
Morosuk et al. Evaluation of a novel concept for LNG regasification in an industrial complex
JP7195942B2 (ja) 水素製造システム、水素製造装置制御プログラム、及び、水素製造装置の洗浄方法
KR20220124949A (ko) 고압 이산화탄소 가스 정제장치
RU2486943C1 (ru) Способ обогащения неоногелиевой смеси и установка для его реализации
WO2022234430A1 (en) Process and apparatus for recovering co2
JP2002167204A (ja) 混合ガスの分離方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140119