使用含有纯化气体中不想要的组分的气体通过吸附与再生而纯化的方法技术

本发明专利技术涉及通过吸附包含氢气、CO和/或甲烷的合成气而纯化的TSA方法，所述方法执行至少一个吸附器，所述吸附器具有至少一种吸附剂并经受压力循环，并且包括至少一个吸附步骤，产生富含主要组分的流的步骤和再生步骤，其特征在于再生步骤包括：使用包含大于95摩尔%氮气的再生气体(20)使吸附剂再生；和使用对应于待纯化合成气的一部分或对应于纯化合成气的一部分的清洗气体(25)清洗吸附剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用含有纯化气体中不想要的组分的气体通过吸附与再生 而纯化的方法本专利技术涉及通过吸附的纯化方法，其中吸附剂循环再生，特别是TSA(变温吸附) 型方法，其中将包含至少一种主要组分和至少一种杂质的气体混合物至少部分地纯化。惯例地，TSA方法循环包括如下步骤:a)通过在超大气压和环境温度下吸附杂质而纯化空气，b)将吸附剂减压至大气压，c)在大气压下，特别借助废气，通常来自空气分离装置并使用一个或几个换热器 加热至通常100-250°C的温度的不纯氮气使吸附剂再生，d)将吸附剂冷却至环境温度，特别是通过继续将来自空气分离装置但不加热的所 述废气引入其中，和e)将吸附剂用例如来自生产阶段中另一吸附器的纯化空气再加压。已知将吸附剂用不同于待处理气体的气体再生。例如，US5897686公开了通过惰性，特别是氮气将H2/C0混合物干燥和脱碳酸。然 后将吸附器再加压并返回生产中。然而，在某些情况下，某些化合物，甚至是惰性的，在产生的气体中可能是麻烦的， 必须被排除或者保持在给定的阈下使得产生的气体可以在工业上使用。[0011 ] 可提及所谓超纯气体的最终纯化，其必须含有仅ppm，或者甚至PPb水平或甚至更 少的杂质。这也是H2/C0混合物或者更通常合成气的某些应用的情况。更特别地，气体混合物为包含氢气、CO、可能的甲烷、氮气、氩气、氧气的合成气，且 主要杂质为一部分水基团、甲醇、CO2以及可能的NH3、HCN、痕量C2+等烃。意欲将纯化气体例如在低温装置中分离成富含H2和/或CO的馏分或者根据确定 的％/0)比送入下游装置中。如所述，合成气可含有少量某些组分，例如N2或Ar，其来自天然气，或者来自用作 原料的煤，或者来自在合成气制备中用作氧化剂的氧气，或者来自入口空气或来自处理期 间的供应气体中的惰性气体。根据由合成气得到的产物的用途，这些气体通常表现为惰性气体，有时表现为毒 物。因此，它们在意欲用于各种合成(羰基合成醇、甲醇等)的无论是氢气、CO还是H2/ CO混合物中的含量受规格限制。这些极限可以为数ppm至数摩尔％，例如就意欲用于精炼厂的氢气而言，数千ppm， 就某些合成而言，3%。这些气体的分离是可能的，但通常是昂贵的。在纯化合成气的情况下，解决方法使用用氢气再生以防止引入其它组分，特别是 氮气。然而，该解决方法要求再生气体再循环以避免失去它。因而，产生的问题是改进具有用含有不想要的组分的气体再生的纯化方法，所述纯化方法会导致将过量的该不想要的组分引入纯化气体中。本专利技术解决方法是借助吸附包含主要组分和杂质的气体混合物的纯化方法，所述 方法执行至少一个吸附器，所述吸附器具有至少一种吸附剂并经受压力循环，包括至少一 个吸附步骤、产生富含主要组分的流的步骤和再生步骤，其特征在于再生步骤包括:-使用再生气体使吸附剂再生，所述再生气体包含“不想要的”组分，其含量比富含 主要组分的流中该“不想要的”组分的容许含量大至少10倍；和-使用清洗用气体清洗吸附剂，以这种方式从吸附剂中除去至少一部分“不想要 的”组分。“不想要的”组分意指纯化流中不想要的组分，换言之，富含主要组分的流中不想 要的组分。根据定义，在吸附器出口处不将清洗用气体与待纯化气体混合物混合或与富含主 要组分的流混合，因为它会随着“不想要的”组分离开。为符合该最大浓度，解决方法是通过控制清洗用气体的流量和/或清扫的持续时 间而调整清洗用气体的量。根据情况，本专利技术方法可具有如下特征中的一个或几个:-再生气体包含含量大于或等于50摩尔％的次级组分，且富含主要组分的流中所 述次级组分的容许含量为小于或等于5摩尔％ ；-以如下方式调整清洗用气体的流量和/或清洗的持续时间以从吸附剂中除去至 少一部分“不想要的”组分，所述“不想要的”组分必须具有在富含主要组分的流中小于或 等于5摩尔％的浓度；-吸附器连续地操作；-吸附在第一压力Pl下进行；再生在小于Pl的第二压力P2下进行；清洗在小于 Pl，优选等于或小于P2的第三压力P3下进行；-清洗用气体选自待处理气体混合物或富含主要组分的流；-再生气体包含至少50%的组分，所述组分与清洗用气体的一种主要组分相比较 不能吸附于吸附剂上；-再生气体主要含有氮气且清洗用气体含有甲烷和/或CO和/或乙烷；-待处理气体混合物为包含氢气、CO和/或甲烷的合成气，再生气体为大于95摩 尔％的氮气，且清洗用气体为合成气，优选纯化的合成气；-待处理气体混合物为来自低温甲醇洗涤方法的合成气，再生气体主要含有氮气， 且清洗用气体对应于待纯化气体混合物的一部分；-所述方法为TSA方法且清洗在加热阶段或冷却阶段以后进行；-所述方法为TSA方法，其包括减压和再加压步骤，其中再加压步骤执行再加压回 路且清洗通过再加压回路进行。惯例地，减压和再加压步骤分别位于生产阶段以后和以前。现在使用图1-3更详细地描述本专利技术。图1图示了用于将意欲在恰位于下游的冷箱中分馏的合成气干燥和去碳酸的装 置。纯化使用通常由两个吸附器组成的TSA型吸附装置进行。在图La所示最简单的构型 中，吸附器在生产阶段中(杂质的吸附)，同时另一个再生。显示了两个吸附器中的一个的全循环持续时间。循环时间为Tc，则存在持续时间Tf=Tc/2的生产阶段和相同持续时间的 再生阶段。第二吸附器遵循相同的循环但具有阶段时间位移。因而，生产中总存在瓶。吸附压力Pads通常为15-70绝对巴，且再生压力根据方法的类型可以在吸附压力 与大气压之间。在涉及图1的实施例中，保留再生压力实质上小于吸附压力的情况。因此，我们具 有如下步骤:1吸附，2减压，3加热，4冷却和5再加压。吸附器然后再启动吸附步骤。注意 到相应于操纵阀的时间、阀位置的验证等，可存在几个具有短持续时间(数秒至最大数分 钟)的其它子步骤，这不改变循环的原理。注意到在最近几年执行的TSA中，加热和冷却阶段不完全分开，因为在“冷却”开 始时，气体将热前沿推入吸附剂床中，因此局部继续将一部分吸附剂加热和再生的阶段。通 常意见一致地讲当再生气体的加热停止时，加热阶段停止。冷却的结束通常定义为根据温 度传感器的位置，床出口或者吸附器出口处的再生气体达到目标值的时刻，例如比吸附器 入口的再生气体热15°C，或者根据另一标准，例如比待纯化气体的温度热10°C。该温度数 据取决于操作条件和所寻求的性能。它通常为1_30°C。注意到在某些情况下可以在加热以 后在启动吸附阶段以前根本不冷却。然后将所有待纯化气体输送通过热吸附剂，且它本身 为冷却吸附剂的待处理气体。为此，热前沿必须比杂质前沿行进得更快。这可以为寻求停 止非常容易吸附的痕量化合物的情况。吸附器返回开始时它所具有的状态以后的持续时间通常称为循环时间。阶段时间 相当于循环时间除以方法中所用吸附器的数目。此处，相应于2个吸附器描述了最通常的 情况，但如果需要的话，也可使用3或4个吸附器而不偏离本专利技术的范围。在图1.a中，将待处理气体10在吸附器中干燥并去碳酸以得到纯化气体11。气体 12来自将吸附器减压至再生压力。加热通过在引入吸附器中以前在加热器50中加热的一 部分纯化气体13进行。当引入的热的量足以将杂质解吸时，停止或绕过加热器，且纯化气 体的一部分15使得可将吸附剂冷却。最后一部分该气体17用于将吸本文档来自技高网...

【技术保护点】
通过吸附包含氢气、CO和/或甲烷的合成气而纯化的TSA方法，其执行至少一个吸附器，所述吸附器具有至少一种吸附剂并经受压力循环，包括至少一个吸附步骤、产生富含主要组分的流的步骤和再生步骤，其特征在于再生步骤包括：?使用包含大于95摩尔%氮气的再生气体使吸附剂再生；和?使用对应于待纯化合成气的一部分或纯化合成气的一部分的清洗气体清洗吸附剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.05.16 FR 11542161.通过吸附包含氢气、CO和/或甲烷的合成气而纯化的TSA方法，其执行至少一个吸 附器，所述吸附器具有至少一种吸附剂并经受压力循环，包括至少一个吸附步骤、产生富含 主要组分的流的步骤和再生步骤，其特征在于再生步骤包括:-使用包含大于95摩尔％氮气的再生气体使吸附剂再生；和 -使用对应于待纯化合成气的一部分或纯化合成气的一部分的清洗气体清洗吸附剂。2.根据权利要求1的方法，其特征在于清洗气体的流量和/或清洗的持续时间以如下 方式调整以从吸附剂中除去至少一部分氮气，所述氮气必须具有纯化合成气中小...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·卡里尔，C·莫内罗，I·乌鲁蒂亚，
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：
国别省市：