WO2012016682A2 - Verfahren zum bereitstellen eines gasgemisches - Google Patents

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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D11/00—Control of flow ratio
    • G05D11/02—Controlling ratio of two or more flows of fluid or fluent material
    • G05D11/13—Controlling ratio of two or more flows of fluid or fluent material characterised by the use of electric means
    • G05D11/131—Controlling ratio of two or more flows of fluid or fluent material characterised by the use of electric means by measuring the values related to the quantity of the individual components
    • G05D11/133—Controlling ratio of two or more flows of fluid or fluent material characterised by the use of electric means by measuring the values related to the quantity of the individual components with discontinuous action
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/02—Mixing fluids
    • F17C2265/025—Mixing fluids different fluids

Definitions

  • the invention relates to a method for providing a gas mixture, whose composition, in particular due to the generation method used, varies over time, and which is temporarily stored prior to its use in at least one buffer tank and fed from this to the desired use.
  • Generic methods for providing a gas mixture are used, for example, when the residual gas from a
  • Adsorption process for the underfiring of a steam reformer to be used.
  • concentrations of all components of the residual gas withdrawn from an adsorption process vary cyclically as a result of the process. If this residual gas were used directly for the underfiring of a steam reformer, considerable problems would arise.
  • the residual gas is previously supplied to a first buffer container, stored in this buffer and fed from this the desired use or the steam reformer.
  • Buffer tank determined. Obviously, in practice, the volume of the buffer tank can not be chosen arbitrarily large.
  • the fluctuations at the outlet of the buffer tank occur both delayed and attenuated to the fluctuations at the inlet of the buffer tank.
  • Object of the present invention is to provide a generic method for providing a gas mixture whose composition varies over time, which avoids the aforementioned disadvantages. To achieve this object, a method for providing a gas mixture, its composition, in particular due to the used
  • Production method varies over time, proposed, which is characterized in that at least temporarily a partial flow of the gas mixture produced are not supplied to the buffer tank, but the desired use.
  • Provision of a gas mixture whose composition varies over time is characterized in that the gas mixture is produced by means of an adsorption process, preferably by means of a PSA, a VPSA and / or a TSA process, a permeative and / or a cryogenic separation process Amount of the partial stream, which is not supplied to the buffer tank, between 1 and 20%, preferably between 2 and 10% of the amount of the generated gas mixture, the amount of the partial stream, which is not supplied to the buffer tank is varied, and not the buffer tank supplied partial stream is at least temporarily cached.
  • an adsorption process preferably by means of a PSA, a VPSA and / or a TSA process
  • Amount of the partial stream, which is not supplied to the buffer tank between 1 and 20%, preferably between 2 and 10% of the amount of the generated gas mixture
  • the amount of the partial stream, which is not supplied to the buffer tank is varied, and not the buffer tank supplied partial stream is at least temporarily cached.
  • Adsorption unit A and steam reformer V is arranged a buffer tank to which the generated gas mixture is supplied via line 1 and from the
  • a bypass line 3/3 ' is now provided, in which advantageously a control valve 4 is arranged.
  • a partial flow of the adsorption unit A is now at least temporarily produced
  • the amount of the non-buffer tank P supplied partial flow of the gas mixture is here via the valve position of the valve 4 adjustable or regulated. It is advantageously between 1 and 20%, preferably between 2 and 10% of the amount of the gas mixture produced.
  • valve 4 is driven by the adsorption unit A. This can be done in
  • the amount of the partial stream not supplied to the buffer tank P can be varied cyclically.
  • Buffer container P supplied partial stream of the gas mixture generated in the adsorption A at least temporarily stored in an additional, a much smaller buffer volume having buffer container P '. From the buffer tank P ', the partial flow is supplied via line 5 during the desired time intervals to the intended use or steam reformer V.
  • control valves 40 and 41 are provided so that both the amount of the additional buffer tank P 'and the amount of the additional buffer container P'
  • deducted partial flow can be varied.
  • the inventive method for providing a gas mixture can be retrofitted with comparatively little effort even in existing processes or systems, since - as with reference to the illustrated in Figure 1

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Bereitstellen eines Gasgemisches beschrieben, dessen Zusammensetzung, insbesondere aufgrund der verwendeten Erzeugungsmethode, zeitlich variiert, und das vor seiner Verwendung in wenigstens einem Pufferbehälter zwischengespeichert und aus diesem dem gewünschten Verwendungszweck zugeführt wird. Erfindungsgemäß wird zumindest zeitweilig ein Teilstrom (3, 3', 5) des erzeugten Gasgemisches nicht dem Pufferbehälter (P), sondern dem gewünschten Verwendungszweck (V) zugeführt.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Bereitstellen eines Gasgemisches
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen eines Gasgemisches, dessen Zusammensetzung, insbesondere aufgrund der verwendeten Erzeugungsmethode, zeitlich variiert, und das vor seiner Verwendung in wenigstens einem Pufferbehälter zwischengespeichert und aus diesem dem gewünschten Verwendungszweck zugeführt wird. Gattungsgemäße Verfahren zum Bereitstellen eines Gasgemisches kommen beispielsweise dann zur Anwendung, wenn das Restgas aus einem
Adsorptionsprozess für die Unterfeuerung eines Dampfreformers genutzt werden soll. In unvermeidbarer weise variieren die Konzentrationen sämtlicher Komponenten des aus einem Adsorptionsprozess abgezogenen Restgases prozessbedingt zyklisch. Würde dieses Restgas unmittelbar für die Unterfeuerung eines Dampfreformers verwendet werden, ergäben sich nicht unerhebliche Probleme.
Um die Schwankungsbreite der vorgenannten Konzentrationsänderungen zu reduzieren, wird das Restgas bisher zunächst einem Pufferbehälter zugeführt, in diesem zwischengespeichert und aus diesem dem gewünschten Verwendungszweck bzw. dem Dampfreformer zugeführt. Die Güte der Reduzierung der
Konzentrationsschwankungen wird hierbei maßgeblich von dem Volumen des
Pufferbehälters bestimmt. Offensichtlich ist, dass in der Praxis das Volumen des Pufferbehälters nicht beliebig groß gewählt werden kann.
Die Schwankungen am Austritt des Pufferbehälters treten sowohl zeitverzögert als auch gedämpft zu den Schwankungen am Eintritt des Pufferbehälters auf.
Nichtsdestotrotz besteht das Bedürfnis, die vorbeschriebenen Schwankungen zur Gänze zu vermeiden, insbesondere dann, wenn der Verwendungszweck, für den das aus dem Pufferbehälter abgezogene Gasgemisch bestimmt ist, im Hinblick auf derartige Schwankungen sensibel reagiert. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren zum Bereitstellen eines Gasgemisches, dessen Zusammensetzung zeitlich variiert, anzugeben, das die vorgenannten Nachteile vermeidet. Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren zum Bereitstellen eines Gasgemisches, dessen Zusammensetzung, insbesondere aufgrund der verwendeten
Erzeugungsmethode, zeitlich variiert, vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass zumindest zeitweilig ein Teilstrom des erzeugten Gasgemisches nicht dem Pufferbehälter, sondern dem gewünschten Verwendungszweck zugeführt werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum
Bereitstellen eines Gasgemisches, dessen Zusammensetzung zeitlich variiert, sind dadurch gekennzeichnet, dass - das Gasgemisch mittels eines Adsorptionsverfahrens, vorzugsweise mittels eines PSA-, eines VPSA- und/oder eines TSA-Verfahrens, eines permeativen und/oder eines kryogenen Trennverfahrens erzeugt wird, die Menge des Teilstromes, der nicht dem Pufferbehälter zugeführt wird, zwischen 1 und 20 %, vorzugsweise zwischen 2 und 10 % der Menge des erzeugten Gasgemisches beträgt, die Menge des Teilstromes, der nicht dem Pufferbehälter zugeführt wird, variiert wird, und der nicht dem Pufferbehälter zugeführte Teilstrom zumindest zeitweilig zwischengespeichert wird.
Erfindungsgemäß werden die am Austritt des Pufferbehälters herrschenden
Konzentrationsschwankungen nunmehr durch den nicht dem Pufferbehälter zugeführten Teilstrom des erzeugten Gasgemisches zumindest teilweise überlagert. Diese Verfahrensweise hat zur Folge, dass sich die Gesamtschwankungsbreite wesentlich verringert. Der erwünschte Effekt wird umso stärker, je größer der zeitliche Verzug der Konzentrationsschwankungen ist. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bereitstellen eines Gasgemisches sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen desselben seien nachfolgend anhand der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigen die beiden Figuren jeweils eine Prozesseinheit, in der das in Rede stehende Gasgemisch erzeugt wird bzw. anfällt. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein Adsorptionsverfahren A, vorzugsweise ein PSA-, ein VPSA- und/oder ein TSA- Verfahren, handeln, bei dem ein Restgasstrom anfällt, in dem die Konzentrationen der einzelnen Komponenten zyklisch variieren bzw. schwanken. Dieser Restgasstrom dient beispielsweise der Unterfeuerung eines Dampfreformers V. Zwischen
Adsorptionseinheit A und Dampfreformer V ist ein Pufferbehälter angeordnet, dem das erzeugte Gasgemisch über Leitung 1 zugeführt und aus dem das
zwischengespeicherte Gasgemisch über Leitung 2 abgeführt und dem Dampfreformer V zugeführt wird.
Erfindungsgemäß ist nunmehr eine Bypass-Leitung 3/3' vorgesehen, in der in vorteilhafter Weise ein Regelventil 4 angeordnet ist. Erfindungsgemäß wird nunmehr zumindest zeitweilig ein Teilstrom des in der Adsorptionseinheit A erzeugten
Gasgemisches nicht dem Pufferbehälter P, sondern über die Leitungsabschnitte 3/3' direkt dem Verbraucher bzw. Dampfreformer V zugeführt. Die Menge des nicht dem Pufferbehälter P zugeführten Teilstromes des Gasgemisches ist hierbei über die Ventilstellung des Ventils 4 einstell- bzw. regelbar. Sie beträgt in vorteilhafter Weise zwischen 1 und 20 %, vorzugsweise zwischen 2 und 10 % der Menge des erzeugten Gasgemisches.
Die vorbeschriebene Verfahrensweise weiterbildend kann vorgesehen werden, dass das Ventil 4 von der Adsorptionseinheit A angesteuert wird. Damit kann in
Abhängigkeit von dem in der Adsorptionseinheit A realisierten Prozessschritt die Menge des nicht dem Pufferbehälter P zugeführten Teilstromes zyklisch variiert werden.
Bei dem anhand der Figur 2 erläuterten Ausführungsbeispiel wird der nicht dem
Pufferbehälter P zugeführte Teilstrom des in der Adsorptionseinheit A erzeugten Gasgemisches zumindest zeitweilig in einem zusätzlichen, ein wesentlich kleineres Puffervolumen aufweisenden Pufferbehälter P' zwischengespeichert. Aus dem Pufferbehälter P' wird der Teilstrom über die Leitung 5 während der gewünschten Zeitintervalle dem Verwendungszweck bzw. Dampfreformer V zugeführt. In vorteilhafter Weise sind in den Leitungsabschnitten 3 und 5 Regelventile 40 und 41 vorgesehen, so dass sowohl die Menge des dem zusätzlichen Pufferbehälter P' zugeführten sowie die Menge des aus dem zusätzlichen Pufferbehälter P'
abgezogenen Teilstromes variiert werden können.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bereitstellen eines Gasgemisches kann mit vergleichsweise geringem Aufwand auch bei bestehenden Prozessen bzw. Anlagen nachgerüstet werden, da - wie anhand des in der Figur 1 dargestellten
Ausführungsbeispieles ersichtlich - lediglich eine Bypass-Leitung sowie ggf. ein (Regel)Ventil nachträglich vorzusehen sind.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Bereitstellen eines Gasgemisches, dessen Zusammensetzung, insbesondere aufgrund der verwendeten Erzeugungsmethode, zeitlich variiert, und das vor seiner Verwendung in wenigstens einem Pufferbehälter
zwischengespeichert und aus diesem dem gewünschten Verwendungszweck zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zeitweilig ein Teilstrom (3, 3', 5) des erzeugten Gasgemisches nicht dem Pufferbehälter (P), sondern dem gewünschten Verwendungszweck (V) zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gasgemisch mittels eines Adsorptionsverfahrens (A), vorzugsweise mittels eines PSA-, eines VPSA- und/oder eines TSA-Verfahrens, eines permeativen und/oder eines kryogenen Trennverfahrens erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des Teilstromes (3, 3', 5), der nicht dem Pufferbehälter (P) zugeführt wird, zwischen 1 und 20 %, vorzugsweise zwischen 2 und 10 % der Menge des erzeugten
Gasgemisches (1 ) beträgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass die Menge des Teilstromes (3, 3', 5), der nicht dem
Pufferbehälter (P) zugeführt wird, variiert wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass der nicht dem Pufferbehälter (P) zugeführte Teilstrom (3) zumindest zeitweilig zwischengespeichert wird (Ρ').
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