DE2743861C2 - Verfahren zum Zerlegen eines Gasgemisches - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Zerlegen eines Gasgemisches gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einem solchen, durch die DE-OS 20 38 261 bekanntgewordenen Verfahren (andere vergleichbare Verfahren sind in der US-PS 36 36 679 und 31 42 547 y, beschrieben) wird der Adsorptionsbehälter während der ersten Druckbeaul'sehlagungsstufe von seinem auslaßseitigen Ende lier von einem zweiten Adsorptionsbehälter unter einem entsprechend geringen Druck beaufschlagt, womit keine Gewähr mehr dafür gegeben ist, m> daß das aus diesem Behälter ausströmende Gas nicht durch wieder desorbierten Stoff verunreinigt wird und dadurch dem auslaßscitigen Ende des erstgenannten Adsorptionsbehälters statt reinem Produklgas mehr oder weniger stark verunreinigtes Produktgas züge- b^r> führt wird. Während bei einer /weiten Druckbeaufschlagungssiufc Produktgas eines mittleren Druckes von einem dritten Adsorptionsbehälter dem auslaßseitigen Ende des Adsorptionsbehalters zugeführt wird, gelangt Produktgas eines gegenüber dem Adsorptionsdruck geringeren Druckes erst in der dritten Druckbeaufschlagungsstufe in den erstgenannten Adsorptionsbehälter. Die daran anschließende Adsorption aus einem diesem Behälter von dessen einer Seite her zuge-'ührten Gasgemisch erfolgt unter gleichzeitiger Eröffnung eines von der anderen Seite des Adsorptionsbehälters ausgehenden Anschlusses zu einer Produktgashauptleitung, womit sich in diesem Adsorptionsbehälter unter Berücksichtigung unvermeidbarer Strömungsverluste ein geringerer Druck einstellt, als er dem statischen Druck des zuzuführenden Gasgemisches entspricht. Da die Adsorptionsfähigkeit der in den Adsorptionsbehältern befindlichen Materialschicht mit ansteigendem Druck des zugeführten Gasgemisches ebenfalls ansteigt, ergibt sich daraus, daß zur Erzielung einer bestimmten Produktgasmenge einer bestimmten Reinheit eine größere Materialschicht — und damit auch ein entsprechend größerer Adsorptionsbehälter — erforderlich ist, als es bei einer vollen Ausnutzung des gegebenen Druckes des zugeführten Gasgemisches der Fall wäre.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das vorgenannte bekannte Verfahren so zu vervollkommnen, daß eine gegebene Anlage möglichst optimal eingesetzt und insbesondere bei der Gaszerlegung eine vollständigere Ausscheidung der auszuscheidenden Gaskomponente und damit zugleich eine entsprechend hohe Produktqualität erzielt werden kann.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß, ausgehend vom Oberbegriff des Patentanspruchs 1 durch die in dessen kennzeichnendem Teil wiedergegebene Lehre gelöst.

Dadurch, daß der Adsorptionsbehälter bei der zweiten Druckbeaufschlagungsstufe an den Auslaßanschluß des anderen Adsorptionsbehälters über seinen Einlaßanschluß angeschlossen wird, kann eine bei dem Druckausgleich zwischen den beiden Behältern und einer entsprechenden geringfügigen Desorption frei werdende geringfügige Menge an auszuscheidendem Gas, z. B. Stickstoff, schon im einlaßseitigen Bereich des Adsorptionsbehälters erneut adsorbiert werden, während die vorteilhafte große Sauerstoffkonzentration im auslaßseitigen Bereich des Adsorptionsbehalters durch diesen Druckausgleich nicht beeinträchtigt wird. Dadurch, daß in der auf die zweite Druckbeaufschlagungsstufe folgenden dritten Druckbeaufschlagungsstufe das zugeführte Gasgemisch der Einlaßseite des Adsorptionsbehälters bei abgeschlossenem Behälterauslaß zugeführt wird, ergibt sich eine optimale Adsorption des auszuscheidenden Gasanteils bereits im einlaßseitigen Bereich des Behälters, während im auslaßseitigen Endbereich der Matertalschicht zugleich eine vom auszuscheidenden Gasanteil, z. B. Stickstoff, freie Zone aufrechterhalten bleibt. Bei der anschließenden Weiterleitung des Produktgases bleibt dann gewährleistet, daß über einen maximalen Zeitraum gleichbleibend reines Produktgas gewonnen werden kann.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den beiden Unteransprüchen gekennzeichnet.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht; es zeigt

Fig. 1 ein .Schaltschema der zur Durchführung des Verfahrens dienenden Gaszcrlegungsanlage;

Y i g. 2 eine die zeitliche Aufeinanderfolge der verschiedenen Verfahrensschrittc in den beiden Adsorptionsbehältern veranschaulichende Darstellung;

F i g. 3 zehn Teildarstellungen, die den Strömungsverlauf in der Anlage in zehn verschiedenen Verfahrensschritten veranschaulichen;

F i g. 4 der F i g. 3 zugeordnete Teildarste'Sungen, die die jeweilige Konzentration an Produktgas in Längsrichtung eines der beiden Adsorptionsbehälter bei den verschiedenen Verfahrensschritten eines vollständigen Verfahrenszyklus veranschaulichen.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Gaszeriegungsanlage kann zur Zerlegung jedes beliebigen Gasgemisches verwendet werden, während im Zusammenhang mit dem nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel angenommen ist, daß sie zur Gewinnung von möglichst stickstofffreiem Sauerstoff aus atmosphärischer Luft dienen soll. Die Anlage umfaßt zwei Adsorptionsbehälter 1 und 2, von denen jeder ein zeolithisches Molekularsieb mit der Fähigkeit aufweist, unter einem verhältnismäßig hohen Druck Stickstoff wesentlich besser als Sauerstoff zu adsorbieren. Das der Ablage zugeführte, im vorliegenden FaIi aus Druckluft bestehende Rohgas wird an der Anschlußstelle 3 zugeführt und kann beispielsweise einen Druck von etwa 4 bar (60 psi) aufweisen. Von der Anschlußstelle 3 gelangt das Rohgas über einen Druckregler 4 und ein einstellbares Drosselventil 5 zu einer Verzweigungsstelle mit in jedem Zweig einem Steuerventil 6 bzw. 7. Ober diese Steuerventile kann das Rohgas entweder dem Adsorptionsbehälter 1 oder dem Adsorptionsbehälter 2 über jeweils einen oberen Einlaßanschiuß zugeführt werden. Das den Adsorptionsbehälter 1 durch einen unteren Auslaßanschluß verlassende, von Stickstoff befreite Produktgas wird über ein Steuerventil 8 und ein einstellbares Drosselventil 9 einem Speicherbehälter 10 zum Speichern von Produktgas zugeführt. Das im Adsorptionsbehälter 2 erzeugte Produktgas gelangt 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 Weise 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 lund 2 über jeweils ein Steuerventil 19 bzw. 20 und eine Entleerungsleitung 21 entweder mit der freien Atmosphäre oder mit einer Vakuumpumpe verbunden werden.

Damit jeder Adsorptionsbehälter 1 bzw. 2 unabhängig vom jeweiligen Einsatz des anderen Adsoi ptionsbehälters 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 Adsorptionsbehälters 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 Bypaßleitung umgangen, in der sich ebenfalls ein Steuerventil 23 und ein einstellbares Drosselventil 25 befinden.

Die verschiedenen vorgenannten Steuerventile sind vorzugsweise automatisch so steuerbar, daß während eines vollständigen, aus F i g. 3 ersichtlichen Verfahrenszyklus mit den Verfahrensschritten i bis X Gaswege hergestellt werden, wie sie aus den entsprechenden zehn Teildarstellungen der F i g. 3 ersichtlich sind. Außerdem veranschaulicht Fig. 2 in jeweils einer oberen.

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

ίο Adsorptionsbehälter 1 die Adsorption der zu adsorbierenden Gaskomponente und die entsprechende Erzeugung von Produklgas jeweils während der Verfahrensschrittc I und 11 erfolgt, während beim Verfahrensschritt Hl zwischen den beiden Adsorptionsbehältern 1 und 2 — an der Stelle Ts 1 bzw. der Stelle To 1 gemäß F i g. 7 — ein im Adsorptionsbehälter 1 zugleich zu einem Druckabfall führender Druckausgleich herbeigeführt wird. Während des Verfahrensschrittes IV erfolgt — gemäß F i g. 2 an der Stelle Ts 2 — im Adsorptionsbehalter I ein weiterer Druckabfall auf den verhältnismäßig niedrigen Dcsorptionsdruck. Während der Verfahrensschritte V und Vl wird der Adsorptionsbehälter 1 von Produktgas durchspült, woraufhin in diesem Behälter während der anschließenden Verfahrensschritte VIl bis X in drei entsprechenden Stufen ein Druckanstieg erfolgt, d. h. während des Verfahrensschrittes VIl — gemäß Fig. 2 an der Stelle To2 — auf den Druck des Produktgases, während des Verfahrensschrittes VIII — gemäß F i g. 2 an der Stelle To 1 — auf den Ausgleichsdruck der miteinander verbundenen Adsorptionsbehälter 1 und 2 und schließlich während der Verfahrensschritte IX und X — gemäß F i g. 2 an der Stelle To 3 — 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 208s benötigt und Fig.2 veranschaulicht, zu welchen Zeitpunkten die einzelnen Verfahrensschritte aufeinanderfolgen. Weiterhin geht aus den F i g. 2 und 3 hervor, daß der Ablauf der Verfahrens/.yklcn in den beiden Adsorpiionsbehältcrn 1 und 2 zeitlich derart zueinander versetzt erfolgt, daß während jeden Druckausgleichs zwischen den beiden Adsorptionsbehältern 1 und 2 im einen Behälter gerade ein Druckabfall und im anderen Behälter gerade ein Wiederanstieg 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 Erläuterungen gemacht werden:

Zum Zeitpunkt 0 gemäß F i g. 2 ist im Adsorptionsbehälter 1 durch Zufuhr von Luft während der vorangegangenen Vcrfahrensschritte 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.

bo 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 Adsorptions-

druck im Adsorptionsbehälter t aufrechterhalten bleibt. Während der Durchströmung des Adsoiptionsbehälters 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 stickstofffreies Gas vorhanden ist.

Während des Verfahiensschrittes Il hält die Lieferung von Produktgas aus dem Adsorptionsbehälter 1 an, wird jedoch anschließend — gemäß Fig. 2 66 s nach Beginn des Verfahrenszyklus — gerade zu einem Zeitpunkt unterbrochen, wo die Materialschicht des Molekularsiebes mit Stickstoff gesättigt ist und im Falle einer weiteren Förderung Stickstoff in das gelieferte Produktgas gelangen würde.

Während des Verfahrensschrittes IM ist der Auslaßanschluß des Adsorptionsbehälters 1 mit dem Einlaßanschluß des Adsorptionsbehälters 2 bei gleichzeitiger Unterbrechung der Luftzufuhr zum Adsorptionsbehälter 1 verbunden, wodurch im letztgenannten Behälter ein Druckabfall erfolgt. Die damit verbundene Absenkung des Partialdruckes für die Gaskomponenten bewirkt im Adsorptionsbehälter 1 eine entsprechende Desorption. Während das den Adsorptionsbehälter 1 beim Druckausgleich zunächst verlassende Gas noch eine. Sauerstoffkonzentration von etwa 95% aufweist, sinkt diese Konzentration im Verlaufe des Druckausgleichs bis auf 40 bis 60%. Im Mittel liegt der Sauerstoffanieil des den Adsorptionsbehälter 1 verlassenden Gases somit aber noch wesentlich höher als bei normaler Luft.

Während des Verfahrensschrittes IV erfoigt ein weiterer Druckabfall im Adsorptionsbehälter 1. in dem nunmehr dessen Einlaßanschluß an die umgebende Atmosphäre oder an eine Vakuumpumpe angeschlossen ist. Dieser Druckabfall hai eine weitere Desorption zur Folge, mit der zugleich eine gewisse Entleerung der zeolithischen Materialschicht von Stickstoff verbunden ist.

Während des Verfahrensschrittes V wird der Adsorptionsbehälter 1 von seinem Auslaßan:,ch!uß her nach seinem Einlaßanschluß hin mit stickstofffreiem 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 geringen Geschwindigkeit gefördert wird.

Während des Verfahrensschrittes Vl wird die DurchspüSung des Adsorptionsbehäliers 1 mit Produktgas über das Steuerventil 23 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 ! 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 Materialschicht erneut adsorbiert. Infolgedessen findet während des Verfahrensschrittes VII eine Verlagerung des im Adsorptionsbehälter 1 befindlichen Stickstoffes vom auslaßseitigen Bereich hin statt, wobei im auslaß-

Ki scitigen Endbereich dieser Schicht zugleich eine stickstofffreie Zone entsteht.

Zu Beginn des Verfahrensschrittes VIII ist die Zufuhr von Produktgas zum Adsorptionsbehälter 1 unterbrochen, während dessen Einlaßanschluß mit dem AuslaßansdiluB des Adsürptionsbehälters 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 er-

2n folgt ist. Da dem Adsorptionsbehälter 1 dabei Gas vom Auslaßanschluß des Adsorptionsbehälter 2 her zugeführt wird, enthält auch dieses zum weiteren Druckanstieg im Adsorptionsbehälter 1 dienende Gas aus den im Zusammenhang mit dem Verfahrensschritt III beschriebcnen Gründen einen verhältnismäßig hohen Anteil an Sauerstoff. Indessen liegt dieser Anteil aber noch wesentlich niedriger als bei dem im auslaßseitigen Endbereich des Adsorptionsbehälters 1 befindlichen Gas. Da der Druckausgleich jedoch verhältnismäßig langsam er-

jo folgt, wird der höhere Stickstoffgehalt des vom Adsorptionsbehälter 2 her einlaßseitig in den Adsorptionsbehäiter 1 einströmenden Gases schon vom dortigen Teil der Materialschicht adsorbiert, weshalb die ausiaßseitig des Adsorptionsbehälters 1 vorhandene vorteilhafte große Sauerstoffkonzentration dadurch nicht beeinträchtigt wird. Die hierzu erforderliche niedrige Einströmungsgeschwindigkeit des Gases in den Adsorptionsbehälter 1 kann über das einstellbare Drosselventil 18 entsprechend eingestellt werden.

Während des Verfahrensschrittes IX wird erneut Druckluft durch den Einlaßanschluß in den Adsorpiionsbehälter 1 eingeführt, wodurch der Druck in diesem Behälter langsam weiter ansteigt und die zeolithischc Materialschicht im einlaßseitigen Endbereich des

v> 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 weiterer Druckanstieg bis auf den vollen Adsorptionsdruck, wonach die rviateriaischicht dieses Behälters nunmehr zur erneuten Abgabe von Produkigas in einem nachfolgenden gleichen Verfahrenszyklus bereit ist.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß die Druckbeaufschlagung und damit der Druckanstieg im Adsorptionsbehälter 1 bis auf den vollen Adsorptionsdruck in drei Stufen erfolgt. Die erste Stufe ergibt sich während des Verfahrensschrittes VlI durch die Zu-

bo fuhr von Produktgas aus dem Speicherbehälter 10, nachdem unmittelbar zuvor eine Durchspülung des Adsorptionsbehälters 1 mit Produktgas erfolgte, so daß zu Beginn des Verfahrensschrittes VII in der Materialschicht des Adsorptionsbehälters 1 eine etwa lineare Konzentralionszunahme an Sauerstoff vom oberen nach dem unteren Behälterende hin vorhanden ist, wie sie zum Zeitpunkt / = 152 s gemäß Fig.2 in der entsprechend gekennzeichneten Teildarstellung der F i g. 4

veranschaulicht ist. Da der Einlaßanschluß des Adsorptionsbehälters 1 während des Verfahrensschrittes VIl 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 einlaßscitigcm Bereich mitgenommen, so daß in der Materialschichl nach Beendigung dieses Druckanstieges ein Konzcnlrationsverlauf 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 1 zugeführt werden, was allerdings nur durch den Einlaßanschluß erfolgen darf, weil sonst die stickstofffreie 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 gerechnet werden müßte, daß ein gewisser Anteil des Stickstoffes ohne Adsorption in der zeolitliischen Materialschicht durch den Behälter hindurchströmen 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 Adsorptionsbehälter 1 erfolgt dies während des Verfahrensschrittes 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 Adsorptionsbehälter 1 über dessen Einlaßanschluß, wodurch die stickstofffreie Zone im auslaßseitigen Bereich dieses Behälters vom vorgenannten Stickstoff unbeeinträchtigt bleibt. Infolge des mit dem Druckausgleich erfolgenden Druckanstieg im Adsorptionsbehälter 1 wird das in diesen gelangte Stickstoffgas während dieses Verfahrensschrittes gegen Ende des Druckausgleichs adsorbiert, wobei im Adsorptionsbehälter 1 gemäß F i g. zum Zeitpunkt ί = 183 s ein Konzentrationsverlauf besteht wie er in der entsprechend gekennzeichneten Teildarstellung der F i g. 4 veranschaulicht ist

Der volle Adsorptionsdruck wird im Adsorptionsbehälter !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 Adsorptionsdruck erreicht ist ergibt sich entlang diesem Behälter gemäß dem Zeitpunkt t = 208 s der F i g. 2 ein Konzentrationsverlauf, wie er in der entsprechend gekennzeichneten Teildarstellung der F i g. 4 veranschaulicht ist Der Adsorptionsbehälter 1 ist damit zur nachsten Erzeugung von Produktgas bereit.

Die vorstehend beschriebene stufenweise Druckbeaufschlagung der Adsorptionsbehähcr unterscheidet sich von den bisher angewendeten Verfahren in folgen-

^ri der Weise:

Wahrend der ersten Stufe erfolgt der Druckanstieg allein mittels Produktgas, welches frei von der auszuscheidenden (iaskomponenie ist Lind dieses Produktgas wird dem Adsorptionsbehälter über dessen Auslaßan-

lü Schluß zugeführt. Auf diese Weise wird in der zeolhhischcn Materiiilsehicht des Behälters eine Konzentrationsverteilung erreicht, die Für die anschließende Gaszerlegung im nachfolgenden Verfahrensschritt besonders geeignet ist. Weiterhin wird sämtliches, eine auszu-

Γ) scheidende Gaskomponente aufweisendes Gas stets durch den Einlaßanschiuß der Adsorpiionsbchälter lediglich dann zugeführt, nachdem zuvor von der auszuscheidenden Gaskomponentc freies Produktgas durch den Auslaßanschluß desselben Adsorptionsbehälters zugeführt worden war. Die Zerlegung des einlaßseitig zugeführten Ga:;cs erfolgt damit in erster Linie im einlaßseiligen Bereich der zeolithischen Materialschicht, während die luislaßseitige 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.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

27 43 86i Patentansprüche:

1. Verfahren zum Zerlegen eines Gasgemisches unter Verwendung von mindestens zwei Adsorptionsbehältern (1) und (2) 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 andererseits druckentlastet werden und die dem Adsorptionsvorgang vorangehende Druckbeaufschlagung jedes Adsorptionsbehälters in drei Stufen erfolgt, wobei in einer ersten Druckbeaufschlagungsstufe demselben von dessen Auslaßanschluß her bei abgeschlossenem Einlaßanschluß durch die Zerlegung gewonnenes Produktgas, welches am wenigstens von der zu adsorbierenden Komponente aufweist, zugeführt wird, während derselbe Adsorptionsbehälter in einer zweiten Druckbeaufschlagungsstufe bei Unterbrechung aller weiteren Verbindungen vom Auslaßanschluß des anderen Adsorptionsbehälters (2) her beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Druckbeaufschlagungsstufe die Beaufschlagung des Adsorptionsbehalters (1) über dessen Einlaßanschluß erfolgt, und daß in der dritten Druckbeaufschlagungsstufe das Gasgemisch dem Einlaßanschluß des Adsorptionsbehalters (1) bis zum Erreichen des vollen Adsorptionsdruckes bei abgeschlossenem Auslaßanschluß zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 unter Verwendung von zwei Adsorptionsbehältern, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Druckbeaufschlagungsstufe des Adsorptionsbehälters (1) zugleich während der Erzeugung von Produktgas im Adsorptionsbehälter (2) erfolgt, welches am wenigstens von der zu adsorbierenden Komponente des Gaspemisches enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Produktgas einem Speieherbehälter (10) durch eine erste Leitung (13) zugeführt und Produktgas für die erste Stufe der Druckbeaufschlagung des Adsorptionsbehälters (1) vom Speicherbehälter (10) durch eine von der Leitung (13) unabhängige zweite Leitung (22) entnommen wird.