[发明专利]用于吸附地去除痕量成分的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于借助于在至少两个并联设置的吸附器中实现的方法从一种具有至少两种另外的成分(主成分)的气体混合物中吸附地去除至少一种以小于2％体积比的浓度存在的成分(痕量成分)的方法。

对于所述的概念“吸附介质”应理解为任何由一种或多种材料(混床)组成的吸附介质。

在具有多种主成分的气体混合物中基本上是这样的，即，这些主成分相对于吸附介质具有不同的吸附力。此外，原则上适用的是，气体混合物的所有成分在较高温度时在吸附介质上具有较小的加载。

一个吸附器在本发明类型的吸附方法的范围内经过的周期具有两个主阶段。待被分离出的痕量成分的实际的去除在吸附阶段期间进行。其特征也在于，从吸附器排出的、从这个或这些待分离出的痕量气体释放出的产物气体混合物——在下面称之为产物气体——的组分在所述主成分方面基本上相同于输送至该吸附器的粗气混合物——下面称之为粗气——的组分。

在第二主阶段中，(加载的)吸附介质通过借助于再生气体的温度升高和冲洗来再生，即从已吸附的痕量成分中释放出。该第二主阶段通常被称为加热或者加热阶段。

原理上适用的是，再生-或冲洗气体的组分可以相同于或不同于输送至这个或这些吸附器的粗气的组分。

吸附过程或-方法被称为T(emperature)S(wing)A(dsorption)方法，其中通过温度升高——和必要时另外的、支持所述加载的吸附介质再生的措施——来进行所述加载的吸附介质的再生。

由于在这种吸附过程时的吸附物理学，粗气的一种或多种主成分在吸附介质上的吸附量在前述的加热阶段的结束与吸附阶段的结束之间非常不同。此外，该差量还由于在加热阶段的结束与吸附阶段的结束之间在吸附器的空体积中的每个主成分的不同的气体量而增大。

因此，由于前述的原因，对于含在粗气中的一种或多种主成分来说，TSA方法不仅用作汇，而且用作源。下面，该差别被称为储存量。该储存量在一个周期中——优选在加热阶段的开始时——被释放出并且重新又被填充。在一个周期期间，一种主成分可以被多次储存和释放，例如当再生气体中的某种组分的含量高于粗气中的该种组分的含量时就是这种情况。

因为TSA方法在连续的过程中(例如用于在H₂/CO冷箱前去除水和CO₂)被多次引入，所以前述的源汇特性受到干扰，因为被这样处理的、向着冷箱的气体流可在其关于主成分方面的组分上受TSA的源汇特性制约地短时地不利地波动并且由此将会干扰在随后的冷箱中的气体分离过程。

下面借助图1和2详细解释属于现有技术的TSA方法；在此，TSA方法在两个并联设置的吸附器中实现。下面的解释说明在原理上也以类似的方式适用于具有三个或多个并联设置的吸附器的TSA方法。

在图1中使用的概念“再生气体供应器”以及下面使用的概念“再生气体源”应被理解为再生气体的任意的源。在此，可以使用产物气体和/或粗气的一部分作为再生气体，但是，再生气体也可以来自于独立的(“外部的”)气源。

在图1中以及下面使用的概念“再生气体取出器”包括为了再生TSA所使用的气体的每个任意的接收器。它例如可以是燃烧气体的烟囱、燃烧器或其他的装置。

在图2中示出的、示例的周期图表具有以下周期(Takt)或阶段；在此，用标号1表示吸附器相对于粗气的流动方向的入口侧，用标号2表示出口侧：

A     吸附：粗气-流动方向1→2或A→B

Pa_A/B并联运行方式(可选的)：对两个吸附器同时输送粗气；

      流动方向1→2或A→B

DA_A/B吸附器压力的压力适配

H     加热：流动方向1→2或2→1，优选2→1，但总是C→D

K     冷却(可选的)：流动方向1→2或2→1，优选2→1，

      但总是C→D

在阶段H和K中使用的气体或气体混合物可以是相同的或不同的气体或气体混合物。与此无关地，所使用的气体或气体混合物在下面都被称为再生气体。

为了简化下面的解释，假设：这些吸附器在周期DA_A/B期间不担任值得一提的储存器。

如果吸附器经历过加热阶段H，那么它就用作用于粗气的主成分的源。出于这个原因，D点(参见图1)上的再生气体组分明显不同于C点上的再生气体组分，因为D点上的再生气体附加地包含粗气的释放出的主成分及痕量成分。对于必要时设置的后继过程特别不希望再生气体中的粗气的增高的主成分含量，再生气体被输送至该后继过程。