Изобретение относится к способу для разделения потока газовой смеси путем адсорбции при переменной температуре и к установке адсорбции при переменной температуре, выполненной с возможностью осуществления такого способа согласно соответствующим ограничительным частям независимых пунктов формулы изобретения.
Предшествующий уровень техники
Адсорбция при переменной температуре (адсорбция при переменной температуре, TSA) представляет собой адсорбционный способ разделения газовых смесей, в которых использованный адсорбент регенерируется с применением тепловой энергии. Адсорбцию при переменной температуре используют, например, для очистки выхлопных газов или для получения газовых смесей, таких как природный газ или синтез-газ. Соответствующим образом с использованием адсорбции при переменной температуре также можно разделять и другие газовые смеси, например такие газовые смеси, как биогаз или выхлопные газы из химических или физических способов отмывки газа, таких как ректизоловая или аминная отмывка, при условии, что они подходят по составу для соответствующего разделения. Настоящее изобретение не ограничивается применением определенных адсорбентов или газовых смесей.
Адсорбция при переменной температуре позволяет использовать температурную зависимость адсорбционных процессов. В этих процессах через адсорбент, который размещен в подходящем контейнере для адсорбента (именуемом в настоящем документе «адсорбционным модулем»), в рабочей фазе при пониженном уровне температуры проходит поток подлежащей разделению газовой смеси, и, таким образом, адсорбент загружается соответствующим компонентом или компонентами, отделяемыми от потока газовой смеси. Далее эта рабочая фаза также называется «фазой адсорбции». В последующем рабочей фазе адсорбент может быть по большей части освобожден от этого или этих компонентов путем нагревания, т.е. введения тепловой энергии, и таким образом может быть «регенерирован». Далее эта рабочая фаза также называется «фазой регенерации». Таким образом, для непрерывного функционирования установки адсорбции при переменной температуре необходимы по меньшей мере два адсорбционных модуля, чтобы через один из адсорбционных модулей всегда проходил поток подлежащей разделению газовой смеси и, таким образом, его можно было использовать для разделения потока газовой смеси.
Адсорбцию при переменной температуре можно применять, в частности в системах веществ, содержащих компоненты с высокими энтальпиями адсорбции. Как правило, продолжительность цикла в описанных рабочих фазах составляет несколько часов. Адсорбцию при переменной температуре, как правило, используют для удаления компонентов газовых смесей, имеющих низкую концентрацию, и, как правило, она меньше подходит для удаления компонентов с более высокой концентрацией.
В традиционных установках адсорбции при переменной температуре в фазе регенерации непосредственно над адсорбентом пропускают так называемый «регенерационный газ» в нагретом виде. В ходе процесса регенерационный газ вбирает компоненты, которые были ранее адсорбированы и в данный момент десорбируются из-за повышения температуры. Регенерационный газ может, например, представлять собой очищенный технологический продукт, водяной пар или азот. Возможно также использование других регенерационных газов.
В качестве альтернативы использованию регенерационного газа, который входит в непосредственный контакт с адсорбентом, в фазе регенерации также можно осуществлять косвенный нагрев адсорбента для его регенерации. Для этой цели также можно использовать нагретый поток текучей среды, который, однако, направляют через адсорбент или адсорбирующий слой, например, посредством нагревающих трубопроводов. В настоящем документе соответствующая текучая среда также называется «теплонесущей текучей средой». Таким образом, в терминологии, используемой в настоящем документе, теплонесущая текучая среда представляет собой жидкость или газ, который при опосредованном нагревании и/или охлаждении адсорбента направляют через отдельный проточный канал и который, таким образом, вступает в косвенный теплообмен с адсорбентом. Например, в качестве теплонесущей текучей среды в установках адсорбции при переменной температуре можно использовать воду, термическое масло, пар или горячий азот.
При использовании регенерационного газа после фазы регенерации соответствующий адсорбционный модуль все еще остается заполненным регенерирующим газом и частью десорбированных компонентов. Аналогично при косвенном нагревании в адсорбционном модуле содержится по меньшей мере часть десорбированных компонентов. Следовательно, далее соответственно следует фаза промывки, в ходе которой адсорбционный модуль промывают с помощью так называемого промывочного газа. В этом случае из адсорбционных модулей, как правило, удаляется соответствующее содержимое, если не принимать дополнительные меры. После соответствующей фазы промывки следует фаза охлаждения.
Целью настоящего изобретения является не допустить, насколько это возможно, соответствующих потерь при продувке адсорбционного модуля.
Описание изобретения
Ввиду вышеизложенного в настоящем изобретении предложен способ для разделения потока газовой смеси с использованием адсорбции при переменной температуре и установки адсорбции при переменной температуре, выполненной с возможностью осуществления такого способа, с признаками независимых пунктов формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления являются объектом зависимых пунктов формулы изобретения и приведенного ниже описания.
Перед объяснением признаков и преимуществ настоящего изобретения обсуждаются некоторые из используемых принципов и терминов.
Смеси компонентов в терминологии, используемой в настоящем документе, могут быть обогащены или обеднены одним или более компонентами, причем эти термины относятся к соответствующему содержимому в другой смеси компонентов, с помощью которой получали рассматриваемую смесь компонентов. В соответствии с терминологией, используемой в настоящем документе, смесь компонентов считается «обогащенной» при по меньшей мере 10-кратном, 100-кратном или 1000-кратном содержании в ней указанного (-ых) компонента (-ов) и «обедненной» при максимум 0,1-кратном, 0,01-кратном или 0,001-кратном содержании в ней указанного (-ых) компонента (-ов).
В настоящей заявке термины «уровень давления» и «уровень температуры» используют для характеристики давлений и температур, что означает необязательное использование соответствующих давления и температуры в соответствующей установке в форме точных значений давления или температуры для реализации идеи изобретения. Однако такие значения давления и температуры, как правило, находятся в определенных диапазонах, максимальные и минимальные значения которых отличаются, например, на не более чем 1%, 5%, 10%, 20% или даже на 50%.
В этом случае соответствующие уровни давления и уровни температуры могут находиться в несвязанных диапазонах или в диапазонах, которые перекрывают друг друга. В частности, в уровнях давления, например, учитываются неизбежные или ожидаемые потери давления. То же самое относится и к уровням температуры.
Преимущества изобретения
В контексте настоящего изобретения в целом предложен способ эксплуатации установки адсорбции при переменной температуре, содержащей три адсорбционных модуля. Каждый из адсорбционных модулей по меньшей мере частично заполнен адсорбентом, например, в форме гранул или сформованных элементов. Ниже приведена упрощенная ссылка на «три» адсорбционных модуля, при этом следует понимать, что в установке в соответствии с изобретением или в соответствующем способе также можно использовать более трех адсорбционных модулей, даже если это не указано явным образом.
Три адсорбционных модуля, используемые в контексте настоящего изобретения, работают со сдвигом по фазе относительно друг друга соответственно в фазе адсорбции, затем в фазе подачи, затем в фазе регенерации, затем в фазе промывки, а затем в фазе охлаждения. Другими словами, фаза адсорбции, фаза подачи, фаза регенерации, фаза промывки и фаза охлаждения следуют друг за другом в указанном порядке, причем хотя указанные фазы применяют только в указанном порядке, между этими фазами могут быть внедрены и другие рабочие фазы.
Как известно, в связи с этим в способе адсорбции при переменной температуре в фазе адсорбции первую газовую смесь при первом уровне температуры пропускают в каждом случае над адсорбентом в адсорбционных модулях, и компоненты первой газовой смеси адсорбируются адсорбентом. В этом случае получают газовую смесь (в дальнейшем именуемую «второй» газовой смесью), которая обеднена компонентами, адсорбированными адсорбентом. Компоненты, адсорбированные адсорбентом, могут представлять собой интерферирующие компоненты из соответствующей первой газовой смеси, которые необходимо отделить от компонентов продукта, причем вторая газовая смесь представляет собой продуктовую смесь. Однако они также могут представлять собой такие компоненты, которые поочередно необходимо конвертировать в продуктовую смесь. Само собой разумеется, что в контексте настоящего изобретения все компоненты, содержащиеся в первой газовой смеси, не обязательно должны быть адсорбированы адсорбентом. Доля адсорбированной части этих компонентов зависит, в частности, от соответствующих адсорбционных свойств и используемого адсорбента, а также от преобладающих дополнительных рабочих условий.
В фазе регенерации адсорбционные модули нагревают (непосредственно или опосредованно, как описано ниже) до второго уровня температуры, превышающего первый уровень температуры, причем из них по меньшей мере частично десорбируют компоненты, которые были адсорбированы адсорбентом в режиме адсорбции. В данном случае также само собой разумеется, что не все ранее адсорбированные компоненты обязательно должны быть снова десорбированы; однако чтобы обеспечить полную, насколько это возможно, регенерацию адсорбента, желательно десорбировать как можно больше веществ. Десорбированные компоненты можно выводить из соответствующих адсорбционных модулей в течение всей фазы регенерации или в последующую фазу опорожнения. Однако во всех случаях в соответствующих регенерированных адсорбционных модулях в газовой фазе остается некоторая доля десорбированных компонентов.
Таким образом, в фазе промывки, следующей после фазы регенерации, (оставшиеся) компоненты, десорбированные в фазе регенерации и присутствующие в адсорбционных модулях после фазы регенерации, по меньшей мере частично промывают с помощью промывочного газа (далее именуемого «третья» газовая смесь) с получением насыщенного промывочного газа (далее именуемого «четвертая» газовая смесь). Четвертая газовая смесь представляет собой текучую среду, содержащую десорбированные компоненты и компоненты третьей газовой смеси. В частности, если десорбированные компоненты являются целевыми продуктами соответствующего процесса, то отправка в отходы четвертой газовой смеси, как это делается традиционно, является недостатком.
В фазе охлаждения адсорбционные модули в конечном итоге охлаждаются от второго уровня температуры или от по меньшей мере более высокого уровня температуры, в частности, частично до по меньшей мере первого уровня температуры. «По меньшей мере частичное» охлаждение означает, в частности, охлаждение до первого уровня температуры или до уровня температуры, который находится между первым и вторым уровнем температуры.
Таким образом, в настоящем изобретении предлагается периодически повторять первые рабочие периоды, соответственно чередующиеся со вторыми рабочими периодами. В настоящий способ также могут быть внедрены дополнительные промежуточные рабочие периоды. В периодически повторяющихся первых рабочих периодах в один и тот же период времени один из адсорбционных модулей работает в фазе адсорбции, один из адсорбционных модулей работает в фазе промывки, а один из адсорбционных модулей работает в фазе подачи. Само собой разумеется, что в последовательные первые рабочие периоды другие адсорбционные модули работают в фазе адсорбции, в фазе промывки и в фазе подачи соответственно, как подробно описано ниже.
Кроме того, в соответствии с изобретением также предусмотрено, что в течение первых рабочих периодов часть второй газовой смеси подают в адсорбционный модуль, работающий в фазе промывки, в качестве третьей газовой смеси или в качестве части третьей газовой смеси, и четвертую газовую смесь или часть четвертой газовой смеси подают в адсорбционный модуль, работающий в фазе подачи. Компоненты, содержащиеся в третьей газовой смеси и десорбированные адсорбентом в фазе регенерации, можно таким образом извлекать в адсорбционном модуле, работающем в фазе подачи, что дает особое преимущество.
Особый признак способа, предложенного в соответствии с изобретением, представляет собой этап рециркуляции, как только что было пояснено. Как уже объяснялось выше, на этом этапе рециркуляции часть второй газовой смеси используют в качестве или в составе третьей газовой смеси для промывки адсорбционного модуля, который, соответственно, подлежит промывке после фазы регенерации, и выходной поток газа (четвертую газовую смесь) подают обратно на адсорбцию, а именно в адсорбционный модуль, работающий в фазе подачи. Газ, выходящий из промытого адсорбционного модуля, т.е. четвертая газовая смесь, содержит более высокую концентрацию подлежащих соответственному отделению компонентов (или имеет более высокое парциальное давление этих компонентов). Таким образом, можно повысить насыщение адсорбента. В контексте настоящего изобретения адсорбент можно более эффективно использовать посредством точного управления данным процессом и можно извлекать большую часть продукта, используемого для промывки. Таким образом, можно практически полностью компенсировать количество газа, отбираемого для промывки.
Кроме того, в контексте настоящего изобретения могут быть достигнуты меньшие флуктуации потока продукта по сравнению с традиционными способами с тремя адсорбционными модулями без соответствующей рециркуляции. В итоге, в частности, можно существенно увеличить выход соответствующего целевого компонента в контексте настоящего изобретения.
Например, можно использовать воздуходувку для компенсации падения давления на адсорберах, соответственно работающих в фазе подачи или в других упомянутых фазах.
Чтобы прояснить работу адсорбционных модулей, работающих в фазе подачи, можно отметить, что в этом случае четвертую газовую смесь пропускают по меньшей мере частично при первом уровне температуры над адсорбентом, который находится в адсорбционных модулях, причем компоненты четвертой газовой смеси адсорбируются адсорбентом. Полученную таким образом пятую газовую смесь по меньшей мере частично подают во вторую газовую смесь. В данном случае пятая газовая смесь обеднена компонентами, адсорбированными адсорбентом, причем такое обогащение пятой газовой смесью является более высоким по сравнению с четвертой газовой смесью из-за более высокого парциального давления.
В контексте настоящего изобретения в упомянутых вторых рабочих периодах, которые чередуются с первыми рабочими периодами, описанными выше, в один и тот же период времени один из адсорбционных модулей работает в фазе адсорбции, один из адсорбционных модулей работает в фазе регенерации и один из адсорбционных модулей работает в фазе охлаждения. Первый и второй рабочие периоды, описанные выше, более подробно описаны ниже, в частности, со ссылкой на фиг. 1 и 2.
Часть второй газовой смеси, полученной в фазе адсорбции, также можно использовать для охлаждения во вторые рабочие периоды. Для этой цели эту часть можно ввести в соответствующий адсорбционный модуль. Таким образом, можно поддерживать давление в соответствующем адсорбционном модуле. Без этого давление может падать, что может оказывать негативное влияние на эффективность последующей стадии адсорбции.
Как уже упоминалось, в каждом случае адсорбционный модуль, соответственно, работает в указанных фазах попеременно с первой фазой. В контексте настоящего изобретения в течение первых рабочих периодов адсорбционный модуль, который в более раннем первом рабочем периоде работал в фазе промывки, соответственно, работает в фазе адсорбции, адсорбционный модуль, который в более раннем первом рабочем периоде работал в фазе адсорбции, соответственно, работает в фазе подачи, а адсорбционный модуль, который в более раннем первом рабочем периоде работал в фазе подачи, соответственно, работает в фазе промывки. В данном случае «более ранний» первый рабочий период означает, соответственно, предшествующий первый рабочий период, причем между этим более ранним первым рабочим периодом и, соответственно, рассматриваемым первым рабочим периодом отсутствует какой-либо дополнительный первый рабочий период.
Кроме того, в контексте настоящего изобретения в течение вторых рабочих периодов адсорбционный модуль, который в более раннем втором рабочем периоде работал в фазе охлаждения, соответственно, работает в фазе адсорбции, адсорбционный модуль, который в более раннем втором рабочем периоде работал в фазе адсорбции, соответственно, работает в фазе регенерации, адсорбционный модуль, который в более раннем втором рабочем периоде работал в фазе регенерации, соответственно, работает в фазе охлаждения. Все, что было упомянуто выше в отношении «более ранних» первых рабочих периодов применимо и к «более ранним» вторым рабочим периодам.
В контексте настоящего изобретения непосредственное нагревание можно осуществлять в фазе регенерации путем пропускания текучей среды через адсорбционный модуль, работающий в фазе регенерации, причем текучая среда вступает в контакт с адсорбентом в адсорбционном модуле. Соответствующие десорбированные компоненты можно отводить непосредственно с помощью соответствующей текучей среды.
Однако в контексте настоящего изобретения в фазе регенерации также можно использовать опосредованный контроль температуры, т.е. когда энергию подают или отводят с помощью теплонесущей текучей среды, которая не вступает в контакт с адсорбентом в адсорбционном модуле, а отделена от нее непроницаемым барьером. При соответствующем опосредованном нагревании в фазе регенерации путем десорбции и объемного расширения отводится только высвобождаемый газ, так что давление в соответствующем адсорбционном модуле остается по существу постоянным. В частности, в таком случае необходима промывка из-за относительно высокого содержания десорбированных компонентов после соответствующей фазы адсорбции. Это показало себя особенно эффективным в контексте настоящего изобретения. Можно также осуществлять электрический нагрев вместо описанных выше типов нагрева или в дополнение к ним.
В контексте настоящего изобретения фазу регенерации можно также разделять, а газовую смесь, отведенную из адсорбционного модуля, работающей в фазе регенерации, можно частично подавать в адсорбционный модуль, работающий в фазе подачи. Это может иметь место, в частности, если преобладающая доля этих компонентов уже десорбирована и соответствующий остаточный газ больше не составляет эффективно значимую долю от этих компонентов.
Как уже объяснялось, в контексте настоящего изобретения вторую газовую смесь можно отбирать из установки в виде продуктовой газовой смеси или можно конвертировать компоненты, по меньшей мере частично адсорбированные в фазе регенерации, в соответствующую продуктовую газовую смесь. Иными словами, в контексте настоящего изобретения соответствующий целевой компонент может, таким образом, представлять собой слабее адсорбирующийся компонент, но также и сильнее адсорбирующийся компонент, который вследствие этого снова обнаруживается в продукте или в остаточном газе.
В контексте настоящего изобретения третью газовую смесь можно предварительно нагревать перед ее использованием в фазе промывки. Таким образом можно дополнительно улучшать регенерацию.
Кроме того, в контексте настоящего изобретения также возможно по меньшей мере частично охлаждать четвертую газовую смесь или ее часть, которую подают в адсорбционный модуль, работающий в фазе подачи. Таким образом, можно улучшать адсорбцию на адсорбенте, используемом в фазе подачи, за счет снижения температуры.
Можно также по меньшей мере периодически и по меньшей мере частично сохранять запас третьей газовой смеси и использовать ее только описанным способом. Соответствующий буферный резервуар, который можно использовать для временного хранения третьей газовой смеси и, таким образом, остаточного газа, также можно использовать в режиме изменения давления так, чтобы получить увеличенную емкость хранилища. Таким образом, так называемый «объем остаточного газа» может быть заполнен в результате периодического накопления остаточного газа.
В контексте настоящего изобретения первый уровень температуры, т.е. уровень температуры адсорбции, в принципе может составлять от 15 до 50°C. Второй уровень температуры может составлять, например, от 100 до 300°C. Используемые рабочие давления зависят, в частности, от соответствующей области применения. Они обычно находятся в диапазоне от 10 до 100 бар абсолютного давления.
Настоящее изобретение также распространяется на установку адсорбции при переменной температуре, которая, в частности, может быть выполнена с возможностью работы в соответствии со способом, описанным выше в вариантах осуществления. Касательно признаков соответствующей установки адсорбции при переменной температуре приводится прямая ссылка на соответствующий независимый пункт формулы изобретения, а также на приведенные выше пояснения. То же самое также относится к преимуществам, достижимым с помощью соответствующей установки адсорбции при переменной температуре.
Настоящее изобретение описано ниже со ссылкой на прилагаемую таблицу 1, в которой проиллюстрированы последовательные рабочие периоды и соответствующая рабочая фаза адсорбционных модулей.
Таблица 1
В таблице 1 рабочие периоды 1.1, 1.2 и 1.3, указанные в заголовке, обозначают три варианта ранее описанных первых рабочих периодов, а рабочие периоды 2.1, 2.2 и 2.3, наоборот, обозначают три варианта ранее описанных вторых рабочих периодов соответственно. Используемые адсорбционные модули пронумерованы от 1 до 3.
В таблице 1 буква A обозначает фазу адсорбции, Z обозначает фазу подачи, R обозначает фазу регенерации, S обозначает фазу промывки, а K обозначает фазу охлаждения. Дополнительная подробная информация об этих фазах дана со ссылкой на приведенные выше пояснения, а также на пояснения, связанные с фиг. 1 и 2, на которых адсорбционные модули и рабочие периоды или фазы обозначены одинаковыми числами.
Ниже представлено описание изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, иллюстрирующие варианты осуществления настоящего изобретения в виде принципиальных схем способа.
Краткое описание графических материалов
На фиг. 1 представлен способ в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения в виде упрощенной схемы способа.
На фиг. 2 представлен способ в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения в виде упрощенной схемы способа.
На чертежах элементы, соответствующие друг другу, и этапы способа, соответствующие друг другу, обозначены одинаковыми ссылочными позициями соответственно и не поясняются повторно для ясности.
Подробное описание графических материалов
На фиг. 1 представлен способ в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения в виде упрощенной схемы способа. В то же время на фиг. 1 показана соответствующая установка, которая имеет единое обозначение 100.
В способе и установке 100, проиллюстрированных на фиг. 1, обеспечены три адсорбционных модуля 1, 2, 3 соответственно. На фиг. 1 представлен один вариант первого рабочего периода (см. также 1.1 в таблице 1), как подробно описано выше. В показанном примере три адсорбционных модуля работают в фазе адсорбции (А, адсорбционный модуль 1), в фазе подачи (Z, адсорбционный модуль 2) и в фазе промывки (S, адсорбционный модуль 3). В последующие первые рабочие периоды осуществляют непрерывное переключение, как показано в таблице 1.
В этом случае первую газовую смесь (a) при первом уровне температуры подают в адсорбционный модуль 1 в фазе A адсорбции. В результате получают вторую газовую смесь (b), причем компоненты первой газовой смеси (a) адсорбируются на адсорбент в адсорбционном модуле 1. Вторую газовую смесь (b) можно использовать для получения продуктовой смеси (p).
Адсорбционный модуль 2 находится в фазе Z подачи, адсорбционный модуль 3 находится в фазе S промывки. В фазе S промывки компоненты, ранее десорбированные в не показанной на чертеже фазе регенерации (R, см. фиг. 2) и присутствующие в адсорбционном модуле 1 после фазы регенерации, по меньшей мере частично промывают посредством третьей газовой смеси, обозначенной в настоящем документе как (c), с получением четвертой газовой смеси, обозначенной в настоящем документе как (d). В представленном в настоящем документе варианте осуществления настоящего изобретения часть второй газовой смеси (b) подают в адсорбционный модуль 3, работающий в фазе S промывки, как часть третьей газовой смеси (c).
В представленном в настоящем документе варианте осуществления изобретения четвертую газовую смесь (d) подают в адсорбционный модуль 2, работающий в фазе Z подачи, на которой также происходит адсорбция каждого из способных адсорбироваться компонентов. В показанном примере получают пятую газовую смесь (e), которую по меньшей мере частично объединяют со второй газовой смесью (b).
На фиг. 2 представлен один вариант рабочего периода, ранее упомянутого несколько раз и называемого «вторым» рабочим периодом (см. также 2.1 в таблице 1). В этот рабочий период первый адсорбционный модуль 1 находится в фазе A адсорбции, второй адсорбционный модуль 2 находится в фазе R регенерации, а третий адсорбционный модуль 3 находится в фазе K охлаждения.
Фаза A адсорбции первого адсорбционного модуля уже была описана выше. В фазе R регенерации второго адсорбционного модуля 2 сам модуль или находящийся в нем адсорбент непосредственно или опосредованно нагревают с помощью подходящей нагревающей текучей среды или электричества, как описано выше. Таким образом получают поток газа (f), который можно выводить из второго адсорбционного модуля 2. Если поток через соответствующий адсорбционный модуль 2 осуществляют в физическом контакте с адсорбентом, соответствующий поток газа (f) в данном случае непрерывно выводят в сравнительно большом объеме; при косвенном нагревании просто компенсируют повышение давления, вызванное температурным расширением и высвобождением газа во время десорбции.
Часть второй газовой смеси (b), обозначенную в настоящем документе как (g), подают в третий адсорбционный модуль 3 так, чтобы можно было таким образом поддерживать давление в этом адсорбционном модуле 3, как упомянуто выше.
Группа изобретений относится к разделению потока газовой смеси путем адсорбции при переменной температуре. Способ эксплуатации установки адсорбции при переменной температуре включает работу трех адсорбционных модулей в фазе адсорбции, в фазе подачи, в фазе регенерации, в фазе промывки, а затем в фазе охлаждения. Отличительной особенностью способа является то, что в один и тот же период времени один из адсорбционных модулей работает в фазе адсорбции, один из адсорбционных модулей работает в фазе промывки, а один из адсорбционных модулей работает в фазе подачи, и в течение первых рабочих периодов часть второй газовой смеси подают в адсорбционный модуль, работающий в фазе промывки, в качестве третьей газовой смеси или части третьей газовой смеси, а четвертую газовую смесь или часть четвертой газовой смеси подают в адсорбционный модуль, работающий в фазе подачи. Также раскрыта установка адсорбции при переменной температуре. Техническим результатом является обеспечение эффективного использования адсорбента и увеличение выхода целевого компонента. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 2 ил.
1. Способ эксплуатации установки (100) адсорбции при переменной температуре, содержащей три адсорбционных модуля (1, 2, 3), которые работают со сдвигом по фазе относительно друг друга соответственно в фазе адсорбции, затем в фазе подачи, затем в фазе регенерации, затем в фазе промывки, а затем в фазе охлаждения, в котором
- в фазе адсорбции первую газовую смесь при первом уровне температуры пропускают над адсорбентом в адсорбционных модулях (1, 2, 3) с получением второй газовой смеси, а компоненты первой газовой смеси адсорбируются адсорбентом,
- в фазе регенерации адсорбционные модули (1, 2, 3) нагревают до второго уровня температуры, превышающего первый уровень температуры, причем из них частично или полностью десорбируют компоненты, которые были адсорбированы адсорбентом в фазе адсорбции,
- в фазе промывки компоненты, десорбированные в фазе регенерации и присутствующие в адсорбционных модулях (1, 2, 3) после фазы регенерации, частично или полностью промывают посредством третьей газовой смеси с получением четвертой газовой смеси, и
- в фазе охлаждения адсорбционные модули (1, 2, 3) охлаждают до первого уровня температуры или до уровня температуры, который находится между первым и вторым уровнем температуры,
отличающийся тем, что
- в повторяющихся первых рабочих периодах, которые чередуются со вторыми рабочими периодами, в один и тот же период времени один из адсорбционных модулей (1, 2, 3) работает в фазе адсорбции, один из адсорбционных модулей (1, 2, 3) работает в фазе промывки, а один из адсорбционных модулей (1, 2, 3) работает в фазе подачи, и
- в течение первых рабочих периодов часть второй газовой смеси подают в адсорбционный модуль (3), работающий в фазе промывки, в качестве третьей газовой смеси или части третьей газовой смеси, а четвертую газовую смесь или часть четвертой газовой смеси подают в адсорбционный модуль (1, 2, 3), работающий в фазе подачи.
2. Способ по п. 1, в котором в адсорбционных модулях (1, 2, 3), работающих в фазе подачи, четвертую газовую смесь при первом уровне температуры частично или полностью пропускают над адсорбентом в адсорбционных модулях (1, 2, 3), причем компоненты четвертой газовой смеси адсорбируются адсорбентом, а пятую газовую смесь, полученную таким образом, частично или полностью подают во вторую газовую смесь.
3. Способ по п. 1 или 2, в котором в течение вторых рабочих периодов в один и тот же период времени один из адсорбционных модулей (1, 2, 3) работает в фазе адсорбции, один из адсорбционных модулей (1, 2, 3) работает в фазе регенерации, а один из адсорбционных модулей (1, 2, 3) работает в фазе охлаждения.
4. Способ по п. 3, в котором в адсорбционный модуль (3), работающий в фазе охлаждения во вторые рабочие периоды соответственно, частично или полностью подают вторую газовую смесь.
5. Способ по одному из предшествующих пунктов, в котором в первые рабочие периоды
- адсорбционный модуль (1), который в более ранний первый рабочий период работал в фазе промывки, соответственно работает в фазе адсорбции,
- адсорбционный модуль (2), который в более ранний первый рабочий период работал в фазе адсорбции, соответственно работает в фазе подачи, а
- адсорбционный модуль (3), который в более ранний первый рабочий период работал в фазе подачи, соответственно работает в фазе промывки.
6. Способ по одному из пп. 3–5, в котором во вторые рабочие периоды
- адсорбционный модуль (1), который в более ранний второй рабочий период работал в фазе охлаждения, соответственно работает в фазе адсорбции,
- адсорбционный модуль (2), который в более ранний первый рабочий период работал в фазе адсорбции, соответственно работает в фазе регенерации, и
- адсорбционный модуль (3), который в более ранний первый рабочий период работал в фазе регенерации, соответственно работает в фазе охлаждения.
7. Способ по одному из предшествующих пунктов, в котором нагревающую текучую среду пропускают через адсорбционный модуль (1–3), работающий в фазе регенерации, и приводят в физический контакт с адсорбентом в адсорбционном модуле (1–3).
8. Способ по одному из пп. 1–6, в котором нагревающую текучую среду пропускают через адсорбционный модуль (1–3), работающий в фазе регенерации, и при этом она отделена от адсорбента в адсорбционном модуле (1–3) непроницаемым барьером, и/или при этом адсорбционный модуль (1–3), работающий в фазе регенерации, подвергают электрическому нагреву.
9. Способ по одному из предшествующих пунктов, в котором фазу регенерации разделяют, а газовую смесь, отобранную из адсорбционного модуля (1–3), работающего в фазе регенерации, частично подают в адсорбционный модуль (1–3), работающий в фазе подачи.
10. Способ по одному из предшествующих пунктов, в котором вторую газовую смесь отбирают из установки (100) в виде продуктовой газовой смеси или в котором компоненты, по меньшей мере частично десорбированные в фазе регенерации, переносят в продуктовую газовую смесь.
11. Способ по одному из предшествующих пунктов, в котором третью газовую смесь перед ее использованием в фазе промывки предварительно нагревают.
12. Способ по одному из предшествующих пунктов, в котором четвертую газовую смесь или ее часть, подаваемую в адсорбционный модуль (1, 2, 3), работающий в фазе подачи, охлаждают.
13. Способ по одному из предшествующих пунктов, в котором третью газовую смесь частично помещают во временное хранилище.
14. Способ по одному из предшествующих пунктов, в котором первый уровень температуры составляет от 15 до 50°C, и при этом второй уровень температуры составляет от 100 до 300°C, причем способ осуществляют, в частности, при уровне давления от 10 до 100 бар.
15. Установка (100) адсорбции при переменной температуре с тремя адсорбционными модулями (1, 2, 3), которая выполнена с возможностью эксплуатации адсорбционных модулей (1, 2, 3) со сдвигом по фазе относительно друг друга соответственно в фазе адсорбции, затем в фазе подачи, затем в фазе регенерации, затем в фазе промывки, а затем в фазе охлаждения, причем установка (100) адсорбции при переменной температуре также выполнена с возможностью
- пропускания в фазе адсорбции первой газовой смеси при первом уровне температуры над адсорбентом в адсорбционных модулях (1, 2, 3) с получением второй газовой смеси и адсорбции компонентов первой газовой смеси посредством адсорбента,
- нагревания в фазе регенерации адсорбционных модулей (1, 2, 3) до второго уровня температуры, превышающего первый уровень температуры, и частичной или полной десорбции компонентов, адсорбированных посредством адсорбента в режиме адсорбции,
- частичной или полной промывки в фазе промывки компонентов, десорбированных в режиме регенерации и присутствующих в адсорбционных модулях (1, 2, 3) после фазы регенерации, с помощью третьей газовой смеси с получением четвертой газовой смеси, и
- охлаждения в фазе охлаждения адсорбционных модулей (1, 2, 3) до первого уровня температуры или до уровня температуры, который находится между первым и вторым уровнем температуры,
отличающаяся средствами, выполненными с возможностью
- в повторяющихся первых рабочих периодах, которые чередуются со вторыми рабочими периодами, в один и тот же период времени эксплуатации одного из адсорбционных модулей (1, 2, 3) соответственно в фазе адсорбции, одного из адсорбционных модулей (1, 2, 3) в фазе промывки и одного из адсорбционных модулей (1, 2, 3) в фазе подачи, и
- в течение первых рабочих периодов подачи части второй газовой смеси в адсорбционный модуль (3), работающий в фазе промывки, в качестве третьей газовой смеси или части третьей газовой смеси и частичной или полной подачи четвертой газовой смеси в адсорбционный модуль (1, 2, 3), работающий в фазе подачи.
| US 2003037672 A1, 27.02.2003 | |||
| Форма выполнения пеленгаторного устройства | 1927 |
|
SU28938A1 |
| WO 2017153385 A1, 14.09.2017 | |||
| US 2010058804 A1, 11.03.2010 | |||
| DE 3304227 A1, 09.08.1984 | |||
| Дозиметрический материал | 2020 |
|
RU2724763C1 |
| Разделение многокомпонентных газовых смесей способом короткоцикловой безнагревной адсорбции с трехэтапным извлечением целевого газа высокой чистоты | 2015 |
|
RU2607735C1 |
