DE2720286A1 - Verfahren und einrichtung zur anreicherung eines in einem gasgemisch enthaltenen gases - Google Patents

Verfahren und einrichtung zur anreicherung eines in einem gasgemisch enthaltenen gases

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Description

W. 862
Augsburg, den 2. Mai 1977
BOC Limited, Hammersmith House, London W6 9DX, England
Verfahren und Einrichtung zur Anreicherung eines in einem Gasgemisch enthaltenen Gases
709846/1090
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anreicherung eines in einem Gasgemisch enthaltenen Gases nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Es ist bekannt, aus einem Adsorptionsbett vor dem Abziehen des bevorzugt adsorbierten Gases aus dem Adsorptionsmittel gasförmige Verunreinigungen unter Verwendung von Produktgas als Spülgas herauszuspülen, um eine größere Reinheit des abgezogenen Produktgases zu erhalten. Während der Adsorption verbleibt eine gewisse Menge der weniger adsorbierbaren Bestandteile des Speisegasgemisches in den Zwischenräumen des Adsorptionsbettes und einige dieser Bestandteile können von dem Adsorptionsmittel auch lose gebunden werden. Der Zweck der Spülung des Adsorptionsbettes mit Produktgas ist die Beseitigung derartiger Qasbestandteile aus dem Adsorptionsbett, damit sie nicht zusammen mit dem abgezogenen Produktgas als Verunreinigungen desselben mit abgezogen werden. Ein weiterer Zweck der Durchspülung liegt in dem Erreichen der Sättigung des Adsorptionsmittels mit dem bevorzugt adsorbierten Gas bei der jeweiligen Temperatur und dem Druck des Adsorptionsbettes nach der Spülung.
709846/10Ö0
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart zu verbessern« daß für den genannten Spülvorgang möglichst wenig Spülgas benötigt wird.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Maßnahmen gelöst.
Eine Einrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist Gegenstand des Anspruchs 7·
Der durch die Erfindung erzielte Portschritt liegt darin, daß infolge des im wesentlichen gleich dem Partialdruck des anzureichernden Gases im Speisegasgemisch vor dem Einleiten in das Adsorptionsbett gewählten Druckes beim Spülvorgang die zur Sättigung des Adsorptionsbettes erforderliche Menge des anzureichernden Gases aus dem Spülgas nur minimal ist. Es ist einzusehen, daß das Adsorptionsbett nach dem Adsorptions· schritt mit dem anzureichernden Gas mit Bezug auf den Partialdruck dieses Gases im zugeführten Gasgemisch im wesentlichen gesättigt ist. Auf diese Weise kann die zur Sättigung des Adsorptionsbettes erforderliche Spülgasmenge gegenüber der herkömmlichen Methode, bei welcher die Spülung bei höherem Druck ausgeführt wird,
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wesentlich verringert werden, so daß das Verfahren wirtschaftlicher wird, und die Spülung erfolgt ohne die Gefahr der Desorption übermäßig großer Mengen des adsorbierten Produktgases während des Spülvorganges, wie es bei unterhalb des genannten Partialdruckes liegendem Spüldruck der Fall wäre·
Vorzugsweise wird das Adsorptionsbett nach dem Adsorptionsschritt entlüftet, um seinen Druck auf denjenigen des Spülgases herabzusetzen. Ebenfalls vor* zugsweise erfolgt die Entlüftung mit Bezug auf die Richtung der Hindurchleitung des Speisegasgemisches während des Adsorptionsschrittes gleichsinnig. Die Regenerierung des Adsorptionsmittels erfolgt vornehmlich durch Verringerung des Druckes im Adsorptionsbett nach dem Spülschritt· Diese Druckverminderung kann entweder durch Verbinden des Adsorptionsbettes mit einer unter niedrigerem Druck stehenden Zone oder durch Evakuieren mittels einer Vakuumpumpe erfolgen.
Das Verfahren wird zweckmäßig unter Anwendung von mindestens drei Adsorptionsbetten auegeführt, die jeweils nach dem gleichen Zyklus arbeiten, jedoch gegeneinander phasenverschoben betrieben werden, so daß man einen im wesentlichen kontinuierlichen Produktgasstrom erhält.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen näher beschrieben, von welchen
Fig. 1 eine schematische Darstellung
einer Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens, und
Fig. 2 ein Zyklusdiagramm der in Fig. 1 gezeigten Einrichtung zeigt»
Die in Fig. 1 gezeigte Einrichtung enthält drei Adsorptionsbetten 1, 2 und 3, die, wenn das Speisegasgemisch Luft ist, jeweils beispielsweise ein Zeolith-Molekularsieb als Adsorptionsmittel enthalten. Alle Adsorptionsbetten arbeiten gemäß Fig· 2 nach dem gleichen, drei Abschnitte umfassenden Zyklus, wobei die Zyklen der drei Adsorptionsbetten gegeneinander phasenverschoben sind.
Ee sei nun zunächst das Adsorptionsbett 1 betrachtet. Ein Verdichter Ί1 führt das Speisegasgemisch zu, beispielsweise Luft. Das Speisegasgemisch enthält eine duroh ein Zeolith-Molekularsieb bevorzugt adsorbierte Komponente (A), beispielsweise Stickstoff, und eine
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weniger adsorbierbare Komponente (B), beispielsweise Sauerstoff. Der Verdichter 41 führt das Speisegasgemisch über ein Ventil 11 in das Adsorptionsbett 1 zu, wobei der Druck auf Pl ansteigt, bei welchem das Ventil 11 schließt und das Ventil 12 öffnet, um das Adsorptionsbett im gleichen Strömungssinne auf den Spüldruck P2 zu entlüften. Das dabei abgelassene das ist mit der Komponente B angereichert. Nunmehr öffnet ein Ventil 13, und mittels eines Verdichters 43 auf den Druck P2 verdichtetes Produktgas A spült das Adsorptionsbett 1 uner dem Druck P2 durch, wobei die Komponente B mit einem geringeren Anteil der Komponente A als im Speisegasgemisch durch das Ventil 12 als Abgas abgeleitet wird. Sodann schließen die Ventile 12 und 13 und ein Ventil 14 öffnet, um einen ersten Teil des Produktgases A abzuziehen, wonach das Ventil 14 schließt und ein Ventil 15 öffnet, um den Rest des Produktgases A aus dem Adsorptionsbett zu evakuieren.
Der Spüldruck P2 ist so gewählt, daß er im wesentlichen gleich dem Partialdruck der Komponente A im Speisegasgemisch A + B ist, das durch den Verdichter in das Adsorptionsbett eingeleitet wird.
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Die Adsorptionsbetten 2 und 3 arbeiten nach dem gleichen Zyklus wie das Adsorptionsbett 1, jedoch um 120 ° bzw. 240 ° mit Bezug auf das Adsorptionsbett 1 phasenverschoben, wie Fig. 2 zeigt, damit sich in kontinuierlicher Speisegaszustrom und ein kontinuierlicher Frduktgasstrom sowie eine gute Ausnutzung der Pumpen ergeben.
Das Verfahren ist zur Stickstoffgewinnung aus Luft unter Verwendung eines Zeolith-Molekularsiebs als Adsorptionsmittel anwendbar. Jedoch können auch andere Gasgemische nach diesem Verfahren getrennt werden, beispielsweise kann Stickstoffoxid mit Hilfe von Silicagel als Adsorptionsmittel aus einem Gemisch mit Stickstoff oder Kohlenmonoxid unter Verwendung eines Zeolith-Molekularsiebs als Adsorptionsmittel aus einem Gemisch mit Wassestoff abgeschieden werden. Die Abscheidung von Kohlendioxid aus Verbrennungsgas ist ebenfalls möglich, wobei Aktivkohle als bevorzugtes Adsorptionsmittel benutzt wird.
Eine Vakuumpumpe ist nicht erforderlich, sofern das Speisegasgemisch unter relativ hohem Druck steht. Beispielsweise bei einem Stickstoffoxid/ Stickstoff-Gemisch mit 85 % Stickstoffoxid und einem Gemischdruck von 11 bar würde P2 etwa 9,3 bar betragen«
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Leerseite

Claims (7)

  1. Patentansprüche
    "Ίλ Verfahren zur Anreicherung eines in einem Gasgemisch enthaltenen Gases, wobei das Gasgemisch durch ein das anzureichernde Gas bevorzugt adsorbierendes Adsorptionsbett hindurchgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorptionsbett nach dem Hindurchleiten des Gasgemisches bei einem Druck, der im wesentlichen gleich dem Partialdruck des anzureichernden Gases im Gasgemisch ist, mit einem Spülgas durchgespült wird, bei welchem es sich um angereichertes Gas oder um ein, einen höheren Anteil dieses Gases als das genannte Gasgemisch enthaltendes Spülgasgemisch handelt, und daß das Adsorptionsbett nach dem Hindurchleiten des Gasgemisches zwecks Gewinnung eines mit dem genannten Gas angereicherten Produktes regeneriert wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorptionsbett nach dem Hindurchleiten des Gasgemisches zwecks Druckverringerung auf den Spülgasdruck entlüftet wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß die Entlüftung mit Bezug auf die Richtung der Hindurchleitung des Gasgemisches gleicheinnig stattfindet.
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    ORIGINAL INSPECTED
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorptionsbett durch Druckverminderung nach der Durchspülung mit dem Spülgas regeneriert wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckverminderung nach der Durchspülung mit dem Spülgas entweder durch Verbinden des Adsorptionsbettes mit einer unter niedrigerem Druck stehenden Zone oder durch Evakuieren mittels einer Vakuumpumpe erfolgt.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei Adsorptionsbetten verwendet werden, die jeweils nach dem gleichen Zyklus, jedoch gegeneinander derart phasenverschoben betrieben werden, daß ein im wesentlichen kontinuierlicher Produktgasstrom erzeugt wird.
  7. 7. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein das anzureichernde Gas bevorzugt adsorbierendes Adsorptionsbett (z.B. 1), weiter durch Mittel (41, 14, 12) zum Hindurchleiten des Gasgemisches durch das Adsorptionsbett, ferner durch Mittel zum Hindurobleiten eines Spülgases durch das Adsorptionsbett, das aus
    709846/1000
    angereichertem Qas oder einem einen höheren Anteil dieses Gases als das genannte Gasgemisch enthaltenden Spülgasgemisch besteht, fernerhin durch Mittel zum Regenerieren des Bettes zwecks Gewinnung eines mit dem genannten Qas angereicherten Produktes und durch Steuermittel, welche die Anordnung derart steuern, daß die Durchspülung des Adsorptionsbettes mit dem Spülgas bei einem Druck erfolgt, der im wesentlichen gleich dem Partialdruck des anzureichernden Gases in dem genannten Gasgemisch ist.
    709846/1091
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