Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

CS246521B1 - Removing method of impurities from industry gases by adsorption - Google Patents

Removing method of impurities from industry gases by adsorption Download PDF

Info

Publication number
CS246521B1
CS246521B1 CS455384A CS455384A CS246521B1 CS 246521 B1 CS246521 B1 CS 246521B1 CS 455384 A CS455384 A CS 455384A CS 455384 A CS455384 A CS 455384A CS 246521 B1 CS246521 B1 CS 246521B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
adsorption
adsorbent
molecular sieve
volume
alumogel
Prior art date
Application number
CS455384A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Karel Kubicek
Lubomir Kremenak
Vasil Legeza
Original Assignee
Karel Kubicek
Lubomir Kremenak
Vasil Legeza
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Karel Kubicek, Lubomir Kremenak, Vasil Legeza filed Critical Karel Kubicek
Priority to CS455384A priority Critical patent/CS246521B1/en
Publication of CS246521B1 publication Critical patent/CS246521B1/en

Links

Landscapes

  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)

Abstract

Řešení se týká způsobu odstraňování nečistot z průmyslových plynů adsorpcí na adsorbentech typu alumogel nebo/a silikagel nebo/a molekulové síto nebo/a getrech typu oxid zinečnatý, oxid měďný a měď a podobně, při němž čištěný průmyslový plyn prochází v průběhu čištění postupně nejméně dvěma adsorbenty nebo/a getry, lišícími se fyzikálními nebo chemickými vlastnostmi, umístěnými ve vrstvách za sebou v jednom adsorpčním prostoru nebo v za sebou zařazených reaktorech.The present invention relates to a method for removing impurities from industrial gases by adsorption on adsorbents type alumogel and / or silica gel and / or molecular sieves and / or getters of the type zinc oxide, cuprous oxide and copper and the like in which the purified industrial gas it passes gradually during cleaning two adsorbents and / or getters differing with physical or chemical properties, placed in layers in a row adsorption space or in succession reactors.

Description

Řešení se týká způsobu odstraňování nečistot z průmyslových plynů adsorpcí na adsorbentech typu alumogel nebo/a silikagel nebo/a molekulové síto nebo/a getrech typu oxid zinečnatý, oxid měďný a měď a podobně, při němž čištěný průmyslový plyn prochází v průběhu čištění postupně nejméně dvěma adsorbenty nebo/a getry, lišícími se fyzikálními nebo chemickými vlastnostmi, umístěnými ve vrstvách za sebou v jednom adsorpčním prostoru nebo v za sebou zařazených reaktorech.The present invention relates to a process for the removal of impurities from industrial gases by adsorption on adsorbents of the alumogel and / or silica gel and / or molecular sieve and / or zinc oxide, copper (I) oxide and copper and the like type. adsorbents and / or getters, differing in physical or chemical properties, placed in successive layers in a single adsorption space or in downstream reactors.

Vynález se týká způsobu odstraňování nečistot z průmyslových plynů na zónově (vrstevnatě) plněných adsorbérech různými adsorbenty, jež řeší zvýšení účinnosti adsorbéru nebo dlouhodobé provozní využívání garančně již prošlých náplní adsorbéru.The present invention relates to a process for removing impurities from industrial gases on zone-packed adsorbers with various adsorbents, which solves the increase in adsorber efficiency or the long-term operational utilization of already passed adsorber cartridges.

V současné době se pro velkokapacitní čištění plynů, zejména pak olefinů na petrochemických jednotkách, používají klasické adsorbenty typu silikagelu, alumogelu a molekulárních sít, především typu 3 A (K-formaj, 4 A (Na-forma), 5 A (CA-forma) a 13 X (Na-forma, Ca-forma). Tato molekulární síta kromě svých vysokých adsorpčních vlastností vykazují též filtrační molekulárně síťový efekt, jenž umožňuje postupné dělení jednotlivých nečistot podle efektivního průřezu molekul.Currently, conventional adsorbents of the silica gel type, alumogel type and molecular sieves, mainly type 3 A (K-formaj, 4 A (Na-form), 5 A (CA-form), are used for large-scale purification of gases, especially olefins on petrochemical units. 13 and 13 X (Na-form, Ca-form) These molecular sieves, in addition to their high adsorption properties, also exhibit a filtering molecular sieve effect which allows gradual separation of individual impurities according to the effective cross-section of the molecules.

Plnění adsorbéru se v současné době provádí pouze jediným typem adsorbentu, jenž se vybere jako optimální pro odstraňování příslušné nečistoty, nebo celého spektra nečistot.At present, the adsorber is filled with only one type of adsorbent, which is selected as optimal for removal of the respective impurity, or the entire spectrum of impurities.

Pro sušení plynů s vysokými relativními vlhkostmi se používají adsorbenty typu sllikagel nebo alumogel, jenž při plném využití při sušení plynů s relativní vlhkosti blízkou jedné pracují v oblasti kapilární kondenzace. Celkové sorpční kapacity se pohybují mezi cca 0,35 až 0,65 cm3 H2O/g adsorbentu. Výhodou tohoto využití adsorbentů typu silikagel a alumogel je vysoká sorpční kapacita podmíněná kapilární kondensací vody, nevýhodou pak široká difúzní zóna podmíněná pomalým ustavováním rovnováhy a relativně vysokým odpařováním.For drying of gases with high relative humidity, adsorbents of sllikagel or alumogel type are used, which, when fully utilized in drying gases with relative humidity close to one, operate in the area of capillary condensation. Total sorption capacities are between about 0.35 to 0.65 cm 3 of H 2 O / g adsorbent. The advantage of this use of adsorbents of the silica gel and alumogel type is the high sorption capacity due to the capillary condensation of water, the disadvantage is the wide diffusion zone due to slow equilibrium and relatively high evaporation.

Pro sušení plynů při nízkých a středních relativních tlacích se používají molekulová síta typu 3 A (K-forma), 4 A (Na-forma), 5 A (Ca-forma) a v řadě případů i 13 X (Na-forma, Ca-forma), kde nejširšího využití doznalo molekulové síto 3 A pro svoji selektivní adsorpci. Molekulární síta typu A vykazují celkovou sorpční kapacitu kolem 0,21 centimetrů krychlových H2O/g adsorbátu. Jejich výhoda spočívá v mnohem vyšší účinnosti adsorpce při středních a nízkých relativních tlacích, než je tomu u alumogelu a zejména pak u silikagelu. Nevýhodou těchto typů adsorbentů je pomalá difúze vody při extrémně nízkých vlhkostech, v oblasti dosušování plynů pod jednotky ppm.For drying gases at low and medium relative pressures, molecular sieves of type 3 A (K-form), 4 A (Na-form), 5 A (Ca-form) and in many cases 13 X (Na-form, Ca) are used. (form), where the 3 A molecular sieve has been widely used for its selective adsorption. Type A molecular sieves have a total sorption capacity of about 0.21 centimeters cubic H2O / g adsorbate. Their advantage lies in a much higher adsorption efficiency at medium and low relative pressures than in alumogel and especially silica gel. A disadvantage of these types of adsorbents is the slow diffusion of water at extremely low humidity, in the area of gas drying below ppm.

Pro hluboké dosušování plynů lze využít i alumogelu s velmi nízkou sorpční kapacitou, obvykle maximálně 3 až 5 %. Tato nízká sorpční kapacita obecně se hodnotí jako jeho nevýhoda, jeho výhodou však je vyšší rychlost adsorpce vody za podmínek, kdy parciální tlak vody je nižší než cca 10 Pa.Alumogel with a very low sorption capacity, usually a maximum of 3 to 5%, can be used for deep drying of gases. This low sorption capacity is generally considered to be a disadvantage, but its advantage is a higher rate of water adsorption under conditions where the partial water pressure is less than about 10 Pa.

Pro odstraňování dalších nežádoucích, především stopových příměsí, jež se projevují zejména jako katalytické jedy na polymeračních jednotkách petrochemických výrob, se využívají jednak katalytické jednotky, například metanace oxidu uhelnatého CO a uhličitého CO2, odstraňování kyslíku za vzniku vody H2O a pod., kdy se však produkt reakce musí odstraňovat na následně zařazených molekulových sítech typu A. Do další skupiny pak patří getry typu oxid zinečnatý ZnO pro zachycování stopy síry, měď Cu — oxid měďný CuOž pro odstraňování stop kyslíku a oxidaci oxidu uhelnatého na uhličitý CO2, kdy produkty, tj. voda H2O a oxid uhličitýCatalytic units, such as carbon monoxide (CO) and carbon dioxide (CO2) methanation, oxygen removal to form H2O, etc., are used to remove other undesirable, especially trace impurities, which manifest themselves primarily as catalytic poisons on the polymerization units of petrochemical production. the reaction product has to be removed on the downstream type A molecular sieves. Another group includes zinc oxide ZnOs for capturing sulfur traces, copper Cu - CuO2 copper for removal of oxygen traces and oxidation of carbon monoxide to carbon dioxide. H2O water and carbon dioxide

CO2 se musí zachycovat na molekulárních sítech.CO2 must be captured on molecular sieves.

Výhoda klasických adsorbentů typu silikagelu a zejména pak alumogelu spočívá v relativně vysoké sorpční kapacitě při sušení plynů s relativním tlakem adsorbátu blízkém jedné; tuto vysokou sorpční kapacitu však nelze pro hluboké dočišťování využít a náplně adsorbéru plněné alumogelem se musí kapacitně předimenzovat.The advantage of conventional adsorbents of the silica gel type and in particular of alumogel lies in the relatively high sorption capacity when drying gases with a relative adsorbate pressure close to one; however, this high sorption capacity cannot be used for deep post-treatment and the adsorber packings filled with alumogel must be over-dimensioned.

Výhoda molekulového síta typu A spočívá v silném zkracování difúzní zóny, nevýhoda pak ve snížené celkové sorpční kapacitě na cca 50 % oproti alumogelu nebo sílí- t kagelu. Dlouhodobým provozováním molekulového síta se částečně mění difúzní koeficienty v důsledku usazování polymerních látek nebo v důsledku krystalografických změn, kdy vznikají defekty, například změna intensit difrakčních linií X-paprsků při difrakci. Adsorpční isotherma je téměř identická s čerstvým vzorkem, mění se však difúzní parametry. Tyto skutečnosti jsou demenstrovány na obr. 1, kde A je rovnovážná adsorpční isothermy CO2 na čestvých a použitých molekulárních sítech 5 A pro petrochemické jednotky: A— —1 čerstvé dosud nepoužité molekulové síto 5 A, A—2 molekulové síto 5 A po dvouletém provozu v petrochemické jednotce, řAn advantage of the molecular sieve type, and consists in a strong shortening of the diffusion zone, the disadvantage is the reduced overall sorption capacity of about 50% compared alumogelu sílí- t or a kieselguhr. Long-term operation of the molecular sieve partially changes the diffusion coefficients due to the deposition of polymeric substances or due to crystallographic changes, which give rise to defects, such as a change in the intensity of the X-ray diffraction lines during diffraction. The adsorption isotherm is almost identical to the fresh sample, but diffusion parameters change. These facts are demonstrated in Figure 1, where A is the equilibrium CO2 adsorption isotherm on fresh and used 5 A molecular sieves for petrochemical units: A - 1 fresh unused 5 A molecular sieve, A - 2 5 A molecular sieve after two years of operation in the petrochemical unit, row

A—3 reaktivované molekulové síto 5 A při 773 K po dobu 6 hodin.A-3 reactivated 5 A molecular sieve at 773 K for 6 hours.

B je kinetická adsorpční charakteristika CO2 na čerstvém, použitém a reaktivovaném molekulárním sítu 5 A. Tlak při desorpci cca 1 mPa po 3 až 5 minutách: Β—1 čerstvé dosud nepoužité molekulové síto 5 A, B—2 molekulové síto 5 A po dvouletém provozu v petrochemických jednotkách, B—3—1 reaktivované molekulové síto při 773 K a 2 h,B is the kinetic adsorption characteristic of CO2 on a fresh, used and reactivated 5 A molecular sieve. Desorption pressure approx. 1 mPa after 3 to 5 minutes: Β — 1 fresh unused 5 A molecular sieve, B — 2 5 A molecular sieve after two years of operation in petrochemical units, B — 3–1 reactivated molecular sieve at 773 K and 2 h,

B—3—2 reaktivované molekulové síto 5 A při 773 K a 4 h, B—3—3 reaktivované molekulové síto 5 A při 773 K a 6 h.B-3-2 reactivated 5 A molecular sieve at 773 K and 4 h, B-3-3 reactivated 5 A molecular sieve at 773 K and 6 h.

η je relativní koncentrace adsorbátu definovaná jako poměr koncentrace v bodě z/1 (relativní délky adsorbéru] ke koncentraci vstupního adsorbátu na vstupu časově konstantního.η is the relative concentration of adsorbate defined as the ratio of the concentration at the point z / 1 (relative length of adsorber) to the concentration of the input adsorbate at the time constant input.

Při dosavadním způsobu provozování, kdy se adsorbér plní pouze jedním typem adsorbentu nebo getru dochází k tomu, že po určité době, garantované obvykle výrobcem na základě sledování fyzikálněchemických vlastností adsorbentu, dochází k poklesu adsorpční účinnosti a celou náplň adsorbéru je nutno nahradit novým adsorbentem nebo getrem, což je značně nákladné.In the current mode of operation, where the adsorber is filled with only one type of adsorbent or getter, after some time, usually guaranteed by the manufacturer based on monitoring the physicochemical properties of the adsorbent, adsorption efficiency decreases and the entire adsorber charge needs to be replaced with a new adsorbent or getter. , which is very expensive.

Tento nedostatek odstraňuje nový způsob odstraňování nečistot z průmyslových ply5This drawback removes a new way of removing impurities from industrial gases5

24S52Í nů, například etylénu, zejména čištění plynů od stopových nečistot v oblasti koncentrací pod ppm, například H2S a nižších merkaptanů, oxidu uhličitého a pod., adsorpcí na adsorbentech typu alumogel, nebo/a silikagel nebo/a molekulové síto nebo/a na getrech typu oxid zinečnatý, oxid měďnatý, měď a pod. podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že čištěný průmyslový plyn prochází v průběhu čištění postupně nejméně dvěma adsorbenty nebo/a getry, lišícími se adsorpčními charakteristikami rovnovážnými nebo kinetickými, umístěnými ve vrstvách za sebou v jednom adsorpčním prostoru nebo v za sebou zařazených reaktorech. Konkrétně se způsob podle vynálezu provádí tak, že 50 až 67 % objemu adsorbentu ve vstupní části adsorpce tvoří adsorbent typu alumogel nebo silikagel pracující v oblasti kapilární kondenzace a zbývajících 50 až 33 % objemu adsorbentu ve výstupní části procesu molekulárním sítem A, s výhodou sítem A 3, přičemž relativní tlak vstupního adsorbátu, definovaný jako poměr koncentrace adsorbátu k tenzi par adsorbátu za teploty adsorpce, se pohybuje v rozmezí 50 až 100 %. Pro sušeni plynu je vhodné takové provedení způsobu, že 50 až 67 % objemu adsorbentu ve v.stupní části adsorpce tvoří použitý nebo regenerovaný alumogel, zbývajících 50 až 33 % objemu adsorbentu ve výstupní části molekulové síto typu A 3, přičemž případně výstupních cca 15 % objemu tvoří čerstvý alumogel. Pro čištění plyn od stopových nečistot v oblasti pod ppm, například H2S a nižších merkaptanů, oxidu uhličitého a pod. tvoří 50 až 67 % objemu na vstupu do sorpce upotřebený adsorbent nebo getr se změněnými difúzními koeficienty nebo elučními časy, zbývajících 50 až 33 % objemu tvoří čerstvý sorbent stejného typu, nebo účinnější pro sledovanou nečistotu.24S52IN, for example ethylene, in particular gas purification from trace impurities in the concentration range below ppm, for example H2S and lower mercaptans, carbon dioxide and the like, by adsorption on adsorbents of alumogel type and / or silica gel and / or molecular sieve and / or getters zinc oxide, copper oxide, copper and the like. according to the invention, characterized in that the purified industrial gas passes through at least two adsorbents and / or getters successively with different adsorption characteristics, equilibrium or kinetic, arranged in layers in a single adsorption space or in downstream reactors. In particular, the process according to the invention is carried out in such a way that 50 to 67% by volume of adsorbent in the inlet part of the adsorption is an alumogel or silica gel capillary type adsorbent and the remaining 50 to 33% by volume of adsorbent in the outlet of the process by molecular sieve A, preferably sieve A 3, wherein the relative inlet adsorbate pressure, defined as the ratio of adsorbate concentration to adsorbate vapor pressure at the adsorption temperature, is in the range of 50 to 100%. For gas drying, an embodiment of the process is suitable such that 50 to 67% by volume of adsorbent in the upstream portion of adsorption is used or regenerated alumogel, the remaining 50 to 33% by volume of adsorbent in the upstream portion of type A 3 molecular sieve. The volume is fresh alumogel. For cleaning gas from trace impurities in the region below ppm, for example H2S and lower mercaptans, carbon dioxide and the like. the adsorbent or getter used with altered diffusion coefficients or elution times is 50 to 67% by volume at the sorption inlet, the remaining 50 to 33% by volume is fresh sorbent of the same type, or more effective for the impurity of interest.

Navržené uspořádání podle vynálezu, tj. zónové plněni adsorbéru různými adsorbenty a molekulovými síty, zachovává všechny výhody současného uspořádání plnění adsorbéru jedním typem adsorbentu, zároveň však řeší jeho základní nevýhodu projevující se především po dlouhodobějším nasazení v postupném trendu zvyšování koncentrace nečistoty ve výstupním plynu, který je nutno kompensovat vyšší frekvencí regenerace. Základní přístup navrženého vrstevnatého uspořádáni adsorbérů spočívá v potlačování difúzní zóny na minimum tím, že na vstupní vrstvě se využije buď adsorbent s vysokou sorpční kapacitou, nebo již použitý adsorbent, a na výstupní zóně se využije adsorbent bud s vyššími rychlostmi adsorpce, nebo delším elučním časem i rozdílného typu, nebo čerstvý adsorbent, jenž výsledně zkracuje difúzní zónu a dovoluje intenzifikaci zařízení.The proposed arrangement according to the invention, i.e. zone loading of adsorber with various adsorbents and molecular sieves, retains all the advantages of the simultaneous arrangement of filling adsorber with one type of adsorbent, but at the same time solves its basic disadvantage manifested mainly after prolonged deployment. it is necessary to compensate by higher frequency of regeneration. The basic approach of the proposed layered adsorber arrangement is to minimize the diffusion zone by using either an adsorbent with a high sorption capacity or an adsorbent already used on the inlet layer, and using an adsorbent with higher adsorption rates or a longer elution time at the outlet zone. of different type, or fresh adsorbent, which in turn shortens the diffusion zone and permits intensification of the device.

To se výsledně projeví v ekonomických a zejména pak technických provozech na velkokapacitních čisticích procesech ve vyšší čistotě výstupních plynů a v prodlužování pracovních cyklů mezi jednotlivými regeneracemi, mající za důsledek též sekundární úsporu energií.This will result in economic and especially technical operations on large-scale purification processes in higher purity of exhaust gases and in prolongation of working cycles between individual regenerations, resulting in secondary energy savings.

Pro objasnění je způsob podle vynálezu znázorněn na přiložených výkresech, kde je na obr. 1 znázorněn statický a kinetický údaj adsorpce na molekulovém sítě 5 A (Ca-forma), na obr. 2 je znázorněn relativní průběh adsorpce definovaný jako adsorbované množství vodní páry v sektoru adsorbéru dělené maximální adsorpcí vodní páry na alumogelu při relativním tlaku X=1 (parciální tlak lomený tenzi parj v závislosti na relativní délce adsorbéru z, definované jako poměr vzdálenosti od vstupu k celkové výšce náplně. Na obr. 3 je znázorněn relativní průběh adsorpce v průtokovém adsorbéru a na obr. 4 jsou znázorněny experimentální adsorpční isothermy CO2 při 298 K.For clarity, the process according to the invention is illustrated in the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows the static and kinetic data of adsorption on a 5 A (Ca-form) molecular network. Fig. 2 shows the relative course of adsorption defined as adsorbed amount of water vapor adsorber sector divided by maximum water vapor adsorption on alumogel at relative pressure X = 1 (partial pressure fractured by vapor pressure as a function of the relative length of adsorber z, defined as the ratio of the inlet distance to the total fill height). flow adsorber and Fig. 4 shows experimental CO2 adsorption isotherms at 298 K.

Tohoto způsobu lze využít například k sušení plynů, zejména po mokrých vypírkách, kde vstup adsorbéru se naplní 50 až 67 % použitým, respektive reaktivovaným alumogelem, další část, tj. (50 až 67] až (85 až 100 j % se naplní molekulovým sítem 3 A, přičemž na výstupních cca 15 % lze použít i čistý alumogel, což má za důsledek posun elučního času směrem k vyšším hodnotám. Tato situace je demontrována na obr. 2, který představuje relativní dynamické charakteristiky H2O při relativním tlaku X = = 1 na alumogelu A, MS 3 A B a náplně složené z 50 % alumogelu na vstupu a MS 3 A na výstupu (50 %) pro různé relativní časy a poměru průtoku na diferenciální navážku 35 ml/min, průřez adsorbéru 1,53 cm2.This method can be used, for example, for drying gases, especially after wet scrubbing, where the adsorber inlet is filled with 50 to 67% of the used or reactivated alumogel, the other part, i.e. (50 to 67) to (85 to 100%) filled with molecular sieves. 3 A, where pure alumogel can be used at the output of about 15%, which results in a shift of the elution time towards higher values, which is demonstrated in Figure 2, which represents the relative dynamic characteristics of H2O at a relative pressure of X = 1 alumogel A, MS 3 AB and 50% alumogel at the inlet and MS 3 A at the outlet (50%) for different relative times and differential flow rate to 35 ml / min, adsorber cross-section 1.53 cm 2 .

Na obr. 2A je tento průběh demonstrován pro alumogel, kde relativní hodnota adsorpce dosahuje hodnoty 1,0, zatímco u molekulového síta 3 A (K-formaj — obr. 2 B dosahuje maximální hodnoty 0,47 podmíněnou poměrem adsorpční kapacity molekulového síta 3 A (K-forma) 0,21 cm3 HzO/g a alumogelu 0,45 cm3 H2O/g. Porovnáním gradientu adsorpce pro alumogel a molekulové síto 3 A (K-forma) (obr. 2A, 2Bj je zřejmé, že přesto, že adsorpční kapacita alumogelu je vyšší než u molekulového síta 3 A (K-forma) je u molekulového síta 3 A (K-forma) výraznější účinnost dosycování, respektive vysycování plynu než u alumogelu. Tato situace je pak znázorněna na obr. 2C, kde prvá polovina adsorbéru je naplněna alumogelem a druhá polovina molekulovým sítem 3 A (K-forma), jež má za důsledek prodloužení doby průrazu vodní páry při nízkých koncentracích, řádově desítek až jednoho ppm vodní páry. Kombinace provedená podle vynálezu dovoluje intensifikovat adsorbér oproti stavu, kdy byl naplněn pouze vysokokapacitním adsorbentem alumogelem nebo vysoce účinným pro dosycování — molekulovým sítem 3 A (K-formaj.In Fig. 2A, this pattern is demonstrated for alumogel, where the relative value of adsorption is 1.0, while for the 3 A molecular sieve (K-formaj - Fig. 2 B, it reaches a maximum value of 0.47 conditioned by the 3 A molecular sieve adsorption capacity ratio). (K-form) 0.21 cm 3 H 2 O / g and alumogel 0.45 cm 3 H 2 O / g. By comparing the adsorption gradient for alumogel and 3 A (K-form) molecular sieve (Figs. 2A, 2Bj), The adsorption capacity of the alumogel is higher than that of the 3 A (K-form) molecular sieve, the 3 A (K-form) molecular sieve has greater saturation and gas scavenging efficiency than that of the alumogel, which is shown in Figure 2C, where the first half of the adsorber is filled with alumogel and the second half with a 3 A molecular sieve (K-form), which results in a prolonged breakdown time of water vapor at low concentrations of the order of tens to one ppm water vapor. to intensify the adsorber compared to the state where it was only filled with high-capacity adsorbent alumogel or highly efficient for saturation - with a 3 A molecular sieve (K-formaj).

Druhou možností využití tohoto způsobu je odstraňování stop oxidu uhličitého CO2 a ostatních nečistot z olefinů. Prvá část ad246521 sorbéru o objemu 50 až 67 % se naplní použitým adsorbentem, konkrétně molekulovým sítem, jehož sorpční kapacita je stejná jako u čerstvvého molekulového síta, avšak vykazuje poněkud kratší eluční časy než nový adsorbent, 50 až 33 % objemu adsorbéru se naplní na výstupu novým adsorbentem, rovněž molekulovým sítem, jenž zaručí spolehlivou funkcí zařízení pro další provozní periodu. Toto uspořádání dovoluje další využití již upotřebeného adsorbentu za předpokladu, že jeho fyzikální vlastnosti vykazují požadované hodnoty, na dvojnásobnou dobu, bez nutnosti reaktivací of sítu. Tato možnost využití vynálezu je doložena na obr. 3, který představuje adsorpční charakteristiky COž na náplni MS 5 A (Ca-forma), kde η značí relativní koncentraci definovanou jako poměr koncentrace CO2 v bodě z/1 adsorpční kolony lomené koncentrací CO2 (časově neproměnnou na vstupuj: A — dosud nepoužitá náplň, B — náplň po dvouletém provozu v petrochemické jednotce, C — náplň složená na výstupu z MS 5 A (50 °/o) dosud nepoužitého a na výstupu (50 °/o) náplň složená z MS 5 A použitého, pro různé relativní časy a poměr průtoku na diferenciální navážku 35 ml/min, průřez adsorbéru 1,53 centimetrů čtverečních, vstupní tlak adsorbátu 3,03 kPa.A second possibility of using this method is to remove traces of carbon dioxide and other impurities from olefins. The first part of the ad246521 sorber with a volume of 50 to 67% is filled with the adsorbent used, namely a molecular sieve whose sorption capacity is the same as that of a fresh molecular sieve but shows somewhat shorter elution times than the new adsorbent. a new adsorbent, also a molecular sieve, which guarantees reliable operation of the device for the next operating period. This arrangement permits further utilization of the spent adsorbent provided its physical properties exhibit the desired values for twice the time without the need to reactivate the sieve. This possibility of using the invention is illustrated in Fig. 3, which shows the adsorption characteristics of CO 2 on the MS 5 A (Ca-form) charge, where η denotes the relative concentration defined as the CO2 concentration at the z / 1 point of the adsorption column. enter: A - unused charge, B - charge after two years of operation in petrochemical unit, C - charge composed at MS 5 output (50 ° / o) unused and charge composed of MS at output (50 ° / o) 5 A of the used, for different relative times and differential flow rate to 35 ml / min, adsorber cross-section 1.53 centimeters, adsorbate inlet pressure 3.03 kPa.

Na obr. 3 je znázorněn relativní průběh adsorpce v průtokovém adsorbéru, kde η je definováno jako poměr adsorpce CO2 (při konstantní vstupní koncentraci CO2 rovné 10 ppmj ve vzdálenosti z od počátku (z je definováno jako poměr vzdálenosti od počátku a výšky adsorbéru] k rovnovážné adsorpci při 10 ppm CO2. Přesto, že rovnovážné adsorpční údaje mezi čestvým a použitým molekulovým sítem 5 A (Ca-forma) se podstatně neliší, jak je znázorněno na obr. 4 (udávajícím experimentální adsorpční isothermy CO2 při 298 K na čerstvém molekulovém sítě 5 A (Ca-forma) a molekulovém sítě po garančním nasazení typu 5 A (Ca-forma), kinetická data uvedená na obr. 1 B indikují zvýšení desorpční rychlosti u použitých molekulových sít 5 A (Ca-forma j, což má za následek zkracování elučních časů CO2, což dokumentují výsledky uvedené na obr. 3 A u čerstvého a dosud nepoužitého molekulového síta 5 A (Ca-forma) a 3 B použitého molekulového síta 5 A (Ca-forma) pro prošlé garanční lhůtě. Obr. 3 C znázorňuje způsob naplnění podle vynálezu, kdy prvá polovina náplně je naplněna použitým molekulovým sítem 5 A, kde tento adsorbent je zcela rovnocený novému sítu, neboť pracuje za rovnovážných podmínek, kdy u obou sít je prakticky stejná adsorpční kapacita a druhá polovina, tj. výstupní část je naplněna čerstvým molekulovým sítem 5 A, které eliminuje zhoršené kinetické parametry adsorpce použitých molekulových sít s garančně prošlou lhůtou.Fig. 3 shows the relative course of adsorption in a flow adsorber, where η is defined as the ratio of CO2 adsorption (at a constant inlet CO2 concentration of 10 ppmj at a distance from the beginning (z is defined as the distance from the beginning and height of the adsorber) to equilibrium adsorption at 10 ppm CO2 Despite the fact that the equilibrium adsorption data between the fresh and used 5 A molecular sieves (Ca-form) does not differ significantly, as shown in Fig. 4 (indicating experimental CO2 adsorption isotherms at 298 K on fresh molecular sieves 5). A (Ca-form) and the molecular network after the guarantee deployment of type 5 A (Ca-form), the kinetic data shown in Fig. 1B indicate an increase in desorption rate for the used 5 A (Ca-form j) molecular sieves, resulting in shortening CO2 elution times, as evidenced by the results shown in Figure 3 A for fresh and unused molecular sieves 5 A (Ca-form) and 3 B Fig. 3C shows the filling method according to the invention, wherein the first half of the filling is filled with the used 5 A molecular sieve, where this adsorbent is completely equal to the new sieve as it works at equilibrium In both conditions, the adsorption capacity is practically the same and the other half, ie the outlet part is filled with fresh 5 A molecular sieve, which eliminates the impaired kinetic parameters of adsorption of the used molecular sieves with the guaranteed time period.

Třetí možnost využití vynálezu je čištění plynu od stopových nečistot pomocí getrů, například od sirovodíku H2S a nižších merkaptanů, kde prvá část reaktoru se naplní v objemu 50 až 75 % upotřebeným getrem, jehož obsah nečistoty je minimální a fyzikální a sorpční vlastnosti (například měrný povrch) výrazně nepoklesly sintrováním mikkrokrystalků v procesu dlouhodobé detoxikace, druhá část reaktoru se doplní novým, dosud nevyužívaným getrem. V řadě případů lze účinnost getru zvýšit malým zvýšením teploty o 5 až 10 K.A third possibility of using the invention is to purify the gas from trace impurities by getter, for example hydrogen sulphide H2S and lower mercaptans, where the first part of the reactor is filled with 50 to 75% spent getter, the impurity content being minimal and physical and sorption properties (e.g. ) did not decrease significantly by sintering the microcrystals in the process of long-term detoxification, the second part of the reactor is supplemented with a new, not yet used getter. In many cases, the efficiency of the getter can be increased by a small temperature increase of 5 to 10 K.

Způsob podle vynálezu je dále doložen 2 příklady.The process according to the invention is further illustrated by 2 examples.

Příklad 1Example 1

Na výrobě nízkotlakého polyetylénu při čištění etylénu C2H4 probíhá adsorpční proces odstraňování oxidu uhličitého CO2 na molekulovém sítu AW 09350 (5 A — Ca-forma) z plynného etylénu C2H4.For the production of low-pressure polyethylene for the purification of C2H4 ethylene, the adsorption process of the removal of CO2 on the molecular sieve AW 09350 (5 A - Ca-form) from the C2H4 ethylene gas is carried out.

Provozní cyklus uvedeného procesu s molekulovým sítem probíhá cca ve 4 až 5 denních intervalech střídavě vždy provoz — regenerace. Po využití deklarované životnosti molekulového síta AW 09350 (5 A — Ca-forma j, která je 2 roky takového provozu, nástává problém, zda molekulové síto vyměnit za nové nebo použité molekulové síto dále využít. Vzhledem k tomu, že navazující úsek výrobny je úsek polymerační, který je technologicky přímo závislý na kvalitě vyčištění oxidu uhličitého CO2 z etylénu C2H4, je rozhodnutí o dalším použití molekulového síta realizovatelné pouze na základě výsledků chemicko-fyzikálních analýz konkrétního molekulového síta.The operating cycle of the above mentioned process with molecular sieving takes place at approximately 4 to 5 daily intervals, alternating operation - regeneration. After utilizing the declared lifetime of the molecular sieve AW 09350 (5 A - Ca-form j, which is 2 years of such operation), the problem arises whether to replace the molecular sieve with a new or used molecular sieve. Polymerization, which is technologically directly dependent on the quality of carbon dioxide purification from C2H4 ethylene, is a decision to continue to use a molecular sieve only on the basis of the results of chemical-physical analyzes of a particular molecular sieve.

Etylén C2H4 se čistí od řady nežádoucích sloučenin, jmenovitě od oxidu uhličitého CO2, který do systému vstupuje a sekundárně vzniká oxidací oxidu uhelnatého CO, adsorpcí na molekulovém sítu 5 A.The C2H4 ethylene is purified from a number of undesirable compounds, namely carbon dioxide that enters the system and is secondarily formed by the oxidation of CO by adsorption on a 5 A molecular sieve.

Účinnost adsorbentu lze posoudit z adsorpčních isotherm, kdy v prvém přiblížení lze použít Langmuirovu isothermu G = G(Sj.r+^pG hmotnost adsorbátu,The adsorbent efficiency can be assessed from the adsorption isotherms, where Langmuir isotherm G = G ( S j r + ^ p G adsorbate mass,

G(Jj) sorpční kapacita na jednotku hmoty adsorbentu, p parciální tlak adsorbátu, a konstanta.G (Jj) sorption capacity per unit of adsorbent mass, p partial adsorbate pressure, and constant.

Porovnáním čerstvého a použitého adsorbentu, především konstant G(£) lze zjistit stupeň desaktivace molekulového síta.By comparing the fresh and used adsorbent, especially the constants G (?), The degree of molecular sieve deactivation can be ascertained.

Jsou-li hodnoty konstant G(£] a a téměř shodné, lze vyslovit soud, že vzorky molekulového síta nejsou toxikovány.If the values of the constants G (£) a and are almost identical, it can be concluded that the molecular sieve samples are not toxic.

Byly analyzovány 4 namátkově odebrané vzorky molekulového síta AW 09350 (5 A — — Ca-forma j a výsledky porovnány s novým molekulovým sítem. (MS v provozním využi246521 tí 1 rok). Lze konstatovat (viz obr. 1, tab. 1), že adsorpce probíhá shodně, s přihlédnutím k experimentálním chybám a homogenitě vzorků a použité molekulové síto je zcela rovnocenné čerstvému molekulovému sítu, kdy navíc obsah uhlíku C je shodný a nižšíFour randomly sampled AW 09350 molecular sieve samples were analyzed (5 A - - Ca form was compared with the new molecular sieve (MS in operational use 246521 for 1 year). It can be stated (see Fig. 1, Table 1) that adsorption is the same, taking into account the experimental errors and homogeneity of the samples and the molecular sieve used is completely equivalent to the fresh molecular sieve, whereby the carbon content of C is equal and lower

Tabulka 1. Konstanty Langmuirovy isothermy než 0,45 % hmot. (viz tab. 1). Vzhledem k omezené mechanické pevnosti je nutno vytřídit z použitého molekulového síta část, která dosud vykazuje dostatečnou pevnost. Tímto vytříděným použitým sorbentem se naplní 60 % objemu na vstupu do adsorpce.Table 1. Langmuir isotherm constants greater than 0.45 wt. (see Table 1). Due to the limited mechanical strength, it is necessary to separate from the molecular sieve used a part which still has sufficient strength. The sorbent used is screened to fill 60% of the volume at the inlet to the adsorption.

H2OH 2 O

G(2) aG (2) a

nový vzorek new pattern 169,38 169.38 0,5664 0.5664 použitý vz. 1 used vz. 1 156,94 156.94 0,5547 0.5547 použitý vz. 2 used vz. 2 164,64 164.64 0,4620 0.4620 použitý vz. 3 used vz. 3 171,56 171.56 0,5335 0.5335 použitý vz. 4 used vz. 4 180,96 180.96 0,5155 0.5155

CO2 CCO2 C

G(2) a .0/0G (2) and .0 / 0

145,05 145.05 0,6099 0.6099 0,45 0.45 142,82 142.82 0,6274 0.6274 0,17 0.17 140,35 140.35 0,7718 0.7718 0,21 0.21 162,44 162.44 0,5806 0.5806 0,37 0.37 171,38 171.38 0,6223 0.6223 0,42 0.42

Tímto způsobem se dosáhne toho, že do adsorbéru se doplní jen z 40 % čerstvého molekulového síta při zachování požadované účinnosti procesu.In this way, only 40% of the fresh molecular sieve is filled into the adsorber while maintaining the desired process efficiency.

Příklad 2Example 2

Čištění etylénu C2H4 od sirných sloučeninPurification of C2H4 ethylene from sulfur compounds

Na výrobě nízkotlakého polyetylénu při čištění etylénu C2H4 probíhá odstraňování sirných sloučenin z plynného C2H4. Reakce probíhá na getru tvořeném oxidem zinečnatým ZnO podle zjednodušeného schématu:The production of low pressure polyethylene in the purification of C2H4 ethylene is carried out by the removal of sulfur compounds from the C2H4 gas. The reaction is carried out on a zinc oxide getter according to the simplified scheme:

°CNoc: 2 ° C

ZnO + H2S-----► ZnS + H2OZnO + H2S ----- ► ZnS + H2O

Garantovaná životnost getru jsou 2 roky. Getr nelze na provozním zařízení regenerovat, tudíž po využití své doby životnosti je určován k likvidaci.The guaranteed lifetime of the getter is 2 years. The getter cannot be regenerated on the plant, so it is destined for disposal after its useful life.

Dokonalá funkce uvedeného procesu je nezbytná pro funkci následujícího stupně hydrogenace C2H4, která v případě přítomnosti sirných sloučenin ztrácí svoji spolehlivost.The perfect function of this process is necessary for the function of the next stage of C2H4 hydrogenation, which loses its reliability when sulfur compounds are present.

Rozhodnutí o dalším použití getru je realizovatelné pouze na základě výsledků chemickofyzikálních analýz konkrétního getru.The decision to further use the getter is only feasible based on the results of chemical-physical analyzes of the particular getter.

Etylén je zbavován od sirných sloučenin (H2S, SO2 atd.) na oxidu zinečnatém, kde v prvé fázi dochází k chemisorpci S2- na vytvoření —SH a —OH skupin a ve druhé fázi ke vzniku ZnS na následné difúzi S2- iontů do mřížky objemové fáze oxidu zinečnatého, čímž se systém v podstatě autoregeneruje.Ethylene is deprived of sulfur compounds (H2S, SO2, etc.) on zinc oxide, where in the first phase S 2 is chemisorbed - to form —SH and —OH groups and in the second phase to form ZnS for subsequent diffusion of S 2 - ions into of the zinc oxide bulk phase, thereby substantially self-regenerating the system.

Funkce systému odpovídá v podstatě getru pracujícímu na chemisorpčním principu a v následné fázi na difúzi povrchových S2iontů do objemové fáze, kde se výsledně ustanoví rovnováha mezi koncentrací povrchových iontů S2_ a iontů S2- v celé objemové fázi.The function of the system essentially corresponds to a getter working on the chemisorption principle and in the subsequent phase to diffuse the surface S 2 ions into the bulk phase, where the equilibrium between the concentration of surface ions S 2 and the ions S 2 is established in the whole volume phase.

Vzhledem k typické funkci systému pracujícího jako adsorbent (s chemisorpčním a následně difúzním mechanismem) na základě poznatků o ukládání stopových prvků v zrnech katalyzátorů, kdy se koncentrují v povrchových vrstvách katalyzátorů a především na vstupech do reaktorů (chemisorpční teorie otrav] probíhá ukládání S2- tj. toxikace adsorbentu především na vstupu do reaktoru (věže) a šířka toxikované zóny je především funkcí koncentrace sirných sloučenin v čištěném médiu.Given the typical function of an adsorbent system (with a chemisorption and then diffusion mechanism) based on the knowledge of trace element deposition in catalyst grains, where they concentrate in catalyst surface layers and especially at reactor inlets (chemisorption poisoning theory), deposition of S 2 - ie the adsorbent toxic mainly at the inlet to the reactor (tower) and the width of the toxic zone is primarily a function of the concentration of sulfur compounds in the purified medium.

Vzhledem ke konstantní situaci lze předpokládat, že toxikace getru ZnO je zónově omezená.Given the constant situation, it can be assumed that the ZnO getter's toxicity is zone-restricted.

Po odebrání vzorků použitého getru se provede jejich fyzikálněchemický rozbor, zejméjména stanovení ZnO, ZnS v hmot., rentgenografické zhodnocení. Na základě těchto rozborů bylo 55 % objemu na vstupu do procesu naplněno použitým getrem, zbylých 45 procent objemu bylo vyplněno novým getrem při zachování požadovaného účinku.After taking the samples of the used getter, their physico-chemical analysis is carried out, in particular the determination of ZnO, ZnS in mass, and X-ray evaluation. Based on these analyzes, 55% of the inlet volume was filled with the getter used, the remaining 45% of the volume was filled with the new getter while maintaining the desired effect.

Claims (4)

PREDMETSUBJECT 1. Způsob odstraňování nečistot z průmyslových plynů adsorpcí, například etylénu, zejména čištění plynů od stopových nečistot v oblasti koncentrací pod ppm, například H2S a nižších merkaptanů, oxidu uhličitého apod., na adsorbentech typu alumogel nebo/a silikagel nebo/a molekulové síto, nebo/a na getrech typu oxid zinečnatý, oxid měďný apod., vyznačený tím, že čištěný průmyslový plyn prochází v průběhu čištění poVYNALEZU stupně nejméně dvěma adsorbenty nebo/a getry lišícími se adsorpčními charakteristikami rovnovážnými nebo kinetickými, umístěnými ve vrstvách za sebou v jednom adsorpčním prostoru nebo v za sebou zařazených reaktorech.Process for removing impurities from industrial gases by adsorption, for example ethylene, in particular purifying gases from trace impurities in the concentration range below ppm, for example H 2 S and lower mercaptans, carbon dioxide and the like, on alumogel and / or silica gel and / or molecular sieve adsorbents, and / or zinc oxide, cuprous oxide or the like, characterized in that the purified industrial gas passes through at least two adsorbents and / or getters differing in adsorption characteristics, equilibrium or kinetic, arranged in layers one after the other in the adsorption phase space or in downstream reactors. 2. Způsob podle bodu 1 vyznačený tím, že 50 až 67 % objemu adsorbentu ve vstupní části adsorpce tvoří adsorbent typu alumo246521 gel nebo silikagel pracující v oblasti kapilární kondenzace a zbývajících 50 až 33 °/o objemu adsorbentu ve výstupní části procesu molekulární síto A, s výhodou A 4, přičemž relativní tlak vstupního adsorbátu, definovaný jako poměr koncentrace adsorbátu k tensi par adsorbátu za teploty adsorpce, se pohybuje v rozmezí 50 až 100 %.2. A process according to claim 1, wherein 50 to 67% of the adsorbent volume in the adsorption inlet portion is an alumo246521 gel or silica gel adsorbent operating in the capillary condensation region and the remaining 50 to 33% of adsorbent volume in the outlet of molecular sieve A; preferably A4, wherein the relative inlet adsorbate pressure, defined as the ratio of adsorbate concentration to adsorbate vapor at the adsorption temperature, is in the range of 50 to 100%. 3. Způsob podle bodu 1 pro sušení plynů vyznačený tím, že 50 až 67 % objemu adsorbentu ve vstupní části adsorpce tvoří použitý nebo regenerovaný alumogel, zbývajících3. A method according to claim 1 for drying gas, wherein 50 to 67% of the adsorbent volume in the adsorption inlet is used or regenerated alumogel, IXIX 50 až 33 % objemu adsorbentu ve výstupní části molekulové síto typu 3 A, přičemž případně výstupních cca 15 l0/o objemu tvoří čerstvý alumogel.50 to 33% by volume of the adsorbent in the downstream part a molecular sieve type 3A, where appropriate, the output of about 15 l0 / volume includes fresh alumogel. 4. Způsob podle bodu 1 vyznačený tím, že 50 až 67 % objemu na vstupu do sorpce tvoří upotřebený adsorbent nebo getr se zmenšenými difúzními koeficienty nebo elučními časy, zbývajících 50 až 33 % objemu tvoří čerstvý sorbent stejného typu, nebo účinnější pro sledovanou nečistotu.4. The process of claim 1 wherein 50 to 67% by volume at the inlet of the sorption is spent spent adsorbent or getter with reduced diffusion coefficients or elution times, the remaining 50 to 33% by volume is fresh sorbent of the same type or more effective for the impurity being monitored.
CS455384A 1984-06-15 1984-06-15 Removing method of impurities from industry gases by adsorption CS246521B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS455384A CS246521B1 (en) 1984-06-15 1984-06-15 Removing method of impurities from industry gases by adsorption

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS455384A CS246521B1 (en) 1984-06-15 1984-06-15 Removing method of impurities from industry gases by adsorption

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS246521B1 true CS246521B1 (en) 1986-10-16

Family

ID=5388562

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS455384A CS246521B1 (en) 1984-06-15 1984-06-15 Removing method of impurities from industry gases by adsorption

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS246521B1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3594983A (en) Gas-treating process and system
US5181942A (en) Continuous method for removing oil vapor from feed gases containing water vapor
US5656064A (en) Base treated alumina in pressure swing adsorption
EP0358915B1 (en) Prevention of membrane degradation
KR100291115B1 (en) Use of zeolites and alumina in adsorption processes
US4708853A (en) Mercury adsorbent carbon molecular sieves and process for removing mercury vapor from gas streams
CA1313939C (en) Desulphurisation by using separation stage for producing concentrate steam having high sulphur compound's content
US4493715A (en) Removal of carbon dioxide from olefin containing streams
US3981698A (en) Process for the removal of carbon dioxide from gases
CA2570562C (en) Adsorptive separation of gas streams
US4950311A (en) Heaterless adsorption system for combined purification and fractionation of air
US5919286A (en) PSA process for removel of nitrogen oxides from gas
US5755857A (en) Purification apparatus
US5415682A (en) Process for the removal of volatile organic compounds from a fluid stream
US5840099A (en) Process for the removal of water, CO2, ethane and C3 + hydrocarbons from a gas stream
US6824590B2 (en) Use of lithium-containing fau in air separation processes including water and/or carbon dioxide removal
WO1994015710A1 (en) A packed bed and process for removal of residual mercury from gaseous hydrocarbons
CA2023004C (en) Removal of trialkyl arsines from fluids
CA2360717C (en) Use of lithium-containing fau in air separation processes including water and/or carbon dioxide removal
US5557030A (en) Process for rejecting heavy hydrocarbons from light hydrocarbons gases
JP3084248B2 (en) Two-stage adsorption / separation equipment and method for recovering carbon dioxide from flue gas
CA1220773A (en) Mercury adsorbent carbon molecular sieves
US5160512A (en) Gas separation process
US5492684A (en) Graded-bed system for improved separations
US6165252A (en) Adsorption process and apparatus