Бюллетень ЕАПВ "Изобретения (евразийские заявки и евразийские патенты)"
Бюллетень 01´2017

  

(11) 

025720 (13) B1       Разделы: A B C D E F G H    

(21) 

201391191

(22) 

2012.02.27

(51) 

B01D 53/04 (2006.01)
B01D 53/047
(2006.01)

(31) 

61/447,806; 61/447,812; 61/447,824; 61/447,835; 61/447,848; 61/447,869; 61/447,877

(32) 

2011.03.01

(33) 

US

(43) 

2014.02.28

(86) 

PCT/US2012/026751

(87) 

WO 2012/118742 2012.09.07

(71) 

(73) ЭКСОНМОБИЛ РИСЕРЧ ЭНД ИНДЖИНИРИНГ КОМПАНИ (US)

(72) 

Камакоти Прити, Лета Дэниел П., Декман Гарри В., Равикович Питер И., Андерсон Томас Н. (US)

(74) 

Поликарпов А.В. (RU)

(54) 

СПОСОБ КОРОТКОЦИКЛОВОЙ АДСОРБЦИИ ПРИ ПЕРЕМЕННОМ ДАВЛЕНИИ И ТЕМПЕРАТУРЕ

(57) 1. Способ отделения заданного компонента газа от газовой смеси, причем заданный компонент газа выбран из группы, состоящей из СО2, H2S и их сочетания, включающий:

а) направление газовой смеси, содержащей указанный заданный компонент газа, на стадию адсорбции путем введения ее со стороны подачи сырья в слой адсорбента, селективного по отношению к адсорбции указанного заданного компонента газа, причем слой адсорбента имеет сторону подачи сырья и сторону выхода продукта, и слой адсорбента эксплуатируют при первом давлении и первой температуре, причем первое давление составляет от 100 кПа (абс.) до 60 МПа (абс.) (от 1 до 600 бар (абс.)), при этом слой адсорбента адсорбирует указанный заданный компонент газа, а газообразный продукт, обедненный заданным компонентом газа, выходит со стороны выхода продукта из указанного слоя адсорбента;

б) прекращение введения указанной газовой смеси в указанный слой адсорбента до того, как проскок указанного заданного компонента газа достигнет стороны выхода продукта из указанного слоя адсорбента;

в) герметизацию стороны подачи сырья в указанный слой адсорбента;

г) внешний нагрев герметизированного слоя адсорбента до второй температуры, которая выше указанной первой температуры, что приводит к десорбции по меньшей мере части указанного заданного компонента газа из указанного слоя адсорбента и, таким образом, приводит к увеличению давления указанного заданного компонента газа и к увеличению давления в слое адсорбента до второго давления;

д) извлечение по меньшей мере первой части указанного заданного компонента газа при втором давлении, которое выше давления в начале стадии нагрева (г);

е) снижение давления в слое адсорбента до третьего давления, которое ниже указанного второго давления, и извлечение второй части заданного компонента газа, при этом снижение давления происходит за две или более стадии, и на каждой стадии давление в слое адсорбента снижают до более низкого значения, чем на предыдущей стадии;

ж) внешнее охлаждение по меньшей мере части указанного слоя адсорбента на стороне подачи сырья до третьей температуры, которая ниже указанной второй температуры на стадии (г);

з) восстановление давления в указанном слое адсорбента для следующего цикла адсорбции.

2. Способ по п.1, в котором давление в слое адсорбента понижают в противотоке перед стадией (в) до давления, которое меньше первого давления.

3. Способ по п.1 или 2, в котором выполняется одно или более из следующих условий: первая температура составляет от -195 до 300°С (например, от 20 до 150°С), первое давление составляет от 200 кПа (абс.) до 20 МПа (абс.) (от 2 до 200 бар (абс.)), вторая температура по меньшей мере на 10°С выше первой температуры, третья температура составляет от -195 до 300°С, а газовая смесь представляет собой поток природного газа.

4. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором заданное вещество включает H2S, причем газообразный продукт, выходящий со стороны выхода продукта из указанного слоя адсорбента, содержит H2S в количестве не более 4 об.ч./млн, а подаваемая газовая смесь содержит H2S в количестве от 6 до 10000 об.ч./млн.

5. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором слой адсорбента включает открытые потоковые каналы по всей своей длине, через которые пропускают газовую смесь, и/или представляет собой контактор с параллельными каналами.

6. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором внешний нагрев на стадии (г) осуществляют таким образом, чтобы получить тепловую волну, которая перемещается прямотоком по отношению к направлению потока газовой смеси через слой адсорбента или противотоком по отношению к направлению потока газовой смеси через слой адсорбента.

7. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором слой адсорбента состоит из материала адсорбента, который представляет собой цеолит с восьмичленными кольцами, имеющий отношение Si/Al более 500; выбран из группы, состоящей из DDR, Sigma-1, Цеолит-58 и их сочетаний и взаимопроросших структур; имеет коэффициент диффузии СО2 относительно метана (DCO2/DCH4) более 10; имеет коэффициент диффузии N2 относительно метана (DN2/DCH4) более 10 и/или имеет коэффициент диффузии H2S относительно метана (DH2S/DCH4) более 10.

8. Способ по п.7, в котором выполняется одно или более из следующих условий: поток чистого газа, содержащий менее 1 мол.% H2S и СО2 в сумме, пропускают через слой адсорбента противотоком по отношению к направлению потока газовой смеси через слой адсорбента (например, одновременно с по меньшей мере частью стадии (д), также как по меньшей мере с частью каждой из стадий (д), (е) и (ж)); первое давление составляет по меньшей мере 3,45 МПа (изб.) (500 фунт/кв.дюйм (изб.)); а содержащий N2 поток чистого газа пропускают через слой адсорбента противотоком по отношению к направлению потока газовой смеси через слой адсорбента.

9. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором стадию (г) нагрева выполняют таким образом, чтобы вызвать перемещение тепловой волны вдоль слоя адсорбента, например, прямотоком по отношению к направлению потока газовой смеси.

10. Способ по п.9, в котором можно определить Т90 и Т10 по отношению ко второй температуре и первой температуре таким образом, что разность температур (Т9010) имеет место на расстоянии не более 50% длины слоя адсорбента, где Т10 представляет собой температуру, которая на 10% выше минимальной температуры Тмин, а Т90 представляет собой температуру, которая на 10% ниже максимальной температуры Тмакс.

11. Способ по п.9, в котором тепловая волна имеет максимальное число Пекле, Ре, менее 10, где Ре=(U´L)/α, где U представляет собой скорость теплообменной текучей среды; L представляет собой характеристическое расстояние, на которое переносят тепло в направлении, приблизительно перпендикулярном потоку текучей среды; α представляет собой эффективный коэффициент термодиффузии контактора на расстоянии L; U составляет от приблизительно 0,01 до приблизительно 100 м/с, a L составляет менее 0,1 м.

12. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором менее приблизительно 40% открытых пор слоя адсорбента имеют диаметры более приблизительно 20Å и менее приблизительно 1 мкм.

13. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором слой адсорбента состоит из материала микропористого адсорбента, выбранного из цеолитов, ALPO материалов, SAPO материалов, MOF материалов, ZIF материалов, углерода и их сочетаний.

14. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором слой адсорбента состоит из материала адсорбента, выбранного из катионных цеолитов, функционализованных аминами мезопористых материалов, станносиликатов, углерода и их сочетаний.


наверх