DE2135122A1 - Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff und von Wasserstoff in definierten Anteilen enthaltenden Gemischen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff und von Wasserstoff in definierten Anteilen enthaltenden Gemischen

Info

Publication number
DE2135122A1
DE2135122A1 DE19712135122 DE2135122A DE2135122A1 DE 2135122 A1 DE2135122 A1 DE 2135122A1 DE 19712135122 DE19712135122 DE 19712135122 DE 2135122 A DE2135122 A DE 2135122A DE 2135122 A1 DE2135122 A1 DE 2135122A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
adsorption
hydrogen
gas
vacuum
adsorber
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
DE19712135122
Other languages
English (en)
Inventor
Guy Paris Simonet
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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 LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Publication of DE2135122A1 publication Critical patent/DE2135122A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/047—Pressure swing adsorption
    • B01D53/0476—Vacuum pressure swing adsorption
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/56—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by contacting with solids; Regeneration of used solids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10—Inorganic adsorbents
    • B01D2253/102—Carbon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10—Inorganic adsorbents
    • B01D2253/104—Alumina
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10—Inorganic adsorbents
    • B01D2253/106—Silica or silicates
    • B01D2253/108—Zeolites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/16—Hydrogen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/10—Single element gases other than halogens
    • B01D2257/102—Nitrogen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/50—Carbon oxides
    • B01D2257/502—Carbon monoxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
    • B01D2257/702—Hydrocarbons
    • B01D2257/7022—Aliphatic hydrocarbons
    • B01D2257/7025—Methane
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/80—Water
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/40011—Methods relating to the process cycle in pressure or temperature swing adsorption
    • B01D2259/40028—Depressurization
    • B01D2259/40032—Depressurization with three sub-steps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/404—Further details for adsorption processes and devices using four beds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/414—Further details for adsorption processes and devices using different types of adsorbents
    • B01D2259/4141—Further details for adsorption processes and devices using different types of adsorbents within a single bed
    • B01D2259/4145—Further details for adsorption processes and devices using different types of adsorbents within a single bed arranged in series
    • B01D2259/4146—Contiguous multilayered adsorbents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/26—Drying gases or vapours
    • B01D53/261—Drying gases or vapours by adsorption
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/042—Purification by adsorption on solids
    • C01B2203/043—Regenerative adsorption process in two or more beds, one for adsorption, the other for regeneration
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465—Composition of the impurity
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465—Composition of the impurity
    • C01B2203/047—Composition of the impurity the impurity being carbon monoxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465—Composition of the impurity
    • C01B2203/0475—Composition of the impurity the impurity being carbon dioxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465—Composition of the impurity
    • C01B2203/048—Composition of the impurity the impurity being an organic compound
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/20—Capture or disposal of greenhouse gases of methane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/151—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. CO2
    • Y02P20/156—Methane [CH4]

Description

Dr. Hans-HeinriA Willrath D_e2 WIESMDEN
Dr. Dieter Weber Postfa* 1327
DipL-Phys. Klaus Seiffert 2135122
PATENTANWÄLTE Telegr.mmadresse: WILLPATENT
Serie I786
L'Air Liquide, Societe Anonyme pour l'Etude et !'Exploitation des Procedes Georges Claude, 75 j quai d'Orsay, Paris 7&me Frankreich
Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff und von Wasserstoff in definierten Anteilen enthaltenden Gemischen
Priorität:; v. l6.Juli 1970 in Frankreich Anm.No.: 70 26 211
Die Erfindung hat ein Verfahren und eine Anlage zur Behandlung von Gasströmen zum Gegaistand, die einen überwiegenden Gehalt an Wasserstoff und mindestens eine zweite gasförmige Verbindung enthalten, und das Verfahren hat den Zweck, einerseits Wasserstoff großer Bänheit und andererseits Gemische mit definierten molaren Anteilen an Wasserstoff und des zweiten Gasbestandteiles zu erzeugen.
Es ist möglich, aus einem Gasstrom, der Wasserstoff als überwiegenden Bestandteil und einen zweiten Gasbestandteil enthält, ein Gemisch aus Wasserstoff und dem anderen Gasbestandteil in definierten Molanteilen herzustellen, indem man den überschüssigen Wasserstoff, der sich in dem Ausgangsgasstrom befindet, entfernt. Die im allge-
109884/1765 - 2 -
meinen zur Erreichung dieses Zieles verwendeten Methoden sind bekannt. Sie bestehaa insbesondere in Was chineth öden, wobei die physikalische Erscheinung einer Absorption auftritt oder in Verflüssigungsmethoden, die auf den Unter-, schieden der Kondensationspunkte der verschiedenen Bestandteile des Gasstromes beruhen.
Diese bekannten Methoden haben jedoch eine gewisse Anzahl von Mängeln. So verlangt die Verflüssigungsmethode, daß man bei tiefen Temperaturen arbeitet, was erhebliche Energiekosten erfordert und Schwierigkeiten der Wärmeisolierung und Komplikationen hinsichtlich der Betriebsweise der verschiedenen Anlagen mit sich bringt. Der Hauptmangel dieser bekannten Methoden besteht jedoch in der Unmöglichkeit j den entfernten Fasserstoff in einem befriedigend reinen Zustand aufzufangen. Die Entfernung von Wasserstoff durch Verflüssigung führt zu einem Wasserstoff, dessen Reinheit in der Größenordnung von 98 *?° liegt , und dieser Reinheitsgrad ist recht ungenügend für zahlreiche Verwendungszwecke.
Die Erfindung hat siäa. deshalb die Aufgabe gestellt, Verfahren und Anlagen zu entwickeln, die im Gegensatz zu den bekannten Verfahren und Vorrichtungen außerdem keinerlei Trägheit beim Anlaufen und den Vorteil bieten, daß sie sich leicht automatisieren lassen.
Die Erfindung hat ein Herstellungsverfahren für Wasserstoff großer Reinheit und des Wasserstoffs und einen zwei-
109884/1765 _ 3 _
ten Gasbestandteil in definierten Molverhältnissen enthaltenden Gemisches aus einem Gasstrom zum Gegenstand, der Wasserstoff als überwiegenden Bestandteil und diesen zweiten Gasbestandteil enthält, wobei man einen Teil des Gasstromes eiler Behandlung zur Abtrennung des überschüssigen Wasserstoffes unterzieht, eine an dem zweiten Gasbestandteil reiche Gasfraktion gewinnt und diese Gasfraktion in den anderen Teil des Gasstromes schickt, und das Verfahren ist dadunh gekennzeichnet, daß man diese Behandlung durch Überleitung über mindestens eine Ab- * sorptionsmasse durchführt und die an dem zweiten Bestandteil reiche Gasfraktion im Verlauf der Desorption der Adsorptionsmasse gewinnt.
Die Erfindung hat ferner ein Verfahren zum Gegenstand, bei dem .. die Behandlung durch Überleitung des Teiles des Stromes über mindestens zwei getrennte Adsorptionsstrecken im abwechselnden Betrieb erfolgt. Vorzugsweise besitzt jede Strecke mindestens eine Anfangsadsorptions- j
zone und eine Endadsorptionsζone, wobei das Gasgemisch durch Regenerierung der Massen mit Desorption durch Druckentlastung und Vakuumanlegung bei verschiedenen restlichen Drücken zurückgewonnen wird und die Endzone durch ein stärkeres Vakuum regeneriert wird als die Anfangszone .
Das Verfahren nach der Erfindung ist besonders anwendbar auf die Behandlung von Strömen aus Wasserstoff und Kohlenoxyd oder Strömen aus Wasserstoff und Stickstoff zwecks
1 09884/ 1765 _ k _
Herstellung von Wasserstoff großer Reinheit und Gemischen aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid, die sich beispielsweise für Hydroformylierungsreaktionen eignen, oder von Gemischen von Wasserstoff und Stickstoff, beispielsweise für die Herstellung von Ammoniak.
Gemäß einer Ausführungsforra der Erfindung erfolgt die Adsorption in zwei Stufen von unterschiedlichem Druck, und zwar die eine Stufe bei isobarem Betrieb der Adsorp- ψ tionszone und die andere Stufe im Verlauf des ersten Teiles des Vorganges unter Entspannung.
Die Erfindung hat auh eine Anlage zur Herstellung von reinem Wasserstoff und Gemischen aus Wasserstoff und einem zweiten Gasbestandteil zum Gegenstand, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie an einer Hauptleitung eine Abzweigung aufweist, auf der eine Adsorptionsstrecke und mindestens ein Gerät zur Vakuumerzeugung angeordnet sind. L· Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind mindestens zwei adsorberbildende Adsorptionsstrecken in Reihe an der Abzweigung angeordnet, und diese Reihen besitzen mindestens einen Anfangsadsorber und einen Endadsorber in Richtung der Adsorption. Vorzugsweise ist das Eintrittsende jedes Adsorbers in Adsorptionsrichtung an die Geräte zur Vakuumerzeugung angeschlossen, die aus einer Bäierie von parallalgeschaiteten Vakuumpumpen für den Anfangsadsorber bzw. aus einer oder mehreren Vakuumpumpen bestehen, die die Erzielung eines höheren Vakuums
109884/1785 ~ 5 "
für den Endadsorber gestatten.
Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, ohne daß die Erfindung hierauf beschränkt wäre.
Fig.l zeigt ein Schema einer Herstellungsanlage für reinen Wasserstoff und ein CO-H_-Gemisch in definierten Anteilen aus einem Naturgas oder einem Naphtha.
Fig.2 zeigt im einzelnen den Teil der Anlage, der in Fig.l die Bezugszahl 3 trägt.
Bei der Anlage der Fig.l wird das erste Ausgangsmaterial, z.B. Naturgas oder Naphtha, durch Reformierung mit Dampf in einem Ofen 1 unter einem gewissen Druck von beispielsweise 15 bis 30 bar behandelt, und die Regelung erfolgt in der Weise, daß man am Ausgang des Ofens 1 einen geringen Gehalt an N„ und CH, erhält. Nach Abkühlen wird das erhaltene Gasgemisch durch Waschung in einer Anlage von Kohlensäure befreit. Am Austritt aus der Anlage 2 hat das Gemisch folgende angenäherte Zusammensetzung ι
H2 70 bis 25 75 *
CO etwa 2 *
CH+N, etwa *
109884/1765
Der. Anteil Q' dieses Gases (immer unter Druck) wird dann in eine Adsorptionsanlage 3 bei Umgebungstemperatur derart behandelt, daß ein Teil des Wasserstoffs aus der Strömungsmenge Q entfernt wird. Dieser Teil besitzt einen Überschuß in bezug af CO, um ein Verhältnis H :C0 entsprechend dem gewünschten Veiaältnis zu erhalten.
Der Ifasserstoff kann in zwei Fraktionen abgezogen werden, einer Fraktion A von hoher Reinheit (weniger als 100 vpm Verunreinigungen mit CO+CO„ ^ 10 vpm) und unter einem Druck nahe demjenigen der Strömung Q, und eine Fraktion B von geringerer Reinheit, z.B. 99?5 "pt die bei einem niedrigeren Druck, ZoB. einige Bar, zur Verfügung stellt.
Die Extraktreste dieser Adsorptions einheit 3. die praktisch das gesamte CO enthalten, das sich in der Strömungsmenge Q1 befindet, werden bei E unter Luftdruck gewonnen, um mit dem nicht in der Adsorptxonsexnheit 3 behandelten Teil Q1' vermischt zu werden. Die angestrebte Mischung von Hp+CO steht so bei F unter einem Druck, sehr nahe demjenigen des Reformierungsofens, zur Verfügung, und die Ausbeute an CO liegt sehr nahe bei 100 c]o.
Die Adsorptionseinheit 3 ist in Fig.2 dargestellt. Diese Anlage weist vier Gruppen aus je zviei Adsorber 9 und auf (9a, 9b, 9c, 9d bzw. 10a, 10b, 10c, lOd). Der erste Adsorber 9 enthält Schichten aus drei verschiedenen Adsorbentien: Tonerde, Aktivkohle, Zeolith 5A; er hält die
109884/1765 - 7 -
Feuchtigkeit, das Methan und den größten Teil des Stickstoffes und Kohlenoxyds zurück. Der zweite Adsorber 10 enthält Zeolith 5A und gestattet die restliche Festlegung des Stickstoffes und des Kohlenoxyds. Diese Unterteilung in zwei Adsorber 9 und 10 gestattet, den ersten Adsorber unter nur relativ niedrigem Vakuum zu regenerieren, während der zweite unter dem für die Erzeugung des reinen Gases notwendigen Vakuum regeneriert wird.
Die beiden Vakua \vrerden erzielt durch vier parallel geschaltete Pumpen P- für die erste Kolonne, und durch exne einzige Pumpe P_ für die zweite Kolonne. Die Adsorber 9 und 10 behandeln nur den notwendigen Texl des Gemisches für die Entfernung der gewünschten Wasserstoffmenge. Die Verunreinigungen, also das Kohlenmonoxyd, werden durch einen Kompressor h aufgefangen und wieder verdichtet und dem Eintrittsgas beigemischt, das nicht behandelt worden ist.
In dem Abzug des reinen Wasserstoffs gewährleistet eine Pufferkapazität CT eine kontinuierliche Lieferung während der Zeit der Ventilbetätigung. Die Pufferkapazität D spielt dieselbe Rolle für die erzeugte Mischung von H und CO.
Da der isotherme Adsorptionscyclus in vier Phasen unterteilt ist, ist die Arbeitsweise des Adsorptionscyclus
folgende:
109884/1765
Phase I
Phase II
Anstieg der Front der Verunreinigungen in der Gruppe der beiden Adsorber durch Einführung von reinem Wasserstoff durch das Abzugsende der Kolonnen bis auf 15 bar (an der abstromseitigen Pufferkapazität CT abgezapfter reiner Wasserstoff) (Ventile 11 und 14 sind offen, Ventile 12, 13, 15, 16, 17 und 18 sind geschlossen).
Einlaß des zu zerlegenden Gases in die beiden Adsorber und gleichzeitige isobare Abziehung von reinem Fassetstoff unter dem Druck von 15 bar (Ventile 16, lk und 13 sind offen, Ventile 11, 12, 15, 17 und 18 sind geschlossen)
Phase III
Diese Phase ist in zwei Zeiten unterteilt: Entspannung bis auf einen Zwischendruck (Ventile Ik und 12 sind offen, Ventile 11, 13, 15, 16, 17 und 18 sind geschlossen), Hierbei erfolgt die Erzeugung von Wasserstoff geringerer Reinheit.
bj_ Vervollständigung dieser Entspannung bis auf Luftdruck unter Gewinnung von Gas in Leitungl8' zvrecks Beförderung zum Kompressor für die Wiederverdicfctung des Gemisches (Ventile
109384/1785 _ 9 _
und 18 sind offen, Ventile 11, 12, 13, 15, 16 und 17 sind geschlossen).
Phase IV
Regenerierung durch Evakuierung der beiden Adsorber. Der erste Adsorber wird an die vier Pumpen angeschlossen, was ein Vakuum der Größenordnung von 10 mm in der Kolonne sicherstellt, während der zweite Adsorber an eine Pumpe angesnlossen wird, die ein Vakuum der Größenordnung von 1 mm sicherstellt. (Ventile 17 und 15 sind offen, Ventile 11, 12, 13, 14, 16 und 18 sind geschlossen). Die Druckseite der Pumpen ist mit der Eingangsseite des Wiederverdichtungskompressors 4 für die Restfraktionen verbunden.
Die in Fig.2 dargestellte Anlage arbeitet in der Weise, daß beispielsweise die Phase I sich in der Adsorbergruppe 9a und 10a, die Phase II in der Adsorbergruppe 9b und 10b, die Phase III in der Adsorbergruppe 9ö und LOc und die Phase IV in der Adsorbergruppe 9d und 1Od abspielt. Natürlich arbeiten diese Adsorbergruppen durch Umschaltung derart, daß einer der Adsorber immer in Adsorption arbeitet und man daher eine kontinuierliche Erzeugung von reinem Wassestoff und gewünschter Mischung erhält. Aus Gründen der Klarheit werden nachstehend die vier Phasen unter Bezugnahme auf eine einzige Adsorptionsgruppe untersucht. Beispielsweise wird nachstehend die Arbeitsweise einer Adsorptioneeinheit gemäß der Erfindung
109884/1768 - io -
bei Umgebungstemperatur zwaks Erzeugung eines äquimolaren Gemisches von H_ und CO beschrieben.
Man geht aus von einer Strömungsmenge Q von 25 321 Nm /h eines Gasgemisches von 15 bar, enthaltend
CO 24,9 ^ N2 0,2 fo
Ein Teil dieses Gemisches Q' , gMch 18 365 Km/h wird in
die Anlage 3 gebracht. Ducch Ventil 13 und Leitung A c?ieht man etwa 6 5OO Nm /h eines H_ (weniger als 10 vpm CO) gemäß Phase II ab. Anschließend erfolgt eine Entspannung bis auf einen Druck, entsprechend der Entfernung von 5 400 Nm /h zusätzlich zu der Erzeugung von 6 500 Nm /h, die in Phase II gewonnen wurden, und diese Entspannung wird bis auf Luftdruck vervollständigt (Phase III). Diese 5 400 Nm /h
stehen bei 1 ata in Leitung B zur Verfügung, während
an CO angereicherte Fraktion den Adsorber 9a. durch Ventil 18 und Leitung 18' verläßt.
Dann regeneriert man mittels Vakuum die beiden Adsorber
(Phase IV) und erhält bei E 6 465 Nm /h des Gemisches,
enthaltend
N2 20,4 % co 70,7 % CH4+N2 8,9 ^.
109884/1785
- li -
Diese 6 U65 Nm3/ti aem±scii werdGn w±&de3r aujr 13 ata ver_ dichtet, um mit dem Anteil Q'' gleich 6 95& Nm^/h vermischt zu werden, der nicht in der Vorlage 3 behandelt wurde. Die durch Vereinigung der beiden Ströme erhaltene Mischung F besteht aus ¥> 421 Nm /h, die unter 15 ata verfügbar sind und etwa 46,8 1Jo CO und etwa 46,8 cja !!„ enthal ten.
Dear gesamte Energieaufwand liegt in der Größenordnung von \
1 600 kwh/h, die sich verteilen auf 700 k"rfl/h für die Vakuumpumpen und
900 k>jh/h für den Wiederverdichtungskompressor des Gemisches H„+CO.
Natürlich ist die Erfindung keineswegs auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern zahlreichen Abwandlungen zugänglich, die sich für den Fachmann ohne Abweichung vom Erfindungsgedanken ergeben,
109884/1765 " 12 "

Claims (16)

Patentansprüche
1.) Verfahren zur Herstellung τοη Wasserstoff großer Reinheit und eines Geraisches mit Wasserstoff und einem zweiten Gasbestandteil in definierten Molanteilen aus einem Gasstrom, der Wasserstoff als überwiegenden Bestandteil und den zweiten Gasbestandteil enthält, wobei man einen Teil des Gasstroms einer Behandlung zur Abtrennung des überschüssigen Wasserstoffes unterzieht, eine an dem zwexten Gasbestandteil reiche Gasfraktion gewinnt und diese Gasfraktion in den anderen Teil des Gasstromes schickt, dadurch gekennzeichnet, daß man die Behandlung mittels Überleitens über mindestens eine Adsorptionsmasse durchführt und die an dem zweiten Bestandteil reiche Gasfraktion im Verlauf der Desorption der Adsorptionsmasse gewinnt.
2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Behandlung durch Überleitung des Anteiles des Stromes fe über mindestens zwei getrennte Adsorptionsstrecken in alternierender Arbeitsweise durchgeführt wird=
3.) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Adsorptionsstrecke mindestens eine Anfangsadsorptionszone und eine Endadsorptxonszone aufweist und daß das Gasgemisch durch Regenerierung der Massen mittels Desorption durch Druckminderung und Vakuumanlegung bei verschiedenen Restdrücken gewonnen wird, wobei die Endzone durch höheres Vakuum als die Anfangszone regeneriert
wlrd· 109884/1765
1 1
4.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorption in zwei Stufen bei unterschiedlichen Drücken erfolgt, und zwar die eine Stufe während des Isobaren Arbeit ens der Adsorptionszone und die andere Stufe während des ersten Teiles der Arbeit unter Entspannung.
5·) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis k, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anstieg der Front anschließend an die Anlegung an Vakuum der isobaren Adsorptionsstufe vorausgeht.
6.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die desorbierten Fraktionen in einen anderen Teil des Hauptstromes nach Wieder-verdichtung zurückgeschickt werden.
7·) Verfahren mch einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Gasbestandteil aus Kohlenmonoxyd besteht.
8.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Gasbestandteil aus Stickstoff besteht.
9.) Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie an einer Hauptleitung eine Abzweigung aufweist, an der mindestens eine Adsorptionsstrecke und mindestens ein Vakuum-
109884/1765 _ lk _
gerät angeordnet sind.
10.) Anlage nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, daß zwei Adsorptionsstrecken, die vorzugsweise aus in Reihe geschalteten Adsorbern bestehen, an der Abzweigung angeordnet sind.
11.) Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ^ jede Adsorptionsstrecke mindestens einen Anfangsadsorber
und einen Endadsorber in Adsorptionsrichtung aufweist und das Ende jedes Adsorbers an ein Vakuumgerät angeschlossen ist.
12.) Anlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Anfangsadsorber an eine Batterie von parallelgeschalteten Vakuumpumpen angeschlossen ist.
13.) Anlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Ρ der Endadsorber an mindestens eine Vakuumpumpe angeschlossen ist, die die Erzielung eines höheren Vakuum gestattet als es durch die Batterie erhalten wird.
Ik.) Anlage nach Anspruch Id. und 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Pufferkapazität in der Abzweigung angeordnet ist.
15·) Anlage nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Endadsorber zwei Leitungen für den Aus-
109884/1765
tritt von isobarem Wasserstoff bzw. von entspanntem Wasserstoff besitzen.
16.) Anlaße nach einem der Ansprüche 10 bis Ik, dadurch gekonnzeichnet, daü zwischen den Vakuumpumpen und dem äußersten Teil der Abzxieigung ein Kompressor angeordnet ist.
109884/1765
BAD ORIGINAL
DE19712135122 1970-07-16 1971-07-14 Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff und von Wasserstoff in definierten Anteilen enthaltenden Gemischen Pending DE2135122A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR7026211A FR2097633A5 (de) 1970-07-16 1970-07-16

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2135122A1 true DE2135122A1 (de) 1972-01-20

Family

ID=9058750

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19712135122 Pending DE2135122A1 (de) 1970-07-16 1971-07-14 Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff und von Wasserstoff in definierten Anteilen enthaltenden Gemischen

Country Status (11)

Country Link
US (1) US3720042A (de)
AU (1) AU449013B2 (de)
BE (1) BE770056A (de)
CA (1) CA953655A (de)
DE (1) DE2135122A1 (de)
ES (1) ES393150A1 (de)
FR (1) FR2097633A5 (de)
GB (1) GB1362567A (de)
LU (1) LU63532A1 (de)
NL (1) NL7109681A (de)
ZA (1) ZA714386B (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3335087A1 (de) * 1983-09-28 1985-04-11 Didier Engineering Gmbh, 4300 Essen Verfahren zur erzeugung von ammoniak-synthesegas

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE792039A (fr) * 1971-11-30 1973-05-29 Air Liquide Procede et installation de fractionnement d'un melange gazeux par adsorption
DE2460513C3 (de) * 1974-12-20 1979-01-25 Linde Ag, 6200 Wiesbaden Verfahren und Vorrichtung zur Zerlegung von Gasgemischen durch adiabatische Ad- und Desorption
US3989484A (en) * 1975-03-11 1976-11-02 The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration Separation of isotopes by cyclical processes
US4013429A (en) * 1975-06-04 1977-03-22 Air Products And Chemicals, Inc. Fractionation of air by adsorption
JPS5299973A (en) * 1976-02-18 1977-08-22 Toray Ind Inc Adsorption and separation apparatus of mixed gas
FR2363362A1 (fr) * 1976-09-07 1978-03-31 Air Liquide Procede de traitement, par adsorption, d'un melange gazeux
US4077780A (en) * 1976-10-20 1978-03-07 Union Carbide Corporation Recovery of hydrogen and nitrogen from ammonia plant purge gas
DE2729558C3 (de) * 1977-06-30 1983-12-08 Bergwerksverband Gmbh, 4300 Essen Adsorptions/Desorptionsverfahren zur Gewinnung von Wasserstoff
US4264340A (en) * 1979-02-28 1981-04-28 Air Products And Chemicals, Inc. Vacuum swing adsorption for air fractionation
US4331456A (en) * 1979-06-08 1982-05-25 John Zink Company Process for recovering hydrocarbons with air-hydrocarbon vapor mixtures
US4233038A (en) * 1979-08-06 1980-11-11 Air Products And Chemicals, Inc. Reactivation system for water-carbon dioxide adsorbers
JPS59195502A (ja) * 1983-04-15 1984-11-06 Toyo Eng Corp アンモニア合成ガスの製造法
ZA849756B (en) * 1983-12-15 1986-06-25 Bergwerksverband Gmbh Process for isolating and recovering gases which are relatively strongly adsorbable on adsorbents from gas mixtures which otherwise essentially contain only less strongly adsorbable gases
JPS61106403A (ja) * 1984-10-30 1986-05-24 Toyo Eng Corp アンモニア合成ガスの精製法
US4530705A (en) * 1984-04-16 1985-07-23 Firey Joseph C Cyclic gas separator
US4636226A (en) * 1985-08-26 1987-01-13 Vbm Corporation High pressure oxygen production system
US4812147A (en) * 1985-11-08 1989-03-14 Union Carbide Corporation Multicomponent adsorption process
US4705541A (en) * 1987-02-12 1987-11-10 Air Products And Chemicals, Inc. Production of mixed gases of controlled composition by pressure swing adsorption
US5234472A (en) * 1987-11-16 1993-08-10 The Boc Group Plc Separation of gas mixtures including hydrogen
US4957514A (en) * 1989-02-07 1990-09-18 Air Products And Chemicals, Inc. Hydrogen purification
FR2682612B1 (fr) * 1991-10-17 1993-12-03 Air Liquide Procede de production d'un gaz a teneur substantielle en oxygene.
FR2684023B1 (fr) * 1991-11-26 1994-01-14 Air Liquide Procede de production d'un gaz a teneur substantielle en oxygene.
CA2133301A1 (en) * 1993-10-06 1995-04-07 Ravi Kumar Pressure swing adsorption process for purifying a high pressure feed gas mixture with respect to its less strongly adsorbed component
US5669960A (en) * 1995-11-02 1997-09-23 Praxair Technology, Inc. Hydrogen generation process
US5656067A (en) * 1996-02-23 1997-08-12 Air Products And Chemicals, Inc. VSA adsorption process with energy recovery
US5656068A (en) * 1996-02-29 1997-08-12 Praxair Technology, Inc. Large capacity vacuum pressure swing adsorption process and system
ATE261757T1 (de) * 1996-12-11 2004-04-15 Sgi Prozess Technik Gmbh Verfahren zum betrieb einer druckwechselanlage zur gewinnung von sauerstoff aus der luft
DE29719775U1 (de) * 1996-12-11 1998-02-05 Sgi Prozess Technik Gmbh Druckwechselanlage zur Gewinnung von Sauerstoff aus der Luft
US6340382B1 (en) * 1999-08-13 2002-01-22 Mohamed Safdar Allie Baksh Pressure swing adsorption process for the production of hydrogen
US6660064B2 (en) * 2002-03-08 2003-12-09 Air Products And Chemicals, Inc. Activated carbon as sole absorbent in rapid cycle hydrogen PSA
US7404846B2 (en) * 2005-04-26 2008-07-29 Air Products And Chemicals, Inc. Adsorbents for rapid cycle pressure swing adsorption processes
US7591985B2 (en) 2007-05-31 2009-09-22 Metaloid Precursors, Inc. Method for purifying germanium hydrides
JP5675505B2 (ja) * 2011-06-07 2015-02-25 住友精化株式会社 目的ガス分離方法、および目的ガス分離装置
JP7374925B2 (ja) * 2018-11-19 2023-11-07 住友精化株式会社 ガス分離装置及びガス分離方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3335087A1 (de) * 1983-09-28 1985-04-11 Didier Engineering Gmbh, 4300 Essen Verfahren zur erzeugung von ammoniak-synthesegas

Also Published As

Publication number Publication date
GB1362567A (en) 1974-08-07
US3720042A (en) 1973-03-13
BE770056A (fr) 1972-01-17
LU63532A1 (de) 1971-11-16
FR2097633A5 (de) 1972-03-03
CA953655A (en) 1974-08-27
NL7109681A (de) 1972-01-18
AU449013B2 (en) 1974-05-30
AU3120571A (en) 1973-01-18
ZA714386B (en) 1972-04-26
ES393150A1 (es) 1974-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2135122A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff und von Wasserstoff in definierten Anteilen enthaltenden Gemischen
EP0157939B1 (de) Verfahren zur Gewinnung von Sauerstoff mit einem geringen Argon-Anteil aus Luft
EP0146124B1 (de) Druckwechseladsorptionsverfahren
DE2854060C2 (de)
DE2724763C2 (de) Verfahren zum Reinigen und Zerlegen eines Gasgemisches
EP0072496B1 (de) Verfahren zur adsorptiven Zerlegung eines Gasgemisches
EP0083433B1 (de) Adsorptionsverfahren zur Trennung von Kohlenwasserstoffen
DE2615951A1 (de) Verfahren zur herstellung von hochreinem stickstoff
DE1419704A1 (de) Verfahren zur Entfernung geringer Mengen gasfoermiger Verunreinigungen aus Gasen
DE2629450A1 (de) Selektives adsorptionsverfahren
DD270125A5 (de) Verfahren zur heliumanreicherung
DE2058933A1 (de) Verfahren zur Reinigung von Gasen
EP0212494A1 (de) Druckwechseladsorptionsverfahren
DE1042620B (de) Verfahren zur Erzeugung oder Rueckgewinnung von Kaelte durch Verdampfung einer Fluessigkeit mit sehr niedriger Verdampfungstemperatur
DE8010651U1 (de) Vorrichtung zur trennung oder fraktionierenden reinigung von gasgemischen
DE2707745A1 (de) Verfahren und einrichtung zur anreicherung des anteils eines als gemischkomponente in einem gasgemisch enthaltenen gases
EP0015413A1 (de) Druckwechseladsorptionsverfahren zur Zerlegung oder Reinigung von Gasgemischen
DE1626323B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Gewinnen von kohlenoxidarmem stickstoffhaltigem Wasserstoff
DE1284974B (de) Verfahren zum Trennen eines Gasgemisches
DE1078596B (de) Verfahren und Einrichtung zur fortlaufenden Reinigung von Gasen in Speicherwaermeaustauschern durch Ausfrieren und Wiederverdampfen
DE3207089C2 (de)
EP3846921A1 (de) Verfahren zum betreiben einer temperaturwechseladsorptionsanlage und temperaturwechseladsorptionsanlage
DE60110540T2 (de) Druckwechseladsorptionsverfahren in sehr grossem Masstab
DE838137C (de) Verfahren zur Abscheidung von Gasen aus Gasgemischen durch Adsorption
DE1214710B (de) Vorrichtung zum Reinigen eines Gasgemisches bei tiefen Temperaturen mittels periodisch umschaltbarer Adsorber

Legal Events

Date Code Title Description
OHA Expiration of time for request for examination