PL220637B1 - Sposób wzbogacania gazu palnego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wzbogacania gazu palnego, gdzie stosuje się zespół doprowadzania gazu, do którego doprowadzany jest gaz źródłowy, zespół odprowadzania gazu dla odprowadzania gazu odlotowego, zespół odbierania gazu dla odbioru gazu produktowego, szereg kolumn adsorpcyjnych, z których każda jest wypełniona adsorbentem dla selektywnego adsorbowania gazu palnego, kanał wyrównawczy ciśnienia łączący kolumny adsorpcyjne ze sobą i wbudowany w ten kanał wyrównawczy ciśnienia zawór otwierający/zamykający ten kanał wyrównawczy ciśnienia.

Sposób ten obejmuje:

- etap adsorpcji dla doprowadzania gazu źródłowego do kolumn adsorpcyjnych z zespołu doprowadzania gazu, by spowodować adsorpcję gazu palnego zawartego w gazie źródłowym przez adsorbent i spowodować odprowadzenie z zespołu odprowadzania gazu niezaadsorbowanego przez adsorbent gazu;

- etap desorpcji dla spowodowania desorpcji z adsorbentu gazu palnego zaadsorbowanego przez adsorbent i odprowadzenia zdesorbowanego gazu palnego na zewnątrz poprzez zespół odbioru gazu;

- przy czym wymienione etapy zachodzą na przemian:

- etap wyrównywania ciśnień realizowany w obrębie pary kolumn adsorpcyjnych połączonych ze sobą za pośrednictwem przewodu wyrównawczego ciśnienia po etapie adsorpcji w jednej kolumnie adsorpcyjnej i po etapie desorpcji w drugiej kolumnie adsorpcyjnej, w pozycji otwarcia zaworu przewodu wyrównawczego ciśnienia.

Jest wiadome, że gaz palny stanowi materiał który może eksplodować. Gdy palny gaz jest utrzymywany w określonym zakresie stężeń, na przykład w gazie źródłowym, możliwa jest jego eksplozja. Zakres stężeń, w którym możliwa jest eksplozja, jest różny, zależnie od rodzaju gazu palnego. Jednak ogólnie biorąc uważa się, że zakresowi grożącemu wybuchem odpowiada zawartość gazu palnego pomiędzy 5% a 20% objętościowych. I uważa się również, że także w przypadku metanu w postaci gazowej istnieje możliwość jego eksplozji w podobnym zakresie stężeń.

Dalej, uważa się również, że możliwość eksplozji gazu palnego wiąże się nie tylko ze stężeniem gazu palnego, ale również z obecnością gazowego tlenu w określonym zakresie stężeń. Mówi się, że temu zakresowi stężeń odpowiada objętościowa zawartość tlenu wynosząca 10% lub więcej.

Dlatego, mając do czynienia z gazem zawierającym gaz palny, należy zachować dostateczną ostrożność w odniesieniu do opisanych wyżej zakresów stężeń gazu palnego oraz gazowego tlenu. W szczególności, w przypadku gazu zawierającego gaz palny oraz tlen w pobliżu zakresu stężeń grożących wybuchem ważnym jest pozostawanie poza wyżej opisanym zakresem stężeń poprzez regulację zakresu stężeń gazu palnego lub gazowego tlenu.

W tym wypadku gazowy metan po wzbogaceniu ma stosunkowo duże stężenie, około 80% objętościowo, co leży poza zakresem stężeń grożących wybuchem. Z drugiej strony, w przypadku gazu odlotowego otrzymanego przez ekstrakcję pewnej ilości metanu z gazu kopalnianego o stężeniu metanu w przybliżeniu 44% objętościowo i stężenie tlenu w przybliżeniu 12% objętościowo, ten gaz odlotowy zawiera stosunkowo małe stężenie metanu. Dalej, powyższy gaz odlotowy zawiera również określone stężenie tlenu równe w przybliżeniu 12% lub więcej objętościowo. Tak więc w tym gazie odlotowym zarówno stężenie metanu jak stężenie tlenu może znaleźć się w zakresach grożących wybuchem. Dlatego stwarza to problem możliwości wybuchu gazu odlotowego.

W przypadku gdy wzbogacanie jest prowadzone przy odpowiednim użyciu kolumny adsorpcyjnej, w której znajduje się adsorbent dla selektywnej adsorpcji gazu palnego, na etapie adsorpcji gaz źródłowy jest zwykle wprowadzany do zespołu doprowadzania gazu, a reszta gazu po adsorpcji jest odprowadzana poprzez zespół odprowadzania gazu, znajdujący się po przeciwnej stronie, daleko od sekcji doprowadzania gazu. Prowadzenie adsorpcji na tym etapie adsorpcji jest realizowane z uwzględnieniem stężenia gazu palnego w gazie odlotowym, który ma być odprowadzony na zewnątrz, z uwzględnieniem granicy wybuchowości opisanej powyżej. Na przykład, w związku z zależnością od ilości adsorbentu utrzymywanego w kolumnie adsorpcyjnej, zakłada się z góry okres adsorpcji skutkujący stężeniem gazu palnego odprowadzanego jako gaz odlotowy poniżej granicy wybuchowości. W takiej sytuacji, gdy adsorpcja jest prowadzona z uwzględnieniem tego okresu adsorpcji jako górnej granicy, zachowane są korzystne warunki pracy. We wnętrzu kolumny adsorpcyjnej po etapie adsorpcji panuje nadciśnienie, ponieważ jest do niej doprowadzany gaz źródłowy. Dalej, ponieważ adsorbent absorbuje głównie gaz palny, w pozostałej przestrzeni wewnątrz kolumny adsorpcyjnej obecne są

PL 220 637 B1 jako zanieczyszczenia gazy inne niż gaz palny. Takim głównym zanieczyszczeniem gazu palnego jest powietrze.

Gaz palny, który został zaabsorbowany w kolumnie adsorpcyjnej, jest na etapie desorpcji odbierany poprzez kanał odbioru gazu. Jednakże gaz desorbowany z adsorbentu we wczesnej fazie etapu desorpcji zawiera jako zanieczyszczenia inne gazy niż gaz palny. Dlatego, by otrzymać gaz palny o dużej czystości nie można tego gazu zbierać bezpośrednio jako gazu produktowego. Zamiast tego preferuje się dalsze oczyszczanie tego gazu celem odzyskania z niego gazu palnego. W ten sposób można zwiększyć czystość gazu produktowego a jednocześnie zwiększyć także stopień uzyskiwania gazu palnego.

Tymczasem, jeśli rozpatrywać zmiany ciśnienia wewnątrz każdej z kolumn absorpcyjnych, wewnątrz kolumny adsorpcyjnej, w której miał miejsce etap adsorpcji, panuje wysokie ciśnienie. Z drugiej strony, wewnątrz kolumny adsorpcyjnej, w której miał miejsce etap desorpcji, panuje skrajnie obniżone ciśnienie z powodu zakończenia odprowadzania z niej gazu palnego. Również, gdy po zakończeniu etapu desorpcji ma być realizowany kolejny proces adsorpcji, ciśnienie będzie stopniowo zwiększane od opisanego wyżej stanu bardzo obniżonego ciśnienia, by w ten sposób przygotować warunki umożliwiające adsorpcję gazu palnego, przestawiając się na operację adsorbowania gazu palnego z gazu źródłowego.

Wobec tego, jeżeli istnieje kanał wyrównawczy ciśnienia, łączący kolumny adsorpcyjne ze sobą i w ten kanał wyrównawczy jest wbudowany zawór otwierający/zamykający, to gdy kolumna adsorpcyjna, która zakończyła etap adsorpcji (ta kolumna adsorpcyjna będzie nazywana dalej „pierwszą kolumną adsorpcyjną”) ma właśnie zainicjować etap desorpcji, gaz desorbowany z adsorbentu (ten gaz będzie nazywany dalej „gazem z wczesnej desorpcji”) może zostać podany do innej kolumny adsorpcyjnej, która ma właśnie zainicjować etap adsorpcji (ta kolumna adsorpcyjna będzie nazywana dalej „drugą kolumną adsorpcyjną”). W ten sposób gaz palny zawarty w gazie z wczesnej desorpcji może być podawany do drugiej kolumny adsorpcyjnej, by zostać wykorzystanym na kolejnym etapie adsorpcji, który ma być w niej realizowany. Dlatego uzyskane stężenie gazu palnego w pierwszej kolumnie adsorpcyjnej na etapie desorpcji można zwiększyć, podczas gdy w drugiej kolumnie adsorpcyjnej gaz palny może być dostarczany z wczesnej desorpcji ze wzrostem ciśnienia wymaganego dla przejścia do etapu adsorpcji jak to opisano w dokumencie patentowym jak niżej.

Proces wzbogacania gazu palnego znany jest z opisu japońskiego zgłoszenia patentowego Nr 2009-220004.

Okresowo, podczas realizacji powyższego etapu wyrównywania ciśnień, gaz z wczesnej desorpcji dostarczany z pierwszej kolumny adsorpcyjnej do drugiej kolumny adsorpcyjnej płynie z pierwszej kolumny adsorpcyjnej, w której ciśnienie jest maksymalnie podwyższone, do drugiej kolumny adsorpcyjnej, w której ciśnienie jest maksymalnie obniżone. Z tego powodu we wczesnej fazie etapu wyrównywania ciśnień będący pod zwiększonym ciśnieniem gaz z wczesnej desorpcji będzie płynął do drugiej kolumny adsorpcyjnej od razu z dużą prędkością. Taki sposób wyrównywania ciśnienia, jako proces związany z oczyszczaniem/wzbogacaniem gazu palnego, nie sprzyja w żaden sposób zbieraniu gazu produktowego i jest to proces redukujący wydajność. Dlatego wymagana jest taka realizacja etapu wyrównywania ciśnień, by osiągnąć maksymalny możliwy efekt w krótkim czasie. Z tego powodu na etapie wyrównywania ciśnień dąży się do doprowadzania gazu z wczesnej desorpcji we względnie krótkim czasie. Wynikiem tego jest dalszy wzrost prędkości gazu z wczesnej desorpcji dostarczanego z pierwszej kolumny adsorpcyjnej do drugiej kolumny adsorpcyjnej.

Tak więc, gdy ten strumień gazu z wczesnej desorpcji wpływa do drugiej kolumny adsorpcyjnej, powoduje on fluidyzację adsorbentu w tej kolumnie, co z kolei prowadzi do pogarszania właściwości i do rozpylania adsorbentu.

Możliwe jest zastosowanie jako środka zapobieżenia powyższemu zjawisku, „oporu” takiego jak zwężenie kanału wyrównawczego ciśnienia, tak by ograniczyć prędkość gazu z wczesnej desorpcji przechodzącego przez ten kanał wyrównawczy ciśnienia. Uważa się to jednak za niekorzystne, ponieważ taka redukcja prędkości przepływu gazu w kanale wyrównawczym ciśnienia prowadzi do zwiększenia czasu wymaganego dla wyrównania ciśnień, co z kolei powoduje niekorzystną redukcję wydajności pozyskiwania gazu produktowego.

W świetle opisanej wyżej sytuacji celem wynalazku jest uniknięcie zwiększenia czasu wymaganego do wyrównania ciśnień w procesie wzbogacania gazu palnego, z jednoczesnym ograniczeniem zjawiska pogarszania, rozpylania adsorbentu.

PL 220 637 B1

Według wynalazku, sposób wzbogacania gazu palnego polega na tym, że stosuje się zespół doprowadzania gazu, do którego doprowadza się gaz źródłowy, zespół odprowadzania gazu dla odprowadzania gazu odlotowego, zespół odbioru gazu dla odbierania gazu produktowego, szereg kolumn adsorpcyjnych, z których każda jest wypełniona adsorbentem dla selektywnego adsorbowania gazu palnego, kanał wyrównawczy ciśnienia łączący kolumny absorpcyjne ze sobą oraz wbudowany w ten kanał wyrównawczy ciśnienia zawór otwierający i zamykający ten kanał wyrównawczy ciśnienia. W etapie adsorpcji doprowadza się gaz źródłowy do kolumn adsorpcyjnych z sekcji doprowadzania gazu, i adsorbuje się gaz palny zawarty w gazie źródłowym przez adsorbent, oraz odprowadza się niezaadsorbowany na adsorbencie gaz z zespołu odprowadzania gazu, zaś w etapie desorpcji desorbuje się z adsorbentu gaz palny zaadsorbowany przez adsorbent i odprowadza się zdesorbowany gaz palny na zewnątrz poprzez zespół odbioru gazu. Etap adsorpcji i etap desorpcji prowadzi się na przemian. Następnie wyrównuje się ciśnienie w obrębie pary kolumn adsorpcyjnych połączonych ze sobą za pośrednictwem kanału wyrównawczego ciśnienia, po etapie adsorpcji w jednej kolumnie adsorpcyjnej i po etapie desorpcji w drugiej kolumnie adsorpcyjnej oraz otwiera się zawór tego kanału wyrównawczego ciśnienia.

Sposób wzbogacania gazu palnego według wynalazku charakteryzuje się tym, że ciśnienie w obrębie pary kolumn adsorpcyjnych (U1,U2) wyrównuje się w dwóch etapach, w etapie wstępnym oraz w etapie głównym, gdzie w etapie wstępnym dostarcza się gaz do drugiej kolumny adsorpcyjnej (U2) z przewodu (L5) innego niż otwarty przewód (L4) wyrównawczy ciśnienia pomiędzy parą kolumn adsorpcyjnych (U1,U2). Następnie, w etapie głównym wyrównuje się końcowo ciśnienie w drugiej kolumnie adsorpcyjnej (U2), przy otwartym zaworze (V4) na przewodzie wyrównawczym ciśnienia (L4) oraz przy zamkniętym zaworze (V5) na przewodzie (L5).

Kanał wyrównawczy ciśnienia (L4) korzystnie jest podłączony do dolnej części kolumny adsorpcyjnej (U1,U2), zaś zespół odprowadzania gazu znajduje się w górnej części kolumny adsorpcyjnej (U1,U2), przy czym w etapie wstępnym do kolumny adsorpcyjnej (U1,U2) dostarcza się gaz poprzez zespół odprowadzania gazu.

W konfiguracji opisanej wyżej etap wyrównywania ciśnień jest realizowany w obrębie pary kolumn adsorpcyjnych połączonych ze sobą za pośrednictwem kanału wyrównawczego ciśnienia, po etapie adsorpcji w pierwszej kolumnie adsorpcyjnej i po etapie desorpcji w drugiej kolumnie adsorpcyjnej przez otwarcie w tym kanale wyrównawczym ciśnienia zaworu otwierającego i zamykającego ten kanał. Następuje to w określonym momencie etapu wyrównywania ciśnień w pierwszej kolumnie adsorpcyjnej. Etap wstępny wyrównywania ciśnień jest realizowany w drugiej kolumnie adsorpcyjnej we wczesnej fazie etapu wyrównywania ciśnień w tej drugiej kolumnie adsorpcyjnej. W rezultacie wzbogacanie gazu palnego może być realizowane w wysoce skuteczny sposób.

Dalej, w drugiej kolumnie adsorpcyjnej, jeżeli gwałtowne wprowadzenie do niej gazu z wczesnej desorpcji w momencie rozpoczęcia etapu wyrównywania ciśnień jest ograniczane tak, jak opisano wyżej, gaz z wczesnej desorpcji, który ma następnie wpłynąć do tej drugiej kolumny adsorpcyjnej będzie wpływał do tej drugiej kolumny adsorpcyjnej we względnie wyrównany sposób. Dlatego jest mniej prawdopodobne, że doprowadzi to do fluidyzacji adsorbentu i nie ma potrzeby dostarczania gazu buforowego przez cały czas trwania etapu wyrównywania ciśnień. Co więcej, w niniejszym wynalazku przy prowadzeniu wstępnego etapu wyrównywania ciśnień wprowadzanie gazu buforowego jest realizowane jedynie w czasie rozpoczynania etapu wyrównywania ciśnień. Dlatego ilość gazu buforowego ładowanego do drugiej kolumny adsorpcyjnej może być mała i to ładowanie nie wpłynie niekorzystnie na kolejny etap adsorpcji ani nie opóźni go.

Według powyższego, przy realizacji wstępnego etapu wyrównywania ciśnień celem dostarczania gazu do drugiej kolumny adsorpcyjnej z miejsca przeciwległego do miejsca podłączenia kanału wyrównawczego ciśnienia, do drugiego kanału wyrównawczego ciśnienia, ten dostarczany gaz będzie wpływał do drugiej kolumny adsorpcyjnej w kierunku przeciwnym do kierunku wypływu gazu, nazywanego dalej gazem z wczesnej desorpcji, wpływającego do drugiej kolumny adsorpcyjnej na etapie wyrównywania ciśnień.

Oznacza to, że na etapie wyrównywania ciśnień, gdy gaz z wczesnej desorpcji z pierwszej kolumny adsorpcyjnej ma wpływać do drugiej kolumny adsorpcyjnej, gaz ten będzie wpływał do drugiej kolumny adsorpcyjnej w kierunku przeciwnym niż gaz buforowy. W ten sposób przepływ gazu z wczesnej desorpcji i przepływ gazu buforowego będą się wzajemnie znosiły, tak że prędkość gazu z wczesnej desorpcji wpływającego do drugiej kolumny adsorpcyjnej zostanie zredukowana. Łagodzi to opisaną wyżej sytuację uderzania fali gazu z wczesnej desorpcji w adsorbent z dużą prędkością, genePL 220 637 B1 rowania przez to przepływu turbulentnego i powodowania fluidyzacji adsorbentu, prowadzącej ostatecznie do pogorszenia jego własności.

Dlatego, dzięki eliminacji czynnika prowadzącego do pogorszenia własności adsorbentu stało się możliwe wydłużenie czasu eksploatacji adsorbentu i czasu stabilnego działania systemu wzbogacania gazu palnego.

Najkorzystniej jest, gdy przewód wyrównawczy ciśnienia jest podłączony do dolnej części kolumny adsorpcyjnej, a zespół odprowadzania gazu znajduje się w górnej części kolumny adsorpcyjnej. Kolumna adsorpcyjna wyposażona jest w zespół dostarczania gazu w postaci gazu buforowego, poprzez wymieniony zespół odprowadzania gazu.

Oznacza to, że jeżeli przewód wyrównawczy ciśnienia i przewód dostarczania gazu buforowego są umieszczone w kolumnie adsorpcyjnej w położeniach wzajemnie przeciwległych, poszczególne przepływy wzajemnie się znoszą, łagodząc w ten sposób zjawisko fluidyzacji i następujące po niej zjawiska pogarszania własności i rozpylania adsorbentu. Ponadto, jeżeli przewód wyrównawczy ciśnienia oraz zespół dostarczania gazu są rozmieszczone w górnej i dolnej części kolumny adsorpcyjnej, ten układ służy ograniczeniu zachodzenia bezpośredniego zderzenia gazu z wczesnej desorpcji i gazu buforowego, które to zjawisko prowadzi z kolei do generowania przepływu turbulentnego wewnątrz kolumny adsorpcyjnej. W rezultacie czynnik prowadzący do fluidyzacji adsorbentu może zostać znacznie skuteczniej wyeliminowany.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładach wykonania na załączonych rysunkach, na których pokazano:

[Fig. 1] Schemat systemu wzbogacania gazu palnego,

[Fig. 2] Schemat pokazujący poszczególne etapy od (a) do (d) sposobu wzbogacania gazu palnego,

[Fig. 3] Schemat pokazujący kolejne poszczególne etapy od (e) do (h) sposobu wzbogacania gazu palnego,

[Fig. 4] Diagram procesu cyklu czasowego sposobu wzbogacania gazu palnego.

Przykłady realizacji wynalazku

W dalszej części opisu zostanie objaśniony system wzbogacania gazu palnego, zwany dalej krótko „systemem PSA”, do wykorzystania w technologii wzbogacania gazu palnego według wynalazku. Poniżej zostaną opisane niektóre preferowane przykłady wykonania. Rozumie się jednak, że te poszczególne przykłady wykonania są przedstawione jedynie celem zilustrowania niniejszego wynalazku i można w nich wprowadzić różne zmiany, o ile takie zmiany nie odbiegają od istoty niniejszego wynalazku, i że niniejszy wynalazek nie jest ograniczony do poniższego opisu.

System PSA odnoszący się do niniejszego wynalazku, pokazany na rysunku fig. 1, obejmuje pierwszą i drugą kolumnę adsorpcyjną U1,U2, wypełnione odpowiednio adsorbentami a1, a2. System zawiera również sterownik C dla sterowania otwieraniem/zamykaniem zaworów V1-V5 etc. wbudowanych w przewody L1-L5 dla gazów, połączone z poszczególnymi kolumnami adsorpcyjnym i U1,U2. Każda kolumna adsorpcyjna U1,U2 zawiera, jako przewody dla gazów, przewód L1 dla dostarczania gazu źródłowego, do dostarczania określonej ilości gazu źródłowego do odpowiedniej kolumny adsorpcyjnej U1,U2, i zawiera również przewód L2 do odprowadzania pozostałego gazu odlotowego, po zakończeniu adsorpcji gazu palnego przez adsorbent a1, a2, przy doprowadzaniu gazu przewodem L1 gazu źródłowego. Dalej przewidziano przewód L3 odbierania gazu produktowego, do odbierania określonej ilości gazu produktowego jako wzbogaconego gazu zebranego z pierwszej i drugiej kolumny adsorpcyjnej U1,U2 do zbiornika produktu T3. Dalej, pomiędzy pierwszą i drugą kolumną adsorpcyjną U1,U2 przewidziano przewód L4 wyrównawczy ciśnienia, dla realizacji etapu wyrównywania ciśnień, który zostanie opisany później. Opisany wyżej przewód L2 dla odprowadzania gazu odlotowego jest połączony z przewodem L5 doprowadzania powietrza do dostarczania pewnej ilości powietrza jako „gazu buforowego” do pierwszej i drugiej kolumny adsorpcyjnej U1,U2.

Z użyciem pompy próżniowej P3 zamontowanej w przewodzie L3 odbioru gazu, gaz palny jako gaz produktowy zaadsorbowany przez adsorbenty a1, a2, można zebrać pod podwyższonym ciśnieniem z pierwszej i drugiej kolumny adsorpcyjnej U1,U2 do zbiornika produktu T3, przy czym wewnątrz zbiornika produktu T3 utrzymuje się nadciśnienie. Przy zasilaniu z tego zbiornika produktu T3 z pierwszej i drugiej kolumny adsorpcyjnej U1,U2 przez przewód L5 dostarczania powietrza, dostarczany gaz produktowy ma zwiększone stężenie gazu palnego.

Gaz źródłowy zastosowany w niniejszym wynalazku jest gazem zawierającym gaz palny i powietrze. Zamiast tego, gazem źródłowym może być gaz kopalniany zawierający metan i powietrze.

PL 220 637 B1

Dalej, nie istnieją szczególne ograniczenia co do pochodzenia gazu palnego, o ile tylko jest to gaz wykazujący własności palne, ale może to być metan zawarty w gazie kopalnianym. Nawiasem mówiąc, jako „gaz kopalniany” rozumie się gaz pochodzący z kopalni węgla kamiennego. Może on mieć różny skład i w zależności od warunków gaz kopalniany zawiera metan w ilości około 20% do 40% w stosunku objętościowym i powietrze (które zawiera głównie azot i tlen) w ilości około od 60% do 80% w stosunku objętościowym.

Jako gaz źródłowy można do poszczególnych kolumn adsorpcyjnych U1,U2 doprowadzać gaz pochodzący z kopalni węgla kamiennego, jako gaz kopalniany pod jego aktualnym ciśnieniem.

Pierwsza i druga kolumna adsorpcyjna U1,U2, są wypełnione adsorbentami a1, a2 wewnątrz swoich cylindrycznych zbiorników. Pierwsza i druga kolumna adsorpcyjna U1,U2, zawiera zespół doprowadzania gazu 1, zespół odprowadzania gazu 2, zespół odbierania gazu 3, zespół wyrównawczy ciśnienia 4. Do kolumn są podłączone przewody gazów L1 do L5 etc, dla doprowadzania i odprowadzania gazu.

Bardziej szczegółowo, do zespołu doprowadzania gazu 1 podłączony jest przewód L1 dostarczania gazu źródłowego. Do zespołu odprowadzania gazu 2 podłączony jest przewód L2 dla odprowadzania gazu odlotowego i przewód L5 dostarczania powietrza. Do zespołu odbierania gazu 3 podłączony jest przewód L3 odbierania gazu produktowego. Do zespołu wyrównawczego ciśnienia podłączony jest natomiast przewód L4 wyrównawczy ciśnienia.

Dalej, w przewodzie L1 dostarczania gazu źródłowego są wbudowane lub zamontowane w nim pompa P1 doprowadzająca gaz źródłowy oraz zawory otwierające/zamykające V1, V10, V11, V12. W przewodzie L2 odprowadzania gazu odlotowego są wbudowane lub zamontowane w nim zawory otwierające/zamykające V2, V20, V21, V22 oraz pompa tłocząca P2 dla składowania gazu odlotowego w zbiorniku gazu odlotowego T2. W przewód L3 odbierania gazu produktowego są wbudowane lub zamontowane w nim zawory otwierające/zamykające V31, V32 oraz pompa próżniowa P3. Dalej, w przewód L4 wyrównawczy ciśnienia jest wbudowany zawór otwierający/zamykający ten przewód. W przewód L5 dostarczania powietrza są wbudowane lub zamontowane w nim zawór otwierający/zamykający V5 oraz pompa P5 dostarczająca gaz buforowy.

Na adsorbenty a1, a2 nie nakłada się żadnego szczególnego ograniczenia o ile tylko są one zdolne selektywnie adsorbować gaz palny. Korzystne jest jednak zastosować jako adsorbent a1, a2, adsorbent metanu, którym jest co najmniej jeden adsorbent wybrany z grupy składającej się z węgla aktywnego, zeolitu, silikażelu, kompleksów metaloorganicznych (np. fumaranu miedzi, tereftalanu miedzi, cykloheksanodikarboksylanu miedzi) o przeciętnej średnicy porów, wyznaczonej metodą MP, w zakresie od 0.45 nm do 1.5 nm i o zdolności adsorbcji metanu równej 20 Nml/g lub więcej, pod ciśnieniem atmosferycznym i w temperaturze 298 K. Najlepiej gdy przeciętna średnica porów zawiera się w zakresie od 0.45 nm do 1.5 nm, jeszcze lepiej, gdy jest to zakres od 0.5 nm do 0.95 nm. Dalej, najlepiej gdy ilość adsorbowanego metanu wynosi 25 Nml/g lub więcej. Na przykład, taki węgiel aktywny jak opisano wyżej można przygotować w następujący sposób. Pewną ilość łusek orzecha kokosowego lub węgla drzewnego z łusek orzecha kokosowego zwęgla się całkowicie w azocie w temperaturze 600 stopni, by w ten sposób otrzymać węglik. Zostaje on następnie sproszkowany do postaci cząstek o rozmiarach od 1 do 3 mm. Otrzymany materiał zostaje użyty jako środek nawęglający. Ten środek nawęglający zostaje w przepływowym reaktorze aktywacyjnym typu wsadowego aktywowany w temperaturze 860 stopni w atmosferze zawierającej od 10% do 15% pary wodnej w stosunku objętościowym oraz od 15% do 20% dwutlenku węgla w stosunku objętościowym; resztę stanowi azot.

Stosując, jak opisano wyżej, adsorbent a1, a2 metanu, zdolny selektywnie adsorbować metan przy ciśnieniu atmosferycznym i w temperaturze 298 K, można wykorzystać ten adsorbent a1, a2 do adsorbowania metanu w wystarczającym stopniu nawet przy ciśnieniu atmosferycznym i w temperaturze 298 K.

Mianowicie, jeżeli adsorpcja metanu przy ciśnieniu atmosferycznym i w temperaturze 298°K wynosi mniej niż 20 Nml/g, zdolność adsorpcji metanu przy niższych ciśnieniach, w szczególności pod ciśnieniem bliskim atmosferycznego, pogorszy się, tak że stężenie metanu w metanie po wzbogaceniu będzie mniejsze i dla utrzymania wydajności adsorpcji konieczne będzie zwiększenie ilości adsorbentu a1, a2 metanu, co prowadzi do powiększenia gabarytów systemu. Chociaż górna granica wydajności opisanej wyżej adsorpcji metanu nie podlega szczególnym ograniczeniom, wydajność adsorpcji metanu wynosi dla dostępnego obecnie adsorbentu a1, a2 metanu około 40 N ml/g lub mniej.

Dalej, jeżeli przeciętna średnica porów określona metodą MP jest mniejsza od 30 0.45 nm, prowadzi to do zwiększenia ilości adsorbowanego tlenu i azotu. W rezultacie nastąpi redukcja stęPL 220 637 B1 żenia metanu w metanie po wzbogaceniu lub redukcja stopnia adsorpcji, ponieważ przeciętna średnica porów będzie bliska średnicy molekuły metanu, w wyniku czego pogorszy się wydajność adsorpcji metanu lub adsorpcja może stać się w ogóle niemożliwa. Z drugiej strony, jeżeli przeciętna średnica porów określona metodą MP jest większa niż 1.5 nm, zmniejszy się wydajność adsorpcji metanu przy niższych ciśnieniach (w szczególności pod ciśnieniem bliskim atmosferycznego), tak że stężenie metanu w metanie po wzbogaceniu zmniejszy się i dla utrzymania wydajności adsorpcji konieczne będzie zwiększenie ilości adsorbentu a1, a2 metanu, co prowadzi do powiększenia gabarytów systemu.

Dlatego preferuje się użycie jako adsorbentu metanu a1, a2, co najmniej jednego adsorbentu wybranego z grupy składającej się z węgla aktywnego, zeolitu, silikażelu, kompleksów metaloorganicznych o przeciętnej średnicy porów, wyznaczonej metodą MP, w zakresie od 0,45 nm do 1,5 nm i o ilości adsorbowanego metanu równą 20 Nml/g lub więcej pod ciśnieniem atmosferycznym i w temperaturze 298 K.

Ponadto lepiej jest by adsorbent metanu a1, a2 miał objętość porów o przeciętnej średnicy porów równej 1.0 nm lub mniej, określonej metodą HK, równą 50% lub więcej, jeszcze lepiej 70% lub więcej, a jeszcze lepiej 80% lub więcej. W tym przypadku, gdy adsorbent o przeciętnej średnicy porów równej 1.0 nm lub mniej, zdolny selektywnie adsorbować metan, zajmuje 50% lub więcej całkowitej objętości porów, możliwe jest zwiększenie ilości adsorbowanego metanu przy ciśnieniach poniżej atmosferycznego (około 0.1 MPa), co pozwala na wystarczającą adsorpcję metanu nawet przy takich ciśnieniach poniżej atmosferycznego. W praktyce objętość porów o przeciętnej średnicy większej niż 0.4 nm, co jest graniczną wartością możliwą do ustalenia, i mniejszej niż 1.0 20 nm, winna wynosić 50% lub więcej całkowitej objętości porów. Dalej, jeszcze lepiej by adsorbent metanu a1, a2 miał objętość porów o przeciętnej średnicy większej od 0.45 nm i mniejszej od 1.0 nm równą 50% lub więcej.

Z drugiej strony adsorbent metanu a1, a2, winien mieć taką wydajność adsorpcji azotu w temperaturze 77°K, by ta wydajność adsorpcji azotu przy ciśnieniu względnym równym 0.013, odpowiadającym przeciętnej średnicy porów określonej metodą HK równej 1.0 nm, mieściła się w zakresie 50% lub więcej, lepiej w zakresie 70% lub więcej, a jeszcze lepiej w zakresie 80% lub więcej. W tym przypadku wydajność adsorpcji przy ciśnieniu względnym równym 0.99 reprezentuje całkowitą objętość porów, a wydajność adsorpcji przy ciśnieniu względnym równym 0.013 reprezentuje objętość porów 1.0 nm 30 lub mniejszych. Każda powyższa wartość wskazuje, że proporcja porów o średnicy 1.0 nm lub mniejszej jest duża, jak w opisanym wyżej przypadku. W rezultacie również w przypadku stosowania jako gazu źródłowego mieszaniny metanu i powietrza można prowadzić łatwo i wydajnie wzbogacanie metanu przy ciśnieniu bliskim atmosferycznego.

Dalej zostanie opisany, z powołaniem się na rysunki fig. 2 oraz fig. 3, sposób wzbogacania gazu palnego do realizacji w kolumnach adsorpcyjnych U1,U2. Poniżej zostanie objaśniona, jato przykład kolumn adsorpcyjnych U1,U2, pierwsza kolumna adsorpcyjna U1 Opis będzie prowadzony przy założeniu, że przewody dla gazów L1-L5, zawory otwierające/zamykające V1-V5 są używane i podobne operacje są prowadzone również w drugiej kolumnie adsorpcyjnej U2. Przez ten czas na rysunkach otwarte zawory V1-V5 i przewody gazów L1-L5, gdy płynie przez nie gaz, są pokazane w kolorze czarnym i pogrubionymi liniami, natomiast zamknięte zawory V1-V5 oraz przewody gazów L1-L5 lub zawory niezwiązane z danym etapem są pokazane w kolorze białym i cienkimi liniami.

Etap adsorpcji

W tym etapie adsorpcji, jak pokazano na rysunku fig. 2 (a), określoną ilość gazu źródłowego wprowadza się do pierwszej kolumny adsorpcyjnej U1, tak że gaz palny tam zawarty jest adsorbowany przez adsorbent a1, a pozostały gaz odprowadza się na zewnątrz. W tym czasie zawory otwierające/zamykające V1, V11 na przewodzie L1 dostarczania gazu źródłowego i zawory otwierające/zamykające V2, V21 na przewodzie L2 odprowadzania gazu odlotowego pozostawia się otwarte, podczas gdy zawór otwierający/zamykający V10 na przewodzie L1 dostarczania gazu źródłowego, zawór otwierający/zamykający V20 na przewodzie L2 odprowadzania gazu odlotowego, zawór otwierający/zamykający V31 na przewodzie L3 odbierania gazu produktowego oraz zawór otwierający/zamykający V4 wyrównawczy ciśnienia na przewodzie L4 wyrównywania ciśnienia pozostawia się zamknięte.

W powyższym stanie gaz palny wewnątrz pierwszej kolumny adsorpcyjnej U1 może być adsorbowany przez adsorbent a1, a pozostały zanieczyszczony gaz może być odprowadzany na zewnątrz jako gaz odlotowy. Ten etap adsorpcji jest realizowany przez 120 sekund.

W trakcie powyższego etapu adsorpcji w pierwszej kolumnie adsorpcyjnej U1, w drugiej kolumnie adsorpcyjnej U2 prowadzi się etap desorpcji.

PL 220 637 B1

Etap wyrównywania ciśnień:

Wewnątrz pierwszej kolumny adsorpcyjnej U1 aktualnie zajętej procesem adsorpcji gaz palny jest adsorbowany przez adsorbent a1, a w pozostałej przestrzeni kolumny obecny jest gaz z zanieczyszczeniami o zwiększonym stężeniu. Jeżeli w tych warunkach realizowany jest etap desorpcji, gaz z zanieczyszczeniami będzie mieszany z gazem produktowym, jak również gaz z zanieczyszczeniami, zaadsorbowany niezamierzenie przez adsorbent a1, będzie z niego desorbowany łatwiej niż gaz produktowy. Dlatego gaz z zanieczyszczeniami zawarty w gazie desorbowanym z adsorbentu a1 we wczesnej fazie etapu desorpcji będzie w sposób niezamierzony mieszany z gazem produktowym.

Dlatego na tym etapie wyrównywania ciśnień, jak pokazano na rysunku fig. 2 (b), (c), tworzy się połączenie pomiędzy pierwszą i drugą kolumną adsorpcyjną, U1,U2, i umożliwia się przepływ gazów pomiędzy tymi kolumnami adsorpcyjnymi U1,U2 oraz realizuje się wyrównanie ciśnień pomiędzy nimi. Mianowicie etap wyrównywania ciśnień staje się możliwy dzięki temu, że otwiera się zawór V4 przewodu wyrównawczego ciśnienia na przewodzie L4 wyrównawczym ciśnienia i zamyka się wszystkie inne zawory V11, V21 i V31.

W ten sposób wewnątrz pierwszej kolumny adsorpcyjnej U1 niemal całą ilość gazu z zanieczyszczeniami zaadsorbowanego przez adsorbent a1 desorbuje się i odprowadza się do drugiej kolumny adsorpcyjnej U2 wraz z gazem z zanieczyszczeniami obecnym w pozostałej przestrzeni jako gaz z wczesnej desorpcji. Dalej, ciśnienie wewnętrzne w pierwszej kolumnie adsorpcyjnej U1 w pewnym stopniu redukuje się, dla potrzeb etapu desorpcji. Ten etap wyrównywania ciśnień realizuje się przez 20 sekund.

W trakcie powyższego procesu, w drugiej kolumnie adsorpcyjnej U2 realizuje się wstępny etap wyrównywania ciśnienia i główny etap wyrównywania ciśnienia. Opisując bardziej szczegółowo etap wyrównywania ciśnienia w drugiej kolumnie adsorpcyjnej U2, zgodnie z rysunkiem fig. 2 (b), przed głównym etapem wyrównywania ciśnienia przeprowadzany jest wstępny etap wyrównywania ciśnienia podczas mieszania określonej ilości powietrza jako gazu buforowego z przewodu L5 odprowadzania gazu. Wprowadzanie gazu buforowego z przewodu L5 następnie zatrzymuje się i realizuje się jest główny etap wyrównywania ciśnień (patrz rysunek fig. 2 (c)) z przewodu L4.

Etap desorpcji

Na tym etapie desorpcji, jak pokazano na rysunkach fig. 2 (d) oraz fig. 3 (e) z adsorbentu a1 znajdującego się w kolumnie adsorpcyjnej U1 zaadsorbowany gaz palny próżniowo desorbuje się i odbiera się poprzez przewodu L3 odbioru gazu. W trakcie tego włącza się pompę próżniową P3 zamontowaną na przewodzie L3 odbioru gazu produktowego i pozostawia się otwarty jedynie zawór otwierający/zamykający V31 w przewodzie L3 dla odbioru gazu produktowego, a inne zawory otwierające/zamykające V11, V21, V4 pozostawia się zamknięte. W tym układzie przeprowadza się etap desorpcji. Podczas wyżej opisanej operacji ekstrakcji próżniowej metan zaadsorbowany przez adsorbent a1 odbiera się do zbiornika gazu produktowego T3. Ten etap desorpcji realizuje się przez 140 sekund.

W powyższym przykładzie, wewnątrz drugiej kolumny adsorpcyjnej U2 etap zwiększania ciśnienia (fig. 2 (d)) i etap adsorpcji (fig. 3 (e) przeprowadza się kolejno po sobie.

Wstępny etap wyrównywania ciśnienia

We wnętrzu pierwszej kolumny adsorpcyjnej U1, w której został właśnie przeprowadzony etap desorpcji, panuje stan bardzo obniżonego ciśnienia. Stąd konieczne jest przywrócenie ciśnienia do stanu odpowiedniego dla etapu adsorpcji, jaki ma być realizowany jako następny. W tym celu przeprowadza się wyrównywanie ciśnień przez utworzenie połączenia pomiędzy pierwszą i drugą kolumną adsorpcyjną U1,U2, by umożliwić przechodzenie gazów pomiędzy tymi dwiema kolumnami adsorpcyjnymi U1,U2. To powoduje, że mieszanina gazów z wnętrza drugiej kolumny adsorpcyjnej U2, składająca się z gazu z zanieczyszczeniami i gazu palnego, przepływa do pierwszej kolumny adsorpcyjnej U1 i realizuje się ponowne odbieranie gazu palnego z drugiej kolumny adsorpcyjnej U2 i zwiększa się ciśnienie w pierwszej kolumnie adsorpcyjnej U1.

Istnieje jednak znaczna różnica pomiędzy ciśnieniem wewnętrznym w pierwszej kolumnie adsorpcyjnej U1 bezpośrednio po zakończeniu etapu desorpcji, a ciśnieniem wewnętrznym w drugiej kolumnie adsorpcyjnej U2 bezpośrednio po zakończeniu etapu adsorpcji. Stąd, gdyby etap wyrównywania ciśnień był realizowany bezpośrednio, spowodowałoby to wprowadzenie gazu z wczesnej desorpcji do pierwszej kolumny adsorpcyjnej U1 z dużą prędkością. W takiej sytuacji, z powodu prędkości i zaburzeń przepływu gazu może wystąpić fluidyzacja adsorbentu a1, co prowadzi z kolei do rozpylania adsorbentu i pogorszenia jego parametrów. Z tego powodu przed etapem wyrównywania ciśniePL 220 637 B1 nia przeprowadza się wstępny etap wyrównywania ciśnień w momencie rozpoczynania etapu wyrównywania ciśnień.

Na tym wstępnym etapie wyrównywania ciśnień, jak pokazano na rysunku fig. 3 (f), gaz z wczesnej desorpcji z drugiej kolumny adsorpcyjnej U2 jest odbierany za pośrednictwem przewodu wyrównawczego ciśnienia, a równocześnie poprzez zespół odprowadzania gazu 2 wprowadza się pod ciśnieniem atmosferycznym pewną ilość powietrza jako gazu buforowego. Bardziej szczegółowo, zawory otwierające/zamykające V20, V21 zespołu odprowadzania gazu 2, zawór otwierający/zamykający V2 przewodu L2 dla odprowadzania gazu odlotowego, zawór otwierający/zamykający V31 przewodu L3 odbierania gazu produktowego są zamknięte i pompa P5 dla dostarczania gazu buforowego dostarcza powietrze przez przewód L5 dostarczania powietrza, jak również zawór V4 otwierający/zamykający kanał wyrównawczy ciśnienia na przewodzie L4 wyrównawczym ciśnienia zostawia się otwarty, by odbierać gaz z wczesnej desorpcji z drugiej kolumny adsorpcyjnej U2. Tą drogą wyrównuje się ciśnienie.

Zgodnie z powyższym, przy dostarczaniu gazu z wczesnej desorpcji poprzez przewód wyrównawczy ciśnienia do pierwszej kolumny adsorpcyjnej U1 i przy dostarczaniu gazu buforowego z zespołu odprowadzania gazu 2, różnicę ciśnień w pierwszej kolumnie adsorpcyjnej U1 sprowadza się do 15 kPa lub mniej, gdy w przeciwnym wypadku wynosiłaby ona 40 kPa, gdyby gaz buforowy nie był dostarczany. Potwierdzono też poprzez obserwację, że w adsorbencie załadowanym do pierwszej kolumny adsorpcyjnej nie wystąpiło zjawisko fluidyzacji.

W drugiej kolumnie adsorpcyjnej U2 etap wyrównywania ciśnienia zachodzi równolegle ze wstępnym etapem wyrównywania ciśnienia.

Główny etap wyrównywania ciśnienia

Na skutek wstępnego etapu wyrównywania ciśnień gaz z wczesnej desorpcji wpływający do pierwszej kolumny adsorpcyjnej U1 zostaje uspokojony. Dlatego nawet po wstrzymaniu wprowadzania gazu buforowego można zachować warunki ograniczające fluidyzację adsorbentu. Dlatego również po zakończeniu opisanego wyżej wstępnego etapu wyrównywania ciśnień w pierwszej kolumnie adsorpcyjnej U1 przeprowadza się główny etap wyrównywania ciśnienia.

W ramach głównego etapu wyrównywania ciśnień, jak pokazano na rysunku fig. 3 (g), otwiera się połączenie L4 pomiędzy pierwszą kolumną adsorpcyjną U1 i drugą kolumną adsorpcyjną U2 i umożliwia się w ten sposób przepływ gazu jedynie pomiędzy tymi kolumnami adsorpcyjnymi U1, U2 i realizując w ten sposób pomiędzy nimi wyrównywanie ciśnień. Bardziej szczegółowo, w głównym etapie wyrównywania ciśnień otwiera się zawór V4 otwierający/zamykający na przewodzie L4 wyrównawczym ciśnień i zamyka się wszystkie inne zawory otwierające/zamykające V11, V21, V31. Również w trakcie powyższego prowadzi się etap wyrównywania ciśnień także w drugiej kolumnie adsorpcyjnej U2.

Wstępny etap wyrównywania ciśnień i główny etap wyrównywania ciśnień w pierwszej kolumnie adsorpcyjnej U1 realizuje się przez, odpowiednio, 2 sekundy i 18 sekund, podczas gdy wstępny etap wyrównywania ciśnień i główny etap wyrównywania ciśnień w drugiej kolumnie adsorpcyjnej U2 realizuje się każdy przez 20 sekund.

Etap zwiększania ciśnienia

Gdy w pierwszej kolumnie adsorpcyjnej U1 realizuje się następny etap adsorpcji po zakończeniu tam etapu desorpcji, ciśnienie, przy którym adsorbent może efektywnie rozpocząć adsorpcję gazu palnego ma wartość mniej więcej ciśnienia atmosferycznego, jednakże, przy przeprowadzaniu opisanego wyżej etapu wyrównywania ciśnień jedynie przez okres do momentu wystarczającego wzrostu stężenia gazu palnego w gazie z wczesnej desorpcji, nie można oczekiwać dostatecznego wzrostu ciśnienia, Dlatego, niezależnie od zwiększania ciśnienia na etapie wyrównywania ciśnień, realizowany jest etap zwiększania ciśnienia przez dostarczenie gazu do pierwszej kolumny adsorpcyjnej U1.

Na tym etapie zwiększania ciśnienia, jak pokazano na rysunku fig. 3 (h), do pierwszej kolumny adsorpcyjnej U1 doprowadza się pod ciśnieniem określoną ilość powietrza z zespołu 5 dostarczania powietrza, by podnieść ciśnienie wewnętrzne w pierwszej kolumnie adsorpcyjnej U1, do ciśnienia bliskiego ciśnieniu atmosferycznemu.

Bardziej szczegółowo, na ciśnienie wewnętrzne w pierwszej kolumnie adsorpcyjnej U1 wpływa się poprzez otwarcie zaworów otwierających/zamykających V21, V20, V5 i zamknięcie innych zaworów otwierających/zamykających V11, V31, V4. To zwiększanie ciśnienia jest realizowane przez 20 sekund.

PL 220 637 B1

W pierwszej kolumnie adsorpcyjnej U1 po zakończeniu etapu zwiększania ciśnienia ponownie przeprowadza się etap adsorpcji i realizuje się cykl czasowy, którego poszczególne etapy pokazano na rysunku fig. 4. To znaczy powtarzany jest 320 sekundowy cykl czasowy, który to cykl składa się ze 120 sekund etapu adsorpcji, 20 sekund etapu wyrównywania ciśnień, 140 sekund etapu desorpcji oraz 2 sekund wstępnego etapu wyrównywania ciśnień i 18 sekund głównego etapu wyrównywania ciśnień, stanowiących łącznie etap wyrównywania ciśnień, i 20 sekund etapu zwiększania ciśnienia.

Inne przykłady wykonania

W przytoczonym przykładzie wykonania cykle czasowe realizuje się na przemian w dwóch kolumnach. Zamiast tego w innych przykładach wykonania, można realizować opisane cykle czasowe w większej liczbie kolumn na przemian lub w kolumnach jednej po drugiej. Dalej, w przytoczonym przykładzie realizuje się etap zwiększania ciśnienia, jako etap wstępny poprzedzający etap adsorpcji. Nie jest to jednak niezbędne dla niniejszego wynalazku. Niniejszy wynalazek można zastosować w dowolnym systemie, w którym w trakcie naprzemiennych realizacji etapu adsorpcji i etapu desorpcji jest realizowany etap wyrównywania ciśnień.

Dalej, jeżeli gazem, który ma być używany na wstępnym etapie wyrównywania ciśnień i na etapie zwiększania ciśnienia jest gaz produktowy, wpłynie to korzystnie na poprawę czystości produktu. Jeżeli natomiast używa się powietrza, poprawi to sprawność uzyskiwania produktu. Alternatywnie jest również możliwe użycie gazu odlotowego magazynowanego w zbiorniku gazu odlotowego T2, gazu półproduktowego (półproduktu) lub gazu źródłowego. Jeżeli natomiast gaz jest dostarczany ze zbiornika produktu T3 albo ze zbiornika gazu odlotowego T2, ma to dodatkową zaletę polegającą na możliwości efektywnego wykorzystania ciśnienia wewnętrznego zbiornika T2 lub T3, co z kolei przyczynia się do zmniejszenia poboru energii przez pompę P2.

Zgodnie z niniejszym wynalazkiem stało się możliwe wykorzystanie systemu wzbogacania gazu palnego, który może pracować z dużą sprawnością przy skutecznym ograniczeniu niekorzystnego zjawiska rozpylania czyli fluidyzacji adsorbentu.

Wykaz istotnych symboli na rysunkach

U1: pierwsza kolumna adsorpcyjna

U2: druga kolumna adsorpcyjna a1,a2: adsorbent

L1: przewód dostarczania gazu źródłowego

L2: przewód odprowadzania gazu odlotowego

L3: przewód odbierania gazu produktowego

L4: przewód wyrównawczy ciśnienia

V4: zawór otwierający/zamykający przewód wyrównawczy ciśnienia

L5: przewód

T3: zbiornik produktu

P3: pompa próżniowa

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wzbogacania gazu palnego, gdzie stosuje się zespół doprowadzania gazu, do którego doprowadza się gaz źródłowy, zespół od prowadzania gazu dla odprowadzania gazu odlotowego, zespół odbioru gazu dla odbierania gazu produktowego, szereg kolumn adsorpcyjnych, z których każda jest wypełniona adsorbentem dla selektywnego adsorbowania gazu palnego, przewód wyrównawczy ciśnienia łączący kolumny adsorpcyjne ze sobą i wbudowany w ten przewód wyrównawczy ciśnienia zawór gdzie;

   w etapie adsorpcji doprowadza się gaz źródłowy do kolumn adsorpcyjnych z sekcji doprowadzania gazu, i adsorbuje się gaz palny zawarty w gazie źródłowym przez adsorbent, oraz odprowadza się niezaadsorbowany na adsorbencie gaz z zespołu odprowadzania gazu;

   w etapie desorpcji desorbuje się z adsorbentu gaz palny zaadsorbowany przez adsorbent i odprowadza się zdesorbowany gaz palny na zewnątrz poprzez zespół odbioru gazu;

   przy czym etap adsorpcji i etap desorpcji prowadzi się na przemian;

   zaś następnie wyrównuje się ciśnienie w obrębie pary kolumn adsorpcyjnych połączonych ze sobą za pośrednictwem przewodu wyrównawczego ciśnienia, po etapie adsorpcji w jednej kolumnie

   PL 220 637 B1 adsorpcyjnej i po etapie desorpcji w drugiej kolumnie adsorpcyjnej, otwiera się zawór tego przewodu wyrównawczego ciśnienia, znamienny tym, że ciśnienie w obrębie pary kolumn adsorpcyjnych (U1,U2) wyrównuje się w dwóch etapach, w etapie wstępnym oraz w etapie głównym, gdzie w etapie wstępnym dostarcza się gaz do drugiej kolumny adsorpcyjnej (U2) z przewodu (L5) innego niż otwarty przewód (L4) wyrównawczy ciśnienia pomiędzy parą kolumn adsorpcyjnych (U1,U2), a następnie w etapie głównym wyrównuje się końcowo ciśnienie w drugiej kolumnie adsorpcyjnej (U2) przy otwartym zaworze (V4) na przewodzie wyrównawczym ciśnienia (L4) oraz przy zamkniętym zaworze (V5) na przewodzie (L5).
2. 2. Sposób wzbogacania gazu palnego według zastrz. 1, znamienny tym, że przewód wyrównawczy ciśnienia (L4) jest podłączony do dolnej części kolumny adsorpcyjnej (U1,U2), zaś zespół odprowadzania gazu znajduje się w górnej części kolumny adsorpcyjnej (U1,U2), przy czym w etapie wstępnym do kolumny adsorpcyjnej (U1,U2) dostarcza się gaz poprzez zespół odprowadzania gazu.