Способ осушки и очистки воздуха от углекислого газа и углеводородов Советский патент 1984 года по МПК B01D53/02 

Изобретение отмоситея к процессам очистки и осушки воздуха и может найти свое применение в установках высокого и среднего давлений для получения жидких и газообразных продуктов разделения воздуха.

Известен способ осушки и очистки газа от двуокиси углерода путем адсорбции на цео.чнтах е последующей регенерацией пасыше11ного адсорбента нри 230°С. При этом достн ается точка росы газа по апаге - 59°С и остаточрюе содержание двуокиси углерода составляет менее 0,1 Bec- 1.

Однако этот способ характеризуется недостаточно высокими качественными характеристиками получаемого газа, а также высокой энергоемкостью процесса.

Наиболее близким к иредлагаемо.му по технической сущности и достигае.мому резу.тьтату Я15ляется способ осушки и очистки воздуха от углекислого i-аза и углеводородов, включающий контактирование воздуха со слоем цео.:1ита нри новышенно.м давлении, спижение давления до атмосферного, регенерацию цеолита нродувкой нагретым до 350 400°С азотом в нанравлении, протиВ{)положиом направлению потока воздуха до повышения температуры выходяп1его из слоя адсорбента азота до 200-250С, охлаждение слоя цео.чита продувкой азотом в том же панрнвлепии и повын1епие давления над слоем адсорбента |2|.

Иедостатком известио1-о слоя является то, что температурная регенерация используется для даления из цеолита двух резкоотличающихся но сорбируемости групп веniecTB: наров воды и тяжелых у1 чеводородоБ с одной С1ороны, и у| :|екисло1о газа и .1егких углеводородов с другой стороны. Ироведение процееса очистки и ре1ене)ации в одном слое адсорбента неэкономичпо Ирп сбросе давления от рабочего до атмосферного нроисходит резкое падение те.мпературы (при снижении со 180 до 1 ата) до-30°С. Следующее затем резкое повышение темнературы с -30°С до 4() во вре.мя высокотемпературной peie нерации приводит к механическому разруИ1ению цеолита особенно в лобовых слоях и снижению В1)1сот1 1 слоя. В условиях значительных линейных скоростей азота и в резу. ноннжеиия высоты слоя на стадии ре1енерации проиеходит перемешивание гранул цеолита, что нриводит к перемещению гранул, находящихся в лобовых слоях и заполненных трудно десорбирующимися тяже;ц 1ми углеводородами, в центральные и замыкаюзие елон цеолита, что обус;1ав.iHBaer потерк.) ею активности.

Значительный перенад температур на стадпях очнсгки и ре1енерации tipH проведении HjioHiXca на одном слое адсорбента

нроявляется в ухудп е11И 1 каче-ства очистки воздуха, поиьпнении концентрации хтлекислот1 1 в жидких продуктах разлс.тення (14 - 196 ррт). Г1оя1У1яется необходимость доочистки товарного продукта, н)и котором часть

его теряется. Кроме Toio, поньпнсннс содержаппя СО.2 на входе в возд хора..де,1ите.л11пую установку вызывает намо)ажи1;ан -;е ее в трубопроводах. армаг )е и аппаратах, работающих при темиера1 1 ах ни/ке 1чЗК,

и вс.тедствие этого к учичп п.еиню нремепи рабочей комнапии за 1Ч)Д из-за .юпо/шительпых остановок на отог)е1. (.рг-лч..- срик службы со)бс:тга не бо.чее I ол,;;.

Крс)ме TOio, известный споссб характе. р1 зуется новьпненной зПе)Г()(.ч; iыс нроцеееа, еостав.ляющей 750 к15ч на :)r-roi ii;aцию с.;оя цео,.

Ue;ib изобр(пхм1ня i iiiiieHHo ixriMecTiia осушки н очистки ог i ,ii..i()i(j |аза н у|,:1сводо)одов, спиж(. -jiivi)ro3r,Tрат н у1имиче11ис срока с.т жб1Л ;:1дсо|..

11остав.;|енная нел) дости aei cv; i{. irro

coiJiacno способу с) и очистки и(

от у|-.() газа и уг..чи);и;р(;Д1.1В. к.Т1Оча1ОИ1ему ко|:тактт1рова 1ие поз;,хг со с.юсм

- адсорбсч1та нри пов1,М епн11Л- .laii.. .- пже1П1е дав. до атмос(|)С1)И) о. iii -iiirpaНИК) ал.сорбен а 1ро.(И ;а1р ть : азо:0л; и охлажд1М пс с/ои г:дсо). KOI; i ироBainic осу|цеств.1ЯК)т в днхх noc.;i.-.;,i)Ki; с-. ьпых с.юях адсо)беита, ;; Кчч;к 1;лмЛ- итсро(: го с;1(;я ведут при темперятхрс .. азота 90 l(iO( до ii(,i 1:к1Ч;я Т(мкс:мт ры ыходн1це1о из с.той Л( .51) () С. с последующим 11ернодмческ1г iinnb::;itM;; i: i те п1ерату|)ы рпччкрапии.

llpii -JTOM в 1 ачест1;е адгсп бсит;.вом сл(с испо, i/MiJio.KM ;|лм а во втором с.юе - .

Регенерацию HefiBOi-o с.юн ал.:ор5е; -:-й ведут нри темнературе одг1вае 0 о аз/га

C 130--180С для глинозема и,in j:5ii ( д.1я цеолита до uoiibniieiui/i i е и:ерат ры выходиHiero из слоя азота ,io 30 7) |ми I 00 - - 150°( iooTBeFCiBeniio.

Кроме ТО1Ч), HpoiLcrc рс Ч;:гра;:1п- иериодическом иов1)шенни темпера i)i,: сл.л

ии:ствляк)т н)и тем1Крат ое нодарс с ;ого азота 250 280( д,;|и - и;;озсл;а ,..г, J50 400°С для lUo.urra до :К)вьш;с;11 я гемпшату)ы Bbixo.inmeio н.з ,юя .yn/i;-: ;:г НО 6(1(: нли 200-- 250ч: cooTi cTijTBi-Hik).

г11)ед.1агаемь Й еиособ псзио. isici п;;1;ь си1т степеиь изв,;1ечен ;я .вч.чхиси хт.Кр-ода с 14 - 19() до 4 5 |)р. c:i;:4irri, .нерг:)зат с 750 до 125 кВ|;1:. :. с, в ij раз, а также И1)высит1, срок ( /1-л}, a.;v p6ei Ta с О,о до 1,,:.) лот, т. е. ; о раза.

5 1е)вый по п; нравле; ик -;{г-;д -ха п)и очистке слой адсорпс ;:;) :.-идср:Ь: г: ппеимущегтв(.чп1о актнг-шый iMi.iuMe ; :- ;нч дпазначен д.ля осхчнкн «. ii -licib.,

от тяжелых углеводородов. В обычных блоках осушки, работающих на активном глиноземе, температура регенерирующего азота составляет 25б 275°С. Для удаления из слоя при его регенерации основной массы паров воды достаточно нагревать азот до 130-180°С и вести процесс до повышения температуры выходянлего из слоя азота до 30- 7()°С. При этом влагосодержание осуnieiiiioro воздуха составляет (-20) - ( - 30) Т. т.р.

По мере циклической отработки первого с.юя в режиме осушка-регенерация происходит HOCTCHeiiHoe наканливание адсорбированных тяжелых углеводородов, что приводит к ухудшению качества осуи1ки до ---10°С т.р. Поэтому через каждые 15-50 циклов осушка-регенерация слой адсорбента следует подвергать высокотемпературной регенерация при температуре греющего азота 250-275 Йдо повышения температуры выходящего из слоя азота до 100--150 °С. При этом происходит удаление из слоя основной массы адсорбированных тяжелых уг;|енодородов.

Агорой слой адсорбергга ilpeдliaзнaчe д.я доосушки воздуха и очистки его от у1леKiicvioro а:;а п легких углеводородов ч состоит преимущественно из гранул 1еолита, например NaX. Регенерация сорбента во втором слое проЕюдится азотом при 90--160 С до повыьмения температуры азота на выходе с.иоя до 30 70°С.Такие условия регенерации обеспечивают удаление из цеолита углекислого газа и углеводородов и в то же время соответствуют минимальным энергозатратам на регенерацию. В этом интервале достигаются затраты энергии, которые соответствуют интервалу температур греющегО азота 90--160 С и составляют 125 кВт/ч на одну регенерацию цеолита.

Таким образом, разделение адсорбента на два слоя и выбор оптимальных условий регенерации каждого из слоев даст возможность значительно снизить эггергозатраты на ос П1ку и очистку воздуха от углекислого газа и углеводородов.Проведение процесса при относите.чыю небольших нереиадах температур на стадиях очистки и регенерации приводит к увеличению срока службы адсорбеита. Введение иери()ДическЬй высокотемпературной регенерации позволяет поддержать требуемое качество очистки возд ха.

Пример I. Установка состоит из двух параллельно работающих линий, каждую из которых сос1авляют два последовательно соединенных слоя активного глинозема и цеолита. NaX. помешенных соответственно к 6a.i:ioii емк()ст1,ю 1С)() л и трн параллельно сосдиненны.ч ба.кчоьа обц|,ей емкостью 1200л.

Предварительио оба слоя подвергают высокотемнературной регенерации: активный глинозе.м - нронусканием нагретым до 280°С азотом до достижения его температуры на выходе из слоя 150°С, цеолит - нагретым до 400°С азотом до достиже1Ц1я его температуры на выходе из слоя 250°С.

Воздух иод дав.чением 18 .МПа и с расходом 2400 пропускают в течение 12 ч последовательно через слой активного глинозема и цеолита .аХ и направляют в воздухс)раздел11тел1 ный аппарат. В это время во второй параллельно работающей линии оеушествляют нодготовку адсорбента к оеун1ке и очистке, для чего сбрасывают в течение 20 мии дав,, а затем проводят независимую регенерацию каждого слоя пропусканием подогретого отбросного азота из воздухоразделиге, аппарата. При регенерации активного глинозема азот подогревают с помощью э,тектронодо1ревателя до 160°С, процесс продолжают до достижения темнег)атурь азота па выходе из слоя, до 50С, после чего электроподогреваге.п, оитоматически отк.чючается, и на охлаждение активного глинозема подают отбросный азот npii 1Г)С. Пеолит регенерируют (угб|мснь м a;u)ToM при 20С. При достиже П и температчры азота на выходе из слоя Цеолита 50 °С элекпронодогреватель отк.чючают и слой о.хлаждают отбросны.м азотом при 15°С. После завершения стадии о.хлаждения давление над слоями активного глинозема н цеолита повышают до 18 МПа. Далее в течение 45 .мин производят постепенное включенне иодготоалепных с.тоев в работу, после чего отработанные слои адсорбента ставят на цодготовку к осунн е и очистке (сброс давления, регенерация, охлаждение, нодъе.м давления).

Через 30 сут оба слоя адсорбента подвергают высокотемпературной регенерации: активный глинозем -- нагретым до азотом до достиже1шя его температуры на В1)1ходе из слоя i20°C, цеолит - нагретым до азотом до достижения его температуры на вы.ходе из слоя 230°С. После высокотемпературной регенерации установку переводят на второй режнм, а через 15 сут после очередной высокотемпературной регенерации -- на третий.

Работа установки по ocyHJKe и очистке воздчха ир(дол:-кается в течение 95 сут. Периодически замеряют влажность и коннеьтрацчю углекислоты. В последние дни неред очередной вьк-окотемцературной регенерацией копцс1гграция углекислого газа в оч :;;1ени()м поллх хе достигает 4-5 ppv. Среднее ее содержание в нериод между высок) и-мнсг.а ту шы ми ретенерация.ми составляет 2 .4 ррм. лх.тления качества нродукто) 1)азделе1 ия .i.iNxa не обнаруживается.

j 11157846

Пример 2. В установке, описанной в при-срока службы адсорбента, увеличением времере 1, вместо активного глинозема исполь-мени рабочей композиции (уменьшение чисзуются цеолит NaX, а ее работа осуществля-ла отогревов), снижением затрат электроется аналогично.энергии при регенерации, а также исклюИспользование предлагаемого способаполнительных мер по охлаждению цеолита позволит получить экономический эффектпосле термической регенерации, например не менее 30 тыс. руб. на каждый блок раз-впрыска в поток охлаждающего азота жидделения, который обусловлен увеличениемкого азота и т. д.

гчением необходимости в использовании до

1. СПОСОБ ОСУШКИ И ОЧИСТКИ ВОЗДУХА ОТ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА И УГЛЕВОДОРОДОВ, включающий контактирование возду.ха со слоем адсорбента при повьиненном давлении, снижение давления до ат.мосферного, регенерацию адсорбента продувкой нагретым азотом и охлаждение слоя адсорбента, отличающийся тем, что, с целью (ювышеиия степени очистки, увеличения срока службы адсорбента и снижения энергозатрат, контактирование осун1ествляют в двух носледовательных слоях адсорбента, а регенерацию второго слоя ведут при температуре нодаваемого азота 90-160°С до повышения температуры выходящего из слоя азота до 30-70°С с носледующим периодическим пoвыцJeниeм температуры регенерации. 2.Способ но п. 1, отличающийся тем, что в качестве адсорбента в первом слое используют глинозем или цеолит, а во втором слоецеолит. 3.Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что регенерацию первого слоя адсорбента ведут при температуре подаваемо1о азота 130-180°С для глинозема или 200- 250°С для цеолита до повышения температуры выходящего из слоя азота до 30- 70°С или 100-150°С соответственно. со 4.Способ по пп. 1-3, отличающийся (/} те.м, что процесс регенерации при периодическом повышении осуществляют при температуре подаваемого азота 250-280°С для глинозема или 350-400°С для цеолита до повышения температуры выходящего из слоя азота до ПО-160°С или 200-250°С соответственно.