ES2271555T3 - Tratamiento de mezclas de hidrogeno/hidrocarburo sobre adsorbentes regenerados a alta presion. - Google Patents

Tratamiento de mezclas de hidrogeno/hidrocarburo sobre adsorbentes regenerados a alta presion. Download PDF

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Abstract

Procedimiento PSA de separación de una mezcla gaseosa que contiene hidrógeno (H2) e impurezas escogidas entre hidrocarburos (CnHm), en el cual: a) se pone la mezcla gaseosa a purificar en contacto con un primer adsorbente que contiene al menos un gel de sílice y con un segundo adsorbente que contiene al menos un carbono activo, de forma que se adsorban sobre dichos adsorbentes al menos un parte de las impurezas contenidas en la mezcla gaseosa a tratar, b) se produce hidrógeno a una presión (P¿) de producción, c) se desorbe al menos una parte de las impurezas adsorbidas en la etapa (a), d) se produce un flujo de gas residual que contiene dichas impurezas desorbidas en la etapa (c), dicho flujo de gases residuales siendo producido a una presión (P¿) de regeneración comprendida entre 2 y 10 bares absolutos.

Description

Tratamiento de mezclas de hidrógeno/hidrocarburo sobre adsorbentes regenerados a alta presión.
La presente invención se refiere a un procedimiento PSA de separación de una mezcla gaseosa que contiene hidrógeno (H_{2}) e impurezas de tipo hidrocarburos (C_{n}H_{m}), en la que la mezcla gaseosa a purificar es puesta en contacto con un carbono activo y gel de sílice de manera que se adsorban las impurezas contenidas en la mezcla gaseosa a tratar y producir un flujo enriquecido en hidrógeno, y producir, además, un flujo de gas residual a una presión de regeneración comprendida entre 2 y 10 bares absolutos.
El procedimiento de adsorción modulada a presión o PSA (Pressure Swing Adsorption) es muy frecuentemente utilizado para la separación y la purificación de gases.
En el caso del tratamiento de gases enriquecidos en hidrógeno, este procedimiento permite generar un flujo de hidrógeno puro, normalmente la pureza sobrepasa un 99% en volumen, y un gas residual empobrecido en hidrógeno que concentra las otras especies presentes en la mezcla gaseosa inicial a purificar.
Dos etapas principales caracterizan cualquier procedimiento PSA, a saber:
- una fase de adsorción durante la cual el gas de carga es puesto en contacto con uno o varios lechos que contienen cada uno uno o varios adsorbentes, a una presión (P) de adsorción a la que los compuestos distintos del hidrógeno son adsorbidos y, por tanto, retenidos sobre el (o los) adsorbente(s) sólido(s). El gas que sale del lecho es hidrógeno purificado que es producido a una presión (P') de producción próxima a la presión (P) de adsorción; generalmente, la diferencia entre estas presiones P y P' es inferior a 1 bar;
- una fase de desorción durante la cual el (o los) adsorbente(s) es (son) barridos por un gas de elución distinto del gas de carga a una presión (P'') de regeneración tal que P''<P, a la cual los compuestos adsorbidos son desorbidos, seguidamente recuperados aguas abajo del lecho adsorbente a esta presión (P'') de regeneración. A la salida de esta etapa de desorción, el adsorbente puede ser sometido a una nueva etapa de adsorción.
Cuanto más baja sea la presión (P'') de regeneración, más eficaz es la desorción de compuestos no deseables. Esta presión (P'') de regeneración tiene por tanto un fuerte impacto sobre la pureza del hidrógeno producido, sobre el grado de recuperación de hidrógeno y sobre la cantidad de adsorbente necesario.
En la práctica, los adsorbentes generalmente utilizados para el tratamiento de las mezclas de H_{2}/hidrocarburos necesitan una presión (P'') de regeneración comprendida entre 1,5 y 2 bares absolutos, pero siempre inferior a 3 bares absolutos. En efecto, si la presión de regeneración sobrepasa este valor máximo, las especies más pesadas que el propano que están siempre presentes en el flujo de gas a purificar se adsorben de forma definitiva sobre el adsorbente y lo envenenan rápidamente.
Un procedimiento así es descrito, por ejemplo, en la solicitud DE-A-2624346.
Además, sobre todos las instalaciones petroquímicas, los gases residuales enriquecidos en hidrocarburos de todas las unidades y, en particular, los de las unidades de purificación de hidrógeno, no pueden ser liberados a la atmósfera. Son recogidos en un retículo de gas combustible que alimenta los diferentes quemadores de la instalación.
La presión de este retículo (P''') está comprendida generalmente entre 4 y 7 bares absolutos, es decir, en la práctica siempre superior a 3 bares absolutos.
Por tanto, se comprende que debido a la diferencia de presión existente, los gases residuales de las unidades de PSA no pueden ser dirigidos nunca directamente hacia el retículo de combustible de una instalación petroquímica.
Para intentar resolver este problema, han sido propuestas ya diversas soluciones.
Según una solución conocida, el gas residual que sale de la unidad PSA es comprimido por medio de una máquina rotatoria, como un compresor de gases, que permite hacer pasar la presión de este gas residual desde la presión P'' hasta la presión P''' de forma que se puede introducir seguidamente en el retículo de combustible de la instalación petroquímica.
Según otra solución conocida, los quemadores de diversos hornos son llenados para permitir la combustión del gas a la presión P'', lo que evita la necesidad de comprimir, como en el caso anterior.
No obstante, estas dos soluciones conocidas son muy costosas ya que multiplican, en general, por un factor de 1,5 a 3 el coste global de la purificación del hidrógeno.
El problema que se plantea por tanto es poder purificar económicamente gases enriquecidos en hidrógeno, en particular los que contienen al menos una especie de hidrocarburo pesado de tipo C_{3+}, es decir, cuyo número de átomos de carbono es superior o igual a 3, y esto sin afrontar los problemas encontrados en la técnica anterior.
Por tanto, la solución de la invención es un procedimiento PSA de separación de una mezcla gaseosa que contiene hidrógeno (H_{2}) e impurezas escogidas entre hidrocarburos (C_{n}H_{m}), en la cual:
a) se pone la mezcla gaseosa a purificar en contacto con un primer adsorbente que contiene al menos un gel de sílice y con un segundo adsorbente que contiene al menos un carbono activo, de forma que se adsorban sobre dichos adsorbentes al menos un parte de las impurezas contenidas en la mezcla gaseosa a tratar,
b) se produce hidrógeno a una presión (P') de producción,
c) se desorbe al menos una parte de las impurezas adsorbidas en la etapa (a),
d) se produce un flujo de gas residual que contiene dichas impurezas desorbidas en la etapa (c), siendo producido dicho flujo de gases residuales a una presión (P'') de regeneración comprendida entre 2 y 10 bares absolutos.
Según el caso, el procedimiento de la invención puede comprender una o varias de las características técnicas siguientes:
- la presión (P'') de regeneración es superior o igual a 3 bares absolutos,
- la presión (P'') de regeneración es superior o igual a 4 bares absolutos,
- el flujo de gas residual es producido directamente a dicha presión (P'') de regeneración sin etapa previa de compresión de este gas residual,
- el gas en la etapa (a) está a una presión (P) de adsorción comprendida entre 20 y 50 bares absolutos,
- previamente a la etapa (a), se pone la mezcla gaseosa a purificar en contacto con un adsorbente de tipo alúmina activada,
- la alúmina activada tiene un área superficial por unidad de masa de al menos 200 m^{2}/g, preferentemente superior a 270 m^{2}/g, y un volumen poroso superior a 0,25 cm^{3}/g,
- el gel de sílice tiene un área superficial por unidad de masa superior a 400 m^{2}/g, preferentemente superior a 600 m^{2}/g, y un volumen poroso superior a 0,25 cm^{3}/g,
- el carbono activo tiene un área superficial por unidad de masa superior a 600 m^{2}/g, preferentemente superior a 850 m^{2}/g, y un volumen poroso superior a 0,25 cm^{3}/g,
- en la etapa b), se produce hidrógeno a una presión (P') de producción comprendida entre 20 y 50 bares absolutos y/o a una pureza de al menos 98,5% en volumen,
- el flujo de gas residual producido en la etapa d) alimenta un retículo de combustible de una instalación petroquímica, en particular una refinería,
- el flujo de gas residual producido en la etapa d) alimenta una canalización en la que circula un gas o mezcla gaseosa a una presión comprendida entre 3 y 8 bares absolutos,
- la mezcla gaseosa a purificar contiene, además, impurezas escogidas entre CO_{2}, vapor de agua, N_{2} y CO,
- la mezcla gaseosa a purificar contiene hidrocarburos de al menos 3 átomos de carbono en su cadena hidrocarbonada, preferentemente hidrocarburos escogidos entre propano, propeno, butano, buteno, pentano, hexano, benceno, tolueno, xileno y sus isómeros,
- la mezcla gaseosa a purificar es puesta en contacto en primer lugar con gel de sílice y seguidamente con carbono activo,
- la mezcla gaseosa a purificar procede de una instalación de reformado catalítico.
Gracias a la utilización de una combinación particular de varios lechos de adsorbentes, la invención permite realizar la etapa de regeneración a presión elevada y, más precisamente, a una presión superior o igual a la del retículo de combustible de la instalación petroquímica en la que es instalada la unidad PSA.
Así, la figura 2 ilustra la integración de este procedimiento PSA en una instalación petroquímica. El gas de carga 10 a tratar es introducido en la unidad PSA 11 para ser purificado mediante el procedimiento de la invención y recuperar así un flujo de hidrógeno purificado 12. Además, el gas residual 13 es igualmente recuperado y puede ser enviado, según la invención, bajo una presión de regeneración comprendida entre 3 y 10 bares absolutos por ejemplo, al retículo 14 de gas combustible de la instalación petroquímica.
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La invención permite un aumento significativo de la presión de regeneración del adsorbente en el procedimiento PSA y permite por tanto evitar así la etapa muy frecuente y muy costosa de compresión del gas residual de salida de la PSA.
Las cantidades respectivas de carbono y de gel de sílice se escogen en función del contenido de C_{3}^{+} gas de carga, de la presión P del gas de carga, de la presión P'' del gas residual y de la pureza deseada del hidrógeno producido.
Preferentemente, el adsorbente de la invención incluye un lecho de alúmina activada a la entrada, que está seguido de un lecho de gel de sílice y un lecho de carbono activo en las proporciones indicadas con posterioridad y como se ilustra en la figura adjunta.
En efecto, como se observa en la figura 1:
- la capa de alúmina 1, situada en el lado de alimentación (en la entrada) de la zona de adsorción, representa de 0 a 10% en volumen de la cantidad total de adsorbente,
- la capa de gel de sílice 2, ubicada en emparedado entre las capas de alúmina 1 y de carbono activo 3, representa de 30 a 70% de la cantidad total de adsorbente, y
- la capa de carbono activo 3, situada en el lado de producción (a la salida) de la zona de adsorción, representa de 30 a 70% de la cantidad total de adsorbente.
Por tanto, el gas a purificar atraviesa sucesivamente la capa de alúmina 1, la capa de gel de sílice 2 y la capa de carbono activo 3.
El área superficial por unidad de masa de alúmina activada utilizada debe ser al menos 200 m^{2}/g, preferentemente superior a 270 m^{2}/g, con un volumen poroso superior a 0,25 cm^{3}/g. Puede estar eventualmente dopada con un compuesto alcalino susceptible de adsorber reversiblemente el dióxido de carbono (CO_{2}). El tamaño de los gránulos está comprendido entre 1 y 5 mm, preferentemente entre 2 y 3,5 mm.
El gel de sílice utilizado tiene un área superficial por unidad de masa superior a 400 m^{2}/g, preferentemente superior a 600 m^{2}/g, y un volumen poroso superior a 0,25 cm^{3}/g. El tamaño de los gránulos está comprendido entre 1 y 5 mm, preferentemente entre 2 y 3,5 mm. Este gel de sílice presenta una constante de Henry al menos dos veces menor que la del carbono activo al que está asociado y cuyas propiedades son las siguientes:
El carbono activo tiene un área superficial por unidad de masa superior a 600 m^{2}/g, preferentemente superior a 850 m^{2}/g, y un volumen poroso superior a 0,25 cm^{3}/g. El tamaño de las partículas debe estar comprendido entre 1 y 5 mm.
El procedimiento de la invención puede ser puesto en práctica en unidades PSA que utilizan de 3 a 20 adsorbedores, preferentemente de aproximadamente 6 a 12.
Ejemplo
La eficacia del procedimiento de la invención fue comprobada durante la purificación de un flujo de hidrógeno procedente de una unidad de reformado catalítico situada en una instalación de refinado, cuya composición y características se proporcionan en la tabla I siguiente.
TABLA I
Gas de carga Características
Presión de adsorción 26 bares abs.
Temperatura 40ºC
Constituyentes Composición en moles
H_{2} 75%
CH_{4} 11%
C_{2}H_{6} 7%
C_{3}H_{8} 4%
C_{4}H_{10} 2,5%
C_{5+} 0,5% 
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El flujo gaseoso fue sometido a una purificación por vía PSA por medio de una combinación de adsorbedores según la invención y, con carácter comparativo, de una sucesión de adsorbedores según la técnica anterior (carbono solo).
Las condiciones de funcionamiento de la unidad PSA clásica fueron las siguientes:
- presión de adsorción:
26 bares absolutos
- número de adsorbedores:
6
- número de equilibrados:
3
- temperatura del gas:
40ºC
- gel de sílice: comercializado por la empresa Engelhard bajo la referencia Sorbead
- carbono activo: comercializado por la empresa Norit bajo la referencia R3 Extra
- proporción de gel de sílice/carbono: 50/50 (0/100 según la técnica anterior)
Los resultados obtenidos (pureza, grado de recuperación) se proporcionan en la tabla II siguiente.
TABLA II
1
Como se desprende de la tabla II, solo la combinación juiciosa de adsorbentes según la invención permite producir hidrógeno con una pureza de 99,5%, produciendo el gas residual bajo una presión de 6 bares absolutos sin etapa de compresión. En el caso de un carbono según la técnica anterior, la desorción de los hidrocarburos pesados (C3+) es incompleta. El adsorbente es muy rápidamente contaminado por las impurezas contenidas en el gas de alimentación, lo que impide mantener en el transcurso del tiempo una pureza de producto superior a 99,5%.

Claims (16)

1. Procedimiento PSA de separación de una mezcla gaseosa que contiene hidrógeno (H_{2}) e impurezas escogidas entre hidrocarburos (C_{n}H_{m}), en el cual:
a) se pone la mezcla gaseosa a purificar en contacto con un primer adsorbente que contiene al menos un gel de sílice y con un segundo adsorbente que contiene al menos un carbono activo, de forma que se adsorban sobre dichos adsorbentes al menos un parte de las impurezas contenidas en la mezcla gaseosa a tratar,
b) se produce hidrógeno a una presión (P') de producción,
c) se desorbe al menos una parte de las impurezas adsorbidas en la etapa (a),
d) se produce un flujo de gas residual que contiene dichas impurezas desorbidas en la etapa (c), dicho flujo de gases residuales siendo producido a una presión (P'') de regeneración comprendida entre 2 y 10 bares absolutos.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la presión (P'') de regeneración es superior o igual a 3 bares absolutos.
3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la presión (P'') de regeneración es superior o igual a 4 bares absolutos.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el flujo de gas residual es producido directamente a dicha presión (P'') de regeneración sin etapa previa de compresión de este gas residual.
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el gas en la etapa (a) está a una presión (P) de adsorción comprendida entre 20 y 50 bares absolutos.
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque, previamente a la etapa (a), se pone la mezcla gaseosa a purificar en contacto con un adsorbente de tipo alúmina activada.
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la alúmina activada tiene un área superficial por unidad de masa de al menos 200 m^{2}/g, preferentemente superior a 270 m^{2}/g, y un volumen poroso superior a 0,25 cm^{3}/g.
8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el gel de sílice tiene un área superficial por unidad de masa superior a 400 m^{2}/g, preferentemente superior a 600 m^{2}/g, y un volumen poroso superior a 0,25 cm^{3}/g.
9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el carbono activo tiene un área superficial por unidad de masa superior a 600 m^{2}/g, preferentemente superior a 850 m^{2}/g, y un volumen poroso superior a 0,25 cm^{3}/g.
10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque en la etapa b), se produce hidrógeno a una presión (P') de producción comprendida entre 20 y 50 bares absolutos y/o a una pureza de al menos 98,5% en volumen.
11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el flujo de gas residual producido en la etapa d) alimenta a un retículo de combustible de una instalación petroquímica, en particular una refinería.
12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque el flujo de gas residual producido en la etapa d) alimenta una canalización en la que circula un gas o mezcla gaseosa a una presión comprendida entre 3 y 8 bares absolutos.
13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque la mezcla gaseosa a purificar contiene, además impurezas escogidas entre CO_{2}, vapor de agua, N_{2} y CO.
14. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque la mezcla gaseosa a purificar contiene hidrocarburos de al menos 3 átomos de carbono en su cadena hidrocarbonada, preferentemente hidrocarburos escogidos entre propano, propeno, butano, buteno, pentano, hexano, benceno, tolueno, xileno y sus isómeros.
15. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque la mezcla gaseosa a purificar es puesta en contacto en primer lugar con gel de sílice y seguidamente con carbono activo.
16. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque la mezcla gaseosa a purificar procede de una unidad de reformado catalítico.
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4814024B2 (ja) * 2006-09-04 2011-11-09 株式会社神戸製鋼所 高純度水素ガス製造用ｐｓａ装置
FR2910457B1 (fr) * 2006-12-22 2009-03-06 Inst Francais Du Petrole Procede de purification par adsorption d'hydrogene avec cogeneration d'un flux de co2 en pression
JP5314408B2 (ja) * 2008-03-06 2013-10-16 株式会社神戸製鋼所 高純度水素ガス製造用ｐｓａ装置
US20100160699A1 (en) * 2008-12-23 2010-06-24 Frey Stanley Joseph Method for efficient use of hydrogen in aromatics production from heavy aromatics
FR2953505B1 (fr) 2009-12-03 2012-02-10 Air Liquide Procede pour une production d'hydrogene combinee a une capture de dioxyde de carbone
CN102029100A (zh) * 2010-11-23 2011-04-27 张家港市三星净化设备制造有限公司 有机废气活性炭吸附的干法脱附工艺
CN102029148B (zh) * 2010-11-23 2012-07-25 张家港市三星净化设备制造有限公司 有机废气活性炭吸附的干法脱附装置
CN103420338B (zh) * 2012-05-16 2016-05-18 中国石油化工股份有限公司 异丁烷脱氢反应气的氢气分离方法
CN103664455B (zh) * 2012-09-05 2015-09-09 中国石油化工股份有限公司 丙烯的制备方法
US10639583B2 (en) 2015-06-17 2020-05-05 Basf Corporation Adsorbent for hydrocarbon recovery
EP4359107A4 (en) 2021-06-23 2025-11-26 Entegris Inc GAS TREATMENT SYSTEMS AND METHODS
CN113264506B (zh) * 2021-06-24 2023-08-29 河南中科清能科技有限公司 一种氢气液化装置的氢低温吸附器再生工艺

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3365859A (en) * 1966-11-04 1968-01-30 Universal Oil Prod Co Method for concentrating hydrogen
DE2624346A1 (de) * 1976-05-31 1977-12-15 Linde Ag Verfahren zur zerlegung von gasen durch adsorption
US4077779A (en) * 1976-10-15 1978-03-07 Air Products And Chemicals, Inc. Hydrogen purification by selective adsorption
US5234472A (en) * 1987-11-16 1993-08-10 The Boc Group Plc Separation of gas mixtures including hydrogen
US4964888A (en) * 1989-12-27 1990-10-23 Uop Multiple zone adsorption process
JP2981302B2 (ja) * 1991-05-13 1999-11-22 東洋エンジニアリング株式会社 ガスの分離方法
FR2749004B1 (fr) * 1996-05-24 1998-07-10 Air Liquide Procede pour la purification de melanges gazeux a base d'hydrogene utilisant une zeolithe x echangee au lithium
US6183628B1 (en) * 1999-03-19 2001-02-06 Membrane Technology And Research, Inc. Process, including PSA and membrane separation, for separating hydrogen from hydrocarbons
US6210466B1 (en) * 1999-08-10 2001-04-03 Uop Llc Very large-scale pressure swing adsorption processes
US6340382B1 (en) * 1999-08-13 2002-01-22 Mohamed Safdar Allie Baksh Pressure swing adsorption process for the production of hydrogen
FR2799991B1 (fr) * 1999-10-26 2002-10-11 Air Liquide Procede de production d'hydrogene utilisant un adsorbant carbone a parametres de dubinin selectionnes
US6503299B2 (en) * 1999-11-03 2003-01-07 Praxair Technology, Inc. Pressure swing adsorption process for the production of hydrogen
FR2804042B1 (fr) * 2000-01-25 2002-07-12 Air Liquide Procede de purification d'un gaz par adsorption des impuretes sur plusieurs charbons actifs
FR2806072B1 (fr) * 2000-03-07 2002-06-07 Air Liquide Charbon actif ameliore par traitement a l'acide et son utilisation pour separer des gaz
US6483001B2 (en) * 2000-12-22 2002-11-19 Air Products And Chemicals, Inc. Layered adsorption zone for hydrogen production swing adsorption

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