RU2574439C2 - Air purification - Google Patents
Air purification Download PDFInfo
- Publication number
- RU2574439C2 RU2574439C2 RU2014118929/05A RU2014118929A RU2574439C2 RU 2574439 C2 RU2574439 C2 RU 2574439C2 RU 2014118929/05 A RU2014118929/05 A RU 2014118929/05A RU 2014118929 A RU2014118929 A RU 2014118929A RU 2574439 C2 RU2574439 C2 RU 2574439C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- adsorbent
- adsorbents
- feed
- analyzer
- layer
- Prior art date
Links
- 238000004887 air purification Methods 0.000 title abstract description 3
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 claims abstract description 310
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N nitrous oxide Inorganic materials [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 98
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 63
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 63
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 60
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 60
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N al2o3 Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 55
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims abstract description 48
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims abstract description 48
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims abstract description 43
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 57
- 230000001172 regenerating Effects 0.000 claims description 56
- 239000001272 nitrous oxide Substances 0.000 claims description 48
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 22
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 15
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims description 11
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 5
- 229910052680 mordenite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- JYIBXUUINYLWLR-UHFFFAOYSA-N aluminum;calcium;potassium;silicon;sodium;trihydrate Chemical compound O.O.O.[Na].[Al].[Si].[K].[Ca] JYIBXUUINYLWLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- UNYSKUBLZGJSLV-UHFFFAOYSA-L calcium;1,3,5,2,4,6$l^{2}-trioxadisilaluminane 2,4-dioxide;dihydroxide;hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[OH-].[OH-].[Ca+2].O=[Si]1O[Al]O[Si](=O)O1.O=[Si]1O[Al]O[Si](=O)O1 UNYSKUBLZGJSLV-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 229910052676 chabazite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910001603 clinoptilolite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 229910001884 aluminium oxide Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 154
- 239000003570 air Substances 0.000 description 109
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 84
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 27
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 22
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 18
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 15
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 11
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 10
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 10
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 9
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 9
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitrogen oxide Substances O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- GLQOALGKMKUSBF-UHFFFAOYSA-N [amino(diphenyl)silyl]benzene Chemical compound C=1C=CC=CC=1[Si](C=1C=CC=CC=1)(N)C1=CC=CC=C1 GLQOALGKMKUSBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 8
- 101710039462 SELMODRAFT_120716 Proteins 0.000 description 7
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 7
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 5
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 4
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 4
- 229910052813 nitrogen oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 3
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 3
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- -1 ethylene, propylene, acetylene Chemical group 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000001184 potassium carbonate Substances 0.000 description 3
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 description 3
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical class OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 2
- 239000001099 ammonium carbonate Substances 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000002596 correlated Effects 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000383 hazardous chemical Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000011068 load Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000000737 periodic Effects 0.000 description 2
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M potassium hydroxide Inorganic materials [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 2
- 239000004254 Ammonium phosphate Substances 0.000 description 1
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M NaHCO3 Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 240000007313 Tilia cordata Species 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 239000002156 adsorbate Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 235000012538 ammonium bicarbonate Nutrition 0.000 description 1
- 235000012501 ammonium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 235000019289 ammonium phosphates Nutrition 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000010421 standard material Substances 0.000 description 1
- 239000011550 stock solution Substances 0.000 description 1
- 125000000383 tetramethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 230000001052 transient Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND
[0001] Изобретение относится к удалению воды, углекислого газа и закиси азота, и в некоторых случаях также углеводородов, из воздушного потока перед криогенным разделением воздуха.[0001] The invention relates to the removal of water, carbon dioxide and nitrous oxide, and in some cases also hydrocarbons, from the air stream before cryogenic separation of air.
[0002] Криогенное разделение воздуха требует стадии предварительной очистки для удаления как высококипящих, так и опасных материалов. Основные высококипящие компоненты воздуха включают в себя воду и углекислый газ. Если удаление этих примесей из окружающего сырьевого воздуха не достигается, то вода и углекислый газ могут замерзнуть в холодных секциях способа разделения, таких как теплообменники и сборники жидкого кислорода (LOX). Это может привести к падению давления, изменениям расхода и эксплуатационным проблемам. Различные опасные материалы также должны быть восстановлены, в том числе ацетилен и другие углеводороды. Высококипящие углеводороды, если их не удалить, могут концентрироваться в секции жидкого кислорода колонны, что приводит к потенциальной опасности взрыва.[0002] Cryogenic separation of air requires a preliminary purification step to remove both high boiling and hazardous materials. The main high boiling air components include water and carbon dioxide. If the removal of these impurities from the surrounding raw air is not achieved, then water and carbon dioxide can freeze in cold sections of the separation method, such as heat exchangers and liquid oxygen collectors (LOX). This can lead to pressure drops, flow changes and operational problems. Various hazardous materials must also be reduced, including acetylene and other hydrocarbons. High boiling hydrocarbons, if not removed, can be concentrated in the liquid oxygen section of the column, which leads to a potential explosion hazard.
[0003] Известно, что оксиды азота также должны быть удалены. Минорный компонент воздуха - закись азота N2O, который присутствует в окружающем воздухе при приблизительно 0,3 части на миллион. Она имеет сходные физические свойства с углекислым газом и, следовательно, представляет собой потенциальную эксплуатационную проблему из-за образования твердых веществ в колонне и теплообменниках криогенной дистилляционной установки. Кроме того, закись азота, как известно, улучшает сгорание органических материалов и является ударочувствительной.[0003] It is known that nitrogen oxides must also be removed. The minor component of the air is N 2 O nitrous oxide, which is present in ambient air at about 0.3 ppm. It has similar physical properties to carbon dioxide and, therefore, poses a potential operational problem due to the formation of solids in the column and heat exchangers of the cryogenic distillation unit. In addition, nitrous oxide is known to improve the combustion of organic materials and is shock-sensitive.
Таким образом, закись азота, также представляет угрозу безопасности. Углеводороды, такие как этилен, ацетилен, бутан, пропилен и пропан, являются дополнительными примесями, которые желательно удалить до криогенного разделения воздуха.Therefore, nitrous oxide also poses a safety hazard. Hydrocarbons, such as ethylene, acetylene, butane, propylene and propane, are additional impurities that it is desirable to remove before cryogenic separation of air.
[0004] Предварительная очистка воздуха обычно проводится с помощью адсорбционных газопоглотительных способов. Они могут работать посредством адсорбции с переменной температурой (TSA), как описано в патенте США 4541851 и 5137548 или Ю. Гемминген ("Конструкции адсорбционных сушилок на заводах по разделению воздуха" Отчеты по технологии 54/1994, Линде), посредством адсорбции с переменным давлением (PSA), как описано в патенте США 4711645, 5232474 или С.В. Скарстром ("Безнагревное фракционирование газов над твердыми адсорбентами" т. II, 95, Н.В. Ли (Ед), CRC Press, Кливленд, Огайо 1972), или посредством вариаций этих способов, таких как термически улучшенная адсорбция с переменным давлением (TEPSA), как описано в патенте США 5614000, или адсорбция с переменной температурой и давлением, как описано в патенте США 5855650.[0004] Preliminary air purification is usually carried out using adsorption getter methods. They can operate by means of variable temperature adsorption (TSA), as described in US Pat. Nos. 4,541,851 and 5,137,548 or U. Gemmingen ("Designs of Adsorption Dryers in Air Separation Plants" Technology
[0005] Как правило, предварительная очистка воздуха осуществляется путем адсорбции загрязняющих газовых компонентов из воздуха путем адсорбции на твердом адсорбенте с периодической регенерацией адсорбента. В таких способах воздух подается в контакте, по меньшей мере, с двумя слоями твердых адсорбентов, чтобы адсорбировать компоненты с целью удаления, концентрация этих компонентов постепенно увеличивается в адсорбентах. Концентрация каждого из удаленных газовых компонентов в адсорбенте не будет равномерной, но будет наибольшей на верхнем по потоку конце слоя адсорбента и будет уменьшаться постепенно по ходу зоны массообмена в адсорбенте. Если способ проводится в течение неопределенного времени, зона массообмена будет постепенно перемещаться ниже по потоку в слое адсорбента, пока компонент, который должен быть удален, не выйдет из нижнего по потоку конца слоя. Перед этим необходимо регенерировать адсорбент.[0005] Typically, air pre-treatment is carried out by adsorption of polluting gas components from air by adsorption on a solid adsorbent with periodic regeneration of the adsorbent. In such methods, air is supplied in contact with at least two layers of solid adsorbents in order to adsorb components in order to remove them; the concentration of these components gradually increases in the adsorbents. The concentration of each of the removed gas components in the adsorbent will not be uniform, but it will be the highest at the upstream end of the adsorbent layer and will decrease gradually along the mass transfer zone in the adsorbent. If the method is carried out for an indefinite time, the mass transfer zone will gradually move downstream in the adsorbent bed until the component to be removed leaves the downstream end of the bed. Before this, it is necessary to regenerate the adsorbent.
[0006] В системах адсорбции с переменным давлением (PSA), это делается путем остановки потока газа, подлежащего обработке, в адсорбенте, сброса давления в адсорбенте и, как правило, путем пропускания потока регенерирующего газа, с низким содержанием компонента, адсорбированного на слое, через слой противотоком к направлению подачи продукта. Поскольку компонент, который будучи удаленным, адсорбируют, в то время как слой находится в процессе работы, процесс адсорбции будет генерировать тепло адсорбции, вызывая тепловой импульс с целью продвижения ниже по потоку через адсорбент. В процессе регенерации, тепло должно подаваться для десорбции газового компонента, который был адсорбирован на слое. В системах адсорбции с переменным давлением PSA, одна направлена на начало регенерации до того, как тепловой импульс достиг нижнего по потоку конца слоя; направление движения теплового импульса меняют с помощью противоточного потока регенерирующего газа, и тепло, полученное от адсорбции газообразного компонента, о котором идет речь, используют для десорбции того компонента в процессе регенерации. Одна, таким образом, избегает необходимости подачи тепла во время стадии регенерации. Однако, короткое время цикла (время подачи обычно 10-15 мин), используемое для того, чтобы избежать теплового импульса, покидающего слой адсорбента, требует частого сброса давления слоя, во время которого сырьевой газ выпускают и утрачивают («распределительная потеря»). Кроме того, обычно используют два слоя адсорбента, причем один из них в процессе работы, в то время как другой регенерируют. Сброс давления и регенерация одного слоя должны происходить в течение короткого времени, при котором другой слой находится в процессе работы, и быстрое восстановление давления может привести к изменениям в переходном процессе в сырьевых и продуктовых потоках, которые могут негативно повлиять на работу установки.[0006] In variable pressure adsorption (PSA) systems, this is done by stopping the flow of gas to be treated in the adsorbent, depressurizing the adsorbent, and typically by passing a flow of regenerating gas with a low content of the component adsorbed on the bed, through the bed countercurrent to the direction of flow of the product. Since the component, which is removed, is adsorbed while the layer is in operation, the adsorption process will generate heat of adsorption, causing a heat pulse to move downstream through the adsorbent. During the regeneration process, heat must be supplied to desorb the gas component that has been adsorbed on the bed. In PSA variable pressure adsorption systems, one is directed towards the start of regeneration before the heat pulse reaches the downstream end of the layer; the direction of movement of the heat pulse is changed using the countercurrent flow of the regenerating gas, and the heat obtained from the adsorption of the gaseous component in question is used to desorb that component in the regeneration process. One thus avoids the need for heat supply during the regeneration step. However, the short cycle time (usually 10-15 minutes), used to avoid the heat pulse leaving the adsorbent bed, requires frequent depressurization of the bed during which the feed gas is released and lost (“distribution loss”). In addition, usually two layers of adsorbent are used, one of which is in operation, while the other is regenerated. Pressure relief and regeneration of one layer should take place within a short time, during which the other layer is in the process of operation, and rapid restoration of pressure can lead to changes in the transient process in the raw materials and product flows, which can adversely affect the operation of the installation.
[0007] Альтернативная процедура известна как адсорбция с переменной температурой (TSA). В TSA, время цикла увеличивают (время подачи обычно 2-12 ч) и упомянутому выше тепловому импульсу позволяют выходить из нижнего по потоку конца слоя адсорбента во время подачи сырья или в процессе работы. Для достижения регенерации, таким образом, необходимо подводить тепло для десорбции адсорбированного газового компонента. С этой целью, используемый регенерирующий газ нагревают в течение периода для производства теплового импульса, движущегося через слой, противотоком к нормальному направлению подачи. Этот поток нагретого регенерирующего газа обычно сопровождается потоком холодного регенерирующего газа, который продолжает перемещение теплового импульса через слой в направлении верхнего по потоку конца. TSA характеризуется длительным временем цикла по сравнению с PSA. TSA является энергоемким, так как необходимо подводить регенерирующий газ, нагретый до высокой температуры, такой как 150-200°С, чтобы обеспечить десорбцию наиболее сильно адсорбированного компонента из слоя. Обычно также предварительно охлаждают воздух, подлежащий обработке, с тем, чтобы свести к минимуму количество воды, которое должно быть адсорбировано на слое, что дополнительно увеличивает производственные и энергетические затраты.[0007] An alternative procedure is known as variable temperature adsorption (TSA). In the TSA, the cycle time is increased (the delivery time is usually 2-12 hours) and the heat pulse mentioned above is allowed to exit the downstream end of the adsorbent layer during the supply of raw materials or during operation. To achieve regeneration, therefore, heat must be supplied to desorb the adsorbed gas component. To this end, the regeneration gas used is heated for a period to produce a heat pulse moving through the bed, countercurrent to the normal flow direction. This heated regenerating gas stream is usually accompanied by a cold regenerating gas stream that continues to move the heat pulse through the bed toward the upstream end. TSA has a longer cycle time than PSA. TSA is energy-intensive since it is necessary to supply regenerative gas heated to a high temperature, such as 150-200 ° C, to ensure the desorption of the most strongly adsorbed component from the layer. Typically, the air to be treated is also precooled in order to minimize the amount of water that must be adsorbed on the bed, which further increases production and energy costs.
[0008] В обычном способе TSA предварительной очистки воздуха, двойной слой используется для удаления, по существу, всей воды и углекислого газа, присутствующих в сырьевом потоке воздуха. Поскольку вода более тяжело адсорбируется двумя соединениями, слои, как правило, используют, пока углекислый газ не начинает прорываться через слой адсорбента. Больше СО2, чем N2O присутствует в сырьевом потоке воздуха, но поскольку 13X имеет большую способность для CO2, чем для N2O, если слои работают до прорыва CO2, значительное количество N2O прорвется из слоя, и может вызвать проблемы ниже по потоку в криогенной ректификационной установке.[0008] In the conventional TSA air pre-treatment method, a double layer is used to remove substantially all of the water and carbon dioxide present in the feed air stream. Since water is more heavily adsorbed by the two compounds, the layers are usually used until carbon dioxide begins to break through the adsorbent layer. More CO 2 than N 2 O is present in the raw air stream, but since 13X has a greater ability for CO 2 than for N 2 O, if the layers work before the CO 2 breakthrough, a significant amount of N 2 O will break out of the layer, and can cause downstream problems in a cryogenic distillation unit.
[0009] Патенты США 4249915 и 4472178 раскрывают адсорбционный способ, в котором влага и углекислый газ удаляется из атмосферного воздуха путем адсорбции в отдельных соответствующих слоях. Содержащий влагу слой регенерируют путем PSA в течение относительно короткого рабочего цикла, в то время как слой, содержащий углекислый газ, регенерируют термически при значительно более длительных интервалах времени. Хотя есть определенные преимущества этого устройства, производственные затраты высоки из-за дублирования колонн и необходимости в дополнительном оборудовании для реализации обеих систем регенерации соответствующих слоев.[0009] US patents 4249915 and 4472178 disclose an adsorption method in which moisture and carbon dioxide are removed from atmospheric air by adsorption in separate respective layers. The moisture-containing layer is regenerated by PSA for a relatively short duty cycle, while the layer containing carbon dioxide is thermally regenerated at significantly longer time intervals. Although there are certain advantages of this device, production costs are high due to duplication of columns and the need for additional equipment to implement both systems of regeneration of the corresponding layers.
[0010] Веннинг ("Оксиды азота на установках разделения воздуха" У. Веннинг, Труды из MUST 96, пп. 32-36) описывает, как углекислый газ может вытеснить уже адсорбированную закись азота из цеолитного адсорбента, вызывая прорыв закиси азота в концентрации большей, чем того в окружающем воздухе.[0010] Wenning ("Nitric Oxides in Air Separation Units" W. Wenning, Transactions of
[0011] Патент США 5919286 учит, что слой цеолита (17% по объему) в продуктовом (нижнем по потоку) конце слоя оксида алюминия может быть использован для удаления оксидов азота в способе PSA.[0011] US Pat. No. 5,919,286 teaches that a zeolite layer (17% by volume) at the product (downstream) end of an alumina layer can be used to remove nitrogen oxides in the PSA method.
[0012] EP 0992274 описывает способ удаления углекислого газа, воды и закиси азота из воздуха предпочтительно в способе TSA, в котором используется трехслойный адсорбент, с первым слоем, например, из оксида алюминия, преимущественно адсорбирующий воду, вторым слоем, например, из 13X, преимущественно адсорбирующий углекислый газ, и третьим слоем, например, из CaX, преимущественно адсорбирующий закись азота.[0012] EP 0992274 describes a method for removing carbon dioxide, water and nitrous oxide from air, preferably in the TSA method, which uses a three-layer adsorbent, with a first layer, for example, of aluminum oxide, predominantly adsorbing water, a second layer, for example, of 13X, predominantly adsorbing carbon dioxide, and a third layer, for example, of CaX, predominantly adsorbing nitrous oxide.
[0013] Патент США 5846295 описывает способ TSA удаления CO2 и H2O, в котором используют пропитанный оксид алюминия, в некоторых случаях в сочетании с цеолитом, таким как 13X, в продуктовом конце слоя. Способ работает до прорыва CO2 с конца слоя, и отношение времени нагрева ко времени работы, необходимой для десорбции CO2 и воды, адсорбированных на слое, между 54% и 38%.[0013] US Pat. No. 5,846,295 describes a TSA method for removing CO 2 and H 2 O, using impregnated alumina, in some cases in combination with a zeolite, such as 13X, at the product end of the layer. The method works before the breakthrough of CO 2 from the end of the layer, and the ratio of the heating time to the time required for the desorption of CO 2 and water adsorbed on the layer is between 54% and 38%.
[0014] Патент США 5614000 описывает способ удаления воды и СО2 из воздуха, в котором слой адсорбента, предпочтительно содержащий только оксид алюминия, может быть регенерирован частично посредством TSA и частично посредством PSA, с частью адсорбента, которая адсорбирует воду (верхняя по потоку часть), будучи регенерированной посредством PSA, тогда как остаток регенерируется посредством TSA, использующей температуру регенерирующего газа около 70°C. Такой способ известен под аббревиатурой TEPSA. Этот способ работает до прорыва CO2 с конца слоя, и отношение времени нагрева ко времени работы, необходимой для десорбции CO2 и воды, адсорбированных на слое, как правило, около 33% (Таблицы 2 и 3 показывают времени нагрева/время работы - 10/30 = 0,33).[0014] US Pat. No. 5,614,000 describes a method for removing water and CO 2 from air, in which an adsorbent layer, preferably containing only alumina, can be regenerated in part by TSA and partly by PSA, with a part of the adsorbent that adsorbs water (upstream ), being regenerated by PSA, while the residue is regenerated by TSA, using a temperature of the regenerating gas of about 70 ° C. This method is known by the acronym TEPSA. This method works before the CO 2 breakthrough from the end of the layer, and the ratio of the heating time to the operating time required for the desorption of CO 2 and water adsorbed on the layer is usually about 33% (Tables 2 and 3 show the heating time / operating time - 10 / 30 = 0.33).
[0015] Патент США 5855650 описывает способ удаления воды и СО2 из воздуха, в котором слой адсорбента, содержащего слой оксида алюминия и слой цеолита 13Х, или один слой полностью оксида алюминия, регенерируют посредством TSA, использующей температуру газа около 100°С в нижней по потоку части, в то время как верхняя по потоку часть, на которой адсорбируется вода, регенерируется частично TSA и частично PSA. Такой процесс известен под аббревиатурой TPSA. Этот способ работает до прорыва CO2 с конца слоя, и отношение времени нагрева ко времени работы, необходимой для десорбции CO2 и воды, адсорбированных на слое, составляет 46% и 35% в примерах 2 и 3 соответственно.[0015] US Pat. No. 5,855,650 describes a method for removing water and CO 2 from air, in which an adsorbent layer comprising an alumina layer and a 13X zeolite layer, or one full alumina layer, is regenerated by TSA using a gas temperature of about 100 ° C at the bottom upstream, while the upstream portion on which water is adsorbed is partially regenerated by TSA and partially by PSA. Such a process is known by the acronym TPSA. This method works before the breakthrough of CO 2 from the end of the layer, and the ratio of the heating time to the time required for the desorption of CO 2 and water adsorbed on the layer is 46% and 35% in examples 2 and 3, respectively.
[0016] PCT/EP 2012/060317 описывает способ удаления закиси азота, углекислого газа и воды из сырьевого потока воздуха, в котором сырьевой поток воздуха пропускают через первый адсорбент, имеющий селективность по закону Генри по отношению к CO2 по сравнению с N2O, по меньшей мере, 12,5, и второй адсорбент, занимающий от 25% до 40% по объему от общего объема первого и второго адсорбента, чья константа по закону Генри для адсорбции СО2 меньше чем 1020 ммоль/г/атм и чья селективность по закону Генри по отношению к CO2 по сравнению с N2O, составляет не более 5, в котором регенерация адсорбентов осуществляется посредством первого регенерирующего газа, имеющего температуру между 20°С и 80°С и от 10°С до 60°С выше, чем температура сырьевого газа, и затем посредством второго регенерирующего газа, имеющего более низкую температуру, чем первый регенерирующий газ.[0016] PCT / EP 2012/060317 describes a method for removing nitrous oxide, carbon dioxide and water from a feed air stream, in which the feed air stream is passed through a first adsorbent having Henry selectivity to CO 2 compared to N 2 O at least 12.5, and a second adsorbent, occupying from 25% to 40% by volume of the total volume of the first and second adsorbent, whose constant according to Henry's law for the adsorption of CO 2 is less than 1020 mmol / g / atm and whose selectivity Henry's law with respect to CO 2 over N 2 O, is not more than 5, wherein Adsorbents are regenerated by means of a first regenerating gas having a temperature between 20 ° C and 80 ° C and from 10 ° C to 60 ° C higher than the temperature of the feed gas, and then by means of a second regenerating gas having a lower temperature than the first regenerating gas .
[0017] WO 2005/000447 описывает способ, в котором использование адсорбента, через который осуществляют маршруты радиального потока, обеспечивает снижение время цикла для способа TSA для удаления СО2 и Н2О из сырьевого потока воздуха, а также уменьшение потерь тепла и, следовательно, повышение эффективности процесса. Использование радиального слоя играет важную роль в предотвращении потери тепла к наружным частям адсорбирующего аппарата.[0017] WO 2005/000447 describes a method in which the use of an adsorbent through which radial flow paths are provided, reduces cycle time for the TSA method to remove CO 2 and H 2 O from the feed air stream, and also reduces heat loss, and therefore improving process efficiency. The use of a radial layer plays an important role in preventing heat loss to the outer parts of the absorbent apparatus.
[0018] CA 804391 относится к способу сушки воздуха, и учит, что влагопоглотительный слой может быть использован эффективно, несмотря на колебания уровня влаги в сырьевом воздухе, путем контроля положения фронта адсорбции воды внутри слоя и регенерации слоя, как только фронт достиг выбранного положения внутри слоя.[0018] CA 804391 relates to a method of drying air, and teaches that a moisture-absorbing layer can be used effectively, despite fluctuations in the moisture level in the raw air, by monitoring the position of the water adsorption front within the layer and regenerating the layer as soon as the front reaches the selected position inside layer.
[0019] Известно, что в некоторых местах, окружающий уровень СО2, присутствующий в воздухе, значительно вырос по сравнению с уровнями, что способы предшествующего уровня техники нуждались в решении. Например, когда установка разделения воздуха находится в районе, где есть тяжелая промышленность, часто бывает, что повышенный уровень СО2 будет наблюдаться в воздухе.[0019] It is known that in some places, the ambient level of CO 2 present in the air has grown significantly compared to levels that prior art methods needed to be addressed. For example, when an air separation unit is located in an area where there is heavy industry, it often happens that elevated levels of CO 2 will be observed in the air.
[0020] Селективность, представленная адсорбентом для одного газа по сравнению с селективностью для другого газа, может быть выражена, как отношение констант по закону Генри (начальные угловые коэффициенты изотерм) для двух газов при 30°C.[0020] The selectivity represented by the adsorbent for one gas compared to the selectivity for another gas can be expressed as the ratio of constants according to Henry's law (initial angular coefficients of isotherms) for two gases at 30 ° C.
[0021] Настоящее изобретение направлено на предоставление способа удаления высоких уровней воды, углекислого газа и закиси азота, и предпочтительно также углеводородов, таких как пропан, этилен, пропилен, ацетилен и/или бутан, присутствующих в окружающем воздухе. В частности, это задача настоящего изобретения предоставить более высокие уровни удаления N2O, которые получают в способах, описанных в патентах США 5846295, 5614000, 5855650 и WO 2005/000447. Без использования CaX в качестве конечного слоя адсорбента, если системы TSA в литературе работают, как описано, до прорыва CO2, то удаление N2O будет меньше, чем 30-70% в зависимости от условий эксплуатации и слоевых схем.[0021] The present invention is directed to a method for removing high levels of water, carbon dioxide and nitrous oxide, and preferably also hydrocarbons, such as propane, ethylene, propylene, acetylene and / or butane, present in ambient air. In particular, it is an object of the present invention to provide higher levels of N 2 O removal that are obtained in the methods described in US Pat. Nos. 5,846,295, 5,614,000, 5,855,650 and WO 2005/000447. Without using CaX as the final adsorbent layer, if TSA systems in the literature work as described before the CO 2 breakthrough, then the removal of N 2 O will be less than 30-70% depending on the operating conditions and layer schemes.
[0022] Дополнительная задача настоящего изобретения - предоставить способ, по которому уровень прорыва закиси азота и, если присутствуют, углеводородов зависит от уровня углекислого газа внутри адсорбента, так что обеспечение того уровня углекислого газа в выбранной точке в слое адсорбента ниже требуемого порога, гарантирует, что уровень закиси азота и, если присутствуют, углеводородов, также ниже требуемого порога.[0022] An additional object of the present invention is to provide a method in which the level of breakthrough of nitrous oxide and, if present, hydrocarbons depends on the level of carbon dioxide inside the adsorbent, so that ensuring that the level of carbon dioxide at a selected point in the adsorbent layer is below the required threshold, ensures that the level of nitrous oxide and, if present, hydrocarbons are also below the required threshold.
[0023] Дополнительная задача настоящего изобретения - предоставить более экономичный способ обработки больших объемов воздуха на единицу объема слоя, чем предусмотрено в PCT/EP 2012/060317.[0023] An additional object of the present invention is to provide a more economical method of processing large volumes of air per unit volume of a layer than is provided in PCT / EP 2012/060317.
[0024] Дополнительная задача некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения - уменьшить соотношение времени нагрева ко времени работы по сравнению с известными способами предшествующего уровня техники, использующими термическую регенерацию, по меньшей мере, части слоя адсорбента.[0024] An additional objective of some embodiments of the present invention is to reduce the ratio of heating time to operating time compared with known prior art methods using thermal regeneration of at least a portion of the adsorbent layer.
[0025] Дополнительная задача настоящего изобретения - избежать использования чрезвычайно чувствительных к влаге адсорбентов, таких как CaX. Так как способность CaX очень сильно зависит от водной нагрузки, использование этого адсорбента требует большой осторожности, будучи принятым, при загрузке и работе, чтобы гарантировать, что он не придет в контакт с водой, особенно там, где используют паровой нагреватель для подачи нагретого регенерирующего газа. Дополнительно, так как используется температура выше 220°С для регенерации CaX, чтобы удалить любую адсорбированную воду, исключение этого адсорбента предусматривает использование электрического нагревателя помимо парового нагревателя, надлежащего отмене.[0025] An additional object of the present invention is to avoid the use of extremely moisture-sensitive adsorbents, such as CaX. Since CaX’s ability is very dependent on water load, the use of this adsorbent requires great care when taken during loading and operation to ensure that it does not come in contact with water, especially where a steam heater is used to supply heated regenerating gas . Additionally, since a temperature above 220 ° C is used to regenerate CaX in order to remove any adsorbed water, the exclusion of this adsorbent provides for the use of an electric heater in addition to the steam heater, with proper cancellation.
[0026] Дополнительная задача настоящего изобретения - предоставить возможность существующей установке, настроенной для TSA, использующей три слоя для удаления H2O, CO2 и N2O, надлежащей улучшению, обеспечивать удаление N2O без использования CaX и без необходимости увеличивать размер слоя адсорбента.[0026] An additional object of the present invention is to enable an existing installation configured for TSA using three layers to remove H 2 O, CO 2 and N 2 O, to be adequately improved, to ensure N 2 O removal without using CaX and without the need to increase the size of the layer adsorbent.
[0027] Дополнительная задача некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения - уменьшить молярное соотношение продувки к используемому воздуху, т.е. уменьшить количество необходимого регенерирующего газа по сравнению с количеством сырьевого газа, подаваемого во время работы, для слоя адсорбента, по сравнению с теми обычных способов PSA или TEPSA.[0027] An additional objective of some embodiments of the present invention is to reduce the molar ratio of purge to air used, i.e. reduce the amount of regeneration gas needed compared to the amount of feed gas supplied during operation for the adsorbent bed, compared to those of conventional PSA or TEPSA methods.
[0028] Еще одна дополнительная задача некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения - предоставить способ определения условий, при которых удаление N2O, CO2 и воды можно проводить с заданным набором адсорбентов, чтобы обеспечить желаемую степень удаления CO2, N2O и H2O.[0028] Another additional objective of some embodiments of the present invention is to provide a method for determining the conditions under which the removal of N 2 O, CO 2 and water can be carried out with a given set of adsorbents to provide the desired degree of removal of CO 2 , N 2 O and H 2 O.
[0029] Еще одна дополнительная задача некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения - предоставить диапазон рабочих условий, допускающих увеличение эффективного рабочего времени для слоя адсорбента, таким образом уменьшая распределительные потери, и/или уменьшая требуемую скорость регенерирующего потока.[0029] Another additional objective of some embodiments of the present invention is to provide a range of operating conditions allowing an increase in effective working time for the adsorbent layer, thereby reducing distribution losses, and / or reducing the required regeneration flow rate.
[0030] Дополнительная задача некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения - предоставить усовершенствование существующей установки с тем, чтобы она могла обеспечить улучшенное удаление закиси азота.[0030] An additional objective of some embodiments of the present invention is to provide an improvement to an existing plant so that it can provide improved nitrous oxide removal.
[0031] Дополнительная задача настоящего изобретения - предоставить установку и условия, при которых повышенные уровни СО2 и/или N2O, присутствующие в сырьевом воздушном потоке, могут быть удалены.[0031] An additional object of the present invention is to provide an installation and conditions under which the elevated levels of CO 2 and / or N 2 O present in the feed air stream can be removed.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕSHORT DESCRIPTION
[0032] Авторы настоящего изобретения стремились обеспечить условия, при которых удаление СО2 и воды из сырьевого потока воздуха, плюс сокращение до желаемой степени уровня N2O в этом сырьевом потоке воздуха, может быть достигнуто без использования высокочувствительных к воде и дорогих адсорбентов и не понеся больших распределительных потерь или не требуя чрезмерно высоких температур регенерации. С этой задачей в сознании, авторы изобретения приступают к доопределению, несмотря на то, что эффективные условия могли бы быть достигнуты для снижения уровней СО2, N2O и воды на слое, имеющем первый адсорбент, такой как оксид алюминия, и второй адсорбент, такой как 13X. Чтобы сделать это вопреки учению, например, EP 0992274, который учит, что третий слой адсорбента, имеющий высокую селективность N2O/CO2, такой как CaX, в дополнение к первым двум адсорбентам, требуется для того, что могут быть удалены оксиды азота.[0032] The authors of the present invention sought to provide conditions under which the removal of CO 2 and water from the feed air stream, plus reduction to the desired degree of N 2 O level in this feed air stream, can be achieved without the use of highly sensitive to water and expensive adsorbents and not incurring large distribution losses or not requiring excessively high regeneration temperatures. With this task in mind, the inventors are proceeding to further define, although effective conditions could be achieved to reduce the levels of CO 2 , N 2 O and water on a layer having a first adsorbent, such as alumina, and a second adsorbent. such as 13X. To do so contrary to the teaching, for example, EP 0992274, which teaches that the third layer of adsorbent having a high selectivity of N 2 O / CO 2, such as CaX, in addition to the first two adsorbents is required in order that the nitrogen oxides can be removed .
[0033] Ссылаясь на фиг. 1, авторы настоящего изобретения определили прорывные кривые для закиси азота и углекислого газа на слое адсорбента, содержащем 320 мм оксида алюминия и 705 мм 13X, используя сырьевую концентрацию 500 частей на миллион CO2 и 320 частей на миллион N2O. Анализаторы, измеряющие концентрацию CO2 и N2O, были размещены на выходе (т.е. нижнем по потоку конце) слоя 13X. Можно видеть, что, если этот адсорбент остается в работе до прорыва углекислого газа (1 часть на миллион) при примерно 390 мин, как описано в предшествующем уровне техники, можно было бы ожидать концентрацию N2O, выходящего из слоя, по меньшей мере, 475 частей на миллиард, которая является большей прорывной концентрацией, чем сырьевая концентрация, так как углекислый газ, при совместной адсорбции с закисью азота, как известно, вытесняет уже адсорбированный N2O, вызывая высокий концентрационный импульс N2O, чтобы покинуть слой непосредственно перед прорывом CO2.[0033] Referring to FIG. 1, the inventors have determined breakthrough curves for nitrous oxide and carbon dioxide on an adsorbent layer containing 320 mm alumina and 705 mm 13X using a feed concentration of 500 ppm CO 2 and 320 ppm N 2 O. Analyzers measuring the concentration CO 2 and N 2 O were placed at the output (i.e., downstream end) of the 13X layer. You can see that if this adsorbent remains in operation until the carbon dioxide breakthrough (1 part per million) at about 390 min, as described in the prior art, a concentration of N 2 O exiting the layer of at least 475 ppb, which is greater breakthrough concentration than the raw material concentration, as carbon dioxide, when co-adsorption with nitrous oxide is known to displace already adsorbed N 2 O, causing a high concentration pulse N 2 O, to leave the layer directly lane d CO 2 breakthrough.
[0034] Авторы настоящего изобретения поняли, что, если пространство предоставляется в 13X только для адсорбции N2O, этого вытеснения посредством СО2 не происходит, и поэтому как СО2 так и N2O могут быть эффективно удалены на 13X, и характеристики массообмена двух адсорбатов могут быть смоделированы, как если оба адсорбируются независимо. Когда количество 13X, которое потребовалось бы, чтобы адсорбировать 95% ожидаемого N2O в обычном сырьевом потоке воздуха, было рассчитано из известных адсорбирующих способностей и параметров адсорбента и сравнено с количеством CaX, необходимым для той же цели, обнаружено, что для этого определенного набора условий процесса, объема 13X, предоставленного только для адсорбции N2O, должно быть примерно вдвое больше, чем CaX, предоставленного на установке предшествующего уровня техники в соответствии с EP 0992274. Поэтому можно рассчитать необходимые пропорции оксида алюминия и 13X (или альтернативных подходящих адсорбентов, как определено ниже), чтобы удалить требуемую степень воды, углекислого газа и закиси азота, опираясь на ожидаемые исходные концентрации тех компонентов и предполагаемое время работы установки, путем расчета количества оксида алюминия плюс 13X, необходимых для удаления всей воды (только на оксиде алюминия) и 99% СО2 (на оксиде алюминия и 13X), и затем добавления количества 13X, рассчитанного с целью удаления ожидаемого количества N2O.[0034] The present inventors have realized that if the space is available in 13X only for the adsorption of N 2 O, this displacement by means of CO 2 does not occur, and therefore as CO 2 and N 2 O can be effectively removed at 13X, and the characteristics of mass transfer two adsorbates can be modeled as if both are adsorbed independently. When the amount of 13X that would be required to adsorb 95% of the expected N 2 O in a conventional feed stream of air was calculated from known adsorption capacities and adsorbent parameters and compared with the amount of CaX needed for the same purpose, it was found that for this particular set process conditions, the volume of 13X provided only for the adsorption of N 2 O should be approximately twice as large as the CaX provided at the prior art installation in accordance with EP 0992274. Therefore, it is possible to calculate the necessary portions of alumina and 13X (or alternative suitable adsorbents as defined below) to remove the required degree of water, carbon dioxide and nitrous oxide, based on the expected initial concentrations of those components and the estimated operating time of the installation, by calculating the amount of alumina plus 13X required to remove all water (only on alumina) and 99% CO 2 (on alumina and 13X), and then add the amount of 13X calculated to remove the expected amount of N 2 O.
[0035] Авторы настоящего изобретения затем столкнулись с проблемой определения, когда слой адсорбента нуждался бы в регенерации, то есть случай, при котором ожидаемая максимальная концентрация N2O, прорывающего через слой, была бы превышена. Как правило, способы предшествующего уровня техники работают до прорыва CO2 из слоя, что не целесообразно здесь, как объяснено выше. Определение прорыва N2O было бы возможно, но не целесообразно делать точно заданную значительно меньшую концентрацию N2O в сырьевом потоке воздуха (концентрация частей на миллиард, а не частей на миллион). На ожидаемом уровне удаления N2O, концентрация CO2, прорывающего через слой, была бы равна нулю или очень мала (см., например, фиг. 1 на 240 мин), и, таким образом, не целесообразно определять время работы, основываясь на одной концентрации СО2 на выходе. Таким образом, авторы настоящего изобретения решили контролировать концентрацию CO2 в выбранном положении внутри слоя адсорбента, путем сопоставления максимальной концентрации N2O на выходе из слоя с концентрацией СО2 в выбранном положении внутри того слоя. Время работы может быть затем определено путем измерения сопоставленной концентрации СО2 с помощью анализатора внутри слоя адсорбента. Соотношение концентрации CO2 и концентрации N2O может быть определено путем размещения анализатора для CO2 внутри слоя адсорбента, а анализатора для N2O на выходе из слоя адсорбента, и соотнесения концентрации, определенной с помощью каждого анализатора при заданном времени работы. С другой стороны, время работы для заданного адсорбента может быть выбрано на основе уровня прорыва N2O, приведенного в исследовании так, как это изображено на фиг.1, и анализатор СО2 может быть размещен внутри слоя, а концентрация, измеренная тем анализатором в конце времени работы, определена. Соответствующее положение анализатора СО2 может быть выведено из ожидаемых относительных количеств адсорбентов, которые могут быть заняты CO2 и N2O, основываясь на кривых прорыва для данной системы, так как на фиг. 1.[0035] The inventors of the present invention then faced the problem of determining when the adsorbent layer would need to be regenerated, that is, the case in which the expected maximum concentration of N 2 O breaking through the layer would be exceeded. Typically, prior art methods work until the CO 2 breaks out of the layer, which is not advisable here, as explained above. A determination of a N 2 O breakthrough would be possible, but it would not be advisable to make a precisely predetermined significantly lower concentration of N 2 O in the feed air stream (concentration of parts per billion, not parts per million). At the expected level of N 2 O removal, the concentration of CO 2 breaking through the layer would be zero or very small (see, for example, Fig. 1 for 240 min), and thus, it is not advisable to determine the operating time based on one concentration of CO 2 at the output. Thus, the authors of the present invention decided to control the concentration of CO 2 in the selected position inside the adsorbent layer by comparing the maximum concentration of N 2 O at the outlet of the layer with the concentration of CO 2 in the selected position inside that layer. The operating time can then be determined by measuring the associated concentration of CO 2 using an analyzer inside the adsorbent layer. The ratio of the concentration of CO 2 and the concentration of N 2 O can be determined by placing the analyzer for CO 2 inside the adsorbent layer, and the analyzer for N 2 O at the outlet of the adsorbent layer, and correlating the concentration determined using each analyzer at a given operating time. On the other hand, the operating time for a given adsorbent can be selected based on the level of N 2 O breakthrough shown in the study as shown in Fig. 1, and the CO 2 analyzer can be placed inside the layer, and the concentration measured by that analyzer in end of time, determined. The corresponding position of the CO 2 analyzer can be deduced from the expected relative amounts of adsorbents that can be occupied by CO 2 and N 2 O based on breakthrough curves for a given system, as in FIG. one.
[0036] В первом аспекте, настоящее изобретение предоставляет способ определения условий для уменьшения, перед криогенной дистилляцией, уровня воды, углекислого газа и закиси азота в сырьевом потоке воздуха, причем способ содержащий: (а) пропускание упомянутого сырьевого потока воздуха при давлении подачи в направлении подачи через первый адсорбент, который имеет селективность по закону Генри по отношению к углекислому газу по сравнению с закисью азота, измеренную при 30°С, по меньшей мере, 12,5, и последовательно через второй адсорбент, чья константа по закону Генри для адсорбции N2O, измеренная при 30°С, составляет менее чем 500 ммоль/г/атм и чья селективность по закону Генри по отношению к CO2 по сравнению с N2O составляет не более 5;[0036] In a first aspect, the present invention provides a method for determining conditions to reduce, before cryogenic distillation, the level of water, carbon dioxide and nitrous oxide in a feed air stream, the method comprising: (a) passing said feed air stream at a supply pressure in the direction feed through the first adsorbent, which has Henry law selectivity for carbon dioxide compared to nitrous oxide, measured at least 12.5 at 30 ° C, and sequentially through a second adsorbent, whose Henry's law constant of the by adsorbing N 2 O, as measured at 30 ° C is less than 500 mmol / g / atm and whose Henry's law selectivity with respect to CO 2 over N 2 O is not more than 5;
(b) прекращение пропускать упомянутый сырьевой поток воздуха в упомянутые, первый и второй, адсорбенты после первого временного периода;(b) stopping the passage of said raw air stream into said first and second adsorbents after a first time period;
(с) сброс давления газа в контакте с первым и вторым адсорбентами до второго давления, меньшего, чем давление подачи;(c) depressurizing the gas in contact with the first and second adsorbents to a second pressure less than the supply pressure;
(d) пропускание регенерирующего газа при втором давлении и при первой температуре, находящейся в диапазоне от 140 до 220°С, во, по меньшей мере, второй адсорбент в направлении, противоположном направлению подачи, в течение второго временного периода и затем пропускание регенерирующего газа при втором давлении и второй температуре, меньшей чем первая температура, во второй и первый адсорбенты в направлении, противоположном направлению подачи, в течение третьего временного периода;(d) passing the regenerating gas at a second pressure and at a first temperature in the range of 140 to 220 ° C. into at least a second adsorbent in a direction opposite to the feeding direction for a second time period and then passing the regenerating gas at a second pressure and a second temperature less than the first temperature in the second and first adsorbents in the opposite direction to the feed direction during the third time period;
(е) прекращение пропускания регенерирующего газа в первый и второй адсорбенты;(e) stopping the transmission of regenerating gas to the first and second adsorbents;
(f) восстановление давления газа в контакте с первым и вторым адсорбентами до давления подачи;(f) restoring gas pressure in contact with the first and second adsorbents to the supply pressure;
(g) повторение стадий от (а) до (f);(g) repeating steps (a) to (f);
где первый адсорбент занимает от 25% до 40% по объему от общего объема, занимаемого первым и вторым адсорбентами; и где молярное отношение регенерирующего газа к сырьевому воздуху, подаваемому во время каждой итерации стадий от (а) до (f), составляет от 0,08 до 0,5; чей способ содержит:where the first adsorbent occupies from 25% to 40% by volume of the total volume occupied by the first and second adsorbents; and where the molar ratio of regenerating gas to feed air supplied during each iteration of steps (a) to (f) is from 0.08 to 0.5; whose method contains:
(I) размещение анализатора для измерения концентрации CO2 в выбранном положении в пределах длины второго адсорбента;(I) placing an analyzer for measuring the concentration of CO 2 at a selected position within the length of the second adsorbent;
(II) определение пороговой концентрации, измеренной анализатором CO2, когда одновременно получают ожидаемый максимальный уровень N2O на нижнем по потоку конце второго адсорбента в направлении подачи;(Ii) determining the threshold concentration measured by the CO 2 analyzer when the expected maximum N 2 O level is simultaneously obtained at the downstream end of the second adsorbent in the feed direction;
(III) использование результата стадии (II) с целью определения максимальной продолжительности первого временного периода, такого что максимальная продолжительность первого временного периода является временем с начала пропускания сырьевого потока воздуха в первый и второй адсорбенты до измерения с помощью анализатора определенной пороговой концентрации СО2.(III) using the result of stage (II) to determine the maximum duration of the first time period, such that the maximum duration of the first time period is the time from the beginning of the passage of the raw air stream into the first and second adsorbents until the analyzer determines a certain threshold concentration of CO 2 .
[0037] Во втором аспекте, настоящее изобретение предоставляет способ снижения уровня воды, углекислого газа и закиси азота в сырьевом потоке воздуха, перед криогенной дистилляцией, содержащий:[0037] In a second aspect, the present invention provides a method for reducing the level of water, carbon dioxide and nitrous oxide in a feed air stream, before cryogenic distillation, comprising:
(а) пропускание упомянутого сырьевого потока воздуха при давлении подачи в направлении подачи через первый адсорбент, который имеет селективность по закону Генри по отношению к углекислому газу по сравнению с закисью азота, измеренную при 30°С, по меньшей мере, 12,5, и последовательно через второй адсорбент, чья константа по закону Генри для адсорбции N2O, измеренная при 30°С, составляет менее, чем 500 ммоль/г/атм и чья селективность по закону Генри по отношению к CO2 по сравнению с N2O составляет не более 5;(a) passing said feed stream of air at a feed pressure in the feed direction through a first adsorbent that has Henry law selectivity to carbon dioxide compared to nitrous oxide, measured at 30 ° C. of at least 12.5, and sequentially through a second adsorbent, whose constant according to Henry's law for adsorption of N 2 O, measured at 30 ° C, is less than 500 mmol / g / atm and whose selectivity according to Henry's law with respect to CO 2 compared to N 2 O is no more than 5;
(b) прекращение пропускания упомянутого сырьевого потока воздуха в упомянутые, первый и второй, адсорбенты после первого временного периода;(b) stopping the passage of said feed air stream into said first and second adsorbents after a first time period;
(с) сброс давления газа в контакте с первым и вторым адсорбентами до второго давления, меньшего, чем давление подачи;(c) depressurizing the gas in contact with the first and second adsorbents to a second pressure less than the supply pressure;
(d) пропускание регенерирующего газа при втором давлении и при первой температуре, находящейся в диапазоне от 140 до 220°С, во, по меньшей мере, второй адсорбент в направлении, противоположном направлению подачи, в течение второго временного периода и затем пропускания регенерирующего газа при втором давлении и второй температуре, меньшей чем первая температура, во второй и первый адсорбенты в направлении, противоположном направлению подачи в течение третьего временного периода;(d) passing the regenerating gas at a second pressure and at a first temperature in the range of 140 to 220 ° C. into at least a second adsorbent in a direction opposite to the feeding direction for a second time period and then passing the regenerating gas at a second pressure and a second temperature less than the first temperature in the second and first adsorbents in a direction opposite to the feed direction during the third time period;
(е) прекращение пропускания регенерирующего газа в первый и второй адсорбенты;(e) stopping the transmission of regenerating gas to the first and second adsorbents;
(f) восстановление давления газа в контакте с первым и вторым адсорбентами до давления подачи;(f) restoring gas pressure in contact with the first and second adsorbents to the supply pressure;
(g) повторение стадий от (а) до (f); где первый адсорбент занимает от 25% до 40% по объему от общего объема, занимаемого первым и вторым адсорбентами; где способ дополнительно содержит:(g) repeating steps (a) to (f); where the first adsorbent occupies from 25% to 40% by volume of the total volume occupied by the first and second adsorbents; where the method further comprises:
(I) размещение анализатора для измерения концентрации CO2 в выбранном положении в пределах длины второго адсорбента;(I) placing an analyzer for measuring the concentration of CO 2 at a selected position within the length of the second adsorbent;
(II) определение пороговой концентрации, измеренной анализатором CO2, когда одновременно получают ожидаемый максимальный уровень N2O на нижнем по потоку конце второго адсорбента в направлении подачи;(Ii) determining the threshold concentration measured by the CO 2 analyzer when the expected maximum N 2 O level is simultaneously obtained at the downstream end of the second adsorbent in the feed direction;
где максимальная продолжительность первого временного периода является временем с начала пропускания сырьевого потока воздуха в первый и второй адсорбенты до измерения с помощью анализатора определенной пороговой концентрации СО2; и где молярное отношение регенерирующего газа к сырьевому воздуху, подаваемому во время каждой итерации стадий от (а) до (f), составляет от 0,08 до 0,5.where the maximum duration of the first time period is the time from the beginning of the passage of the raw air flow into the first and second adsorbents to the measurement with the analyzer of a certain threshold concentration of CO 2 ; and where the molar ratio of the regenerating gas to the feed air supplied during each iteration of steps (a) to (f) is from 0.08 to 0.5.
[0038] Первый адсорбент и второй адсорбент могут быть предоставлены в отдельных резервуарах, но предпочтительно предоставлены как, соответственно, слои выше и ниже по потоку (по отношению к направлению подачи) от однослойного адсорбента.[0038] The first adsorbent and the second adsorbent may be provided in separate tanks, but preferably provided as, respectively, layers upstream and downstream (with respect to the flow direction) from the single-layer adsorbent.
[0039] Соответственно, первый временной период равен времени с начала пропускания сырьевого потока воздуха в первый и второй адсорбент до измерения с помощью анализатора определенной пороговой концентрации СО2.[0039] Accordingly, the first time period is equal to the time from the beginning of the passage of the raw air stream into the first and second adsorbent until the analyzer determines a certain threshold concentration of CO 2 .
[0040] Способ и процесс содержат измерение концентрации CO2 в выбранной точке внутри слоя адсорбента, выбранная точка которого является расположенной выше по потоку от выхода из слоя. Это гарантирует, что ожидаемую степень удаления N2O и СО2 получают путем контроля только концентрации CO2, а не (значительно более низкой) концентрации N2O. Точку контроля выбирают так, чтобы убедиться, что, при обнаруженном пороге CO2, существует достаточная способность в оставшемся цеолите, расположенном ниже по потоку от точки контроля, адсорбировать количество N2O, необходимое для получения ожидаемой степени удаления N2O. Это обеспечивает эффективное удаление N2O и СО2 без использования увеличения объема адсорбента (допуская усовершенствование установки без увеличения размера слоя) по сравнению с обычными трехслойными системами TSA, предназначенными для удаления N2O, CO2 и воды из сырьевого потока воздуха, и без применения дорогостоящих и высокочувствительных к влаге адсорбентов, таких как CaX, с целью удаления N2O.[0040] The method and process comprises measuring a concentration of CO 2 at a selected point within an adsorbent layer, the selected point of which is located upstream of the exit from the layer. This ensures that the expected degree of removal of N 2 O and CO 2 is obtained by monitoring only the concentration of CO 2 and not (significantly lower) the concentration of N 2 O. The control point is chosen so as to make sure that, with a detected threshold of CO 2 , there sufficient ability in the remaining zeolite, located downstream from the control point, to adsorb the amount of N 2 O necessary to obtain the expected degree of removal of N 2 O. This ensures effective removal of N 2 O and CO 2 without using an increase in the volume of adsorbent (allowing installation (without increasing the size of the layer) compared to conventional three-layer TSA systems designed to remove N 2 O, CO 2 and water from the feed air stream, and without the use of costly and highly moisture-sensitive adsorbents such as CaX to remove N 2 O.
[0041] Условия, при которых способ проводиться, выбирают так, что получают ожидаемую степень удаления воды, CO2 и N2O, делая наиболее эффективным возможное использование адсорбента. Эти условия изменяются в зависимости от исходной концентрации CO2 и N2O. Как правило, исходная концентрация CO2 100-600 частей на миллион, так как 300-500 частей на миллион считают типичной, в сопровождении исходной концентрации N2O около 0,3 частей на миллион. Тем не менее, недавно было отмечено, что в некоторых местах исходная концентрация CO2 400-1000 частей на миллион, так как 400-600 частей на миллион является типичной, в сопровождении исходной концентрации N2O 300-800 частей на миллиард, например, 300-600 частей на миллиард. Условия, при которых проводят способ по настоящему изобретению, могут быть адаптированы для обеспечения этих отличающихся диапазонов исходных концентраций СО2 и N2O таким образом, что ожидаемое низкое содержание обоих этих компонентов может быть получено ниже по потоку от адсорбентов.[0041] The conditions under which the method is carried out are selected so that the expected degree of removal of water, CO 2 and N 2 O is obtained, making the most efficient use of the adsorbent. These conditions vary depending on the initial concentration of CO 2 and N 2 O. Typically, the initial concentration of CO 2 is 100-600 ppm, since 300-500 ppm is considered typical, accompanied by an initial concentration of N 2 O of about 0, 3 ppm. However, it has recently been noted that in some places the initial concentration of CO 2 is 400-1000 ppm, since 400-600 ppm is typical, accompanied by an initial concentration of N 2 O of 300-800 ppm, for example, 300-600 parts per billion. The conditions under which the method of the present invention is carried out can be adapted to provide these different ranges of initial concentrations of CO 2 and N 2 O such that the expected low content of both of these components can be obtained downstream of the adsorbents.
[0042] Подходящее положение для анализатора может быть определено, как указано выше, со ссылкой на прорывные кривые для CO2 и N2O на адсорбентах и в условиях, представляющих интерес. Например, используя фиг. 1, можно увидеть, что если слой работает до прорыва CO2 (приблизительно 390 мин), весь слой используется для адсорбции СО2; если слой работает в течение только 180 мин, затем около 45% слоя используется для удаления СО2, а остальные 55% доступны для удаления 95% исходного N2O.[0042] A suitable position for the analyzer can be determined as described above with reference to breakthrough curves for CO 2 and N 2 O on adsorbents and under conditions of interest. For example, using FIG. 1, it can be seen that if the layer works before the CO 2 breakthrough (approximately 390 min), the entire layer is used for adsorption of CO 2 ; if the layer works for only 180 minutes, then about 45% of the layer is used to remove CO 2 , and the remaining 55% is available to remove 95% of the original N 2 O.
Таким образом, анализатор может быть расположен на уровне или близко к ожидаемой границе между объемом слоя, предназначенным для адсорбции СО2, и тем для адсорбции N2O, хотя это также будет в некоторой степени зависеть от концентрации СО2, она предназначена для обнаружения с помощью анализатора; более высокая концентрация будет обнаружена дополнительно выше по потоку от граничной точки. Соответственно, выбранное положение анализатора для СО2 в пределах длины второго адсорбента находится на расстоянии равном или меньшем 50%, предпочтительно равном или меньшем 45%, например, 41% пути по длине второго адсорбента в направлении ниже по потоку, когда слой работает.Thus, the analyzer can be located at or close to the expected boundary between the volume of the layer intended for adsorption of CO 2 and that for adsorption of N 2 O, although this will also depend to some extent on the concentration of CO 2 , it is designed to detect with using the analyzer; a higher concentration will be detected further upstream of the boundary point. Accordingly, the selected position of the analyzer for CO 2 within the length of the second adsorbent is at a distance equal to or less than 50%, preferably equal to or less than 45%, for example, 41% of the path along the length of the second adsorbent in the downstream direction when the layer is working.
[0043] Соответственно, как только достигается выбранная максимальная концентрация CO2, первый и второй адсорбенты регенерируют. Соответственно, выбранная максимальная концентрация CO2 составляет 200 частей на миллион, предпочтительно 100 частей на миллион, более предпочтительно 20 частей на миллион, например, 1 часть на миллион; с практической точки зрения концентрация СО2 должна быть, по меньшей мере, 20 частей на миллиард для того, чтобы быть обнаруженной. Эти значения являются текущими концентрациями CO2.[0043] Accordingly, as soon as the selected maximum concentration of CO 2 is reached, the first and second adsorbents regenerate. Accordingly, the selected maximum concentration of CO 2 is 200 ppm, preferably 100 ppm, more preferably 20 ppm, for example 1 ppm; from a practical point of view, the concentration of CO 2 must be at least 20 parts per billion in order to be detected. These values are current CO 2 concentrations.
[0044] В конкретном варианте осуществления, настоящее изобретение предоставляет способ снижения уровня воды, углекислого газа и закиси азота в сырьевом потоке воздуха, перед криогенной дистилляцией, содержащий:[0044] In a specific embodiment, the present invention provides a method for reducing the level of water, carbon dioxide and nitrous oxide in a feed air stream, before cryogenic distillation, comprising:
(а) пропускание упомянутого сырьевого потока воздуха при давлении подачи в направлении подачи через первый адсорбент, который имеет селективность по закону Генри по отношению к углекислому газу по сравнению с закисью азота, измеренную при 30°С, по меньшей мере, 12,5, и последовательно через второй адсорбент, чья константа по закону Генри для адсорбции N2O, измеренная при 30°С, составляет менее чем 500 ммоль/г/атм и чья селективность по закону Генри по отношению к CO2 по сравнению с N2O составляет не более 5;(a) passing said feed stream of air at a feed pressure in the feed direction through a first adsorbent that has Henry law selectivity to carbon dioxide compared to nitrous oxide, measured at 30 ° C. of at least 12.5, and sequentially through a second adsorbent, whose constant according to Henry's law for adsorption of N 2 O, measured at 30 ° C, is less than 500 mmol / g / atm and whose selectivity according to Henry's law with respect to CO 2 compared to N 2 O is not more than 5;
(b) прекращение пропускания упомянутого сырьевого потока воздуха в упомянутые, первый и второй, адсорбенты после первого временного периода;(b) stopping the passage of said feed air stream into said first and second adsorbents after a first time period;
(с) сброс давления газа в контакте с первым и вторым адсорбентами до второго давления, меньшего, чем давление подачи;(c) depressurizing the gas in contact with the first and second adsorbents to a second pressure less than the supply pressure;
(d) пропускание регенерирующего газа при втором давлении и при первой температуре, находящейся в диапазоне от 140 до 220°С, во, по меньшей мере, второй адсорбент в направлении, противоположном направлению подачи, в течение второго временного периода и затем пропускание регенерирующего газа при втором давлении и второй температуре, меньшей чем первая температура, во второй и первый адсорбенты в направлении, противоположном направлению подачи в течение третьего временного периода;(d) passing the regenerating gas at a second pressure and at a first temperature in the range of 140 to 220 ° C. into at least a second adsorbent in a direction opposite to the feeding direction for a second time period and then passing the regenerating gas at a second pressure and a second temperature less than the first temperature in the second and first adsorbents in a direction opposite to the feed direction during the third time period;
(е) прекращение пропускания регенерирующего газа в первый и второй адсорбенты;(e) stopping the transmission of regenerating gas to the first and second adsorbents;
(f) восстановление давления газа в контакте с первым и вторым адсорбентами до давления подачи;(f) restoring gas pressure in contact with the first and second adsorbents to the supply pressure;
(g) повторение стадий от (а) до (f); где первый адсорбент занимает от 25% до 40% по объему от общего объема, занимаемого первым и вторым адсорбентами; где максимальная продолжительность первого временного периода является отрезком времени от начала пропускания сырьевого потока воздуха в первый и второй адсорбенты до обнаружения 1 части на миллион CO2 в точке, равной или меньшей 45% пути по длине второго адсорбента в направлении подачи; и где молярное отношение регенерирующего газа к сырьевому воздуху, подаваемому во время каждой итерации стадий от (а) до (f), составляет от 0,08 до 0,5.(g) repeating steps (a) to (f); where the first adsorbent occupies from 25% to 40% by volume of the total volume occupied by the first and second adsorbents; where the maximum duration of the first time period is the length of time from the beginning of the passage of the raw air stream into the first and second adsorbents to the detection of 1 part per million CO 2 at a point equal to or less than 45% of the path along the length of the second adsorbent in the supply direction; and where the molar ratio of the regenerating gas to the feed air supplied during each iteration of steps (a) to (f) is from 0.08 to 0.5.
[0045] В конкретном вышеупомянутом варианте осуществления, использующем анализатор, который обнаруживает 1 часть на миллион CO2, возможно удалить 95% N2O из сырьевого потока воздуха, когда анализатор присутствует на 43% пути по второму адсорбенту; удалить 96%, когда анализатор - на 41% пути по второму адсорбенту, удалить 97%, когда анализатор - на 38% пути по второму адсорбенту, удалить 98%, когда анализатор - на 35% пути по адсорбенту, и 99%, когда анализатор - на равном или меньшем 27% пути по адсорбенту.[0045] In the specific aforementioned embodiment, using an analyzer that detects 1 ppm CO 2 , it is possible to remove 95% N 2 O from the feed air stream when the analyzer is present at 43% of the second adsorbent path; remove 96% when the analyzer is at 41% of the path along the second adsorbent, remove 97% when the analyzer is at 38% of the path along the second adsorbent, remove 98% when the analyzer is at 35% of the path along the adsorbent, and 99% when the analyzer - equal to or less than 27% of the path along the adsorbent.
[0046] Специалист в данной области техники может установить требуемое положение анализатора, чтобы получить ожидаемую степень удаления закиси азота, поскольку анализатор обнаруживает различную концентрацию углекислого газа. В качестве альтернативы, положение анализатора может быть сохранено в выбранном положении внутри слоя, и уровень прорыва N2O, контролируемый путем изменения порогового уровня СО2, обнаруженного с помощью анализатора, вызывает регенерацию слоя; для данного положения анализатора, будет выше пороговая концентрация СО2, которая должна быть обнаружена с помощью анализатора, чтобы вызвать регенерацию слоя, будет выше уровень прорыва N2O из слоя. Это может быть разработано, чтобы дать приемлемое содержание N2O в воздухе ниже по потоку от адсорбента для данной цели обработанного воздуха.[0046] A person skilled in the art can set the desired position of the analyzer to obtain the expected degree of nitrous oxide removal, since the analyzer detects different concentrations of carbon dioxide. Alternatively, the position of the analyzer can be maintained at a selected position within the layer, and the N 2 O breakthrough level, controlled by changing the threshold level of CO 2 detected by the analyzer, causes layer regeneration; for a given position of the analyzer, there will be a higher threshold concentration of CO 2 , which must be detected by the analyzer in order to cause regeneration of the layer, there will be a higher level of N 2 O breakthrough from the layer. This can be designed to give an acceptable N 2 O content in the air downstream of the adsorbent for the treated air.
[0047] Кроме того, измерение концентрации СО2 может быть проконтролировано только время от времени, а не в течение каждого периода времени, в течение которого сырьевой поток воздуха пропускается в адсорбенты, чтобы установить фиксированное время, в течение которого сырьевой поток воздуха пропускается в первый и второй адсорбент до регенерации, чье фиксированное время проверяют и изменяют в случае необходимости в ответ на последующее измерение концентрации CO2.[0047] In addition, the measurement of the concentration of CO 2 can only be monitored from time to time, and not during each period of time during which the raw air stream is passed into the adsorbents to set a fixed time during which the raw air stream is passed in the first and a second adsorbent prior to regeneration, whose fixed time is checked and changed, if necessary, in response to a subsequent measurement of the concentration of CO 2 .
[0048] Для того чтобы убедиться, что уровни N2O и СО2 на выходе из второго адсорбента остаются ниже требуемых уровней, основываясь на измерении уровня CO2 в выбранной точке внутри слоя адсорбента, свойства первого и второго адсорбента в отношении трех компонентов H2O, CO2 и N2O должны быть сбалансированы, чтобы убедиться, что прорыва N2O не происходит до того, как измеренный уровень СО2 превышает выбранную пороговую величину. На данном адсорбенте, скорость, при которой компонент сырьевого потока воздуха движется через слой, зависит от его силы адсорбции. Из воды, CO2 и N2O, вода наиболее сильно адсорбируется на оксиде алюминия или цеолитах, и, таким образом, движется очень медленно через слой адсорбента. СО2 менее сильно адсорбируется, чем вода, но, на адсорбентах, используемых в настоящем изобретении, более сильно адсорбируется, чем N2O. Желательно, чтобы, по меньшей мере, часть СО2, так же как вся H2O, присутствующая в сырьевом потоке воздуха, адсорбировалась на первом адсорбенте, и чтобы второй адсорбент использовался для адсорбции N2O и остального CO2, также как любых углеводородов, присутствующих в сырьевом потоке воздуха. Предпочтительно, если первый адсорбент способен адсорбировать, по меньшей мере, 99% воды, присутствующей в сырьевом потоке воздуха, также как 10-60% СО2, и более предпочтительно 20-40% CO2, присутствующего в сырьевом потоке воздуха. А раз так, предпочтительно используется первый адсорбент, имеющий высокую способность для СО2 и Н2О и селективность по закону Генри по отношению к СО2 по сравнению с N2O, измеренную при 30°С, по меньшей мере, 12,5. Это позволяет N2O быстро проходить через первый адсорбент, поскольку он не сильно адсорбируется на нем, и, как полагают, это предохраняет СО2 от вытесняющего импульса N2O на прорыв из первого адсорбента, поскольку недостаточная N2O адсорбируется на нем для любого импульса, чтобы вызвать проблематично высокую концентрацию на выходе после второго адсорбента. Дополнительно, первый адсорбент должен быть способен к десорбции H2O и CO2 в условиях PSA.[0048] In order to ensure that the N 2 O and CO 2 levels at the outlet of the second adsorbent remain below the required levels, based on measuring the CO 2 level at a selected point within the adsorbent layer, the properties of the first and second adsorbent with respect to the three H 2 components O, CO 2 and N 2 O must be balanced to ensure that a N 2 O breakthrough does not occur before the measured CO 2 level exceeds a selected threshold value. On this adsorbent, the speed at which the component of the feed stream of air moves through the bed depends on its adsorption strength. From water, CO 2 and N 2 O, water is most strongly adsorbed on alumina or zeolites, and thus moves very slowly through the adsorbent bed. CO 2 is less strongly adsorbed than water, but, on adsorbents used in the present invention, it is more strongly adsorbed than N 2 O. It is desirable that at least part of CO 2 , as well as all H 2 O present in the raw air stream was adsorbed on the first adsorbent, and so that the second adsorbent was used to adsorb N 2 O and the rest of CO 2 , as well as any hydrocarbons present in the raw air stream. Preferably, the first adsorbent is capable of adsorbing at least 99% of the water present in the raw air stream, as well as 10-60% CO 2 , and more preferably 20-40% CO 2 present in the raw air stream. And if so, it is preferable to use the first adsorbent having a high ability for CO 2 and H 2 O and selectivity according to Henry's law with respect to CO 2 compared to N 2 O, measured at 30 ° C, at least 12.5. This allows N 2 O to quickly pass through the first adsorbent, since it is not strongly adsorbed on it, and is believed to prevent CO 2 from displacing the N 2 O pulse to break out of the first adsorbent, since insufficient N 2 O is adsorbed on it for any pulse to cause a problematic high concentration at the outlet after the second adsorbent. Additionally, the first adsorbent must be capable of desorption of H 2 O and CO 2 under PSA conditions.
[0049] Предпочтительно, когда упомянутый первый адсорбент содержит активированный оксид алюминия, так как этот адсорбент имеет высокую водопоглотительную способность, таким образом предохраняя воду от вступления в контакт с, как правило, более водовосприимчивым вторым адсорбентом, и может одновременно адсорбировать воду и углекислый газ с помощью образования бикарбонатов на поверхности оксида алюминия. Более предпочтительно, когда упомянутый первый адсорбент содержит активированный оксид алюминия, пропитанный карбонатами щелочных и/или щелочноземельных металлов, бикарбонатами, гидроксидами и/или фосфатами. Предпочтительно, когда активированный оксид алюминия пропитывают карбонатом калия. Пропитанный оксид алюминия может быть таким, как описано в патенте США 5656064, в котором исходный оксид алюминия обрабатывают основным раствором, имеющим рН, по меньшей мере, 9, например, раствором KHCO3,и высушенный при температуре, которая является невысокой и достаточной (например, ниже 200°С), чтобы избежать разложения пропиточного соединения, до формы, которая поглощает CO2,таким образом, что соединение не регенерирует при предполагаемых условиях регенерации. Предпочтительно, когда рН пропиточного раствора связано с нулевым зарядом (ZPC) оксида алюминия в соответствии с формулой: рН ≥ ZPC-1,4, или более предпочтительно: ZPC + 2 ≥ pH ≥ ZPC-1,4. Кроме того, пропитанный оксид алюминия может быть таким, как описано в патенте США 7759288, который делают путем физического смешивания оксида алюминия и пропиточного соединения, а не способом водной пропитки. Пропитывающее вещество является, предпочтительно, гидроксидом щелочного металла или аммония, карбонатом, бикарбонатом, фосфатом или солью органической кислоты. Более предпочтительно, когда пропитывающее вещество выбирают из группы, состоящей из K2CO3, Na2CO3, KHCO3, NaHCO3, NaOH и KOH. Обнаружено, что такие пропитанные оксиды алюминия обладают повышенным поглощением CO2, но та их способность по отношению к закиси азота аналогична той, что у непропитанных оксидов алюминия.[0049] Preferably, said first adsorbent contains activated alumina, since this adsorbent has a high water absorption capacity, thereby preventing water from coming into contact with a generally more water-sensitive second adsorbent, and can simultaneously adsorb water and carbon dioxide with by the formation of bicarbonates on the surface of alumina. More preferably, said first adsorbent comprises activated alumina impregnated with alkali and / or alkaline earth carbonates, bicarbonates, hydroxides and / or phosphates. Preferably, the activated alumina is impregnated with potassium carbonate. Impregnated alumina may be as described in US Pat. No. 5,656,064, in which the starting alumina is treated with a stock solution having a pH of at least 9, for example, KHCO 3 solution, and dried at a temperature that is low and sufficient (e.g. , below 200 ° C), to avoid decomposition of the impregnating compound, to a form that absorbs CO 2 so that the compound does not regenerate under the expected conditions of regeneration. Preferably, when the pH of the impregnation solution is associated with zero charge (ZPC) of alumina in accordance with the formula: pH ≥ ZPC-1,4, or more preferably: ZPC + 2 ≥ pH ≥ ZPC-1,4. In addition, the impregnated alumina may be as described in US Pat. The impregnating agent is preferably an alkali metal or ammonium hydroxide, carbonate, bicarbonate, phosphate or an organic acid salt. More preferably, when the impregnating substance is selected from the group consisting of K 2 CO 3 , Na 2 CO 3 , KHCO 3 , NaHCO 3 , NaOH and KOH. It has been found that such impregnated aluminas have an increased absorption of CO 2 , but their ability with respect to nitrous oxide is similar to that of non-impregnated aluminas.
[0050] Предпочтительно, когда первый адсорбент имеет удельную поверхность по методу БЭТ 400 м2/г или менее. Предпочтительно, когда первый адсорбент имеет относительно низкую удельную поверхность для того, чтобы вода и CO2 могли быть десорбированы в условиях PSA.[0050] Preferably, the first adsorbent has a BET specific surface area of 400 m 2 / g or less. Preferably, the first adsorbent has a relatively low specific surface so that water and CO 2 can be desorbed under PSA conditions.
[0051] Предпочтительно, когда упомянутый первый слой адсорбента составляет от 25% до 40% по объему, например, от 25% до менее, чем 40% по объему, и более предпочтительно от 28% до 37% от общего объема первого и второго адсорбента, например, 31 или 32%.[0051] Preferably, said first adsorbent layer is from 25% to 40% by volume, for example, from 25% to less than 40% by volume, and more preferably from 28% to 37% of the total volume of the first and second adsorbent for example, 31 or 32%.
[0052] Второй адсорбент предоставляют в количестве, достаточном, чтобы адсорбировать N2O, и, возможно, также любые углеводородные примеси, присутствующие в сырьевом потоке воздуха, а также достаточное количество углекислого газа так, чтобы уровень углекислого газа в выбранной точке в слое адсорбента достиг выбранного порогового уровня до того, как концентрация закиси азота и, если присутствуют, углеводородных примесей, прорывающихся через слой, превысит выбранное значение. Второй адсорбент выбирают, чтобы иметь высокую способность по отношению к N2O, и, возможно, также по отношению к углеводородным примесям, с тем, чтобы размер слоя мог быть оставлен как можно меньше, что дает преимущество по причинам затрат, так как второй адсорбент, как правило, значительно дороже, чем первый адсорбент. Второй адсорбент составляет от 60% до 75% по объему от общего объема первого и второго адсорбента, предпочтительно от 65% до 72% по объему, с более низкими значениями в пределах каждого диапазона в большинстве случаев, будучи предпочтительным по причинам затрат, поскольку уровень удаление N2O данного диапазона находится в допустимых пределах для предполагаемого применения.[0052] The second adsorbent is provided in an amount sufficient to adsorb N 2 O, and possibly also any hydrocarbon impurities present in the feed air stream, as well as a sufficient amount of carbon dioxide so that the level of carbon dioxide at a selected point in the adsorbent layer reaches the selected threshold level before the concentration of nitrous oxide and, if present, hydrocarbon impurities breaking through the layer exceeds the selected value. The second adsorbent is chosen in order to have a high ability with respect to N 2 O, and possibly also with respect to hydrocarbon impurities, so that the layer size can be kept as small as possible, which gives an advantage for cost reasons, since the second adsorbent , as a rule, much more expensive than the first adsorbent. The second adsorbent comprises from 60% to 75% by volume of the total volume of the first and second adsorbent, preferably from 65% to 72% by volume, with lower values within each range in most cases, being preferred for cost reasons, since the level of removal N 2 O of this range is within acceptable limits for the intended use.
[0053] Второй адсорбент имеет более высокую поглотительную способность по отношению как к CO2, так и к N2O, чем первый адсорбент в условиях подачи.[0053] The second adsorbent has a higher absorption capacity with respect to both CO 2 and N 2 O than the first adsorbent under supply conditions.
[0054] Второй адсорбент должен также быть способным десорбировать N2O, и, где это применимо, также углеводородные примеси, эффективно при выбранных условиях регенерации. Авторы настоящего изобретения пытались предоставить способ, который может функционировать при умеренной температуре регенерации для того, чтобы затраты по предоставлению нагревателей на установку и по потреблению энергии могли быть сведены к минимуму. Это требует от способности второго адсорбента по отношению к углекислому газу быть сбалансированной по отношению к ожидаемой температуре регенерации, надлежащей использованию. Если CO2 и/или N2O адсорбируется слишком сильно на втором адсорбенте, второй адсорбент не будет регенерировать достаточно при выбранных условиях регенерации. Авторами настоящего изобретения было обнаружено, что СаХ, обученный для удаления N2O при регенерации TSA при высоких температурах, кроме того имеющий высокую способность N2O, не может десорбировать N2O и CO2 эффективно при предпочтительных условиях регенерации настоящего изобретения, если он загрязнен водой. Авторами настоящего изобретения было обнаружено, что агрегированный цеолитный адсорбент на основе цеолита LSX или цеолита X, так или иначе не содержащий связующих веществ, подходит для использования в качестве второго адсорбента в настоящем изобретении. Упомянутый второй адсорбент имеет константу по закону Генри для адсорбции N2O, измеренную при 30°С, менее, чем 500 ммоль/г/атм. Авторы настоящего изобретения также обнаружили, что оксид алюминия не подходит для использования в качестве второго адсорбента, и поэтому второй адсорбент имеет максимальную селективность по закону Генри для CO2/N2O, измеренную при 30°С, 5, и, предпочтительно, константу по закону Генри для адсорбции СО2, измеренную при 30°С, больше, чем 5,6 ммоль/г/атм. Предпочтительно, когда упомянутый второй адсорбент выбирают из связанных или не содержащих связующие вещества: NaX, имеющего отношение Si/Al от 1,25 до 1,0, цеолита 4А, цеолита 5А, морденита, шабазита и клиноптилолита; более предпочтительно, когда упомянутый второй адсорбент выбирают из связанных или не содержащих связующие вещества: NaX, имеющего отношение Si/Al от 1,25 до 1,0, цеолита 4А, цеолита 5А; и наиболее предпочтительно, когда упомянутый второй адсорбент выбирают из связанных или не содержащих связующие вещества: NaX, имеющего отношение Si/Al от 1,25 до 1,0, например, цеолита 13X или NaLSX, и цеолита 5А. Наиболее предпочтительные адсорбенты являются относительно дешевыми и имеют хорошую способность N2O в условиях, используемых в настоящем изобретении.[0054] The second adsorbent should also be able to desorb N 2 O, and, where applicable, also hydrocarbon impurities, effectively under the selected regeneration conditions. The authors of the present invention tried to provide a method that can operate at a moderate regeneration temperature so that the costs of providing heaters for the installation and energy consumption can be minimized. This requires the ability of the second adsorbent with respect to carbon dioxide to be balanced with respect to the expected regeneration temperature, proper use. If CO 2 and / or N 2 O is adsorbed too much on the second adsorbent, the second adsorbent will not regenerate sufficiently under the selected regeneration conditions. The inventors of the present invention have found that CaX trained to remove N 2 O during TSA regeneration at high temperatures, furthermore having a high N 2 O ability, cannot desorb N 2 O and CO 2 efficiently under the preferred regeneration conditions of the present invention if contaminated with water. The inventors of the present invention have found that an aggregated zeolite adsorbent based on LSX zeolite or zeolite X, one way or another containing no binders, is suitable for use as a second adsorbent in the present invention. Mentioned second adsorbent has a constant according to Henry's law for adsorption of N 2 O, measured at 30 ° C, less than 500 mmol / g / ATM. The inventors of the present invention also found that alumina is not suitable for use as a second adsorbent, and therefore the second adsorbent has maximum Henry law selectivity for CO 2 / N 2 O, measured at 30 ° C, 5, and preferably a constant according to Henry's law for CO 2 adsorption, measured at 30 ° C, is greater than 5.6 mmol / g / atm. Preferably, when said second adsorbent is selected from bound or not containing binders: NaX having a Si / Al ratio of 1.25 to 1.0, zeolite 4A, zeolite 5A, mordenite, chabazite and clinoptilolite; more preferably, when said second adsorbent is selected from bound or not containing binders: NaX having a Si / Al ratio of 1.25 to 1.0, zeolite 4A, zeolite 5A; and most preferably, said second adsorbent is selected from bound or not containing binders: NaX having a Si / Al ratio of 1.25 to 1.0, for example, zeolite 13X or NaLSX, and zeolite 5A. Most preferred adsorbents are relatively cheap and have good N 2 O ability under the conditions used in the present invention.
[0055] Константы по закону Генри были измерены при 30°С для ряда адсорбентов для N2O и CO2, селективность по закону Генри по отношению к СО2 по сравнению с N2O была рассчитана, и удельная поверхность по методу БЭТ была определена, как изложено ниже в Таблице 1:[0055] Constants according to Henry's law were measured at 30 ° C for a number of adsorbents for N 2 O and CO 2 , selectivity according to Henry's law with respect to CO 2 compared to N 2 O was calculated, and the specific surface area by BET was determined as set out below in Table 1:
(ммоль/
г/атм)K H CO 2
(mmol /
g / atm)
г/атм)K H N 2 O (mmol /
g / atm)
Axen AA-300Aluminium oxide
Axen AA-300
(Axen AA-320)K 2 CO 3 - impregnated alumina
(Axen AA-320)
[0056] Можно увидеть, что оба оксида алюминия в вышеуказанной таблице удовлетворяют предпочтительной селективности и условиям удельной поверхности для первого адсорбента, и что все адсорбенты, кроме CaX, не содержащего связующих веществ CaX и оксида алюминия, удовлетворяют предпочтительной KH CO2 и условиям селективности по закону Генри для CO2/N2O для второго адсорбента.[0056] You can see that both alumina in the above table satisfy the preferred selectivity and specific surface conditions for the first adsorbent, and that all adsorbents except CaX, which does not contain CaX binders and alumina, satisfy the preferred K H CO 2 and selectivity conditions according to Henry's law for CO 2 / N 2 O for the second adsorbent.
[0057] Как было описано выше, возможно определить время работы, подходящее для получения ожидаемой степени удаления N2O, исходя из поведения адсорбции СО2 и N2O при выбранных условиях и выбранном положении анализатора внутри второго слоя адсорбента.[0057] As described above, it is possible to determine an operating time suitable for obtaining the expected degree of N 2 O removal based on the behavior of the adsorption of CO 2 and N 2 O under the selected conditions and the selected position of the analyzer inside the second adsorbent layer.
[0058] Соответственно, время, в течение которого сырьевой поток воздуха пропускается в первый и второй адсорбент перед регенерацией, составляет от 100 мин до 350 мин, например, от 100 мин до 300 мин, например, от более чем 100 до менее чем 250 мин, предпочтительно от 120 мин до 240 мин, например, от более чем 120 минут до менее чем 200 мин, например, 180 мин. Соответственно, сырьевой поток воздуха пропускается в первый и второй адсорбент при температуре подачи от 5°С до 50°С, предпочтительно от 10°С до 30°С. Соответственно, давление подачи составляет от 1 бар абс. (100 кПа) до 30 бар абс. (2000 кПа), предпочтительно от 4 бар абс. (400 кПа) до 7 бар абс. (700 кПа).[0058] Accordingly, the time during which the feed air stream is passed into the first and second adsorbent before regeneration is from 100 minutes to 350 minutes, for example, from 100 minutes to 300 minutes, for example, from more than 100 to less than 250 minutes preferably from 120 minutes to 240 minutes, for example, from more than 120 minutes to less than 200 minutes, for example, 180 minutes Accordingly, the feed air stream is passed into the first and second adsorbent at a feed temperature of from 5 ° C to 50 ° C, preferably from 10 ° C to 30 ° C. Accordingly, the supply pressure is from 1 bar abs. (100 kPa) up to 30 bar abs. (2000 kPa), preferably from 4 bar abs. (400 kPa) up to 7 bar abs. (700 kPa).
[0059] Предпочтительно, отношение времени, в течение которого нагретый газ пропускается в слой адсорбента в процессе регенерации (время нагрева, или время горячей продувки, или второй временной период), ко времени работы (первый временной период) для слоя адсорбента составляет меньше, чем 35%. Когда исходная концентрация СО2 находится в пределах нормального диапазона, отношение составляет предпочтительно 30% или менее, например, 25%. Это допускает более низкое отношение времени нагрева ко времени работы, чем которое наблюдается в способах предшествующего уровня техники для удаления нормальных уровней CO2 и воды, и, таким образом, обеспечивает экономию энергии. Однако, для более высоких исходных концентраций CO2, предпочитают более высокое отношение, близкое к 35%.[0059] Preferably, the ratio of the time during which the heated gas is passed into the adsorbent bed during the regeneration process (heating time, or hot purge time, or second time period) to the operating time (first time period) for the adsorbent layer is less than 35% When the initial concentration of CO 2 is within the normal range, the ratio is preferably 30% or less, for example, 25%. This allows a lower ratio of heating time to operating time than is observed in prior art methods for removing normal levels of CO 2 and water, and thus saves energy. However, for higher initial concentrations of CO 2 , a higher ratio close to 35% is preferred.
[0060] Периодическая регенерация преимущественно происходит в то время, как второй набор первого и второго адсорбента используется для продолжения процесса очистки, причем каждый набор двух адсорбентов находится в работе в процессе очистки и регенерируется при чередовании.[0060] Periodic regeneration mainly occurs while the second set of the first and second adsorbent is used to continue the cleaning process, and each set of two adsorbents is in operation during the cleaning process and is regenerated during alternation.
[0061] Предпочтительно, когда регенерация первого и второго адсорбента содержит пропускание нагретого регенерирующего газа (продувочного газа) противоточно через второй и первый адсорбент в течение периода от 20 мин до 100 мин, предпочтительно от 25 мин до 80 мин. Температура нагретого газа составляет от 140°С до 220°С, например, от более чем 140°С до менее чем 200°С, предпочтительно от 140°С до 180°С, например, от более чем 140°С до менее чем 160°С, или от более чем 150°С до 200°С. Далее регенерация содержит пропускание второго регенерирующего газа при температуре в пределах диапазона, приведенного выше для температуры подачи, но холоднее, чем тот, используемый для температуры нагретого газа, противоточно через второй и первый адсорбент. Предпочтительно, когда второй регенерирующий газ имеет температуру не более чем на 5°C выше, чем температура подачи. Соответственно, второй регенерирующий газ может быть пропущен в адсорбенты в течение периода от 50 до 220 мин, предпочтительно от 80 до 180 мин. Регенерирующий газ не должен содержать воду, углекислый газ, закись азота, или, поскольку углеводороды должны быть удалены из сырьевого потока воздуха, углеводороды, и может соответственно состоять из N2, O2, CO, Ar, He, продуктового воздуха, обедненного водой и CO2 и их смесей. В предпочтительном варианте осуществления, регенерирующий газ состоял бы либо из продуктового N2, либо, более предпочтительно, из выброса отходов с установки N2 (60% O2/40% N2). Предпочтительно, когда выбранные условия регенерации приводят к регенерации второго адсорбента посредством продувки нагретым газом, то есть в способе типа TSA, и регенерации первого адсорбента посредством продувки холодным газом, то есть в способе типа PSA, настолько это обеспечивает достаточную десорбцию CO2 и N2O со второго адсорбента, чтобы привести к приемлемой работоспособности при сведении к минимуму энергозатрат десорбции, насколько оксид алюминия может быть регенерирован эффективно в условиях PSA. Однако, при желании, первый адсорбент может также быть полностью или частично регенерирован путем продувки нагретым газом в способе типа TSA. Это позволяет адсорбенту быть полностью "очищенным" от всех адсорбированных компонентов воздуха, что периодически может быть желательным. Это также может быть использовано в качестве средства для восстановления способности СО2 и/или N2O в случае раннего прорыва примесей из адсорбента.[0061] Preferably, the regeneration of the first and second adsorbent comprises passing the heated regenerating gas (purge gas) countercurrently through the second and first adsorbent for a period of from 20 minutes to 100 minutes, preferably from 25 minutes to 80 minutes. The temperature of the heated gas is from 140 ° C to 220 ° C, for example, from more than 140 ° C to less than 200 ° C, preferably from 140 ° C to 180 ° C, for example, from more than 140 ° C to less than 160 ° C, or from more than 150 ° C to 200 ° C. Further, the regeneration comprises passing a second regenerating gas at a temperature within the range given above for the supply temperature, but colder than the one used for the temperature of the heated gas, countercurrently through the second and first adsorbent. Preferably, the second regenerating gas has a temperature of not more than 5 ° C higher than the supply temperature. Accordingly, the second regenerating gas may be passed into the adsorbents for a period of from 50 to 220 minutes, preferably from 80 to 180 minutes. The regenerating gas should not contain water, carbon dioxide, nitrous oxide, or, since hydrocarbons should be removed from the feed air stream, hydrocarbons, and may accordingly consist of N 2 , O 2 , CO, Ar, He, product air depleted in water and CO 2 and mixtures thereof. In a preferred embodiment, the regenerating gas would consist of either product N 2 or, more preferably, waste from the N 2 plant (60% O 2 /40% N 2 ). Preferably, when the selected regeneration conditions lead to the regeneration of the second adsorbent by means of a hot gas purge, i.e. in a TSA type method, and the regeneration of the first adsorbent by means of a cold gas purge, that is, in a PSA method, this provides sufficient desorption of CO 2 and N 2 O from the second adsorbent in order to lead to acceptable performance while minimizing the energy consumption of desorption, to what extent alumina can be regenerated efficiently under PSA conditions. However, if desired, the first adsorbent can also be fully or partially regenerated by blowing with heated gas in a TSA type process. This allows the adsorbent to be completely "cleaned" of all adsorbed components of the air, which may periodically be desirable. It can also be used as a means to restore the ability of the CO 2 and / or N 2 O in the case of early breakthrough of impurities from the adsorbent.
[0062] Соответственно, молярное отношение регенерирующего газа к сырьевому газу составляет от 0,08 до 0,5, предпочтительно от 0,1 до 0,3, более предпочтительно от 0,2 до 0,25. Более короткое время нагрева коррелирует с использованием более высокого молярного отношения регенерирующего газа к сырьевому газу, как известно специалистам в данной области техники.[0062] Accordingly, the molar ratio of regenerating gas to feed gas is from 0.08 to 0.5, preferably from 0.1 to 0.3, more preferably from 0.2 to 0.25. A shorter heating time is correlated using a higher molar ratio of regenerating gas to feed gas, as is known to those skilled in the art.
[0063] Соответственно, по меньшей мере, 75% N20, присутствующего в сырьевом воздухе, удаляют способом по настоящему изобретению, предпочтительно, по меньшей мере, 80% или, по меньшей мере, 90% и более предпочтительно 95%, еще более предпочтительно 96%, 97% или 98% и наиболее предпочтительно 99%. То есть, уровень N2O предпочтительно снижают не более чем на 25% от своего первоначального уровня в сырьевом потоке воздуха, предпочтительно не более чем на 20%, более предпочтительно на 10% и еще более предпочтительно не более чем на 5%, 4%, 3%, 2 % и наиболее предпочтительно на 1%.[0063] Accordingly, at least 75% of
[0064] Если сырьевой поток воздуха дополнительно содержит, по меньшей мере, один углеводород, выбранный из группы, состоящей из этилена, ацетилена, бутана, пропилена и пропана, уровень упомянутого, по меньшей мере, одного углеводорода уменьшают путем адсорбции на втором адсорбента. Предпочтительно, по меньшей мере, 60% от или, по меньшей мере, один углеводород удаляют способом по настоящему изобретению, и предпочтительно, по меньшей мере, 75%, например, по меньшей мере, 85%, и более предпочтительно 90%. Авторами настоящего изобретения было обнаружено, что углеводород(ы) соадсорбируются на втором адсорбенте с CO2 и N2O, и что нет дополнительной нужны в предоставлении второго адсорбента для размещения углеводорода(ов).[0064] If the feed air stream further comprises at least one hydrocarbon selected from the group consisting of ethylene, acetylene, butane, propylene and propane, the level of the at least one hydrocarbon is reduced by adsorption on a second adsorbent. Preferably, at least 60% of or at least one hydrocarbon is removed by the method of the present invention, and preferably at least 75%, for example at least 85%, and more preferably 90%. The inventors of the present invention have found that hydrocarbon (s) are co-adsorbed on a second adsorbent with CO 2 and N 2 O, and that there is no additional need to provide a second adsorbent to accommodate the hydrocarbon (s).
[0065] Соответственно, способ дополнительно содержит стадию проведения криогенной дистилляции очищенного потока воздуха для разделения потока, богатого азотом, и/или потока, богатого кислородом.[0065] Accordingly, the method further comprises the step of conducting cryogenic distillation of the purified air stream to separate the nitrogen rich stream and / or the oxygen rich stream.
[0066] В третьем аспекте, настоящее изобретение предоставляет установку для снижения уровня воды, углекислого газа и закиси азота в сырьевом потоке воздуха перед криогенной дистилляцией, содержащую:[0066] In a third aspect, the present invention provides an apparatus for reducing the level of water, carbon dioxide and nitrous oxide in a feed air stream prior to cryogenic distillation, comprising:
в слое адсорбента, слой первого адсорбента, который имеет селективность по закону Генри по отношению к углекислому газу по сравнению с закисью азота, измеренную при 30°С, по меньшей мере, 12,5 и второго адсорбента, чья константа по закону Генри для адсорбции N2O, измеренная при 30°C, меньше чем 500 ммоль/г/атм и чья селективность по закону Генри по отношению к СО2 по сравнению с N2O составляет не более 5, где первый адсорбент занимает от 25% до 40% по объему от общего объема, занимаемого первым и вторым адсорбентом; анализатор для углекислого газа, размещенный в пределах длины второго адсорбента.in the adsorbent layer, a layer of the first adsorbent, which has Henry Henry selectivity with respect to carbon dioxide compared with nitrous oxide, measured at 30 ° C of at least 12.5 and a second adsorbent, whose Henry law constant for adsorption N 2 O, measured at 30 ° C, is less than 500 mmol / g / atm and whose Henry law selectivity for CO 2 compared to N 2 O is not more than 5, where the first adsorbent takes from 25% to 40% by volume of the total volume occupied by the first and second adsorbent; carbon dioxide analyzer located within the length of the second adsorbent.
[0067] Установка, используемая во втором аспекте настоящего изобретения, может соответственно дополнительно содержать один пункт или более из следующих: вход в слой адсорбента для подачи сырьевого потока воздуха в направлении подачи в контакте с адсорбентами и выход для сырьевого газа, клапаны для управления сырьевым потоком воздуха, клапаны для сброса давления газа в контакте с адсорбентами до более низкого давления, вход в слой адсорбента для подачи регенерирующего газа в адсорбенты в направлении, противоположном направлению подачи, и выход для регенерирующего газа, клапаны для управления потоком регенерирующего газа, нагреватель для повышения температуры регенерирующего газа, и системы управления для управления клапанами и нагревателем. Соответственно, установка может быть в соответствии с той, что описано согласно фиг. 2 и 3.[0067] The apparatus used in the second aspect of the present invention may accordingly further comprise one or more of the following: entrance to the adsorbent bed for supplying a feed air stream in the feed direction in contact with adsorbents and a feed gas outlet, valves for controlling the feed stream air, valves for depressurizing gas in contact with adsorbents to a lower pressure, entering the adsorbent layer to supply regenerating gas to the adsorbents in the opposite direction to the supply direction, and outlet for regenerating gas, valves for controlling the flow of regenerating gas, a heater for raising the temperature of the regenerating gas, and control systems for controlling the valves and heater. Accordingly, the installation may be in accordance with that described in accordance with FIG. 2 and 3.
[0068] В четвертом аспекте, настоящее изобретение предоставляет применение устройства в соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения с целью удаления оксидов азота из сырьевого потока воздуха перед криогенной дистилляцией.[0068] In a fourth aspect, the present invention provides the use of a device in accordance with a third aspect of the present invention to remove nitrogen oxides from a feed air stream prior to cryogenic distillation.
[0069] В пятом аспекте, настоящее изобретение предоставляет способ усовершенствования установки, предназначенной для снижения уровней углекислого газа, закиси азота и воды в сырьевом потоке воздуха с помощью способа адсорбции с переменной температурой с тем, что она может обеспечить уменьшение уровня закиси азота в сырьевом потоке воздуха без использования адсорбента, имеющего селективность по закону Генри, измеренную при 30°С, по отношению к закиси азота по сравнению с углекислым газом, 0,5 или более, например, CaX или CaX, не содержащего связующих веществ, в котором адсорбенты, содержащиеся на установке, удаляют и заменяют на одинаковый общий объем адсорбента, состоящего из слоя первого адсорбента, который имеет селективность по закону Генри по отношению к углекислому газу по сравнению с закисью азота, измеренную при 30°С, по меньшей мере, 12,5 и второго адсорбента, чья константа по закону Генри для адсорбции N2O, измеренная при 30°С, составляет меньше чем 500 ммоль/г/атм и чья селективность по закону Генри по отношению к СО2 по сравнению с N2O составляет не более 5, где первый адсорбент занимает от 25% до 40% по объему от общего объема, занимаемого первым и вторым адсорбентом, и в котором анализатор для углекислого газа размещают в пределах длины второго адсорбента.[0069] In a fifth aspect, the present invention provides a method for improving an apparatus for reducing levels of carbon dioxide, nitrous oxide and water in a feed air stream using a variable temperature adsorption method so that it can reduce the level of nitrous oxide in a feed stream air without using an adsorbent having Henry selectivity measured at 30 ° C with respect to nitrous oxide compared to carbon dioxide, 0.5 or more, for example, CaX or CaX, not containing a bond substances in which the adsorbents contained in the installation are removed and replaced with the same total volume of adsorbent, consisting of a layer of the first adsorbent, which has Henry law selectivity with respect to carbon dioxide compared with nitrous oxide, measured at 30 ° С, according to at least 12.5 and a second adsorbent whose constant according to Henry's law for adsorption of N 2 O, measured at 30 ° C, is less than 500 mmol / g / atm and whose selectivity according to Henry's law with respect to CO 2 compared with N 2 O is not more than 5, wherein the first adsorbent animaet from 25% to 40% by volume of the total volume occupied by the first and second adsorbent, and wherein the analyzer to carbon dioxide is placed within the length of the second adsorbent.
[0070] Все признаки, описанные в связи с любым аспектом изобретения могут быть использованы с любым другим аспектом изобретения.[0070] All features described in connection with any aspect of the invention may be used with any other aspect of the invention.
ПЕРЕЧЕНЬ ФИГУР ЧЕРТЕЖЕЙ С ПОЯСНЕНИЕМ КАЖДОЙ ИЗ НИХLIST OF FIGURES OF DRAWINGS WITH EXPLANATION BY EACH OF THEM
[0071] Настоящее изобретение будет дополнительно описано со ссылкой на предпочтительные варианты осуществления и примеры, и со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:[0071] The present invention will be further described with reference to preferred embodiments and examples, and with reference to the accompanying drawings, in which:
[0072] Фиг.1 показывает прорывные кривые, полученные на 31% оксида алюминия/69% 13X слое адсорбента для CO2 и N2O в течение 480 минут;[0072] FIG. 1 shows breakthrough curves obtained on a 31% alumina / 69% 13X adsorbent layer for CO 2 and N 2 O over 480 minutes;
[0073] Фиг. 2 показывает установку, пригодную для проведения способа согласно настоящему изобретению;[0073] FIG. 2 shows a plant suitable for carrying out the method according to the present invention;
[0074] Фиг. 3 показывает более подробно устройство установки по фиг. 2, окружающей адсорбционный слой;[0074] FIG. 3 shows in more detail the installation device of FIG. 2, surrounding the adsorption layer;
[0075] Фиг. 4 показывает влияние времени работы на уровень удаления N2O;[0075] FIG. 4 shows the effect of runtime on the removal rate of N 2 O;
[0076] Фиг. 5 показывает действие расположения в адсорбционном слое 1 части на миллион фронта CO2 на уровень удаления N2O.[0076] FIG. 5 shows the effect of the arrangement in the adsorption layer of 1 ppm of the CO 2 front on the N 2 O removal level.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕDETAILED DESCRIPTION
[0077] Ссылаясь на фиг. 2, это изображает схематически установку, пригодную для использования в настоящем изобретении. Воздух, надлежащий очищению, подают в главную систему воздушного компрессора 10 на входе 12, в которой его сжимают с помощью многоступенчатого компрессора с охлаждением между и после посредством теплообмена с водой. Охлажденный сжатый воздух подается во впускной коллектор 14, содержащий регулируемый впускной клапан 16 и 18, к которому подключают пару резервуаров 20 и 22, содержащих слой адсорбента. Впускной коллектор соединяют ниже по потоку от регулируемых клапанов 16 и 18 с помощью вентиляционного коллектора 24, содержащего вентиляционные клапаны 26, 28, которые служат для закрытия и открытия соединений между верхним по потоку концом соответствующих адсорбирующих резервуаров 20 и 22 и дыхательным клапаном 30 через глушитель 32. Каждый из двух слоев адсорбента 20 и 22 содержит два адсорбента. Адсорбент сырьевого конца (т.е. адсорбент на верхнем по потоку или впускном коллекторном конце слоя) обозначается ссылочным номером 34, 34′ в соответствующих слоях и адсорбент продуктового конца (т.е. адсорбент на нижнем по потоку или выпускном коллекторном конце слоя) - ссылочным номером 36, 36′.[0077] Referring to FIG. 2, this schematically depicts an apparatus suitable for use in the present invention. Proper purification air is supplied to the main system of the
[0078] Установка имеет выход 38, соединенный с нижними по потоку концами двух адсорбирующих резервуаров 20, 22 посредством выпускного коллектора 40, содержащего выпускные регулируемые клапаны 42, 44. Выпускной коллектор 40 соединяют с помощью коллектора регенерирующего газа 46, содержащего регулируемые клапаны регенерирующего газа 48 и 50. Выше по потоку от коллектора регенерирующего газа 46, линия 52, содержащая регулируемый клапан 54, также строит мост через выпускной коллектор 40.[0078] The installation has an
[0079] Вход для регенерирующего газа предоставляют в 56 позиции, которую через регулируемые клапаны 58 и 60 присоединяют для прохода либо через нагреватель 62, либо через обводную линию 64 к коллектору регенерирующего газа 46.[0079] The regenerative gas inlet is provided at 56 positions, which are connected through
[0080] Работа клапанов можно быть проконтролирована с помощью соответствующих средств, программирующих временные рамки и управляющих клапанами, как известно в данной области техники, не продемонстрированных.[0080] The operation of the valves can be monitored by appropriate means programming a time frame and controlling the valves, as is known in the art, not shown.
[0081] При работе, воздух сжимают в основной системе воздушного компрессора 10 и подводят на впускной коллектор 14, а также проходит через один из двух резервуаров, содержащих адсорбент. Начиная с положения, в котором воздух проходит через открытый клапан 16 в адсорбционный резервуар 20, и через открытый клапан 42 к выходу 38, клапан 18 во впускном коллекторе немедленно будет закрыт, чтобы отрезать резервуар 22 от подачи воздуха для очистки. Клапан 44 будет немедленно также закрыт. На этой стадии клапаны 48, 50, 54 и 26 закрыты. Слой 20, таким образом, работает, а слой 22 должен быть регенерирован.[0081] During operation, air is compressed in the main system of the
[0082] Воздух, надлежащий очищению, входит в верхний по потоку конец слоя 20, а воду и углекислый газ из воздуха адсорбируют на адсорбенте 34. Слой 20 выполнен так, что вода не будет адсорбирована на нижнем по потоку адсорбенте 36 от того, что этот адсорбент является водовосприимчивым цеолитом, и оттого что длину верхнего по потоку адсорбента (оксида алюминия) 34 выбирают так, чтобы зона массообмена для воды никогда не выходила за пределы границы между адсорбентом и 34 адсорбентом 36 во время нормальной работы. Некоторая часть СО2 также должна быть адсорбирована на верхнем по потоку адсорбенте 34, а оставшаяся часть CO2 будет адсорбирована вместе с N2O и любыми углеводородами на нижнем по потоку адсорбенте 36. Концентрацию СО2 на выбранном расстоянии по адсорбенту 36 от границы с адсорбентом 34 измеряют, либо при каждой рабочей фазе слоя 20, либо периодически, чтобы гарантировать, что временной период, в течение которого слой остается в работе, приводит к приемлемому уровню прорыва N2O. СО2 не прорывается через слой. Как только измеренная концентрация CO2 достигает выбранного порога, или заданный временной период истек, клапан 16 закрывают с тем, чтобы остановить дополнительное прохождение сырьевого воздуха через слой 20, и регенерация слоя может начаться, как описано ниже для слоя 22.[0082] The air to be cleaned enters the upstream end of the
[0083] Регенерация слоя 22 происходит в то время, как слой 20 работает. Чтобы начать сброс давления слоя 22, клапан 28 открывают, и как только давление в резервуаре 22 упало до ожидаемого уровня, клапан 28 оставляют открытым, в то время как клапан 50 открывают, чтобы начать движение регенерирующего газа. Регенерирующий газ обычно будет потоком сухого азота, свободного от CO2 и N2O, полученным из холодильной камеры устройства разделения воздуха, возможно содержащей небольшое количество аргона, кислорода и других газов, в которую пропускают воздух, очищенный на представленной установке. Клапан 60 закрывают, а клапан 58 открывают для того, чтобы регенерирующий газ нагреть до температуры в диапазоне от 140°С до 220°С перед переходом в резервуар 22. Несмотря на то, что регенерирующий газ входит в резервуар 22 при выбранной повышенной температуре, его очень незначительно охлаждают путем отдачи тепла на десорбцию закиси азота и некоторой части углекислого газа из верхнего, расположенного ниже по потоку адсорбирующего положения 36′ в резервуаре. Поскольку тепловой импульс сохраняется в системе, выходной продувочный газ выходит из выходного вентиляционного отверстия в охлажденном состоянии. Постепенно, тепловая волна перемещается через верхний адсорбент 36′, тогда как закись азота и, в некоторой степени, углекислый газ очищают. После ожидаемого периода, тогда как тепловой импульс является частью пути через верхний адсорбент 36′, клапан 58 закрывают, а клапан 60 открывают так, что теперь поток регенерирующего газа становится холодным. Охлажденный регенерирующий газ перемещает тепловой импульс дополнительно через верхний адсорбент 36′.[0083] The regeneration of
[0084] В то время как верхний адсорбент был, таким образом, регенерирован с помощью TSA, холодный регенерирующий газ продолжал течь через нижний адсорбент и, посредством его пониженного давления, десорбировал воду и углекислый газ из верхнего адсорбента 34′ с помощью PSA. В конце отведенного периода регенерации, клапан 50 может быть открыт, чтобы переместить азот из слоя адсорбента и, после закрытия клапана 28, восстановить давление сосуда 22 с очищенным воздухом. После этого, клапан 54 может быть закрыт и клапаны 18 и 44 могут быть открыты, чтобы вернуть резервуар 22 в работу. Остаточное тепло, оставленное в слое, может быть удалено посредством очищенного воздуха в виде температурного импульса, который может быть удален в нижнем по потоку теплообменнике. Резервуар 20 затем может быть регенерирован подобным способом и во всей последовательности, имеющей продолжение с сосудами, нахождение в работе, сброс давления, регенерация, восстановление давления и возвращение в работу, в фазированных циклах работы.[0084] While the upper adsorbent was thus regenerated by TSA, the cold regenerating gas continued to flow through the lower adsorbent and, through its reduced pressure, stripped water and carbon dioxide from the
[0085] Фиг. 3 показывает более подробно алгоритм управления, который обеспечивает удаление загрязняющих веществ на ожидаемом уровне. Как и в описании фиг.2, сжатый воздух поступает в сосуд 22 через впускные патрубки 12 и проходит через первый слой адсорбента 34 и через второй слой адсорбента 36, 36а перед выходом из резервуара через выпускной патрубок 40, который соединяется с нижней по потоку частью процесса.[0085] FIG. 3 shows in more detail a control algorithm that provides for the removal of contaminants at the expected level. As in the description of FIG. 2, compressed air enters the
[0086] Второй слой адсорбента, ответственный за удаление CO2 и N2O, может быть разделен на две подсекции: 36, в которой CO2 и N2O одновременно удаляют в соответствии с селективностью адсорбента, и 36а, в которой удаляют только N2O, так как поток воздуха уже свободен от CO2. Пунктирная линия 38 соответствует виртуальному разделению двух подсекций, а также высоте слоя, при которой равный или меньший выбранный максимальный уровень только СО2 может быть обнаружен с помощью анализатора 20 в любое время, пока слой находится в работе, обеспечивая достаточный уровень удаления N2O.[0086] The second adsorbent layer responsible for the removal of CO 2 and N 2 O can be divided into two subsections: 36, in which CO 2 and N 2 O are simultaneously removed in accordance with the selectivity of the adsorbent, and 36a, in which only N is removed 2 O, since the air flow is already free of CO 2 . The dashed
Подходящие условия способа изложены в Таблице 2 ниже:Suitable process conditions are set forth in Table 2 below:
[0087] В случае, когда исходная концентрация CO2 находится в пределах нормального диапазона, предпочтительные условия способа излагают в Таблице 3 ниже:[0087] In the case where the initial concentration of CO 2 is within the normal range, the preferred process conditions are set forth in Table 3 below:
(частей на миллиард)Raw N 2 O
(parts per billion)
[0088] Когда исходная концентрация СО2 повышается, например, когда установка разделения воздуха расположена близко с установками, которые выделяют CO2 и/или N2O, предпочтительные условия способа излагают в Таблице 4 ниже:[0088] When the initial concentration of CO 2 rises, for example, when the air separation unit is located close to plants that emit CO 2 and / or N 2 O, preferred process conditions are set forth in Table 4 below:
(частей на миллиард)Raw N 2 O
(parts per billion)
[0089] Таким образом, можно использовать многоуровневый слой, содержащий выше по потоку слой оксида алюминия с последующим ниже по потоку слоем цеолита. Секция оксида алюминия может быть улучшена таким видом оксида алюминия, который может быть произведен путем пропитки, приблизительно от 5% до 10% по весу карбоната калия на оксид алюминия, путем обработки исходного оксида алюминия раствором карбоната калия и сушки при высоких температурах до примерно 125°C. Такие оксиды алюминия имеют особенно высокую способность по отношению к углекислому газу.[0089] Thus, it is possible to use a multilevel layer containing an upstream layer of alumina followed by a downstream layer of zeolite. The alumina section can be improved with this kind of alumina which can be produced by impregnating from about 5% to 10% by weight of potassium carbonate onto alumina by treating the starting alumina with a solution of potassium carbonate and drying at high temperatures to about 125 ° C. Such aluminas have a particularly high carbon dioxide ability.
[0090] Конечно, следует понимать, что резервуары 20, 20′ и 22, 22′ могут каждый, при желании, быть разделены на более мелкие резервуары, расположенные последовательно, и ссылки на "слои" адсорбентов, приведенные выше, включают в себя компоновки, в которых отдельные адсорбенты помещают в отдельные резервуары, расположенные последовательно.[0090] Of course, it should be understood that the
ПРИМЕРЫEXAMPLES
[0091] Как правило, эти примеры работают в течение 20 циклов, чтобы достичь не изменяющихся условий для того, чтобы получить следующие результаты:[0091] Typically, these examples work for 20 cycles to achieve unchanging conditions in order to obtain the following results:
Пример 1: Создание условий циклаExample 1: Creating Loop Conditions
[0092] Этот пример является начальным исследованием, проведенным для определения, могут ли быть адаптированы для удаления N2O, условия и установка, пригодные для проведения TPSA. Циклические, динамические кривые прорыва углекислого газа и закиси азота были измерены на двухуровневом слое. Первый слой на сырьевой стороне - это K2CO3 AA330 активированный оксид алюминия (37% по объему), а второй слой на продуктовой стороне - это не содержащий связующих веществ Heng Ye Na-обменный LSX (63% по объему). На слой подавали насыщенный водой воздух при 20°C (68°F) и 6 бар абс. (290 фунтов на квадратный дюйм) и с обычной исходной концентрацией CO2 400 частей на миллион по объему и N2O 350 частей на миллион по объему. Расход газа был 4,924 кг/м2ч. Данные были получены на колонне диаметром 203 мм (8 дюймов) и 2740 мм (9 футов) в высоту. Анализатор был размещен на 41% пути по длине цеолита LSX. В этих условиях, никакого углекислого газа не было обнаружено с помощью анализатора в течение времени работы. Используемые условия и результаты касательно удаления CO2 и N2O были следующими:[0092] This example is an initial study conducted to determine if conditions suitable for TPSA can be adapted to remove N 2 O. The cyclic, dynamic breakthrough curves of carbon dioxide and nitrous oxide were measured on a two-level layer. The first layer on the raw side is K 2 CO 3 AA330 activated alumina (37% by volume), and the second layer on the product side is Heng Ye Na-free LSX exchange agent (63% by volume). Water saturated at 20 ° C (68 ° F) and 6 bar abs. (290 pounds per square inch) and with a typical initial concentration of
[0093] Таблица 5 показывает, что высокое удаление N2O возможно без использования материала CaX. Полученная степень удаления N2O была сравнима с таковой для способа TSA, находящегося в работе 180 мин, как описано в EP0992274.[0093] Table 5 shows that high removal of N 2 O is possible without the use of CaX material. The degree of N 2 O removal obtained was comparable to that for the TSA method in operation for 180 minutes, as described in EP0992274.
Пример 2: Изменение условий циклаExample 2: Changing cycle conditions
[0094] Пример 1 был повторен с использованием времени цикла - 130 мин и времени горячей продувки - 25 мин (отношение времени горячей продувки ко времени работы 0,19), и было удалено более чем 95% N2O.[0094] Example 1 was repeated using a cycle time of 130 minutes and a hot purge time of 25 minutes (the ratio of hot purge time to operating time 0.19), and more than 95% N 2 O was removed.
[0095] В данном изобретении, способ не выполняется до прорыва CO2, и, таким образом, позволяет большей части СО2 быть адсорбированной на первом адсорбенте (40% по сравнению с 10% в стандартном способе TSA). Это уменьшает количество CO2, надлежащее удалению с помощью цеолита, и, следовательно, улучшает степень удаления N2O на цеолите.[0095] In the present invention, the method is not executed until the CO 2 breakthrough, and thus allows most of the CO 2 to be adsorbed on the first adsorbent (40% compared to 10% in the standard TSA method). This reduces the amount of CO 2 appropriate to be removed by zeolite, and therefore improves the degree of N 2 O removal on the zeolite.
Пример 3: Действие вида цеолитаExample 3: the action of the zeolite
[0096] Материал цеолита 13Х испытывали в таких же условиях, как в Примере 1, за исключением того, что температура подачи была снижена до 18,5°С, а пропорции адсорбента были 31,7% оксида алюминия и 68,3% цеолита 13X по объему. Полученный уровень удаления N2O составил 98%.[0096] The 13X zeolite material was tested under the same conditions as in Example 1, except that the feed temperature was reduced to 18.5 ° C and the adsorbent proportions were 31.7% alumina and 68.3% zeolite 13X by volume. The resulting removal rate of N 2 O was 98%.
[0097] Маленькая разница заметна между цеолитами 13X и LSX относительно удаления N2O, хотя в патенте США 7935177 учат, что Na-обменный LSX дает лучшие эксплуатационные характеристики как для удаления CO2, так и для удаления N2O, как показано в Таблице 6:[0097] A small difference is noticeable between zeolites 13X and LSX with respect to the removal of N 2 O, although US Pat. No. 7,935,177 teaches that the Na-exchange LSX gives better performance for both CO 2 removal and N 2 O removal, as shown in Table 6:
[0098] Предполагалось, что, учитывая высокую адсорбирующую способность NaLSX по отношению к CO2, только небольшая секция слоя NaLSX была бы использована для адсорбции СО2, тем более, что удаление СО2 с оксидом алюминия, в качестве первого адсорбента, является высоким. Однако, только часть NaLSX расположена в пределах зоны равновесия в таких условиях короткого цикла, означающих, что NaLSX не используется на его полную способность. Это объясняет, почему материал, имеющий более низкие эксплуатационные характеристики, такой как 13X, показывает аналогичные результаты и, следовательно, является гораздо более экономически эффективным вариантом. Кроме того, как известно, NaLSX является более чувствительным к воде и требуется более высокая температура регенерации для того, чтобы восстановить его полную способность.[0098] It was assumed that, given the high adsorption capacity of NaLSX with respect to CO 2 , only a small section of the NaLSX layer would be used for adsorption of CO 2 , especially since the removal of CO 2 with alumina as the first adsorbent is high. However, only a fraction of NaLSX is located within the equilibrium zone under such short-cycle conditions, meaning that NaLSX is not used to its full capacity. This explains why material with lower performance, such as 13X, shows similar results and, therefore, is a much more cost-effective option. In addition, NaLSX is known to be more sensitive to water and requires a higher regeneration temperature in order to restore its full capacity.
Пример 4: Повышенная регенерацияExample 4: Increased Regeneration
[0099] Еще один способ повышения уровня удаления N2O - увеличить количество энергии, подведенной в слой в процессе регенерации. Это делается за счет более высокой мощности нагревателя, но это также предоставляет возможность продления времени цикла.[0099] Another way to increase the level of removal of N 2 O is to increase the amount of energy supplied to the layer during the regeneration process. This is done due to the higher power of the heater, but it also provides the opportunity to extend the cycle time.
[0100] Используя то же оборудование, как описано в Примере 3, были получены результаты, показанные в Таблице 7.[0100] Using the same equipment as described in Example 3, the results shown in Table 7 were obtained.
[0101] Это показывает, что время цикла может быть продлено на 20 мин, при условии, что дополнительное тепло подведут в слой. Дополнительное тепло измеряется в единицах избыточного тепла, будучи отношением тепла, подводимого с помощью нагревателя в процессе регенерации, к теплу десорбции воды, CO2 и N2O.[0101] This shows that the cycle time can be extended by 20 minutes, provided that additional heat is supplied to the layer. The additional heat is measured in units of excess heat, being the ratio of the heat supplied by the heater during the regeneration process to the heat of desorption of water, CO 2 and N 2 O.
Пример 5: Оптимизация эффективного рабочего времениExample 5: Optimizing Effective Work Time
[0102] В используемых выше условиях для испытания 2, приведенных в Таблице 7, время цикла было продлено до 180 мин, а затем до 200 мин, а уровень удаления N2O измеряли при 93% и 88% соответственно. Результаты показаны на фиг. 4.[0102] Under the above conditions for Test 2 shown in Table 7, the cycle time was extended to 180 minutes and then to 200 minutes, and the N 2 O removal level was measured at 93% and 88%, respectively. The results are shown in FIG. four.
[0103] Желательно, продлевать время цикла для того, чтобы сократить количество потерь газа при переключении слоев из действующего положение в недействующее и наоборот, особенно на крупных установках, в которых объем, прокачанный после каждого цикла, является значительным. Кроме того, во избежание избыточного нагрева продуктового воздушного потока, тепловой импульс, образованный посредством адсорбции, должен быть либо использован, либо выпущен из слоя в процессе регенерации. Короткое время цикла требует более высокого расхода регенерирующего газа, чтобы достичь этого, чем более длинное время цикла, и поэтому предпочтительно продлевать время цикла для уменьшения потерь при перепаде давления.[0103] It is advisable to extend the cycle time in order to reduce the amount of gas loss when switching layers from the current position to the inactive one and vice versa, especially in large plants in which the volume pumped after each cycle is significant. In addition, in order to avoid excessive heating of the product air stream, the heat pulse generated by adsorption must either be used or released from the bed during the regeneration process. A short cycle time requires a higher flow rate of regenerating gas to achieve this than a longer cycle time, and therefore it is preferable to extend the cycle time to reduce pressure drop losses.
Пример 6: Алгоритм управленияExample 6: Control Algorithm
[0104] В условиях испытания 2, приведенных в таблице 7, положение фронта СО2 (обычно, когда анализатор измерял бы 1 часть на миллион по объему СО2) определяют на основе скорости газа в слое. Второй слой (цеолит) компонуется из стандартного материала 13Х и занимает высоту колонны в 820 мм. Это положение затем соотносят с количеством удаленного N2O, как показано на фиг. 5. Таким образом, если анализатор расположен на границе между первым и вторым слоями (ноль на горизонтальной оси на Фиг. 5), в то время, когда анализатор обнаруживает 1 часть на миллион CO2, удаление N2O на конце слоя будет больше, чем 99%. Если желательно получить 99% удаления N2O, это может быть сделано путем размещения анализатора на любом расстоянии между 0 и 222 мм от границы между первым и вторым слоями (меньшем или равном 27% расстояния по второму слою); удаление 98% может быть получено до 290 мм от границы (меньшим или равном 35% расстояния по второму слою); удаление 97% до 315 мм от границы (меньшим или равном 38% расстояния по второму слою); удаление 96% до 335 мм от границы (меньшем или равном 41% расстояния по второму слою); и удаление 95% до 349 мм от границы (меньшим или равном 43% расстояния по второму слою). Таким образом, возможно сбалансировать время цикла со степенью удаления N2O, как ожидается. После того как CO2 обнаруживают анализатором, слой убирают с линии для регенерации. Для сравнения, стандартный TSA устроен так, что СО2 должен прорваться где-то через конец второго слоя в конце времени работы, что делает зону удаления CO2, близкой к 100% от общей высоты цеолита, тогда как, для 95% удаление N2O, зона удаления CO2 в настоящем изобретении составляет около 43% высоты цеолита (второго слоя).[0104] Under test conditions 2 in Table 7, the position of the CO 2 front (typically when the analyzer would measure 1 part per million by volume of CO 2 ) is determined based on the gas velocity in the bed. The second layer (zeolite) is composed of 13X standard material and occupies a column height of 820 mm. This position is then correlated with the amount of N 2 O removed, as shown in FIG. 5. Thus, if the analyzer is located at the boundary between the first and second layers (zero on the horizontal axis in Fig. 5), while the analyzer detects 1 ppm CO 2 , the removal of N 2 O at the end of the layer will be greater. than 99%. If it is desired to obtain 99% removal of N 2 O, this can be done by placing the analyzer at any distance between 0 and 222 mm from the boundary between the first and second layers (less than or equal to 27% of the distance along the second layer); 98% removal can be obtained up to 290 mm from the border (less than or equal to 35% of the distance along the second layer); removal of 97% to 315 mm from the border (less than or equal to 38% of the distance along the second layer); removal of 96% to 335 mm from the border (less than or equal to 41% of the distance along the second layer); and the removal of 95% to 349 mm from the border (less than or equal to 43% of the distance along the second layer). Thus, it is possible to balance the cycle time with the degree of removal of N 2 O, as expected. After CO 2 is detected by the analyzer, the layer is removed from the regeneration line. For comparison, the standard TSA is designed so that CO 2 must break somewhere through the end of the second layer at the end of the operating time, which makes the CO 2 removal zone close to 100% of the total zeolite height, whereas, for 95%, N 2 removal O, the CO 2 removal zone in the present invention is about 43% of the height of the zeolite (second layer).
[0105] Примеры 7-11: Удаление CO2 и N2O из сырьевых потоков воздуха, содержащего высокую концентрацию СО2.[0105] Examples 7-11: Removal of CO 2 and N 2 O from raw air streams containing a high concentration of CO 2 .
[0106] Циклические, динамические кривые прорыва углекислого газа и закиси азота были измерены на двухуровневом слое. Первый слой на сырьевой стороне - это 8% масс. K2CO3 совместно формованный Heng Ye активированный оксид алюминия (31% по объему) и второй слой на продуктовой стороне - это Heng Ye НО 13Х (69% по объему). На слой подавали насыщенный водой воздух при 7°C и 5,64 бар абс. и с обычной исходной концентрацией N2O 325 частей на миллион по объему. Расход газа был 5,224 кг/м2ч. Данные были получены на колонне диаметром 210 мм (8 дюймов) и 1050 мм в высоту. Используемые условия были следующими:[0106] The cyclic, dynamic breakthrough curves of carbon dioxide and nitrous oxide were measured on a two-level layer. The first layer on the raw side is 8% of the mass. K 2 CO 3 co-molded Heng Ye activated alumina (31% by volume) and the second layer on the food side is Heng Ye HO 13X (69% by volume). Water saturated at 7 ° C and 5.64 bar abs. and with a typical starting concentration of N 2 O 325 ppmv. The gas flow rate was 5.224 kg / m 2 h. Data were obtained on a column with a diameter of 210 mm (8 inches) and 1050 mm in height. The conditions used were as follows:
Полученные результаты показаны в Таблице 9:The results obtained are shown in Table 9:
(мин)Working hours
(min)
[0107] Для примеров с 7 по 10, анализатор измерил концентрацию более, чем 20 частей на миллион CO2 в конце времени работы, и, как можно видеть, это соответствует уровню удаления N2O 75-90%. В примере 11, анализатор измерил концентрацию 20 частей на миллион CO2 в конце времени работы, что соответствует уровню удаления N2O 96%. Таким образом, время работы может быть продлено до целых 240 мин, при некотором снижении уровня удаления N2O, которое может в некоторых случаях быть приемлемым.[0107] For examples 7 to 10, the analyzer measured a concentration of more than 20 ppm CO 2 at the end of the operating time, and as you can see, this corresponds to a N 2 O removal level of 75-90%. In Example 11, the analyzer measured a concentration of 20 ppm CO 2 at the end of the operating time, which corresponds to a 96% N 2 O removal rate. Thus, the operating time can be extended to as much as 240 minutes, with some reduction in the level of removal of N 2 O, which may in some cases be acceptable.
Пример 12: Удаление углеводородных примесейExample 12: Removal of hydrocarbon impurities
[0108] Условия, изложенные в примерах 1 и 8, были сопоставлены с условиями, изложенными в патенте США 5855650 с использованием оксид алюминия/13X или оксид алюминия/13X/CaX конфигураций адсорбента для определения их относительной способности удалять ряд углеводородов из сырьевого потока воздуха. Все эксперименты были проведены с насыщенным водой сырьевым потоком воздуха, содержащим 400 частей на миллион CO2 и 320 частей на миллиард N2O, за исключением эксперимента в условиях примера 1, но с использованием NaLSX, для которого была использована концентрация 500 частей на миллион CO2.[0108] The conditions set forth in Examples 1 and 8 were compared with the conditions set forth in US Pat. No. 5,855,650 using alumina / 13X or alumina / 13X / CaX adsorbent configurations to determine their relative ability to remove a number of hydrocarbons from a feed air stream. All experiments were conducted with a water-saturated feed air stream containing 400 ppm CO 2 and 320 ppm N 2 O, with the exception of the experiment in Example 1, but using NaLSX, for which a concentration of 500 ppm CO was used. 2 .
(выраженных в % от исходной концентрации)Comparison of TPSA impurity removal cycles
(expressed as% of initial concentration)
с 3 слоямиBilayer TPSA (CaX) US Patent 5,855,650
with 3 layers
Сравнительный пример 1 - Условия, сообщенные в патенте США 5885650Comparative Example 1 - Conditions Reported in US Patent 5,885,650
[0109] Двухслойные циклические эксперименты по удалению микропримесей из воздуха проводились в резервуарах, 0,2 м в диаметре. Высота общего слоя адсорбента была 2 м. Сырьевой воздух был насыщен водой при условиях подачи и содержал 380 частей на миллион CO2 и 0,3 части на миллион N2O. Во всех случаях, сырьевой конец слоя адсорбента содержал активированный оксид алюминия (Alcan AA-300), и продуктовый конец слоя содержал цеолит 13X (Zeochem Z10-02, Si/Al = 1,15). Эксперименты проводились в условиях, показанных в Таблице 11:[0109] Two-layer cyclic experiments to remove microimpurities from the air were carried out in tanks 0.2 m in diameter. The height of the total adsorbent layer was 2 m. The raw air was saturated with water under supply conditions and contained 380 ppm CO 2 and 0.3 ppm N 2 O. In all cases, the raw end of the adsorbent layer contained activated alumina (Alcan AA -300), and the product end of the layer contained 13X zeolite (Zeochem Z10-02, Si / Al = 1.15). The experiments were carried out under the conditions shown in Table 11:
[0110] Схема наложения слоев была 75% по объему пропитанного K2CO3 активированного оксида алюминия (Alcan AA-320AP) на сырьевом конце слоя и 25% по объему цеолита 13X (Zeochem Z10-02) на продуктовом конце слоя.[0110] The layering scheme was 75% by volume of K 2 CO 3 impregnated activated alumina (Alcan AA-320AP) at the raw end of the layer and 25% by volume of 13X zeolite (Zeochem Z10-02) at the product end of the layer.
[0111] Как можно видеть, настоящее изобретение предоставляет значительно повышенную степень удаления N2O по сравнению с условиями, используемыми в патенте США 5885650.[0111] As you can see, the present invention provides a significantly increased degree of removal of N 2 O compared with the conditions used in US patent 5885650.
[0112] Хотя изобретение было описано на основании предпочтительного варианта осуществления, следует понимать, что возможны различные модификации в пределах объема настоящего изобретения.[0112] Although the invention has been described based on a preferred embodiment, it should be understood that various modifications are possible within the scope of the present invention.
[0113] В данном описании, если специально не указано иное, слово "или" используется в смысле дежурного слова, которое возвращает истинное значение, когда удовлетворяется одно или оба из указанных условий, в отличие от дежурного слова "исключающее или" которое требует, чтобы только одно из условий удовлетворялось. Слово "содержащий" используется в смысле "включающий в себя", а не “состоящий из". Все предыдущие учения, признанные выше, включены в данное описание путем ссылки. Никакого признания какого-либо предварительно опубликованного документа в данном документе не следует считать признанием или представлением, потому что учение его было общеизвестными, общедоступными сведениями в Австралии или в другом месте на дату настоящего описания.[0113] In this description, unless specifically indicated otherwise, the word "or" is used in the sense of an on-duty word that returns true when one or both of these conditions are satisfied, in contrast to an on-duty word "exclusive or" which requires that only one of the conditions was satisfied. The word “comprising” is used in the sense of “including” and not “consisting of.” All previous teachings recognized above are incorporated herein by reference. Any recognition of any previously published document in this document should not be construed as recognition or submission, because his teaching was publicly known, publicly available in Australia or elsewhere on the date of this description.
Claims (27)
(а) пропускание упомянутого сырьевого потока воздуха при давлении подачи в направлении подачи через первый адсорбент, который имеет селективность по закону Генри по отношению к углекислому газу по сравнению с закисью азота, измеренную при 30°С, по меньшей мере, 12,5, и последовательно через второй адсорбент, чья константа по закону Генри для адсорбции N2O, измеренная при 30°С, составляет менее чем 500 ммоль/г/атм и чья селективность по закону Генри по отношению к CO2 по сравнению с N2O составляет не более 5;
(b) прекращение пропускания упомянутого сырьевого потока воздуха в упомянутые, первый и второй, адсорбенты после первого временного периода;
(с) сброс давления газа в контакте с первым и вторым адсорбентами до второго давления, меньшего чем давление подачи;
(d) пропускание регенерирующего газа при втором давлении и при первой температуре, находящейся в диапазоне от 140 до 220°С, в, по меньшей мере, второй адсорбент в направлении, противоположном направлению подачи, в течение второго временного периода и затем пропускание регенерирующего газа при втором давлении и второй температуре, меньшей чем первая температура, во второй и первый адсорбенты в направлении, противоположном направлению подачи, в течение третьего временного периода;
(е) прекращение пропускания регенерирующего газа в первый и второй адсорбенты;
(f) восстановление давления газа в контакте с первым и вторым адсорбентами до давления подачи;
(g) повторение стадий от (а) до (f);
где первый адсорбент занимает от 25% до 40% по объему от общего объема, занимаемого первым и вторым адсорбентами; и где молярное отношение регенерирующего газа к сырьевому воздуху, подаваемому во время каждого повторения стадий от (а) до (f), составляет от 0,08 до 0,5; при этом способ включает:
(I) размещение анализатора для измерения концентрации CO2 в выбранном положении в пределах длины второго адсорбента;
(II) определение пороговой концентрации, измеренной анализатором CO2, когда одновременно получают ожидаемый максимальный уровень N2O на нижнем по потоку конце второго адсорбента в направлении подачи;
(III) использование результата стадии (II) с целью определения максимальной продолжительности первого временного периода, такого что максимальная продолжительность первого временного периода является временем с начала пропускания сырьевого потока воздуха в первый и второй адсорбенты до измерения с помощью анализатора определенной пороговой концентрации СО2.1. The method of determining the conditions for reducing, before cryogenic distillation, the level of water, carbon dioxide and nitrous oxide in the feed air stream in a process including:
(a) passing said feed stream of air at a feed pressure in the feed direction through a first adsorbent that has Henry law selectivity to carbon dioxide compared to nitrous oxide, measured at 30 ° C. of at least 12.5, and sequentially through a second adsorbent, whose constant according to Henry's law for adsorption of N 2 O, measured at 30 ° C, is less than 500 mmol / g / atm and whose selectivity according to Henry's law with respect to CO 2 compared to N 2 O is not more than 5;
(b) stopping the passage of said feed air stream into said first and second adsorbents after a first time period;
(c) depressurizing the gas in contact with the first and second adsorbents to a second pressure less than the supply pressure;
(d) passing the regenerating gas at a second pressure and at a first temperature in the range of 140 to 220 ° C. into at least a second adsorbent in a direction opposite to the feeding direction for a second time period and then passing the regenerating gas at a second pressure and a second temperature less than the first temperature in the second and first adsorbents in the opposite direction to the feed direction during the third time period;
(e) stopping the transmission of regenerating gas to the first and second adsorbents;
(f) restoring gas pressure in contact with the first and second adsorbents to the supply pressure;
(g) repeating steps (a) to (f);
where the first adsorbent occupies from 25% to 40% by volume of the total volume occupied by the first and second adsorbents; and where the molar ratio of the regenerating gas to the feed air supplied during each repetition of steps (a) to (f) is from 0.08 to 0.5; wherein the method includes:
(I) placing an analyzer for measuring the concentration of CO 2 at a selected position within the length of the second adsorbent;
(Ii) determining the threshold concentration measured by the CO 2 analyzer when the expected maximum N 2 O level is simultaneously obtained at the downstream end of the second adsorbent in the feed direction;
(III) using the result of stage (II) to determine the maximum duration of the first time period, such that the maximum duration of the first time period is the time from the beginning of the passage of the raw air stream into the first and second adsorbents until the analyzer determines a certain threshold concentration of CO 2 .
(а) пропускание упомянутого сырьевого потока воздуха при давлении подачи в направлении подачи через первый адсорбент, который имеет селективность по закону Генри по отношению к углекислому газу по сравнению с закисью азота, измеренную при 30°С, по меньшей мере, 12,5, и последовательно через второй адсорбент, чья константа по закону Генри для адсорбции N2O, измеренная при 30°С, составляет менее чем 500 ммоль/г/атм и чья селективность по закону Генри по отношению к CO2 по сравнению с N2O составляет не более 5;
(b) прекращение пропускания упомянутого сырьевого потока воздуха в упомянутые первый и второй адсорбенты после первого временного периода;
(с) сброс давления газа в контакте с первым и вторым адсорбентами до второго давления, меньшего, чем давление подачи;
(d) пропускание регенерирующего газа при втором давлении и при первой температуре, находящейся в диапазоне от 140 до 220°С, в, по меньшей мере, второй адсорбент в направлении, противоположном направлению подачи, в течение второго временного периода и затем пропускание регенерирующего газа при втором давлении и второй температуре, меньшей чем первая температура, во второй и первый адсорбенты в направлении, противоположном направлению подачи, в течение третьего временного периода;
(е) прекращение пропускания регенерирующего газа в первый и второй адсорбенты;
(f) восстановление давления газа в контакте с первым и вторым адсорбентами до давления подачи;
(g) повторение стадий от (а) до (f);
где первый адсорбент занимает от 25% до 40% по объему от общего объема, занимаемого первым и вторым адсорбентами; где способ дополнительно включает в себя:
(I) размещение анализатора для измерения концентрации CO2 в выбранном положении в пределах длины второго адсорбента;
(II) определение пороговой концентрации, измеренной анализатором CO2, когда одновременно получают ожидаемый максимальный уровень N2O на нижнем по потоку конце второго адсорбента в направлении подачи;
где максимальная продолжительность первого временного периода является временем с начала пропускания сырьевого потока воздуха в первый и второй адсорбенты до измерения с помощью анализатора определенной пороговой концентрации СО2 и где молярное отношение регенерирующего газа к сырьевому воздуху, подаваемому во время каждой итерации стадий от (а) до (f), составляет от 0,08 до 0,5.4. A method of reducing the level of water, carbon dioxide and nitrous oxide in the feed stream of air, before cryogenic distillation, including:
(a) passing said feed stream of air at a feed pressure in the feed direction through a first adsorbent that has Henry law selectivity to carbon dioxide compared to nitrous oxide, measured at 30 ° C. of at least 12.5, and sequentially through a second adsorbent, whose constant according to Henry's law for adsorption of N 2 O, measured at 30 ° C, is less than 500 mmol / g / atm and whose selectivity according to Henry's law with respect to CO 2 compared to N 2 O is not more than 5;
(b) stopping the passage of said feed air stream into said first and second adsorbents after a first time period;
(c) depressurizing the gas in contact with the first and second adsorbents to a second pressure less than the supply pressure;
(d) passing the regenerating gas at a second pressure and at a first temperature in the range of 140 to 220 ° C. into at least a second adsorbent in a direction opposite to the feeding direction for a second time period and then passing the regenerating gas at a second pressure and a second temperature less than the first temperature in the second and first adsorbents in the opposite direction to the feed direction during the third time period;
(e) stopping the transmission of regenerating gas to the first and second adsorbents;
(f) restoring gas pressure in contact with the first and second adsorbents to the supply pressure;
(g) repeating steps (a) to (f);
where the first adsorbent occupies from 25% to 40% by volume of the total volume occupied by the first and second adsorbents; where the method further includes:
(I) placing an analyzer for measuring the concentration of CO 2 at a selected position within the length of the second adsorbent;
(Ii) determining the threshold concentration measured by the CO 2 analyzer when the expected maximum N 2 O level is simultaneously obtained at the downstream end of the second adsorbent in the feed direction;
wherein the maximum duration of the first time period is the time from the beginning of the feed air flow passing the first and second adsorbents to measurement by analyzer certain threshold concentration of CO 2 and wherein the molar ratio of regeneration gas to the feed air supplied during each iteration of steps (a) to (f) is from 0.08 to 0.5.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US13/895,632 | 2013-05-16 | ||
US13/895,632 US9108145B2 (en) | 2013-05-16 | 2013-05-16 | Purification of air |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014118929A RU2014118929A (en) | 2015-11-20 |
RU2574439C2 true RU2574439C2 (en) | 2016-02-10 |
Family
ID=
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1245266A2 (en) * | 2001-03-28 | 2002-10-02 | Air Products And Chemicals, Inc. | Process for reducing the level of carbon dioxide in a gaseous mixture |
EP1961477A1 (en) * | 2005-12-14 | 2008-08-27 | Taiyo Nippon Sanso Corporation | Method and apparatus for purification of the air to be used as raw material in cryogenic air separation |
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1245266A2 (en) * | 2001-03-28 | 2002-10-02 | Air Products And Chemicals, Inc. | Process for reducing the level of carbon dioxide in a gaseous mixture |
EP1961477A1 (en) * | 2005-12-14 | 2008-08-27 | Taiyo Nippon Sanso Corporation | Method and apparatus for purification of the air to be used as raw material in cryogenic air separation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2803401B1 (en) | Purification of air | |
US8734571B2 (en) | Purification of air | |
JP6575050B2 (en) | Carbon dioxide recovery method and recovery apparatus | |
KR100271539B1 (en) | Temperature swing adsorption | |
RU2583012C1 (en) | Air purification | |
EP1366794A1 (en) | Process for purifying gas streams using composite adsorbent | |
CA2826987A1 (en) | Pressure-temperature swing adsorption process | |
KR20090111287A (en) | Improvements in cyclical swing adsorption processes | |
CN103055659B (en) | A kind of trapping carbon dioxide in flue gas system and method | |
RU2574439C2 (en) | Air purification | |
JP2925522B2 (en) | Method for recovering hydrocarbons in liquid form from waste gas containing gaseous hydrocarbons | |
RU2447929C1 (en) | Method of drying and cleaning natural gases | |
RU2768922C1 (en) | Integrated air purification unit | |
RU2757132C1 (en) | Unit for complex air purification | |
ugli Isroilov | HIGHLY EFFICIENT ADSORBENTS FOR GAS DRYING APPLICATIONS | |
TW202216275A (en) | Removal of hydrogen impurity from gas streams | |
JPS5857211B2 (en) | An improved method for industrially and continuously producing high-concentration oxygen from air |