CS203133B2 - Method of making the gas eriched by oxygen from the air by adsorption and device for making the same - Google Patents
Method of making the gas eriched by oxygen from the air by adsorption and device for making the same Download PDFInfo
- Publication number
- CS203133B2 CS203133B2 CS767277A CS727776A CS203133B2 CS 203133 B2 CS203133 B2 CS 203133B2 CS 767277 A CS767277 A CS 767277A CS 727776 A CS727776 A CS 727776A CS 203133 B2 CS203133 B2 CS 203133B2
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- adsorption
- gas
- pressure
- oxygen
- shut
- Prior art date
Links
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 title claims description 94
- 239000007789 gas Substances 0.000 title claims description 64
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 34
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 title claims description 34
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 title claims description 34
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 27
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 claims description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims 1
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 claims 1
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 claims 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 30
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000809 air pollutant Substances 0.000 description 1
- 231100001243 air pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 210000000264 venule Anatomy 0.000 description 1
- 239000003403 water pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
- B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
- B01D53/047—Pressure swing adsorption
- B01D53/0476—Vacuum pressure swing adsorption
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
- B01D2256/12—Oxygen
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/10—Single element gases other than halogens
- B01D2257/102—Nitrogen
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/50—Carbon oxides
- B01D2257/504—Carbon dioxide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/80—Water
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2259/00—Type of treatment
- B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
- B01D2259/40007—Controlling pressure or temperature swing adsorption
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2259/00—Type of treatment
- B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
- B01D2259/40011—Methods relating to the process cycle in pressure or temperature swing adsorption
- B01D2259/40013—Pressurization
- B01D2259/40015—Pressurization with two sub-steps
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2259/00—Type of treatment
- B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
- B01D2259/40011—Methods relating to the process cycle in pressure or temperature swing adsorption
- B01D2259/40028—Depressurization
- B01D2259/40032—Depressurization with three sub-steps
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2259/00—Type of treatment
- B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
- B01D2259/403—Further details for adsorption processes and devices using three beds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
- B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
- B01D53/0407—Constructional details of adsorbing systems
- B01D53/0446—Means for feeding or distributing gases
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/26—Drying gases or vapours
- B01D53/261—Drying gases or vapours by adsorption
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
Description
Vynález se týká způsobu výroby plynu obohaceného kyslíkem ze vzduchu, adsorpcí na podkladě změny tlaku v adsorpčním zařízení obsahujícím adsorpční náplň a dále se týká zařízení k provádění tohoto způsobu·The present invention relates to a process for the production of oxygen-enriched gas from air by adsorption on the basis of a pressure change in an adsorption device comprising an adsorption charge, and to a device for carrying out the process.
Používání plynu bohatého na kyslík vyrobeného ze vzduchu je vedle známých průmyslových účelů zvládl důležité ve zdravotnictví· Možnost vyrábět běžně jednoduchým způsobem plyn bohatý na . kyslík je zvládl důležitá pro nemoonnce·The use of oxygen-rich gas produced from air is, besides known industrial purposes, mastered important in health care. oxygen is mastered important for nemoonnce ·
Je znátao více adsorpčních způsobů obohacovváií plynů kyslíkem označovaných jako Způsoby střddavého tlaku· Průmyslově využitelné způsoby byly shrnuty H· Leem a D· E· Stahlem v publikaci AICHE Symposium Series 134, svazek 69, 1973·Multiple oxygen-rich oxygen adsorption processes known as Alternate Pressure Ways are known. The industrially applicable methods have been summarized by H. Leem and D. · Stahl in AICHE Symposium Series 134, Volume 69, 1973 ·
Způsoby na principu sni:d<^í^^^é^h^t tlaku spo^^^í v tom, - Že se při vyšším tlaku v plynovém prostoru nad náplní tbohaatιjí složky, které se méně vážou· Část obohaceného plynu se získá snížením tlaku jako prodUct· Zbylý plyn se pak ze sloupce odstraní dalším snížením tlaku· Ve zbylém plynu však ještě zbývá značné mužství produkčních složek·The principle of pressure reduction is that, at higher pressure in the gas space above the charge, the more rich components that bind less are part of the enriched gas. by reducing the pressure as a product · The remaining gas is then removed from the column by further reducing the pressure · However, there is still a considerable amount of production components in the remaining gas ·
U známých způsobů se ve sloupci naplněném adsorpčním prostředím vytváří periodicky podél sloupce ktnceeiгační rozdíl· Ve sloupci se odelhrává děěící postup, v jehož průběhu . se pak umísU na jednom konci sloupce jedna složka, na druhém konci druhá složka· Mírou obohacení je velikost koncentračního rozdmu, čím . delší je sloupec, tím většího obohacení se s daným adsorpčním prostředkem může dosáhnout·In the known processes, in the column filled with the adsorption medium, a cross-sectional difference occurs periodically along the column. Then, one component is placed at one end of the column, the other component is placed at the other end. the longer the column, the greater the enrichment of the adsorption agent can be
U průmrslových způsobů je žádoucí získávat v produktu kyesík s pokud možno vysokým výtěžkem· Pod výtěžkem se zde rozumí, jak velký je poddl zavedeného kyslíku v prodUktu·In industrial processes, it is desirable to obtain a kye in the product with as high a yield as possible. The yield here is to be understood as meaning the amount of oxygen introduced in the product.
2031320313
Výtěžek kyslíku závisí na tom, jak ostrá je koncentrační fronta. Ostrost koncentrační fronty se také může relativně zvýšit tím, že se volí větší délka sloupce ve srovnání s frontou daného průběhu. V tomto případě se relativně zvýší množství obohaceného plynu, který se nachází ve sloupci. Zvětšují se však tím i rozměry zařízení, vztaženo na stejné množství produktu.The oxygen yield depends on how sharp the concentration queue is. The sharpness of the concentration queue can also be relatively increased by selecting a larger column length compared to the queue of the waveform. In this case, the amount of enriched gas present in the column is relatively increased. However, the dimensions of the device, based on the same amount of product, are also increased.
Zvýšení ostrosti koncentrační fronty se může dosáhnout různými opatřeními. Část jich spočívá v použití recirkulace. Takový způsob je mezi jiným popsán v madarském patentovém spise č. 162 696. Stejného účinku se dosáhne i jinými známými způsoby, u kterých ее využívá výhodného ovlivňování polohy fronty.Increasing the sharpness of the concentration queue can be achieved by various measures. Some of them consist in the use of recirculation. Such a method is described, inter alia, in Hungarian Patent No. 162,696. The same effect is also achieved by other known methods, in which it advantageously influences the position of the queue.
Nevýhodou všech známých způsobů je to, že množství zpracovávaného plynu, vztaženo na totéž množství produktu, je zvýšeno. Mimo to je společným nedostatkem dosavadních způsobů skutečnost, že se v části sloupce nalézá neobohacený, popřípadě méně obohacený plyn, jehož množství vzrůstá zvýšením obohacení.A disadvantage of all known processes is that the amount of gas to be treated, relative to the same amount of product, is increased. In addition, a common drawback of the prior art is the fact that a portion of the column contains unriched or less enriched gas, the amount of which is increased by increasing the enrichment.
Vynález spočívá na zjištění, že se ostrost koncentrační zóny zvýší, když se fronta vytvoří jako řada ze sebou následujících úseků s tlakem zbývajícím ke straně bohaté na kyslík, a dále že зе může dosáhnout stejného účinku jako zvětšením délky sloupce, když se koncentrační fronta nechá cirkulovat řadou úseků tvořících uzavřený řetěz. Úsekem se zde rozumí část adsorpční náplně. Spojením těchto úseků v řadu se vytvoří uzavřený řetěz.The invention is based on the discovery that the sharpness of the concentration zone is increased when the queue is formed as a series of successive sections with the pressure remaining to the oxygen-rich side, and that the зе can achieve the same effect as increasing column length when the concentration queue is circulated a series of sections forming a closed chain. By section here is meant a portion of the adsorption charge. By joining these sections in series, a closed chain is formed.
Dosavadní nevýhody postupů a zařízení к obohacování plynu kyslíkem byly odstraněny způsobem výroby plynu obohaceného kyslíkem ze vzduchu adsorpeí a zařízením к provádění tohoto způsobu podle vynálezu.The previous drawbacks of the oxygen enrichment process and apparatus have been overcome by the method for producing oxygen-enriched gas from air by adsorption and by the apparatus for carrying out the method according to the invention.
Podstata způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že se plyn přivádí nejprve do oddělených úseků adsorpční vrstvy, ve kterých se přiváděním tohoto plynu zvyšuje tlak, potom se ze zdroje stlačeného vzduchu přivádí do úseků adsorpční vrstvy stlačený vzduch pro další zvýšení tlaku v adsorpční vrstvě, načež se z posledních úseků adsorpční vrstvy ve směru proudění plynu odebírá frakce obohaceného plynu, která je nejbohatší na kyslík, za současného poklesu tlaku zejména v posledních úsecích adsorpční vrstvy, další část plynu, která je na kyslík bohatší než vzduch se potom odebírá ze současného poklesu tlaku v adsorpční vrstvě z jejích prvních úseků a nakonec se frakce plynu, bohatá na dusík, odebírá snížením tlaku pod hodnotu atmosférického tlaku ze vstupních úseků adsorpční vrstvy ve směru proti proudu přiváděného plynu.The principle of the process according to the invention is that the gas is first supplied to separate sections of the adsorption layer in which the pressure is increased by supplying the gas, then compressed air is supplied from the source of compressed air to the adsorption layer sections to further increase the pressure in the adsorption layer. the oxygen richest fraction of the oxygen richest enriched gas fraction is taken from the last sections of the adsorption layer in the direction of gas flow, while the pressure decreases especially in the last sections of the adsorption layer, another part of the oxygen richer gas than the air is taken from the current pressure drop in the adsorption layer from its first portions, and finally the nitrogen-rich gas fraction is removed by reducing the pressure below atmospheric pressure from the inlet portions of the adsorption layer upstream.
Výhodně mezi tlakem ve zdroji stlačeného vzduchu a v adsorpční vrstvě po přivedení stlačeného vzduchu, jakož i mezi tlakem v adsorpční vrstvě po vypouštění plynu do ovzduší a atmosférickým tlakem jsou menší rozdíly než mezi tlakovými změnami vznikajícími v adsorpčních vrstvách v průběhu obohacovacího procesu.Advantageously, there are less differences between the pressure in the compressed air source and the adsorption layer after the supply of compressed air, as well as between the pressure in the adsorption layer after the gas is released to the atmosphere and the atmospheric pressure than between the pressure changes occurring in the adsorption layers during the enrichment process.
Obohacování plynu kyslíkem se může velmi výhodně provádět alespoň dvoustupňové v nejméně dvou adsorpčních vrstvách, kterými se vede obohacený plyn po odebrání na kyslík nejbohatší frakce v uzavřeném okruhu.The oxygen enrichment can very advantageously be carried out in at least two stages in at least two adsorption layers, through which the enriched gas is passed after taking the oxygen richest fraction in the closed circuit.
Podstata zařízení к provádění způsobu výroby plynu obohaceného kyslíkem ze vzduchu adsorpeí, sestávajícího z nejméně jedné adsorpční jednotky, naplněné adsorpční látkou, a rozdělené do úseků, propojených vzájemně průchody se zvýšeným odporem proti proudění plynu, přičemž na adsorpční jednotku jsou napojena potrubí s uzavíracími orgány, podle vynálezu pak spočívá v tom, že na vstupní stranu adsorpční jednotky je napojeno vstupní potrubí s prvním uzavíracím ventilem, do něhož je zaústěno vzduchové potrubí 8 třetím uzavíracím ventilem, odsávací potrubí se čtvrtým uzavíracím ventilem a vypouětěcí potrubí s pátým uzavíracím ventilem, přičemž vzduchové potrubí je napojeno na zdroj tlakového vzduchu, odsává· cí potrubí je spojeno s vývěvou a vypouštěcí potrubí je spojeno s atmosférou, a na výstupní stranu adsorpční jednotky je napojeno výstupní potrubí 8 druhým uzavíracím ventilem, do něhož je zaústěno odváděči potrubí se Šestým uzavíracím ventilem pro'odvádění frakce plynu, na kyslík.An apparatus for producing an oxygen-enriched gas from an air of adsorption comprising at least one adsorption unit filled with an adsorbent and divided into sections interconnected with passages having increased resistance to gas flow, wherein the adsorption unit is connected to the adsorption unit, according to the invention, the inlet side of the adsorption unit is connected to an inlet pipe with a first shut-off valve into which the air pipe 8 is connected with a third shut-off valve, an exhaust line with a fourth shut-off valve and a discharge line with a fifth shut-off valve. it is connected to a source of compressed air, the suction line is connected to the pump and the discharge line is connected to the atmosphere, and to the outlet side of the adsorption unit the outlet line 8 is connected by a second shut-off valve, into which an outlet line with a sixth shut-off valve for the removal of the gas fraction to oxygen is connected.
Výhodně je zařízení podle vynálezu tvořeno třemi adsorpěními jednotkami, spojenými do uzavřeného obvodu, přičemž vzduchová potrubí jsou napojena na společné olkružní vzduchové potrubb, odsávací potrubí jsou napojena na společné otaružní odsávací potrubí s vývěvou, vypouětěcí potrubí jsou spojena se společným okružním vypouštěcím potrubím, které'je společným vypouštěcím potrubím spojeno s atmosférou, a odváděči potrubí je spojeno s okružním odváděcím potrubím pro odvádění obohacené frakce plynu.Preferably, the device according to the invention consists of three adsorption units connected to a closed circuit, wherein the air ducts are connected to a common annular air duct, the exhaust ducts are connected to a common vacuum pump with a vacuum pump, the discharge ducts are connected to a common circular discharge duct. is connected to the atmosphere by a common discharge line, and the discharge line is connected to a circular discharge line for discharging the enriched gas fraction.
Nový a vy^j^zí účinek vynálezu ve srovnání s dosavadními způsoby a zařízeními spočívá v tom, že se zmeenilo množsví kyslíku zůstávajícího ve zbytkovém plynu a zvýšil se výtěžek kyslíkem obohaceného plynu bezzvětšení délky sloupců. Zvýěila se ostrost koncentračních zón a rozměry zařízení mořú-y zůstat relativně malé.The novel and superior effect of the invention in comparison with prior art methods and devices is that the amount of oxygen remaining in the residual gas has been changed and the yield of oxygen-enriched gas has been increased without increasing the column length. The sharpness of the concentration zones has increased and the dimensions of the device remain relatively small.
V jednotlivých úsecích se musí dbát na to, aby se co nejvíce rovnováha meei plynovým prostorem a směsným plynem vázaným adsorpčním prostředkem přibližovala a to tak, aby pokud možno již uvnitř jednoho jediného úseku byl prostorový konccnnraění rozdíl. Aby se toho dosáhlo, musí se promíchání ornezzt na co nejmenší míru. Vytvoření úseků se může dosáhnout různými způsob;/; nejrychleji pomooí hydrodynamického odpooru adsoorbjjcí náplně, vytvoření úseků se však také může provést pouštím škrcení mmei úseky, popřípadě blokovacím. zařízením. Počet úseků se při daném adsorpčním prostředku a hydrodynamických pommrech určuje žádaným koncentračním stupněm.It must be ensured in the individual sections that the equilibrium is as close as possible to the gas space and the mixed gas-bound adsorption means, so that, as far as possible, there is a spatial concentration difference within one single section. To achieve this, the mixing must be as low as possible. The formation of the sections can be achieved in various ways; However, the formation of the sections can also be carried out by means of a reduction of the sections or the blocking. equipment. The number of sections for a given adsorbent and hydrodynamic agents is determined by the desired concentration step.
Oběh koncennrační fornty nastává přes uzavřený řetěz úseků· Určitý počet úseků spojených v řadě tvoří adsorpční jednotku. Adsorpčinf jednotky tvoří rovněž uzavřený řetěz. Tyto adsorpční jednotky jsou od sebe odděleny určitými mechiaiickými zařízeními (například vennily, kohouty, šatícími orgány atd·). ϋ úseků uvrnitř jedné jednotky je obvykle hydrodynamický odpor adsorpčního lože dostatečný, přesto však musí být průchody mmei jednotkami upraveny tak, aby se plynový obsah jednotek i při vzniklých tlakových ' diferencích nemohl opět zpět přimíchat.The circulation of the concentrating form occurs through a closed chain of sections · A certain number of sections connected in series form an adsorption unit. Adsorption units also form a closed chain. These adsorption units are separated from each other by certain mechanical devices (for example, vents, taps, clothes organs, etc.). The hydrodynamic resistance of the adsorption bed is usually sufficient within the sections within one unit, but the passages of the units must be adjusted so that the gas content of the units cannot be re-admixed even under the pressure differences.
U průchodů mmei adsorpčními jednotkami musí být vstupují a vy stupnici koncennrační fronta - i když u každé jednotky časově posrnnutá - stále identická. Plyny se 'v daném směru dále vedou přívodem plynu a odvodem plynu. ' To se provádí tak, že se uzavírací zařízení umístěná ve vedeních a uza^rej Funkce řídícího zařízení se řídí měřenými hodnotami tlaku, konncenrací, časovým programem nebo kornminací těchto metod.For mmei passages through the adsorption units, the concentration queue - though time-lapse for each unit - must always be identical and identical. The gases are further fed in a given direction through a gas inlet and a gas outlet. This is done in such a way that the shut-off devices located in the lines and the shut-off are controlled by the measured pressure values, the concen- tration, the time program or the correlation of these methods.
Při cirkulačním adsorpčníta způsobu se st^dov^m tlikem, s pouštím adsorpčních jednotek spojených v řadě do uzavřeného řetězu, se při stoupajícím tla^ stávej fronty ossřejší, zatím co při klesajícím tlaku se zploš^u!. Tato dvojice front cirkuluje v důsledku cyklicky se mm^cích tikových diferencí v uzavřeném řetězu v kruhu.In the circulating adsorption process of the push-button method, using the adsorption units connected in series into a closed chain, the queues become more dry as the pressure increases, while flattening as the pressure decreases. This pair of fronts circulates due to cyclically varying tic differences in a closed chain in a circle.
K vytvoření optimálně efektivní délky sloupce se douzavřeného řetězu musí sppoit určitý počet úseků. Délka sloupců však není v tomto smys-u Uvvntř dané dálky sloupců se může použžt Иhovorný počet účelně umístěných dělících zařízení. Při spuštění provozu vzniká v řetězu stacionární sled front zmíněný jako základní princip postupu a nadále jsou konceenrační poměry závislé od tlakových poměrů a od velikosti přiváděných a odváděných proudů.In order to create an optimally effective column length, a number of sections must be composite of the chain to be closed. However, the length of the columns is not in this sense, within a given distance of the columns, any number of expediently positioned dividing devices can be used. At the start of the operation, a stationary sequence of fronts is mentioned in the chain, mentioned as the basic principle of the procedure, and the end-to-end ratios remain dependent on the pressure conditions and on the magnitude of the incoming and outgoing streams.
Pouštím přiměřených tlaků se adsorpční jednotka rozdělená v několika úseků pod tlakem částečně plní proudem plynu obohaceného kyslíkem, potom však úplně vzduchem tak, aby toto plnění nastávalo v jednošliiýcl úsecích postupně. Podle toho se frakce odcdiáeejcí zadsorpční jednotky jako první, která obsOiuje produkt bohatý kyslíkem, nechá expandovat jako první výrobek.By applying adequate pressures, the adsorption unit divided in several pressure sections is partially filled with a stream of oxygen-enriched gas, but then completely with air, so that this filling occurs in one-half sections successively. Accordingly, the fraction of the first desorption unit containing the oxygen-rich product is allowed to expand first.
Dále se nechá ze zbytkového plynu koncentrační fronta se sníženým obsahem kyslíku, která je Identická se vstupující koncentrační frontou, expandovat tak, aby vyprazdňování úseků probíhalo postupně, v pořadí klesajícího obsahu kyslíku v plynovém prostoru· Nakonec se zbytek plynu odvádí podobně jako předtím, ale v protiproudu· Způsob se provádí ve dvou, výhodně však ve třech uzavřených řetězech s adsorpčními jednotkami spojenými v řadě· Koncentrační fronty se sníženým obsahem kyslíku, tj· směsný plyn, se nechají v kruhu cirkulovat v uzavřeném řetězu adsorpčních jednotek·Further, the reduced oxygen concentration queue, identical to the incoming concentration queue, is expanded from the residual gas to evacuate the sections sequentially, in the order of decreasing oxygen content in the gas space. · The process is carried out in two, but preferably three, closed chains with adsorption units connected in series · Concentrated queues with reduced oxygen content, ie · mixed gas, are circulated in the ring in a closed chain of adsorption units ·
Začátek, popřípadě konec odběru různých frakcí opouštějících adsorpční jednotky, se řídí jako funkce měřené hodnoty některého provozního parametru, například tlaku nebo koncentrace, popřípadě časovým programováním·The start or end of collection of the various fractions leaving the adsorption unit is controlled as a function of the measured value of an operating parameter, for example pressure or concentration, or by time programming.
Zařízení podle vynálezu sestává z jedné nebo více adsorpčních jednotek, které jsou naplněny takovým adsorpčním prostředkem, který působí pokles tlaku o 0,001 až 0,02 PMa na běžný metr· Každá z adsorpčních jednotek má na vstupní straně spojovací nátrubek opatřený uzávěrem, přivádějící tlakový vzduch, ústící do ovzduěí a napojený na vakuové čerpadlo a na výstupní straně má spojovací nátrubek vedoucí к nejbližší Jednotce a uzávěrem opatřený nátrubek pro odvádění produktu· !The device according to the invention consists of one or more adsorption units which are filled with such an adsorbent which causes a pressure drop of 0.001 to 0.02 PMa per meter. Each of the adsorption units has a connection sleeve with a closure on the inlet side, supplying compressed air. to the air pump and connected to the vacuum pump and at the outlet side has a connection sleeve leading to the nearest unit and a cap provided for the product discharge!
Některé z těchto uzávěrů mohou být také vypuštěny, popřípadě mohou být jednotlivé nátrubky spojené· Výhodné provedení zařízení sestává ze tří adsorpčních jednotek, které jsou účelně sloupcové a mají společné potrubí pro přívod tlakového vzduchu, vakuové potrubí, dále potrubí ústící do ovzduěí a konečně cirkulační potrubí shromažďující produkt·Some of these closures may also be omitted or the individual sockets may be connected. The preferred embodiment of the apparatus consists of three adsorption units, which are conveniently columnar and have common ducts for compressed air supply, a vacuum duct, an air duct and finally a circulation duct. product collection ·
Příkladná provedení adsorpčního zařízení podle vynálezu к provádění způsobu podle vynálezu jsou zobrazena na připojených výkresech, kde obr. 1 představuje schematické znázornění adsorpční jednotky adsorpčního zařízení v bočním pohledu, obr; 2 schéma zapojení tří adsorpčních jednotek adsorpčního zařízení za sebou a obr, 3 diagram průběhu tlaku v adsorpčním zařízení v závislosti na času·Exemplary embodiments of the adsorption device of the invention for carrying out the method of the invention are shown in the accompanying drawings, in which Fig. 1 is a schematic side view of an adsorption unit of an adsorption device; 2 shows a diagram of three adsorption units of the adsorption unit in succession, and FIG.
Každá adsoprční jednotka 1 adsorpčního zařízení sestává z řady úseků j/, 2*·«·Ν*, uspořádaných za sebou a propojených převáděcími průchodkami 1**, ··· (N-1 *')t které mohou být představovány ěkrtieími ventily, trubkami a malou světlostí nebo také úsekem adsorpční náplně, ve kterém je zvětšen odpor proti proudění plynu·Each unit adsoprční adsorption device 1 comprises a series of sections j / 2 * · «· Ν *, arranged in series and interconnected deflecting bushing 1 ** ··· (N-1 * ') t which can be represented ěkrtieími valves pipes with low inner diameter or also a section of adsorption filling in which the resistance to gas flow is increased ·
Adsorpční jednotka £ je spojena s předchozí neznázorněnou adsorpční jednotkou vstupním potrubím 2 s prvním uzavíracím ventilem Jas následující adsorpční jednotkou výstupním potrubím Д s druhým uzavíracím ventilem £,· Do vstupního potrubí £ před adsorpční jednotkou X je zaústěnp jednak vzduchové potrubí £ pro přívod stlačeného vzduchu, opatřené třetím uzavíracím ventilem Z, odsávací potrubí g, napojené na ústrojí pro vytváření podtlaku a opatřené čtvrtým uzavíracím ventilem 2, a vypouštěcí potrubí 10, spojené 8 okolní atomsférou á opatřené pátým uzavíracím ventilem 11 · Na výstupní potrubí £ za adsorpční jednotku 1 je potom napojeno odváděči potrubí 12 pro odvádění plynu, obohaceného v průběhu způsobu podle vynálezu kyslíkem ze vzduchu, které je opatřeno Šestým uzavíracím ventilem 13.The adsorption unit 6 is connected to the previous adsorption unit (not shown) via inlet line 2 with a first shut-off valve. The next adsorption unit 6 exits through an outlet line 8 with a second shut-off valve. equipped with a third shut-off valve Z, a suction line g connected to a vacuum generating device and provided with a fourth shut-off valve 2, and a discharge line 10 connected by 8 surrounding atoms and provided with a fifth shut-off valve 11. a discharge line 12 for discharging oxygen-enriched gas from the air during the process according to the invention, provided with a sixth shut-off valve 13.
Po otevření prvního uzavíracího ventilu J ve vstupním potrubí £ se do adsorpční jednotky 1 přivádí plyn z předchozí adsorpční jednotky, ve které je vyšší tlak než tlak atmosférický, takže v adsorpční jednotce stoupne tlak Po na hodnotu tlaku P^ jak je znázorněno na obr· 3· Potom se první uzavírací ventil £ uzavře a otevře se třetí uzavírací ventil Z vzduchového potrubí £, kterým se do adsorpční jednotky J. přivádí tlakový vzduch tak dlouho,After opening the first shut-off valve J in the inlet pipe 6 , the adsorption unit 1 is fed with gas from a previous adsorption unit in which the pressure is higher than atmospheric pressure, so that the pressure P o in the adsorption unit rises to the value P ^ as shown in FIG. Then, the first shut-off valve 6 is closed and the third shut-off valve is opened from the air duct 6 by means of which compressed air is supplied to the adsorption unit J.
raci ventil Z vzduchového potrubí g uzavře a po proběhnutí adsorpcese otevře šestý uzavírací ventil 13 odváděcího potrubí 12. aby se mohl odebírat kyslíkem obohacený plyn, který je výsledným produktem obohacovacího procesu· Vypouštění obohaceného plynu trvá tak dlouho,The air valve g closes and, after adsorption, opens the sixth shut-off valve 13 of the exhaust duct 12 so that the oxygen-enriched gas can be taken as a result of the enrichment process.
Následujícím úkonem piřzL provozu adsorpčního zařízení je otevření druhého uzavíracího' ventilu g výstupního potrubí 4, kterjfa se převádí část plynu, částečné obohaceného kyslíkem, do následující adsorpční jednotky, přičemž toto přepouětění plynu trvá tak dlouho, dokud v posledním úseku N' adsorpční jednotky j neklesne tlak na hodnotu Pg, kdy se druhý uzavírací venUl J uzavře. Převáděná koncennrační fronta je shodná s koncentrační frontou, která byla přiváděna z předchozí adsorpční jednotky do znázorněné adsorpční - jednotky j vstupním potrubím 2 a která vstupovala do jejího prvního úseku 4*.The subsequent operation of the adsorption device is to open the second shut-off valve g of the outlet conduit 4, which transfers part of the oxygen-partially enriched gas to the next adsorption unit, and this gas flow lasts until the last section N 'of the adsorption unit j pressure to the value of Pg, when the second shut-off valve J closes. The transferred concen- tration queue is identical to the concentration queue that was fed from the previous adsorption unit to the shown adsorption unit 6 through the inlet pipe 2 and which entered its first section 4 *.
Adsorpční jednotky 4 jsou plněny adsorpčním prostředkem, který adsorbuje v největší míře vodu a kysličník ulh.ičitý ze vzduchu, přičemž tímto prostředkem může být každá látka, která při změnách tlaku mění konceenraci složek, naciézejících se v prostoru vyhrazeném pro plyn; přitom není důležité, zda ke změnám koncentrace dochází rovnovážným nebo kinetickým účinkem. U ze^li-tckých adsorpčních prostředků je známo, že anorganické zelity přispívají k obohacení plynu v plynovém prostoru kyslíkem svým rovnovážným dělením, zatímco u okludujících adsorpčních prostředků na organické bázi je rozhodujícím mmřítkem při dělení vzduchu na složky sorpce a difúze v pórech adsorpčního prostředku. PřL pokusech bylo zjištěno, že nejvho&iějšími typy z^litů jsou ty, které mŽ^Í průměr pórů větší než 40 nm·The adsorption units 4 are filled with an adsorption agent which adsorbs most of the water and air pollutant from the air, which means can be any substance which changes the concentration of constituents present in the gas space when pressure changes; it is irrelevant whether the concentration changes are due to the equilibrium or kinetic effect. Zero adsorption agents are known to contribute to the oxygen enrichment of gas in the gas space by their equilibrium separation, while in the case of occluding organic-based adsorption agents, the decisive measure in separating air into sorption and diffusion components in the adsorption pores. It has been found in experiments that the largest types of castings are those having a pore diameter greater than 40 nm.
Teplota přiváděného vzduchu a jeho vlhkost se upravuje podle používaného adsorpčního prostředku. Pracovní teplota adsorpční jednotky 4 se vooí v závislosti na hodnotách a složení přiváděného plynu, aby se dosahovalo změnami tlaku plynu co nejlepšího výsledku.The temperature of the supply air and its humidity are adjusted according to the adsorbent used. The working temperature of the adsorption unit 4 is selected, depending on the values and composition of the feed gas, in order to obtain the best possible result by varying the gas pressure.
Dobře adsorbovatelné plyny se v adsorpční jednotce.4 hromadí v blízkosti jejího vstupního konce, přičemž je výhodné je z adsorpční jednotky 4 odstraňovat směrem opačným ke směru proud Sní koncentrační fronty, což se děje vyplachovacím účinkem ' zbytku plynu, vypouštěného vstupní stranou adsorpční jednotky 4 do vstupního potrubí 2 a z něho po otevření pátého uzavíracího venHu - 11 vypouštěcím potrubím 10 do okolního ovzduuš, přičemž vypouštění probíhá tak dlouho,'dokud tlak v prvním úseku 4' adsorpční jednotky 4 neklesne na hodnotu Pg, jak je znázorněno na obr. 3. Potom se uzavře pátý venUl 4 4 a otevře se čtvrtý uzavírací vendl 2 odsávacího potrubí g, kterým se odsaje zbytek plynu a tlak v prvním úseku 4* se sníží na hodnotu PQ, která je nižší než hodnota atmooferického tlaku. Konncenrační fronty musí být na vstupech a výstupech adsorpčních jednotek 4 shodné a v uzavřeném řetězu musí být nejméně jedna fronta se stouupaící koncennrací a nejméně jedna fronta s klesající kornéenrací, přičemž v úseku se sto^u^paíí^^í konceenraci dodhází k obohacování plynu kyslíkem. Konccenrační změn jsou v každém případě vyvolávány změnami tlaku.Well adsorbable gases accumulate in the adsorption unit 4 near its inlet end, and it is preferable to remove them from the adsorption unit 4 in a direction opposite to the direction of the concentration queue, which is effected by the purging effect of the remainder. the inlet duct 2 and therefrom after opening the fifth shut-off valve 11 through the discharge duct 10 into the ambient air, the discharge is continued until the pressure in the first section 4 'of the adsorption unit 4 has dropped to Pg as shown in FIG. closes the fifth venules 4 4 and opens the fourth shut-off conduit Vendl 2 g, which is suctioned off and the residual gas pressure in the first section 4 * is reduced to a value P Q which is lower than the value atmooferického pressure. Concentration queues must be identical at the inlets and outlets of the adsorption units 4 and there must be at least one queue of increasing concentration and at least one queue of decreasing correlation in the closed chain, with oxygen enriching in the section . Concentration changes are in any case caused by pressure changes.
zařízení podle obr. 2 sestává ze tří adsorpčních jednotek 4, propojených do nekonečné ředy, aby se pro největší objem adsorpčního prostředku vyižilo co nejvíce prostoru a co nejvíce se zkrvila spojovací potrubí. Vstupní potrubí g L výstupní potrubí 4 na sebe přímo navazuuí a vytvtířj kruhový obvod, do kterého . jsou vřazeny první uzavírací ventil 3 a druhý uzavírací vendl které jsou sdruženy . do jediného ventilu mezi dvěma sousedními adsorpčními jednotkami 4·The device according to FIG. 2 consists of three adsorption units 4 connected in an infinite dilution in order to utilize as much space as possible for the largest volume of adsorbent and to bleed the connecting pipes as much as possible. The inlet duct g L of the outlet duct 4 directly connects to each other and forms a circular circuit into which it is. a first shut-off valve 3 and a second shut-off valve which are associated. into a single valve between two adjacent adsorption units 4 ·
Do vstupního potrubí 2 a výstupního potrubí 4 jsou mezi sousedními adsorpčními jednotkami j zaústěna vzduchová potrubí 6 se třetími uzavíracími vendly Z, která jsou evými . opačnými konci napojena na okružní vzduchové potrubí 46> které je napojeno na - zdroj 4! tlikcového vzduchu. Podobně je zařízení opatřeno třemi odsávacími potrubími g se čtvrtými uzavíracími vendly 2, napojenými na společné ' okružní odsávací potrubí - 24. spojené s vývěvou 20, třemi vypouštšcími potrubími 4 0 s pátými uzavíracími vendly 44. napojenými na okružní vypotrubí 42, které je společným vypouštěcím potxubta 48 spojeno s - okolní atmosférou, a - konečná třemi odváděcími potrubími 42 se šestými uzavíracími vendly 43. spojenými se společným okružním odváděčim potrubím 44 pro odvádění obohaceného -plynu, odebíraného z tohoto okružního odváděčího potrubí 44 společným ebérným potrubím 45. *Inlet duct 2 and outlet duct 4 are interposed between adjacent adsorption units 6 with air ducts 6 with third shut-off vents Z, which are clear. the other ends connected to the circular air duct 46> which is connected to - source 4! air. Similarly, the apparatus is provided with three exhaust ducts g with fourth shut-off ducts 2 connected to a common ring exhaust duct 24 connected to a vacuum pump 20, three discharge ducts 40 with fifth shut-off ducts 44 connected to a circular duct 42 which is a common discharge duct. potxubta 48 associated with - ambient atmosphere, and - finite with three discharge pipes 42 with sixth shut-off vents 43 connected to a common enriched-gas offtake pipe 44 taken from this orbital off-pipe 44 through a common web 45.
V každé adsorpční- jednotce probíhá obohacování plynu kyslíkem v Šesti fázích a v každé fázi se provádí změna tisku, přičemž sled tlaků je patrný z obr. 3.In each adsorption unit, the gas is enriched with oxygen in six phases and in each phase a change of printing is carried out, the pressure sequence being shown in Fig. 3.
Příklad průběhu obohaacvVáií, který byl uskutečněn při laboratorním pokusu, je uveden v následující tabulce:An example of the enrichment process that was carried out in a laboratory experiment is shown in the following table:
Do adsorpčního zařízení byl přiváděn tlakový vzduch vzduchovým potrubím £ a měl tlak 0,6 MPa, přičemž tento vzduch byl přizpůsoben použitému adsorpčnímu prostředku, kteiýfa byl zeooit, tj. neobsahoval žádný olej a měl rosný bod -5 °Cj.objem adsorpční jednotky J, byl 2,2 litrů.The adsorption apparatus was supplied with compressed air through the air duct 6 and had a pressure of 0.6 MPa, adapted to the adsorption agent used, which was zeolite, i.e. containing no oil and having a dew point of -5 ° C. was 2.2 liters.
PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION
Claims (5)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HU75VE00000800A HU172738B (en) | 1975-11-13 | 1975-11-13 | Process and apparatus for producing oxygen-rich gas from air |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS203133B2 true CS203133B2 (en) | 1981-02-27 |
Family
ID=11002494
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS767277A CS203133B2 (en) | 1975-11-13 | 1976-11-11 | Method of making the gas eriched by oxygen from the air by adsorption and device for making the same |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| BR (1) | BR7607588A (en) |
| CS (1) | CS203133B2 (en) |
| DD (1) | DD127469A1 (en) |
| DE (1) | DE2651123A1 (en) |
| GB (1) | GB1562595A (en) |
| HU (1) | HU172738B (en) |
| IN (1) | IN143957B (en) |
-
1975
- 1975-11-13 HU HU75VE00000800A patent/HU172738B/en unknown
-
1976
- 1976-11-09 DE DE19762651123 patent/DE2651123A1/en not_active Withdrawn
- 1976-11-11 CS CS767277A patent/CS203133B2/en unknown
- 1976-11-12 IN IN2035/CAL/1976A patent/IN143957B/en unknown
- 1976-11-12 GB GB47192/76A patent/GB1562595A/en not_active Expired
- 1976-11-12 BR BR7607588A patent/BR7607588A/en unknown
- 1976-11-12 DD DD195740A patent/DD127469A1/xx unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2651123A1 (en) | 1977-05-26 |
| GB1562595A (en) | 1980-03-12 |
| HU172738B (en) | 1978-11-28 |
| DD127469A1 (en) | 1977-09-28 |
| IN143957B (en) | 1978-03-04 |
| BR7607588A (en) | 1977-09-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE60030016T2 (en) | Pressure swing adsorption process and apparatus with a single bed | |
| US5792239A (en) | Separation of gases by pressure swing adsorption | |
| DE60027338T2 (en) | Apparatus and method for flow control in pressure swing adsorption | |
| US5487775A (en) | Continuous pressure difference driven adsorption process | |
| DE4033140C2 (en) | Pressure swing adsorption process and device for carrying out the process | |
| KR950703396A (en) | Method and apparatus for separating nitrogen-enriched gas | |
| US4981499A (en) | Process and plant for separating a gaseous mixture by adsorption | |
| EP0248510B1 (en) | Auxiliary bed pressure swing adsorption moleculair sieve | |
| US5536300A (en) | Natural gas enrichment process | |
| AU604140B2 (en) | Process for helium enrichment | |
| ES8300304A1 (en) | Adsorption process and installation for carrying out the process. | |
| DE3716899C1 (en) | Method and device for extracting helium | |
| US3977845A (en) | Adsorptive process for selective separation of gases | |
| EP0114911B1 (en) | Novel repressurization for pressure swing adsorption system | |
| EP0205709A2 (en) | Process for enriching a component gas | |
| EP0390392A2 (en) | Separation of gas mixtures | |
| KR890004759A (en) | Pressure swing adsorption control method and device | |
| US10478770B2 (en) | Separation process and apparatus for light noble gas | |
| EP1078673A2 (en) | Method and apparatus for separating, removing, and recovering gas components | |
| US2734592A (en) | Separation of gases | |
| HUT57076A (en) | Pressure-changing adsorption apparatus for separating gas mixtures | |
| NO145420B (en) | PROCEDURE FOR FRACTIONING A GAS MIXTURE. | |
| JPS5946651B2 (en) | How to separate gas mixtures | |
| EP0015413B1 (en) | Pressure swing adsorption process for the decomposition or purification of gas mixtures | |
| EP0722765A1 (en) | Pressure swing adsorption process for fractionating a multi-component mixture |