SU1722209A3 - Способ разделени газовой смеси - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к способам адсорбционного разделени  газовых смесей, примен емым дл  получени  азотоводород- ной смеси в производстве аммиака и обогащенных водородом фракций из нефт ных газов и позвол ющим повысить степень разделени  газов. Газовую смесь из трех компонентов пропускают при повышенном давлении через слой адсорбента и отвод т поток, обогащенный компонентом с наименьшей способностью к адсорбции.Затем снижают давление до промежуточного значени , промывают компонентом со средней способностью к адсорбции в противотоке к направлению адсорбции с отводом из сло  потока, обогащенного компонентом с наибольшей способностью к адсорбции. Снижают давление до самого низкого давлени  десорбции при движении потока остаточного десорбируемого газа в двух направлени х: совпадающем с направлением адсорбции на участке сло , поглотившем компонент с наибольшей способностью к адсорбции, и противоположном на участке, поглотившем компонент со средней способностью к адсорбции. При самом низком давлении возможна дополнительна  промывка. Затем повышают давление до давлени  адсорбции . Способ позвол ет получить азото- водородную смесь, содержащую 85% водорода. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. сл с

Description

Изобретение относитс  к способам адсорбционного разделени  газовых смесей и может быть использовано дл  получени  азотоводородной смеси, пригодной дл  синтеза аммиака, или разделени  нефтеза- водских газов на обогащенную водородом фракцию и фракцию высших углеводородов. Изобретение может использоватьс  на установках , содержащих например, отЗ до 1.2 адсорберов.

Цель изобретени  - повышение степени разделени .

На фиг.1 и 2 показана схема способа адсорбции; на фиг.З - установка дл  осуществлени  способа; на фиг.4 - схема реализации способа.

П р и м е р 1. Состо щую из трех компонентов А,Б,В газовую смесь раздел ют в установке, работающей по принципу использовани  различного давлени  на отдельных стади х. При этом компонент В с наибольшей способностью к адсорбции полностью адсорбируетс , компонент Б со средней способностью к адсорбции частично адсорбируетс , а поток целевого продукта , содержащий компонент А с наименьшей способностью к адсорбции и часть компонента Б отвод т во врем  стадии адсорбции

v|

ю го

N5 О О

ico

у выходного конца адсорбера. После окончани  стадии адсорбции зона, смежна  с входным участком адсорбера, содержит адсорбированный компонент В, а следующа  за ней зона содержит по меньшей мере частично компонент Б. Кроме того, компонент А еще содержитс  в адсорбере в основном в полых пространствах между частицами адсорбента . По окончании стадии адсорбции сначала снижают давление от давлени  адсорбции , например 25 бар, с отводом газа, содержащего компоненты А и Б, пр мотоком по отношению к направлению адсорбции . Выдел ющийс  при этом пр моточном сбросе давлени  газ отвод т на нескольких стади х, причем сначала осуществл ют выравнивание давлени  адсорберов и затем газ используют дл  промывки других адсорберов . После достижени  конечного давлени , например 4 бар, из другого адсорбера, в котором в этот момент осуществл етс  стади  пр моточного сброса давлени , подают промывной газ на выходной конец адсорбера , а у входного конца отвод т обогащенный десорбированными компонентами газовый поток. Промывку при промежуточном давлении продолжают до тех пор, пока из адсорбера не будет вымыта наибольша  часть компонента В, после чего осуществл ют противоточный сброс давлени  в адсорбере до самого низкого рабочего давлени , например 1,5 бар. Затем при этом давлении предпочтительно провод т дальнейшую промывку газом, отведенным из другого адсорбера, причем регенераци  на этом этапе может быть завершена. После окончани  промывки повышают давление в адсорбере обычными приемами за счет выравнивани  давлени , в случае необходимости в несколько стадий с адсорберами, в которых необходимо сбросить давление, а также напуском неочищенного или целевого газа дл  достижени  давлени  адсорбции .

Так как компонент Б адсорбируетс  адсорбентом и выдел ющийс  при пр моточном сбросе давлени  в других адсорберах промывкой газ содержит сравнительно много компонента Б, рекомендуетс  во врем  второй промывки отводить из средней зоны адсорбера десорбированные компоненты, Вследствие этого предотвращаетс  поглощение значительного количества компонента Б тем участком адсорбера, который почти полностью освободилс  от компонента В.

На фиг.1 и 2 приведена схема способа адсорбции с использованием трех адсорберов . Адсорбер 1, в котором после окончани  стадии адсорбции может быть проведено

несколько стадий пр моточного сброса давлени , соедин ют с адсорбером 2 во врем  операции . В адсорбере 2 одновременно провод т промывку . После окончани  промывки II перекрывают соединение между адсорберами и в адсорбере 2 осуществл ют сброс давлени  противотоком к направлению адсорбции (операци  III). Во врем  этой операции в адсорбере I можно осуществ0 л ть дальнейший пр моточный сброс давлени  или же он может остатьс  в состо нии, достигнутом после окончани  операции I. Это зависит от условий осуществлени  процесса адсорбции. После окончани  в адсор5 бере 2 противрточного сброса давлени  III его оп ть соедин ют с адсорбером 1, в котором осуществл етс  дальнейший пр моточный сброс давлени  IV и который поставл ет промывной газ, дл  осуществл 0 емой при самом низком рабочем давлении промывки V в адсорбере 2. В то врем  как после окончани  промывки V в адсорбере 2 снова повышают давление обычным образом , в адсорбере 1 после окончани  опера5 ции IV достигнуто промежуточное давление, при котором осуществл ют первую промывку газом, выдел ющимс  при пр моточном сбросе давлени  адсорбере 3, в котором как раз осуществл етс  операци  I. Затем в ад0 сорбере 1 провод т сброс давлени  до самого низкого рабочего давлени  (операци  ill), после чего его промывают газом из адсорбера 3, в котором протекает пр моточный сброс давлени  IV. В данном примере

5 обе стадии промывки осуществл ют при помощи газа, выдел ющегос  из того же адсорбера при пр моточном сбросе давлени . Однако, дл  осуществлени  этих стадий возможно использовать газы из различных ад0 сорберов.

При выполнении изобретени  по схеме, изображенной на рис.2 отпадают стадии промывки при самом низком рабочем давлении , так как в результате противоточного

5 сброса давлени  III уже осуществл етс  достаточна  десорбци .

Схема согласно рис.1 в основном упрощаетс  за счет того, что отпадают операции IV и V.

0 Пример 2. В установке по рис.3, состо щей из последовательно включенных адсорберов 1-5, содержащих в качестве адсорбента слой активного угл , разделению подвергаетс  газова  смесь состава (об.%):

5 53 водорода (компонента с наименьшей способностью к адсорбции), 30 азота (компонента со средней способностью к адсорбции ) и 17 двуокиси углерода (компонента с наибольшей способностью к адсорбции), которую в количестве 100 нм3/ч подают по

линии 6. В результате осуществлени  процесса по описываемому в дальнейшем и представленному на рис.4 режиму получают 54,6 нм3/ч отводимого по линии 7 целевого продукта, содержащего водород и азот в объемном соотношении 85:15 (содержание двуокиси углерода составл ет менее 0,01 об.%), 30,8 нм /ч отводимого по линии 8 газового потока состава (об.%): 13,4 водорода , 38,3 азота и 48,3 двуокиси углерода, 14,6 нм3/ч отводимого по линии 9 газового потока состава (об.%): 16,9 водорода, 68,5 азота и 18,7 двуокиси углерода. Поз. 10 на рис.3 обозначен расходомер.

Процесс по схеме рис.4 осуществл етс  в установке по рис.3 следующим образом.

После адсорбции, обозначенной АД, проводимой при давлении 35 бар в течение 3,3 минуты, осуществл ют четырехстадий- ное снижение давлени , причем обозначенную поз.1 первую стадию снижени  давлени  провод т до 23 бар в течение 30 секунд. Выдел ющийс  при этом газ используют дл  осуществлени  обозначенной поз.И второй стадии повышени  давлени  (от 12 до 23 бар) в адсорбере, прошедшем обозначенную поз.Ш первую стадию повышени  давлени  (от 1,5 до 12 бар). Обозначенную поз. IV вторую стадию снижени  давлени  осуществл ют до 12 бар в течение 30 секунд. Выдел ющийс  при этом газ используют дл  осуществлени  первой стадии повышени  давлени  (стади  III). На обозначенной nos.V третьей стадии снижени  давлени  (от 12 до 4 бар в течение 2 минут) выдел етс  газ, который используют дл  осуществлени  обозначенной поз.VI проти- воточной промывки адсорбера, прошедшего обозначенную nos.VII четвертую стадию снижени  давлени  (от 4 до 3,5 бар в течение 1,3 минуты). На стадии противоточной промывки VI получаетс  обогащенна  двуокисью углерода фракци , отводима  по линии 8. После окончани  противоточной промывки VI по боковому отводу II отвод т обогащенную азотом фракцию, выводимую из процесса по линии 9. На этой стадии, обозначенной поз. VIII, давление адсорбера снижаетс  до 1,5 бар в течение 0,8 минуты. Затем давление снова повышают до 23 бар описанным выше образом. Последующее доведение давлени  в адсорбере до давлени  адсорбции (35 бар) осуществл ют на обозначенной поз.IX стадии в течение 2,8 минуты при помощи части целевого продукта . С учетом содержани  водорода в исходной смеси и в целевом продукте выход водорода составл ет 87,5%.

Если проводить вышеописанный адсорбционный процесс в соответствии с известным способом, то получаютс  60,1 нм3/ч целевого продукта с объемным соотношением водорода и азота 75:25 (содержание двуокиси углерода составл ет менее 0,01 объемн.%) и 39,9 нм3/ч фракции состава (объемн.%): 20 водорода, 37,4азота и 42,6 двуокиси углерода.

При этом выход водорода составл ет только 85%.

Как следует из примера 2, описываемый способ позвол ет получить азотоводород- ную смесь, содержащую 85% водорода,

против 75% водорода в известном способе, что указывает на повышение степени разделени .

Claims (2)

1. Способ разделени  газовой смеси, состо щий из компонента с наибольшей способностью к адсорбции, компонента с наименьшей способностью к адсорбции и компонента со средней способностью к адсорбции , включающий пропускание газовой смеси при повышенном давлении через слой адсорбента с отводом потока, обогащенного компонентом с наименьшей способностью к адсорбции, снижение давлени 

в слое адсорбента до давлени  промежуточного между давлением адсорбции и самым низким давлением десорбции, промывку компонентом исходной газовой смеси, последующее снижение давлени  до самого

низкого давлени  десорбции с отводом из сло  адсорбента остаточного десорбируе- мого газа и повышение давлени  до давлени  адсорбции, отличающийс  тем, что, с целью повышени  степени разделени , промывку ведут компонентом со средней способностью к адсорбции, подаваемым противотоком к направлению адсорбции , с отводом из сло  адсорбента потока, обогащенного компонентом с наибольшей способностью к адсорбции, а последующее снижение давлени  ведут при движении потока остаточного десорбируе- мого газа в направлении, совпадающем с направлением адсорбции на участке сло 

адсорбента, поглотившем компоненте наибольшей способностью к адсорбции, и в направлении, противоположном направлению адсорбции на участке сло  адсорбента, поглотившем компонент со средней способностью к адсорбции.

2. Способ по п.1, отличающийс  тем, что при самом низком давлении десорбции провод т дополнительную промывку.

IP f г

г

k

г

г Т х х Г х

k &4 k & ф

но

//

Ж Ж Ж$

Z

1 Мф

и

Е

2

60ZZZLI

{

Q