La présente invention concerne un procédé pour la séparation par adsorption d'un composé gazeux facilement adsorbable d'un mélange avec des composés gazeux difficilement adsorbables. Le procédé selon l'invention est en particulier applicabie à la concentration du chlore dilué par des composés tels que l'hydrogène, l'azote, l'oxygène et l'anhydride carbonique dont les propriétés physiques, température critique, température d'ébullition, poids moléculaire et éventuellement la pression partielle, sont très différentes de celles du chlore.
I1 est connu (brevet des Etats-Unis d'Amérique N" 1825707) de traiter de tels mélange gazeux en contre-courant avec un lit mobile d'adsorbant dans une colonne d'adsorption, de prélever l'adsorbant saturé de gaz fortement adsordable au bas de cette colonne d'adsorption, de l'introduire dans une zone de désorption chauffée pour en dégager le gaz adsorbé et de recycler l'adsorbant au sommet de la colonne d'adsorption après l'avoir refroidi.
Selon ce procédé, l'adsorbant est prélevé au bas de la colonne d'adsorption par un appareil mécanique, par exemple, un transporteur à vis, et envoyé dans la zone de désorption d'où il est repris, après dégazage, par un appareil analogue.
Ce procédé présente l'inconvénient d'être d'un réglage difficile, l'adsorbant pouvant s'accumuler dans la zone d'adsorption ou la zone de désorption si les transporteurs sont mal réglés. En outre, des gaz difficilement adsorbables peuvent diffuser dans la zone de désorption et abaisser la concentration du gaz facilement adsorbable.
On a maintenant trouvé un procédé qui permet d'effectuer l'adsorption et la désorption continues du gaz adsorbable dans une colonne unique comportant des zones d'adsorption et de désorption superposées, l'écoulement de l'adsorbant d'une zone dans l'autre s'effectuant par gravité sans l'intervention de transporteurs mécaniques.
Selon le procédé de l'invention, un composé gazeux aisément adsorbable est séparé de ses mélanges avec des composés gazeux difficilement adsorbables par traitement dans une colonne d'adsorptiondésorption dans laquelle se déplace, du haut vers le bas, un lit mobile d'adsorbant, qui est caractérisé en ce que le mélange à séparer est introduit au bas d'une zone d'adsorption, le composé adsorbable pur est prélevé au bas d'une zone inférieure de désorption chauffée, la diffusion des composés gazeux non adsorbables dans la zone de désorption étant empêchée par balayage de la section de séparation des deux zones au moyen d'une navette de gaz adsorbable pur.
L'adsorbant peut être constitué d'un gel pulvérisé, par exemple du gel de silice ou mieux, d'un charbon actif en granules ou en poudre.
Dans le dessin annexé, donné à titre d'exemple:
la fig. 1 est une vue schématique en élévation d'un dispositif utilisable pour l'application du procédé, et
la fig. 2 montre à plus grande échelle un détail de ce dispositif.
Bien que le procédé soit applicable à la séparation de tout gaz ou de toute vapeur aisément adsorbable, pour la simplification et pour faciliter la compréhension, on décrira ci-après l'application particulière de la concentration du chlore, dilué par des composés difficilement adsorbables tels que H2, 02,
N2 et CO2.
Le dispositif est constitué essenticllement d'une colonne comprenant une zone de réfrigération A, une zone d'adsorption B et une zone de désorption C.
La colonne représentée à la figure est composée de faisceaux tubulaires dans lesquels l'adsorbant circule à l'intérieur des tubes tandis que le liquide de refroi
Procédé pour la séparation de composés gazeux facilement adsorbables dissement des zones A et B, l'eau par exemple, et le liquide de chauffage de la zone C, l'huile par exemple, circulent à l'extérieur des tubes. La colonne pourrait aussi être constituée par assemblage de faisceaux tubulaires horizontaux ou inclinés, l'adsorbant se déplaçant dans l'espace laissé libre entre les tubes tandis que le liquide nécessaire à l'échange thermique se déplace dans les tubes.
En dessous des zones A, B et C sont intercalées des grilles D,, D2 et D3 pennettant l'introduction ou la sortie des gaz ainsi que la répartition uniforme, sur toute la section transversale de l'appareil, à la fois de l'adsorbant et du gaz. Ces grilles ou pièces intercalaires comprennent chacune (fig. 2) une plaque perforée p, munie de tubulures q qui canalisent l'adsorbant dans une chambre à gaz g communiquant avec la tubulure d'entrée ou de sortie t.
L'adsorbant circule dans l'appareil, de haut en bas, par simple gravité. L'adsorbant réchauffé dans la zone de désorption C est remonté dans la zone A par un élévateur quelconque, par exemple, un élévateur à gaz alimenté au moyen d'une soufflerie 12 par un gaz non adsorbable tel que l'air venant de 13 et 14, ou bien par les gaz inertes ou difficilement adsorbables séparés du chlore. Le mélange d'adsorbant et de gaz inerte, formé dans l'éjecteur E, est séparé dans un appareil cyclone à section élargie F et la matière solide descend par gravité dans la zone de réfrigération A où elle est refroidie au contact du liquide de circulation entrant par 5 et sortant par 6, avant d'entrer dans la zone d'adsorption B où elle rencontre à contre-courant le chlore dilué introduit en 1.
L'adsorbant se charge de chlore au contact de ces gaz tandis que les composés difficilement adsorbables s'échappent en 2 par l'intermédiaire de la pièce intercalaire D. La chaleur d'adsorption est dissipée et emportée par le liquide de refroidissement introduit en 3 et évacué en 4.
Bien que le refroidissement de la zone B par circulation de liquide s'avère quelquefois nécessaire lorsque le gaz entrant est riche en composé aisément adsorbable, il a été constaté que dans certaines conditions de fonctionnement, en particulier lors du traitement de gaz relativement dilué, il était possible de choisir un rapport débit adsorbant/débit gaz tel que la température dans la zone B puisse être maintenue à une valeur convenable sans qu'il soit nécessaire de refroidir cette zone par circulation de liquide froid. I1 en résulte de ce fait une simplification possible de l'appareillage par suppression d'un faisceau tubulaire.
Le lit mobile d'adsorbant descend dans la zone de désorption C où il est réchauffé, par exemple, par une circulation extérieure d'huile à 200-2500 C. Dans le cas où l'adsorbant est constitué de charbon actif, le chauffage de la zone de désorption peut également être réalisé par passage du charbon entre deux élec -trodes maintenues sous tension appropriée. Dans ce cas, le faisceau tubulaire dans cette zone n'est plus nécessaire.
Sous l'action de la chaleur, le chlore est désorbé et prélevé au bas de la colonne en 9. Les propriétés physiques du chlore étant très différentes de celles des autres constituants du mélange, il s'établit au bas de l'appareil un volume rempli de chlore pur. Pour éviter la diffusion des composés difficilement adsorbables à travers la zone de désorption et le mélange de ces gaz avec le chlore pur, on établit dans la zone
C, un courant ascensionnel de chlore qui balaye la section XY de séparation des zones B et C. Ce balayage peut être continu ou intermittent. I1 peut être effectué au moyen d'une navette externe ou interne de chlore pur. Cette navette prélevée sur la sortie 9, peut par exemple être introduite dans la partie supérieure de la zone C par une pièce intermédiaire analogue aux pièces D.
Si cette navette est continue elle empêche les gaz difficilement adsorbables de franchir la section transversale X'Y'. Plus avantageusement, on réalise une navette interne de chlore pur en ne soutirant en 9 qu'une quantité de chlore inférieure à celle dégagée par désorption; le chlore en excès ne pouvant s'adsorber dans la zone chauffée C s'échappe vers le haut, franchit la section
XY et vient s'adsorber dans la zone d'adsorption B.
Toutefois cette navette peut être intermittente.
Le réglage de cette navette peut êre effectué automatiquement en se basant sur la différence de température T2-T1, T2 étant la température mesurée dans la zone d'adsorption immédiatement au-dessous de l'introduction du mélange à séparer et T1 étant la température mesurée dans la zone d'adsorption immédiatement au-dessus de l'introduction du mélange.
I1 a été constaté en effet que le gaz navettant pouvait être aisément adsorbé dans l'adsorbant se trouvant immédiatement au-dessous de l'entrée des gaz 11.
En cet endroit, l'adsorbant est saturé en chlore à la pression partielle du chlore dans le gaz entrant mais il peut encore adsorber des quantités relativement importantes de chlore pur provenant de la navette. Cette adsorption se traduit par une hausse sensible de la température T2 mais est pratiquement sans effet sur la température T1 si tout le chlore de navette est adsorbé dans cette zone. Si accidentellement du chlore pur franchit la zone où la température T, est mesurée, il se produit un échauffement qui peut être partiellement compensé par le refroidissement de la zone B.
De toute façon, la plus grande partie de la chaleur d'adsorption sera dégagée dans la zone de mesure de la température T9 et il subsistera toujours une différence de température T2-T1 suffisante pour permettre le réglage par action sur le mécanisme d'ouverture et de fermeture de la vanne 10 placée sur la canalisation de sortie du gaz pur. I1 suffit, en effet, d'utiliser un appareil de réglage automatique qui, sous l'action de la température T2, ou de la différence de température T2-Tt provoquera l'ouverture ou la fermeture de la vanne 10 placée sur la canalisation de sortie du chlore pur.
Ce réglage peut se faire de manière intermittente, par tout ou rien , la vanne 10 étant ouverte pour une valeur déterminée de T2 ou T2-T1 et fermée lorsque T2 tend vers Tl. Les conditions optima doivent être déterminées expérimentalement car elles dépendent de la nature de l'adsorbant, de la nature, du débit et de la concentration du gaz adsorbable à séparer et de l'appareillage, notamment de la chaleur transmise par conduction de l'appareil de désorption à l'adsorbant situé immédiatement au-dessus de la section
XY. L'influence de la navette sur la température T2 est à ce point sensible qu'il est possible d'effectuer un réglage précis en se basant sur une différence de température T2-T1 de l'ordre de So C.
La différence de température à adopter comme point de réglage dépend évidemment de la sensibilité des appareils de contrôle. Généralement, de bons résultats sont obtenus en maintenant une différence de température T.-TI comprise entre 5 et 500 C.
Le réglage de la navette basé sur les variations de température engendrées par la chaleur d'adsorption peut être remplacé par un réglage basé sur la mesure des variations d'autres propriétés physiques ou chimiques des gaz en mouvement, par exemple, la mesure de la pression totale du gaz ou de la concentration en un quelconque de ses constituants. Au moyen de manomètres sensibles, il est possible en se basant sur la mesure des pressions P8 et Pt, respectivement dans la canalisation de sortie du gaz aisément adsorbable pur et dans la canalisation d'entrée du gaz à traiter, de régler la navette de gaz pur de manière à provoquer un scellement convenable entre les zones d'adsorption et de désorption.
En effet, la pression Pl, à l'entrée des gaz, est sensiblement constante pour un débit donné et est surtout fonction des pertes de charge dans le circuit gazeux au-dessus de la section de séparation des zones d'adsorption et de désorption.
Pour une pression donnée Pt, la pression P, 3 dans la canalisation de sortie est déterminée par les phénomènes de désorption se produisant dans la zone inférieure chauffée. Si la vanne 10 est fermée, la pression tend à augmenter dans la zone de désorption et devient supérieure à Pl. En ouvrant la vanne 10, la pression P8 diminue mais il subsiste dans la zone de désorption une pression plus élevée que P1 et P3. Ce ventre de pression évite le mélange du gaz entrant avec le gaz désorbé et le gaz sortant par la vanne 10 est techniquement pur.
En maintenant une différence de pression Pl-P3 bien déterminée, on obtient d'excellents résultats même avec des fluctuations relativement importantes du débit des gaz à traiter.
La différence de pression Pl-P3 à maintenir par ouverture et fermeture de la vanne 10 est fonction des dimensions de l'appareillage. La valeur optimum doit être déterminée expérimentalement. Dans une installation prévue pour la production de 1 tonne métrique par jour (Tm/j) de chlore pur, cette différence de pression peut être de l'ordre de 80 mm H,O.
Un dispositif de sécurité permet d'éviter la présence de gaz aisément adsorbables, par exemple du chlore, dans les gaz inertes ou difficilement adsorbables s'échappant de l'appareil d'adsorption. Suivant une première variante, on place un appareil de lecture pour mesurer la température T8 dans l'adsorbant situé immédiatement au-dessus de la zone d'adsorption B. Toute augmentation de T3 par rapport à sa valeur normale révèle une adsorption de chlore à cet endroit et le danger de voir du chlore libre s'échapper avec les gaz résiduaires en 2. Par mesure de sécurité, un appareil automatique influencé par la mesure de la température T3 ferme la vanne d'admission 1 1 lorsque cette température dépasse une valeur critique.
Ce dispositif basé sur la mesure de la variation de température T3 dans l'adsorbant situé immédiatement au-dessus de la zone d'adsorption B pour le réglage du débit de gaz à traiter est très efficace lorsqu'il est possible de faire varier à volonté le débit de gaz entrant. Ce n'est pas toujours le cas et il arrive très souvent, au contraire, que l'installation d'adsorption soit tenue de traiter tout le gaz provenant d'une autre fabrication, le débit de gaz à traiter n'étant pas nécessairement constant.
C'est notamment le cas lors de la reconcentration du chlore dilué provenant d'une électrolyse de solutions aqueuses de chlorures de métaux alcalins.
Suivant une seconde variante, la présence de gaz pur, par exemple de chlore, dans les gaz inertes peut être évitée de manière continue et efficace en effectuant le réglage automatique du débit d'adsorbant en fonction de la mesure d'une des caractéris tiques physiques du gaz quittant l'appareil d'adsorption.
On place par exemple entre la zone d'adsorption et la sortie des gaz inertes, une chambre non refroidie dans laquelle on mesure la température T3.
Lorsque l'adsorption est complète dans la zone
B, cette température T3 reste constante. Dès que la capacité d'adsorption de la zone B devient insuffisante, une adsorption se produit dans la chambre supérieure et la chaleur d'adsorption engendre une hausse de la température T3. Un dispositif automatique agit alors sur le débit d'adsorbant afin de l'augmenter jusqu'à ce que l'adsorption soit complète, c'est-à-dire jusqu'à ce que la température T3 soit ramenée à sa valeur initiale. Pour autant qu'une légère quantité d'adsorbant frais soit toujours présente au-dessus du point de mesure de la température T3, on peut arrêter complètement le gaz aisément adsorbable.
Ce dispositif permet d'utiliser toujours l'installation d'adsorption à sa capacité maximum correspondant à un débit donné ou fluctuant du gaz aisément adsorbable.
Indépendamment de l'emploi des dispositifs de sécurité dont il a été question ci-dessus, on peut, si on le désire, arrêter les traces éventuelles de gaz aisément adsorbables en les faisant passer sur de l'adsorbant frais ou de l'adsorbant régénéré à température relativement élevée sous courant de gaz inerte. Les gaz provenant de cette régénération peuvent être introduits en 1 avec les gaz dilués à traiter.
Exemple
Pour la préparation de 1 Tm/j de chlore pur à partir d'un chlore dilué de composition suivante:
H2 5 /o en vol.
CO2 5
Air 11 79 79 79
On utilise un appareil analogue à celui de la figure annexée, les surfaces de réfrigération des zones
A et B étant respectivement de 13,5 et 9 m2, la surface de chauffe de la zone C de 9 m2. La réfrigération est assurée par de l'eau introduite à 1 5o C, le chauffage de la zone de désorption par de l'huile introduite à 2500 C.
L'adsorbant est constitué par du charbon actif et circule au débit de 250 kg/h. I1 est remonté par un élévateur à gaz et le gaz transporteur, qui peut être de l'air, est réutilisé pour la dilution du mélange à traiter.
Avant leur introduction dans l'appareil de désorption, les gaz sont dilués par de l'air sec, environ 1 vol/vol, de manière que la teneur en hydrogène des gaz non adsorbables reste toujours inférieure à la concentration limite inférieure d'explosibilité.
En régime, la température T1 au-dessus de l'intro- duction des gaz se maintient à 70O C, la température
T2 au-dessus de la zone de désorption est maintenue à 900 C par ouverture et fermeture de la vanne 10.
La concentration en chlore à la sortie de la zone de désorption est pratiquement de 100 /o. Les gaz non adsorbables sont évacués exempts de chlore.
REVENDICATIONS
I. Procédé pour la séparation de composés gazeux facilement adsorbables de leurs mélanges avec des composés gazeux difficilement adsorbables par traitement dans une colonne d'adsorption-désorption dans lequel un lit mobile d'adsorbant se déplace du haut vers le bas, caractérisé en ce que le mélange à séparer est introduit au bas d'une zone d'adsorption refroidie, le composé aisément adsorbable pur est prélevé au bas d'une zone inférieure de désorption chauffée, la diffusion des composés gazeux non adsorbables dans la zone de désorption étant empêchée par balayage de la section de séparation des deux zones au moyen d'une navette de gaz aisément adsorbable pur.
The present invention relates to a process for the separation by adsorption of an easily adsorbable gaseous compound from a mixture with hardly adsorbable gaseous compounds. The process according to the invention is in particular applicable to the concentration of chlorine diluted with compounds such as hydrogen, nitrogen, oxygen and carbon dioxide, the physical properties of which, critical temperature, boiling point, etc. molecular weight and possibly partial pressure are very different from those of chlorine.
It is known (United States Patent No. 1825707) to treat such gas mixture in countercurrent with a moving bed of adsorbent in an adsorption column, to take the adsorbent saturated with highly adsorbable gas. at the bottom of this adsorption column, to introduce it into a heated desorption zone to release the adsorbed gas therefrom and to recycle the adsorbent to the top of the adsorption column after having cooled it.
According to this process, the adsorbent is taken from the bottom of the adsorption column by a mechanical device, for example, a screw conveyor, and sent to the desorption zone from where it is taken up, after degassing, by a device. similar.
This process has the drawback of being difficult to control, the adsorbent being able to accumulate in the adsorption zone or the desorption zone if the transporters are badly adjusted. In addition, hardly adsorbable gases can diffuse into the desorption zone and lower the concentration of the easily adsorbable gas.
A process has now been found which allows the continuous adsorption and desorption of the adsorbable gas to be carried out in a single column having superimposed adsorption and desorption zones, the adsorbent flow from one zone into the column. the other is carried out by gravity without the intervention of mechanical conveyors.
According to the process of the invention, an easily adsorbable gaseous compound is separated from its mixtures with gaseous compounds that are difficult to adsorb by treatment in an adsorption-desorption column in which a moving bed of adsorbent moves from top to bottom, which is characterized in that the mixture to be separated is introduced at the bottom of an adsorption zone, the pure adsorbable compound is taken at the bottom of a heated lower desorption zone, the diffusion of non-adsorbable gaseous compounds in the zone of desorption being prevented by sweeping the separation section of the two zones by means of a shuttle of pure adsorbable gas.
The adsorbent can consist of a powdered gel, for example silica gel or better still, of an activated carbon in granules or in powder.
In the accompanying drawing, given by way of example:
fig. 1 is a schematic elevational view of a device usable for the application of the method, and
fig. 2 shows a detail of this device on a larger scale.
Although the process is applicable to the separation of any gas or any easily adsorbable vapor, for simplicity and to facilitate understanding, the particular application of the concentration of chlorine, diluted by compounds which are difficult to adsorb such as than H2, 02,
N2 and CO2.
The device consists essentially of a column comprising a refrigeration zone A, an adsorption zone B and a desorption zone C.
The column shown in the figure is composed of tubular bundles in which the adsorbent circulates inside the tubes while the coolant
A process for the separation of gaseous compounds which are easily adsorbable in the zones A and B, for example water, and the heating liquid of zone C, for example oil, circulates outside the tubes. The column could also be formed by assembling horizontal or inclined tubular bundles, the adsorbent moving in the space left free between the tubes while the liquid necessary for the heat exchange moves in the tubes.
Below zones A, B and C are interposed grids D ,, D2 and D3 permitting the introduction or the outlet of the gases as well as the uniform distribution, over the entire cross section of the device, both of the gas. adsorbent and gas. These grids or intermediate pieces each comprise (FIG. 2) a perforated plate p, provided with pipes q which channel the adsorbent into a gas chamber g communicating with the inlet or outlet pipe t.
The adsorbent circulates in the device, from top to bottom, by simple gravity. The adsorbent heated in the desorption zone C is raised in the zone A by any elevator, for example, a gas elevator supplied by means of a blower 12 with a non-adsorbable gas such as air coming from 13 and 14, or else by inert or hardly adsorbable gases separated from chlorine. The mixture of adsorbent and inert gas, formed in the ejector E, is separated in a cyclone apparatus with enlarged section F and the solid matter descends by gravity into the refrigeration zone A where it is cooled in contact with the circulating liquid. entering by 5 and leaving by 6, before entering the adsorption zone B where it meets against the current the diluted chlorine introduced in 1.
The adsorbent becomes charged with chlorine on contact with these gases while the compounds which are difficult to adsorb escape in 2 through the intermediate piece D. The heat of adsorption is dissipated and carried away by the cooling liquid introduced in 3 and evacuated in 4.
Although cooling of zone B by circulation of liquid is sometimes necessary when the entering gas is rich in easily adsorbable compound, it has been observed that under certain operating conditions, in particular when treating relatively dilute gas, it It was possible to choose an adsorbent flow rate / gas flow rate ratio such that the temperature in zone B could be maintained at a suitable value without it being necessary to cool this zone by circulating cold liquid. This results in a possible simplification of the apparatus by eliminating a tube bundle.
The mobile adsorbent bed descends into the desorption zone C where it is heated, for example, by an external circulation of oil at 200-2500 C. In the case where the adsorbent consists of activated carbon, the heating of the desorption zone can also be achieved by passing the carbon between two elec -trodes maintained under appropriate tension. In this case, the tube bundle in this area is no longer necessary.
Under the action of heat, the chlorine is desorbed and taken from the bottom of the column at 9. The physical properties of chlorine being very different from those of the other constituents of the mixture, a volume is established at the bottom of the device. filled with pure chlorine. To avoid the diffusion of compounds which are difficult to adsorb through the desorption zone and the mixing of these gases with pure chlorine, the zone is established
C, an ascending current of chlorine which sweeps the XY section separating zones B and C. This sweeping can be continuous or intermittent. It can be done by means of an external or internal shuttle of pure chlorine. This shuttle, taken from outlet 9, can for example be introduced into the upper part of zone C by an intermediate part similar to parts D.
If this shuttle is continuous, it prevents the hardly adsorbable gases from crossing the cross section X'Y '. More advantageously, an internal shuttle of pure chlorine is produced by withdrawing at 9 only an amount of chlorine less than that released by desorption; excess chlorine which cannot be adsorbed in the heated zone C escapes upwards, passes through the section
XY and adsorbs in adsorption zone B.
However, this shuttle can be intermittent.
The adjustment of this shuttle can be carried out automatically based on the temperature difference T2-T1, T2 being the temperature measured in the adsorption zone immediately below the introduction of the mixture to be separated and T1 being the measured temperature. in the adsorption zone immediately above the introduction of the mixture.
It was found in fact that the commuting gas could be easily adsorbed in the adsorbent located immediately below the gas inlet 11.
At this location, the adsorbent is saturated with chlorine at the partial pressure of chlorine in the incoming gas, but it can still adsorb relatively large amounts of pure chlorine from the shuttle. This adsorption results in a significant increase in temperature T2 but has virtually no effect on temperature T1 if all the shuttle chlorine is adsorbed in this zone. If pure chlorine accidentally crosses the zone where the temperature T, is measured, heating occurs which can be partially compensated by the cooling of zone B.
In any case, most of the heat of adsorption will be released in the temperature measurement zone T9 and there will always remain a temperature difference T2-T1 sufficient to allow adjustment by action on the opening mechanism and closing the valve 10 placed on the pure gas outlet pipe. It suffices, in fact, to use an automatic adjustment device which, under the action of the temperature T2, or of the temperature difference T2-Tt will cause the opening or closing of the valve 10 placed on the pipe of pure chlorine output.
This adjustment can be done intermittently, by all or nothing, the valve 10 being open for a determined value of T2 or T2-T1 and closed when T2 tends towards T1. The optimum conditions must be determined experimentally because they depend on the nature. the adsorbent, the nature, flow rate and concentration of the adsorbable gas to be separated and the equipment, in particular the heat transmitted by conduction from the desorption device to the adsorbent located immediately above the section
XY. The influence of the shuttle on the temperature T2 is so sensitive that it is possible to carry out a precise adjustment based on a temperature difference T2-T1 of the order of So C.
The temperature difference to be adopted as a set point obviously depends on the sensitivity of the control devices. Generally, good results are obtained by maintaining a temperature difference T.-TI between 5 and 500 C.
Shuttle tuning based on temperature changes generated by the heat of adsorption can be replaced by tuning based on measuring changes in other physical or chemical properties of moving gases, for example, measuring pressure total gas or the concentration of any of its constituents. By means of sensitive manometers, it is possible, based on the measurement of the pressures P8 and Pt, respectively in the outlet pipe of the easily adsorbable pure gas and in the inlet pipe of the gas to be treated, to adjust the gas shuttle. pure so as to cause a suitable seal between the adsorption and desorption zones.
In fact, the pressure P1 at the gas inlet is substantially constant for a given flow rate and is above all a function of the pressure drops in the gas circuit above the section for separating the adsorption and desorption zones.
For a given pressure Pt, the pressure P, 3 in the outlet pipe is determined by the desorption phenomena occurring in the lower heated zone. If the valve 10 is closed, the pressure tends to increase in the desorption zone and becomes greater than Pl. By opening the valve 10, the pressure P8 decreases but there remains in the desorption zone a higher pressure than P1 and P3. This pressure belly prevents the entering gas from mixing with the desorbed gas and the gas exiting through valve 10 is technically pure.
By maintaining a well-determined pressure difference P1-P3, excellent results are obtained even with relatively large fluctuations in the flow rate of the gases to be treated.
The pressure difference P1-P3 to be maintained by opening and closing the valve 10 depends on the dimensions of the apparatus. The optimum value must be determined experimentally. In an installation intended for the production of 1 metric ton per day (Tm / d) of pure chlorine, this pressure difference can be of the order of 80 mm H, O.
A safety device makes it possible to avoid the presence of easily adsorbable gases, for example chlorine, in the inert or hardly adsorbable gases escaping from the adsorption apparatus. According to a first variant, a reading device is placed for measuring the temperature T8 in the adsorbent located immediately above the adsorption zone B. Any increase in T3 with respect to its normal value reveals adsorption of chlorine to this. location and the danger of free chlorine escaping with the waste gases in 2. As a safety measure, an automatic device influenced by the temperature measurement T3 closes the inlet valve 1 1 when this temperature exceeds a critical value .
This device based on the measurement of the temperature variation T3 in the adsorbent located immediately above the adsorption zone B for adjusting the flow rate of gas to be treated is very effective when it is possible to vary at will. the incoming gas flow. This is not always the case and it very often happens, on the contrary, that the adsorption installation is required to treat all the gas coming from another manufacture, the flow of gas to be treated not necessarily being constant. .
This is particularly the case during the reconcentration of dilute chlorine originating from an electrolysis of aqueous solutions of alkali metal chlorides.
According to a second variant, the presence of pure gas, for example chlorine, in the inert gases can be avoided continuously and efficiently by carrying out the automatic adjustment of the adsorbent flow rate as a function of the measurement of one of the physical characteristics. of the gas leaving the adsorption apparatus.
For example, between the adsorption zone and the inert gas outlet, an uncooled chamber is placed in which the temperature T3 is measured.
When adsorption is complete in the area
B, this temperature T3 remains constant. As soon as the adsorption capacity of zone B becomes insufficient, adsorption occurs in the upper chamber and the heat of adsorption causes a rise in temperature T3. An automatic device then acts on the adsorbent flow rate in order to increase it until the adsorption is complete, that is to say until the temperature T3 is brought back to its initial value. As long as a small amount of fresh adsorbent is still present above the temperature measuring point T3, the readily adsorbable gas can be completely stopped.
This device always makes it possible to use the adsorption installation at its maximum capacity corresponding to a given or fluctuating flow rate of the easily adsorbable gas.
Independently of the use of the safety devices mentioned above, it is possible, if desired, to stop any traces of easily adsorbable gases by passing them over fresh adsorbent or regenerated adsorbent at relatively high temperature under a stream of inert gas. The gases originating from this regeneration can be introduced at 1 with the diluted gases to be treated.
Example
For the preparation of 1 Tm / d of pure chlorine from diluted chlorine of the following composition:
H2 5 / o in flight.
CO2 5
Air 11 79 79 79
An apparatus similar to that of the appended figure is used, the refrigeration surfaces of the zones
A and B being respectively 13.5 and 9 m2, the heating surface of zone C of 9 m2. The refrigeration is provided by water introduced at 1 5o C, the heating of the desorption zone by oil introduced at 2500 C.
The adsorbent consists of activated carbon and circulates at a rate of 250 kg / h. It is raised by a gas elevator and the carrier gas, which may be air, is reused for the dilution of the mixture to be treated.
Before their introduction into the desorption apparatus, the gases are diluted with dry air, approximately 1 vol / vol, so that the hydrogen content of the non-adsorbable gases always remains below the lower explosive limit concentration.
During operation, the temperature T1 above the introduction of the gases remains at 70O C, the temperature
T2 above the desorption zone is maintained at 900 C by opening and closing valve 10.
The chlorine concentration at the outlet of the desorption zone is practically 100 / o. Non-adsorbable gases are evacuated free of chlorine.
CLAIMS
I. Process for the separation of easily adsorbable gaseous compounds from their mixtures with hardly adsorbable gaseous compounds by treatment in an adsorption-desorption column in which a moving bed of adsorbent moves from top to bottom, characterized in that the mixture to be separated is introduced at the bottom of a cooled adsorption zone, the pure easily adsorbable compound is taken at the bottom of a lower heated desorption zone, the diffusion of non-adsorbable gaseous compounds in the desorption zone being prevented by sweeping of the separation section of the two zones by means of a shuttle of readily adsorbable pure gas.