способ адсорбционного разделения жидкой или газовой смеси компонентов

Формула изобретения

Способ адсорбционного разделеня жидкой или газовой смеси компонентов, включающий ввод исходной смеси в аппарат с движущимся слоем адсорбента, непрерывное противоточное контактирование адсорбента с восходящим потоком жидкости или газа последовательно в адсорбционной и хроматографической секциях, нагрев адсорбента в нижней секции для десорбции адсорбированных компонентов и отбор конечных продуктов разделения в виде легкой верхней, промежуточной и нижней тяжелой фракций, отличающийся тем, что в промежуточном сечении адсорбционной секции слой движущегося адсорбента и в промежуточном сечении хроматографической секции восходящий поток жидкости или газа разделяют на два потока, образовав две зоны противоточного контактирования, причем один из потоков адсорбента и восходящего потока жидкости или газа контактируют в зоне ввода исходной смеси, другой поток адсорбента и восходящего потока жидкости или газа в зоне выводы промежуточной фракции.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано в процессе адсорбционного разделения жидкой или газовой смеси компонентов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому способу, т. е. прототипом, является способ адсорбционного разделения жидкой или газовой смеси компонентов, включающий ввод исходной смеси в аппарат с движущимся слоем адсорбента, непрерывное противоточное контактирование адсорбента с восходящим потоком жидкости или газа последовательно в адсорбционной и хроматографической секциях, нагрев адсорбента в нижней секции для десорбции адсорбированных компонентов и отбор конечных продуктов разделения в виде легкой верхней, промежуточной и нижней тяжелой фракции [1, 2]

Цель изобретения устранить основной недостаток данного способа (прототипа), а именно: низкую четкость разделения исходной многокомпонентной смеси по грани между компонентами промежуточной и нижней тяжелой фракций.

Поставленная цель достигается тем, что адсорбционное разделение жидкой или газовой смеси компонентов, включающее ввод исходной смеси в аппарат с движущимся слоем адсорбента, непрерывное противоточное контактирование адсорбента с восходящим потоком жидкости или газа последовательно в адсорбционной и хроматографической секциях, нагрев адсорбента в нижней секции для десорбции адсорбированных компонентов и отбор конечных продуктов разделения в виде легкой верхней, промежуточной и нижней тяжелой фракций, в промежуточном сечении адсорбционной секции слой движущегося адсорбента и в промежуточном сечении хроматографической секции восходящий поток жидкости или газа разделяют на два потока, образовав две зоны противоточного контактирования, причем один из потоков адсорбента и восходящего потока жидкости или газа контактируют в зоне ввода исходной смеси, другой поток адсорбента и восходящего потока жидкости или газа в зоне вывода промежуточной фракции.

Предлагаемый способ позволяет обеспечить более четкое адсорбционное разделение жидкой или газовой смеси компонентов по грани между компонентами промежуточной и нижней тяжелой фракции.

Изобретение поясняется фиг.1,2.

На фиг. 1 представлена схема, иллюстрирующая способ адсорбционного разделения жидкой или газовой смеси. Исходную смесь по линии 1 подают в адсорбер 2, в который по линии 3 вводят адсорбент и по линии 4 выводят его из адсорбента. В адсорбенте 2 установлены контактирующие устройства 5 для тепло- и массообмена между восходящим потоком жидкости или газа 6 и движущимся слоем адсорбента 7, который последовательно проходит адсорбционную секцию, расположенную выше ввода исходной смеси, хроматографическую секцию и зону десорбции 8 адсорбированных компонентов. Из адсорбера 2 отбор легкой фракции осуществляют по линии 9, промежуточной фракции по линии 10 и тяжелой по линии 11. С помощью разделителя 12 в промежуточном сечении адсорбционной секции слой движущегося адсорбента и в промежуточной сечении хроматографической секции восходящий поток жидкости или газа разделяют на два потока, образовав зоны противоточного контактирования зону 13 ввода исходной смеси и зону 14 вывода промежуточной фракции (на фиг.1 и 2 оборудование для транспортирования адсорбента снизу вверх и другие необходимые устройства не показаны).

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Был проведен расчет адсорбента по предлагаемому способу и прототипу.

Исходная трехкомпонентная смесь газов характеризуется коэффициентами разделения компонентов 57, 3,5 и 1. Состав ее следующий: первого легкого компонента 85, промежуточного 15 и тяжелого 5 мас. Отборы конечных продуктов разделения приняты равными потенциальному содержанию компонентов в исходной смеси. Принятая эффективность работы адсорбента соответствует 18 теоретическим ступеням адсорбции. Как в предлагаемом способе, так и в прототипе, исходную смесь вводят на VII ступень адсорбции (счет ступеней сверху адсорбента), отбор легкой фракции осуществляют с верхней 1, тяжелой фракции с нижней XVIII и промежуточной фракции с Х1 ступени адсорбции из восходящих потоков газа.

Пример 1 (по предлагаемому способу). С помощью разделителя 12 (фиг.1) движущийся слой адсорбента после V ступени и восходящий поток газа после XIII ступени адсорбции направляют в зоны ввода исходной смеси и отбора промежуточной фракции. Принятые в расчетах потоки восходящего и адсорбированного газа по ступеням адсорбции приведены в табл.1. Составы всех трех конечных продуктов разделения даны в табл.2.

Пример 2 (по прототипу). Процесс проводят в условиях примера 1, за исключением разделения на два потока движущегося слоя адсорбента после V ступени и восходящего потока газа после XIII ступени адсорбции (фиг.2), вследствие чего потоки восходящего и адсорбированного газа по ступеням адсорбции устанавливаются в соответствии с приведенными в табл.1. Составы конечных продуктов разделения по примеру 2 также даны в табл.2.

Из итогов расчета следует, что предлагаемый способ адсорбции по сравнению с прототипом позволяет повысить четкость разделения по грани между компонентами между промежуточной и тяжелой фракций.Так,при малой разнице составов продуктов разделения на грани между компонентами легкой и промежуточной фракций, содержание тяжелой фракции в промежуточном и предлагаемом способе по сравнению с прототипом уменьшилось с 9,26 до 4,74% содержание промежуточной фракции в тяжелой уменьшилось с 18,53 до 9,50% Это объясняется тем, что в прототипе (фиг. 2) промежуточная фракция представляет собой часть газа, полученного контактированием всего количества адсорбента, в котором находится весь адсорбированный тяжелый компонент. Поэтому по условиям равновесия на XI ступени адсорбции в промежуточной фракции содержится больше тяжелого компонента, чем в промежуточной фракции, соответствующей предлагаемому способу адсорбции, так как в предлагаемом способе промежуточная фракция представляет собой часть газа, полученного в рассматриваемом примере контактированием одной второй части движущегося слоя адсорбента с меньшим содержанием адсорбированного тяжелого компонента с частью восходящего потока газа по ступеням адсорбции хроматографической секции. Так, по расчетным данным содержание адсорбированного тяжелого компонента на XI ступени адсорбции, с которой выводится промежуточная фракция, для прототипа составляет 28,02% тогда как в предлагаемом способе оно равно 16,09% (в зоне ввода исходной смеси 41,06%).

Таким образом, предлагаемый способ адсорбционного разделения позволяет повысить четкость разделения смеси компонентов и может быть использован в химической технологии.