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.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201580026549.0

申请日:

2015.02.19

公开号:

CN106385797A

公开日:

2017.02.08

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情:

实质审查的生效IPC(主分类):B01D 53/04申请日:20150219|||公开

IPC分类号:

B01D53/04; B01J19/02

主分类号:

B01D53/04

申请人:

乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司

发明人:

蒂埃里·热斯贝尔; 克里斯汀·莫内瑞奥; 伊莉斯·勒努; 罗曼·博奈

地址:

法国巴黎

优先权:

2014.03.28 FR 1452705

专利代理机构:

北京市中咨律师事务所 11247

代理人:

吴鹏;马江立

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内容摘要

本发明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。

权利要求书

1.一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
向该吸附器的中央轴线定向的斜率的支撑件上。
7.如权利要求1至6之一所述的设施,其特征在于,所述设施包括至少一个从该吸附器
中收集和提取源于待纯化的气体流和/或在该再生期间形成的液体的装置。
8.如权利要求1至7之一所述的设施,其特征在于,该竖直保持的吸附剂是选自硅胶、多
孔玻璃、树脂、硅质岩、活性炭和沸石3A。
9.一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方法,该方法使用
如权利要求1至8之一所述的设施,并且其中该腐蚀性杂质是选自:
-以下酸的组:HCl、HNO3、HF和H2SO4;或
-以下气体的组:在水分的存在下的NOX、SOX和H2S。
10.如权利要求9所述的方法,其特征在于,该气体流是从燃烧、优选从氧燃料燃烧产生
的气体流,或从冶金、优选从高炉气体产生的气体流。
11.如权利要求9和10中任一项所述的方法,其特征在于,该方法是干燥或CO2汽提方法。
12.一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方法,该方法使
用如权利要求7所述的设备,并且其中该腐蚀性杂质是选自:
-以下酸的组:HCl、HNO3、HF和H2SO4;或
-以下气体的组:在水分的存在下的NOX、SOX和H2S;
并且从该吸附器中提取的液体在酸水洗涤过程或酸生产过程中再循环。

说明书

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

本发明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(guard bed)”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EP 1 638 669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这些格栅与它们的端部紧固的组件。它们通常被设
计为防止气体在上部部分中的优先通路。它们明显地确保了内部与外部气体体积之间的完
美密封以防止将使得纯化方法无效的任何(入口/出口)旁路。

其他元件,例如像在中央圆柱形空间中的过滤器、法兰与所述过滤器之间的连接
零件、过滤器内部的分配锥,可以使吸附器完整。

在吸附阶段中和在再生阶段中的气体的循环方向(离心或向心)不是顺其自然的
而是取决工艺约束或技术约束。

在其中流速从入口至出口降低的PSA中,通常选择向心方向用于吸附。由于在这种
情况下流动面积从外部格栅至内部格栅减少,这使得有可能维持气体的循环速率并且因此
限制吸附剂颗粒周围的流体膜中的传质阻力,其否则可能变成占优势的并且改变动力学。
此外,因为洗脱步骤发生在相反的方向上,这也使得有可能在输出流速是最高的端部具有
最大流动面积,并且有可能在性能方面最小化在此关键步骤期间的压降。

然而存在其中可取的是采用离心循环解决方案的情况。在多床的情况下,发现通
常第一层的吸附剂关于以低浓度存在在进料气体中的杂质充当保护床并且这个层的体积
相对于吸附剂的总体积是小的。典型的数量级为5%至10%。位于吸附器的周边,这个层可
能占床的宽度外仅几厘米。技术上,变得难以生产具有不是间隔开非常远的格栅(插入问
题,特别是构造公差问题)的吸附器。在这种情况下,经常优选在内部侧具有此第一层,其中
厚度,通过简单的几何形状,可以例如是对于相同体积大3倍。

出于成本和/或能量消耗原因绝大多数的TSA具有向心吸附。首先应该指出对于大
部分的TSA方法,待阻止的一种或多种杂质是呈痕量的形式,或在任何情况下是在进料气体
中极其少量的。这是以上提及的对于纯化空气的情况,但对于干燥和纯化气体诸如低温氢
气/一氧化碳分离之前的合成气,天然气,挥发性有机化合物的阻止等也是这种情况。在入
口与出口之间的进料气体流速变化很小并且不是用于选择循环方向的标准。

当饱和时,该吸附剂是通过在高温(通常在100℃与280℃之间)下循环气体再生
的。为了优化,在加热阶段期间,常见的是仅引入所需的量的热量,这意味着,在出口处,该
气体从不以非常高的温度离开。对于150℃的再生温度,在该出口处的峰值(即最大)温度可
以是例如从50℃至60℃。为了避免必须用再生气体加热外壳,其将涉及能量损失和对绝缘
的投资要求,常见的是使再生气体在径向吸附器的中央部分中进入。因此没有到周围环境
和外壳的热损失,该外壳仅经历中等温度,不需要具有热绝缘。因此该再生常规地以离心方
式发生并且在相反方向上的吸附因此是向心的:大气通过端壁引入,在壳体与外部格栅之
间的周边处循环,径向穿过吸附物质,在中心被回收、干燥和脱碳酸并通过端壁之一排出。

出于成本原因径向吸附器非常普遍地由碳钢制成的,虽然已知的是碳钢是中等耐
腐蚀的,尽管保护层在它的表面处天然发展,并且虽然大气具有特别归因于它的水分和二
氧化碳的存在的腐蚀的倾向。

然而,与大气的常规杂质和这些吸附器的操作条件有联系的腐蚀是足够低的,使
得几个毫米(通常2至3)的腐蚀裕量足以保证保持在显著大于10年的时间内对于机械行为
所必需的最小厚度。

然而存在其中空气是比正常更受污染的工业场所或位置,例如像海岸线位置或在
航海驳船、或在气田或油田,其中简单的腐蚀裕量可能很快是不足的。某些成分不仅能够快
速腐蚀碳钢而且还化学侵蚀某些吸附剂并破坏它们。

然后一种解决方案在于在TSA空气纯化方法的上游引入预处理,被称为FEP。在其
中空气能够周期性地含有例如痕量的HCl的化学工厂中,低压“过滤器”可以安装在例如空
气压缩机的入口处。该设备将例如是吸附器,本身还是径向类型的,包含阻止痕量HCl的组
分的损失装料。沸石13X或活性氧化铝床通常符合要求。然而如果必要的话可以使用更特定
的产品。装料周期性地更新,例如每6个月。

在固定数量的情况下,简单的过滤器是不足的,因为腐蚀性物质可以具有若干类
型和/或处于对于这种类型的解决方案太高的量。

不希望在此详细叙述,已知的是许多组分诸如氯离子、氟离子、SO42-、NO3-离子或腐
蚀性化合物,可能局部破坏从碳钢发展的天然保护并且深度地侵蚀金属。存在于空气中的
氧气和水是加剧元素。设备的操作条件(温度,再生期间液态水的存在,等)也充当腐蚀加速
剂。这些不利条件在某些场所合并,特别是处理某些矿石(特别是铜)的场所。

然后将空气通过经常具有填料以便限制压降的柱洗涤。取决于待去除的杂质的性
质将添加剂加入水中。最后的洗涤操作通常用水进行以避免任何化学品夹带到设备下游,
特别是FEP。然后后者是标准设计的主题。

虽然这种解决方案已经证明了它的有效性,事实依然是它具有至少三个缺点:它
的成本(大直径柱,添加剂的成本),能量消耗(用于泵送洗涤水的装置,低压空气的压降)和
大量的水的污染(形成高度稀释的杂质或化学品)。日益严格的污染控制标准使得有必要在
任何排放之前处理这些洗涤水,这需要在投资(槽,储存)方面和在操作(化学品,泵送,分
析)方面昂贵的大尺寸的设施。自此开始面临的一个问题是找到处理这些杂质的问题的新
手段。

本发明的一个解决方案是用于纯化包括至少一种关于碳钢是腐蚀性的杂质的气
体流的吸附设施,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;

-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;和

-使实现气体流的离心循环的装置。

理解以下定义:

-“耐腐蚀材料”:不可腐蚀的材料,即对于接触的化合物是物理或化学不敏感的,
或具有足够低的腐蚀速率,使得标准腐蚀裕量(通常1至5mm)允许大于10年的设备使用寿
命,更通常与对于单元预期的使用寿命相兼容。在本发明的背景下这意味着特别地它不是
标准碳钢,没有任何特殊表面处理;

-“穿孔的格栅”:可渗透气体、不可渗透吸附剂的颗粒并且具有足够的机械特征以
保证纯化设施的可靠操作持续若干年的系统;换句话说,该格栅将随时间支撑并且保持吸
附剂在适当位置;

-“内部格栅”:最靠近中央轴线的格栅;和

-“外部格栅”:最靠近吸附器外壁的格栅。

穿孔的格栅可以由若干元件构成,例如具有6或8mm的厚度的带有宽开口的格栅,
具有小于一毫米的开口的金属织物被压在这些宽开口上。

通常对于径向吸附器,取决于使用的不同吸附剂的数目,加入中间格栅。在实践
中,如果N是吸附剂的层数,应使用N-1个中间格栅,即总共N+1个格栅。

例如作为用于气体流的离心循环的装置,可以提及的是进入吸附器的入口管、中
心的空体积、任选的中央气体分配系统、在壳体与外部格栅之间的壁间空间、在一个端壁中
的出口管、偏转器和任选的过滤器,使用这些有可能将阀和不同的管道系统组合。

在另一种情况下,根据本发明的设施可以具有以下特征中的一项或多项:

-所述设施是TSA类型并且包含用于以向心方式循环再生气体的装置。因此,负载
有杂质的再生气体将通过被设计为用于此类恶劣条件(酸性条件)的吸附器的中心离开;

-该设施的在吸附器出口处与再生气体接触的设备是由耐腐蚀材料制成的;

-所述设施是PSA类型并且包含用于以向心方式循环废气的装置;

-该设施的与废气接触的设备是由耐腐蚀材料制成的。不希望详细叙述在文献中
广泛描述的PSA循环,在通常被称为“最终逆流降压”(或排气(Blow Down))和“洗提”(或吹
扫(Purge))的步骤期间该废气是从进料气体中逆流提取的。此种废气是在比吸附压力更低
的压力下提取的并且含有绝大多数可吸附的组分。将指出的是这种废气可以构成希望被生
产的部分。然而在任何情况下它将在此被称为废气;

-该耐腐蚀材料选自不锈钢、贵金属、聚合物、陶瓷和覆盖有抗腐蚀材料的碳钢。抗
腐蚀材料应理解为是指特别是油漆、镀锌、电镀锌、不锈钢电镀、特氟龙沉积;

-该外部格栅由碳钢制成。应指出的是,如果使用若干种吸附剂,该中间格栅由碳
钢制成;

-该吸附器的至少一个端壁由碳钢制成,优选该吸附器的两个端壁由碳钢制成。这
假定它们不与腐蚀性杂质接触。总体上这是可能的,如在图3中示出的,其中端壁10和11没
有经受待处理的气体,也没有经受在出口处的再生气体。这适用于TSA(本说明书的主题)而
且还适用于PSA或保护床;

-竖直保持的吸附剂搁置在具有朝向该吸附器的中央轴线定向的斜率的支撑件
上。吸附剂层的下部支撑件通常是平坦的用于该气体流穿过吸附剂的均匀分布。尽管如此,
这种支撑件有时是弯曲的以达到更好的机械特性。这是例如在图2和3中的情况。对于根据
本发明的设施,这种下部支撑件的内部部分具有朝向中心定向的斜率(不像来自图2和3的
支撑件)以便有利于在循环期间任选形成的液体朝向吸附器的内部部分、然后从该内部部
分朝向该设备的底部点重力流动,从该底部点它们将优选地通过吹扫排出。它可以是弯曲
的端壁,但安装在与在图2和3中示出“相反的”方向上;

-所述设施包括至少一个从吸附器收集和提取源于待纯化的气体流和/或在再生
期间形成的液体的装置。这些液体可以通过开口于吹扫回路上的阀从该设施中被提取,其
中所述阀优选是自动化的并且连接到吸附循环;

-竖直保持的吸附剂是选自硅胶、多孔玻璃、树脂、硅质岩、活性炭和沸石3A。

某些吸附剂还会被对于碳钢是腐蚀性的杂质化学侵蚀。为了避免必须过快地更换
吸附剂、或至少第一层的吸附剂,可取的是使用也耐受这些杂质的吸附剂,即使它们作为吸
附剂是较不有效的。在这些之中,可以提及的是刚刚已经提及的吸附剂,也就是说微孔玻
璃、沸石3A(其将选择性地吸附水)、某些硅胶、和硅质岩。活性炭还具有良好的耐酸性。作为
特别耐受的吸附剂,还可以提及的是聚合物类型的不溶性大分子,例如基于交联的聚苯乙
烯或交联的聚丙烯酸酯,包括具有使它们能够从待处理的气体中吸附和/或冷凝水分的尺
寸的大孔隙度和/或微孔隙度。在这些中,不同的离子交换树脂可以构成用于进行至少第一
部分的干燥的相对良好价值的吸附剂。

应指出的是,除了将吸附物质保持在适当位置的内部格栅外,中央部分可以包括,
如前所述,过滤器和/或气体分配器,例如穿孔的管或圆锥体,以及还有在入口/出口法兰与
这些元件之间的连接零件。这些元件优选地是由耐腐蚀材料制成的。然而,将指出的是这些
件设备中的一些可以相对容易地更换并且有可能认为它们是将由碳钢制成的周期性地替
换的零件。这是根据不同的参数(材料、使用寿命、维护策略各自的成本)作出的经济选择。

本发明的另一个主题是一种用于使用根据本发明的设施纯化包含至少一种关于
碳钢是腐蚀性的杂质的气体流的方法,并且其中该腐蚀性杂质是选自:

-以下酸的组:HCl、HNO3、HF和H2SO4;或

-以下气体的组:在水分的存在下的NOx、SOx和H2S。

优选地,该气体流是从燃烧、优选从氧燃料燃烧产生的气体流,或从冶金、优选从
高炉气体产生的气体流。

应指出的是根据本发明的方法可以是干燥或CO2汽提方法。

根据一种具体情况,本发明涉及一种用于使用根据本发明的设施纯化包含至少一
种关于碳钢是腐蚀性的杂质的气体流的方法,该设施包括至少一个从该吸附器中收集和提
取源于待纯化的气体流和/或在再生期间形成的液体的装置,并且其中该腐蚀性杂质是选
自:

-以下酸的组:HCl、HNO3、HF和H28O4;或

-以下气体的组:在水分的存在下的NOX、SOX和H2S;

并且从该吸附器中提取的液体在酸水洗涤过程或酸生产过程中再循环。

本发明现在将在CO2捕获方法的背景下进行详细描述。回想到为了减少在大气中
的人为来源的CO2排放,这是从工业过程产生的气体中提取CO2,任选地将其纯化并且最后,
一般地,将其压缩以便在管线中将其运输的问题。该处理总体上需要至少部分地干燥CO2。

从氧燃料燃烧类型的过程产生的气体是良好的候选物,因为它们具有高含量的
CO2,氮气已经在燃烧之前从空气中被去除。这些气体还含有从燃烧产生的一定百分比的NOX
(主要是NO和NO2)。这些NOX将以NO、NO2的形式以及还以硝酸(HNO3)的形式进入目的为干燥
CO2的吸附器,该硝酸产生自NO转化以给出NO2和NO2转化以给出HNO3中,特别是如果纯化在
压缩和冷却之后发生。HNO3被吸附器的吸附剂截留并且NO和NO2被部分截留。在该吸附器中,
用于转化NO以给出NO2和转化NO2以给出HNO3的反应被加速并且平衡是朝向HNO3的形成移
动。在吸附剂再生的时候,在先前吸附的NOX的解吸期间,还存在在吸附期间捕获的水的存
在下形成硝酸的可能性。在再生期间形成的和/或解吸的热硝酸以及还有解吸的水蒸汽将
具有冷凝在位于朝向吸附器的出口的最冷区域上的倾向。形成的冷凝物然后将含有高浓度
的硝酸。

现参考图4,其代表根据本发明的径向吸附器10。这个吸附器的尺寸将取决于待干
燥的气体的流速和操作条件。通常,该壳体的直径从2米至6米变化并且它的高度从4米至大
于20米变化。待干燥的氧燃料燃烧气体1在上部部分中被引入,通过跨过吸附物质30的分配
器16分布,该吸附物质在此是单床硅胶。这个床通过格栅14和15保持在适当位置,端壁21附
接至这些格栅上。干燥的气体2流入壁间空间17中,然后通过吸附器的下部部分离开。首先
热的(加热步骤)然后在环境温度(冷却步骤)逆流引入再生气体3。它经由中心和上端壁4离
开该吸附器。由于该再生是在200℃下进行,已提供了通过简单的气体填充空间21的绝缘。
在此空间中含有的气体处于相对于在壁间空间中循环的气体相等的压力下。在此在上部部
分中提供了在这两个气体体积之间的连接以便限制对流现象,但根据采用的标准其他位置
是可能的。

形成的液体通过重力收集在位于支撑端壁21的底部点的体积18中。这些液体可能
源自存在于待处理的气体1中的液滴、充当气体/液体分离器的分配器16或如已经描述的源
自在再生阶段期间在位于下游的最冷部分上的蒸气冷凝。支撑端壁21的形状有利于液体朝
向中央部分和体积18的夹带。这些液体经由管线19和阀20被吹扫。

体积18和管线19将有利地是绝缘的以便防止液体5的再汽化。这些高度浓缩的液
体将有利地在其排放或任选地用于其他应用之前被处理。在后者中,可以提及的是用具有
酸性pH的水的最有效的气体洗涤操作,或例如在燃烧之后洗涤煤或煤残余物以从其中提取
金属(铁、砷、汞、钒等)以便循环这些组分或以便预防性地将它们从煤中移除。这些冷凝物
还可以充当用于制造酸的原料。

吸附器10的内部元件,例如像格栅14和15以及管线19,被设计成使得TSA循环的步
骤(吸附和再生)之间或在循环的给定时刻的各元件之间的它们的差异热膨胀不会导致危
及本发明的设施的正确操作的不可逆变形(气密性的损失、吸附物质的显著不均匀厚度
等)。例如,管线19可以具有线圈形状(在图4中未示出)。

上部法兰、分配器16、内部格栅15、该法兰与该内部格栅之间的邻接部分、储存器
18、支撑端壁21、管线19以及任选地阀20的主体是由NAG(硝酸级)类型的不锈钢制成的。壳
体11和端壁12和13、外部格栅14、绝缘气体填充的空间的封套是由碳钢制成的。

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本发明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。。

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