DE3006836C2 - Verfahren zur adsorptiven Abtrennung von Verunreinigungen aus Gasen - Google Patents
Verfahren zur adsorptiven Abtrennung von Verunreinigungen aus GasenInfo
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Description
nigungen durch ein Adsorptionsmittelbett erlauben und damit auch eine Verminderung der daraus entstehenden
negativen Folgewirkungen bewirken.
Es wurde ein Verfahren zur adsorptiven Abtrennung von Verunreinigungen aus Gasen unter Druck in einer
Mehrzahl von Adsorptionsmittelbetten, die im Druckwechsel alternierend bei hohem Druck mit den
Verunreinigungen beladen und von diesen bei niederem Druck wieder freigespült werden, gefunden.
Danach wird die Menge des aufgegebenen Rohgases für jedes Adsorptionsmittelbett in Abhängigkeit von der
Menge an Verunreinigungen in dem aus diesem Adsorptionsmittelbett bei der Druckerniedrigung abgezogenen
Spülgas gesteuert, wobei bei Ansteigen der Verunreinigungsmenge in dem Spülgas die Menge des
je Adsorptionsperiode aufgegebenen Rohgases vermindert wird, und zwar zu Lasten der anderen gleichzeitig
auf Adsorption geschalteten Adsorber. Wenn auch deren Spülgas zuviel Verunreinigungen enthält kann
die Zeitdauer der nächstfolgenden Adsorptionsperiode verkürzt werden.
Die Erfindung geht von der Feststellung aus, daß eine Überschreitung der Adsorptionskapazität eines Adsorptionsmittelbettes
bzw. ein sich anbahnender Durchbruch der Verunreinigungen durch dieses Adsorptionsmittelbett
ein Ansteigen der Mengen der Verunreinigungen in der bei der Druckminderung in diesem
Adsorptionsmittelbett abgezogenen Gasmenge, die für ein anderes Adsorptionsmittelbett als Spülgas dienen
soll, zur Folge hat Diese stärker als vorgesehen verunreinigte Spülgasmenge bewirkt dann wieder eine
unvollständige Spülung bzw. Regenerierung des Adsorptionsmittelbettes, in das dieses Spülgas zum
Ausspülen der desorbierten Verunreinigungen eingeführt wird. Das aus diesem Grund unvollständig
regenerierte Adsorptionsmittelbett hat eine geringere Adsorptionskapazität, so daß hier in der nächsten
Adsorptionsperiode ein Durchbruch der Verunreinigungen
wahrscheinlich ist
Außerdem aber wird das aus dem betreffenden Adsorptionsmittelbett abgezogene, stark verunreinigte
Spülgas auch das Adsorptionsmittelbett nur unzureichend regenerieren, zu dessen Spülung es eingesetzt
wird. Damit aber sinkt auch die Aufnahmefähigkeit dieses Adsorptionsmittelbettes für Verunreinigungen,
so daß bei diesem Adsorptionsmittelbett ein Durchbruch der Verunreinigungen mit Sicherheit erfolgt,
wenn es für die Adsorptionsperiode mit der gleichen Rohgasmenge beaufschlagt wird, die für einen Verfahrensablauf
ohne Störungen vorgesehen ist. Aus diesem Adsorptionsmittelbett wird dann im Verlauf der
Druckminderung ein noch stärker verunreinigtes Spülgas gewonnen. Auf diese Weise setzt sich entweder
die Veränderung der Adsorptionsfähigkeit der Adsorptionsmittelbetten oder entsprechend die Erhöhung der
Verunreinigungskonzentrationen in dem Produktgas durch mehrere der zusammenwirkenden Adsorptionsmittelbetten
hindurch fort und wird häufig zu spät festgestellt Hieraus ist zu erkennen, daß die herkömmlichen
Vielbett-Adsorptionsanlagen noch längere Zeit nach erfolgter Überladung eines Adsorptionsmittelbettes
ein Produktgas hinreichender Reinheit liefern, weil immer mehrere Betten parallel beladen werden, bis
dieser Verunreinigungsdurchbruch d.is letzte Adsorptionsmittelbett
eines Stranges erreicht hat Zur Beseitigung dieses Durchbruches der Verunreinigungen muß
eine herkömmliche Anlage in ihrer Leistung erheblich
ίο zurückgefahren weiden, bis die gewünschte Reinheit
des Produktes wieder erreicht ist
In einer nach dem Verfahren der Erfindung betriebenen Vielbett-Adsorptionsanlage wird die Erhöhung
des Verunreinigungsgehaltes hinter jedem Ad-
• 5 sorptionsmittelbett in dem aus diesem bei Druckminderung
abgezogenen Gasanteil, der als Spülgas für ein anderes Adsorptionsmittelbeit eingesetzt werden soll,
mit einem Analysengerät festgestellt. Bei jeder Spülgasabgabe eines Adsorbers steigt der Gehalt an Verunreinigungen
erst langsam und dann schneller an. Der maximale Gehalt wird bei der Abschaltung festgestellt.
Der Meßwert wird gespeichert Entsprechend dem maximalen Gehalt an Verunreinigungen wird das
betreffende Adsorptionsmittelbett in den nächsten Adsorptionsperioden mit einer Rohgasmenge beschickt.
Diese Maßnahmen, d. h. die Änderung der Belastung der einzelnen Adsorptionsmittelbetten, werden gegebenenfalls
wiederholt bis die Analysenwerte der aus den verschiedenen Adsorptionsmitteibetten abgezogenen
Spülgasmengen etwa gleich groß sind. Zur Bestimmung dieser Maximalwerte der Verunreinigungen aller
Adsorber genügt ein umschaltbares Analysengerät, weil nur am Ende der Spülgasabgabe eines Adsorbers
gemessen werden muß.
Die Änderung der Belastung der einzelnen Adsorptionsmittelbetten kann durch Veränderung der Stellung
von Schiebern erfolgen, die vor jedem Adsorber angeordnet sind. In der Praxis waren Hubverringerungen
von weniger als 10% erforderlich, um etwa gleiche Maximalwerte der Verunreinigung des Spülgases bei
allen Adsorbern zu erreichen. Dieser Abgleich kann von Hand durchgeführt werden, aber auch zum Beispiel von
einem entsprechend programmierten Mikroprozessor eingeleitet werden. Durch diese Maßnahmen der
Erfindung wird nicht nur die Ausbeute der Gesamtanlage erhöht, sondern auch verhindert, daß sich ein Abfall
der Adsorptionswirkung eines Adsorptionsmittelbettes durch die gesamte Vielbett-Adsorptionsanlage fortsetzt
und erst durch drastische Reduzierung der Adsorptionszeit der einzelnen Adsorptionsmittelbetten in verhältnismäßig
langer Zeitdauer erst wieder ein einwandfreies Produktgas erhalten wird. Außerdem fällt das Abgas
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren im kontinuierlichen Strom und in etwa gleicher Zusammensetzung an.
Es erfüllt somit die wesentlichsten Voraussetzungen für eine stetige und gleichmäßige Verbrennung in dem
Feuerungsraum eines Prozeßofens.
Claims (2)
1. Verfahren zur adsorptiven Abtrennung von Verunreinigungen aus Gasen unter Druck in einer
Mehrzahl von Adsorptionsmittelbetten, die im Druckwechsel aiternierend mit den Verunreinigungen
bei hohem Druck beladen und von diesem bei niederem Druck wieder freigespült werden, dadurch
gekennzeichnet, daß die Menge des aufgegebenen Rohgases für jedes Adsorptionsmittelbett
in Abhängigkeit von der Menge an Verunreinigungen in dem aus diesem Adsorptionsmittelbett
bei der Druckerniedrigung abgezogenen Spülgas gesteuert wird, wobei bei Ansteigen der
Verunreinigungsmenge in dem Spülgas die Menge des je Adsorptionsperiode aufgegebenen Rohgases
vermindert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verunreinigungsgehalt hinter
jedem Adsorptionsmitteibett in dem aus diesem bei der Druckminderungsphase abgezogenen Spülgas
festgestellt und bei Ansteigen des Verunreinigungsgehaltes die Menge des je Adsorptionsperiode
aufzugebenden Rohgases zu Lasten der anderen gleichzeitig auf Adsorption geschalteten Adsorber
vermindert oder die Zeitdauer der nächstfolgenden Adsorptionsperiode verkürzt wird.
Aus der US-PS 39 86 849 ist ein Verfahren zur selektiven Abtrennung von Kohlenmonoxid, Kohlendioxid,
Stickstoff und Methan bekannt, die als Verunreinigung in dem Rohwasserstoffgas aus dem
Steam-Reforming-Process enthalten sind. Nach dem bekannten Verfahren wird das Rohwasserstoffgas unter
Druck durch ein Bett von Adsorptionsmittel geleitet, die die in dem Gas enthaltenen Verunreinigungen
selektiv adsorbieren, bis die Adsorptionskapazität des Adsorptionsmittels fast erschöpft ist. Es zeigt sich, daß
die Adsorptionskapazität eines Adsorbers scharf begrenzt ist. Wird diese auch nur um weniger als 1%
überschritten, so steigt der Gehalt an Verunreinigungen im Reingas auf ein Vielfaches an. Zur Reinigung eines
Adsorbers wird der Druck in dem Adsorptionsmitteibett bis auf Werte nahe dem Umgebungsdruck
vermindert. Hierbei tritt eine Desorption der Verunreinigungen von dem Adsorptionsmittel ein. Die desorbierten
Verunreinigungen werden mit einem Spülgasstrom aus dem Bett des Adsorptionsmittels entfernt, bevor in
diesem wieder der für die Adsorption notwendige Druck aufgebaut wird und danach die neue Adsorptionsperiode
beginnt. Im technischen Einsatz wird dieses Verfahren in einer Mehrzahl von Adsorptionsmittelbetten
betrieben, die alternierend so geschaltet werden, daß die aus dem Druckabbau in einem
Adsorptionsmittelbett resultierenden Gasmengen zum Druckaufbau in einem anderen Adsorptionsmittelbett
eingesetzt werden, wobei der Druck in dem abgebenden Adsorptionsmittelbett bei Ende der Abgabe ebenso
groß sein soll wie der angestrebte Druck in dem Adsorptionsmittelbett, dessen Druck aufgebaut werden
soll. Um diese Gasüberleitungen von einem Adsorptionsmitteibett auf ein anderes Adsorptionsmittelbett
mit optimalem Nutzeffekt betreiben zu können, wird der Druckabbau in einem Adsorptionsmittelbett in
mehrere Stufen unterteilt. Die in diesen z. B. drei Stufen anfallenden Gasmengen enthalten nur sehr geringe
Mengen an Verunreinigungen und können daher zum Druckaufbau in anderen Adsorptionsmittelbetten eingesetzt
werden. An die dritte Druckabbaustufe schließt sich noch eine vierte an, in der ein Gas anfällt, das
zunächst ebenfalls sehr geringe Mengen an Verunreinigungen enthält und daher als Spülgas verwendet
werden kann. Dieses Gas wird in einem anderen Adsorptionsmittelbett eingesetzt Der Gehalt an Verunreinigungen
nimmt während der Spülgasabgabe, besonders gegen Ende eines Druckabbaues, zu. Danach
erfolgt noch die Restentspannung des zu entspannenden
Adsorptionsmittelbettes, dem sich die Beaufschlagung mit Spülgas anschließt, bevor in diesem Adsorptionsmittelbett
der Druck wieder aufgebaut wird. Die bei der Restentspannung anfallenden Gasmengen enthalten die
Hauptmenge der desorbierten Verunreinigungen und das Spülgas als Energieträger. Sie werden vorzugsweise
im Steamreformerofen verbrannt. Hierzu muß das aus Restentspannungs- und Spülgas bestehende Abgas
möglichst in gleichbleibender Menge und Zusammensetzung anfallen, wenn der Verbrennungsablauf nicht
gestört werden soll. Die Gleichmäßigkeit der Zusammensetzung des Abgases ist jedoch nur bei völlig
störungsfreiem Ablauf des Druckwechsel-Adsorptions-Prozesses gewährleistet.
Bei jeder Reinigung eines Adsorbers durch Druckabsenken und Spülen wird eine bestimmte Menge Reingas
verbraucht, unabhängig von der Ausnutzung der Adsorptionskapazität eines Adsorbers. Aus wirtschaftlichen
Gründen wird daher angestrebt, die Kapazität aller Adsorber voli auszunutzen und dadurch die
Ausbeute zu erhöhen. Bei mehr als fünf Adsorptionsmittelbetten werden stets mehrere Adsorptionsmittelbetten
in adsorptiver Funktion betrieben, während die restlichen in zeitlicher Verschiebung zueinander regeneriert
werden. Hierbei kann eine maximale Reingasausbeute nur erreicht werden, wenn die Adsorptionskapazität
aller in adsorptiver Funktion stehenden
•to Adsorptionsmittelbetten voll ausgenutzt wird. Da stets
mehrere Adsorptionsmittelbetten parallel in adsorptiver Funktion betrieben werden, muß der Rohgasstrom
entsprechend der in den einzelnen Adsorptionsmittelbetten vorhandenen Adsorptivkapazität auf diese
Betten aufgeteilt werden. Jede Überladung eines Adsorptionsmittelbettes hat automatisch einen Durchbruch
der Verunreinigung durch dieses Bett und eine zunehmende Verunreinigung des Reingases zur Folge.
Aus dieser Erkenntnis heraus ist der funktionell Ablauf solcher adsorptiver Reinigungen von Gasen bisher
folgerichtig nach dem Gehalt an Verunreinigungen im Reingas gesteuert worden. Wenn der Gehalt an
Verunreinigungen im Reingas ansteigt, wird die Adsorptionsdauer in allen Adsorptionsmittelbetten
drastisch reduziert, bis die Menge der Verunreinigungen in dem Reingasstrom wieder unter die vorgegebenen
Grenzwerte abgesunken ist. Durch das Ineinandergreifen der zur Beladung und Regenerierung der einzelnen
Adsorptionsmittelbetten eines Vielbettprozesses ist bei derartigen Störungen des Verfahrensablaufs stets eine
längere Zeit erforderlich, bis nach diesem Verfahren wieder ein einwandfreies Reingas erhalten wird.
Derartige Störungen beeinflussen auch die Zusammensetzung des Abgases und können auf diesem Weg
Störungen in der Abgasverbrennung zu Heizzwecken verursachen.
Es wurde daher nach Möglichkeiten gesucht, die eine frühere Erkennung solcher Durchbrüche von Verunrei-
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE3006836A DE3006836C2 (de) | 1980-02-23 | 1980-02-23 | Verfahren zur adsorptiven Abtrennung von Verunreinigungen aus Gasen |
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DE3006836A DE3006836C2 (de) | 1980-02-23 | 1980-02-23 | Verfahren zur adsorptiven Abtrennung von Verunreinigungen aus Gasen |
Publications (2)
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DE3006836A1 DE3006836A1 (de) | 1981-09-03 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE3006836A Expired DE3006836C2 (de) | 1980-02-23 | 1980-02-23 | Verfahren zur adsorptiven Abtrennung von Verunreinigungen aus Gasen |
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1980
- 1980-02-23 DE DE3006836A patent/DE3006836C2/de not_active Expired
Non-Patent Citations (1)
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