Способ разделения газа переменного состава короткоцикловой безнагревной адсорбцией

 

Изобретение относится к технологии разделения газов на цеолитах короткоцикловой безнагревной адсорбцией и предназначено для разделения на кислородо- и азотообогащенные газы газа переменного состава с постоянно увеличивающейся концентрацией кислорода. Подобный процесс имеет место, например, в медицине при рекуперации газа после оксигенотерапии. Способ включает в себя повышение давления в адсорберах с цеолитом и продувку адсорберов газом переменного состава с получением кислородообогащенного газа, понижение в них давления с получением азотообогащенного газа, причем в качестве газа переменного состава используют газ с постоянно увеличивающейся концентрацией кислорода, а продувку дополнительно проводят атмосферным воздухом. Изобретение позволяет повысить степень разделения газа переменного состава. 3 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к технологии разделения газов на цеолитах короткоцикловой безнагревной адсорбцией и может быть использовано для рекуперации кислорода, например, в медицине после оксигенотерапии.

Известен способ разделения газа постоянного состава (атмосферного воздуха) на кислород и азотообогащенные газы (US 4013423, 22.03.1977).

Наиболее близким к изобретению является способ разделения газа переменного состава короткоцикловой безнагревной адсорбцией, включающий повышение давления в адсорберах с цеолитом и продувку адсорберов газом переменного состава (газом, с постоянно возрастающей концентрацией азота) с получением кислородообогащенного газа, понижение давления с получением азотообогащеного газа (SU 874137, 23.10.1981).

Недостатком данного способа является необходимость предварительного получения газа переменного состава с постоянно возрастающей концентрацией азота из атмосферного воздуха.

Технической задачей изобретения является применение для разделения на кислородо- и азотообогащенные газы газа переменного состава с постоянно возрастающей концентрацией кислорода, без предварительного использования атмосферного воздуха.

Она достигается тем, что в адсорберах с цеолитом газом переменного состава с постоянно возрастающей концентрацией кислорода повышают давление и проводят продувку. Затем проводят дополнительную продувку атмосферным воздухом до формирования обрывного фронта выходных концентрационных кривых. При продувке получают кислородообогащенный газ. После продувки адсорберов в них понижают давление и получают азотообогащенный газ.

Для повышения концентрации кислорода в кислородообогащенном газе перед повышением давления в адсорберах газом переменного состава с постоянно увеличивающейся концентрацией кислорода их продувают частью ранее полученного кислородообогащенного газа и/или частью газа переменного состава с постоянно увеличивающейся концентрацией кислорода, или(и) предварительно повышают давление в адсорберах частью ранее полученного кислородообогащенного газа и/или частью газа переменного состава с постоянно увеличивающейся концентрацией кислорода.

Для повышение концентрации азота в азотообогащенном газе адсорберы перед понижением в них давления продувают частью ранее полученного азотообогащенного газа.

На чертеже изображена одна из возможных схем установки, реализующей изобретение.

Установка включает адсорбер с цеолитом 1, периодический источник кислородообогащенного газа переменного состава с постоянно возрастающей концентрацией кислорода 2, компрессор 3, вакуум-насос 4, ресивер кислородообогащенного газа 5, ресивер азотообогащенного газа 6, управляемые клапаны 7-15, обратные клапаны 16-17.

Установка работает циклично с периодическим продуцированием кислородо- и азотообогащенных газов.

Рассмотрение работы установки начинается с момента времени, соответствующего началу повышения давления в адсорбере 1. Указанный момент времени соответствует открытию клапана 7 при всех остальных закрытых клапанах.

Кислородообогащенный газ из источника 2 поступает в предварительно отвакуумированный адсорбер 1 и поднимает в нем давление. В результате преимущественной сорбции азота на цеолитах и постоянно возрастающей концентрации кислорода в газе, направляемом на разделение, газовая фаза в адсорбере обогащается кислородом с незначительным концентрационным градиентом по высоте слоя цеолита. При достижении в адсорбере 1 давления, равного атмосферному, открывают клапан 8 и кислородообогащенный газ поступает в ресивер 5 и через клапан 17 идет на потребление.

По мере сближения концентраций кислорода во входном и выходном газах адсорбера закрывают клапан 7 и открывают клапан 9. В адсорбере 1 осуществляют продувку атмосферным воздухом с помощью компрессора 3. При этом атмосферным воздухом вытесняют обогащенную кислородом газовую фазу и за счет преимущественной сорбции азота адсорбированная фаза обогащается азотом. С формированием обрывного фронта концентрационной кривой продувку адсорбера 1 воздухом прекращают. Закрывают клапаны 8, 9 и открывают клапаны 10 и 11.

В адсорбере 1 вакуум-насосом 4 понижают давление. Азотообогащенный газ на выходе из вакуум-насоса 4 направляют в ресивер 6 и далее через клапан 16 на потребление. При достижении в адсорбере 1 заданного остаточного давления закрывают клапаны 10 и 11 и открывают клапан 7. Цикл повторяют.

Для повышения концентрации кислородообогащенного газа перед повышением давления в адсорбере 1 открывают клапаны 8(15), 10, 12 и вакуум-насосом 4 продувают адсорбер 1 частью ранее полученного кислородообогащенного газа, находящегося в ресивере 5 или(и) частью газа переменного состава с высокой концентрацией кислорода из источника 2, или(и) при понижении давления после закрытия клапанов 10 и 11 открывают клапан 8(15) и в адсорбере 1 частью ранее полученного кислородообогащенного газа, находящегося в ресивере 5, или(и) частью газа переменного состава с высокой концентрацией кислорода из источника 2, предварительно повышают давление.

Для повышения концентрации азотообогащенного газа перед понижением давления в адсорбере 1 открывают клапаны 13 и 14 и частью ранее полученного азотообогащенного газа, находящегося в ресивере 6, продувают адсорбер 1.

Пример. Проверку способа осуществили на установке, представленной на чертеже. Объем адсорбера 5,8 л. Высота насыпного слоя 1,0 м. Адсорбер был засыпан цеолитом NaX фракции 2-3 мм. В качестве источника газа переменного состава с постоянно возрастающей концентрацией кислорода использовали модель медицинской барокамеры объемом 45 л, продуваемую баллонным кислородом концентрацией 99,8%. Величина остаточного давления в адсорбере составила 0,05 ата. Адсорбер работал в описанном режиме.

В первом цикле изменение концентрации кислорода в газе переменного состава было 21-75%. Концентрация кислорода в кислородообогащенном газе составила 68%. Концентрация азота в азотообогащенном газе - 91%.

Во втором цикле изменение концентрации кислорода в газе переменного состава было 75-95%. Концентрация кислорода в кислородообогащенном газе составила 90%. Концентрация азота в азотообогащенном газе - 90%.

При предварительном заполнении адсорбера частью кислородообогащенного газа, полученного после второго цикла до остаточного давления 0,6 ата, концентрация кислорода в кислородообогащенном газе после первого цикла составила 74%. Такая же концентрация была достигнута на первом цикле после продувки адсорбера 65% кислородообогащенного газа, полученного после второго цикла.

При предварительном заполнении адсорбера частью газа переменного состава с концентрацией кислорода 80-95% до остаточного давления 0,5 ата концентрация кислорода в кислородообогащенном газе после первого цикла составила 75%. При продувке адсорбера частью газа переменного состава с концентрацией кислорода 80-95% на первом цикле концентрация кислорода в кислородообогащенном газе составила 81%.

При продувке адсорбера 60% азотообогащенного газа, полученного после второго цикла, в первом цикле концентрация азота в азотообогащенном газе составила 95%.

Формула изобретения

1. Способ разделения газа переменного состава короткоцикловой безнагревной адсорбцией, включающий повышение давления в адсорберах с цеолитом и продувку адсорберов газом переменного состава с получением кислородообогащенного газа, понижение в них давления с получением азотообогащенного газа, отличающийся тем, что в качестве газа переменного состава используют газ с постоянно увеличивающейся концентрацией кислорода, а продувку дополнительно проводят атмосферным воздухом.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед повышением давления в адсорберах газом переменного состава с постоянно увеличивающейся концентрацией кислорода их продувают частью ранее полученного кислородообогащенного газа и/или частью газа переменного состава с постоянно увеличивающейся концентрацией кислорода.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед повышением давления в адсорберах газом переменного состава с постоянно увеличивающейся концентрацией кислорода его предварительно повышают частью ранее полученного кислородообогащенного газа и/или частью газа переменного состава с постоянно увеличивающейся концентрацией кислорода.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед понижением давления в адсорберах их продувают частью ранее полученного азотообогащенного газа.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к адсорбционной технике, а именно к конструктивному оформлению процессов сорбции, и может быть применено в газовой, химической и нефтехимической промышленности

Изобретение относится к области очистки газов адсорбентами, регенерация которых осуществляется горячим газом, проходящим через адсорбент

Адсорбер // 753454

Адсорбер // 2257944
Изобретение относится к устройствам для разделения газов адсорбцией, в частности к адсорберам для осуществления циклического адсорбционно-десорбционного процесса разделения воздуха

Изобретение относится к области химии и может быть использовано для выделения и очистки водорода

Изобретение относится к способам разделения газовых смесей методом короткоцикловой безнагревной адсорбции

Изобретение относится к области химии

Изобретение относится к области химии. Сырьевой поток 209 разделяют в первой адсорбционной системе с переменным давлением (PSA1) на первую фракцию 210, включающую в значительной степени адсорбированные компоненты и на вторую фракцию 212, включающую в значительной степени неадсорбированные компоненты, при этом первая фракция 210 включает большую часть СН4 и CO2 из сырьевого потока, а вторая фракция 212 включает большую часть Н2 и СО из сырьевого потока. Первую часть второй фракции 214 подают во вторую систему PSA2. Разделяют первую часть второй фракции во второй системе PSA2 на третью фракцию 213, включающую в значительной степени адсорбированные компоненты, и четвертую фракцию 217, включающую в значительной степени неадсорбированные компоненты. При этом третья фракция 213 включает большую часть N2, CO и CO2 и диоксида углерода, включенного в первую часть, а четвертая фракция 217 - большую часть Н2 в первой части. Пропускают, по меньшей мере, часть второй части 215 второй фракции или четвертой фракции 217 с образованием рециркулированного потока в процесс конверсии 208 синтез-газа, включающего большую часть H2 и СО из потока неконвертированного газа. Объединяют части первой фракции 210 и третьей фракции 213 в поток и подают вторую часть первой фракции 210 в качестве сырьевого газа в процесс производства синтез-газа. Изобретение позволяет повысить эффективность. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 4 ил., 4 табл.

Изобретение относится к области химии и биотехнологии. Способ непрерывного выделения и концентрирования водорода из биосингаза, состоящего из пяти и более компонентов, включающий подачу биосингаза из реактора (пиролизного реактора или биореактора) с помощью компрессора в мембранный модуль для предконцентрирования водорода в пермеате или ретентате и последующую подачу пермеата (после дополнительного компремирования) или ретентата (без дополнительного компремирования) в блок короткоцикловой адсорбции с получением на выходе концентрата водорода. При этом мембраны с селективностью H2/CO2>1 используют для предконцентрирования водорода в виде пермеата; мембраны с селективностью H2/CO2<1 используют для предконцентрирования водорода в виде ретентата. Технический результат заключается в обеспечении возможности выделения водорода из биогаза и возможности длительного применения мембраны. 2 н.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

Изобретение относится к способу и устройству для отделения по меньшей мере одного газообразного компонента из отработанного газа установки для изготовления жидкого чугуна, жидкого стального полуфабриката или губчатого железа. На первом этапе поток отработанного газа при первом давлении проходит через, по меньшей мере, один адсорбционный сепаратор, посредством чего газообразный компонент преобладающим образом отделяется из отработанного газа. На втором этапе газообразный компонент при втором давлении, которое ниже, чем первое давление, преобладающим образом удаляется из адсорбционного сепаратора. Изобретение позволяет создать способ и устройство, которое не требует технического обслуживания, обуславливает низкие инвестиционные затраты и затраты энергии и характеризуется незначительной занимаемой площадью. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 6 ил.
Изобретение относится к способу эксплуатации коксовой печи. Согласно способу возникающий в процессе коксования коксовый газ в виде полезного газа подается на материальную переработку, при этом от коксового газа отделяют водород, а для создания части необходимой для процесса коксования тепловой энергии в качестве горючего газа подается синтез-газ, который получают из ископаемого топлива посредством процесса газификации, при этом в качестве горючего газа используют первую долю полученного синтез-газа, при этом дополнительную долю полученного синтез-газа используют для дальнейшего синтеза с отделенным от коксового газа водородом. Изобретение обеспечивает эффективное использование возникающего коксового газа при эксплуатации коксовой печи. 24 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к системе для получения кислорода в учреждении, содержащей по меньшей мере одно устройство для получения медицинского воздуха, блок адсорбции с перепадом давления, который служит для получения потока кислорода, и учреждение, содержащее сеть трубопроводов для медицинского воздуха и вакуумную систему, причем по меньшей мере одно устройство для получения медицинского воздуха присоединено к сети трубопроводов для медицинского воздуха, при этом по меньшей мере первая часть потока получаемого медицинского воздуха подается из по меньшей мере одного устройства для получения медицинского воздуха к сети трубопроводов для медицинского воздуха. При этом по меньшей мере одно устройство для получения медицинского воздуха присоединено к блоку адсорбции с перепадом давления, при этом по меньшей мере вторая часть потока получаемого медицинского воздуха подается в качестве исходного газа в блок адсорбции с перепадом давления, причем блок адсорбции с перепадом давления и вакуумная система соединены между собой, при этом обеспечивается регенерация адсорбера или адсорберов блока адсорбции с перепадом давления с помощью вакуумной системы. Также изобретение относится к способу работы системы и способу ее монтажа. Использование настоящего изобретения позволяет использовать имеющуюся инфраструктуру медицинского учреждения. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх