Номер патента: 5123

Опубликовано: 30.12.2004

Авторы: Ле Бек Реми, Банкон Стефан

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ очистки синтез-газа на основе водорода и моноксида углерода и/или азота, загрязненного диоксидом углерода одной или несколькими другими возможными примесями, содержащий один или несколько циклов, включающий следующие последовательные стадии:

а) очищаемую газообразную смесь пропускают через зону адсорбции, содержащую

адсорбент, способный селективно адсорбировать диоксид углерода, содержащий по меньшей мере один цеолит X типа фоязита с отношением Si/Al, близким к 1, по меньшей мере 70% ионообменных центров которого заняты ионами натрия; при этом остальные катионные центры заняты катионами типа K, Ca или другими одно- и/или многовалентными катионами магния, стронция, бария, лантанидов или редкоземельных элементов (NaLSX);

один или несколько адсорбентов, способных селективно адсорбировать каждую из примесей, таких как вода, углеводороды и/или NOx, при этом адсорбенты или гомогенно перемешаны, или находятся в форме различных слоев в последовательных пластах;

б) десорбируют диоксид углерода и другую примесь или другие примеси, адсорбированные на адсорбенте или адсорбентах, описанных в п. а), путем повышения температуры и/или снижения давления, при этом данная стадия может быть дополнена фазой продувки, заключающейся в рециркуляции части очищенного газа;

в) вновь поднимают давление в вышеупомянутой зоне адсорбции введением потока очищенного газа через выход из зоны адсорбции и/или охлаждают зону адсорбции продувкой холодного очищенного газа.

2. Способ по п.1, в котором отношение Si/Al изменяется в интервале от 0,9 до 1,1, преимущественно от 1 до 1,05, по меньшей мере 90% ионообменных центров указанного адсорбента, способного селективно адсорбировать диоксид углерода, заняты ионами натрия, и в котором примесями, помимо CO2, являются вода и/или тяжелые углеводороды, отличающийся тем, что адсорбент или адсорбенты, способные адсорбировать воду и/или тяжелые углеводороды, выбраны предпочтительно из оксида алюминия, силикагеля или цеолитов типа A или X, либо гомогенно смешаны с адсорбентом, способным селективно адсорбировать CO2, либо находятся в форме различных слоев, при этом слой адсорбента или слои адсорбентов, способных селективно адсорбировать воду и/или тяжелые углеводороды, размещены выше слоя адсорбента, способного селективно адсорбировать CO2.

3. Способ по п.1 или 2, в котором в случае, когда примесями являются также один или несколько легких углеводородов и/или NOx, используют адсорбент или адсорбенты, способные адсорбировать легкие углеводороды и/или NOx, выбраны предпочтительно из оксида алюминия, силикагеля или цеолитов типа A или X, либо гомогенно смешаны с адсорбентом, способным селективно адсорбировать CO2, и, возможно, адсорбентом или адсорбентами, способными адсорбировать воду и/или тяжелые углеводороды, либо находятся в форме различных слоев, при этом слой адсорбента или слои адсорбентов, способные селективно адсорбировать легкие углеводороды и/или NOx, размещены ниже слоя адсорбента, способного селективно адсорбировать CO2.

4. Способ по любому из пп.1-3, в котором в случае, когда в качестве примеси содержится также и ртуть, зона адсорбции содержит слой на основе замещенного серебром цеолита.

5. Способ по любому из пп.1-3, в котором в качестве примеси содержится также и ртуть, отличающийся тем, что он содержит дополнительную стадию, заключающуюся в пропускании газообразного потока, из которого удаляют ртуть, до стадии а) или после стадии в) способа, описанного в любом из пп.1-4, через активированный уголь, пропитанный йодом или серой.

6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что цеолит типа NaLSX находится в форме агломерата с агломеририрующим связующим, предпочтительно цеолитизируемым, которое может составлять от 5 до 30 мас.ч. от общей массы агломерата, при этом вышеупомянутые агломераты имеют средний диаметр в интервале от 0,2 до 5 мм приблизительно.

7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что давление очищаемой газообразной смеси во время стадий адсорбции а) больше или равно 0,5 МПа, предпочтительно больше или равно 2 МПа и меньше или равно 7 МПа, предпочтительно меньше или равно 5 МПа и еще более предпочтительно меньше или равно 3 МПа.

8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что температура газообразного потока, входящего в зону адсорбции, находится в интервале от 0 до 80шC, предпочтительно от 20 до 50шC, а температура десорбции находится в интервале от 100 до 300шC, предпочтительно от 150 до 250шC.

9. Способ по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что концентрация CO2 в очищаемой газовой смеси меньше или равна 1000 ч./млн, предпочтительно меньше или равна 100 ч./млн при давлениях адсорбции порядка 3 МПа, причем парциальное давление CO2 меньше или равно 3 Па и предпочтительно меньше или равно 0,3 Па.

10. Способ по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что он использует термостимулированную адсорбцию и/или адсорбцию, стимулированную разностью давлений или разностью объемов.

 

Текст

Смотреть все

1 Настоящее изобретение относится к способу очистки синтез-газа типа Н 2/СО или H2/N2,который заключается в удалении СО 2 и, в случае необходимости, других газообразных примесей (вода, метан, этан, NOx и т.д.) при помощи адсорбции по меньшей мере на одном слое адсорбента(ов), содержащем по меньшей мере один адсорбент на основе цеолита типа NaLSX. Примеси адсорбируют путем пропускания очищаемого газообразного потока через слой адсорбента, или слои адсорбентов, содержащие по меньшей мере один адсорбент на основе цеолита типа NaLSX, затем десорбируют во время стадии регенерации, которая может осуществляться при помощи увеличения температуры(термостимулированная адсорбция ТСА) и/или уменьшения давления (адсорбция, стимулированная разностью давлений (АСД) или разностью объемов (ОСД. Данный способ может быть успешно осуществлен перед подачей очищенного таким образом синтез-газа в криогенный способ отделения водорода от СО или азота. Родовое выражение "синтез-газ" используют для газов, состоящих, в основном, из водорода и СО (около 25 об.% СО), которые используют в качестве реагентов в некоторых основных химических синтезах (метанол, уксусная кислота, фосген, акриловые соединения, ). Упомянутые синтез-газы получают обычно реакцией частичного окисления или риформинга с водой или СО 2 углеводородного компонента(начиная с природного газа и вплоть до тяжелых углеводородов), которые дают смесь Н 2 + СО + СО 2 + Н 2 О + другие примеси, при этом соответствующие содержания Н 2, СО, СО 2, Н 2 О зависят от условий синтеза. С точки зрения настоящего изобретения под синтез-газом, равным образом, подразумевают смеси H2/N2, используемые, в частности,для синтеза аммиака. Упомянутые смеси получают, обычно, частичным окислением воздуха или риформингом углеводородного компонента. Данная стадия может быть дополнена реакцией,называемой реакцией конверсии СО ("COshift"): СО + Н 2OСO2 + Н 2, которая превращает СО в СO2 и дает, таким образом, больше водорода. Часто бывает необходимой очистка синтезгазов, например, когда желают разделить либо СО и Н 2, либо N2 и Н 2, которую осуществляют либо криогенным способом, либо промыванием сжиженным метаном: необходимо абсолютно удалить все примеси, которые могут кристаллизоваться и, следовательно, забивать теплообменники, используемые при осуществлении криогенного способа. В случае, когда количество СО 2, содержащееся в очищаемом потоке синтез-газа, больше нескольких тысяч ч/млн, сначала осуществляют промывку аминами (типа МЕА, MDEA), чтобы удалить большую часть СО 2. Затем газ направ 005123 2 ляют в колонну с адсорбентом(ами), чтобы удалить следы остаточного СО 2 (несколько десятков ч/млн), не удаленного промывкой аминами и, в случае необходимости, другую примесь или другие примеси, присутствующие в синтез-газе,например, воду, часто присутствующую одновременно с СО 2 (после промывки аминами, газ насыщен водой). При осуществлении адсорбционных способов очистки синтез-газа для адсорбции СО 2 обычно используют адсорбенты на основе цеолитов типа 4 А (NaA) или 13 Х (NaX с атомным отношением Si/Al1,250,05); однако указанные адсорбенты обладают тем неудобством, что имеют относительно короткое время цикла адсорбция/десорбция, что приводит к необходимости достаточно частых регенераций адсорбента и увеличивает стоимость функционирования адсорбционной промышленной установки. Использование цеолитов типа LSX (LowSilica X или цеолита X с низким содержанием диоксида кремния, то есть с атомным отношением Si/Al 1), обмененных с катионами групп 1 А, 2 А, 3 А, 3 В и/или лантанидов и т.д., для удаления углекислого газа из газов, менее полярных, чем СО 2, в частности, воздуха, было описано в американском патенте US5 531 808 и в его европейском патенте-аналоге ЕР 718024. Согласно US5 531 808 и ЕР 718024, данный способ эффективно функционирует только при давлениях адсорбции, находящихся обычно в интервале от 0,02 до 2 МПа. В способе согласно изобретению используют слой адсорбента(ов), содержащий адсорбент на основе цеолита типа NaLSX с отношением Si/Al, изменяющимся в интервале от 0,9 до 1,1, предпочтительно изменяющимся в интервале от 1 до 1,05, который оказался особенно выгодным по сравнению со слоями адсорбентов на основе цеолитов 4 А или NaX, потому что он обеспечивает более длинное время циклов и,следовательно, менее частые регенерации. С точки зрения изобретения под адсорбентом на основе NaLSX подразумевают адсорбенты, цеолитное активное вещество которого представляет собой, по существу, цеолитNaLSX, а также смеси цеолита NaLSX и цеолитаNaX, такие, как детально описанные в международном патенте WO 01/24923 на имя фирмызаявителя. Адсорбент на основе цеолита NaLSX способа согласно изобретению может быть использован в порошкообразной форме (форма, в которой цеолит NaLSX обычно синтезируют) или,предпочтительно, в форме зерен, шариков или нитей, которые обладают тем преимуществом,что облегчают манипуляции с адсорбентами,например, на стадиях загрузки и выгрузки адсорбционных колонн и, в особенности, ограничивают потери компонента при прохождении газообразных потоков при их использовании в способе. 3 При агломерации прежде всего получают смесь, в сущности говоря, вышеупомянутого цеолита LSX с агломерирующим связующим,которое, обычно, само находится в порошкообразной форме, в присутствии воды, затем превращают смесь в агломерат, например, экструдированием или формованием шариков, и нагревают формованную смесь цеолит/связующее до температуры около 400-700 С, чтобы превратить "сырой" агломерат в агломерат, который устойчив к разрушению. Связующие, используемые для агломерации цеолитов, включают глины (особенно предпочитаемые фирмойзаявителем), оксиды кремния, оксиды алюминия, оксиды металлов и их смеси. Можно получить агломераты, содержащие от 5 до 10 мас.% остаточного связующего. Способ получения упомянутых агломератов с низким содержанием связующего заключается в переводе связующего агломератов, описанных выше, в цеолитную фазу. Для этого начинают с агломерации порошка цеолита LSX с цеолитизируемым связующим (например, каолином или метакаолином), затем при помощи щелочной мацерации осуществляют цеолитизацию, например, согласно способу, описанному в европейском патенте ЕР 932581. Таким образом,согласно изобретению, можно легко получить очень эффективные гранулы, содержащие по меньшей мере 90% цеолита. Кроме того, цеолиты могут быть агломерированы с такими материалами, как оксид кремния - оксид алюминия, оксид кремния оксид магния, оксид кремния - оксид циркония,оксид кремния - оксид тория, оксид кремния оксид бериллия и оксид кремния -диоксид титана, так же, как с тройными составами, такими как оксид кремния - оксид алюминия - оксид тория, оксид кремния -оксид алюминия - оксид циркония и глинами, присутствующими в качестве связующих. Относительные содержания материалов,образующих связующее, и цеолитов могут изменяться в широких пределах. Обычно, агломерирующее связующее составляет от 5 до 30 мас.ч. на 100 ч. агломерата. Преимущественно,агломераты имеют средний диаметр от 0,2 до 5 мм, приблизительно. Способ очистки синтез-газа, то есть газа на основе водорода и содержащего, по меньшей мере, азот и/или, по меньшей мере, СО, таков,что каждый слой адсорбента подвергают последовательности циклов обработки, включающий стадии: а) газообразную смесь на основе водорода,моноксида углерода и/или азота, содержащую в качестве примесей по меньшей мере диоксид углерода и одну или несколько других примесей, пропускают через зону адсорбции, содержащую по меньшей мере один адсорбент, способный селективно адсорбировать диоксид углеро 005123 4 да, содержащий по меньшей мере один цеолитX типа фоязита с отношением Si/Al, близким к 1, предпочтительно, находящимся в интервале от 0,9 до 1,1, и, преимущественно, изменяющимся в интервале от 1 до 1,05, по меньшей мере 70%, предпочтительно по меньшей мере 90% ионообменных центров которого заняты ионами натрия; при этом остальные катионные центры заняты катионами типа К, Са, или другими одно- и/или многовалентными катионами(магний, стронций, барий, лантаниды или редкие земли, и т.д.); один или несколько других возможных адсорбентов, способных адсорбировать другую возможную или другие возможные примеси,отличные от СО 2, такие как вода, углеводородыNO2 (вместе именуемые NOx), при этом вышеупомянутые адсорбенты расположены в виде последовательных слоев и/или находятся в форме гомогенной смеси; б) десорбируют диоксид углерода и возможную другую примесь или возможные другие примеси, адсорбированные на адсорбенте или адсорбентах, описанных в пункте а) путем повышения температуры и/или снижения давления, при этом данная стадия может быть дополнена фазой продувки, заключающейся в рециркуляции части очищенного газа; в) вновь поднимают давление в вышеупомянутой зоне адсорбции введением потока очищенного газа через выход из зоны адсорбции и/или охлаждают зону адсорбции продувкой холодного очищенного газа. Таким образом, каждый слой адсорбента подвергают циклу обработки, содержащему первую стадию - получения очищенного синтезгаза, и вторую стадию - регенерации адсорбентов, которая может сочетать понижение давления, нагрев, восстановление давления и охлаждение. Способ очистки согласно изобретению равным образом хорошо подходит для очистки синтез-газа, содержащего также другие примеси, такие как вода, метан, этан и другие углеводородные соединения. Кроме того, установлено,что присутствие других соединений, содержащихся в синтез-газе, в частности СО, делает более затруднительной адсорбцию диоксида углерода. Способ согласно изобретению применим, в частности, когда концентрации СО 2 в очищаемой газовой смеси не слишком высоки, то есть:обычно, меньше или равны 1000 ч/млн при давлении адсорбции порядка 3 МПа (что,будучи выражено в парциальном давлении СО 2,соответствует величинам, меньшим или равным 3 Па), предпочтительно, меньше или равны 100 ч/млн при давлении адсорбции порядка 3 МПа 5 СО 2, соответствует величинам, меньшим или равным 0,3 Па). Когда очищаемый синтез-газ содержит также воду, можно использовать адсорбент на основе одного NaLSX, но, равным образом,можно добавить в адсорбционную колонну с адсорбентом на основе NaLSX, селективным по отношению к СО 2, один или несколько адсорбентов, способных селективно адсорбировать воду, таких, как, например, оксид алюминия,силикагель или цеолит типа А или типа X (с атомным отношением Si/Al1,250,05); данный адсорбент или данные адсорбенты, селективные по отношению к воде, могут быть использованы в гомогенной смеси с адсорбентом на основе NaLSX, селективным по отношению к СО 2, как описано в европейских патентах ЕР 862936 или ЕР 904825, или предпочтительно находятся в форме отдельного слоя, размещенного в адсорбционной колонне выше адсорбента, селективного по отношению к СО 2, как описано в европейском патенте ЕР 862938. Когда очищаемый синтез-газ содержит также в качестве примесей тяжелые углеводороды, такие как бутаны, пентаны, и т.д., можно использовать адсорбент на основе одногоNaLSX, но предпочитают добавить в адсорбционную колонну к адсорбенту на основе NaLSX,селективному по отношению к СО 2, один или несколько адсорбентов, способных селективно адсорбировать тяжелые углеводороды, такие,как, например, оксиды алюминия, силикагели или активированный уголь, или цеолиты; данный адсорбент или данные адсорбенты, селективные по отношению к тяжелым углеводородам, могут быть использованы в гомогенной смеси с адсорбентом на основе NaLSX, селективным по отношению к СО 2, или, предпочтительно, находятся в форме отдельного слоя,размещенного в адсорбционной колонне выше адсорбента, селективного по отношению к СО 2. Когда очищаемый синтез-газ содержит также в качестве примесей легкие углеводороды, такие как этан, этилен, пропилен, и т.д.,и/или NOX, можно использовать адсорбент на основе одного NaLSX, но предпочитают добавить в адсорбционную колонну к адсорбенту на основе NaLSX, селективному по отношению к СО 2, один или несколько адсорбентов, способных селективно адсорбировать легкие углеводороды и/или NOX, такие, как, например, оксиды алюминия, силикагели или активированный уголь, или цеолиты; данный адсорбент или данные адсорбенты, селективные по отношению к углеводородам, могут быть использованы в гомогенной смеси с адсорбентом на основеNaLSX, селективным по отношению к СО 2, или предпочтительно находятся в форме одного или нескольких различных слоев, размещенных в адсорбционной колонне ниже адсорбента, селективного по отношению к СО 2. 6 Когда очищаемый синтез-газ содержит в качестве примесей воду и/или тяжелые углеводороды, а также NOx и/или легкие углеводороды, можно использовать адсорбент на основе одного NaLSX, но предпочитают добавить в адсорбционную колонну к адсорбенту на основеNaLSX, селективному по отношению к СO2,один или несколько адсорбентов, селективных по отношению к воде и/или тяжелым углеводородам, либо в форме гомогенной смеси, как описано, например, в европейском патенте ЕР 1101521, либо, предпочтительно, размещая их форме отдельного слоя: выше адсорбента, селективного по отношению к СО 2, адсорбент или несколько адсорбентов, селективных по отношению к воде и/или тяжелым углеводородам, и ниже адсорбента, селективного по отношению к СО 2, адсорбент или несколько адсорбентов, способных селективно адсорбировать легкие углеводороды и/или NOX. В то же время, способ согласно изобретению может быть использован в сочетании с любым другим способом, позволяющим удалять другие примеси, не упоминавшиеся перед этим,если бы они присутствовали в синтез-газе: например, если в синтез-газе содержатся следы ртути (из углеводородного компонента), они могут быть удалены на слое цеолита, обмененного на серебро, помещенном в зону адсорбции настоящего изобретения, и могут быть десорбированы во время термической регенерации. В действительности, часто бывает необходимо уловить пары ртути перед введением газа в криогенную установку, чтобы избежать любой коррозии теплообменников. Упомянутые следы ртути могут быть также удалены выше или ниже установки, описанной в данном изобретении,при помощи активированного угля, пропитанного йодом или серой. Степень чистоты синтез газа, полученного в результате применения способа очистки согласно изобретению, очень высокая: можно получить остаточные концентрации примесей меньше 0,1 об.ч/млн для СО 2 и меньше 0,1 об.ч/млн для воды. Вообще, в рамках способа согласно изобретению в зоне адсорбции во время контактирования очищаемой газообразной смеси с адсорбентом, или адсорбентами, описанными перед этим, поддерживают давление, находящееся в интервале от 0,5 до 7 МПа. Между тем, большее давление не мешает проведению очистки. Однако в целях экономии энергии и из-за высокой стоимости установок, выдерживающих давление, обычно избегают давлений выше 7 МПа. Давления меньше 0,5 МПа обычно не применяют при промышленном получении синтез-газа по соображениям целесообразности. Действительно, в самом деле, способы, используемые перед способом согласно изобретению, которые соответствуют реакциям получения синтез-газа, 7 осуществляют, обычно, при давлениях порядка 2-3 МПа. Предпочтительно, давление, создаваемое в зоне адсорбции, будет поддерживаться на величине, меньше или равной 5 МПа, и, преимущественно, меньше или равной 3 МПа. Также, зону адсорбции поддерживают при давлении, предпочтительно, больше или равном 0,5 МПа, и, преимущественно, больше или равном 2 МПа. Температура газообразного потока, входящего в зону адсорбции, не является определяющей и обычно ее поддерживают постоянной во время стадии адсорбции. Обычно указанная температура находится в интервале от 0 до 80 С, предпочтительно, от 20 до 50 С. Температура десорбции может находиться в интервале от 100 до 300 С, предпочтительно от 150 до 250 С. Настоящее изобретение распространяется на любой тип процесса АСД, ОСД и/или ТСА очистки синтез-газа и, таким образом, любое изменение параметра, такого, как уровень давления, степень продувки, и т.д., имеющее целью улучшить характеристики способа, может выгодно сочетаться с существенными характеристиками способа согласно изобретению, изложенными перед этим. Настоящее изобретение может применяться или при проектировании новой установки для очистки синтез-газа, что позволяет, по сравнению с промышленной установкой известного уровня техники, действующей с той же самой производительностью, уменьшить размер колонн (следовательно, уменьшить капиталовложение), или в случае замены адсорбентов колонн существующей промышленной установки адсорбентами согласно настоящему изобретению, что обеспечивает заметное улучшение производительности (или уменьшение числа необходимых регенераций). Примеры Во всех примерах газообразный поток известного состава пропускают через колонну,заполненную адсорбентом или адсорбентами, до проскока СО 2, затем приступают к десорбции и так в течение нескольких циклов. Используемая адсорбционная колонна имеет следующие размеры: диаметр - 2,7 см высота - 190 см Используют синтез-газ следующего состава: Н 2 - 80 об.% СО или N2 - 20 об.% СО 2 - 76 об.ч/млн Н 2 О - 2400 об.ч/млн. Анализаторы СО 2 и Н 2 О размещены на выходе из колонны, чтобы следить за изменением их концентрации во время циклов, и, в частности, детектировать проскок СО 2, который происходит обычно перед проскоком воды. 8 Последовательно осуществляют следующие стадии. 1) Стадия адсорбции: Р = 2,3 МПа; Т = 38 С; общая производительность =6,7 м 3/ч (н.у.). Первичную адсорбцию осуществляют в течение произвольно выбранного периода времени (2-5 ч), не достигая проскока СО 2, для того, чтобы ограничить продвижение фронта воды в колонне. Затем, для следующих циклов, адсорбцию осуществляют до проскока СО 2 (до 7 об.ч/млн), затем автоматически переключаются на десорбцию. 2) Стадия десорбции (осуществляется в противотоке): Р = 2,3 МПа; в атмосфере чистого водорода; расход Н 2 = 1,6 м 3/ч (н.у.). Приступают к постепенному подъему температуры до 190 С в течение 2 ч, затем температуру поддерживают при 190 С в течение 2 ч,затем колонну охлаждают в атмосфере водорода, подавая его в противотоке с тем же самым расходом (1,6 м 3/ч (н.у. в течение двух часов. 3) Дополняют указанную последнюю стадию наружным охлаждением без продувки водорода, чтобы достичь Т 45 С перед тем, как вновь приступить к стадии адсорбции. Последовательно осуществляют несколько циклов до получения стабилизации времени проскока СO2. Испытываемые образцы представляют собой шарики размером от 1,6 до 2,5 мм, состоящие из 80 мас.% цеолита (активное вещество) и 20 мас.%, агломерирующего связующего на основе глины. Пример 1 (сравнительный) Очищаемый газ имеет следующий состав: Н 2 = 80 об.%N2 = 20 об.% СО 2 =76 об.ч/млн Н 2 О = 2400 об.ч/млн. Испытываемый цеолит представляет собойNaX (степень обмена на Na 100%; Si/Al = 1,23). Время проскока СО 2, которое устанавливается по окончании нескольких циклов, составляет 7,7 ч. Пример 2 (сравнительный) Очищаемый газ имеет следующий состав: Н 2 = 80% об. СО = 20% об. СО 2 =76 об.ч/млн Н 2 О = 2400 об.ч/млн. Испытываемый цеолит представляет собой тот же самый агломерированный NaX, что и в примере 1. Время проскока СO2, которое устанавливается по окончании нескольких циклов, составляет 4,6 ч. 9 Данный пример хорошо иллюстрирует влияние типа газа на результат испытания цеолита; в данном случае, присутствие СО воздействует на адсорбционную емкость цеолита по отношению к СО 2 значительно сильнее, чем азот. Пример 3 (сравнительный) Очищаемый газ имеет тот же самый состав, что в примере 2. Испытываемый цеолит представляет собой цеолит типа 4 А (степень обмена на Na 100%). Время проскока СО 2, которое устанавливается по окончании нескольких циклов, составляет 2,7 ч. Пример 4 (согласно изобретению) Очищаемый газ имеет тот же самый состав, что в примере 2. Испытываемый цеолит представляет собой NaLSX (степень обмена наNa составляет 95,3%; Si/Al = 1,0). Время проскока СО 2, которое устанавливается по окончании нескольких циклов, составляет 5,9 ч. Пример 5 (сравнительный) В противоположность примеру 2, очищаемый газ больше не является влажным. Он имеет следующий состав: Н 2 = 80 об.% СО = 20 об.% СО 2 =76 об.ч/млн. Испытываемый цеолит представляет собой тот же самый агломерированный цеолит NaX,что и в примере 1. Время проскока СО 2, которое устанавливается по окончании нескольких циклов, составляет 7,9 ч. Пример 6 (сравнительный) Очищаемый газ имеет тот же самый состав, что в примере 5. Испытываемый цеолит представляет собой тот же самый агломерированный цеолит 4 А, что и в примере 3. Время проскока СО 2, которое устанавливается по окончании нескольких циклов, составляет 3,6 ч. Пример 7 (согласно изобретению) Очищаемый газ имеет тот же самый состав, что в примере 5. Испытываемый цеолит представляет собой тот же самый агломерированный цеолит NaLSX,что и в примере 4. Время проскока СО 2, которое устанавливается по окончании нескольких циклов, составляет 10,8 ч. На основании 6 последних приведенных примеров констатируют, что цеолит NaLSX обеспечивает значительно более продолжительное время циклов, чем цеолиты 4 А и NaX,обычно используемые в способе данного типа,как для влажного газа (примеры 2-4), так и для сухого газа (примеры 5-7); указанная последняя иллюстрация соответствует способу, в котором цеолит был использован во втором слое, распо 005123 10 ложенном после первого адсорбционного слоя,который служил для удаления воды. Для существующей установки цеолит типаNaLSX дает возможность менее часто проводить регенерации, и, следовательно, обеспечивает существенную экономию энергии. При проектировании новой установки он позволит уменьшить размеры колонн и использовать меньшие количества адсорбентов. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ очистки синтез-газа на основе водорода и моноксида углерода и/или азота,загрязненного диоксидом углерода одной или несколькими другими возможными примесями,содержащий один или несколько циклов, включающий следующие последовательные стадии: а) очищаемую газообразную смесь пропускают через зону адсорбции, содержащую адсорбент, способный селективно адсорбировать диоксид углерода, содержащий по меньшей мере один цеолит X типа фоязита с отношением Si/Al, близким к 1, по меньшей мере 70% ионообменных центров которого заняты ионами натрия; при этом остальные катионные центры заняты катионами типа K, Са или другими одно- и/или многовалентными катионами магния, стронция, бария, лантанидов или редкоземельных элементов (NaLSX); один или несколько адсорбентов, способных селективно адсорбировать каждую из примесей, таких как вода, углеводороды и/или NOx,при этом адсорбенты или гомогенно перемешаны, или находятся в форме различных слоев в последовательных пластах; б) десорбируют диоксид углерода и другую примесь или другие примеси, адсорбированные на адсорбенте или адсорбентах, описанных в п. а), путем повышения температуры и/или снижения давления, при этом данная стадия может быть дополнена фазой продувки, заключающейся в рециркуляции части очищенного газа; в) вновь поднимают давление в вышеупомянутой зоне адсорбции введением потока очищенного газа через выход из зоны адсорбции и/или охлаждают зону адсорбции продувкой холодного очищенного газа. 2. Способ по п.1, в котором отношениеSi/Al изменяется в интервале от 0,9 до 1,1, преимущественно от 1 до 1,05, по меньшей мере 90% ионообменных центров указанного адсорбента, способного селективно адсорбировать диоксид углерода, заняты ионами натрия, и в котором примесями, помимо СО 2, являются вода и/или тяжелые углеводороды, отличающийся тем, что адсорбент или адсорбенты, способные адсорбировать воду и/или тяжелые углеводороды, выбраны предпочтительно из оксида алюминия, силикагеля или цеолитов типа А или X,либо гомогенно смешаны с адсорбентом, способным селективно адсорбировать СO2, либо находятся в форме различных слоев, при этом слой адсорбента или слои адсорбентов, способных селективно адсорбировать воду и/или тяжелые углеводороды, размещены выше слоя адсорбента, способного селективно адсорбировать СО 2. 3. Способ по п.1 или 2, в котором в случае,когда примесями являются также один или несколько легких углеводородов и/или NOx, используют адсорбент или адсорбенты, способные адсорбировать легкие углеводороды и/или NOx,выбраны предпочтительно из оксида алюминия,силикагеля или цеолитов типа А или X, либо гомогенно смешаны с адсорбентом, способным селективно адсорбировать СО 2, и, возможно,адсорбентом или адсорбентами, способными адсорбировать воду и/или тяжелые углеводороды, либо находятся в форме различных слоев,при этом слой адсорбента или слои адсорбентов, способные селективно адсорбировать легкие углеводороды и/или NOx, размещены ниже слоя адсорбента, способного селективно адсорбировать СО 2. 4. Способ по любому из пп.1-3, в котором в случае, когда в качестве примеси содержится также и ртуть, зона адсорбции содержит слой на основе замещенного серебром цеолита. 5. Способ по любому из пп.1-3, в котором в качестве примеси содержится также и ртуть,отличающийся тем, что он содержит дополнительную стадию, заключающуюся в пропускании газообразного потока, из которого удаляют ртуть, до стадии а) или после стадии в) способа,описанного в любом из пп.1-4, через активированный уголь, пропитанный йодом или серой. 12 6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что цеолит типа NaLSX находится в форме агломерата с агломеририрующим связующим, предпочтительно цеолитизируемым,которое может составлять от 5 до 30 мас.ч. от общей массы агломерата, при этом вышеупомянутые агломераты имеют средний диаметр в интервале от 0,2 до 5 мм приблизительно. 7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что давление очищаемой газообразной смеси во время стадий адсорбции а) больше или равно 0,5 МПа, предпочтительно больше или равно 2 МПа и меньше или равно 7 МПа,предпочтительно меньше или равно 5 МПа и еще более предпочтительно меньше или равно 3 МПа. 8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что температура газообразного потока, входящего в зону адсорбции, находится в интервале от 0 до 80 С, предпочтительно от 20 до 50 С, а температура десорбции находится в интервале от 100 до 300 С, предпочтительно от 150 до 250 С. 9. Способ по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что концентрация СО 2 в очищаемой газовой смеси меньше или равна 1000 ч./млн,предпочтительно меньше или равна 100 ч./млн при давлениях адсорбции порядка 3 МПа, причем парциальное давление СО 2 меньше или равно 3 Па и предпочтительно меньше или равно 0,3 Па. 10. Способ по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что он использует термостимулированную адсорбцию и/или адсорбцию, стимулированную разностью давлений или разностью объемов.

МПК / Метки

МПК: C01B 3/56, B01D 53/047

Метки: синтез-газа, очистки, способ

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/7-5123-sposob-ochistki-sintez-gaza.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ очистки синтез-газа</a>

Похожие патенты