DE1544025A1 - Verfahren zur Regenerierung beladener Gasphasenadsorber - Google Patents

Verfahren zur Regenerierung beladener Gasphasenadsorber

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DE1544025A1
DE1544025A1 DE19641544025 DE1544025A DE1544025A1 DE 1544025 A1 DE1544025 A1 DE 1544025A1 DE 19641544025 DE19641544025 DE 19641544025 DE 1544025 A DE1544025 A DE 1544025A DE 1544025 A1 DE1544025 A1 DE 1544025A1
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Von Linde Dr Rer Merc Joachim
Scheffel Dr-Ing Werner
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Linde GmbH
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Linde GmbH
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B23/00Noble gases; Compounds thereof

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Description

  • Verfahren zur Regenerierung beladener Gasphasenadsorber Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regenerierung beladener Gasphasenadsorber durch Drucksenkung und ErwErmung.
  • PUr die Regenerierung beladener Adsorber sind prinzipiell drei maßnahmen bekannt, nämlich Erwärmung, Drucksenkung und Überleitung eines SpUlgases, die je nach den bestehenden Erfordernissen allein oder in Kombination angewandt werden. ~ Bei einem bekannten Verfahren dieser Art wird beispielsweise ein an einem Adsorber angebrachtes Ventil nach hinreiohender Beladung des Adsorbers unter Druck gedffnet, was einen zusammenbruch des Drucken im Adsorber und gleichzeitig auch eine teilweise Desorption zuvor adsorbierter Bestandteile bewirkt, worauf die Regenerierung des Adsorbers durch Überleiten eines reinen SpUlgases erfolgt, welches zuvor angewärmt wird und die durch die Erwlrmung des Adsorbers deßorbierten Bestandteile herausträgt. Dieses bekannte Verfahren benötigt jedoch zur vollständigen Regenerierung des Adsorbers eine große Menge SpUlgas, was sehr unwirtschaftlich ist, da als Spülgas meist nur das gereinigte Gas zur Vertugung steht.
  • Bei anderen bekannten Verfahren wird diesem Nachteil dadurch abgeholfen, daS das zum SpUlen des Adsorbers verwendete Reingas unter gleichzeitiger Erwärmung in einem Kreislauf geführt und somit mehrere Male über das Adsorptionamittel geleitet wird. Dabei wird der Überschuß des aus dem SpUlgas und den gasfdrmigen Desorptionsprodukten bestehenden Gasgemisches von Zeit zu Zeit abgelassen und durch friches SpUlgas ersetzt.
  • Auch diese bekannten Verfahren bendtigen daher noch immer eine erhebliche Menge an SpUlgas.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bepteht darin, die Regenerierung beladener Adsorber vorwiegend ohne die Verwendung eines solchen besonderen SpUl-oder Hilfsgases durchuführen.
  • Diane Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, da9 die Hauptmenge der adsorbierten Bestandteile mit Hilk der im Kreislauf gefürten Desorptionsprodukte entfernt wird, indem da in Adsorber unter Druok stehende Gas entspannt wird und die frei werdenden, gasförmigen Desorptionsprodukte in einem Kreislauf erwärmt und als Regeneriergas dem Adsorber wieder zugeführt werden und indem der hierbei rentstehende OesUberschub aus dem Kreislauf entfernt wird, wobei die Regenerierung bei steigender Temperatur vorgenommen wird, und de8 die Feinreinigung mit viner in den Kreislauf eingeführten geringen Mengo reinen Spüûlgases vorgenommen wird.
  • Der wesentliche technische Fortschritt des neuartigon Verfehrens besteht deneoh nioht nur derin, da8 zur Deaorption kein oder nur eine unwesentliche Menge Reinges benötigt wird, sondern vor ellem derin, des dies mit Hilfe eines sehr geringen toohnlaohen Aufwandes und durch Verwendung eines Abfsllproduktes, nämlich der frei werdenden Desorptionsbestandtelle, erreicht wird. Des neuartige Verfahren kann daher auch als ein Sparverfahren bezeichnet werden.
  • Eine besonder Problematik in dieser Hinsicht bietet die edserptive Reinigung tiefsiedender Gase, wie z.B. Wasserstoff, Helium oder Neon. Während die Abtrennung hochsiedender Verun@inigungen von den vorstehend genennten tiefsiedenden Gascon koine Schwierigkeiten bietet, ist es zur vollständigen Abtrennung tiefersiedender Verunreinigungen, wie z. B. Stickstoff, Kohlenmonoxid oder Methan, notwendig, die Adsorption bei tiefen Temperaturen, beispielsweise bei 80 Hs 100°K durchzuführen. WUrde die Regenerierung solcher Adsorber beispielsweise durch eine ErwSrmung derselben auf Raumtemperatur oder noch höher erfolgen, dann wäre damit zwar eine quantitative Entfernung der adsorbierten Bestandteile gewährleistet, doch ist ein solches Verfahren unwirtschaftlich, weil zur Wiederabkuhlung der Adsorber auf Adsorptionstemperatur eine sehr große K älteleistung aufgewendet werden muß.
  • Energetisch weit günstiger ist daher eine Regenerierung bei einer wesentlich unter Raumtemperatur liegenden Temperatur. Doch ist es oft schwierig, für eine gleichmäßige AnwKrmung eines Adsorbers von z. B. 100 °K auf 200 °K ein geeignetes AnwKrmgas bereitzustellen. Der Grund dafür liegt darin, daß das "Anwärmgas" in dem geschilderten Fall eine Temperatur von 200 °K haben müßte, da es infolge des Temperaturverlaufs innerhalb der Adsorberfüllung nicht mdgllch ist, einen Adsorber z. B. mit einem Gas von 300 °K gleichmäßig auf 200 °K zu erwKrmen.
  • Aber gerade bei der Gewinnung tiefer siedender Gase, wie z. B. Wasserstoff, Helium oder Neon, steht ein solches AnwArm-bzw. Spülgas nicht zur Verfügung, es sei denn, es würde. das Produktgas selbst der Anlage mit einer geeigneten Temperatur entnommen und als AnwKrmgas verwendet. Der Nachteil einer solchen Verfahrenswelse liegt auf der Hand, weil er sowohl eine empfindliche EinbuBe an Produktgas als auch an Kalte mit sich bringt.
  • Erfindungsgemäß wird deshalb vorgeschlagen, die Desorption in der Weise vorzunehmen, daß durch eine Erniedrigung des Druckes über dem beladenen Adsorptionsmittel zunächst eine gewisse Menge gasfdrmiger Produkte gebildet wird, die sodann angewärmt und wieder durch den Adsorber hindurchgefuhrt werden. Es wird auf diese Weise aus den adsorbierten Bestandteilen ein Kreislaufgas gebildet, das durch eine außerhalb des Adsorbers liegende AnwSrmvorrichtung auf eine bestimmte Temperatur erwkrmt wird und seinerseits das kalte Adsorbens heizt. Bei diesem Verfahren nimmt die Menge der Dosorptionsprodukte mit zunehmender ErwSrmung des Adorbens, also die Menge des Kreislaufgases, stSndig zu. Deshalb ist der Kreislauf an einer Stelle mit einem Uberdruckventil ausgestattet, wodurch laufend ein Teil der stKndlg zunehmenden Kreislaufgasmenge zur Weiterverwendung abgelassen werden kann.
  • Ist ein beladener Adsorber nach diesem Verfahren gemäß der Erfindung weitgehend regeneriert, so l§ßt sich, falls erforderlich, daran noch eine Feinreinigung mit Hilfe eines Reingases, z. B. vorgereinigten Prozeßgases, anschließen.
  • Des Reingas wird dann zweokmäßigerweise dem Adsorber bei der Temperatur zugefuhrt, auf die dieser durch den AnwKrmkreislauf erwärmt wurde. Bei einer solchen Verfahrensweise genugt eine sehr kleine Menge an Reingas, um die letzten Verunreinigungen aus der AdsorberfUllung zu entfernen. Der Vorteil ist der, daB das Reingas nach der Feinreinigung wieder mit etwa derselben Temperatur zur VerfUgung steht wie vor der Feinreinigung, so daß hier KSlteverluste praktisch ausgeschlossen werden.
  • Die erfindungsgemäße Verfahrensweise hat versehiedene Vorteile. Da die Hauptmenge der adsorbierten Bestandteile durch Erwdrmung des im Kreislauf geführten Desorbats selbst vom Adsorber entfernt wird, ist, falls Uberhaupt erforderlich, zur völligen Regenerierung des beladenen Adsorbers nur eine sehr geringe Menge an reinem Gas zum SpUlen notwendig. Weiterhin ermUglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine sehr schonende Anwärmung des Adsorbens mittels des Kreislaufgasstromes. Schließlich kommt noch hinzu, daB fUr die AnwSrmung des Adsorbens kein zusEtzllcher Gasstrom, z. B. ein Inertgasstrom, erforderlich ist. Vor allem aber bietet dieses Verfahren auf dem Gebiet der Tieftemperaturadsorption die Mdglichkeit fUr eine beträchtliche Einsparung an Kälteleistung, da z. B. bei einem Wechselbetrieb mit mehreren Adsorbern die im Anfang der Regenerierperiode des Adsorbers freiwerdende Kalte zur AbkUhlung des bereits regenerierten Adsorbers benutzt werden kann.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird also mit Erfolg Uberall da zur Regenerierung von Adsorbern angewendet werden kdnnen, wo ein Reingas entweder nicht in genügender Menge zur Verfugung steht oder wo die Regenerierung mit einem Reingas zu teuer ist, weil dieses nicht mit sinnvollem Aufwand zurückgewonnen werden kann, oder aber bei der Tieftemperaturadsorption, wenn eine Einsparung an Kllteleistung erreicht werden soll.
  • Ala weitere Anwendungsmöglichkeiten fUr das erfindungsgemäße Verfahren ergibt siah auch die"Reinigung" von Regeneratoren oder reversing exchangers oder Mhnlicher Apparate, die zur Oasreinigung mittels Kondeneations eingesotzt werden.
  • Die Erfindung sei anhand des in der Zeichnung achematinch dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
  • Der Adsorber 1 habe zuvor zur Reinigung von Wasserstoff gedient, befinde sich auf einer Temperatur von beispielsweise 90 °K und sel im wesentlichen mit Stickstoff, Kohlenmonoxid und Methan beladen. Die Zufuhr des zu reinigenden Wasseratoffes sei durch Schließen des Vent 2 unterbrochen. Der Adaorber 1 habe wthrend der Adsorptionsperiode unter einem Druck von z. B. 20 ata gentanden.
  • Durch Offnen des Ventils 3 wird er Druck über dem Adsorbens erniedrigt und der Regenerierkreislauf, bestehend aus dem Gebläße 4, dem WKrmeaustauscher 6 und den Leitungen 5 und 7, gefüllt. Dieses Kreislaufgas enthält neben dem noch im Adsorber vorhanden gewesenen Wasserstoff auch bereits durch die Drucksenkung frei gewordene Verunreinigungen, z. B. N2, CO und CH4. Die AnwSrmung des Kreislaufgases, das durch dan Oebläse 4 umgewälzt wird, geschieht im Wärmeaustauscher 6, z. B. mittels hochgespannten Dapfes, mit Hilfe anderer beliebiger Anwärmvorrichtungen oder unter KälterUckgewinnung durch Abkühlung eines anderen Gasstromes. Das so erwärmte Kreislaufgas wird über Leitung 7 dem Adsorber 1 als Regeneriergas zugeführt.
  • Die im Kreislauf befindliche, ständig durch das freiwerdende Adsorbant wachsende Gasmenge wird durch das Überdruckventil 8 auf einem konstanten Druck gehalten, wobei Überschüssige Mengen zur Weiterverarbeitung abgeblasen werden. Ist der Adsorber 1 auf diese Weise auf die gewünschte Regeneriertemperatur (z. B.
  • 200 °K) gebracht und vomit t bereits weitgehend regeneriert, dann wird der Kreislauf über die Leitung 9 und das Ventil 10 mit reine, ebenfals vorgewärmtem Spülgas (z.B. H2) gefüllt.
  • Der Bedarf an reinem SpUlgas ist dabei bis zur vollständigen Regenerierung des Adsorberssehr gering.
  • 2 Patentansprüche 1 Zeichnung

Claims (2)

  1. PatentansprUche 1. Verfahren zur Regenerierung beladener Gasphasenadsorber durch Drucksenkung und Erwärmung, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptmenge der adsorbierten Bestandteile mit Hilfe der im Kreislauf geführten Desorptionsprodukte entfernt wird, indem das. im Adsorber unter Druck stehende Gas entapannt wird und die frei werdenden, gasfdrmigen Desorptionsprodukte in einem Kreislauf crwKrmt und als Regeneriergas dem Adsorber wieder zugefUhrt werden und indem der hierbei entatthende GasUbertohu8 aus dem Kreislauf entfernt wird,k wobei die Regenerierung bei steigender Temperatur vorgenommen wird, und daD die Feinreinigung des Adsorbers mit einer in den Kreislauf eingeführten geringen Menge reinen Spülgases vorgenommen wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da9 die Anwtrmung der Desorptionsprodukte gleiohzeitig zur Abkühlung eines anderen Gasstromes im Verfahren dient.
    L e e r s e i t e
DE19641544025 1964-06-05 1964-06-05 Verfahren zur regenerierung beladener gasphasenadsorber Pending DE1544025B2 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2384533A1 (fr) * 1977-03-21 1978-10-20 Smit Ovens Nijmegen Bv Procede et installation de purification d'un courant de gaz a l'aide d'au moins un filtre d'adsorption
CN102211548A (zh) * 2010-04-08 2011-10-12 福特全球技术公司 调节侧翼后视镜的方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2384533A1 (fr) * 1977-03-21 1978-10-20 Smit Ovens Nijmegen Bv Procede et installation de purification d'un courant de gaz a l'aide d'au moins un filtre d'adsorption
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