从气流中分离挥发性组分的方法技术

本发明专利技术描述了一种从含有挥发性有机组分和／或气体无机组分的气体混合物中分离挥发性有机组分和／或气体无机组分的方法，其中，对所述气体混合物进行低温冷凝过程以分离挥发性有机组分和／或气体无机组分，然后进行吸附过程以分离挥发性有机组分和／或气体无机组分，所述吸附过程在至少两个并联排列的吸附器中进行，所述吸附器交替运行吸附阶段和脱附阶段，在脱附阶段输送通过吸附器的负载有挥发性有机组分和／或气体无机组分的再生气体至少部分添加到所述含有挥发性气体组分和／或气体无机组分的气体混合物中，然后再送入到低温冷凝过程，根据本发明专利技术，在低温冷凝过程（ＣＵ）中产生的冷凝温度（Ｔ－ＣＵｘ）发生变化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种从包含挥发性有机组分和/或气体无机组分的气体混合物中分离挥发性有机组分和/或气体无机组分的方法，-其中对所述气体混合物进行低温冷凝过程以分离挥发性有机组分和/或气体无 机组分，然后进行吸附过程以分离挥发性有机组分，-其中所述吸附过程在至少两个并联排列的吸附器中进行，所述吸附器交替运行 吸附阶段和脱附阶段，-在脱附阶段通过吸附器的负载有挥发性有机组分和/或气体无机组分的再生气 体至少部分添加到含有挥发性气体组分和/或气体无机组分的气体混合物中，然后再送入 到低温冷凝过程。
技术介绍
根据WHO的定义，术语"挥发性有机组分"是指所有沸点为50-260°C的有机化合 物。在德国，有机组分如果在293. 15K的温度下具有至少0. 01千帕斯卡的蒸气压或者在给 定的使用条件下具有相应的挥发度，在31. Blmscv中被称为 是挥发性的。例如可以是诸如丙酮、甲苯、二氯甲烷和甲醇的溶剂。气体无机物质为例如氯 化氢、溴化氢和氨。 在许多应用中从气体混合物中分离挥发性有机组分和/或气体无机组分时都使 用通用方法，例如，在从油罐的废气中回收挥发性有机组分和/或气体无机组分中，所述废 气是在对这样的油罐装油过程中产生的。由于严格的要求和法律规定，必须将所述(废气) 气体混合物中的挥发性有机组分和/或气体无机组分的比例降至例如小于20mg/Nm3的程 度。在德国，限值根据物质级别而不同，其在清洁空气法案中有法律规定。 下面将通过由图1和图2表示的实施方案来详细解释从气体混合物中分离挥发性 有机组分和/或气体无机组分的通用方法和本专利技术的方法。 含有挥发性有机组分和/或气体无机组分的气体混合物在下面称为PG1流，将其 送入到低温冷凝过程CU，如图l所示。在这样的低温冷凝过程中，将气体混合物进行单阶段或多阶段冷却至一定温度，在该温度下待除去的挥发性有机组分和/或气体无机组分冷 凝。在低温冷凝过程中产生的冷凝物下面称为CON流，将其从低温冷凝过程中除去，并丢弃或者根据情况进行进一步处理。 在一个或多个热交换器中以与一种或多种制冷剂和/或制冷剂混合物相反的方 向冷却PG1流。所述制冷剂在图1和2中指代为LIN流。从低温冷凝过程中除去的被加热 的制冷剂(混合物)流被称为GAN流。原则上，将低温气体氮或液氮用作制冷剂。在对PGl 流进行预冷却的情况下(未在图1和2中显示)，如果必要也可使用从低温冷凝过程中除去 的净化流_在下面称为PG3a或PG3b流。 与PG1流相比，从低温冷凝过程中除去的PG3a中挥发性有机组分和/或气体无机 组分的比例小得多。其组成取决于PG1流的组成以及低温冷凝过程中的压力和温度。因为通常仅通过低温冷凝过程并不能满足对挥发性有机组分和/或气体无机组分的比例的严 格要求，所以对从低温冷凝过程中去除的PG3a流进行吸附性后净化。所用的吸附过程包括 两个或多个并联排列的吸附器ADl和AD2。活性炭、沸石和/或活性氧化铝被用作吸附剂。 通过低温冷凝过程下游的吸附过程，可以从PG1和PG3a/b流中除去约100%的挥发性有机 组分和/或气体无机组分。 如图l所示，通过吸附器ADl传送PG3a流直到其吸附剂被完全负载。在吸附器 AD1中的吸附阶段中，去除了挥发性有机组分和/或气体无机组分的气体混合物下面被称 为PG4a流，将其取出用于进一步的用途。PG3a/b流的较低温度有利于挥发性有机组分和/ 或气体无机组分的有效吸附。 一旦经过总吸附时间TAT之后吸附器AD1的负载量被耗尽之 后，停止向吸附器AD1输入PG3a流，现在将PG3a流送入吸附器AD2中。不过负载的吸附器 AD2必须事先再生。这在图2中有显示。 适合的再生气体流下面称为DGAN流，将其优选以与吸附阶段的主流向相反的方 向输送通过吸附器AD2。通常将惰性气体例如氮气用作再生气体。通过加热设备HE对DGAN 进行加热，所述加热设备HE设置在沿DGAN流向吸附器AD2的上游。进入吸附器AD2的DGAN 流的温度通常为50-200°C 。该脱附温度特别取决于有机组分和/或气体无机组分的脱附性 能和所用的吸附剂。 由于待再生的吸附剂受热，被吸附的挥发性有机组分和/或气体无机组分被脱 附，并与再生气体流一起流出吸附器AD2，从吸附器AD2流出的气流下面被称为DG流。部分 DG流可以返回到吸附器AD2之前，并加入到加热器HE之前的DGAN流中，如图2所示。这种 运行模式可以通过循环过程使吸附器AD2在短时间内达到需要的脱附温度，因为循环气体 持续被加热设备HE加热。通过循环过程可以用小的DGAN流运行，这导致再生的运行成本 很低。 为了进行质量平衡，部分DG流_下面称为DG1流-必须返回到低温冷凝过程之前。 因此，在吸附器AD2的脱附阶段DG1流与PG1流混合。该混合流在下面称为PG2流。在脱 附时间DT中DG1流持续返回到低温冷凝过程之前，直到吸附器AD2被完全再生，并基本不 含挥发性有机化合物和/或气体无机化合物。完成脱附之后，吸附器AD2被冷却到下面的 吸附阶段所需要的低温。这通过例如将液氮通过吸附器AD2之前再生的吸附床来进行。 通常吸附和脱附是定时的。在总的吸附时间TAT结束之后，最先加入到吸附器AD1 的PG3a/b流被引入到第二个吸附器AD2中。同时，开始对负载的吸附器AD1的脱附阶段。 很明显只有当脱附时间DT短于总的吸附时间TAT时，上述吸附过程才能够起作用。DT和 TAT都受很多参数影响，例如温度、压力、挥发性有机组分和/或气体无机组分的类型、气体 混合物PG1的组成等等。 当吸附器进行吸附阶段TAT时，对两种运行模式加以区分。首先，只有PG3a流被 送入到吸附过程中。在这个过程中，在吸附器AD2中不发生脱附。如果第二个吸附器AD2 被再生，PG3b流被送入到吸附器AD1中。PG3b流由送入到低温冷凝过程的PG1流和DG1流 组成。上述期间不发生再生的第一吸附阶段的持续时间下面称为AT1，而期间发生再生的吸 附时间称为AT2。下面等式成立AT2 = DT。 然而，只有在吸附阶段中吸附器的吸附容量在吸附时间TAT内没有被耗尽的情况 下，上述低温冷凝过程和吸附过程的程序组合才起作用。否则，待净化的气体混合物中的挥4发性有机组分和/或气体无机组分会漏过吸附阶段的吸附器。然而，PG4a和PG4b流中挥 发性有机组分和/或气体无机组分的浓度一定不能超过容许的极限值。 一旦如此，此过程 不得不中断。因为这些过程经常混入加料装置和生产装置，关掉这些装置单元会导致整个 设备可能被停掉。 整个过程实质上是由所进行的低温冷凝过程决定的。特别是，达到的冷凝温度 T-CU决定了冷凝的挥发性有机组分和/或气体无机组分的量以及这些组分与PG3a/b流一 起进入到吸附过程的量。低温冷凝过程的冷凝温度通常为-1601:至-401:。 如果选择冷凝温度过高，则导致在低温冷凝过程中挥发性有机组分和/或气体无 机组分富集在PG3a/b流中。这进而导致吸附中的吸附器过快负载。因为吸附时间TAT是预 先设定的，在吸附时间TAT结束之前达到吸附器的最大容量，并且发生挥发性有机组分和/ 或气体无机组分漏过吸附器。PG3a/b流的组成主要是由所选择的冷凝温度决定本文档来自技高网...

【技术保护点】
从含有挥发性有机组分和／或气体无机组分的气体混合物中分离挥发性有机组分和／或气体无机组分的方法，其中，－对所述气体混合物进行低温冷凝过程以分离挥发性有机组分和／或气体无机组分，然后进行吸附过程以分离挥发性有机组分和／或气体无机组分，－所述吸附过程在至少两个并联排列的吸附器中进行，所述吸附器交替运行吸附阶段和脱附阶段，－在脱附阶段输送通过吸附器并负载有挥发性有机组分和／或气体无机组分的再生气体至少部分地添加到所述含有挥发性气体组分和／或气体无机组分的气体混合物中，然后再送入到低温冷凝过程，其特征在于，在低温冷凝过程（ＣＵ）中产生的冷凝温度（Ｔ－ＣＵｘ）发生变化。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：S沃尔夫，RC李，
申请(专利权)人：林德股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]