NO153168B - Fremgangsmaate for fremstilling av en toerr oksygenanriket gass og en nitrogenrik gass fra luft - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for å tilveiebringe en tørr oksygenanriket gass og en nitrogenrik gass fra luft.

I US-PS 4.013.429 beskrives en fremgangsmåte

for å tilveiebringe en tørr oksygenanriket gass og en nitrogenrik gass fra luft, og denne fremgangsmåte omfatter (a) frembringelse av den nevnte tørre oksygenanrikede gass ved å føre luft i serie gjennom (i) et forbehandlingssjikt som inneholder et adsorberende middel for å fjerne karbondioksyd og vanndamp; og (ii) et hovedsjikt som inneholder et adsorberende

middel for å fjerne nitrogen,

og hvor man

(b) regenererer forbehandlingssjiktet og hovedsjiktet ved

(i) å føre gasstrøm som er rik på nitrogen og som inneholder karbondioksyd og vanndamp i serie gjennom forbehandlingssjiktet og hovedsjiktet for å frembringe utløpsgasser som består av tørr nitrogen og oksygen; og (ii) evakuere forbehandlingssjiktet og hovedsjiktet for å tilveiebringe en kilde for den nitrogenrike gass som inneholder karbondioksyd og vanndamp.

Deler av gassen som er rik på nitrogen og som inneholder karbondioksyd og vanndamp trekkes bort som et nitrogen-rikt produkt. For mange formål er imidlertid vanndamptrykket uakseptabelt og problemet var å tørke denne gassen på økono-misk måte. Dette problemet ble løst ved å kombinere to faktorer som karakteriserer den foreliggende oppfinnelse, nemlig: at deler av den nitrogenrike gass som inneholder karbondioksyd og vanndamp føres gjennom et tørkemiddel som er fraskilt fra forbehandlingssjiktet og hovedsjiktet for å tørke gassen; og

at tørkemidlet regenereres periodisk og i det minste delvis ved å føre varm utløpsgass gjennom dette.

Fortrinnsvis tilsettes deler av nevnte utigpsgass til luften som går inn i nevnte forbehandlingssjikt.

Fortrinnsvis komprimeres og avkjoles den nitrogenrike gassen som inneholder karbondioksyd og vanndamp og det kondenserte vann fraskilles fra denne for gassen tilfores nevnte torkemiddel.

Eventuelle spormengder av oksygen som er tilstede i den nitrogenrike gassen som inneholder karbondioksyd og vanndamp fjernes fortrinnsvis for gassen fores inn i nevnte torkemiddel.

Nevnte torkemiddel fjerner også fortrinnsvis karbondioksyd fra nevnte gass.

Fortrinnsvis blåses den torre gassen som forlater torkemidlet ved begynnelsen av en driftscyklus av, inntil minst stbrstedelen av utlopsgassen som er benyttet for å regenerere nevnte torkemiddel er blitt fjernet fra dette.

For bedre å forstå den foreliggende oppfinnelse og for å vise hvorledes den kan utfores, henvises det som et eksempel til den vedlagte tegning som er et skjema-tisk flyteskjema for et system for å utfore fremgangs-måten i overensstemmelse med oppfinnelsen.

I tegningen blir omgivende luft tilfort gjennom den åpne ventil 10, filteret F og viften 11 til manifolden 12 hvorfra tilfort luft alternativt tilfores den ene eller den andre av to parallelle rekker av adsdrbsjonskolonner ved å åpne én av ventilene 15 eller 16. Når man åpner ventilen 15, vil tilfort gass gå gjennom forgreningsledningen 18 til den rekken som omfatter forbehandlingskolonnen 20 og hovedkolormen 22, når ventilen 21 mellom disse er åpen. På tilsvarende måte vil tilfort gass i manifolden 12 fores gjennom ledningen 23 til en rekke som omfatter forbehandlingskolonnen 24 og hovedkolormen 26 når ventilen 25 mellom disse er åpen når ventilen 16 åpnes.

Alternativt tjener manifolden 12 for tilforsel av en nitrogenrik gasstrbm som inneholder karbondioksyd og vanndamp' (heretter benevnt "nitrogenanriket rensegass") til en valgt rekke 20, 22, eller 24, 26 under en spesiell periode hvor ingen av disse rekker mottar tilfort luft. Således vil nitrogenanriket rensegass som på forhånd er lag-ret i karet 35, slik det vil fremgå av det etterfølgende, føres

til viften 11, gjennom ledningen 36 og

den åpnede ventil 37, forlate utlbpet av viften gjennom manifolden 12, for selektiv tilforsel til forbehandlingskolonnen 20 når ventilen 15 er åpnet, eller inn i forbehandlingskolonnen 24 når ventilen 16 er åpnet. Således tjener viften 11 og manifolden 12 hver en dobbelt hensikt, på den ene side for tilførsel av mateluft i den valgte adsorbsjonsrekke under et bestemt intervall i drifts-syklusen, og deretter i andre, bestemte intervaller av syklusen for tilforsel av nitrogenanriket rensegass i en valgt adsorbsjonsrekke.

Som det vil fremgå av det etterfølgende får man den nitrogenanrikede rensegass i kar 35 ved desorbsjon av rekkene 20, 22 og 24, 26 ved å benytte vakuumpumpen 53 som er forbundet gjennom manifolden 50 og alternativt åpne ventilene 51 og 52. Den nitrogenanrikede gass i karet 35 kan typisk bestå av ca. 96 - 99,9% nitrogen med ca. 500

ppm oksygen, 500 ppm karbondioksyd og opptil 3,5% vann, avhengig av betingelsene i den omgivende luft. I tillegg "til å benyttes som rensegass blir denne nitrogenanrikede gass den nitrogenrike produktgass (heretter benevnt "nitrogen produktgass med hby renhet" for å gjore identifikasjon-en lettere ) etter ytterligere behandling som fremgår av det etterfølgende.

I de motsatte ender av innlbpet for mategass for hver av rekkene 20, 22 og 24, 26 finnes en gassmanifold 28, forbundet med hver av disse rekkene gjennom henholdsvis forgreningsledningene 29, 30 og ventilene 31, 32. Manifolden 28 er forbundet i sin andre ende med et lagringskar 33 for den oksygenanrikede produktgass som vil bli beskrevet i det etterfblgende.

Forgreningsledningene 29, 30 er også forbundet til en annen gassutlbpsmanifold gjennom henholdsvis ventilene 41 og 42. Når således ventilen 41 er åpen og ventilen 31 lukket, vil avlbpsgass fra kolonnen 22 fores inn i manifolden 40. På samme måte vil når ventilen 4 2 er åpen og ventilen 32 lukket, utløpsgass fra kolonnen 26 føres inn i manifolden 40. Avlopsgassen som kommer inn i manifolden 40 fores over i lagertanken 45, og en ledning 55 finnes for å tilbakeføre noe av denne gassen fra karet 45 til inn-lopet av viften 11 under kontroll av ventilen 56.

Driften av systemet opp til nå tilsvarer stort sett det som er beskrevet i US-PS 4 . 01 3 .429. En klar forskjell er det at man benytter den samme vifte 11 i alternative intervaller, (1) for tilforsel til adsorbsjonskolonnene av matningsluft som skål fraksjoneres og (2) for tilforsel til disse kolonnene av nitrogenrensegass fra karet 35•

I drift av systemet slik som det er beskrevet

opp til nå, tilføres en matestrøm som består av frisk omgivende luft og tilbakeført utløpsgass fra lagerkaret 45 til viften 11 gjennom henholdsvis de åpne ventilene 10 og 56. Viften 11 forer gassen inn i manifolden 12, som i sin tur forer den tilforte gassen inn i den ene eller den andre av rekkene av adsorbsjonskolonner. Dersom man antar at rekken som består av kolonnene 20 og 22 er innkoplet, vil ventilene 15, 21 og 31 være åpne. Mateqassen vil før-

es gjennom forbehandlingskolonnen 20 og hovedadsorbsjons-kolonnen 22, hvor utlopet fores ut gjennom ledningen 29. Forbehandlingskolonnene 20 og 24 inneholder hver et forbe-handlings sjikt som inneholder et adsorberende middel som er effektivt for selektiv fjerning av vann og karbondioksyd fra gasstrommen som fores gjennom. Hovedkolonnene 22 og 26 inneholder hver et hovedsjikt som inneholder et adsorberende middel som er selektivt når det gjelder å holde tilbake nitrogen. Folgelig fores en torket oksygenanriket utlopsgass ut fra kolonnen 22 under adsorbsjonstrinnet, over i lagerkaret 33 gjennom manifolden 28. En del av denne lag-rede gassen trekkes bort fra karet 33 gjennom ledningen 60, som den oksygenanrikede produktgass med en oksygenrenhet i størrelsesorden 90%.

Tilforselen av luft til adsorbsjonsrekken 20 - 22 fortsettes inntil sammensetningen av utlopsgassen i manifolden 28 når et nivå som er bestemt på forhånd. På dette punkt lukkes ventilene 10, 56 og 31 og ventilene 37 og 41 åpner. Deretter fores en strom av nitrogenrensegass fra karet 35 inn i adsorbsjonsrekken 20 - 22 ved hjelp av viften 11 og manifolden 12 gjennom den åpne ventilen 15

og forgreningsledningen 18. Utlopet fra rekken under dette trinnet, som består av utlops- og forskyvningsgasser fra kolonnen 22, trekkes gjennom ventilen 41 og manifolden 40. Utlopsgassen som trekkes bort, og som lagres i karet 45, er stort sett torr og uten CO2 og har en sammensetning som tilsvarer sammensetningen for luft. Typisk består de torre utlbpsgasser av fra 20 - 23% oksygen og ca. 1% argon, hvor resten er nitrogen.

Strbmmen av nitrogen inn i adsorbsjonsrekken fortsettes inntil hele rekken er mettet med nitrogenanriket rensegass. På dette punkt lukkes ventilene 37, 15 og 41 og ventilen 51 åpnes. Siden ingen gass tilfores innlbpet til viften 11, får man en by-pass med resirkuler-ing i lukket krets rundt viften gjennom ledningen 61 fra utlopet til innlbpet av denne, mens ventilen 62 er åpen.

Rekken 20 - 22 evakueres nå til under atmosfæretrykk ved hjelp av vakuumpumpen 53 gjennom manifolden 50. Den evakuerte gass som er nitrogenanriket gass, lagres i karet 35. Etter at man har nådd det vakuumnivå man skal.

i kolonnene 20 og 22, lukkes ventilen 21 og evakuering av kun forbehandlinqskolonnen 2 0 fortsettes gjennom manifolden 50 til man får et ennå lavere vakuumnivå. Den evakuerte nitrogenanrikede gass under dette trinnet lagres også i karet 35.

Mens kolonnen 20 underkastes ytterligere evakuering, åpnes ventilen 31 og en strbm av oksygenanriket gass fra karet 33 tilfores kolonnen 22 gjennom manifolden 28 og ledningen 29, slik at trykket i denne kolonnen heves til noe nær det omgivende trykk. Deretter lukkes ventilen 51 og ventilen 21 åpnes igjen for å tilfore oksygenanriket gass fra karet 33 til kolonnen 20 gjennom manifolden 28, ledningen 29 og kolonnen 22, slik at også trykket i forbehandlingskolonnen okes til nær omgivende nivå. På dette punkt gjenåpnes ventilene 10, 56 og 15 og en ny cyklus startes ved å tilfore matningsgass til rekken.

Den annen rekke, som består av kolonnene 24 og 26, underkastes en identisk operasjonssekvens som den som er beskrevet for rekken 20 - 22, men der er en fasediffer-anse mellom utforelsene. Dette vil fremgå fra den etter-følgende beskrivelse av cyklustidene.

Tidsrommet som hvert trinn i den angitte pro-sess utfores i, er en meget viktig parameter siden det bestemmer storrelsen av adsorbsjonskarene og lagringstank-ene. Kortere cyklustider er foretrukket for en mere hyp-pig anvendelse av adsorbsjonskolonnene. Dette reduserer innholdet av adsorberende middel og storrelsen på lager-tankene.

Tabell 1 beskriver tidsfordelingen i en 2 minutters fullstendig cyklus. Den er satt opp for å mote folgende to kriterier: (a) Kontinuerlig drift av vakuumpumpen (b) Bruk av en enkelt vifte for å fore mateluft og nitrogenanriket rensegass inn i rekkene.

Det forste kriterium tilfredsstilles ved å gjore varigheten av regenereringstrinnet lik de kombinerte varigheter av adsorbsjons-, nitrogenrensings- og trykkpåset-ningstrinnene. Det annet kriterium motes ved å justere de relative varigheter av trinnene for adsorbsjon og nitrogenrensing slik at den samme gasstromningshastighet benyttes i disse trinn. Den totale varighet av hvert trinn er gjengitt i tabell 2.

P = Trykkpåsetting

A = Adsorbsjon

NR = Nitrogenrensing

R = Regenerering

Tabellene 3 og 4 beskriver de korresponderende tidsfordelinger i en 4 minutters fullstendig cyklus. Valg-et av tidslengder for en fullstendig cyklus vil stort sett avhenge av den relative stbrrelse på sjiktet av adsorberende middel som benyttes i hovedadsorbsjonskolonnene (22, 26) for en gitt volumgjennomfbring av frisk luft og den adsorberende evne med hensyn på nitrogen i det spesielle adsorberende middel som benyttes. Forbehandlingssjiktene må

ha en slik stbrrelse at under luftgjennomblåsing, har disse sjiktene en tilstrekkelig adsorberende kapasitet til å ta opp og holde på fuktighet og CC^-innholdet i den innstrbm-mende luftstrbm, slik at disse ikke går inn i hovedadsorbsjonskolonnene (22, 26). Mens cykler med varighet på henholdsvis 2 og 4 minutter er blitt beskrevet som illu-

stråsjoner, basert på praktiske systemer som benytter to parallelle rekker adsorbsjonskolonner, er det underfor-stått at andre cyklustider kan benyttes når man utforer oppfinnelsen. I noen tilfeller kan det være onskelig å benytte en tidsskala basert på 3 eller flere parallelle rekker adsorbsjonstårn i en passende tidssekvens. Ven-tilforandringene under driftscyklusen i slike modifika-sjoner programmeres på i og for seg kjent måte og utfores automatisk under kontroll av en tidsinnretning.

Driften av ventilene som tilsvarer de illu-strerte utfbrelser med en cyklus på 2 og 4 minutter, er

gitt i tabell 5. Man kan se av tabell 5 at ventilene 10, 37, 56, 62 åpnes to ganger i en fullstendig cyklus, mens hver av de andre ventiler åpnes én gang i en fullstendig cyklus. Ventilen 62 tillater, når den er åpnen, viften 11 å gå på tomgang i en kort tid (6,25% av hele cyklusen) i hver cyklus.

I prinsippet kan ét hvilket som helst adsorberende middel som selektivt adsorberer nitrogen fremfor

oksygen benyttes i hovedkolonnene. Basert på labora-torieforsøk foretrekkes imidlertid "Zeiolon-900 Na", et syntetisk natriummordernitt, i forhold til andre zeolittiske, kommersielle adsorberende midler. Andre som kan benyttes omfatter kommersielt tilgjengelige 5A og 13X zeolitter,

som er kjent for å være selektjve overfor nitrogen.

I forbehandlingskolonnene kan et hvilket som

helst adsorberende middel som er selektivt overfor 1^0

og COp benyttes. Adsorberende midler som har korte masse-overforingssoner for disse adsorbater vil imidlertid være foretrukket. Basert på laboratorieprover, er for tiden 13X molekylsikt foretrukket som adsorberende middel for forbehandlingskolonnen. Andre adsorberende midler som kan benyttes i forbehandlingskolonnene omfatter silikagel, aluminiumoksyd eller molekylsikter av typen såsom 5A°. En kombinasjon av to eller flere typer adsorberende midler kan også benyttes.

I systemet i US-PS 4.013.429 og likeledes

i det foreliggende system slik det er beskrevet, inneholder den nitrogenanrikede gass man får under vakuum-desorbsjonen av kolonnene og som samles i karet 35, alt vann og C02 som opprinnelig var tilstede i den omgivende luft som ble tilfort systemet.

Det onskede torre nitrogenprodukt får man ved å bruke en tilhoren.de tbrkeseksjon for nitrogen som driver i parallell med luftfraksjoneringsdelen av systemet. Hoved-komponentene i torkedelen består av en kompressor eller vifte 100 og torkekolonner 101 og 102, hvor hver kolonne alternativt underkastes et adsorbsjonstrinn og et regene-reringstrinn som vil fremgå av det etterfølgende.

TSrkekolønnene 101 og 102 tilfores alternativt

og i tidssekvens nitrogengass fra en felles manifold 103 ;ved. å åpne den tilhørende av de sammenbindende ventiler 104 og 105. Våt nitrogengass trekkes bort fra lagerkaret 35 ved hjelp av kompressoren eller viften 100., Hvis det ende-

lige rene produktnitrogen cinsk.es under trykk hoyere enn atmosfæretrykk, komprimeres gass fra lagertanken 35 forst i onsket utstrekning, såsom 5-10 atmosfærer ved hjelp av kompressoren 100. Slik komprimering gjor det mulig med lett fjerning a<y> en del av vannet som finnes i gassen for gassen tilfores en av torkekolonnene 101 og 102» I den utforelse som er vist i flytdiagrammet, vil således den våte gassen som kommer ut av kompressoren 100 bli etter-kjblt i en vanlig vannavkjolt kondensator 120 hvoretter det kondenserte vann fjernes derfra i en væskefelle eller i en væske-dampseparator 122. Spormengder av oksygen kan være tilstede i nitrogengassen som kommer fra karet 35 og kan fjernes om man onsker dette, ved konvensjonelle fremgangs-måter som i og for seg er kjent for deoksygenering av gasser. F.eks. kan gass fra 100 behandles med hydrogen i en katalytisk reaktor, fortrinnsvis plassert foran konden-satoren 120, som antydet ved 123, slik at.små mengder vann som dannes på denne måten, hensiktsmessig fjernes i sepa-ratoren 122 som del av det flytende kondensat. For de

) fleste bruksmåter for gjenvunnet torr nitrogen kan deoksy-generingstrinnet utelates.

Hvis det torre nitrogenprodukt ikke ønskes under trykk hoyere enn atmosfæretrykk, kan en enkel vifte benyttes istedenfor kompressoren ved 100. Viften behbver bare . fore gassen ved trykk noe hoyere enn det omgivende trykk tilstrekkelig til å overkomme trykktapet gjennom torkekolonnene og de tilhbrende ventiler og ledninger, og gassen kan således fores direkte inn i manifolden 103. I ethvert tilfelle tilfores gassen fra manifolden 103 og fores gjennom de valgte tbrkekolonner 101, 102 ved.å åpne de tilhor-ende sammenbindende ventiler 104 og 105.

Dersom man antar at tbrkekolonnen 101 er den som nettopp er regenerert, åpnes ventilen 104, mens utlopsven-tilen 106 holdes lukket, slik at nitrogengass fra karet 35 kan tilfores kolonnen. Når trykket inne i kolonnen sti-ger til det bnskede nivå for tilfort nitrogengass, åpnes ventilen 106 og strommen av torr produktgass trekkes ut ' gjennom utlopsåpningen på kolonnen. Dette fortsettes inntil kolonnen 101 er mettet med vann og vannet akkurat skal til å bryte gjennom kolonnen 101, og på dette tidspunkt lukkes ventilene 104 og 106 og nitrogentilfSrselen fores over til kolonne 102 ved å åpne ventilen 105.

Kolonne 101 er nå klar for regenerering. Dette utfores vedførst å åpne ventilen 108 ved innlbpsåpningen av kolonnen, slik at gass kan trekke ut inntil trykket i kolonnen er senket til nær det omgivende trykknivå. En til-i svarende ventil 109 finnes ved innlopsåpningen i kolonnen 102 for å ta trykket av denne kolonnen under regenereringstrinnet.

Når kolonnen 101 nå er nær det omgivende trykk, fores en rensestrom av torre utlopsgasser fra lagertanken i 45 gjennom ledningen 115 og benyttes deretter for å rense denne kolonnen. Som vist varmes rensegasstrommen opp ved hjelp av oppvarmingsspiralen 125 inne i kolonnen og denne spiralen slås på på et passende tidspunkt. Eventuelt kan oppvarmingen av rensegassen utfores ved å installere en 3varmeinnretning i ledningen 115 som rensegass fra karet 45 fores gjennom inn i kolonnens 101 og 102. I ethvert tilfelle tilfores rensegassen. kolonnen 101 ved å åpne. ventilen 110, som tillater varm rensegass å strbmme gjennom denne kolonnen i en retning motsatt til den gassen strbmmer 5under vannadsorbsjonstrinnet, og strbmmen fortsetter inntil kolonnen er fullstendig reaktivert. Utlopsgassen under den varme gassrensingen fores bort gjennom den'åpne ventilen 108. Når regenereringen av kolonnen 101 er avsluttet, lukkes ventilene 108 og 110 og et nytt adsorbsjonstrinn 0startes ved å åpne ventilen 104. Hvis man benytter en indre oppvarmingsinnretning i kolonnen 101, slås denne av på dette tidspunkt. Regenerering av kolonnen 102 starter samtidig og folger samme tidsskjema som for kolonnen 101.

Man skal legge merke til at bruken av utlbpsgass 5som regenereringsgass for torkekolonnene eliminerer bruken av en del av den tbrkede og komprimerte nitrogenproduktgass som regenereringsgass. Fblgelig kan gjenvinningen av nitrogen okes med opptil 15%, mens komprimeringsenergien re-duseres. Ved imidlertid, å benytte en gasstroa med. stort sett samme sammensetning som luft sorn rensegass, vil en liten mengde oksygen bli igjen i torkekolonnen ved slutten av rensetrinnet. Som et resultat av dette er der en liten okning i oksygenkonsentrasjonen i den torre nitrogenpro-duktgasstrom under den forste periode når produktet trekkes bort fra torkekolonnen. Dette problemet loses lett ved å blåse av utlopsgassen fra torkekolonnen i et meget kort tidsrom ved begynnelsen av adsorbsjonstrinnet, slik at man renser ut fortynnet oksygen fra kolonnen. Slik avblåsing oppnås ved å åpne ventilen 126 i noen minutter, når kolonnen 101 forst settes i drift for vannadsorbsjon mens ventilen 106 er lukket. På samme måte utfores av-blåsning av kolonnen 102 ved. å åpne ventilen 127 mens ventilen 107 er lukket.

Den forste avblåsingen av utlopsgass fra torke-tårnet er også bnskelig av en annen grunn enn for å fjerne oksygen. Den gjor det mulig å fore inn på ny frisk imateqass som inneholder fortynnede vannurenheter inn

i den varme regenererte kolonne uten å gå inn på den van-lige og tidskrevende prosedyre å avkjole kolonnen på forhånd. En slik operasjon forer imidlertid til en liten uren-het forårsaket av vann i utlopsgassen i den aller forste ,del av cyklusen. Ved å avblåse den forste del av utlopet, såsom opptil 1% av det torkede produkt, unngås den lille vannforurensning som ellers ville finnes i det endelige torre nitrogenprodukt. Fordelene man får ved den beskrevne fremgangsmåte omfatter:

i (a) fjerning av kjoletrinnet, og folgelig at man unngår krav om en tredje torkekolonne som vanligvis benyttes når man har behov for å avkjole torkekolonnen; (b) hoy gjenvinning av et rent nitrogenprodukt; og

(c) bevaring av kompresjonsenergien for produkt-

; nitrogen.

En praktisk tidsfordeling i hver tidscyklus som passer for den ovennevnte termiske svingadsorbsjonscyklus

(TSA) er gjengitt i tabell 6, som benytter en periode på 16 timer for en fullstendig ayklus, hvor ca. halvparten av perioden benyttes til å torke gassen og den annen halvpart til å regenerere det adsorberende middel. Tabell 7 beskriver ventilstillingene i den cyklus som er beskrevet i tabell 6.

0 = åpen

C = lukket

Et hvilket som helst adsorberende middel som er selektivt overfor vann kan benyttes i torkekolonnene. Som når det dreier seg om forbehandlingskolonnene 20 og 24, vil også her et adsorberende middel som har korte masse-overforings-soneegenskaper være foretrukket. Det anbe-falte adsqrberende middel er lJX-molekylsikt, selv om andre torkemidler som aluminiumoksyd og silikagel også kan benyttes.

Adsorberende midler som 13X-molekylsikt vil også opprinnelig fjerne CO2 sammen med vann fra en nitrogenstrom som inneholder disse. Men under de lange cyklustider som man her anbefaler, vil der være gjennombrudd av C02 selv om kapasiteten hos det adsorberende middel for å holde på vannet fremdeles er bevart; hvis ikke, selvsagt, det adsorberende sjikt er tilstrekkelig stort til å holde på C02. Nærvær av en liten mengde C02 i det gjenvundne torre nitrogenprodukt er vanligvis ikke uonsket i en ellers ren nitrogengass som skal benyttes som en inertgass. Hvis man imidlertid onsker dette, kan C02 lett holdes ute av nitrogen-produktet ved å konstruere kolonnene 101 og 102 storre eller ved hjelp av andre innretninger.

I eh typisk utforelse ifolge oppfinnelsen heves trykket i den friske tilforselsluft og den re-syklerte luft fra ledning 55 bare svakt over atmosfære-trykket i viften 11 for å kompensere for trykkfallet gjennom kolonnene og de tilhbrende ledninger og ventiler, slik som f.eks. til 1,12 - 1,20 kg/cm . Adsorbsjonstrinnet fortsettes inntil man får det forste gjennombrudd av luft fra nitrogenadsorbsjonskolonnen avhengig av den bnskede konsentrasjon i det oksygenanrikede produkt. ved vakuum-desorbsjonen av hovedkolorinene 22 og 26 bringes disse opp til et mellomtrykk i området 30 - 100 torr, så som f.eks. 65 torr. Den endelige vakuumdesorbsjon av forbehandlingssjiktene 20 og 24 utfores ved enda lavere nivå, fortrinnsvis i området 10 - 50 torr. F.eks. er 15 torr et typisk vakuumtrykk når 13X-sikt benyttes.

I nitrogentorkedelen komprimeres den oppsamlede nitrogenrike gass som trekkes ut fra lagring i karet 35 til det onskede produkttrykk som beskrevet foran og avkjoles deretter til ca. omgivende temperatur for tilforsel til torkesjiktet (101 eller 102). For regenerering av torkesjiktene oppvarmes regenereringsgassen til ca. 200 - 260°C. Den torre nitrogenproduktgass trekkes deretter ut av ledningen 130 med en renhet på 99, 9% eller hoyere.

I den utforelse sem er vist i den vedheftede tegning er de to hovedadsorbsjonskolonner drevet i parallell og i en bestemt sekvens. I den beskrevne sekvens er en kort tidsperiode hvor ingen av hovedsjiktene mottar ,omgivende luft eller rensegass. Under denne perioden holdes viften 11 i drift ved å resirkulere gass gjennom ledning 61 og ventil 62. Om man bnsker dette, kan man få en uavbrutt drift ved å oke antallet parallelle rekker luft-fraksjoneringskolonner og justere programmeringen av drifts-syklusen deretter.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte for å tilveiebringe en tørr oksygenanriket gass og en nitrogenrik gass fra luft hvor man: (a) frembringer den nevnte tørre oksygenanrikede gass ved å føre luft i serie gjennom . (i) ' et f orbehandlingss jikt som inneholder et adsorberende middel for å fjerne karbondioksyd og vanndamp ; og (ii) et hovedsjikt som inneholder et adsorberende middel for å fjerne nitrogen, og hvor man (b) regenererer forbehandlingssjiktet og hovedsjiktet ved (i) å føre en gasstrøm som er rik på nitrogen og som inneholder karbondioksyd og vanndamp i serie gjennom forbehandlingssjiktet og hovedsjiktet for å frembringe utløpsgasser som består av tørr nitrogen og oksygen; og (ii) evakuere forbehandlingssjiktet og hovedsjiktet for å tilveiebringe en kilde for den nitrogenrike gass som inneholder karbondioksyd og vanndamp; karakterisert ved at (i) deler av den nitrogenrike gass som inneholder karbondioksyd og vanndamp føres gjennom et tørke-middel som er fraskilt fra forbehandlingssjiktet og hovedsjiktet for å tørke gassen; og (ii) tørkemidlet periodisk og i det minste delvis regenereres ved å føre oppvarmede utløpsgasser gjennom dette.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at deler av utløpsgassen tilsettes luften som går inn i forbehandlingssjiktet.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den nitrogenrike gass som inneholder karbondioksyd og vanndamp komprimeres og avkjøles, og at kondensert vann fraskilles gassen før den tilføres tørkemidlet.

4. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de forangående krav, karakterisert ved at eventuelle spormengder oksygen som er tilstede i den nitrogenrike gassen som inneholder karbondioksyd og vanndamp fjernes før gassen tilføres tørkemidlet.

5. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de forangående krav, karakterisert ved at det anvendes et tørkemiddel som også fjerner karbondioksyd fra gassen.

6. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de forangående krav, karakterisert ved at den tørre gass som forlater tørkemidlet ved begynnelsen av en cyklus blåses av inntil hoveddelen av utløpsgassen som benyttes for å regenerere tørkemidlet er blitt renset fra dette.