FR2777477A1 - Purification of a gas flow containing carbon dioxide, water vapor and/or hydrocarbons - Google Patents
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Abstract
Description
Le but de la présente invention est de proposer un procédé de prétraitement ou purification de flux gazeux, en particulier d'air atmosphérique, avant séparation cryogénique dudit air par distillation cryogénique. The object of the present invention is to provide a process for pretreatment or purification of gas flow, in particular atmospheric air, before cryogenic separation of said air by cryogenic distillation.
Il est connu que l'air atmosphérique contient des composés devant être éliminé avant l'introduction dudit air dans les échangeurs thermiques de la boîte froide d'une unité de séparation d'air, notamment les composés dioxyde de carbone (CO2), vapeur d'eau (H2O) et/ou hydrocarbures par exemples. It is known that atmospheric air contains compounds to be removed before the introduction of said air into the heat exchangers of the cold box of an air separation unit, in particular the carbon dioxide (CO2), steam vapor and water (H2O) and / or hydrocarbons for example.
En effet, en l'absence d'un tel prétraitement de l'air pour en éliminer ses impuretés CO2 et eau, on assiste à une condensation et à une solidification en glace de ces impuretés lors du refroidissement de l'air à température cryogénique, d'ou il peut résulter des problemes de colmatage de l'équipement, notamment les échangeurs thermiques, des colonnes de distillation... Indeed, in the absence of such pretreatment of the air to remove its impurities CO2 and water, there is a condensation and an ice solidification of these impurities during the cooling of the air at cryogenic temperature, from which problems of clogging of the equipment may arise, in particular heat exchangers, distillation columns, etc.
En outre, il est également d'usage d'éliminer les impuretés hydrocarbures susceptibles d'être présentes dans l'air afin d'éviter leur trop forte concentration dans le bas de la ou des colonnes de distillation, et de pallier ainsi tout risque d'explosion. In addition, it is also customary to remove hydrocarbon impurities that may be present in the air in order to prevent their too high concentration in the bottom of the distillation column or columns, and thus to overcome any risk of 'explosion.
Actuellement, ce prétraitement de l'air est effectué, selon le cas, par procédé TSA (Temperature
Swing Adsorption) ou par procédé PSA (Pressure Swing
Adsorption); par procédé PSA, on entend les procédés PSA proprement-dits, les procédés VSA (Vacuum Swing
Adsorption), les procédés VPSA et analogues.Currently, this pre-treatment of the air is carried out, as the case may be, by TSA (Temperature
Swing Adsorption) or PSA (Pressure Swing)
Adsorption); by PSA process is meant the PSA processes proper, VSA processes (Vacuum Swing
Adsorption), VPSA methods and the like.
Classiquement, un cycle de procédé TSA de purification d'air comporte les étapes suivantes:
a) purification de l'air par adsorption des impuretés à pression super-atmosphérique et à température ambiante,
b) dépressurisation de l'adsorbeur jusqu'à la pression atmosphérique ou en-dessous de la pression atmosphérique,
c) régénération de l'adsorbant à pression atmosphérique, notamment par les gaz résiduaires ou gaz déchets, typiquement de l'azote impur provenant d'une unité de séparation d'air et réchauffé jusqu'à une température habituellement entre 100 et 200"C au moyen d'un ou plusieurs échangeurs thermiques,
d) refroidissement à température ambiante ou subambiante de l'adsorbant, notamment en continuant à y introduire ledit gaz résiduaire issu de l'unité de séparation d'air, mais non réchauffé,
e) repressurisation de l'adsorbeur avec de l'air purifié issu, par exemple, d'un autre adsorbeur se trouvant en phase de production.Conventionally, a TSA process cycle of air purification comprises the following steps:
a) purification of the air by adsorption of the impurities at superatmospheric pressure and at room temperature,
b) depressurization of the adsorber to atmospheric pressure or below atmospheric pressure,
c) regeneration of the adsorbent at atmospheric pressure, in particular by waste gases or waste gases, typically impure nitrogen from an air separation unit and reheated to a temperature usually between 100 and 200 ° C. by means of one or more heat exchangers,
d) cooling at ambient or subambient temperature of the adsorbent, particularly by continuing to introduce said waste gas from the air separation unit, but not reheated,
e) repressurization of the adsorber with purified air from, for example, another adsorber in the production phase.
Habituellement, un cycle de procédé PSA de purification d'air comporte, quant à lui, sensiblement les mêmes étapes a), b) et e), mais se distingue d'un procédé TSA par une absence de réchauffement du ou des gaz résiduaires lors de l'étape de régénération (étape c)), donc l'absence de l'étape d) et, en général, un temps de cycle plus court qu'en procédé TSA. Usually, a PSA process cycle of air purification comprises, for its part, substantially the same steps a), b) and e), but differs from a TSA process by a lack of heating of the waste gas or gases during of the regeneration step (step c)), so the absence of step d) and, in general, a shorter cycle time than TSA process.
Généralement, les dispositifs de prétraitement d'air comprennent deux adsorbeurs, fonctionnant de manière alternée, c'est-à-dire que l'un des adsorbeurs est en phase de production, pendant que l'autre est en phase de régénération. Generally, the air pretreatment devices comprise two adsorbers, operating alternately, that is to say that one of the adsorbers is in the production phase, while the other is in the regeneration phase.
De tels procédés TSA de purification d'air sont notamment décrit dans les documents US-A-3738084 et FR-A7725845. Such TSA air purification processes are described in particular in US-A-3738084 and FR-A-7725845.
En général, l'élimination du CO2 et de la vapeur d'eau est effectuée sur un ou plusieurs lits d'adsorbants, de préférence plusieurs lits d'adsorbants, à savoir généralement un premier adsorbant destiné à arrêter préférentiellement l'eau, par exemple un lit d'alumine activée, de gel de silice ou de zéolites, et un deuxième lit d'adsorbant pour arrêter préférentiellement le Cc2, par exemple une zéolite. On peut citer notamment les documents US-A-5531808, US-A-5587003 et US-A-4233038. In general, the removal of CO2 and water vapor is carried out on one or more beds of adsorbents, preferably several beds of adsorbents, namely generally a first adsorbent intended to preferentially stop water, for example a bed of activated alumina, silica gel or zeolites, and a second adsorbent bed to preferentially stop the Cc2, for example a zeolite. Mention may especially be made of US-A-5531808, US-A-5587003 and US-A-4233038.
Obtenir une élimination efficace du CO2 et de la vapeur d'eau contenus dans l'air sur un même et unique lit d'adsorbant n'est pas chose aisée, car l'eau présente une affinité pour les adsorbants nettement supérieure à celle du CO2. En d'autres termes, la sélectivité des adsorbants est plus favorable à l'eau qu'au CO2. Achieving effective removal of CO2 and water vapor in the air on the same single bed of adsorbent is not easy, because the water has an affinity for adsorbents significantly higher than that of CO2 . In other words, the selectivity of adsorbents is more favorable to water than CO2.
En outre, pour pouvoir régénérer un adsorbant saturé en eau, il est usuel de porter cet adsorbant à une température de régénération supérieure à 1000C. In addition, in order to regenerate a saturated adsorbent in water, it is customary to bring this adsorbent to a regeneration temperature greater than 1000C.
Cependant, très peu d'adsorbants mis en oeuvre actuellement à l'échelle industrielle dans des unités TSA possèdent une structure physico-chimique susceptible de résister longtemps à un tel traitement hydrothermique; les matériaux de type alumine en font partie. However, very few adsorbents currently used on an industrial scale in TSA units have a physico-chemical structure that can withstand such hydrothermal treatment for a long time; the alumina-type materials are part of it.
On peut citer le document US-A-5232474 qui décrit l'utilisation d'une alumine activée pour sécher et décarbonater l'air par un procédé PSA. US-A-5232474 describes the use of activated alumina to dry and decarbonate air by a PSA process.
Dans tous les cas, obtenir une purification efficace du flux d'air à traiter en ses impuretés dioxyde de carbone et vapeur d'eau n'est pas chose aisée, dans la mesure où l'efficacité de purification dépend de nombreuses conditions opératoires. In any case, obtaining an effective purification of the air stream to be treated in its impurities carbon dioxide and water vapor is not easy, since the purification efficiency depends on many operating conditions.
Ainsi, un certain nombre de paramètres ou conditions de mise en oeuvre du procédé lui-même influencent considérablement les performances de purifications obtenues. Thus, a certain number of parameters or conditions of implementation of the process itself considerably influence the performance of purifications obtained.
A ce titre, on peut citer, en particulier, la température d'adsorption et la température de régénération. As such, there may be mentioned, in particular, the adsorption temperature and the regeneration temperature.
En effet, il est connu que l'adsorption et donc la purification sont favorisées par les températures basses. Indeed, it is known that adsorption and therefore purification are favored by low temperatures.
En d'autres termes, plus la température diminue, plus les performances d'adsorption de l'adsorbant augmentent. In other words, the lower the temperature, the adsorbent adsorption performance increases.
De là, il est habituellement réalisé un refroidissement par échange thermique du gaz comprimé, c'est-à-dire de l'air sous-pression, sortant du compresseur, en général, jusqu'à une température classiquement supérieure de quelques degrés à la température ambiante. From there, it is usually carried out cooling by heat exchange of the compressed gas, that is to say of the air under pressure, leaving the compressor, in general, to a temperature that is typically a few degrees higher than the ambient temperature.
Or, la température ambiante varie en fonction de la saison et il s'ensuit que, pendant les périodes dites chaudes de l'année, notamment en été, l'efficacité de l'adsorbant va diminuer. However, the ambient temperature varies according to the season and it follows that during the so-called hot periods of the year, especially in summer, the effectiveness of the adsorbent will decrease.
Afin de résoudre ce problème, il est possible de réguler la température d'adsorption au moyen d'échangeur de chaleur et d'un ou plusieurs groupes frigorifiques afin de la maintenir sensiblement constante durant toute l'année, par exemple dans une plage donnée, laquelle est fonction du procédé subséquent utilisé, par exemple un procédé de distillation cryogénique de l'air. In order to solve this problem, it is possible to regulate the adsorption temperature by means of heat exchanger and one or more refrigerating units in order to keep it substantially constant throughout the year, for example in a given range, which is a function of the subsequent process used, for example a process for the cryogenic distillation of air.
Cette solution engendre, cependant, des investissements supplémentaires en matériels, tels des échangeurs de chaleur, des canalisations, groupe frigorifique... This solution generates, however, additional investments in equipment, such as heat exchangers, pipelines, refrigeration units, etc.
Une autre solution consiste à effectuer un surdimensionnement de la quantité d'adsorbant mise en oeuvre, de manière à compenser ces fluctuations de la température d'adsorption et donc des performances d'adsorption par une quantité plus importante d'adsorbant. Another solution is to oversize the amount of adsorbent used, so as to compensate for these fluctuations of the adsorption temperature and therefore the adsorption performance by a larger amount of adsorbent.
Toutefois, augmenter la quantité d'adsorbant utilisée implique inévitablement une augmentation des coûts du procédé. However, increasing the amount of adsorbent used inevitably implies an increase in process costs.
Actuellement, selon la solution choisie, la température d'adsorption d'un tel procédé de purification d'air varie au cours de l'année entre approximativement 50C et 65OC. Currently, depending on the chosen solution, the adsorption temperature of such an air purification process varies during the year between approximately 50C and 65OC.
En d'autres termes, les performances sont très variables au cours de l'année pour une même unité de purification. In other words, the performances are very variable during the year for the same purification unit.
En outre, il est également connu que la température de régénération de l'adsorbant influence aussi l'efficacité d'adsorption. In addition, it is also known that the regeneration temperature of the adsorbent also influences the adsorption efficiency.
En effet, plus la température de régénération est élevée, meilleure est la régénération et donc plus efficace sera la phase de purification subséquente. En général, la régénération est effectué à une température supérieure à 1500C. Indeed, the higher the regeneration temperature, the better the regeneration and therefore more effective will be the subsequent purification phase. In general, the regeneration is carried out at a temperature above 1500C.
Or, plus la température de régénération mise en oeuvre est élevée, plus la consommation énergétique du réchauffeur et donc les coûts du procédé augmentent. However, the higher the regeneration temperature used, the higher the energy consumption of the heater and therefore the process costs increase.
La température de régénération est donc un paramètre à considérer avec soin si l'on souhaite obtenir une purification efficace et économiquement acceptable du point de vue industriel. The regeneration temperature is therefore a parameter to be carefully considered if it is desired to obtain an efficient and economically acceptable purification from the industrial point of view.
Par ailleurs, il est également indispensable de prendre en compte les pressions d'adsorption et de désorption mises en oeuvre. Moreover, it is also essential to take into account the adsorption and desorption pressures used.
Actuellement, la pression d'adsorption est habituellement comprise entre 4.105 Pa et 60.105 Pa selon l'application considérée. Currently, the adsorption pressure is usually between 4.105 Pa and 60.105 Pa depending on the application.
En effet, il est connu qu'une pression d'adsorption élevée favorise l'efficacité de l'adsorption des impuretés. Indeed, it is known that a high adsorption pressure promotes the effectiveness of the adsorption of impurities.
Or, la pression d'adsorption d'une unité de purification d'air, située en amont d'une colonne de distillation cryogènique, ne peut pas être fixée avec une grande liberté, dans la mesure où celle-ci dépend étroitement des caractéristiques de la boîte froide de l'unité de séparation d'air. However, the adsorption pressure of an air purification unit situated upstream of a cryogenic distillation column can not be fixed with great freedom, insofar as this depends closely on the characteristics of the cold box of the air separation unit.
A l'inverse, l'efficacité de régénération augmente avec la diminution de la pression de régénération. Conversely, the regeneration efficiency increases with the decrease of the regeneration pressure.
La régénération de l'adsorbant est habituellement réalisée par les gaz résiduaires, en particulier de l'azote ou de l'oxygène impur mais exempt de dioxyde de carbone et d'eau, provenant de l'unité de distillation cryogénique située en aval. Regeneration of the adsorbent is usually performed by the waste gases, in particular nitrogen or oxygen impure but free of carbon dioxide and water, from the downstream cryogenic distillation unit.
Or, pour obtenir un flux de gaz résiduaire, il est nécessaire que la pression dudit gaz résiduaire soit supérieure à la pression de régénération régnant dans l'unité de purification contenant l'adsorbant devant être régénéré. However, to obtain a flow of waste gas, it is necessary that the pressure of said waste gas is greater than the regeneration pressure in the purification unit containing the adsorbent to be regenerated.
De là, une augmentation de la pression la plus basse de l'unité de distillation cryogénique engendre une augmentation de la pression au refoulement du compresseur d'air et donc, par conséquent, de la consommation en énergie de compression de l'ensemble de l'installation. From there, an increase in the lowest pressure of the cryogenic distillation unit causes an increase in the pressure at the discharge of the air compressor and therefore, consequently, in the compression energy consumption of the entire 'installation.
Habituellement, la pression de régénération est soit légèrement supérieure à la pression atmosphérique, soit inférieure à la pression atmosphérique; la mise en dépression étant réalisée à l'aide d'une pompe à vide. Usually, the regeneration pressure is either slightly above atmospheric pressure or below atmospheric pressure; the depression being performed using a vacuum pump.
En outre, on sait que le débit d'adsorption influence aussi les performances de l'unité de purification. In addition, it is known that the adsorption rate also influences the performance of the purification unit.
Or, le débit d'adsorption est imposé par la quantité de gaz à produire et varie donc en fonction de ladite quantité de gaz à produire et de la nature dudit gaz. However, the adsorption flow rate is imposed by the amount of gas to be produced and therefore varies according to the amount of gas to be produced and the nature of said gas.
De même, le débit de régénération du gaz de régénération utilisé engendre des fluctuations des performances d'adsorption. Similarly, the regeneration gas regeneration flow rate used causes fluctuations in adsorption performance.
En pratique, le rapport du débit de régénération au débit d'adsorption varie, selon le procédé, de 5 à 80%. In practice, the ratio of the regeneration flow rate to the adsorption rate varies, depending on the process, from 5 to 80%.
Il s'ensuit que, plus ce rapport est élevé, plus les performances de régénération augmentent, mais plus les pertes de charge augmentent aussi. As a result, the higher the ratio, the higher the regeneration performance, but the higher the pressure drop.
Le but de la présente invention est de proposer un procédé de purification de gaz, en particulier d'air, permettant de conduire à une purification efficace et économiquement acceptable du point de vue industriel, lequel procédé est basé sur une sélection judicieuse des paramètres précités. The object of the present invention is to provide a method for purifying gases, in particular air, which leads to an efficient and economically acceptable purification from the industrial point of view, which process is based on a judicious selection of the aforementioned parameters.
Un autre but de l'invention est de proposer un procédé permettant de conduire à des performances sensibles constantes et régulières tout au long de l'année, c'est-à-dire quelles que soient les conditions atmosphériques ambiantes. Another aim of the invention is to propose a method making it possible to lead to constant and regular sensible performance throughout the year, that is to say whatever the ambient atmospheric conditions.
L'invention concerne alors un procédé de purification d'un flux gazeux contenant au moins une impureté choisie parmi le dioxyde de carbone (CO2), la vapeur d'eau (H2O) et les hydrocarbures, comprenant au moins
- une étape d'adsorption d'au moins l'une desdites impuretés sur au moins un lit d'adsorbant, ladite adsorption étant réalisée à au moins une température d'adsorption (Tads) et à au moins une pression d'adsorption (Pads), et
- une étape de régénération d'au moins une partie dudit lit d'adsorbant, ladite régénération étant réalisée à au moins une température de régénération (Treg) et à au moins une pression de régénération (Preg),
caractérisé en ce qu'on choisit et/ou on ajuste ladite température d'adsorption (Tads), ladite pression d'adsorption (Pads), ladite température de régénération (Treg) et ladite pression de régénération (Preg) telles que
Treg Pads
7,3 < x < 33
Tads Preg
Selon le cas, le procédé de l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes:
Treg Pads
- 10 < x < 25
Tads Preg
- ladite étape d'adsorption est réalisée, en outre, à un débit d'adsorption (Dads) et ladite étape de régénération est réalisée à un débit de régénération (Dreg) tels que:
Treg Pads Dreg
2.8 < x x < 14
Tads Preg Dads
Treg Pads Dreg - 3 < x x < 12
Tads Preg Dads
- l'adsorbant est choisi parmi les alumines activées imprégnées, calcinées, encore appelées alumines dopées, et les zéolites échangées ou non-échangées, de préférence parmi les zéolites X ayant un rapport Si/Al inférieur à 1.15 ou LSX ayant un rapport Si/Al de l'ordre de 1;
- le flux gazeux à purifier est de l'air;
- la pression d'adsorption est comprise entre 3 .105 Pa et 6.106 Pa et/ou en ce que la pression de régénération est comprise entre 105 Pa et 3.105 Pa;
- la température d'adsorption est comprise entre 0 C et 800C et/ou en ce que la température de régénération est comprise entre 20 C et 2000C;
- le rapport du débit de régénération au débit d'adsorption est compris entre 5% et 808;
- on opère une séparation par distillation cryogénique de l'air purifié obtenu;
- le procédé est de type PSA (Pressure Swing
Adsorption) ou de type TSA (Temperature Swing
Adsorption), de préférence de type TSA.The invention thus relates to a method for purifying a gaseous flow containing at least one impurity selected from carbon dioxide (CO2), water vapor (H2O) and hydrocarbons, comprising at least
a step of adsorption of at least one of said impurities on at least one adsorbent bed, said adsorption being carried out at at least one adsorption temperature (Tads) and at least one adsorption pressure (Pads ), and
a regeneration step of at least a portion of said adsorbent bed, said regeneration being carried out at at least one regeneration temperature (Treg) and at least one regeneration pressure (Preg),
characterized by selecting and / or adjusting said adsorption temperature (Tads), said adsorption pressure (Pads), said regeneration temperature (Treg) and said regeneration pressure (Preg) such that
Treg Pads
7.3 <x <33
Tads Preg
Depending on the case, the method of the invention may include one or more of the following features:
Treg Pads
- 10 <x <25
Tads Preg
said adsorption step is carried out, moreover, at an adsorption rate (Dads) and said regeneration step is carried out at a regeneration rate (Dreg) such that:
Treg Pads Dreg
2.8 <xx <14
Tads Preg Dads
Treg Pads Dreg - 3 <xx <12
Tads Preg Dads
the adsorbent is chosen from impregnated activated aluminas, calcined, also called doped aluminas, and exchanged or non-exchanged zeolites, preferably from X zeolites having an Si / Al ratio of less than 1.15 or LSX having a Si / Al ratio; Al of the order of 1;
the gas stream to be purified is air;
- the adsorption pressure is between 3 .105 Pa and 6.106 Pa and / or in that the regeneration pressure is between 105 Pa and 3.105 Pa;
the adsorption temperature is between 0 ° C. and 800 ° C. and / or in that the regeneration temperature is between 20 ° C. and 2000 ° C .;
the ratio of the regeneration flow rate to the adsorption flow rate is between 5% and 808;
a separation is carried out by cryogenic distillation of the purified air obtained;
the process is of the PSA type (Pressure Swing
Adsorption) or TSA type (Temperature Swing
Adsorption), preferably of the TSA type.
L'invention va maintenant être illustrée à l'aide d'exemples donnés à titre illustratif mais non limitatif. The invention will now be illustrated by means of examples given for illustrative but not limiting.
EXEMPLES
Les exemples ci-après visent à comparer différentes conditions opératoires d'un procédé de purification selon l'invention, notamment la consommation énergétique qu'engendre la régénération de l'adsorbant, ainsi que l'importance des pertes de charges du lit d'adsorbant.EXAMPLES
The following examples are intended to compare different operating conditions of a purification process according to the invention, in particular the energy consumption that engenders the regeneration of the adsorbent, as well as the magnitude of the losses of the adsorbent bed charges. .
Dans ces exemples, plusieurs adsorbants de natures différentes ont été testés, à savoir des zéolites de type 13X ou de type LSX (Low Silica X) ayant un rapport Si/Al < 1,15 et des alumines activées et dopées. In these examples, several adsorbents of different natures were tested, namely 13X type zeolites or LSX (Low Silica X) type having an Si / Al ratio <1.15 and activated and doped aluminas.
Le lit d'adsorbant est mis en oeuvre dans un procédé de type TSA mis en oeuvre dans une installation à deux adsorbeurs fonctionnant en parallèle, c'est-à-dire que l'un des adsorbeurs est en phase de régénération pendant que l'autre est en phase de purification, c'est-à-dire d'adsorption. The adsorbent bed is used in a TSA type process implemented in a two adsorber installation operating in parallel, that is to say that one of the adsorbers is in the regeneration phase while the adsorber is in the regeneration phase. other is in purification phase, that is to say adsorption.
Afin de faciliter les comparaisons, le temps de cycle, le débit d'adsorption (Dads), le diamètre des adsorbeurs, les durées de pressurisation et de décompression des adsorbeurs sons maintenus constants. In order to facilitate the comparisons, the cycle time, the adsorption flow rate (Dads), the diameter of the adsorbers, the pressurization and decompression times of the adsorbers are kept constant.
Pour chaque essai, on a calculé les rapports RTP et
RDTP, avec:
Treg Pads
RTP = x
Tads Preg
et Treg Pads Dreg Dreg
RDTP = x x = RTP x
Tads Preg Dads Dads
Les conditions d'essais et les résultats obtenus pour chacun des essais A à D ont été consignés dans le tableau I suivant.For each test, the ratios RTP and
RDTP, with:
Treg Pads
RTP = x
Tads Preg
and Treg Pads Dreg Dreg
RDTP = xx = RTP x
Tads Preg Dads Dads
The test conditions and the results obtained for each of the tests A to D were recorded in the following Table I.
TABLEAU I
<tb> ESSAI <SEP> Tads <SEP> Treg <SEP> Pads <SEP> Preg <SEP> Dads <SEP> RTP <SEP> RDTp <SEP> Résultat
<tb> <SEP> 5 <SEP> 5 <SEP>
<tb> <SEP> N <SEP> ( c) <SEP> ( c) <SEP> (105 <SEP> Pa) <SEP> (105 <SEP> Pa) <SEP> Dreg <SEP> Global
<tb> <SEP> A <SEP> 10 <SEP> 200 <SEP> 6 <SEP> 1,1 <SEP> 25% <SEP> 109 <SEP> 27,3 <SEP>
<tb> <SEP> B <SEP> 40 <SEP> 70 <SEP> 3 <SEP> 1,1 <SEP> 15% <SEP> 4,77 <SEP> 0,72 <SEP>
<tb> <SEP> C <SEP> 12,5 <SEP> 60 <SEP> 6 <SEP> 1,1 <SEP> 18% <SEP> 4,6 <SEP> 26,2 <SEP> +
<tb> <SEP> D <SEP> 24 <SEP> 160 <SEP> 65 <SEP> 1,1 <SEP> 26% <SEP> 9,3 <SEP> 36,4 <SEP> +
<tb>
Il ressort du tableau I précédent que les essais A et B conduisent à des résultats médiocres, alors que les essais C et D donnent de bons résultats.<tb> TEST <SEP> Tads <SEP> Treg <SEP> Pads <SEP> Preg <SEP> Dads <SEP> RTP <SEP> RDTp <SEP> Result
<tb><SEP> 5 <SEP> 5 <SEP>
<tb><SEP> N <SEP> (c) <SEP> (c) <SEP> (105 <SEP> Pa) <SEP> (105 <SEP> Pa) <SEP> Dreg <SEP> Global
<tb><SEP> A <SEP> 10 <SEP> 200 <SEP> 6 <SEP> 1,1 <SEP> 25% <SEP> 109 <SEP> 27,3 <SEP>
<tb><SEP> B <SEP> 40 <SEP> 70 <SEP> 3 <SEP> 1,1 <SEP> 15% <SEP> 4,77 <SEP> 0,72 <SEP>
<tb><SEP> C <SEP> 12.5 <SEP> 60 <SEP> 6 <SEP> 1,1 <SEP> 18% <SEP> 4,6 <SEP> 26,2 <SEP> +
<tb><SEP> D <SEP> 24 <SEP> 160 <SEP> 65 <SEP> 1,1 <SEP> 26% <SEP> 9.3 <SEP> 36.4 <SEP> +
<Tb>
It is apparent from Table I above that tests A and B lead to poor results, while tests C and D give good results.
Plus précisément, dans l'essais A, la température de régénération (Treg) est top élevée, ce qui conduit à un gaspillage d'énergie, c'est-à-dire à une surconsommation énergétique. More precisely, in the A-test, the regeneration temperature (Treg) is very high, which leads to a waste of energy, that is to say to an overconsumption of energy.
A l'inverse, dans l'essai B, la température de régénération mise en oeuvre n'est pas assez élevée pour garantir une régénération efficace du lit d'adsorbant. Conversely, in test B, the regeneration temperature used is not high enough to ensure efficient regeneration of the adsorbent bed.
Dans ce cas, les impuretés adsorbées durant la phase de purification ne seront pas complètement désorbées durant la phase de régénération.In this case, impurities adsorbed during the purification phase will not be completely desorbed during the regeneration phase.
Dans les essais C et D, conformes à la présente invention, on constate que, pour des conditions opératoires bien choisies, on obtient des résultats favorables tant en ce qui concerne les performances de purification de l'air ainsi traité, qu'en ce qui concerne les coûts notamment énergétiques, à savoir l'énergie de compression et celle de régénération par exemples. In tests C and D, in accordance with the present invention, it is found that, for well-chosen operating conditions, favorable results are obtained both with regard to the purification performance of the air thus treated, as well as concerns the particular energy costs, namely compression energy and regeneration energy for example.
Le tableau II ci-après donne des valeurs de pressions d'adsorption (Pads) et de température de régénération (Treg) conformes à la présente invention (ici TPDR est compris entre environ 3 et 12), pour une température d'adsorption (Tads), une pression de régénération (Treg) et un rapport de débits (Dreg/Dads) constant, à savoir: Tads = 200C, Preg = 1,1.10 Pa et
Dreg/Dads = 10%. Pour ces valeurs, l'adsorbant mis en oeuvre peut être notamment une zéolite de type X, de préférence de type LSX, échangée ou non ou une alumine activée dopée ou non.Table II below gives values of adsorption pressures (Pads) and regeneration temperature (Treg) according to the present invention (here TPDR is between about 3 and 12), for an adsorption temperature (Tads). ), a regeneration pressure (Treg) and a flow ratio (Dreg / Dads) constant, namely: Tads = 200C, Preg = 1.1.10 Pa and
Dreg / Dads = 10%. For these values, the adsorbent used may in particular be a type X zeolite, preferably of the LSX type, exchanged or not, or an activated alumina, doped or otherwise.
TABLEAU II
<tb> <SEP> Pads <SEP> Treg <SEP> (cc) <SEP>
<tb> <SEP> 5 <SEP>
<tb> (10 <SEP> Pa) <SEP> 40 <SEP> | <SEP> 50 <SEP> 80 <SEP> . <SEP> 100 <SEP> 125 <SEP> 150 <SEP> 175 <SEP> 200
<tb> <SEP> 4 <SEP> 3,2 <SEP> 3,6
<tb> <SEP> 5 <SEP> | <SEP> 3,4 <SEP> 4 <SEP> 4,5
<tb> <SEP> 6 <SEP> 3,4 <SEP> 4,1 <SEP> 4,8 <SEP> 5,5
<tb> <SEP> 8 <SEP> | <SEP> 3,6 <SEP> 4,5 <SEP> 5,5 <SEP> 6,4 <SEP> 7,3
<tb> <SEP> 10 <SEP> 3,6 <SEP> 4,5 <SEP> 5,7 <SEP> 6,8 <SEP> 8 <SEP> 9,1
<tb> <SEP> 12 <SEP> 4,4 <SEP> 5,5 <SEP> 6,8 <SEP> 8,2 <SEP> 9,5 <SEP> 10,9
<tb> <SEP> 15 <SEP> 3,4 <SEP> 5,5 <SEP> 6,8 <SEP> 8,5 <SEP> 10,2 <SEP> 11,9
<tb> <SEP> 30 <SEP> 5,5 <SEP> 6,8 <SEP> 10,9
<tb>
Il s'ensuit que la mise en oeuvre d'un adsorbant à haute performance, telle une zéolite X ou LSX ou une alumine activée dopée, dans les conditions opératoires selon la présente invention permet de réduire nettement la consommation énergétique.<tb><SEP> Pads <SEP> Treg <SEP> (cc) <SEP>
<tb><SEP> 5 <SEP>
<tb> (10 <SEP> Pa) <SEP> 40 <SEP> | <SEP> 50 <SEP> 80 <SEP>. <SEP> 100 <SEP> 125 <SEP> 150 <SEP> 175 <SEP> 200
<tb><SEP> 4 <SEP> 3.2 <SEP> 3.6
<tb><SEP> 5 <SEP> | <SEP> 3,4 <SEP> 4 <SEP> 4,5
<tb><SEP> 6 <SEP> 3.4 <SEP> 4.1 <SEP> 4.8 <SEP> 5.5
<tb><SEP> 8 <SEP> | <SEP> 3.6 <SEP> 4.5 <SEP> 5.5 <SEP> 6.4 <SEP> 7.3
<tb><SEP> 10 <SEP> 3.6 <SEP> 4.5 <SEP> 5.7 <SEP> 6.8 <SEP> 8 <SEP> 9.1
<tb><SEP> 12 <SEP> 4.4 <SEP> 5.5 <SEP> 6.8 <SEP> 8.2 <SEP> 9.5 <SEP> 10.9
<tb><SEP> 15 <SEP> 3.4 <SEP> 5.5 <SEP> 6.8 <SEP> 8.5 <SEP> 10.2 <SEP> 11.9
<tb><SEP> 30 <SEP> 5.5 <SEP> 6.8 <SEP> 10.9
<Tb>
It follows that the implementation of a high performance adsorbent, such as an X or LSX zeolite or a doped activated alumina, under the operating conditions according to the present invention can significantly reduce the energy consumption.
En outre, à performances d'adsorption équivalentes, le procédé selon l'invention permet de réduire la quantité d'adsorbant à utiliser, donc les pertes de charges au sein du lit d'adsorption et l'énergie de compression à mettre en oeuvre, et d'obtenir un temps de traversée du lit d'adsorption par le front de chaleur plus court durant la phase de régénération et donc une régénération plus efficace et moins coûteuse en énergie. In addition, with equivalent adsorption performance, the process according to the invention makes it possible to reduce the quantity of adsorbent to be used, therefore the pressure losses within the adsorption bed and the compression energy to be used, and to obtain a transit time of the adsorption bed by the shorter heat front during the regeneration phase and thus a more efficient regeneration and less expensive energy.
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