用于通过吸附纯化包含腐蚀性杂质的气体流的设施和方法技术

本发明专利技术涉及一种用于通过吸附纯化包含至少一种对碳钢具有腐蚀作用的杂质的气体流(1)的设施，该设施包括径向吸附器(10)，该径向吸附器包括：具有由碳钢制成的外部封套的壳体(11)；由耐腐蚀材料组成的竖直穿孔的内部格栅(15)；竖直穿孔的外部格栅(14)；由该外部格栅和该内部格栅竖直保持的吸附剂(30)，允许所述腐蚀性杂质的部分阻止；以及允许该气体流的离心循环的装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种用于纯化包含至少一种关于碳钢是腐蚀性的杂质的气体流的吸附设施。吸附被广泛用于纯化或分离气体。可以提及的是正链烷烃和异链烷烃的分离，二甲苯或醇的分离，从大气生产氮气或氧气，从燃烧气体、高炉气体汽提CO2等。在纯化方面，存在干燥器、氢气或氦气的纯化、富含甲烷的气体的纯化、许多流体中痕量杂质的吸附(阻止汞、NOx、含硫产品等)。取决于吸附剂是否可以原位再生，使用吸附的方法具有若干种类型。因此参考“损失装料(lost-charge)”吸附，即其中当产品被杂质所饱和时装料必须被更新的吸附(在这种情况下使用术语“保护床(guardbed)”来描述这样的纯化)，或在其他情况下参考吸附循环。吸附循环首先在再生吸附剂的方式上不同。如果该再生是基本上通过增加温度进行的，则它是TSA(变温吸附)方法。如果，在另一方面，该再生通过降低压力发生，则它是PSA(变压吸附)方法。PSA方法应理解为是指实际PSA方法，即具有在大大高于大气压力的压力下进行的吸附阶段、和在略高于大气压力的压力下进行的再生阶段；VSA(真空变压吸附)方法，其中吸附阶段是在大气压力量级的压力下进行的并且再生是在真空下进行的；VPSA等(MPSA、MSA等)方法，具有在几巴下进行的吸附阶段并且再生是在真空下进行的。该类别还包括通过使用吹扫气体(或洗提气体)冲洗而再生的系统，该气体可以在该方法本身之外。在这种情况下，杂质的分压事实上被降低，这使得它们的脱附成为可能。吸附剂用于在下文中将被称为吸附器的反应器中。这些吸附器取决于它们的几何形状自身还具有不同类型。最简单的吸附器具有拥有竖直轴线的圆柱形形状。当待纯化的流速变得相当大时，可能使用具有水平轴线的圆柱形吸附器。高于一定流速和/或如果小的压力降是希望的和/或如果气体的速度可能大于至少在该循环的某些步骤中的(珠粒的运动的)磨耗速度，则变得有利的是使用径向吸附器。例如，一旦待纯化的流速达到数万实际立方米(即，在操作条件下计数)每小时时，就确实已知的是使用径向吸附器，如在文件USA-4-541-851或在文件EP1638669中传授的。具体地，径向吸附器使得有可能通过由于它们的几何形状而允许对于所述流体的循环速率进行选择的很大自由度来可靠地进行大量流体的纯化或分离，特别是为了使它们与所使用的吸附剂的颗粒的机械特性相容，同时确保贯穿吸附物质的良好的气体分布。这种灵活性源于以下事实：气体的流动面积是格栅的直径和高度的函数并且不是像标准吸附器一样仅是直径的函数。它们因此特别用于空气在其低温分馏之前的干燥和脱碳酸化，在氧气VSA设备的情况下，并且特别地很好适用于必须处理非常高流速(数十万的Nm3/h)在低的(1至3绝对巴)、中间的(小于或等于15绝对巴)或甚至相对高的(大于15绝对巴)的压力下的CO2VSA或PSA设施、单元，其中在真空下、在大气压下、或在压力下再生。根据整个方法选择吸附和再生压力。存在用于使用径向吸附器的许多构造。通过参考图1并且取吸附阶段作为参考，气体可以从内部至外部循环(离心循环F)或从外部至内部循环(向心循环P)。该气体可通过底部3或通过顶部1进入并且同样地通过底部2或通过顶部4离开。根据情况，该气体将在中央部分或在周边从顶部至底部(b)或从底部至顶部(h)行进。通过参考图1，因此可能在例如该类型的吸附中具有离心循环：例如(连续方向：1-b-F-b-2]，其中通过顶部进入并且通过底部离开，或者另外(连续方向：1-b-F-h-4)，其中该进入和离开然后通过分开的管在上部部分中发生。再生可以在与吸附相同的方向上(并流再生)或者更通常地在反向方向上(逆流再生)发生。已经使用其他更复杂的构造。另一种可能的安排在于例如增加圆形密封盘以便将吸附物质分成两个部分。然后有可能在同一个径向吸附器中具有，例如在吸附阶段中，在第一体积的吸附剂中的离心循环，接着在上部体积的吸附剂中的向心循环，即，例如对于在下部部分中的入口和通过顶部的出口(连续方向：3-h-F-h-P-h-4)。已知的是大气空气含有必须在将所述空气引入至空气分离单元的冷箱的热交换器中之前被消除的化合物，特别地例如二氧化碳(CO2)、水蒸汽(H2O)、氮氧化物和/或烃化合物。确实，在不存在空气的此类预处理以由此消除它的杂质、CO2和水的情况下，当空气被冷却至低温温度时，典型地小于或等于-150℃，这些杂质将固化为冰，这可导致设备，尤其是热交换器、蒸馏塔等被堵塞的问题。此外，还通常至少部分地消除容易在空气中存在的烃和氮氧化物杂质以避免在该一个或多个蒸馏塔底部中其浓度过高，以及因此设备劣化的任何风险。常规地，用于空气纯化的TSA工艺循环包括以下步骤：a)通过在超大气压和环境温度下吸附杂质而纯化空气；b)将吸附器减压降至大气压；c)将吸附剂在大气压力下再生，特别是通过废气，典型地源自空气分离单元的不纯氮气并且通过一个或多个热交换器加热至通常在100℃与280℃之间的温度；d)将该吸附剂冷却至环境温度，特别是通过继续在其中引入来自该空气分离单元、但不再加热的所述废气；e)用产生自例如在生产阶段中的另一个吸附器的纯化空气，或任选地用待纯化的空气将该吸附器再加压。通常，空气预处理装置包括交替运行的两个吸附器，即吸附器之一在生产阶段中，同时另一个在再生阶段中。生产阶段对应于通过吸附杂质来纯化气体混合物。再生阶段包括上述减压、加热、冷却和再加压步骤。通常在再生阶段的开始或结束时增加并联这两个吸附器的步骤，该步骤具有相对较长的持续时间，也就是说从几秒至几分钟。用于这种应用的径向吸附器的操作在图2中示出。待纯化或待分离的流体1在径向吸附器10的底部部分进入，经过吸附物质20，并且纯化的流体在顶部部分2离开。在再生期间，再生流体3逆流通过顶部部分进入，使吸附物质20中含有的杂质脱附，并且废气4在底部部分离开。吸附器10本身由具有竖直轴线AA和两个端壁的圆柱形壳体组成。将吸附物质通过一方面固定到上端壁上且在另一方面固定到下部部分中的实心板13上的穿孔的外部格栅11和同样穿孔的内部格栅12保持在适当的位置。待纯化或待分离的流体1在圆柱形壳体与外部格栅之间的外部自由区14内的周边处竖直循环，径向通过吸附物质20，然后在通过顶部离开吸附器之前在内部自由区15中竖直循环。再生是在相反方向上进行的。在实践中，吸附剂材料可以由同一种吸附剂构成，例如沸石X或掺杂的活性氧化铝，或包括若干个床。在这多个床中，可以提及的是活性氧化铝/沸石X、硅胶/沸石X、沸石X/交换型沸石对。还可以有利的是使用类型：耐水硅胶、标准硅胶或活性氧化铝、沸石X；或类型：硅胶或活性氧化铝、沸石X、交换型沸石的多介层。图3表示包含两个分开的吸附剂层的径向吸附器。该吸附器还包括将在下文提及的其他内部设备(过滤器、分配锥等)。在图3中看到：三个穿孔的格栅5、6、7，其下基部8，这些格栅与端壁之间的连接零件12，两个端壁10和11以及外壳9。该系统使得有可能将构成环形形状的床3和4的吸附剂保持在适当位置。取决于用于吸附器的精确工艺，连接零件12可以具有不同的形状和不同的尺寸。它们可以例如包括用于进入格栅间空间或外部格栅与壳体之间的空间的可移除的开口(hatch)。在其他设计中这些仅是使实现本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于纯化包含至少一种关于碳钢是腐蚀性的杂质的气体流的TSA或PSA吸附设施，该设施包括径向吸附器，该径向吸附器包括：‑具有由碳钢制成的外部封套的壳体；‑由耐腐蚀材料制成的竖直且穿孔的内部格栅；‑由碳钢制成的竖直且穿孔的外部格栅；‑使得有可能至少部分地阻止所述腐蚀性杂质的由该外部格栅和该内部格栅竖直保持的吸附剂；‑使实现该气体流的离心循环的装置；和‑用于以向心方式循环再生气体的装置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.28 FR 14527051.一种用于纯化包含至少一种关于碳钢是腐蚀性的杂质的气体流的TSA或PSA吸附设施，该设施包括径向吸附器，该径向吸附器包括：-具有由碳钢制成的外部封套的壳体；-由耐腐蚀材料制成的竖直且穿孔的内部格栅；-由碳钢制成的竖直且穿孔的外部格栅；-使得有可能至少部分地阻止所述腐蚀性杂质的由该外部格栅和该内部格栅竖直保持的吸附剂；-使实现该气体流的离心循环的装置；和-用于以向心方式循环再生气体的装置。2.如权利要求1所述的设施，其特征在于，该设备是TSA类型的并且该设施的在吸附器出口处与该再生气体接触的设备是由耐腐蚀材料制成的。3.如权利要求1所述的设施，其特征在于，该设备是PSA类型的并且该设施的与该废气接触的设备是由耐腐蚀材料制成的。4.如权利要求1至3之一所述的设施，其特征在于，该耐腐蚀材料是选自不锈钢、贵金属、聚合物、陶瓷和覆盖有抗腐蚀材料的碳钢。5.如权利要求1至4之一所述的设施，其特征在于，该吸附器的至少一个端壁是由碳钢制成的，优选该吸附器的2个端壁是由碳钢制成的。6.如权利要求1至5之一所述的设施，其特征在于，该竖直保持的吸附剂搁置在具有朝向该吸附器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒂埃里·热斯贝尔，克里斯汀·莫内瑞奥，伊莉斯·勒努，罗曼·博奈，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR