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DE2743861A1 - Verfahren zum zerlegen eines gasgemisches - Google Patents

Verfahren zum zerlegen eines gasgemisches

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DE2743861A1
DE2743861A1 DE19772743861 DE2743861A DE2743861A1 DE 2743861 A1 DE2743861 A1 DE 2743861A1 DE 19772743861 DE19772743861 DE 19772743861 DE 2743861 A DE2743861 A DE 2743861A DE 2743861 A1 DE2743861 A1 DE 2743861A1
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adsorption
container
gas
pressure
product gas
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DE19772743861
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Lars Blomberg
Ronny Eriksson
Otto Von Krusenstierna
Sven-Goeran Svensson
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Linde Sverige AB
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AGA AB
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Description

PATENTANWALT DIPL.-ING. H. STROHSCHÄNK
8000 MÜNCHEN 60 · MUSAUSSTRASSE 5 ■ TELEFON (08Pl) 881608
29.n.1n77-SS(5) 190-1488P
S—
Verfahren zum Zerlegen eines Gasgemisches
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Zerlegen eines Gasgemisches unter Verwendung von mindestens zwei Adsorptionsbehältern mit jeweils einer Materialschicht, die unter einem verhältnismäßig hohen Druck vorzugsweise eine Komponente des Gasgemisches adsorbiert, wobei die Adsorptionsbehälter abwechselnd einerseits mit dem verhältnismäßig hohen Druck beaufschlagt und unter diesem Druck gehalten sowie anderseits druckentlastet werden.
Ein auf diesem Prinzip beruhendes Verfahren ist beispielsweise durch die SW-PS 201 340 oder die US-PS 2 944 627 bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Gaszerlegung eine vollständigere Ausscheidung der auszuscheidenden Gaskomponente und eine vollständigere Wiederausbringung der jeweils adsorbierten Gaskomponente des Gasgemisches zu erzielen.
Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Druckbeaufschlagung der Adsorptionsbehälter jeweils in drei Stufen erfolgt, wobei in der ersten Stufe durch die Zerlegung gewonnenes Produktgas, welches am wenigsten von der zu adsorbierenden Komponente aufweist, dem ersten Adsorptionsbe-
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halter von dessen Auslaßanschluß her bei abgeschlossenem Einlaßanschluß zugeführt wird, v/Mhrend in der zweiten Stufe der Einlaßanschluß des ersten Adsorptionsbehälters an den Auslaßanschluß des zweiten Adsorptionsbehälters bei jeweiligem Ab-Schluß der anderen beiden Behälteranschlüsse angeschlossen ist und wobei in der dritten Stufe das Gasgemisch dein Einlaßanschluß des ersten Adsorptionsbehälters zugeführt wird, wobei dessen Austrittsanschluß bis zum Erreichen des vollen Adsorptionsdruckes abgeschlossen ist.
Da die erste Druckbeaufschlagung des ersten Adsorptionsbehälters mit von der auszuscheidenden Caskomponente befreitem Produktgas über dessen Auslaßanschluß erfolgt, wird in der zur anschließenden Aufnahme der zu adsorbierenden Gaskomponente bestimmten Materialschicht im Adsorptionsbehälter eine Konzentrationsverteilung der Gaskomponenten erzielt, die anschließend eine gegenüber bisher wesentlich umfangreichere Adsorption der zu adsorbierenden Gaskomponente ermöglicht. Da im übrigen sämtliches Gas, welches die auszuscheidende Gaskomponente enthält, dem jeweiligen Adsorptionsbehälter stets von dessen Einlaßan-Schluß her erst dann zugeführt wird, nachdem das von der auszuscheidenden Gaskomponente freie Produktgas demselben Behälter von dessen Auslaßanschluß her zugeführt wurde, bleibt der auslaßseitige Bereich der Adsorptionsbehälter stets frei von etwaigen Anteilen der auszuscheidenden Gaskomponente, so daß über das vergrößerte Adsorptionsvermögen der Adsorptionsbehälter hinaus auch ein von der auszuscheidenden Gaskomponente völlig freies Produktgas gewonnen werden kann.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht; es zeigen:
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Fig. 1 ein Schaltschema flor zur Durchführung des Verfahrens dienenden Gaszerlequngsanlare;
F'ig. 2 eine die zeitliche Aufeinanderfolge der verschiedenen Verfahrensschritte in den beiden Adsorptions· behältern veranschaulichende Darstellung;
Fiq. 3 zehn Teildarstellungen, die den Strömunasverlauf in der Anlage in zehn verschiedenen Ver^ahrensschritten voranschaulichen;
Fig. 4 der Fig. 3 zugeordnete 'i'eildarstollungen, lic die jeweilige Konzentration an r'roduktgas in Längs
richtung eines der beiden Adsorj tionsbchl'lter bei de:i verschiedenen Verfahrensschritten eines vollständigen Ver fahrcnsz-'klur. veranschaulichen.
r.'ie in Pia. 1 sebenatiseb dargestellte Caszerlrgungsanlage kann zur Zerlegunq jedes beliebigen Gasaemisches verwendet worden, während im Zusammenhang mit den nachstehend beschriebenen Ausfünrunqsbeispiel an^enonüien ist, da.3 sie zur Gewinnung von möglichst stickstof freier \ Pauerstorf aus atmosphärischer Luft dienen soll. Die Anlaro umfaßt 7Mci /.dsorptioncbohl'ltcr 1 u:id 2, 0 von denen jcJor ein ^eol.i ti'iiic'io.'j ":olc.Viilarsicb nit 1^r "."hiakoit aufvr-ist, unter »'liner; vi,x\ "ltnisiYl^io hohen Druck Ctickstoff '■/pSGntlich besser als "auarstocf "u adsorl ieren. r.an der 7mlage züge führ te, i;n vorliegenden Fall aus Druckluft bestehende P.obcia.s wird an der /'iischlufs teile 3 zugoführt und kann J'eispiels-'-;eiso rinen Druci: von etv/a A bar (fif nsi) .-!ufv.'cisoii. Vor ι der Anychlußstellc: 3 npl,-ir.f*t da·; r-oh^as r^er oincn Drucj'.regler 4 und ein einstellbares Drosselventil 5 zu einer Verzweigunasstells mit in jeden ".weig eine^n Steuerventil G bzw. 7. über diese Steuerventile kann das Rohgas entx/eder dem Adsorptions-0 behliter 1 oder dem Adsorptionsbel·älter 2 über jeweils einen oberen Sinlaßanschluß zugeführt v/erden. Das den Adsorptionsbehälter 1 durch einen unteren Auslaßanschluß verlassende, von Stickstoff befreite produktgas wird über ein Steuerventil 3 und ein einstellbares Drosselventil D einen Speicherbehälter 10 zum Speichern von Produktgas zugeführt. Das im Adsorptionsbe-
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halter 2 erzeugte Produktgas anlangt in entsprechender Weise über ein Steuerventil 11 und das Drosselventil 9 zum Speicherbehälter 10, von dem es über eine Auslaßleitung 12 entnommen werden kann. Das Drosselventil 9 befindet sich in einer Produktleitung 13.
Die Auslaßanschlüsse der beiden Adsorptionsbehälter 1 und 2 können in üblicher U'eise mit dem Einlaßanschluß des jeweils anderen Adsorptionsbehälters 2 bzw. 1 über auslaßseitige Steuerventile 14 und 15 und einlaßseitige Steuerventile 16 und 17 sowie über ein zwischen den beiden genannten Ventilpaaren befindliches einstellbares Drosselventil 18 verbunden werden. Außerdem können die Einlaßanschlüsse der beiden Adsorptionsbehälter 1 und 2 über jeweils ein Steuerventil 19 bzw. 20 und eine Entleerunqsleitung 21 entweder mit der freien Atmosphäre oder mit einer Vakuumpumpe verbunden v/erden.
Damit jeder Adsorptionsbehälter 1 bzw. 2 unabhängig vom jeweiligen Einsatz des anderen Adsorptionsbehälters 1 oder 2 entleert und daraufhin mit dem Produktgas unter dessen Druck beaufschlagt werden kann, ist die Anlage so ausgelegt, daß Produktgas vom Speicherbehälter 10 her über eine Leitung 22 und jeweils eines der beiden Steuerventile 14 und 15 dem Auslaßanschluß des zugeordneten Adsorntionsbehälters 1 bzw. 2 zugeführt werden kann. Aus nachstehend noch erläuterten Gründen ist ein je ein Steuerventil 24 und ein einstellbares Drosselventil 26 aufweisender Teil der Leitung 22 von einer P.ypaßleitung umgangen, in der sich ebenfalls ein Steuerventil 2 3 und ein einstellbares Drosselventil 25 befinden.
Die verschiedenen vorqenannten Steuerventile sind vorzugsweise automatisch so steuerbar, daß während eines vollständigen, aus Fig. 3 ersichtlichen Verfahrenszyklus mit den Verfahrensschritten I bis X Gaswege, hergestellt werden, wie sie aus den entsprechenden zehn Teildarstellungen der Fig. 3 ersichtlich sind. Außerdem veranschaulicht Fig. 2 in jeweils einer oberen,
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dem Adsorptionsbehälter 1 zugeordneten Darstellung und einer unteren, dem Adsorptionsbehälter 2 zugeordneten Darstellung die zeitliche Aufeinanderfolge der in den beiden Behältern erfolgenden Vorgänge.
Dabei ist aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, daß im Adsorptionsbehälter 1 die Adsorption der zu adsorbierenden Gaskomponente und die entsprechende Erzeugung von Produktgas jeweils v/Shrend der Verfahrensschritte I und II erfolgt, während beim Verfahrensschritt III zwischen den beiden Adsorptionsbehältern 1 und 2 - an der Stelle Ts1 bzw. der Stelle To1 genäß Fig. 2 - ein im Adsorptionsbehälter 1 zugleich zu einem Druckabfall führender Druckausgleich herbeigeführt wird. Während des Verfahrensschrittes IV erfolgt - gemäß Fig. 2 an der Stelle Ts2 - im Adsorptionsbehälter 1 ein weiterer Druckabfall auf den verhältnismäßig nied- rigen Desorptionsdruck. Während der Verfahrensschritte V und VI wird der Adsorptionsbehälter 1 von Produktgas durchspült, woraufhin in diesem Behälter während der anschließenden Verfahrensschritte VII bis X in drei entsprechenden Stufen ein Druckanstieg erfolgt, d.h. während des Verfahrensschrittes VII - gemäß Fig. 2 an der Stelle To2 - auf den Druck des Produktgases, während des Verfahrensschrittes VIII - gemäß Fig. 2 an der Stelle To1 - auf den Ausgleichsdruck der miteinander verbundenen Adsorptionsbehälter 1 und 2 und schließlich während der Verfahrensschritte IX und X - gemäß Fig. 2 an der Stelle To3 - auf den Druck des zugeführten Rohgases, woraufhin der Adsorptionsbehälter 1 erneut zur Erzeugung von Produktgas bereit ist.
Gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird für einen vollständigen Verfahrenszyklus eine Zeit von 208 s benötigt und Fig. 2 veranschaulicht, zu welchen Zeitpunkten die einzelnen Verfahrensschritte aufeinanderfolgen. Weiterhin geht aus den Fig. 2 und 3 hervor, daß der Ablauf der Verfahrenszyklen in den beiden Adsorptionsbehältern 1 und 2 zeitlich derart zueinander versetzt erfolgt, daß während jeden Druckausgleichs
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zwischen den beiden Adsorptionsbehöltern 1 und 2 im einen Behälter gerade ein Druckabfall und im anderen nebalter gerade ein Viederanstieg des Druckes erfolgt.
Entsprechend dem Ausführungsbeispiel zeigen die Teildarstellungen der Fig. 4 die jeweilige Konzentration an Sauerstoff entlang dem Adsorptionsbehälter 1 (von oben bis unten) vor und nach den einzelnen aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten, wozu nachstehend folgende ergänzende Trläuterungen gemacht werden:
Zum Zeitpunkt 0 gemäß Fig. 2 ist im Adsorptionsbehälter 1 durch Zufuhr von Luft während der vorangegangenen Verfahrensschritte IX und X gerade der volle Adsorptionsdruck erreicht worden. Am einlaßseitigen oberen Ende des Adsorptionsbehälters 1 ist die ein zeolithisches Molekularsieb bildende Materialschicht des Behälters mit Luft des vorhandenen Druckes gesättigt. Der auslaßseitige Endbereich des Behälters enthält demgegenüber "reines" Produktgas, d.h. ein Gas, welches aus annähernd 95% Sauerstoff und 5% Argon besteht. Während des Verfahrensschrittes I verläßt das Produktgas den Adsorptionsbehälter 1 mit einer über das Drosselventil 9 genau bestimmten Geschwindigkeit, während der in der Zuführungsleitung für das Rohgas befindliche Druckregler 4 sicherstellt, daß jeweils gerade so viel Luft zugeführt wird, daß der Adsorptionsdruck im Adsorptionsbehälter 1 aufrechterhalten bleibt. Während der Durchströmung des Adsorptionsbehälters 1 unter dem Adsorptionsdruck wird vom Molekularsieb Stickstoff zu einem weitaus größeren Anteil als Sauerstoff adsorbiert, wobei sich die Materialschicht des Siebes zunehmend mit Luft sättigt. Durch eine entsprechend niedrige Einstellung der Geschwindigkeit des den Adsorptionsbehälter durchströmenden Gases unterhalb eines kritischen Wertes wird erreicht, daß am auslaßseitigen Ende des Behälters während der ganzen Zeit der Lieferung von Produktgas lediglich stickstoffreies Gas vorhanden ist.
Während des Verfahrensschrittes II hält die Lieferung von
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Produktgas aus den A^somtionsbehälter 1 an, wird jedoch anschließend - gemäß Fig. ^ 6C s nach Beginn des Verfahrenszyklus - aerade zu einem Zeitpunkt unterbrochen, wo die Faterialschicht des r'elekularsiebes mit Stickstoff gesättigt ist und im Falle einer weiteren Förderung Stickstoff ir. das gelieferte Produktgas gelangen
Fahrend des Vcrfabrensschrittes III ist der Zmslaßanschlu/} des Adsorptionsbelullteru 1 mit .Ie1Ti T:inlala:ischlun 1CS Adsorptionsbehälters 2 bei rrleichsoitic'er Unterbrechung der Luftzufuhr zur 7,dsorptionsbch:;ltGr 1 verbunden, wodurch in letztgenannten Behälter ein Druckabfall erfolgt. Die damit verbundene Absenkung des Partialdruckes für die Gaskomponenten bewirkt im Adsorptionsbehälter 1 eine entsprechenJe Desorption, während das den Adsorptionsbai:;;! tcr 1 beim Druckausgleich r.uriclchst verlassen,Ic-. Cas noch eine Sauerstoffkonzentration von et'./a *?!3" aufeist, sinkt diese konzentration in Verlaufe des Druckausgleichs bis auf IC bis 101,. In Mittel liogt der Gauerstoffanteil des .!cn Z-dsorptionsbclält^-r 1 vorlassenden Cases somit aber noch v/escntlich höher als bei normaler Luft.
Während des VerfahronsschriUtes IV erfolgt ein weiterer Druckabfall im /vdsorptionsbf.iii'lto.r 1 , in dem nunmehr dessen rinlaianschluT an die umgebende Atmosphäre oder an eine Vakuumpumpe angeschlossen ist. Diesor DruckaL-fall hat eine weitere Desorption zur Folge, mit der zugleich eine gewisse Entleerung der zeolithi-5 sehen Materialschicht von Stickstoff verbunden ist.
V.ährend des Verfahrensschrittes V wird der Adsorptionsbehälter 1 von seinem AuslaßanschluD her nach seinem Liinlaßanschluß hin mit stickstoffreiem Produktgas durchspült, welches vom Speicherbehälter 10 her durch die Leitung 22 über das Steuerventil 23 und das einstellbare Drosselventil 25 zugeführt wird. Dabei ist das einstellbare Drosselventil 25 so ausgelegt, daß das Produktgas in dieser Richtung nur mit einer verhältnismäßig
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"Jt-
geringen Geschwindigkeit gefördert wird.
Während des Verfahrensschrittes VI wird die Durchspülung des Adsorptionsbehälters 1 mit Produktgas über das Steuerventil 2 3 und das Drosselventil 25 fortgesetzt. Der niedrige Partialdruck des Stickstoffes im durchgespülten Produktgas hat eine entsprechend vollständige Desorption von Stickstoff aus dem Molekularsieb und damit eine entsprechende Reinigung von dessen Materialschicht von Stickstoff zur Folge.
Zu Beginn des Verfahrensschrittes VII wird der Einlaßanschluß des Adsorptionsbehälters 1 wieder abgeschlossen, während die Zufuhr von Produktgas nunmehr jedoch über das Steuerventil 24 und das einstellbare Drosselventil 26 fortgesetzt wird. Das stickstofffreie Produktgas führt hierbei im Adsorptionsbehälter 1 zu einem entsprechenden Druckanstieg und zu einer gesteigerten Desorption des Stickstoffes aus dem auslaßseitigen Endbereich dieses Behälters. Der desorbierte Stickstoff wird mit der Gasströmung nach dem oberen einlaßseitigen Ende der Materialschicht hin mitgenommen und wird beim gleichzeitigen Anstieg des Partialdruckes des Stickstoffes über den Gleichgewichtszustand im Molekularsieb hinaus vom dortigen Teil der Haterialschicht erneut adsorbiert. Infolgedessen findet v/ährend des Verfahrensschrittes VII eine Verlagerung des im Adsorptionsbehälter 1 befindlichen Stickstoffes vom auslaßseitigen Bereich der Materialschicht nach deren einlaßseitigem Bereich hin statt, v/obei im auslaßseitigen Fndbereich dieser Schicht zugleich eine stickstoffreie Zone entsteht.
Zu Beginn des Verfahrensschrittes VIII ist die Zufuhr von Produktgas zum Adsorptionsbehälter 1 unterbrochen, während dessen Einlaßanschluß mit dem Auslaßanschluß des Adsorptionsbehälters 2 verbunden ist. Infolgedessen strömt nunmehr Gas aus dem zuvor unter dem vollen Adsorptionsdruck gestandenen Adsorptionsbehälter 2 in den Adsorptionsbehälter 1 über, bis zwischen den beiden Behältern ein Druckausgleich erfolgt ist. Da dem Adsorptions-
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behälter 1 dabei Gas von /uslaßanschluß des .Vsorutionsbehülter 2 her zugeführt wird, enthält auch dieses zum weiteren Druckanstieg im Adsorptionsbehälter 1 dienende Gas aus den in Zusammenhang mit den Verfahrensschritt III beschriebenen Gründen einen verhältnismäßig hohen Anteil an Sauerstoff. Indessen liegt dieser Anteil aber noch wesentlich niedriger als bei dem im auslaßseitigen Endbereich des Adsorptionsbeh'ilbers 1 befindlichen Gas. Da der Druckausgleich jedoch verhältnismäßig langsam erfolgt, wird der höhere Stickstoffgehalt des von Adsorptionsbehalter 2 her einlaßseitig in den Adsorptionsbohälter 1 einströmenden Gases schon vom dortigen Teil der raterialschicht adsorbiert, weshalb die auslaßseitig des Adsorptionsbehälters 1 vorhandene vorteilhafte große Sauerstoffkonzentration dadurch nicht beeinträchtigt wird. Die hierzu erforderliche niedrige Einströmungsgeschwindigkeit des Gases in den Adsorptionsbehäl-.ter 1 kann über das einstellbare Drosselventil 1C entsprechend eingestellt werden.
Während des Verfahrensschrittes IX wird erneut Druckluft durch den Einlaßanschluß in den Adsorptionsbehälter 1 eingeführt, wodurch der Druck in diesem Bebälter langsam weiter ansteigt und die zeolithische Materialschicht im einlaßscitigen Endbereich des Adsorptionsbehälters 1 mit Luft gesättigt wird, während im auslaßseitigen Endbereich dieser Schicht zugleich eine stickstofffreie Zone aufrechterhalten bleibt.
Während des Verfahrensschrittes X ergibt sich im Adsorptionsbehälter 1 während der weiteren Zuführung von Druckluft ein wei terer Druckanstieg bis auf den vollen Adsorptionsdruck, wonach die Materialschicht dieses Behälters nunmehr zur erneuten Abgabe von Produktgas in einem nachfolgenden gleichen Verfahrenszyklus bereit ist.
Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß die Druckbeaufschlagung und damit der Druckanstieg im Adsorptionsbehälter
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bis auf den vollen Adsorptionsdruck in drei Stufen erfolgt. Die erste Stufe 'ergibt sich während des Verfahrensschrittes VII durch die Zufuhr von Produktgas aus dem Speicherbehälter 10, nachdem unmittelbar zuvor eine Durchspülung des Adsorptionsbehiilters 1 mit Produktgas erfolgte, so daß zu Beginn des Verfahrensschrittes VII in der Materialschicht des Adsorptionsbehälters 1 eine etwa lineare Konzentrationszunahme an Sauerstoff vom oberen nach dem unteren Behälterende hin vorhanden ist, wie sie zum Zeitpunkt t = 152 s gemäß Fig. 2 in der entsprechend gekennzeichneten Teildarstellung der Fig. 4 veranschaulicht ist. Da der Einlaßanschluß des Adsorptionsbehälters 1 während des Verfahrensschrittes VII geschlossen ist, erhöht sich der Druck in diesem Behälter während der weiteren Produktgaszufuhr, wobei auch der Partialdruck an Sauerstoff gegenüber dem Partialdruck an Stickstoff entsprechend ansteigt. Im auslaßseitigen Bereich der Materialschicht befindlicher Stickstoff wird hierbei nach deren einlaßseitigen Bereich mitgenommen, so daß in der Materialschicht nach Beendigung dieses Druckanstieges ein Konzentrationsverlauf vorhanden ist, wie er zum Zeitpunkt t = 170 s gemäß Fig. 2 in Fig. 4 in der entsprechend gekennzeichneten Teildarstellung veranschaulicht ist. Diese Teildarstellung zeigt dabei, daß im auslaßseitigen Endbereich der Materialschicht eine weitgehend von Stickstoff freie Zone geschaffen wurde, in der bei der nachfolgenden erneuten Adsorption die hauptsächliche Ausscheidung von Stickstoff aus der zugeführten Luft erfolgt.
Nunmehr kann stickstoffhaltiges Gas dem Adsorptionsbehälter zugeführt werden, was allerdings nur durch den Einlaßanschluß erfolgen darf, weil sonst die stickstoffreie Zone am auslaßseitigen Ende des Behälters wieder durch Stickstoff beeinträchtigt werden würde. Weiterhin ist an dieser Stelle zu beachten, daß im Falle einer Zuführung von stickstoffhaltigem Rohgas bereits unmittelbar nach der Durchspülung des Adsorptionsbehälters 1 mit Produktgas während des Verfahrensschrittes VI damit gerech-
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/J
net werden müßte, daß ein gev/isser Anteil des Stickstoffes ohne Adsorption in der zeolithischen Materialschicht durch den Behälter hindurchströinen würde, so daß im Auslaßanschluß und infolgedessen auch im erzeugten Produktgas Stickstoff vorhanden sein würde.
Zur Vermeidung des vorgenannten Mangels besteht eine zweite Stufe der Drucksteigerung in den Adsorptionsbehältern 1 und 2 in einem Druckausgleich zwischen diesen beiden Behältern. Für den /ulsorptionsbehälter 1 erfolgt dies während des Verfahrens-Schrittes VIII. Während dieses Druckausgleichs erfolgt im Adsorptionsbehälter 2 ein Druckabfall, wodurch dort ein gewisser Anteil Stickstoff desorbiert und nach dem Adsorptionsbehälter 1 mitgenommen wird, in dem bei dem Druckausgleich zugleich ein Druckanstieg erfolgt. Aus diesem Grunde erfolgt während des Druckausgleichs die Gaszufuhr vom Adsorptionsbehälter 2 aus in den Adsorptionsbehalter 1 über dessen Einlaßanschluß, wodurch die stickstoffreie Zone im auslaßseitigen Bereich dieses Behälters vom vorgenannten Stickstoff unbeeinträchtigt bleibt. Infolge des mit dem Druckausgleich erfolgenden Druckanstieg 0 im AdsorptionsDehälter 1 wird das in diesen gelangte Stickstoffgas während dieses Verfahrensschrittes gegen Ende des Druckausgleichs adsorbiert, wobei in Adsorptionsbehälter 1 gemäß Fig. 2 zum Zeitpunkt t = 183 s ein Konzentrationsverlauf besteht, wie er in der entsprechend gekennzeichneten Teildarstellung der Fig. 4 veranschaulicht ist.
Der volle Adsorptionsdruck wird im Adsorptionsbehälter 1 durch die anschließende Zufuhr von Druckluft durch den Einlaßanschluß erreicht. Während des entsprechenden Druckanstieges wird die einströmende Luft fraktioniert und wenn im Adsorptionsbehälter 1 am Ende der Verfahrensschritte IX und X der volle Ad sorptionsdruck erreicht ist, ergibt sich entlang diesem Behälter gemäß dem Zeitpunkt t = 208 s der Fig. 2 ein Konzentrationsverlauf, wie er in der entsprechend gekennzeichneten Teildarstellung der Fig. 4 veranschaulicht ist. Der Adsorptionsbehälter 1
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ist damit zur nächsten Erzeugung von Produktgas bereit.
Die vorstehend beschriebene stufenweise Druckbeaufschlagung der Adsorptionsbehälter unterscheidet sich von den bisher angewendeten Verfahren in folgender Weise:
Während der ersten Stufe erfolgt der Druckanstieg allein mittels Produktgas, welches frei von der auszuscheidenden Gaskomponente ist und dieses Produktgas wird dem Adsorptionsbehälter über dessen Auslaßanschluß zugeführt. Auf diese Weise wird in der zeolithischen Materialschicht des Behälters eine Konzentrationsverteilung erreicht, die für die anschließende Gaszerlegung im nachfolgenden Verfahrensschritt besonders geeignet ist. Weiterhin wird sämtliches, eine auszuscheidende Gaskomponente aufweisendes Gas stets durch den Einlaßanschluß der Adsorptionsbehälter lediglich dann zugeführt, nachdem zuvor von der auszuscheidenden Gaskomponente freies Produktgas durch den Auslaßanschluß desselben Adsorptionsbehälters zugeführt worden war. Die Zerlegung des einlaßseitig zugeführten Gases erfolgt damit in erster Linie im einlaßseitigen Bereich der zeolithischen Materialschicht, während die auslaßseitige Zone der Materialschicht nahezu immer völlig frei von der auszuscheidenden Gaskomponente bleibt. Dadurch ist eine sehr vorteilhafte Vorbedingung für die Erzeugung eines praktisch frei von auszuscheidendem Gas bleibenden Produktgases geschaffen worden.
Patentansprüche:
8098U/0765

Claims (3)

1 . Verfahren zur;1, Verlegen eines Gasgeiiiiscnoo unter Vcrv.'endung von mindestens zwei Adsor'itionsbehaltern mit jeweils einer Im.-terialschichi, clic unter eine™ verhältnismäßig hohen Druck vorzucfs./eise eine komponente des Gasgemisches adsorbiert, v/obei lie _; .aJöuiT.tio.isce:.:' 1 tor abwechselnd einerseits nit dem verhältnismäßig honen IJrucJ. oeaufschlagt und unter rliesnri i'ruc': c-ehalten sowie* anderseits Jruckentlastet werden, dadurch gekennzeichnet, Jii'Z dio Lruc'.;;caufschlaguncr der Adsorptionsbehälter (1 und 2) jcwüilj in drei Gcufen {z.E. VH, VIII, i:: un:l Ä) erfolgt, v/o-
Ij Lei ia Jpr ursbor. Stufe (VII) durch die ;',erleQung gewonnenes Prouui.L^as, >/elciies an wenirjsteji von der zu adsorbierenden Κυι:ΐ-voi,o.,tc aufweist, doii üiulou /.dsorj.-tionsbeiu-i.ltor (1) von desjfcn ;\u3lai"anschlnr; hjr b^i abijoschlojsc.ien -.i/ilaßansolilu" ^ugefahrt wird, während in der zweiten Gtufe (VIII) der Einlaßan-
1J scjiluß des ersten AdsorptionsDehälters (1) an den Auslaßanschlu.', dos zweiten Adsorptionsbehälters (2) bei jeweili<jor.; ;>bsehluß der anderen beiden !^oliJilteranschldcse angeschlossen lsi:, und v/üjJüi in dc;r aritUn btufe· [1/. a.u' λ) dar. Casnpid.-;ch den i.inlü WunschLuiJ ics ersten Adsorpcionsbohalters (1) ^u^clührt v-ira, wobei dessen r.uslrittsansckluß »jis zum Erreichen des vol-1-n ^dsorptionsdruckes ajj^t-scnlossen ist.
2. Verfai.ro.ι nach xdispruch 1, dadurch gekennzeichnet, uaß die erste Stufe (VII) der Druckbeaufschlagung des einen Adsorptionsbehälters (z.P>. 1) zugleich während der Erzeugung von Produkt- gas i:a zweiten Adsorptionsbohälter (2) erfolgt, welches an wenig sten von der zu adsorbierenden Komponente des Gasgemisches enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Produi:tgas einem Speicherbehälter (10) durch eine erste Lei-
8 0 9 8 U / 0 7^5
BAD ORIGINAL
tune; (13) zugeführt um"1. Froduktgas für die erste Stufe (2,.υ. VII) uer Druckivtauf schlagung eines ivdsory.tionsbeluilt^rs (1) voiii 3£jeich^rijeh<iltor (1Ü) durch aine von der Leitung (13) umzweite Leitung {22) entnoijaeii wird.
8098U/0765
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0092153A2 (de) * 1982-04-19 1983-10-26 Calgon Carbon Corporation Druckwechseladsorptionssystem
DE3327091A1 (de) * 1982-07-27 1984-02-02 Kawasaki Steel Corp., Kobe, Hyogo Verfahren zum entfernen von stickstoffgas aus einer mischung aus n(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts) und co oder aus n(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts), co(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts) und co

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1182765A (en) * 1980-12-29 1985-02-19 Calgon Corporation Repressurization for pressure swing adsorption system
CA1176994A (en) * 1980-12-29 1984-10-30 Toan P. Vo Repressurization for pressure swing adsorption system
PT79586B (en) * 1983-12-07 1986-10-15 Calgon Carbon Corp Process for separating a feed stream gas mixture using pressure swing adsorption
DE3433058A1 (de) * 1984-09-08 1986-03-20 Bergwerksverband Gmbh, 4300 Essen Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von stickstoff
JPH01125858A (ja) * 1987-11-10 1989-05-18 Fujitsu Ltd 半導体装置およびその製造方法
US4982263A (en) * 1987-12-21 1991-01-01 Texas Instruments Incorporated Anodizable strain layer for SOI semiconductor structures
JP2683806B2 (ja) * 1988-03-17 1997-12-03 住友精化株式会社 濃縮酸素回収方法
EP0449448B1 (de) * 1990-03-29 1997-01-22 The Boc Group, Inc. Verfahren zur Herstellung eines mit Sauerstoff angereicherten Produktstroms
KR950014609B1 (ko) * 1990-08-03 1995-12-11 캐논 가부시끼가이샤 반도체부재 및 반도체부재의 제조방법
DE69233314T2 (de) * 1991-10-11 2005-03-24 Canon K.K. Verfahren zur Herstellung von Halbleiter-Produkten
JPH05217824A (ja) * 1992-01-31 1993-08-27 Canon Inc 半導体ウエハ及びその製造方法
JP3214631B2 (ja) 1992-01-31 2001-10-02 キヤノン株式会社 半導体基体及びその作製方法
DE69331816T2 (de) * 1992-01-31 2002-08-29 Canon K.K., Tokio/Tokyo Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2038261A1 (de) * 1970-07-31 1972-02-03 Union Carbide Corp Selektives Adsorptionsverfahren

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS543822B1 (de) * 1971-03-27 1979-02-27
US3788036A (en) * 1972-07-26 1974-01-29 D Stahl Pressure equalization and purging system for heatless adsorption systems
FR2270927A1 (en) * 1974-05-15 1975-12-12 Air Liquide Gas mixt. fractioning of adsorption type - uses pressurising and expanding phases in several adsorption zones followed by equalising zone
FR2270928A1 (en) * 1974-05-15 1975-12-12 Air Liquide Gas mixt. fractioning of adsorption type - uses pressurising and expanding phases in several adsorption zones followed by equalising zone
DE2460513C3 (de) * 1974-12-20 1979-01-25 Linde Ag, 6200 Wiesbaden Verfahren und Vorrichtung zur Zerlegung von Gasgemischen durch adiabatische Ad- und Desorption

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2038261A1 (de) * 1970-07-31 1972-02-03 Union Carbide Corp Selektives Adsorptionsverfahren

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0092153A2 (de) * 1982-04-19 1983-10-26 Calgon Carbon Corporation Druckwechseladsorptionssystem
EP0092153A3 (en) * 1982-04-19 1986-03-05 Calgon Carbon Corporation Pressure swing adsorption system
DE3327091A1 (de) * 1982-07-27 1984-02-02 Kawasaki Steel Corp., Kobe, Hyogo Verfahren zum entfernen von stickstoffgas aus einer mischung aus n(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts) und co oder aus n(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts), co(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts) und co

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FI772916A (fi) 1978-04-05
NO145420B (no) 1981-12-14
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DK148997B (da) 1985-12-16
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SE409553B (sv) 1979-08-27
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DK438977A (da) 1978-04-05
FI62229C (fi) 1982-12-10
NO773366L (no) 1978-04-05
NL7710848A (nl) 1978-04-06
GB1572532A (en) 1980-07-30

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