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DE2724763C2 - Verfahren zum Reinigen und Zerlegen eines Gasgemisches - Google Patents

Verfahren zum Reinigen und Zerlegen eines Gasgemisches

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DE2724763C2
DE2724763C2 DE2724763A DE2724763A DE2724763C2 DE 2724763 C2 DE2724763 C2 DE 2724763C2 DE 2724763 A DE2724763 A DE 2724763A DE 2724763 A DE2724763 A DE 2724763A DE 2724763 C2 DE2724763 C2 DE 2724763C2
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gas
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DE2724763A
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DE2724763A1 (de
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Christian Dipl.-Ing. 8000 München Benkmann
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Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
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Publication date
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Priority to GB24043/78A priority patent/GB1587485A/en
Priority to JP6395878A priority patent/JPS5439382A/ja
Priority to CA304,553A priority patent/CA1104068A/en
Priority to BR7803480A priority patent/BR7803480A/pt
Priority to US05/911,556 priority patent/US4326858A/en
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Description

Die Erfindung betriff! ein Verfahren zum Reinigen und Zerlegen eines aus mehreren, verschieden hoch siedenden Komponenten bestehenden Gasgemisches, bei dem das Gasgemisch durch hintereinandergeschaltete Reinigungs- und Adsorptionsbetten geleitet wird, in denen die Adsorption bei höherem und die Desorption bei niedrigerem Druck im Druckwechsel erfolgen, wobei Im Reinigungsbett Wasserdampf und gegebenenfalls CO. und andere höher siedende Komponenten des Gasgemisches festgehalten werden, während im Adsorptionsbett eine oder mehrere tiefer siedende Komponenten bevorzugt adsorbiert werden, so daß eine von Verunreinigungen freie Fraktion gewonnen wird, die an der oder den am schwächsten adsorbierbaren Komponenten angereichert ist.
Seit einigen Jahren haben In die Technik der adsorptiven Gaszerlegung Druckwechselverfahren Eingang Befunden, die sich für viele Zwecke als praktikabel erwiesen haben. Bei diesen Verfahren erfolgt die Adsorption unter einem höheren Druck als die Desorption der zuvor adsorbierten Komponenten, die einfach durch Drucksenkung, gegebenenfalls bis auf unteratmosphärischen Druck und gegebenenfalls durch zusätzliches Überleiten eines Spülgases, bewirkt wird. Der Druckwechsel erfolgt bei In einem nur nach Minuten oder Sekunden zahlender! Zeitmaß. Ein weiteres wesentliches Merkmal der bekannten Druckwechselverfahren ist es, daß weder eine Erwärmung bei der Desorption noch eine Kühlung bei der Adsorption vorgenommen wird. Da diese Verfahren somit im wesentlichen bei gleichbleibender Temperatur, vorzugsweise bei Raumtemperatur, ablaufen, sind sie energetisch außerordentlich günstig. Bei den bekannten Druckwechselverfahren wird innerhalb der Adsorbensmasse eine Beladungsfront der bevorzugt adsorbierten Komponenten erzeugt, die während des Adsorptionsvoiganges in Richtung auf den Ausgang des Adsorbers wandert und während der Desorption In der umgekehrten Richtung verschoben wird, so daß die Beladungsfront bei den beiden Vorgängen hin- und heroszilliert.
Ein bekanntes Verfahren dieser Art ist in der DE-OS 20 55 425 beschrieben.
Werden zur Zerlegung eines Gasgemisches Zeolithe eingesetzt, dann muß dafür gesorgt werden, daß das zu zerlegende Gasgemisch weltgehend vorgetrocknet, d. h. vorgereinigt, in die Adsorber eintritt, da Zeolithe aufgrund ihrer Gitterstruktur Wasser bevorzugt vor allen anderen Substanzen adsorbieren, was bei Verwendung nicht getrockneter Gase zur Folge hätte, daß die Adsorptionskapazität der Zeolithe hinsichtlich der anderen Komponenten gänzlich oder zumindest zu einem erheblichen Teil blockiert wäre. Bei dem bekannten Verfahren, das die Erzeugung einer gegenüber Luft mit Sauerstoff angereicherten Fraktion betrifft, werden daher den eigentlichen Adsorbem Trockner vorgeschaltet, die entweder mit Silikagel oder mit Zeollth gefüllt sind.
Da ein r.usammengehörendes Trockner-Adsorber-Paar stets durch eine Leitung verbunden ist, stellt die Wiederherstellung des Adsorptionsdruckes in beiden Behältern bei dem bekannten Verfahren ein besonderes Prohlem dar. Bei dem bekannten Verfahren ist deshalb zwischen beiden Behältern eine Drosselstelle eingerichtet, die es gestattet, den Druckanstieg im eigentlichen Adsorber während des Wiederaufdrückens mit Rohgas, das vom Eingangsende des Trockners her erfolgt, zu verlangsamen.
Das bekannte Verfahren hat jedoch wesentliche Nachteile. Erstens bedarf es zu seiner Durchführung stets zweier separater, durch eine Leitung verbundener Behälter für das Trocken- und für das Adsorptionsmittel und zweitens muß das für das Wiederaufdrücken des Adsorbers benötigte Gas über den Trockner geleitet werden. Dadurch wird die Wasserbeladungsfront im Trockner In Richtung auf dessen Auslaßende verschoben, was zur Folge haben kann, daß die Wasserbeladungsfront sich nach längerem Betrieb doch einmal dem Auslaßende des Trockners nähen und Wasser in den Adsorber durchbricht oder daß der Trockner aus Sicherheitsgründen erheblich überdimensioniert werden muß.
Ein Druckaufbau mit einem trockenen und CO2-freien Gas, wie es z. B. beim bekannten Verfahren aus der Gleichstromentspannung eines Adsorbers anfällt, kann nur über das Austrittsende des Adsorbers durchgeführt werden, was zu einer Verunreinigung der Austrittsschicht führt. Bei einem Einleiten eines solchen Gases über den Trockner besteht die Gefahr, daß Wasser vom Trockner durch dieses Gas desorblert und in die Zeolith-
schicht getragen wird. Will man daher ein Produkt hoher Reinheit mit dem bekannten Verfahren erzeugen, so muß auf die Verwendung dieses Gases verzichtet werden, was eine erheblich schlechtere Produktausbeute mit sich bringt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Nachteile zu beseitigen und ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das es gestattet, mit Wasser, CO2 oder anderen höher siedenden Komponenten verunreinigte Gase wirtschaftlicher und zuverlässiger als bisher zu zerlegen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der nach der Desorption notwendige Aufbau des Adsorptionsdruckes mindestens zu 20*> durch Eindrükken eines aus der oder den tiefer siedenden Komponenten bestehenden Gases zwischen Reinigungs- und Adsorptionsbett erfolgt.
Beim Verfahren der Erfindung wird also d<r Druckaufbau nicht wie bei dem bekannten Verfahren durch Einleiten eines Gases über das Reinigungsbett bewerkstelligt, sondern durch Einleiten an einer zwischen dem Reinigungs- und dem Adsorptionsbett befindlichen Stelle.
Es ist zwar aus der DE-PS 17 69135 ein Verfahren bekannt, wo ein Gas zwischen zwei in einem Behälter befindliche Molekularsiebschüttungen eingeblasen : wird, doch handelt es sich bei dem Verfahren dieser Patentschrift um ein gänzlich anderes Verfahren als bei dem der vorliegenden Erfindung. Zunächst ist das bekannte Verfahren kein Druckwechselverfahren, sondern ein Temperaturwechselverfahren, so daß die dem D.ruck- 5" wechselverfahren eigene Problematik bei dem bekannten Verfahren keine Rolle spielt. Außerdem geht es aber bei dem bekannten Verfahren lediglich darum, die größere Adsorbensmenge, die zur Adsorption von CO2 dient, getrennt von der kleineren, die als Trockner fungiert, regenerieren zu können. Zu diesem Zweck wird zwischen beiden Schüttur.gen ein Seltenanstich vorgesehen und das Regenerlergas entweder durch diesen Seltenanstich herein- oder auch herausgeführt, was bei dem bekannten Verfahren im Prinzip keinen Unterschied darstellt, wobei lediglich darauf geachtet wird, daß das Im Kreis geführte Regenerlergas erst ganz zum Schluß einmal den Trockner durchströmt. Mit dem erfindungsgemäßen Druckaufbauverfahren hat mithin das bekannte Verfahren der DE-PS 17 69 135 nichts zu tun.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß eine auf dem Reinigungsbett vorhandene Restbeladung an H2O, CO2 oder gegebenenfalls auch anderen Verunreinigungen durch den Druckaufbau in Richtung auf das Einlaßende des Reinigungsbettes gedrängt wird, so daß "> <> nach dem Umschalten auf Adsorption ein reineres Gas aus dem Reinigungs- In das Adsorptionsbett überströmt. Einen besonderen Vorteil bietet das erfindungsgemäße Verfahren bei der Verwendung von mehr als einem Adsorber, da das vom Austrittsende des einen Adsorbers abströmende Druckentspannungsgas zum zumindest teilweisen Druckaufbau eines anderen Adsorbers verwendet werden kann. Dadurch läßt sich eine bedeutend höhere Produktausbeute erzielen als mit dem bekannten Verfahren. Da dieses Entspannungsgas in das Adsorptionsbett über sein Eintrittsende her eingeleitet wird, kann auch ein wasser- und CO2-freies Gas verwendet werden, welches schon die bevorzugt adsorbierten Komponenten enthält, ohne daß es zu einer Verschlechterung der Produktreinheit kommt. Es Ist dadurch z. B. nicht nötig, für den Entspannungstakt Adsorptionskapazität Im Adsorptionsbett freizuhalten, um das Druchbrechen der Adsorptionsfront zu verhindern.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich auf alle Gasgemische anwenden, die einerseits wasser- und CO2-haltig sind und gegebenenfalls auch hoch siedende Verunreinigungen enthalten und andererseits aus mehreren Komponenten bestehen, von denen mindestens eine in reiner Form oder zumindest in weltgehend reiner Form gewonnen werden soll.
Aus Luft lassen sich mit Hilfe des erfindungsgemäSen Verfahrens beispielsweise Reinsauerslöff oder an Sauerstoff angereicherte Luft gewinnen, die In der chemischen Industrie, in der Eisenhüttenindustrie, bei Verbrennungsprozessen oder in der Abwasseraufbereitung verwendet werden können. Desgleichen läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren auch einsetzen, um Wasserstoff aus einem Dampfreformiergas zu gewinnen oder anzureichern. Aber auch für die Zerlegung von Kohlenwasserstoffgemischen, die bei normaler Temperatur gasförmig sind, läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren mit Erfolg anwenden.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die Reinigungsmasse und das Adsorbens vorteilhafterweise in einem einzigen Adsorber untergebracht. Es handelt sich also um eine Konstruktion, die bedeutend einfacher und billiger ist als die zwei separaten Adsorber, die das eingangs behandelte Verfahren des Standes der Technik erfordert.
Der erfindungsgemäße Druckaulbau, der durch Eindrücken eines Gases zwischen die beiden Schüttungen erfolgt, wird vorzugsweise mit einer im Zuge des Zerlegungsverfahrens gewonnenen Fraktion vorgenommen. Mit der Verwendung einer Fraktion Ist der Vorteil verbunden, daß ein Gas zur Anwendung kommt, das frei ist von den im Reinigungsbett niedergeschlagenen Komponenten des Rohgases, so daß eine Zurückdrängung einer eventuellen Restbeladung Im Reinigungsbett in Richtung auf dessen Einlaßende erfolgt, ohne daß gleichzeitig eine Verunreinigung des Adsorptionsbettes eintritt. Als eine derartige Fraktion kann beispielsweise das Reingas angesehen werden oder auch das nach Abschluß des Adsorptionsschrittes In den Hohlräumen eines Adsorbers verbliebene Gas, das auf dem Wege eines Druckausgleiches mit dem wiederaufzudrückenden Adsorber in diesen eingebracht wird. Bei Verwendung dieses Druckentspannungsgases wird eine Fraktion verwendet, die sonst als Restgas abgegeben wird.
Da jedoch In der Regel nach Einleiten einer Fraktion zwischen die beiden Schüttungen bis zum Druckaufbau auf mindestens 20% des Adsorptionsdruckes der Druckaufbau ausreicht, um ein Durchreißen der Adsorptionsfront beim weiteren Druckaufbau zu verhindern, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, die letzte Drucksteigerung bis auf den Adsorptionsdruck durch Rohgas zu bewerkstelligen, das allerdings, um das Adsorberbett in jedem Fall frei von H2O, CO2 und gegebenenfalls auch anderen Verunreinigungen zu halten und seine Kapazität nicht unnötig zu vermindern, vom Einlaßende des Reinigungsbettes her In den Adsorber eingeblasen wird. Da jedoch die erste wesentliche Drucksteigerung bereits vollzogen ist, besteht bei Anwendung des Rohgases zum Druckaufbau bei dieser Verfahrensvariante nicht die Gefahr, daß Verunreinigungen bis zum Adsorptionsbett durchbrechen, was in jedem Fall unerwünscht wäre.
Gemäß einer weiteren Ausbildung des Erfindungsgedankens Ist es beim erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, bei Bedarf zwei Adsorber einer Adsorberbatterle unter Umgehung des Reinigungsbettes des zweiten Adsorbers hlntereinanderzuschalten, so daß das Rohgas bei dieser Verfahrensvariante nacheinander ein ReInI-
giingsbett, ein erstes und ein zweites Adsorptionsbett durchströmt.
Diese Verfahrensvariante hat den Vorteil, daß die Kapazität des ersten Adsorptionsbettes voll ausgenützt wird, indem die Möglichkeit besteht, die Beladungsfront in das zweite Adsorptionsbett hineinzuschieben, ohne daß dabei irgendeine Verunreinigung des zu gewinnenden Reingases eintritt. Auf diese Weise wird das erste Adsorptionsbett bis zur restlosen Ausschöpfung seiner Kapazität beladen und das zweite nur unwesentlich vorbeladen, so daß sich Insgesamt eine sehr günstige Verfahrensführung ergibt.
Die erfindungsgemäßen Reinigungs- und Adsorptionsbetten können mit beliebigen bekannten Adsorptionsmitteln ausgestattet sein. Sie müssen lediglich den beabsichtigten Zweck erreichen. So haben sich für die Reinigungsbetten Silikagel, Aktivkohle, Tonerdegel und Zeolithe und für die Adsorptionsbetten Zeolithe und Aktivkohle bewährt, wobei die Art des auszuwählenden Zeoliths von der Art der ihm gestellten Trennaufgabe abhängt.
Die Dauer eines Schaltzyklus kann beim erfindungsgemäßen Verfahren verschieden sein. Im allgemeinen beträgt die Dauer 10 bis 20 Minuten. Sie kann jedoch auf beispielsweise 5 Minuten verkürzt werden und in Extreinfällen sogar nur einige Sekunden betragen.
Die Erfindung sei weiterhin anhand einer schematisch dargestellten Anlage mit drei Adsorbem beschrieben.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf derartige Anlagen mit drei Adsorbern beschränkt, sondern läßt sich gleichermaßen auch auf solche mit mehr Adsorbern anwenden, wenn beispielsweise vorgesehen sein sollte, Druckaufbau und Druckabbau In mehreren Einzelschritten zu vollziehen, was in der Regel die Zuschaltung weiterer Adsorber erfordert.
Die in Fig. 1 gezeigte Anlage besteht aus drei Adsorbern I. 2 und 3 mit den Reinigungsbetten 10, 20 und 30 und den Adsorptionsbetten 11. 21 und 31. In einem Kompressor 4 wird das Rohgas auf den für die Adsorption erforderlichen Druck komprimiert und durch eine Leitung 5 und ein Ventil 12 dem Reinigungsbett 10 des Adsorbers 1 zugeführt, wo es von H2O, CO; und gegebenenfalls anderen Komponenten befreit wird. Das so vorgereinigte Gas tritt unmittelbar darauf in das Adsorptionsbett Il des Adsorbers I ein, wo eine oder mehrere Komponenten des Rohgases bevorzugt adsorbiert werden. Das von diesen Komponenten befreite Reingas strömt durch ein Ventil 13 und eine Reingasleitung 6 ab.
Hat die Adsorptionsfront der bevorzugt adsorbierten Komponenten das Ende des Adsorptionsbettes 11 des Adsorbers 1 erreicht, dann werden die Ventile 12 und 13 geschlossen und das Rohgas durch Öffnen von Ventilen 22 und 23 durch das Reinigungsbett 20 und das Adsorplionsbett 21 des Adsorbers 2 geleitet, wo sich derselbe Vorgang wiederholt. Gleichzeitig wird ein Ventil 14 geöffnet, und das dabei aus dem Adsorber 1 abströmende Druckgas tritt nach Öffnen eines Ventils 36 zwischen Adsorptionsbett 31 und Reinigungsbett 30 ein, die sich zu diesem Zeitpunkt auf dem niedrigsten Verfahrensdruck befinden, um dort den Druck wieder zu erhöhen. Nach erfolgtem Druckausgleich werden die Ventile 14 und 36 wieder geschlossen.
Es erfolgt nun die Desorption der im Reinigungsbett 10 und im Adsorptionsbett 11 des Adsorbers I adsorbierten Komponenten. Zu diesem Zweck wird ein Ventil 15 geöffnet und der Druck im Adsorber 1 weiter erniedrigt. Durch eine Leitung 7 strömt Restgas ab. Die Druckerniedrigung wird beim niedrigsten Verfahrensdruck durch Schließen des Ventils 15 unterbrochen, wobei dieser niedrigste Verfahrensdruck gegebenenfalls der Atmosphärendruck sein kann oder, falls erforderlich, auch ein niedrigerer Druck, der mit Hilfe einer In die Leitung i geschalteten und In der Figur nicht dargestellten Vakuumpumpe bewerkstelligt werden kann. Falls es vorzuziehen ist, nicht bei Unterdruck zu arbeiten, kann es vorteilhaft sein, bei weiterhin geöffnetem Ventil 15 durch Öffnung von Ventilen 14 und 24 zur Unterstützung der Desorption etwas Reingas in den Adsorber 1 von dessen Auslaßende her einzuleiten.
Nun muß im Adsorber 1 der Druck wieder aufgebaut werden. Dies geschieht durch Einleiten von Entspannungsgas aus dem Adsorber 2, dessen Adsorptionsphase gerade beendet ist, über die Ventile 24 und 16. Da dieser Druckaufbau mit trockenem, CO2-freiem Gas für das Reinigungsbett 10 Im Gegenstrom zur Adsoprtlon erfolgt, wird eine dort nach der Desorption verbliebene Restbeladung In Richtung auf das Eintrittsende des ReI-nigungsbettes zurückgeschoben, d. h. die Wirkung der vorhergegangenen Desorption wird dadurch noch erhöht, was im Endeffekt zu einer Verkleinerung des Trockners führt.
Der weitere Druckaufbau bis auf den Adsorptions·· druck erfolgt nach Schließen der Ventile 24 und 16 durch Öffnen des Ventils 12 durch Einleiten feuchten Rohgases in das Reinigungsbett 10 und das Adsorptionsbett II des Adsorbers 1. Nach abgeschlossenem Druckaufbau wird das Ventil 13 geöffnet, und die eben geschilderte TakU folge beginnt von neuem.
Zur Durchführung der zweiten Verfahrensvariante werden, sobald die Adsorptionsfront der adsorbierten " Komponenten das Ende des Adsorbers I erreicht, das Ventil 13 geschlossen und die Ventile 14 und 26 geöff-J5 net, so daß bei geöffnetem Ventil 23 dann wieder Reingas durch die Leitung 6 abströmt. Der Adsorptionstakt wird dann beendet, wenn die Massenübergangszone voll in das Adsorptionsbett 21 des Adsorbers 2 übergetreten ist.
In Fig. 2 ist ein Zeitablaufschema für die in Fig. i dargestellte, aus drei Adsorbern bestehende Anlage wiedergegeben.
Der oberste Balken gibt den Ablauf der Verfahrensschritte Im Adsorber 1, der mittlere den im Adsorber 2 und der unterste den im Adsorber 3 wieder. In dem Schema ist mit »E« die Entspannung gemeint, die unter gleichzeitigem Druckausgleich mit einem anderen Adsorber abläuft. Mit »DR\« und »DRl« sind die beiden Druckaufbaustufen - erstens durch Entspannungsgas aus einem anderen Adsorber und zweitens mit Hilfe von Rohgas - bezeichnet. »VB« bedeutet den Abschnitt der Vorbeladung, wenn gemäß der zweiten Verfahrensvariante der Erfindung zwei Adsorptionsbetten hinterelnandergeschaltet werden, so lange bis die Massenübergangszone voll in das zweite Adsorptionsbett eingetreten ist. Fällt dieser Verfahrensschritt weg, dann verlängert sich die für den Druckaufbau DR 2 zur Verfugung stehende Zeit um den entsprechenden Betrag.
Die Erfindung sei weiterhin anhand einiger Zahlenbeispiele verdeutlicht.
Beispiel 1
Dieses Beispiel zeigt die Gewinnung einer 02-reichen Fraktion aus Luft, wobei von dem zu zerlegenden Gas lediglich ein Adsorptionsbett durchströmt wurde.
Bei dem Verfahren wurden drei Adsorber mit je einem Reinigungs- und einem Adsorptionsbett verwendet.
Jedes Reinigungsbett war mit 150 kg weltporigem Sillkagel bzw. 150 kg aktivierter Tonerde und Aktivkohle, jedes Adsorptionsbett mit 2750 kg zeolithlschem Molekularsieb Typ 5A beschickt.
Adsorptionszeit:
Zykluszeit:
Einsatzgas:
Adsorptionsdruck:
Adsorptlonstempeiatur
Desorptionsdruck:
Produkt:
Produktzusammensetzung:
Produktdruck:
3 min
9 min
861 NmVh Luft mit einem Wassergehalt von 4,8 g/Nm3 und einem CO2-Gehalt von 330 vpm.
4 bar (abs.)
293 K
0,15 bar (abs.) ■'
150 NmVh (trocken und COj-frei)
90 Vol-96 O2
6 Vol-96 N2
4 Vol-96 Ar
3,7 bar (abs.).
Beispiel 2
In diesem Beispiel, das ebenfalls die Gewinnung einer O2-reichen Fraktion aus Luft zeigt, wurde von der zweiten Variante des erflndungsgemäßen Verfahrens Gebrauch gemacht, d. h. das Gas durchströmte hintereinander zwei Adsorptionsbetten.
Bei dem Verfahren wurden drei Adsorber mit je einem Reinigungs- und. einem Adsorptionsbett verwendet. Jedes Reinigungsbett war mit 120 kg weitporigem Silikagel bzw. 120 kg aktivierter Tonerde und Aktivkohle, jedes Adsorptionsbett mit 2250 kg zeolithlschem Molekularsieb Typ 5A beschickt.
Adsorptionszeit:
Zykluszeit:
Einsatzgas:
Adsorptionsdruck:
Adscrptionstemperatur:
Desorptionsdruck:
Produkt:
Produktzusammensetzung:
Produktdruck:
3 min
9 min
694 NmVh Luft mit einem Wassergehalt von 4,8 g/Nm3 und einem CO2-Gehalt von 330 vpm.
4 bar (abs.)
293 K
0,15 bar (abs.)
150 NmVh (trocken und
CCVfrei)
90 Vol-96 O2
6 VoI-*. N2
4 Vol-% Ar
3,7 bar (abs.).
Beispiel 3
Bei dem Verfahren wurden drei Adsorber mit je einem Reinigungs- und einem Adsorptionsbett verwendet. Jedes Reinigungsbett war mit 250 kg weitporigem Sillkagel bzw. 250 kg aktivierter Tonerde und Aktivkohle, jedes Adsorptionsbett mit 3500 kg zeollthischem Molekularsieb Typ 5A beschickt.
10
20
25
30
35 Adsorptionszelt:
Zykluszelt:
Einsatzgas:
Adsorptionsdruck:
Adsorptionstemperatur:
Desorptionsdruck:
Produkt:
Produktzusammensetzung:
Produktdruck:
3 min
9 min
1320 NmVh Luft mit einem Wassergehalt von 4,8 g/Nm1 und einem COj-Gehalt von 330 vpm.
4 bar (abs.)
293 K
0,15 bar (abs.)
150 NmVh (trocken und
COi-frei)
90 Vol-%O2
6 Vol-% N2
4 Vol-% Ar
3,7 bar (abs.).
Beispiel 4
In diesem Beispiel ist die Gewinnung von Wasserstoff aus einem Steamreformer-Gas mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens demonstriert, wobei von dem zu zerlegenden Gas lediglich ein Adsorptionsbett durchströmt wurde.
Bei dem Verfahren wurden drei Adsorber mit je einem Reinigungs- und Adsorptionsbett verwendet. Jedes Reinigungsbett war mit 100 kg aktivierter Tonerde und kg Aktivkohle, jedes Adsorptionsbett mit 2000 kg zeolillhischem Molekularsieb Typ 5A beschickt.
40
45
50
Bei diesem Beispiel wurde Luft in einer Adsorberanlage nach konventioneller Art zerlegt, d. h. es erfolgte weder der erfindungsgemäße Druckausgleich, noch eine Hintereinanderschaltung von Adsorbens Adsorptionszeit:
Zykluszeit:
Rohgas:
Rohgaszusammensetzung:
Adsorptionsdruck:
Adsorptionstemperatur:
Desorptionsdruck:
Prpduktionszusammen-
setzung:
Produktdruck:
4 min
12 min
1000 NmVh
72 Vol-96 H2
12 Vol-% CO
13 Vol-% CO2
3 Vol-% CH4
12 bar (abs.)
303 K
0,1 bar (abs.)
99 Vol-% H2
0,7 VoL-96 CH4
0,3 Vol.-% CO
CO2 weniger als 10 vpm.
H2O weniger als 1 vpm.
11,5 bar (abs.).
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Reinigen und Zerlegen eines aus mehreren, verschieden hoch siedenden Komponenten bestehenden Gasgemisches, bei dem das Gasgemisch durch hintereinandergeschaltete Reinlgungs- und Adsorptionsbetten geleitet wird, in denen die Adsorption bei höherem und die Desorption bei niedrigerem Druck im Druckwechsel erfolgen, wobei im Reinigungsbett Wasserdampf und gegebenenfalls CO2 und andere höher siedende Komponenten des Gasgemisches festgehalten werden, während Im Adsoprtionsbett eine oder mehrere tiefer siedende Komponenten bevorzugt adsorbiert werden, so daß eine von Verunreinigungen freie Fraktion gewonnen wird, die an der oder oen am schwächsten adsorbierbaren Komponenten angereichert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der nach der Desorption notwendige Aufbau des Adsorptionsdruckes mindestens zu 20% durch Eindrücken eines aus der oder den tiefer siedenden Komponenten bestehenden Gases zwischen Reinigungsund Adsorptionsbett erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer aus mehreren zyklisch umschaltbaren Reinigungs- und Adsorptionsbetten bestehenden Adsorberbatterle der Druckaufbau durch Eindrücken eines vom Ein- oder Auslaßende eines anderen Adsorptionsbettes abströmenden Entspannungs- und/oder Produktgases erfolgt.
3. Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem teilweisen Aufbau des Adsorptionsdruckes durch Eindrükken eines Gases zwischen Reinigungs- und Adsorptionsbett der weitere Druckaufbau durch Eindrücken des zu reinigenden und zu zerlegenden Gasgemisches von der Eintrittsseite des Reinigungsbettes erfolgt.
4. Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Auslaßende eines Adsorptionsbeties abströmende, an der oder den am schwächsten adsorbierbaren Komponenten angereicherte Fraktion zur weiteren Anreicherung zwischen ein Reinigungs- und ein Adsorptionsbett eingeleitet und die von Verunreinigungen freie Fraktion vom Auslaßende des letzteren Adsorptionsbettes abgenommen wird.
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