Процессы адсорбции при переменных условиях для удаления воды с использованием структур цеолитов 3a - RU2019107147A
Код документа: RU2019107147A
Формула
1. Способ удаления воды из потока газообразных исходных материалов, включающий осуществление короткоциклового процесса адсорбции при переменных условиях посредством:
a) осуществления стадии адсорбции, где стадия адсорбции включает прохождение потока газообразных исходных материалов через установку со слоем адсорбента, содержащего контактор с, по существу, параллельными каналами, для выделения воды из потока газообразных исходных материалов с формированием потока продукта, где контактор с, по существу, параллельными каналами содержит материал адсорбента, представляющий собой цеолит 3A, имеющий (i) атомное отношение K к Al в пределах между 0,3 и 1,0, и (ii) атомное отношение Si к Al в пределах между 1,0 и 1,2; и где время пребывания газа в потоке газообразных исходных материалов в контакте с материалом адсорбента в контакторе с, по существу, параллельными каналами в ходе стадии адсорбции меньше 2,5 секунд;
b) прерывания протекания потока газообразных исходных материалов;
c) осуществления стадии регенерации, где стадия регенерации включает удаление по меньшей мере части воды из контактора с, по существу, параллельными каналами; и
d) повторения стадий a)-c) в течение по меньшей мере одного дополнительного цикла.
2. Способ по п.1, где стадия регенерации дополнительно включает осуществление стадии продувки, где стадия продувки включает прохождение продувочного потока в установке со слоем адсорбента для удаления по меньшей мере части воды из контактора с, по существу, параллельными каналами с формированием потока продувочного продукта.
3. Способ по любому из пп.1, 2, где короткоцикловый процесс адсорбции при переменных условиях включает короткоцикловый процесс адсорбции при переменном давлении.
4. Способ по п.3, дополнительно включающий осуществление одной или более стадий понижения давления после стадии b) и перед стадией c), где давление в установке со слоем адсорбента уменьшают на заданную величину посредством каждой последовательной стадии понижения давления.
5. Способ по любому из пп.1-4, где короткоцикловый процесс адсорбции при переменных условиях включает короткоцикловый процесс адсорбции при переменной температуре.
6. Способ по п.5, где стадия продувки включает нагрев контактора с, по существу, параллельными каналами для облегчения удаления по меньшей мере части воды из контактора с, по существу, параллельными каналами с формированием потока продувочного продукта.
7. Способ по п.6, где стадия продувки включает прохождение нагретого продувочного потока через контактор с, по существу, параллельными каналами для облегчения удаления по меньшей мере части воды из контактора с, по существу, параллельными каналами с формированием потока продувочного продукта.
8. Способ по любому из пп.1-7, где давление исходных материалов находится в пределах между 400 фунтами на квадратный дюйм, абсолютное (фунт/кв. дюйм, абс.) и 1500 фунт/кв. дюйм, абс. (25-93 кг/кв. см).
9. Способ по любому из пп.1-8, где поток газообразных исходных материалов содержит углеводороды и H2O, где содержание H2O находится в пределах от двух миллионных долей объемных до уровня насыщения в потоке газообразных исходных материалов.
10. Способ по любому из пп.1-8, где поток газообразных исходных материалов представляет собой поток, содержащий углеводороды, содержащий больше одного процента объемного углеводородов по отношению к общему объему потока исходных материалов.
11. Способ по любому из пп.1-10, где продолжительность цикла больше 2 секунд и меньше 300 секунд.
12. Способ по любому из пп.1-11, где время пребывания газа в потоке газообразных исходных материалов в контакте с материалом адсорбента в контакторе с, по существу, параллельными каналами в ходе стадии адсорбции меньше 0,5 секунды.
13. Способ по любому из пп.1-11, где время пребывания газа в потоке газообразных исходных материалов в контакте с материалом адсорбента в контакторе с, по существу, параллельными каналами в ходе стадии адсорбции меньше 0,1 секунды.
14. Способ по любому из пп.1-13, где концентрация воды в потоке продукта меньше 50 миллионных долей из расчета на моли.
15. Способ по любому из пп.1-13, где концентрация воды в потоке продукта меньше 1 миллионной доли из расчета на моли.
16. Способ по любому из пп.1-13, где концентрация воды в потоке продукта меньше 0,1 миллионной доли из расчета на моли.
17. Способ по любому из пп.1-16, где материал адсорбента имеет атомное отношение K к Al в пределах между 0,35 и 0,98.
18. Способ по любому из пп.1-16, где материал адсорбента имеет атомное отношение K к Al в пределах между 0,4 и 0,8.
19. Способ по любому из пп.1-18, где материал адсорбента имеет больше 50% катионов иных, чем калий в цеолите 3A, которые представляют собой Na.
20. Способ по любому из пп.1-18, где материал адсорбента имеет больше 80% катионов иных, чем калий в цеолите 3A, которые представляют собой Na.
21. Способ по любому из пп.1-18, где материал адсорбента имеет больше 90% катионов иных, чем калий в цеолите 3A, которые представляют собой Na.
22. Способ по любому из пп.1-21, где материал адсорбента является устойчивым к загрязнению, где устойчивый к загрязнению определяют как материал адсорбента, имеющий емкость адсорбции CO2 при 25°C и при времени уравновешивания меньше 3 минут при измерении изотермы адсорбции меньше 2 миллимоль/грамм при 760 торр.
23. Способ по любому из пп.1-21, где материал адсорбента является устойчивым к загрязнению, где устойчивый к загрязнению определяют как материал адсорбента, имеющий емкость адсорбции CO2 при 25°C и при времени уравновешивания меньше 3 минут при измерении изотермы адсорбции меньше 0,5 миллимоль/грамм при 760 торр.
24. Способ по любому из пп.1-23, где средний размер агрегатов цеолита в цеолите 3A меньше 40 микрон.
25. Способ по любому из пп.1-23, где средний размер агрегатов цеолита в цеолите 3A меньше 10 микрон.
26. Способ по любому из пп.1-23, где средневзвешенный размер агрегатов цеолита в цеолите 3A меньше 5 микрон.
27. Способ по любому из пп.1-26, где цеолит 3A содержит кристаллы, содержащие менее 5% внерешеточного Al, как измерено посредством ЯМР.
28. Способ по любому из пп.1-27, где цеолит 3A содержит кристаллы, содержащие менее 1% внерешеточного Al, как измерено посредством ЯМР.
29. Способ по любому из пп.2, 6 и 7, где продувочный поток представляет собой в основном метан.
30. Циклическая система адсорбции с короткоцикловой адсорбцией при переменных условиях для удаления воды из потока газообразных исходных материалов, система адсорбции с короткоцикловой адсорбцией при переменных условиях содержит одну или более установок со слоями адсорбента, которые, каждая, содержат:
корпус, формирующий внутреннюю область;
контактор с, по существу, параллельными каналами, расположенный во внутренней области корпуса, где контактор с, по существу, параллельными каналами содержит материал адсорбента, представляющий собой цеолит 3A, имеющий (i) атомное отношение K к Al в пределах между 0,3 и 1,0, и (ii) атомное отношение Si к Al в пределах между 1,0 и 1,2;
множество клапанов, прикрепленных к корпусу, где каждый из множества клапанов находится в сообщении по текучей среде с проходом и выполнен с возможностью контроля протекания текучих сред вдоль пути потока, проходящего от положения снаружи корпуса через проход и в контактор с, по существу, параллельными каналами через клапан; где система короткоцикловой адсорбции при переменных условиях выполнена с возможностью обеспечения времени пребывания газа в потоке газообразных исходных материалов в контакте с материалом адсорбента в контакторе с, по существу, параллельными каналами в ходе стадии адсорбции меньше 2,5 секунды.
31. Система по п.30, где корпус выполнен с возможностью поддержания давления в пределах между 400 фунтами на квадратный дюйм, абсолютное (фунт/кв. дюйм, абс.) и 1500 фунт/кв. дюйм, абс. (25-93 кг/кв. см).
32. Система по любому из пп. 30, 31, где короткоцикловая система адсорбции при переменных условиях выполнена с возможностью осуществления короткоциклового процесса адсорбции при переменном давлении для дегидратации потока газообразных исходных материалов.
33. Система по любому из пп. 30-32, где короткоцикловая система адсорбции при переменных условиях выполнена с возможностью осуществления короткоциклового процесса адсорбции при переменной температуре для дегидратации потока газообразных исходных материалов.
34. Система по любому из пп. 30, 31, где короткоцикловая система адсорбции при переменных условиях выполнена с возможностью осуществления короткоциклового процесса адсорбции при переменном парциальном давлении для дегидратации потока газообразных исходных материалов.
35. Система по любому из пп. 30-34, где короткоцикловая система адсорбции при переменных условиях выполнена с возможностью осуществления длительности цикла, которая больше 2 секунд и меньше 300 секунд.
36. Система по любому из пп. 30-34, где короткоцикловая система адсорбции при переменных условиях выполнена с возможностью обеспечения времени пребывания газа в потоке газообразных исходных материалов в контакте с материалом адсорбента в контакторе с, по существу, параллельными каналами в ходе стадии адсорбции, которое меньше 0,5 секунды.
37. Система по любому из пп. 30-36, где короткоцикловая система адсорбции при переменных условиях выполнена с возможностью получения потока продукта, имеющего концентрацию воды в потоке продукта меньше 50 миллионных долей из расчета на моли.
38. Система по любому из пп. 30-36, где короткоцикловая система адсорбции при переменных условиях выполнена с возможностью получения потока продукта, имеющего концентрацию воды в потоке продукта меньше 1 миллионной доли из расчета на моли.
39. Система по любому из пп. 30-38, где материал адсорбента имеет атомное отношение K к Al в пределах между 0,35 и 0,98.
40. Система по любому из пп. 30-38, где материал адсорбента имеет атомное отношение K к Al в пределах между 0,4 и 0,8.
41. Система по любому из пп. 30-40, где материал адсорбента имеет больше 50% катионов иных, чем калий в цеолите 3A, они представляют собой Na.
42. Система по любому из пп. 30-40, где материал адсорбента содержит больше 80% катионов иных, чем калий в цеолите 3A, они представляют собой Na.
43. Система по любому из пп. 30-40, где материал адсорбента имеет больше 90% катионов иных, чем калий в цеолите 3A, они представляют собой Na.
44. Система по любому из пп. 30-43, где материал адсорбента является устойчивым к загрязнению, где устойчивый к загрязнению определен как материал адсорбента, имеющий емкость адсорбции CO2 при 25°C и при времени уравновешивания меньше 3 минут при измерении изотермы адсорбции меньше 2 миллимоль/грамм при 760 торр.
45. Система по любому из пп. 30-43, где материал адсорбента является устойчивым к загрязнению, где устойчивый к загрязнению определен как материал адсорбента, имеющий емкость адсорбции CO2 при 25°C и при времени уравновешивания меньше 3 минут при измерении изотермы адсорбции меньше 0,5 миллимоль/грамм при 760 торр.
46. Система по любому из пп. 30-45, где средневзвешенный размер агрегатов цеолита в цеолите 3A меньше 40 микрон.
47. Система по любому из пп. 30-45, где средневзвешенный размер агрегатов цеолита в цеолите 3A меньше 10 микрон.
48. Система по любому из пп. 30-45, где средневзвешенный размер агрегатов цеолита в цеолите 3A меньше 5 микрон.
49. Система по любому из пп. 30-48, где цеолит 3A содержит кристаллы, содержащие менее 5% внерешеточного Al, как измерено посредством ЯМР.
50. Система по любому из пп. 30-48, где цеолит 3A содержит кристаллы, содержащие менее 1% внерешеточного Al, как измерено посредством ЯМР.
51. Контактор с, по существу, параллельными каналами, содержащий материал адсорбента, где материал адсорбента представляет собой цеолит 3A, имеющий (i) атомное отношение K к Al в пределах между 0,3 и 1,0, и (ii) атомное отношение Si к Al в пределах между 1,0 и 1,2.
52. Контактор по п.51, где цеолит 3A содержит кристаллы, содержащие менее 5% внерешеточного Al, как измерено посредством ЯМР.
53. Контактор по п.51, где цеолит 3A содержит кристаллы, содержащие менее 1% внерешеточного Al, как измерено посредством ЯМР.
54. Контактор по любому из пп. 51-53, где материал адсорбента имеет атомное отношение K к Al в пределах между 0,35 и 0,98.
55. Контактор по любому из пп. 51-53, где материал адсорбента имеет атомное отношение K к Al в пределах между 0,4 и 0,8.
56. Контактор по любому из пп. 51-55, где средневзвешенный размер агрегатов цеолита в цеолите 3A меньше 5 микрон.
