SK1882001A3 - Very large-scale pressure swing adsorption processes - Google Patents
Very large-scale pressure swing adsorption processes Download PDFInfo
- Publication number
- SK1882001A3 SK1882001A3 SK1882001A SK1882001A SK1882001A3 SK 1882001 A3 SK1882001 A3 SK 1882001A3 SK 1882001 A SK1882001 A SK 1882001A SK 1882001 A SK1882001 A SK 1882001A SK 1882001 A3 SK1882001 A3 SK 1882001A3
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- adsorption
- gas
- scrubbing
- beds
- bed
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y02C10/08—
Landscapes
- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
Abstract
Description
Velkokapacitný spôsob striedavej tlakovej adsorpcieHigh-capacity alternating pressure adsorption method
Oblasť technikyTechnical field
Vynález sa týka spôsobov separácie plynov za použitia striedavej tlakovej adsorpcie (PSA), ktoré podstatným spôsobom zväčšujú kapacitu separačných procesov.The invention relates to gas separation processes using alternating pressure adsorption (PSA), which substantially increase the capacity of separation processes.
Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
PSA predstavuje účinný a ekonomický prostriedok na separáciu viaczložkového plynného prúdu, ktorý obsahuje aspoň dva plyny majúce odlišné adsorpčné charakteristiky. Pevnejšie adsorbovaným plynom môže byť primes, ktorá sa odstráni zo slabšie adsorbovaného plynu, ktorý sa odčerpá ako produkt alebo naopak silnejšie adsorbovaný plyn môže predstavovať požadovaný produkt, ktorý sa separuje od slabšie adsorbovaného plynu. Napríklad je treba izolovať zo zavádzacieho prúdu, ktorý obsahuje vodík, oxid uholnatý a lahké uhlovodíky a získať tak purifikovaný (99+ %) vodíkový prúd na hydraulické krakovanie alebo ďalšie katalytické procesy, pri ktorých by zmienené nečistoty mohli nežiadúcim spôsobom ovplyvniť katalyzátor alebo reakciu. Na druhej strane môže byť výhodné izolovať zo zavádzaného prúdu silnejšie adsorbované plyny, napríklad etylén, a získať tak produkt bohatý na etylén.PSA is an efficient and economical means for separating a multi-component gas stream containing at least two gases having different adsorption characteristics. The stronger adsorbed gas may be a prime that is removed from the weaker adsorbed gas that is pumped off as the product, or the stronger adsorbed gas may be the desired product that separates from the weaker adsorbed gas. For example, it is necessary to isolate from a feed stream containing hydrogen, carbon monoxide and light hydrocarbons to obtain a purified (99+%) hydrogen stream for hydraulic cracking or other catalytic processes in which the impurities could adversely affect the catalyst or reaction. On the other hand, it may be advantageous to isolate strongly adsorbed gases, such as ethylene, from the feed stream to obtain an ethylene-rich product.
Pri uskutočňovaní PSA sa viaczložkový plyn spravidla zavádza do aspoň jednej množiny adsorpčných zón a to za zvýšeného tlaku, pri ktorej dôjde na adsorpciu aspoň jednej zložky a priechodu aspoň ďalšej jednej zložky. V stanovenom časovom okamžiku sa zavádzanie prúdu do adsorbéru ukončí ·· ···· ·· ·· ·· ·· · ···· ··· ··· · · · · · · • · · · · · ·♦· · · · ···· · · · · · ·· ·· ·· ·· ·· · a tlak v adsorpčnej zóne sa zruší v jednom alebo viacerých súbežne uskutočňovaných krokoch, v ktorých sa tlak zníži na úroveň, ktorá umožní separáciu slabšie adsorbovanej zložky alebo zložiek, ktoré zostali v adsorpčnej zóne, a jej odťah bez významnejšej koncentrácie silnejšie adsorbovaných zložiek. Potom sa v adsorpčnej zóne ešte ďalej zníži tlak protiprúdovým znížením tlaku, ktoré sa realizuje odvádzaním desorbovaného plynu v smere opačnom na smer zavádzania prívodného prúdu. Na záver sa adsorpčná zóna prepláchne prúdom opúšťajúcim adsorpčné lôžko za súčasného zrušenia tlaku a následne sa tátoIn carrying out the PSA, the multicomponent gas is typically introduced into at least one plurality of adsorption zones at elevated pressure at which adsorption of at least one component occurs and at least one other component is passed through. At the specified point in time, the introduction of the current into the adsorber is terminated by the adsorber. · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · And the pressure in the adsorption zone is removed in one or more concurrent steps in which the pressure is lowered to a level that will allow for a weaker separation the adsorbed component or components remaining in the adsorption zone and its withdrawal without significant concentration of the more strongly adsorbed components. Thereafter, the pressure in the adsorption zone is further reduced by countercurrent pressure reduction, which is effected by removing the desorbed gas in a direction opposite to the feed-in direction. Finally, the adsorption zone is flushed with the stream leaving the adsorption bed while the pressure is released and then
Finálny krok, v ktorom sa spravidla realizuje za a často sa označuje ako Pri viaczónových systémoch sú hore spravidla uskutočňované JS-A-3,176,444, US-A-3,986,849 3,703,068 (Fuderer a kol.) adsorpčna zóna opäť natlakuje. uskutočňuje natlakovanie, sa prítomnosti plynného produktu opakované natlakovanie produktu, ďalšie kroky a kroky opísané v stupňoch. Patentové prihlášky a US-A-3,430,418 a patent US napríklad opisujú viaczónový adiabatický PSA systém, ktorý využíva ako súprúdového tak aj protiprúdového zrušenia tlaku.The final step in which it is generally carried out and is often referred to as In multi-zone systems, the JS-A-3,176,444, US-A-3,986,849 3,703,068 (Fuderer et al.) Pressurization adsorption zone is generally performed above. pressurizing, in the presence of a gaseous product, repeated pressurizing of the product, further steps and steps described in steps. For example, the patent applications and US-A-3,430,418 and the US patent disclose a multi-zone adiabatic PSA system that utilizes both co-current and counter-current pressure relief.
Je známe, že pre PSA systémy sú vhodné rôzne triedy adsorbentov, pričom ich voľba závisí na zložkách konkrétneho zavádzaného prúdu a na ďalších faktoroch, ktoré sú odborníkom v danom odbore známe. Medzi vhodné adsorbenty môžeme spravidla zaradiť molekulové sitá, silikagél, aktívny uhlík a aktivovanú alumínu. V prípade niektorých separácií môžu byť výhodné špeciálne adsorbenty. PSA spravidla využíva slabé adsorbenty a to v množstve od stopového množstva až po viac ako 95 % mol., vztiahnuté na množstvo separovanej zložky. PSA systémy sú výhodné v prípade, že umožnia izolovať vysoké koncentrácie hodnotných surovín, produktov alebo opakovatelne využiteľných rozpúšťadiel. PSA cyklus je cyklus, v ktorom sa desorpcia uskutočňuje pri tlaku omnoho nižšom ako adsorpcia.It is known that different classes of adsorbents are suitable for PSA systems, the choice of which depends on the components of the particular feed stream and other factors known to those skilled in the art. Suitable adsorbents include, as a rule, molecular sieves, silica gel, activated carbon and activated alumina. For some separations, special adsorbents may be preferred. Typically, PSA utilizes weak adsorbents in an amount ranging from trace amounts to more than 95 mol%, based on the amount of the separated component. PSA systems are advantageous if they allow the isolation of high concentrations of valuable raw materials, products or reusable solvents. The PSA cycle is a cycle in which desorption is performed at a pressure much lower than adsorption.
·· ·· • · · · • ··· ··
·· ··· ·
V niektorých prípadoch sa adsorpcia uskutočňuje za vákua, t.j. vákuová striedavá adsorpcia (VSA). Aby sa zabránilo zníženiu výkonu slabého adsorbentu, je prevádzková doba PSA cyklov spravidla krátka, t.j. rádovo trvá sekundy až minúty.In some cases, adsorption is performed under vacuum, i. vacuum alternating adsorption (VSA). In order to avoid weak performance of the weak adsorbent, the operating time of the PSA cycles is generally short, i. it takes seconds to minutes.
Jedným z problémov stavby moderných zariadení na spracovanie plynov je nutnosť kontinuálne zväčšovať veľkosť zariadenia v odozve na kontinuálne zvyšujúce sa množstvo spracovávaného plynu. Kapacita moderných komplexov spracovávajúcich plyn je spravidla väčšia ako približne 110 000 m3/h. Priemer väčšiny PSA nádob je obmedzený ich dopravou na stavenisko a spravidla sa obmedzuje približne na 4 m, pričom dĺžka nádoby je obmedzená pevnosťou adsorpčnej častice v tlaku. V prípade kapacít väčších ako približne 110 000 m3/h sa PSA procesy uskutočňujú na viacerých linkách, ktoré sú opatrené čerpadlami, vykurovacími systémami, ventilmi, nádobami a kompresormi.One problem with the construction of modern gas processing equipment is the need to continuously increase the size of the equipment in response to continuously increasing amounts of gas being treated. The capacity of modern gas processing complexes is generally greater than about 110,000 m 3 / h. The diameter of most PSA containers is limited by their transport to the construction site and is generally limited to approximately 4 m, the length of the container being limited by the compressive strength of the adsorbent particle. For capacities greater than approximately 110,000 m 3 / h, PSA processes are carried out on multiple lines, equipped with pumps, heating systems, valves, vessels and compressors.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Spôsob podľa vynálezu prekonáva historické obmedzenia kapacity PSA jednotiek na separácie širokého spektra plynu. Teraz môžeme dosiahnuť kapacitu presahujúcu približne 110 000 m3/h v jedinej integrovanej prevádzkovej linke. Táto jediná integrovaná prevádzková linka môže obsahovať 10 až 20 adsorpčných lôžok. Redukcie vybavenia sa dosiahlo odchýlením od všeobecne prijímaného princípu, podľa ktorého musí byť dĺžka premývacieho kroku rovnaká alebo kratšia ako dĺžka adsorpčného kroku. V rámci vynálezu sa zistilo, že predĺžením doby trvania premývacieho kroku v porovnaní s dobou trvania adsorpčného kroku sa významne zvýši kapacita za minimálnej straty výkonu. Je výhodné, pokiaľ je pomer doby trvania ·« ·· ·· ····The process of the invention overcomes historical limitations of the capacity of PSA units for separating a wide range of gas. We can now achieve a capacity exceeding approximately 110,000 m 3 / h in a single integrated line. This single integrated process line can contain 10 to 20 adsorption beds. Equipment reduction was achieved by deviating from the generally accepted principle that the length of the washing step must be equal to or shorter than the length of the adsorption step. Within the scope of the invention, it has been found that by increasing the duration of the washing step compared to the duration of the adsorption step, the capacity is significantly increased with minimal power loss. It is preferred that the ratio of duration is «« ·· ·· ····
·· ·· • · ·· • · ·· • ··· · · • ·· premývacieho kroku k dobe trvania adsorpčného kroku vyšší ako 1,0 a nižší ako 2,0. Prínosom tohto objavu je,že namiesto stavby druhej paralelnej spracovateľskej linky je možné konštruovať vysokokapacitné PSA jednotky a tým výrazne znížiť ekonomické náklady.The washing step to an adsorption step duration greater than 1.0 and less than 2.0. The benefit of this discovery is that instead of building a second parallel processing line, it is possible to construct high-capacity PSA units and thereby significantly reduce economic costs.
Cieľom vynálezu je poskytnúť PSA spôsob pre vysokokapacitné jednotky na spracovanie plynu v jedinej prevádzkovej linke.It is an object of the invention to provide a PSA method for high capacity gas processing units in a single operating line.
Cieľom vynálezu je tiež poskytnúť prevádzkovú sekvenciu, ktorá by prekonala fyzické obmedzenia týkajúce sa veľkosti nádoby a pevnosti adsorbentu a umožnila by spracovanie veľkého množstva zavádzanej suroviny bez straty celkového výkonu vysokokapacitných plynných separačných systémov.It is also an object of the invention to provide an operating sequence that overcomes the physical limitations on container size and adsorbent strength and allows the processing of large quantities of feedstock without losing the overall performance of high capacity gas separation systems.
Pri jednom uskutočnení vynálezu sa spôsob týka separácie neadsorbovateľného plynu z plynnej zmesi obsahujúcej neadsorbovateľný plyn a adsorbovateľný plyn v jedinej PSA zóne. Tento spôsob zahŕňa vedenie zmesi do jedinej PSA zóny a odvádzanie prúdu plynného produktu, ktorý obsahuje neadsorbovateľný plyn, a prúdu odpadného plynu, ktorý obsahuje adsorbovateľný plyn. Jediná PSA zóna je opatrená množinou adsorpčných lôžok, pričom každé z týchto adsorpčných lôžok podstupuje adsorpčný krok, aspoň tri súprúdové vyrovnávacie kroky vrátane finálneho súprúdového vyrovnávacieho kroku, premývaci krok, protiprúdový vyfukovací krok, premývací krok, aspoň tri protiprúdové vyrovnávacie kroky vrátane finálneho protiprúdového vyrovnávacieho kroku a krok, v ktorom dochádza na opakovateľné natlakovanie. Jednotlivé prevádzkové kroky sa uskutočňujú sekvenčným spôsobom a neprekrývajú sa. Premývací krok trvá dlhšie ako absorpčný krok, pričom premývací krok zahŕňa krok, v ktorom absorpčné lôžko, ktoré je premývané, : : ľ· :In one embodiment, the method relates to the separation of a nonadsorbable gas from a gas mixture comprising a nonadsorbable gas and an adsorbable gas in a single PSA zone. The method comprises directing the mixture to a single PSA zone and discharging a stream of gaseous product containing non-adsorbable gas and a waste gas stream containing adsorbable gas. A single PSA zone is provided with a plurality of adsorbent beds, each adsorbing bed undergoing an adsorption step, at least three co-current alignment steps including a final co-current alignment step, a washing step, a countercurrent blowing step, a washing step, at least three countercurrent buffer steps including and a step of re-pressurizing. The individual operating steps are performed in a sequential manner and do not overlap. The washing step lasts longer than the absorption step, wherein the washing step comprises a step in which the absorbent bed being washed is:
• ·· í * ; ;..... I I ·· ·· ·· ..· ·. · · ·· ··· prijíma premývací plyn od jedného alebo viacerých ďalších absorpčných lôžok. Takže počet absorpčných lôžok, ktoré podstupujú absorpčný krok je nižší ako počet absorpčných lôžok, ktoré podstupujú premývací krok.• ·· í *; ; ..... I I ·· ·· ·· .. · ·. Receiving the scrubbing gas from one or more further absorbent beds. Thus, the number of absorbent beds undergoing the absorbent step is less than the number of absorbent beds undergoing the wash step.
Týmto spôsobom môžeme izolovať vodík z plynnej zmesi obsahujúcej vodík, oxid uhličitý a dusík.In this way, hydrogen can be isolated from a gas mixture containing hydrogen, carbon dioxide and nitrogen.
Podlá ďalšieho uskutočnenia vynálezu spôsob separuje neabsorbovatelný plyn z plynnej zmesi obsahujúcej neabsorbovatelný plyn a absorbovatelný plyn v PSA zóne s množinou absorpčných lôžok. Tento spôsob zahŕňa nasledujúce kroky. Plynná zmes sa za absorpčného tlaku vedie do prvého adsorpčného lôžka množiny adsorpčných lôžok v PSA zóne. Každé z adsorpčných lôžok obsahuje selektívny absorbent na adsorpciu absorbovateľného plynu v absorpčnom kroku, počas ktorého sa izoluje prúd opúšťajúci adsorpčné lôžko. Prvá adsorpčná zóna je súprúdovo natlakovaná vo vyrovnávacích krokoch, pričom každé ďalšie adsorpčné lôžko má sekvenčne nižší vyrovnávací tlak. Súprúdové odtlakovanie sa zopakuje aspoň 2x, aby sa dosiahol posledný vyrovnávací krok. Prvé adsorpčné lôžko sa ďalej súprúdovo odtlakuje a tým sa získa desorpčný odtekajúci prúd v kroku poskytujúcom čistenie v priebehu doby vymedzenej na poskytovanie čistenia a súčasne sa desorpčný vytekajúci prúd vedie do aspoň dvoch ďalších adsorpčných lôžok, ktoré sa podrobujú premývaniu. Prvé adsorpčné lôžko sa protiprúdovým spôsobom odtlakuje, čím sa zníži tlak a odpadný prúd sa izoluje pri désorpčnom tlaku. Prvé adsorpčné lôžko sa prepláchne preplachovacím prúdom počas doby určenej na preplachovací krok, pričom táto doba vymedzená na preplachovaci krok je dlhšia ako doba vymedzená na adsorpčný krok. Preplachovaci prúd sa vedie z jedného alebo viacerý-ch adsorpčných lôžok, ktoré podstupujú krok súprúdového • · · ·· ·According to another embodiment of the invention, the method separates the nonabsorbable gas from a gas mixture comprising a nonabsorbable gas and an absorbable gas in a PSA zone with a plurality of absorbent beds. This method includes the following steps. The gaseous mixture is passed to the first adsorbent bed of the plurality of adsorbent beds in the PSA zone under absorption pressure. Each of the adsorbent beds comprises a selective absorbent for adsorbing the absorbable gas in the absorption step during which the current exiting the adsorbent bed is isolated. The first adsorption zone is co-pressurized in equalization steps, each additional adsorption bed having a sequentially lower equalization pressure. The downstream depressurization is repeated at least 2 times to achieve the last equalization step. Further, the first adsorbent bed is co-pressurized to provide a desorption effluent stream in the purification step during the time provided for purification, and at the same time the desorption effluent stream is fed to at least two further adsorbent beds which are subjected to a wash. The first adsorbent bed is depressurized in a countercurrent manner, thereby reducing the pressure and isolating the waste stream at a desorption pressure. The first adsorbent bed is purged with a flushing stream for a period of time for the flushing step, this time limited to the flushing step being longer than the time limited to the adsorption step. The flushing stream is conducted from one or more adsorbent beds that undergo a co-current step.
poskytovania prepláchnutia, alebo lôžok, ktoré podstupujú súprúdový vyrovnávací krok. Prvé adsorpčné lôžko, ktoré sa súprúdovým spôsobom opäť natlakuje tak, že sa tlak prvého adsorpčného lôžka vyrovná s tlakom ďalších adsorpčných lôžok, pričom ďalšie adsorpčné lôžko má sekvenčne vyšší vyrovnávací tlak a tento súprúdový krok, v ktorom sa uskutočňuje opakované natlakovanie, sa zopakuje aspoň 2x. Prvé adsorpčné lôžko sa súprúdovým spôsobom natlakuje časťou prúdu opúšťajúcou adsorpciu, pričom hore opísané prevádzkové kroky sa opakujú tak, že poskytujú kontinuálny spôsob.providing flushing or beds that are undergoing a downstream balancing step. A first adsorbent bed which is re-pressurized in a co-current manner such that the pressure of the first adsorbent bed is equal to that of the other adsorbent beds, the next adsorbent bed having a sequentially higher equalization pressure, and this co-current step in which repeated pressurisation is carried out . The first adsorbent bed is pressurized in a co-current manner with the portion of the stream leaving the adsorption, wherein the above-described operating steps are repeated to provide a continuous process.
Stručný opis obrázkovBrief description of the figures
Obr. 1 znázorňuje zjednodušený cyklický graf konvenčného PSA separačného systému so 16 lôžkami, ktorý je súčasťou doterajšieho stavu techniky.Fig. 1 illustrates a simplified cyclic graph of a conventional 16-bed PSA separation system of the prior art.
Obr. 2 znázorňuje zjednodušený cyklický graf nového PSA separačného systému so 16 lôžkami podlá vynálezu.Fig. 2 shows a simplified cyclic graph of the new 16-bed PSA separation system of the invention.
Obr. 3 znázorňuje zjednodušený cyklický graf variantu nového PSA separačného systému so 16 lôžkami podlá vynálezu.Fig. 3 shows a simplified cyclic graph of a variant of the novel 16-bed PSA separation system according to the invention.
Východzia surovina použitá pre spôsob podlá vynálezu môže zahŕňať vodík, oxid uholnatý, oxid uhličitý, dusík, inerntné plyny a uhlovodíky. Spôsob podlá vynálezu môžeme použiť na separáciu vodíka z absorbovatelných zlúčenín, akými sú napríklad oxid uholnatý, oxid uhličitý, dusík a uhlovodíky, alebo na separáciu metanú z menej adsorbovatelných zlúčenín, ktoré zahŕňajú oxid uhličitý, oxidy síry, sírovodík, ťažšie uhlovodíky a ich zmesi. Výrazom „uhlovodíky rozumieme uhlovodíky, ktoré majú 1 až 8 atómov uhlíka na molekulu a zahŕňajú alkány, alkény, cykloalkény a aromatické uhlovodíky, akým je napríklad benzén. Výrazom „jediná výrobná linka rozumieme skupinu prevádzkového zariadenia vrátane čerpadiel, vykurovacích telies, nádob, ventilov, spájacích potrubí a kompresorov, ktoré sú zostavené tak, že vykonávajú určitú úlohu, ako je napríklad plynová separácia, pričom táto skupina neobsahuje žiadnu komplexnú duplicitu prevádzkového vybavenia. Opakom jednoduchej linky je množina prevádzkových liniek, ktoré obsahujú rad paralelných a identických skupín prevádzkového vybavenia, pričom tieto rady sú usporiadané tak, že plnia jedinú úlohu.The feedstock used for the process of the invention may include hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, nitrogen, inert gases and hydrocarbons. The process of the invention can be used to separate hydrogen from absorbable compounds such as carbon monoxide, carbon dioxide, nitrogen and hydrocarbons, or to separate methane from less adsorbable compounds including carbon dioxide, sulfur oxides, hydrogen sulfide, heavier hydrocarbons, and mixtures thereof. By "hydrocarbons" we mean hydrocarbons having 1 to 8 carbon atoms per molecule and include alkanes, alkenes, cycloalkenes and aromatic hydrocarbons such as benzene. By "single production line" we mean a group of process equipment, including pumps, heaters, vessels, valves, manifolds and compressors that are designed to perform a specific task, such as gas separation, and that group does not contain any complex duplication of process equipment. The opposite of a single line is a set of operating lines that contain a series of parallel and identical sets of operating equipment, these lines being arranged to perform a single task.
Adsorpčný tlak podľa vynálezu sa spravidla pohybuje približne od 350 kPa do 7 MPa a výhodne približne od 700 kPa do 3,5 MPa. Desorpčný tlak sa výhodne pohybuje približne od 3 kPa do 550 kPa a výhodnejšie približne od 3 kPa do 210 kPa. Vhodné prevádzkové teploty sa spravidla pohybujú v rozmedzí približne od 10 ° C do 65 ° C. V rámci spôsobu podľa vynálezu môžeme použiť celý rad krokov, pri ktorých sa tlak súprúdovým spôsobom znižuje na prechodné hodnoty krokov,počas ktorých sa uskutočňuje súprúdové premývanie, a krokov počas ktorých sa uskutočňuje protiprúdové premývanie, pričom všetky tieto kroky sú odborníkom v danom odbore známe a sú opísané v už citovaných patentoch. Na tlakové vyrovnávanie, ktoré ďalej zlepší izoláciu produktu môžeme napríklad použiť 1 až 5 alebo viacej takýchto krokov, v rámci ktorých sa uskutočňuje súprúdové zníženie tlaku.The adsorption pressure of the present invention is generally from about 350 kPa to 7 MPa, and preferably from about 700 kPa to 3.5 MPa. The desorption pressure is preferably from about 3 kPa to 550 kPa and more preferably from about 3 kPa to 210 kPa. Suitable operating temperatures are generally in the range of about 10 ° C to 65 ° C. In the process of the invention, a number of steps can be used in which the pressure is reduced in co-current to the intermediate values of the co-current washing steps and steps. during which countercurrent washing is performed, all of which are known to those skilled in the art and are described in the patents cited above. For example, 1 to 5 or more such steps in which a co-current pressure reduction is performed may be used for pressure equalization that further improves product isolation.
PSA spôsob podľa vynálezu je všeobecným typom PSA spôsobu. Prúd východzej suroviny sa zavádza do adsorpčného lôžka, kde prebieha adsorpcia za najvyššieho tlaku, alebo za adsorpčného tlaku, presnejšie do vstupného konca adsorpčného lôžka, ktoré má vstupný koniec a protiľahlý výstupný koniec.The PSA process of the invention is a general type of PSA process. The feedstock stream is introduced into the adsorption bed, where adsorption takes place at the highest pressure or adsorption pressure, more precisely, into the inlet end of the adsorption bed having an inlet end and an opposite outlet end.
• · · ·• · · ·
Adsorbent môže obsahovať práškové pevné kryštalické zlúčeniny, ktoré sú schopné adsorbovať a desorbovať adsorbovatelnú zlúčeninu. Medzi takéto adsorbenty môžeme napríklad zaradiť silikagély, aktivované alumíny, aktívny uhlík, molekulové sitá a ich zmesi. Molekulové sitá zahŕňajú zeolitové molekulové sitá. Zeolity sú výhodnými adsorbentmi.The adsorbent may comprise powdered crystalline solids which are capable of adsorbing and desorbing the adsorbable compound. Such adsorbents include, for example, silica gels, activated alumina, activated carbon, molecular sieves, and mixtures thereof. Molecular sieves include zeolite molecular sieves. Zeolites are preferred adsorbents.
Patentová prihláška US-A-3,986,849 opisuje rôzne cykly, ktoré využívajú napríklad adsorpčnú dobu 240 s pri konfigurácii s 10 adsorpčnými lôžkami a celkovou dobou cyklu 13 min a 20 s. Zvýšením počtu lôžok môžeme znížiť celkovú adsorpčnú dobu. Pri rovnakej adsorpčnej dobe, t.j. 240 s, sa pri konfigurácii, ktorá má 12 adsorpčných lôžok, celková doba cyklu zníži na 12 min.US-A-3,986,849 discloses various cycles which utilize, for example, an adsorption time of 240 s in a 10 adsorption bed configuration and a total cycle time of 13 min and 20 s. By increasing the number of beds we can reduce the total adsorption time. At the same adsorption time, i. 240 sec, in a configuration having 12 adsorbent beds, the total cycle time is reduced to 12 min.
Pri rovnakom objeme adsorbentu a pri použití konfigurácií s 10 a 12 adsorpčnými lôžkami sa kapacita produktu pri konfigurácii s 12 lôžkami zvýši približne o 33 %. Pri rovnakej adsorpčnej dobe, t.j. 240 s, sa pri použití konfigurácie so 14 adsorpčnými lôžkami celková doba cyklu zníži na 11 min a 12 s a kapacita produktu sa oproti konfigurácii s 10 adsorpčnými lôžkami zvýši o 66 %. Rovnakú analýzu môžeme aplikovať na konfigurácie s ľubovoľným počtom adsorbentov bez ohľadu na to či sa jedná o nepárny alebo párny počet. Pri zachovaní konštantnej adsorpčnej doby sa spravidla zníži celková doba cyklu a zvýši kapacita. Vzhľadom na to, že počas adsorpčného kroku pracuje viacero adsorpčných lôžok, čo zodpovedá vyššiemu prietoku východzej suroviny, doba sub-cyklu, ktorý je definovaný ako celková doba cyklu vydelená počtom adsorpčných lôžok, sa zníži, čo má vplyv na zníženie doby dostupnej na ďalšie kroky cyklu. Na rozdiel od doterajšieho stavu techniky sa zistilo, že skrátenie doby na príjem premývacieho prúdu má väčší dopad na zníženie izolácie prúdu neadsorbovaného ··· ·.;···· : :. : · : · ···' . : :At the same adsorbent volume and using 10 and 12 adsorption bed configurations, the product capacity in the 12 bed configuration increases by about 33%. At the same adsorption time, i. 240 seconds, when using a 14 adsorption bed configuration, the total cycle time is reduced to 11 min and 12 s, and the product capacity is increased by 66% over the 10 adsorption bed configuration. The same analysis can be applied to configurations with any number of adsorbents, regardless of whether it is odd or even. Maintaining a constant adsorption time will generally reduce the total cycle time and increase the capacity. Since several adsorption beds operate during the adsorption step, which corresponds to a higher feedstock flow rate, the sub-cycle time, which is defined as the total cycle time divided by the number of adsorption beds, will decrease, thus reducing the time available for the next steps cycle. In contrast to the prior art, it has been found that shortening the uptake time of the wash stream has a greater impact on reducing the isolation of the unadsorbed stream. : ·: · ··· '. ::
- - ·· ·..· .- - ·· · .. ·.
produktu a na zvýšenie relatívneho objemu požadovaného adsorbentu ako skrátenie adsorpčného kroku. Všetky skôr opísané cykly majú naviac nižší počet adsorpčných lôžok, ktoré sú podrobované premývaním, ako adsorpčných lôžok, na ktorých prebieha adsorpcia. S výnimkou PSA cyklu, ktorú využívajú externé tanky, vyžadujú všetky PSA procesy, ktoré spadajú do doterajšieho stavu techniky, rovnaký počet adsorpčných lôžok, ktoré poskytujú premývací prúd, ako adsorpčných lôžok, ktoré prijímajú premývací prúd alebo aj lôžok, ktoré sú premývané.product and to increase the relative volume of the desired adsorbent as a shortening of the adsorption step. Moreover, all the cycles described above have a lower number of adsorption beds that are subjected to washing than adsorption beds on which adsorption takes place. With the exception of the PSA cycle used by external tanks, all prior art PSA processes require the same number of adsorbent beds that provide a wash stream as adsorption beds that receive a wash stream or even beds that are washed.
Obr. 1 schematicky znázorňuje prevádzkový cyklus bežného PSA systému so 16 adsorpčnými lôžkami. Cyklus pre každé adsorpčné lôžko je tvorený adsorpčným krokom, štyrmi súprúdovými krokmi, pri ktorých sa znižuje tlak, krokom, pri ktorom je súprúdovým spôsobom poskytovaný premývací prúd, krokom protiprúdového vyprázdňovania, premývacím krokom, štyrmi krokmi, pri ktorých sa protiprúdovým spôsobom znižuje tlak, a finálny krok, pri ktorom sa adsorpčné lôžko opäť natlakuje. V ľubovoľnom okamžiku tohto adsorpčných lôžok v adsorpčnom režime, v premývacom režime a 3 adsorpčné lôžka prúd.Fig. 1 schematically illustrates the operating cycle of a conventional 16 adsorption bed PSA system. The cycle for each adsorbent bed consists of an adsorption step, four co-current steps in which the pressure is reduced, a step in which the wash stream is provided in a co-current manner, a countercurrent emptying step, a washing step, four steps in which countercurrent pressure is reduced; a final step in which the adsorption bed is re-pressurized. At any point in the adsorption beds in the adsorption mode, in the wash mode and 3 adsorption beds current.
poskytovaný adsorpčných poskytujú Premývací plyn na ľubovoľné adsorpčné lôžko adsorpčným lôžkom. To znamená, ktoré ďalším lôžok, adsorpčných lôžok, ktoré poskytujú prij ímajú cyklu pracuje 6 3 adsorpčné lôžka premývací je priamo že počet a počet premývanie, je podstupujú doba trvania premývacieho premývací plyn, premývací plyn Doba premývania alebo aj alebo aj rovnaký.provided adsorbent provides a scrubbing gas to any adsorbent bed through the adsorbent bed. That is, the other beds, adsorption beds that provide the accept cycle works 6 3 adsorption washes is directly that the number and number of washes is undergoing the duration of the scrubbing gas, the scrubbing gas, or even the same.
cyklu je pre všetky adsorpčné lôžka v cykle rovnaká s dobou poskytovania premývacieho plynu alebo aj dobou trvania kroku, v ktorom je poskytovaný premývací plyn. Okrem toho je doba, po ktorú adsorpcia trvá, dlhšia ako doba trvania kroku, v ktorom je poskytovaný premývací plyn, alebo aj premývacieho kroku.For all adsorption beds in the cycle, the cycle is equal to the time of providing the scrubbing gas or the duration of the step in which the scrubbing gas is provided. In addition, the adsorption time is longer than the duration of the scrubbing step or the scrubbing step.
········
Obr. 2 schematicky znázorňuje adsorpčného systému so 16 adsorpčnými v jedinej linke.Cyklus znázornenia kroky ako cyklus znázornený na obr. v ľubovoľnom časovom okamžiku sú naFig. 2 schematically illustrates an adsorption system with 16 adsorption in a single line. The cycle of depicting the steps as the cycle shown in FIG. at any point in time are on
1, ale len režime, 5 lôžok v premývacom kroku dodávaný z jedného adsorpčného lôžka do1, but only the mode, 5 beds in the wash step supplied from one adsorption bed to
PSA prevádzkový cyklus lôžkami, ktorý pracuje 2 obsahuje rovnaké s tým rozdielom, že lôžka v adsorpčnom premývaci plyn je viacerých adsorpčných lôžok. Doba premývania je podstatne dlhšia ako adsorpčná doba. Obr. 2 ukazuje, že po adsorpčnom kroku je adsorpčné lôžko 1 podrobené štyrom vyrovnávacím krokom, v ktorých sa uskutočňuje súprúdové zníženie tlaku. Počas prvého vyrovnávacieho kroku je adsorpčné lôžko jedna súprúdovým spôsobom spojené s adsorpčným lôžkom šesť. Počas nasledujúceho vyrovnávacieho kroku je adsorpčné lôžko 1 spojené s adsorpčným lôžkom 7. Počas tretieho vyrovnávacieho kroku je adsorpčné lôžko 1 spojené s adsorpčným lôžkom 8 a počas posledného alebo aj štvrtého vyrovnávacieho kroku je adsorpčné lôžko spojené s adsorpčným lôžkom 9. Adsorpčné lôžko 1 sa následne podrobí kroku, pri ktorom poskytuje premývaci plyn a počas ktorého sa súprúdovým spôsobom zníži tlak v tomto lôžku a premývaci plyn sa z tohto lôžka počas prvej periódy kroku poskytovania premývacieho plynu odvádza do adsorpčných lôžok 10, 11, 12, 13 a 14. V tom istom okamžiku prebieha súprúdové zníženie tlaku aj v adsorpčnom lôžku 16, ktoré tiež dodáva premývaci plyn do adsorpčného lôžka 10, 11, 12, 13 a 14. V nasledujúcej perióde kroku· poskytovania premývacieho plynu je premývaci plyn dodávaný do adsorpčného lôžka 11, 12, 13, 14 a 15, kde je dodávaný aj v záverečnej perióde tohto kroku. V tom istom okamžiku dochádza v adsorpčnom lôžku 2 na súprúdové zníženie tlaku a toto adsorpčné lôžko 2 poskytuje premývaci plyn rovnakým adsorpčným lôžkam, t. j. 11, 12, 13, 14 a 15. Po kroku, pri ktorom lôžko poskytuje premývaci plyn, nasleduje protiprúdové vypúšťanie. Pri protiprúdovom vypúšťaní sa protiprúdovým spôsobom zníži tlak adsorpčného lôžka sa prúd odpadného plynu. Prvé adsorpčné lôžko sa protiprúdovým spôsobom prepláchne premývacím plynom, privádzaný z adsorpčného lôžka 3, následne adsorpčných lôžok 3 a uvoľní následne ktorý jeThe PSA bed operating cycle that operates 2 includes the same except that the beds in the adsorption scrubber are multiple adsorption beds. The wash time is considerably longer than the adsorption time. Fig. 2 shows that after the adsorption step the adsorption bed 1 is subjected to four equalization steps in which a co-current pressure reduction is carried out. During the first alignment step, the adsorption bed one is connected in a co-current manner to the adsorption bed six. During the next alignment step, the adsorption bed 1 is connected to the adsorption bed 7. During the third alignment step, the adsorption bed 1 is connected to the adsorption bed 8, and during the last or even the fourth alignment step the adsorption bed is connected to the adsorption bed 9. a step in which it provides a scrubbing gas and during which the pressure in the bed is downstream and the scrubbing gas is discharged from the bed during the first period of the scrubbing gas supply step to the adsorption beds 10, 11, 12, 13 and 14. At the same time there is a concurrent pressure reduction also in the adsorbent bed 16, which also supplies the scrubbing gas to the adsorption bed 10, 11, 12, 13 and 14. In the next period of the scrubbing gas supply step, the scrubbing gas is supplied to the adsorbent bed 11, 12, 13, 14 and 15, where it is also delivered in the final period this step. At the same time, there is a downstream pressure reduction in the adsorbent bed 2, and the adsorbent bed 2 provides the scrubbing gas to the same adsorbent beds, i. j. 11, 12, 13, 14 and 15. The step in which the bed provides a scrubbing gas is followed by a countercurrent discharge. In countercurrent discharge, the pressure of the adsorption bed and the waste gas stream is countercurrent. The first adsorbent bed is flushed in a countercurrent manner with the scrubbing gas supplied from the adsorbent bed 3, then the adsorbent beds 3 and released thereafter which is
Počas počiatočnej fázy protiprúdového premývania adsorpčného lôžka 1 je adsorpčné lôžko 2 podrobené protiprúdovému vyprázdňovaniu a uvoľňovaniu prúdu odpadného plynu. Adsorpčné lôžko 3 je v režime súprúdového poskytovania premývacieho plynu, a adsorpčné lôžko 4 je vo štvrtom súprúdovom vyrovnávacom kroku rovnako ako adsorpčné lôžko 12, adsorpčné lôžko 5 je rovnako ako adsorpčné lôžko 11 v druhom súprúdovom vyrovnávacom kroku, adsorpčné lôžka 6, 7, 8 a 9 sú podrobované adsorpčnému kroku, v adsorpčnom lôžku 10 sa uskutočňuje finálne opakované natlakovanie a adsorpčné lôžka 13, 14, 15 a 16 sú podrobované protiprúdovému premývaniu. Pri tomto režime je premývaci plyn jedného alebo viacerých adsorpčných lôžok dodávaný do aspoň dvoch ďalších lôžok, kde premývanie prebieha. Na konci posledného vyrovnávacieho kroku sa adsorpčné lôžko 1 opäť natlakuje na adsorpčný tlak. Opakované natlakovanie môžeme realizovať tak, že sa do tohto lôžka opäť zavedie východzia surovina alebo protiprúdovým spôsobom časť získaného produktu. Pre adsorpčnú zónu 16 so 16 adsorpčnými lôžkami, ktorá pracuje v režime jednej prevádzkovej linky a striedavého tlaku je výhodné pokiaľ cyklus zahŕňa aspoň 4 adsorpčné kroky, aspoň 5 premývacích krokov a pokiaľ doba trvania premývacieho kroku predstavuje l,25násobok doby trvania adsorpčného kroku. Pokiaľ časť premývacieho plynu poskytuje adsorpčné lôžko, v ktorom dochádza ku konečnému súbežnému zníženiu tlaku, potom doba trvania kroku, v ktorom ···· je poskytovaný premývaci plyn predstavu je l,15násobok ažDuring the initial phase of the countercurrent washing of the adsorption bed 1, the adsorption bed 2 is subjected to countercurrent discharge and release of the waste gas stream. The adsorbent bed 3 is in the co-current supply mode of the scrubbing gas, and the adsorbent bed 4 is in the fourth co-current equalization step as well as the adsorbent bed 12, the adsorbent bed 5 is the same as the adsorption bed 11 in the second co-current equalization step, 9 are subjected to an adsorption step, final repressurization is performed in the adsorption bed 10, and the adsorption beds 13, 14, 15 and 16 are subjected to countercurrent washing. In this mode, the scrubbing gas of one or more adsorbent beds is fed to at least two other beds where the scrubbing takes place. At the end of the last alignment step, the adsorption bed 1 is again pressurized to the adsorption pressure. Repeated pressurization can be carried out by reintroducing a feedstock or a part of the product obtained in a countercurrent manner into this bed. For a 16 adsorbent bed adsorption zone 16 operating in single-line mode and alternating pressure, it is preferred that the cycle includes at least 4 adsorption steps, at least 5 wash steps, and a wash step duration of 1.25 times the adsorption step duration. If part of the scrubbing gas provides an adsorption bed in which there is a final simultaneous depressurization, then the duration of the step in which the scrubbing gas is provided is 1, 15 times to
0,4násobok doby premývacieho kroku.0.4 times the wash step time.
Obr. 3 znázorňuje prevádzkový cyklus alternatívneho uskutočnenia absorpčného zariadenia so 16 lôžkami podía vynálezu. Toto uskutočnenie má 4 adsorpčné kroky a 6 premývacich krokov. Pri tomto uskutočnení sa časť súprúdového poskytovania premývacieho plynu uskutočňuje súbežne s posledným súprudovým vyrovnaním a časť sa uskutočňuje oddelene. Premývaci prúd je vedený z jedného adsorpčného lôžka do 6 adsorpčných lôžok súčasne.Fig. 3 illustrates an operating cycle of an alternative embodiment of a 16-bed absorbent device according to the invention. This embodiment has 4 adsorption steps and 6 washing steps. In this embodiment, a portion of the co-flowing scrubbing gas is provided concurrently with the last co-flow alignment and a portion is performed separately. The washing stream is conducted from one adsorption bed to 6 adsorption beds simultaneously.
Nasledujúce príklady majú len ilustratívny charakter a nijako neobmedzujú rozsah vynálezu, ktorý je jednoznačne vymedzený priloženými patentovými nárokmi.The following examples are illustrative only and are not intended to limit the scope of the invention, which is clearly defined by the appended claims.
Príklady uskutočnenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Príklad 1Example 1
Tabuľka 1 ilustruje konvenčný PSA cyklus podľa US-A3,986,849 (Fuderer a kol.) pre cyklus majúci 12 adsorpčných lôžok. Pri tomto konvenčnom cykle sú doba adsorpčného kroku a doba kroku, v ktorom sa znižuje tlak, rovnaké pričom obidve predstavujú približne 1/3 celkovej doby cyklu. Prijímanie premývacieho plynu predstavuje 13 % cyklu a znižovanie tlaku predstavuje približne 21 % celkového cyklu. Tabuľka 1 uvádza podobné rozvrhnutie na konvenčný cyklus so 16 adsorpčnými lôžkami. Adsorpčná doba v tomto prípade predstavuje približneTable 1 illustrates a conventional PSA cycle according to US-A3,986,849 (Fuderer et al.) For a cycle having 12 adsorbent beds. In this conventional cycle, the adsorption step time and the pressure reduction step time are the same, both representing approximately 1/3 of the total cycle time. Receiving of the scrubbing gas represents 13% of the cycle and the pressure reduction represents approximately 21% of the total cycle. Table 1 shows a similar layout for a conventional 16 adsorption bed cycle. The adsorption time in this case is approximately
37,5 % cyklu, znižovanie tlaku približne 31,3 % celkového cyklu, prijímanie premývacieho plynu približne 15,6 % cyklu a zníženie tlaku približne 15,6 % cyklu. Pri vysokej rýchlosti • · e · zavádzania východzej suroviny dosiahne objem adsorpčného lôžka maximálnu praktickú veľkosť a potom je nevyhnutné skrátiť dobu adsorpcie a zodpovedajúcim spôsobom aj celkovú dobu cyklu. To má žiadúce účinky na redukciu adsorbentu, ale nežiaduce účinky na dobu prijímania premývajúceho plynu. Skrátenie doby prijímania premývajúceho plynu významne redukuje izoláciu neadsorbovaného produktu a zvyšuje relatívny objem adsorbentu, ktorý je potrebný na spracovanie určitého objemu východzej suroviny. Očakávané zvýšenie produkčnej kapacity teda nedosiahneme, ale naopak dosiahneme dvojnásobné zhoršenie. Izolácia neadsorbovaného produktu sa zníži a relatívny objem adsorbentu potrebný na spracovanie určitého objemu suroviny sa zvýši.37.5% of the cycle, depressurization of about 31.3% of the total cycle, scrubbing gas receiving of about 15.6% of cycle, and depressurization of about 15.6% of cycle. At a high feed rate, the adsorption bed volume reaches the maximum practical size and it is then necessary to shorten the adsorption time and the total cycle time accordingly. This has the desirable effects on adsorbent reduction, but undesirable effects on the uptake time of the scrubbing gas. Reducing the scavenging time of the scrubbing gas significantly reduces the isolation of the unadsorbed product and increases the relative volume of adsorbent needed to process a certain volume of feedstock. Therefore, the expected increase in production capacity will not be achieved but on the contrary we will achieve a double deterioration. Isolation of the unadsorbed product is reduced and the relative volume of adsorbent required to process a certain volume of feedstock is increased.
Príklad 2Example 2
Tabuľka 2 ilustruje PSA cyklus podľa vynálezu so 16 lôžkami, ktorý je znázornený na obr. 2. Doba prijímania premývacieho plynu sa zvýšila a krok poskytovania prijímacieho plynu sa učinil nezávislým na kroku prijímania premývacieho plynu. Adsorpčný krok v tomto prípade predstavuje približne 25 % celkového cyklu, kroky znižovania tlaku predstavujú približne 28,1 % celkového cyklu, kroky prijímania ·· ···· ·· •· •· •· ·· premývacieho plynu predstavujú približne 31,3 % celkového cyklu a na kroky opakovaného natlakovania zostáva 15,6 % z cyklu. Napriek tomu, že dôjde k maximálne 0,1 % zníženia izolácie neadsorbovaného produktu, nedôjde na žiadne zvýšenie pokiaľ ide o požiadavky na relatívny objem adsorbentu vztiahnutý na objem zavádzanej suroviny a zníženie celkovej doby cyklu sa premietne do celkového zvýšenia kapacity. Ďalšou výhodou tohto typu cyklu je, že v režime protiprúdového znižovania tlaku a v premývacom režime sa súčasne nachádza viacej adsorbentov, počas krokov, v ktorých dochádza na znižovanie tlaku a na premývanie je vypúšťaný plyn a tým znižovaný tlak a zloženie prúdu opúšťajúceho adsorbent sa v závislosti na čase mení. Toto usporiadanie poskytuje omnoho lepšie premiesenie plynu pri ich zavedením do zmiešavacieho bubna (alebo do odlučovača). To podstatným spôsobom znižuje objem potrebný na miešanie a teda cenu bubna a poskytuje omnoho lepšiu kontrolu nízkotlakového plynu.Table 2 illustrates a 16-bed PSA cycle of the invention shown in FIG. 2. The scrubbing gas receiving time was increased and the scrubbing gas providing step was made independent of the scrubbing gas receiving step. The adsorption step in this case represents approximately 25% of the total cycle, the pressure reduction steps represent approximately 28.1% of the total cycle, the uptake steps of the scrubbing gas represent approximately 31.3% of the total cycle and the repressurization steps remain 15.6% of the cycle. Although there is a maximum 0.1% reduction in the isolation of the unadsorbed product, there will be no increase in the requirements for the relative volume of adsorbent relative to the feed volume and the reduction in the total cycle time translates into an overall capacity increase. Another advantage of this type of cycle is that in the countercurrent depressurization mode and in the scrubbing mode there are multiple adsorbents at the same time, during the pressure depressurization and scrubbing steps, the gas is discharged, thereby reducing the pressure and composition of the adsorbent stream depending on changes over time. This arrangement provides much better gas mixing when introduced into the mixing drum (or separator). This substantially reduces the volume required for mixing and thus the cost of the drum and provides much better control of the low pressure gas.
Príklad 3Example 3
Na hodnotenie vplyvu relatívnej zmeny dôb premývania a adsorpčnej doby pri PSA cykloch sa použilo poloprevádzkové zariadenie. Toto zariadenie pozostávalo z jedinej adsorpčnej komory 'obsahujúcej približne 340 cm3 adsorbentu a pomocných ·· ···· nádob, ventilov a spájacích potrubí potrebných na simuláciu PSA cyklov využívajúcich viac lôžok. Vstupná surovina obsahovala približne 72,5 % mol. vodíka, 0,67 % mol. dusíka, 2,04 % mol. oxidu uholnatého, 5,57 % mol. metanú a približne 19,2 % mol. oxidu uhličitého. Na získanie produktu tvoreného v podstate vodíkom a obsahujúceho menej ako približne 1 mg/1 oxidu uholnatého a približne 1 mg/1 metanú sa použil adsorbent obsahujúci aktívny uhlík a zeolitové molekulové sito. Komora pracovala v cyklickom slede adsorpcie a desorpcie pri prevádzkovom tlakovom rozmedzí približne 2200 kPa až približne kPa. Premývací tlak dosahoval približne 160 kPa, posledný vyrovnávací tlak bol približne 614 kPa a tlak pri poskytovaní premývacieho plynu opäť natlakovalo približne 2140 kPa.A pilot plant was used to assess the effect of relative change in wash times and adsorption time for PSA cycles. This device consisted of a single adsorption chamber containing approximately 340 cm 3 of adsorbent and auxiliary vessels, valves and connecting pipes needed to simulate PSA cycles using multiple beds. The feedstock contained approximately 72.5 mol%. of hydrogen, 0.67 mol%. of nitrogen, 2.04 mol%. of carbon monoxide, 5.57 mol%. methane and about 19.2 mol%. carbon dioxide. To obtain a product consisting essentially of hydrogen and containing less than about 1 mg / l of carbon monoxide and about 1 mg / l of methane, an adsorbent containing activated carbon and a zeolite molecular sieve was used. The chamber operated in a cyclic sequence of adsorption and desorption at an operating pressure range of about 2200 kPa to about kPa. The scrubbing pressure was about 160 kPa, the last equalization pressure was about 614 kPa, and the pressure to provide the scrubbing gas again pressurized about 2140 kPa.
bol približne 255 kPa. Adsorpčné lôžko sa plynným produktom pri tlaku Teplota zavádzanej suroviny sa produktu udržiavala na teplote okolia,ktorej priemer bol približne 21 °was approximately 255 kPa. Adsorption bed with gaseous product at pressure The feed temperature was maintained at an ambient temperature of about 21 °.
C. Teplota adsorpčnej zavádzanej komory suroviny bola v a počas podstate rovnaká ako teplota adsorpčnej doby sa odchyľovala maximálne 0 C.C. The adsorption feed temperature of the feedstock was in and substantially the same as the adsorption time at a maximum of 0 ° C.
Dobatime
PSA testovaného cyklu zahŕňala dobu, ktorá adsorpčnúThe PSA of the test cycle included the time that adsorption
s. Vyrovnávacia dosahovali približne trvalo približne 60 doba sa pohybovala približne doba vypúšťania od 90 s do 180 adsorpčného lôžka s a poskytovaniewith. Balancing reached approximately lasted about 60 time ranged approximately discharge time from 90 s to 180 adsorption bed s and providing
Hodnoty výkonu v premývacieho plynu zmysle izolovaného vodíka a kapacity v zmysle objem suroviny na cyklus sú zhrnuté v tabulke 3.The values of scrubbing gas performance in terms of isolated hydrogen and capacity in terms of raw material volume per cycle are summarized in Table 3.
Výsledky jasne ukazujú, že skrátenie doby trvania adsorpčného kroku na polovicu (zo 180 s na 90 s) vedie približne k 0,2 % zmene izolovaného vodíka zatiaľ čo zmena doby trvania premývacieho kroku v podobnom pomere ( z 90 s na 45 s) vedie na približne k 1,5 % zmene izolácie vodíka. Vplyv skrátenia doby premývacieho kroku je teda 8x až lOx významnejší ako skrátenie doby trvania adsorpčného kroku. Pri PSA spôsobe má celková doba cyklu priamy vplyv na nákladnosť vybavenia. Čím kratšia je celková doba cyklu, tým nižšie sú náklady. Ako potvrdzujú hore uvedené výsledky celkovú dobu cyklu môžeme skrátiť pri minimálnom ovplyvnení celkovej izolácie produktu relatívnym predĺžením doby trvania premývacieho kroku oproti dobe trvania adsorpčného kroku.The results clearly show that shortening the adsorption step time in half (from 180 s to 90 s) results in an approximately 0.2% change in isolated hydrogen while a change in the duration of the wash step in a similar ratio (from 90 s to 45 s) results in approximately 1.5% change in hydrogen insulation. Thus, the effect of shortening the wash step time is 8x to 10x more significant than the shortening time of the adsorption step. In the PSA process, the total cycle time has a direct impact on the equipment cost. The shorter the total cycle time, the lower the cost. As confirmed by the above results, the total cycle time can be shortened by minimally affecting the overall product isolation by the relative extension of the wash step duration over the adsorption step duration.
Príklad 4Example 4
Na hodnotenie vplyvu skrátenia doby trvania adsorpčného kroku oproti dobe trvania kroku, v ktorom je poskytovaný premývaci prúd, na izoláciu produktu a celkovú dobu cyklu sa použilo rovnaké poloprevádzkové zariadenie ako v príklade 3. Tabuľka 4 zhŕňa výsledky pre vodíkovú surovinu obsahujúcu približne 99 % mol. vodíka a 1 % mol oxidu uhoľnatého. Adsorbentom použitým na separáciu bolo molekulové sito typu 5A a adsorpcia sa uskutočňovala pri teplote približne 21,1 0 C. PSA spôsob zahŕňal 3 vyrovnávacie kroky.The same pilot plant as in Example 3 was used to evaluate the effect of shortening the adsorption step duration over the wash stream step on product isolation and total cycle time. Table 4 summarizes the results for a hydrogen feedstock containing about 99 mol%. hydrogen and 1 mol% carbon monoxide. The adsorbent used for the separation was a type 5A molecular sieve and adsorption was carried out at a temperature of about 21.1 ° C. The PSA process included 3 alignment steps.
·· ·· ·· • · · · · · • · · · · • · · · · · · • · · · ·· ·· ·· ··· ·· ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
Prvý stĺpec v tabuľke 4 ukazuje izoláciu vodíka pri 180 s dobe trvania adsorpčného kroku pri konvenčnom PSA cykle s 12minútovou celkovou dobou cyklu, pričom pomer doby trvania premývacieho cyklu k dobe trvania adsorpčného cyklu bol približne 0,5. V druhom stĺpci sú výsledky pre cyklus podlá vynálezu, pričom z výsledku vyplýva, že pomer doby trvania premývacieho kroku k dobe trvania adsorpčného kroku sa zvýšil približne na 1,5 a celková doba cyklu sa znížila na 10 min . Výsledky príkladu 4 ukazujú, že 20¾ skrátenie doby cyklu skrátením doby trvania adsorpčného kroku oproti dobe trvania premývacieho kroku len nepatrne zníži izoláciu vodíka.The first column in Table 4 shows the hydrogen isolation at 180 s adsorption step duration for a conventional PSA cycle with a 12 minute total cycle time, with a ratio of wash cycle time to adsorption cycle time of approximately 0.5. In the second column, the results for the cycle of the invention show that the ratio of the wash step duration to the adsorption step duration increased to approximately 1.5 and the total cycle time decreased to 10 min. The results of Example 4 show that a 20 sk shortening of the cycle time by reducing the duration of the adsorption step over the duration of the wash step only slightly reduces the hydrogen insulation.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SK188-2001A SK286512B6 (en) | 2001-02-05 | 2001-02-05 | Very large-scale pressure swing adsorption processes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SK188-2001A SK286512B6 (en) | 2001-02-05 | 2001-02-05 | Very large-scale pressure swing adsorption processes |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SK1882001A3 true SK1882001A3 (en) | 2002-10-08 |
| SK286512B6 SK286512B6 (en) | 2008-12-05 |
Family
ID=20435761
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SK188-2001A SK286512B6 (en) | 2001-02-05 | 2001-02-05 | Very large-scale pressure swing adsorption processes |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SK (1) | SK286512B6 (en) |
-
2001
- 2001-02-05 SK SK188-2001A patent/SK286512B6/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SK286512B6 (en) | 2008-12-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6210466B1 (en) | Very large-scale pressure swing adsorption processes | |
| EP0008882B1 (en) | Separation of multicomponent gas mixtures by pressure swing adsorption | |
| KR100254295B1 (en) | Pressure swing adsorption process with a single adsorbent bed | |
| KR100260001B1 (en) | Pressure swing adsorption process | |
| EP0166013B1 (en) | Improved product recovery in pressure swing adsorption process and system | |
| US7591879B2 (en) | Integration of rapid cycle pressure swing adsorption with refinery process units (hydroprocessing, hydrocracking, etc.) | |
| US4857083A (en) | Vacuum swing adsorption process with vacuum aided internal rinse | |
| US6315817B1 (en) | Selective removal of nitrogen from natural gas by pressure swing adsorption | |
| US3977845A (en) | Adsorptive process for selective separation of gases | |
| US6379431B1 (en) | Pressure swing adsorption process with multiple beds on purge and/or with ten beds and four pressure equalization steps | |
| US20030015091A1 (en) | Pressure swing adsorption process with reduced pressure equalization time | |
| JPH0257972B2 (en) | ||
| EP0151186A1 (en) | Method and apparatus for separating mixed gas | |
| KR101270713B1 (en) | Process for the recovery of ethylene from fcc off-gas | |
| KR100517748B1 (en) | Separation of isoalkanes / n-alkanes by gaseous adsorption using pressurized swings and four adsorbers | |
| SK1882001A3 (en) | Very large-scale pressure swing adsorption processes | |
| CN213101492U (en) | Device for simultaneously recovering hydrogen and methane from petrochemical exhaust tail gas | |
| EP1228799B1 (en) | Very large-scale pressure swing adsorption processes | |
| KR20190054742A (en) | Adsorber system for adsorption process and method of separating mixture gas using its adsorption process | |
| CZ2001426A3 (en) | Separation process of non-adsorbable gas by employing alternate pressure adsorption | |
| KR100680016B1 (en) | Very large-scale pressure swing adsorption processes | |
| TW587955B (en) | Pressure swing adsorption process with controlled internal depressurization flow | |
| AU780709B2 (en) | Very large-scale pressure swing adsorption processes | |
| KR19980016382A (en) | Pressure swing adsorption method for producing high purity carbon dioxide | |
| KR890002145B1 (en) | Product recovery in pressure swing adsorption process and system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of maintenance fees |
Effective date: 20170205 |