DD265805A1

DD265805A1 - CONTROL DEVICE FOR PRESSURE CHANGE ADSORPTION PLANTS

Info

Publication number: DD265805A1
Application number: DD30781787A
Authority: DD
Inventors: Hans-Juergen Maass; Manfred Rose; Michael Maercz; Klaus Wiegleb; Udo Haedicke; Uwe Harms; Werner Hoese
Original assignee: Dresden Komplette Chemieanlag
Priority date: 1987-10-12
Filing date: 1987-10-12
Publication date: 1989-03-15

Abstract

Die Erfindung beinhaltet eine Steuereinrichtung fuer Druckwechseladsorptionsanlagen mit 2 Adsorbern. Sie wird zur adsorptiven Trennung von Gasgemischen angewendet, insbesondere zur Gewinnung von Sauerstoff oder Stickstoff aus der Luft. Die Steuereinrichtung besteht aus pneumatisch betaetigten am Adsorberein- bzw. -austritt vorgesehenen Adsorberventilen, einem mit den Adsorbern verbundenen Druckausgleichventil und zwei in Steuergasleitungen angeordneten Steuerventilen zum Betaetigen der Adsorberventile. Die beiden Steuerventile stehen jeweils ueber eine Steuergasleitung mit einem Doppelmembranventil in Verbindung. Das Doppelmembranventil ist ueber weitere Steuergasleitungen einerseits mit der Steuergashauptleitung und andererseits mit dem Druckausgleichventil verbunden. Wenn beide Steuerventile geoeffnet sind, wird das Druckausgleichventil nicht mehr mit Steuergas beaufschlagt, oeffnet dadurch und ermoeglicht den Druckausgleich zwischen den beiden Adsorbern. Fig. 1The invention includes a control device for pressure swing adsorption with 2 adsorbers. It is used for the adsorptive separation of gas mixtures, in particular for the production of oxygen or nitrogen from the air. The control device consists of pneumatically actuated adsorber valves provided on the adsorber inlet or outlet, a pressure compensation valve connected to the adsorbers, and two control valves arranged in control gas lines for actuating the adsorber valves. The two control valves are each connected via a control gas line with a double diaphragm valve. The double diaphragm valve is connected via further control gas lines on the one hand to the control gas main line and on the other hand to the pressure compensation valve. When both control valves are open, the pressure compensation valve is no longer supplied with control gas, thereby opening and allowing the pressure equalization between the two adsorbers. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung wird zur adsorptiven Trennung von Gasgemischen angewendet, insbesondere zur Gewinnung von Sauersto'f oder Stickstoff aus der Luft.The invention is used for the adsorptive separation of gas mixtures, in particular for the recovery of oxygen or nitrogen from the air.

Characteristic of the known state of the art

Zum Trennen von Gasgemischen werden häufig Adsorptionsaniagen angewendet, bei denen mit Hilfe von Molekularsieben ein Gasbestandteil aus dem Gasgemisch adsorbiert wird. Die Desorption erfolgt zumeist bei erhöhter Temperatur oder bei vermindertem Druck. In den letzten Jahren wurden vor allem Adsorptionsanlagen weiter vervollkommnet, bei denen die Adsorption und die Desorption bei unterschiedlichen Drücken stattfinden. Solche Anlagen werden in der Regel als Druckwechseladsorptionsanlagen bezeichnet. Zur Nutzung aar in dem komprimierten Gas enthaltenen Energie und der angereicherten Gase erfolgt bei vielen dieser Anlagen ein Druckausgleich zwischen de η beladenen Adsorber und einom unbeiadenen Adsorbe/.For separating gas mixtures Adsorptionsaniagen are often used in which a gas component is adsorbed by means of molecular sieves from the gas mixture. The desorption is usually at elevated temperature or at reduced pressure. In recent years, especially adsorption plants were further perfected, in which the adsorption and the desorption take place at different pressures. Such systems are usually referred to as pressure swing adsorption. For use aar contained in the compressed gas energy and the enriched gases in many of these systems is a pressure equalization between de η laden adsorber and einom unbeiadenen adsorbent /.

Aus der EP-PA 0023679 ist ein Verfahren zur Zerlegung von Gasgemischen durch Druckwechseladsorption bekannt, gemäß dem die Dauer und Einteilung der Schaltzyklen für den Adsorptions-, Desorptions-, Spül- und D uckausgleichsprozeß mit Hilfe eines programmierbaren Prozeßrechners erfolgt. Dieser gibt dia Schaltimpulse für sämtliche Sohauventile und die Ansteuersignale für die regelbaren Ventile. Die für die Realisierung des Druckausgleiches verwendeten Ventile können sowohl regelbare Ventile als auch Schaltventile sein. Somit werden die den Druckausgleich bewirkenden Vontile durch den Prozeßrechner angesteuert. In der DE-OS 2951626 wird eine Vorrichtung zum Zerlegen eines Gasgemisches beschrieben, bei der die an den Adsorbern angeordneten Ventile, darunter auch das Druckausoleichsventil, mit einer pneumatischen Steuereinheit in Verbindung stehen. Bei Erreichen eines Spitzendruckes in dem zu beladenden Adsorber gibt eir darauf eingestellter Dr> okschalter ein Sign«! an die Steuereinheit, welche daraufhin auf pneumatischem Weg das Drucka'Jäyieichsventil öffnet. Bei Erreichen des Druckgleichgewichtes gibt ein Druckausgleichsschalter ein Signal an die Steuereinheit, die nun das Druckausgleichsventil schließt. Das Betätigen des Druckausgleichventil erfolgt somit durch eine pneumatische Steuereinheit. Diese Betätigung der Druckausfji^ichsventile ist relativ kompliziert und aufwendig.From EP-PA 0023679 a method for the decomposition of gas mixtures by pressure swing adsorption is known, according to which the duration and classification of the switching cycles for the adsorption, desorption, rinsing and D uckausgleichsprozeß done using a programmable process computer. This gives dia switching pulses for all Sohauventile and the control signals for the controllable valves. The valves used for the realization of the pressure compensation can be both controllable valves and switching valves. Thus, the pressure equalization causing Vontile be controlled by the process computer. In DE-OS 2951626 a device for decomposing a gas mixture is described in which the arranged on the adsorbers valves, including the Druckausoleichsventil, are in communication with a pneumatic control unit. When a peak pressure is reached in the adsorber to be loaded, a dr> ok switch set to it will give a signal! to the control unit, which then opens the Drucka'Jäyieichsventil pneumatically. When the pressure equilibrium is reached, a pressure compensation switch sends a signal to the control unit, which now closes the pressure compensation valve. The actuation of the pressure compensation valve is thus effected by a pneumatic control unit. This actuation of the Druckausfji ^ Is valves is relatively complicated and expensive.

Object of the invention

Es ist das Ziel der Erfindung, eine Steuereinrichtung für Druckwechseladsorptionsanlagen mit 2 Adsorbern zu schaffen, welche bei einer bestimmten Stellung der Steuerventile für die Adsorberventile das Druckausgleichsventil pneumatisch betätigt.It is the object of the invention to provide a control device for pressure swing adsorption plants with 2 adsorbers, which pneumatically actuates the pressure compensation valve at a certain position of the control valves for the adsorber valves.

-2- 265 805 Darlegung des Wesens der Erfindung-2- 265 805 Presentation of the Essence of the Invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine pneumetische Steuereinrichtung zu entwickeln, welche selbsttätig dann einen Schaltvorgang des Druckausgleichventiles auslöst, wenn alle Steuerventile für die Adsorberventile geöffnet und dadurch die Adsorberventile mit Steuergtu beaufschlagt werden.The invention has for its object to develop a pneumatic control device, which then automatically triggers a switching operation of the pressure compensating valve when all the control valves for the adsorber valves are opened and thereby the adsorber valves are acted upon with Steuergtu.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steuerventile jeweils über eine Steuergasleitung mit einem Doppelmembranventil in Verbindung stehen, welches bei geöffneter Stellung der Steuerventile des Druckausgleichsventil betätigt (öffnet). Dabei ist das Doppelmembranventil über eine dritte Steuergasleitung unmittelbar mit der Steuergashauptleitung verbunden. Die Steuerventile dienen zum pneumatischen Betätigen der am Adsorberein- bzw. -austritt vorgesehenen Adsorberventile und sind in Steuergasleitungen angeordnet. Das Druckausgleichsventil ist über Adsorberleitungen mit den Adsorborn verbunden. Es bewirkt einen Druckausgleich zwischen den beiden Adsorbern dann, wenn alle Steuerventile geöffnet und dabei alle Adsorberventile geschlossen sind. Das Doppelmembranventil weist zweckmäßigerweise zwei mit der dritten Steuergasleitung in Verbindung stehende Durchtrittsöff iungen auf. An den Durchtrittsöffnungen sind jeweils Membranen derart angeordnet, daß sie die Durchtrittsoffnunoon verschließen kennen. Die den Durchtrittsöffnungen abgewandten Seiten der Membranen stehen über einen Druckverstärker und über Steuergasleitungen jeweils mit einem Steuerventil in Verbindung. Ein Steuerventil wirkt somit auf mehrere Adsorberventile und auf eine Membrane des Doppelmembranventils. Die den Membranen abgewandten Seiten der Durchtrittsöffnungen sind über eine vierte Steuergasleitung mit dem Druckausgleichsventil verbunden. Ist ein Steuerventil geöffnet und das zweite Steuerventil geschlossen, so tritt weiterhin Steuergas aus der Stcuergashauptleitung über die dritte Steuergasleitung durch eine der beiden Durchtrittsöffnungen des Doppelmembranventi!^ und gelangt schließlich durch die vierte Steuergasleitung zu dem Di-uckausglolchsventil, welches durch das Beaufschlagen mit Steuergas geschlossen bleibt. Erst wenn beide Steuerventile geöffnet sind, verschließen beide Membranen des Doppelmombranventils dessen Durchtrittsöffnungen, so daß kein Steuergas mehr zu dem Druckausgleichsventil strömen kann, wodurch dieses öffnet und damit der Druckausgleich zwischen den beiden Adsorbens bewirkt wird.The object is achieved in that the control valves are in each case via a control gas line with a double diaphragm valve in conjunction, which is operated (opens) in the open position of the control valves of the pressure compensation valve. In this case, the double diaphragm valve is connected via a third control gas line directly to the control gas main line. The control valves are used for pneumatically actuating the adsorber valves provided on the adsorber inlet and outlet and are arranged in control gas lines. The pressure compensation valve is connected to the adsorber via adsorber lines. It causes a pressure equalization between the two adsorbers when all the control valves are opened and all adsorber valves are closed. The double diaphragm valve has expediently two standing with the third control gas line in connection Durchtrittsöff onungen. At the passages membranes are arranged in such a way that they know the Durchtrittsoffnunoon seal. The sides of the membranes facing away from the passage openings are in each case connected via a pressure booster and via control gas lines to a control valve. A control valve thus acts on several adsorber valves and on a membrane of the double diaphragm valve. The membranes facing away from the sides of the passage openings are connected via a fourth control gas line to the pressure compensation valve. If a control valve is open and the second control valve is closed, then control gas from the main gas supply line continues through the third control gas line through one of the two passage openings of the double diaphragm valve and finally passes through the fourth control gas line to the return pressure control valve which closes by the application of control gas remains. Only when both control valves are open, both diaphragms of Doppelmombranventils close the passage openings, so that no control gas can flow to the pressure equalization valve, whereby this opens and thus the pressure equalization between the two adsorbent is effected.

Eine Weiterentwicklung sieht vor, daß die Steuerventile als Magnetventile ausgebildet sind, die elektronisch gesteuert werden. Das Druckausgleichsventil ist als ein Membranventil ausgeoildet, welches durch Steuergas betätigt wird. Wird es mit Steuergas beaufschlagt, so ist es geschlossen, und es findet zwischen den Adsorbern kein Druckausgleich statt. Wird es nicht mit Steuergas beaufschlagt, so öffnet es und ermöglicht einen Druckausgleich zwischen den Adsorbern. Die Membranen der Adsorberventile, des Druckausgleichventiles und des Doppelmembranventiles bestehen aus elastischem Polyurethan. Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß durch α·«ί Gestaltung und Anordnung des Doppelmembranventils und der Steuerventile der Schaltvorgang des Druckausgleichventiles selbsttätig ausgelöst wird. Dadurch kann die Anordnung eines weiteren Magnetventil zum Steuern des Druckausgleichventiles entfallen. Zur Steuerung einer 2-Adsorberanlagü sind somit nur noch 2 Magnetventile erforderlich.A further development provides that the control valves are designed as solenoid valves, which are electronically controlled. The pressure compensating valve is formed as a diaphragm valve, which is actuated by control gas. If it is loaded with control gas, so it is closed, and there is no pressure equalization between the adsorbers. If it is not charged with control gas, it opens and allows pressure equalization between the adsorbers. The membranes of the adsorber valves, the pressure compensation valve and the double diaphragm valve are made of elastic polyurethane. The invention has the advantage that the switching operation of the pressure compensating valve is triggered automatically by the design and arrangement of the double diaphragm valve and the control valves. As a result, the arrangement of a further solenoid valve for controlling the pressure compensation valve can be omitted. To control a 2 Adsorberanlagü thus only 2 solenoid valves are required.

Out of doors for belsplel

Die Erfindung wird nachstehend jn einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigenThe invention will be explained in more detail below in an exemplary embodiment. In the accompanying drawing show

Fig. 1: eine Steuereinrichtung für eine Druckwechseladsorptionsanlage mit 2 Adsorbern und Fig.?: einen Längsschnitt durch ein Doppelmembranventil.1 shows a control device for a pressure swing adsorption plant with 2 adsorbers and FIG. 1 shows a longitudinal section through a double membrane valve.

Mit Hill 3 der nachstehend erläuterten Druckwechseladsorptionsanlage soll Sauerstoff mit einer Konzentration von itwa 92 Vol.- '/o aus der Luft gewonnen werden. Die Anlage besitzt 2 Adsorber, die mit einem Zeolith Typ 5A gefüllt sind. Der erste Adsorber 1 und der zweite Adsorber 2 weisen jeweils ein Volumen von 3,11 auf.With Hill 3 of the pressure swing adsorption system described below with oxygen to a concentration of 92 vol ITWA '/ o be recovered from the air. The plant has 2 adsorbers filled with a type 5A zeolite. The first adsorber 1 and the second adsorber 2 each have a volume of 3.11.

An der unteren Seite der Adsorber is; der erste Ventilblock 3 angeordnet, welcher über dib e-«te Adsorberleitung 4 mit dem ersten Adsorber 1 und über die zweite Adsorberleitung 5 mit dem zweiten Adsorber 2 verbündet) i?t. Ao dem ersten Ventilblock 3 mündet die Luftzuführungsleitung 6, die an ihrem anderen Ende mit einom Kompressor in Verbindung steht. Der erste Ventilblock 3 weist weiterhin einen Stutzen für die Restgasleitung 7 auf.At the bottom of the adsorber is; the first valve block 3 is arranged, which allies with the first adsorber 1 via the adsorber line 4 and all over the second adsorber line 5 with the second adsorber 2). Ao the first valve block 3 opens the air supply line 6, which communicates at its other end with a compressor in connection. The first valve block 3 also has a connection piece for the residual gas line 7.

In dem ersten Ventilblock 3 sind in den beiden Adsorberleitungen 4,5 die Adsorberventile angeordnet. Diese 4 Adsorberventile öffnen oder verschließen den Gasein- und -austritt in die beiden Adsorber 1,2. In der ersten Adsorberleitung 4 ist das erste Adsorbervontil 8, welches den Lufteintritt in den ersten Adsorber 1 ermöglicht, und das zweite Adsorberventil 9, das den Restgasaustritt aus dem ersten Adsorber 1 erlaubt, vorgesehen. In der zweiten Adsorberleitung 5 ist das dritte Adsorberventil 10, das den Lufteintritt in dun zweiten Adsorber 2 gestattet, und das vierte Adsorberventil 11, welches den Restgasaustritt aus dem zweiten Adsorber 2 ermöglicht, angeordnet. Diese Adsoiberventile 8,9,10,11 sind als Membranventile ausgebildet, wobei jeweils eine durch Steuorgas betätigte Membrane aus elastischem Polyurethan eine Durchtrittsöffnung öffnet oder verschließt.In the first valve block 3, the adsorber valves 4, 5 are arranged in the two adsorber lines 4, 5. These 4 Adsorberventile open or close the gas inlet and outlet in the two adsorber 1.2. In the first adsorber 4, the first Adsorbervontil 8, which allows the air inlet into the first adsorber 1, and the second adsorber 9, which allows the residual gas from the first adsorber 1, provided. In the second adsorber 5, the third adsorber valve 10, which allows the air inlet in dun second adsorber 2, and the fourth adsorber 11, which allows the residual gas from the second adsorber 2, arranged. These Adsoiberventile 8,9,10,11 are designed as diaphragm valves, each one actuated by control gas membrane made of elastic polyurethane opens or closes a passage opening.

Sie sind so ausgebildet, daß bei dem Beaufschlagen der Membrane mit Steuergas, was durch oin Steuerventil ausgelöst wird, die Membrane die Durchtrittsöffnung verschließt. Zum selbsttätigen Anfahren der Anlago sind das erste Adsorberventil 8 und das dritte Adsorberventil 10 mit einem Druckverstärker versehen.They are designed so that when the membrane is exposed to control gas, which is triggered by a control valve, the membrane closes off the passage opening. For automatic starting of the Anlago the first adsorber valve 8 and the third adsorber valve 10 are provided with a pressure booster.

An der oberen Soite der beiden Adsorber 1, 2 ist der zweite Ventilblock 12 vorgesehen. Dieser ist über die dritte Adsorberleitung 13 mit dem ersten Adsorber 1 und über die vierte Adsorberleitung 14 mit dem zweiten Adsorber 2 verbunden.At the upper Soite of the two adsorbers 1, 2, the second valve block 12 is provided. This is connected to the first adsorber 1 via the third adsorber line 13 and to the second adsorber 2 via the fourth adsorber line 14.

In dem zweiten Ventilblock 2 ist in der dritten Adsorberleitung 13 dos fünfte Adsorberventil 15 und in der vierten Adsorberleitung 14 das sechste Adsorberventil 16 angeordnet. Diese beiden Adsorberventile 15,16gestatten den Austritt des Produktgaoes Sauerstoff aus den Adsorbern 1,2 und das Verlassen der Anlage durch die Produktgasleitung 17. In dieser Produktgasleitung 17 sind ein Sauersfoffdruckminderer und eine Sauerstoffdrossel vorgesehen.In the second valve block 2, the fifth adsorber valve 15 is arranged in the third adsorber line 13 and the sixth adsorber valve 16 is arranged in the fourth adsorber line 14. These two adsorber valves 15, 16 allow the outlet of the product gas oxygen from the adsorbers 1, 2 and the exit of the system through the product gas line 17. In this product gas line 17, a sour-air pressure reducer and an oxygen throttle are provided.

Die dritte Adsorberleitung 13 und die vierte Adsorberleitung 14 sind durch die Druckausgleichsloitung 18, in der das Druckausgleichsventil 19 angeordnet ist, miteinander verbunden. Sie sind weiterhin durch die Spülgasleitung 20 miteinander verbunden, in der die einstellbare erste Drossel 21 vorgesehen .st, mit Hilfe derer einp bestimmte Sauerstoffmenge als Spülgas wahrend der DoForptionsphase in den jeweiligen Adsorber geführt werden kann.The third adsorber 13 and the fourth adsorber 14 are connected to each other through the pressure equalization line 18, in which the pressure compensation valve 19 is arranged. They are further connected to each other by the purge gas line 20, in which the adjustable first throttle 21 .st, with the help of which einp certain amount of oxygen can be performed as purge gas during the DoForptionsphase in the respective adsorber.

Von der Luftzuführungsleitung 6 zweigt die Steuergashauptleitung 22 ab, in der das Rückschlagventil 23 angebracht ist. DieFrom the air supply line 6 branches off the control gas main line 22, in which the check valve 23 is mounted. The

zweite Drossel 24 ist in der Luftzuführungsleitung 6 zwischen dem Abzweig der Steuergashauptleitung 22 und dem ersten Ventilblock 3 vorgesehen. Die Steuergashauptleitung 22 ist darüber hinaus mit dem Steuergasspeicher 2b verbunden. An der Verteilersielle 26 teilt sich die Steuergashauptleitung 22 auf in die erste Steuergasleitung 27, in die zweite Steuergasleitung 28 und in die dritte Steuergasleitung 29. Die Steuergasleitungen sind in der Zeichnung als schwache Striche dargestellt: demgegenüber sind die Leitung»*.ι tür die in die Adsorber oder aus den Adsorbern führenden Gasströme als starke Striche dargestellt. Die genannten Steuergasleitungen 27,28,29 führen alle zu dem Doppelmembranventil 30. Diese ist durch die vierto Steuergasleitung 31 mit dem Druckausgleichsventil 19 verbunden.second throttle 24 is provided in the air supply pipe 6 between the branch of the control gas main pipe 22 and the first valve block 3. The control gas main 22 is also connected to the control gas storage 2b. At the Verteilersielle 26, the control gas main 22 divides into the first control gas line 27, the second control gas line 28 and the third control gas line 29. The control gas lines are shown in the drawing as a thin line: on the other hand, the line are the the adsorber or from the adsorbers leading gas streams shown as strong lines. The said control gas lines 27,28,29 all lead to the double diaphragm valve 30. This is connected by the fourth control gas line 31 with the pressure compensation valve 19.

In der ersten Steuergasieitung 27 ist das erste Steuerventil 32 und in der zweiten Steuergasleitung 28 ist das zweite Steuerventil 33 angeordnet. Beide Steuerventile 32,33 sind als Magnetventile ausgebildet; sie stehen mit einer elektronischen Steuerung in Verbinduno.In the first control gas line 27, the first control valve 32 and in the second control gas line 28, the second control valve 33 is arranged. Both control valves 32,33 are designed as solenoid valves; They communicate with an electronic control unit.

Von der ersten Steuergasleitung 27 zweigt zwischen dem ersten Steuerventil 32 und dem Doppelmembranventil 30 die fünfte Steuergasleitung 34 ab. Sie führt zu ri-jm ersten Adsorberventil 8, zu dem vierton Adsorberventil 11 und zu dem fünften Adsorberventil 15. Von der zweiten Steuergasleitung 28 zweigt zwischen dem zweiten Steuerventil 33 und dem Doppelmembranventil 30 die sechste Steuergasleitung 35 ab, welche zu dem zweiten Adsorberventil 9, dem dritten Adsorberventil 10 und zu dem sechsten Adsorberventil 16 führt. Auf diese Weise wirken die beiden Steuerventile 32,33 auf die genannten Adsorberventile und auf das Doppelmembranventil 30.From the first control gas line 27, the fifth control gas line 34 branches off between the first control valve 32 and the double-diaphragm valve 30. It leads to the first adsorber valve 8, to the fourth adsorber valve 11 and to the fifth adsorber valve 15. The second control gas line 35 branches off from the second control gas line 28 between the second control valve 33 and the double-diaphragm valve 30, which leads to the second adsorber valve 9, the third adsorber 10 and to the sixth adsorber 16 leads. In this way, the two control valves 32,33 act on said adsorber valves and on the double diaphragm valve 30.

In Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch das Doppelmembranventil 30 dargestellt. In dem Doppelmembranventil 30 führt die dritte Steuergasleitung 29 in den Gasraum 36. In diesem Gasraum 36 ist im rechten Winkel zur dritten Stouergasleitung 29 der Kanal 37 vorgesehen, in den die vierte Steuorgasleitung 31 mündet. Die beiden Enden des Kanals 37 bilden jeweils die Durchtrittsöffnungen 38 und 38 für das aus der dritten Steuergasleitung 29 kommende und in die vierte Steuergnsloitung 31 strömende Steuergas. Don Durchtrittsöffnungen 38 und 38' gegenüberliegend ist jeweils eine erste Membrane 39 und 39' angeordnet. Die Anordnung erfolgt in geringem Abstand von den Durchtrittsöffnungen 38,38' derart, daß im unbelasteten Zustand der beiden ersten Membranen 39,39' das Steuergas in bzw. durch die Durchtrittsöffnungen 38, 38' strömen kann. Im unbelasteten Zustand der beiden ersten Membranen 39,39' sind somit die beiden Durchtrittsöffnungen 38, 38' geöffnet, so daß das aus der dritten Steuergasleitung 29 kommende Stouergas durch den Kanal 37 in die vierte Steuergasleitung 31 strömen kann.2, a longitudinal section through the double diaphragm valve 30 is shown. In the double-diaphragm valve 30, the third control gas line 29 leads into the gas space 36. In this gas space 36, the channel 37 is provided at right angles to the third stub gas line 29, into which the fourth control gas line 31 opens. The two ends of the channel 37 in each case form the passage openings 38 and 38 for the control gas coming from the third control gas line 29 and flowing into the fourth control passage 31. Don through openings 38 and 38 'opposite a respective first diaphragm 39 and 39' is arranged. The arrangement takes place at a small distance from the passage openings 38,38 'such that in the unloaded state of the two first membranes 39,39', the control gas into or through the passage openings 38, 38 'can flow. In the unloaded state of the two first diaphragms 39, 39 ', the two passage openings 38, 38' are thus opened, so that the stagnant gas coming from the third control gas line 29 can flow through the channel 37 into the fourth control gas line 31.

Um den Druck auf die ersten beiden Membranen 39,39' zu erhöhen, ict diesen Membranen jeweils ein Druckverstärker zugeordnet. Dieser wird jeweils durch eine im Abstand zu den ersten Membranen 39,39' angeordnete zweite Membrane 40,40 gebildet, deren durch Steuergas, welches aus der ersten Steuergasleitung 27 bzw. aus der zweiten Steuergasleitung 28 kommt, beaufschlagte Fläche größer ist als die durch Steuergas, das aus dem Gasraum 36 und dem Kanal 37 kommt, beaufschlagte Fläche der ersten Membranen 39,39'. Zwischen den ersten Membranen 39,39' und den zweiten Membranen 40,40' ist jeweils ein in vertikaler Richtung beweglicher Block 41,41' vorgesehen, der die Kraftübertragung von den zweiten Membranen 41), 40' auf die ersten Membranen 39,39' vornim. nt. Sowohl die beiden ersten Mombranen 39,39' als auch die beiden zweiten Membranen 40,40' bestehen aus elastischem Polyurethan.In order to increase the pressure on the first two membranes 39, 39 ', these membranes are each assigned a pressure booster. This is in each case formed by a second diaphragm 40, 40 which is arranged at a distance from the first diaphragms 39, 39 'and whose surface, which is acted upon by control gas, which comes from the first control gas line 27 or from the second control gas line 28, is larger than that by control gas , which comes from the gas space 36 and the channel 37, acted upon surface of the first membranes 39,39 '. Between the first membranes 39, 39 'and the second membranes 40, 40' there is in each case provided a vertically movable block 41, 41 ', which transmits the power transmission from the second membranes 41, 40' to the first membranes 39, 39 '. vornim. nt. Both the first two mombrans 39, 39 'and the two second membranes 40, 40' are made of elastic polyurethane.

Das Doppelmembranventil 30 ist auf diese Weise so ausgebildet, daß beim Strömen von Steuergas durch die erste Steuergasleitung 27 die zweite Membran 40 auf den ersten Block 41 und somit auf die erste Membrane 39 drückt und damit die Durchtrittsöffnung 38 schließt. Ebenso wird beim Strömen von Steuergas durch die zweite Stoiurgasleitung 28 die Durchtrittsöffnung 38' geschlossen. Solange Steuergas nur durch eine der beiden Steuergasleitungen 27 oder 28 strömt, bleibt eine der beiden Durchtrittsöffnungen 38,38' geöffnet und Steuergas kann somit aus der dritten Steuergasleitung 29 in die vierte Steuergasleitung 31 strömen. Erst wenn Steuergas durch alle beide Steuergasleitungen 27 und 28 strömt, werden beide Durchtritlsöffnungen 38,38' geschlossen und damit der Steuergasstrom aus der dritten Steuergasleitung 29 in die vierte Steuergasleitung 31 unterbrochen.The double-diaphragm valve 30 is formed in this way so that the flow of control gas through the first control gas line 27, the second diaphragm 40 presses on the first block 41 and thus on the first diaphragm 39 and thus the passage opening 38 closes. Likewise, when the flow of control gas through the second Stoiurgasleitung 28, the passage opening 38 'is closed. As long as control gas flows through only one of the two control gas lines 27 or 28, one of the two passage openings 38, 38 'remains open and control gas can thus flow out of the third control gas line 29 into the fourth control gas line 31. Only when control gas flows through all the two control gas lines 27 and 28, both Durchtritlsöffnungen 38,38 'closed and thus the control gas flow from the third control gas line 29 is interrupted in the fourth control gas line 31.

Auch das Druckausgleichsventil 19 wuist eine durch eine Membrane verschließbare Durchtrittsöffnung auf, wobei die Membrane ebenfalls aus elastischem Polyurethan besteht. Die Durchtrittsöffnung des Druckausgleichventiles 19 steht über die dritte Adsorberleitung 13 mit dem ersten Adsorber 1 in Verbindung. Sie ist von einer ringförmigen Aus- bzw. Einströmöffnung umgeben, die üoor die vierte Adsorberleiiung 14 mit dem zwoiten Adsorber 2 verbunden ist. Die Fläche der Durchtrittsöffnung weist die gleiche Größe auf wie die Fläche der Ai> s- bzw. Einstr.'.nöff nung. Bei der Beaufschlagung des Druckausgleichventiles 19 mit Steuergas verschließt die Membrane die Durchtrittsöffnung, wodurch das Druckausgleichventil 19 geschlossen ist. Der mit Steuergas beaufschlagte Raum des Druckausgleichventiles 19 besitzt eine nichtverschl!?ßbere Austrittsöffnung, durch die ständig Steuergas entweicht, sofern Steuergas durch die vierte Steuergasleitang 31 dem Druckausgleichsventil 19zugeführt wird. Diese Austrittsöffnung ist mit der Steuergasabführleitung 42 verbunden. Die Steuergasabführloitung 42 führt in die Nähe der beiden Steuerventile 32 und 33 und dient dort zu deren Kühlung. Wird die Membrane des Druckausgleichventiles 19 mit Steuergas beaufschlagt, so verschließt sie die Durchtrittsöffnung, wodurch das Druckausgleichventil 19 geschlossen wird. Wird sie nicht mit Steuergas beaufschlagt, so entweicht das in der vierten Steuergasleitung 31 und das in dem Doppelmembranventil 19 befindliche Steuergas durch die Steuergasabführleitung 42, wodurch dit. Membrane entlastet wird und die Durchtrittsöffnung freigibt. In diesem Zustand ist das Druckausgleichsventil 19 geöffent, so daß ein Druckausgleich zwischen den beiden Adsorbern 1,2 erfolgen kann. Die beiden Steuerventile 32,33 sind als Dreiwcgoventile ausgebildet. In ihrer Schließstellung verbindet ein Kanal (Weg) die erste Steuergasleitung 27 bzw. die zweite Steuergasleitung 28 mit der Umgebung. Dadurch entweicht in der Schließstellung der Steuerventile 32,33 das Steuergas aus den Steuergasleitungen 27,28,34,35 und aus den zugeordneten Adsorberventilen. Auf diese Waise werden die Membranen der Adsorberventile vom Steuergasdruck entlastet, wodurch die Adsorberventile öffnnn, wenn die Steuerventile 32,33 schließen. Auch die Membranen 39,39' und 40,40' werden somit in der Schließstellung de Steuerventile 32,33 vom Steuergasdruck entlastet. Dadurch sind die Dur. -htrittsöff nungen 38,38' des Doppelmembrartventile 30 geöffent, wenn die Steuerventile 32,33 geschlossen sind.Also, the pressure compensation valve 19 wuist a closable by a membrane passage opening, wherein the membrane is also made of elastic polyurethane. The passage opening of the pressure compensation valve 19 is connected via the third adsorber 13 with the first adsorber 1 in connection. It is surrounded by an annular outflow or inflow opening, which is connected via the fourth adsorber feed 14 to the two adsorber 2. The area of the passage opening has the same size as the area of the opening or inlet opening. When the pressure compensation valve 19 is pressurized with control gas, the diaphragm closes off the passage opening, whereby the pressure compensating valve 19 is closed. The pressurized with control gas chamber of the pressure compensation valve 19 has a non-occlusive ßβere outlet opening through which control gas escapes, provided that control gas is supplied through the fourth control gas line 31 to the pressure compensation valve 19. This outlet opening is connected to the control gas discharge line 42. The Steuerergasabführloitung 42 leads in the vicinity of the two control valves 32 and 33 and serves there for the cooling thereof. If the membrane of the pressure compensation valve 19 is acted upon by control gas, it closes the passage opening, whereby the pressure compensation valve 19 is closed. If it is not acted upon with control gas, so escapes in the fourth control gas line 31 and located in the double diaphragm valve 19 control gas through the Steuergasabführleitung 42, whereby dit. Membrane is relieved and the passage opening releases. In this state, the pressure compensation valve 19 is open, so that a pressure equalization between the two adsorbers can be done 1,2. The two control valves 32,33 are formed as Dreiwcgoventile. In its closed position, a channel (path) connects the first control gas line 27 and the second control gas line 28 to the environment. This escapes in the closed position of the control valves 32,33 the control gas from the control gas lines 27,28,34,35 and from the associated adsorber valves. Upon this orphan, the membranes of the adsorber valves are relieved of the control gas pressure, thereby opening the adsorber valves when the control valves 32, 33 close. The membranes 39,39 'and 40,40' are thus relieved in the closed position de control valves 32,33 from the control gas pressure. This makes the major. höfföff openings 38,38 'of Doppelmembrartventile 30 geöff when the control valves 32,33 are closed.

Ru.m Betrieb der Druckwdchseladsorptionsanlage wird ein Teil der komprimierten Luft (etwa 2,5%) aus der Lurtzuführungsleitung β in die Steuergashauptleitung 22 geführt. Als Steuergas wird somit Luft verwendet. Der Druck des Steuergases in der Steuereinrichtung beträgt 0,425 MPa. Demgegenüber wird mit Hilfe der zweiten Dorssol 24 der Druck der den Adsorbern 1 und 2 zugeführten Luft auf 0,325MPa verringert. In der Verteilerstelle 26 erfolgt eine Aufteilung des Steuergasstromes in 3 Teilströme, wobei 2 Teilströme zu den Steuerventilen 32,33 geführt werden. Die Steuerung des Adsorptionsprozesses und des Desorptionsprczesses in den boiden Adsorbern 1,2 erfolgt mit Hilfe derRu.m operation of the pressure swing adsorption system, a portion of the compressed air (about 2.5%) from the Lurtzufleitungleitung β is guided in the control gas main line 22. As a control gas thus air is used. The pressure of the control gas in the control device is 0.425 MPa. In contrast, with the aid of the second Dorssol 24, the pressure of the air supplied to the adsorbers 1 and 2 is reduced to 0.325 MPa. In the distribution point 26 there is a division of the control gas flow into 3 partial flows, with 2 partial flows being conducted to the control valves 32, 33. The control of the adsorption process and desorptionsprczesses in the boiden adsorbers 1,2 is carried out with the aid of

beiden Steuerventile 32 und 33, deren Tätigkeit elektronisch gesteuert wird. Die elektronische Steuerung erzeugt nach einem festen Zeitplan zwei Impulsfolgen mit einer der Taktzeit entsprechenden Impulslänge, durch die die beiden Steuerventile 32 und 33 wechselseitig betätigt werden. Lediglich für die Zeit des Druckausgleiches erfolgt eine Überlappung der beiden Impulsfolgen, so daß die beiden Steuerventile 32 und 33 gleichzeitig einen Impuls erhalten und dadurch gleichzeitig tätig werden.two control valves 32 and 33, whose activity is controlled electronically. The electronic control generates, according to a fixed schedule, two pulse trains having a pulse length corresponding to the cycle time, by which the two control valves 32 and 33 are mutually operated. Only for the time of pressure equalization, an overlap of the two pulse sequences, so that the two control valves 32 and 33 simultaneously receive a pulse and thereby act simultaneously.

Zu Beginn des Adsorptionsprozosses im ersten Adsorber 1 werden die Adsorberventilo 8,11 und 15 geöffnet. Dies erfolgt, indem das erste Steuerventil 32 geschlossen wird, wodurch in der ersten Steuergasleitung 27 und in der fünften Steuergasleitung 34 kein Steuergas strömt. Dadurch wird die erste Membrane 39 und die zweite Membrane 40 in dem Doppelmembranventil 30 nicht mit Steuergas beaufschlagt, so daß Steuergas aus der dritten Steuergasleitung 29 durch die Durchtrittsöffnung 38 und durch den Kanal 37 in die vierte Steuergasleitung 31 und somit zu dem Druckausgleichsventil 19 strömt und dadurch das Druckausgleichsventil 19 geschlossen hält. Zur gleichen Zeit ist das zweite Steuerventil 33 geöffnet, wodurch durch die zweite Steuergasleitung 28 und durch die sechste Steuargasleitung 35 das Steuergas strömt. Dieser Steuergasstrom bewirkt ein Schließen der Adsorberventilo 9,10 und 16. Darüber hinaus wird in dem Doppelmembranventil 30 die erste Membrane 39'und die zweite Membrane 40' mit Stouergas beaufschlagt, so daß diese Mambranen die Durchtrittsöffnung 38' verschließen. Auf diese Weise strömt das aus der dritten Steuergasleitung 29 kommende Steuergas nur durch die Durchtrittsöffnung 38 in die vierte Stuuergasleitung 31 zu dem Druckausgleichsventil 19, was aber ausreicht, um dieses Ventil geschlossen zu halten. Am Ende des Adsorptionsprozesses im ersten Adsorber 1 ist dieser mit Stickstoff beladen und der Druck in diesem Adsorber hat seinen höchsten Wert erreicht. Der zweite Adsorber 2, in dem während dieser Zeit der Desorptionsprozoß stattfand, ist zu diesem Zeitpunkt zur Aufnahme des Adsorptionsgases Luft bereit. Die Aufnahme des Adsorptionsgases beginnt mit dem Druckausgleich zwischen den beiden Adsorbern 1,2. Um den Druckausgleich zu ermöglichen, wird auch dos erste Steuerventil 32 geöffnet, so daß während des Druckausgleiches das orste Steuerventil 32 und das zweite Steuerventil 33 geöffnet sind. Dadurch strömt durch die Steuergasleitungon 27, 28,34, 35 Steuergas zu allen Adsorberventilen und schließt diese. Darüber hinaus bewirkt das durch die Steuergasleitungen 27 und 28 strömende Steuergas in dem Doppelmembranventil 30 ein Schließen der beiden Durchtrittsöffnungen 38,38' durch die Membranen 39,39', 40,40', wodurch der Steuergasstrom aus der dritten Steuergasleitung 29 in die vierto Steuergasleitung 31 unterbrochen wird, so daß kein Steuorgas mehr zu dem Druckausgleichsventil 19 strömt. Das in der vierten Steuergasleitung 31 und in dem Druckausgleichsventil 19 noch befindliche Steuergas entweicht durch die Steuorgasabfi'Meitung 42, wodurch die in diesem Ventil befindliche Membrane nicht mehr mit Steuergas beaufschlagt wird. Auf diese Weise öffnet das Druckausgleichsventil 19 und ermöglicht den Druckausgleich zwischen den beiden Adsorbern 1,2.At the beginning of the adsorption process in the first adsorber 1, the adsorber valves 8, 11 and 15 are opened. This is done by the first control valve 32 is closed, whereby in the first control gas line 27 and in the fifth control gas line 34 no control gas flows. Thus, the first diaphragm 39 and the second diaphragm 40 is not acted upon in the double diaphragm valve 30 with control gas, so that control gas flows from the third control gas line 29 through the passage opening 38 and through the channel 37 in the fourth control gas line 31 and thus to the pressure compensation valve 19 and thereby keeps the pressure compensation valve 19 closed. At the same time, the second control valve 33 is opened, whereby the control gas flows through the second control gas line 28 and through the sixth Steuargasleitung 35. This control gas flow causes the adsorber valves 9, 10 and 16 to close. In addition, in the double-diaphragm valve 30, the first diaphragm 39 'and the second diaphragm 40' are charged with stub gas, so that these mambranes close the passage opening 38 '. In this way, the control gas coming from the third control gas line 29 flows only through the passage opening 38 into the fourth Stuuergasleitung 31 to the pressure compensation valve 19, but this is sufficient to keep this valve closed. At the end of the adsorption process in the first adsorber 1, it is loaded with nitrogen and the pressure in this adsorber has reached its highest value. The second adsorber 2, in which the desorption process took place during this time, is ready for receiving the adsorption gas at this time. The absorption of the adsorption gas begins with the pressure equalization between the two adsorbers 1,2. In order to allow the pressure equalization, also the first control valve 32 is opened, so that the orste control valve 32 and the second control valve 33 are opened during the pressure equalization. As a result, control gas flows through the control gas line 27, 28, 34, 35 to all adsorber valves and closes them. In addition, causes the flowing through the control gas lines 27 and 28 control gas in the double diaphragm valve 30, a closing of the two passage openings 38,38 'through the membranes 39,39', 40,40 ', whereby the control gas flow from the third control gas line 29 in the fourth control gas line 31 is interrupted, so that no control gas flows to the pressure compensating valve 19. The control gas still present in the fourth control gas line 31 and in the pressure compensation valve 19 escapes through the control gas discharge line 42, as a result of which control gas is no longer applied to the diaphragm located in this valve. In this way, opens the pressure compensation valve 19 and allows the pressure equalization between the two adsorbers 1,2.

Während dos Druckausgleiches sind somit alle Adsorberventile geschlossen, so daß während dieser Zeit kein Adsorptionsprozeß und kein Desorptionsprozeß stattfinden. Die Dauer des Druckausgleiches beträgt 4,5s bei einer Gesamttaktzeit von 29s. Während des Druckausgleiches wird die von dem Kompressoi verdichtete Luft in den Steuergasspeicher 25 geführt.During dos pressure equalization thus all adsorber valves are closed, so that no adsorption and no desorption process take place during this time. The duration of the pressure equalization is 4.5s with a total cycle time of 29s. During the pressure equalization, the air compressed by the compressor is guided into the control gas reservoir 25.

Der Druckausglr xh wird durch das Schließen des zweiten Steuerventils 33 beendet. Dadurch strömt durch die zweite Steuergasleit' .ig 28 und durch die sechste Steuergasleitung 35 kein Steuergas mehr, so daß die Adsorberventile 9,10 und 16 öffnen, woQcigen die Adsorberventile 8,11 und 15 weiterhin geschlossen bleiben. Gleichzeitig wird ein Öffnen der Durchtrittsöffnung 38' bewirkt, wodurch wieder Steuergas aus der dritten Steuergasleitung 29 durch die vierte Steuergasleitung 31 zu dem Druckausgleichsventil 19 strömt und dieses Ventil schließt. Das Öffnen der Adsorberventile 9,10,16 ermöglicht die Durchführung dos Adsorptionsprozesses im zweiten Adsorber 2. Zur gleichen Zeit desorbiert im ersten Adsorber 1 der Stickstoff, welcher dann durch das zweite Adsorberventil 9 und die Restgasleitung 7 die Anlage verläßt. Der Adsorptionsprozeß im zweitun Adsorber 2 wird durch das öffnen des zweiten Steuerventiles 33 beendet. Dadurch werden ebenso wie bei dem vorher beschriebenen Druckausgleich alle Adsorberventile geschlossen und das Druckausgleichsventil 19 geöffnet. Durch Schließen des zweiten Steuerventile 33 werden das Druckausgleichsventil 19 geschlossen und die Adsorborventile 8,11 und 15 geöffnet, so daß wiederum im ersten Adsorber 1 ein Adsorptionsprozeß stattfinden kann. Der Desorptionsprozeß wird durch Spülen des jeweiligen Adsorbers mit Sauerstoff unterstützt. Dabei strömt ein Teil des gewonnenen Sauerstoffes durch die Spülgasleitung 20 und die Drossel 21 über die dritte Adsorberleitung 13 und die vierte Adsorberleitung 14 in den jeweiligen Adsorber 1 oder 2, in dem der Desorptionsprozeß stattfindet.The Druckausglr xh is terminated by closing the second control valve 33. As a result, no control gas flows through the second control gas line 28 and through the sixth control gas line 35, so that the adsorber valves 9, 10 and 16 open, where the adsorber valves 8, 11 and 15 remain closed. At the same time an opening of the passage opening 38 'is effected, whereby again control gas flows from the third control gas line 29 through the fourth control gas line 31 to the pressure compensating valve 19 and closes this valve. The opening of the adsorber valves 9, 10, 16 makes it possible to carry out the adsorption process in the second adsorber 2. At the same time, the nitrogen desorbed in the first adsorber 1, which leaves the system through the second adsorber valve 9 and the residual gas line 7. The adsorption process in the second adsorber 2 is terminated by the opening of the second control valve 33. As a result, as in the pressure equalization described above, all adsorber valves are closed and the pressure compensation valve 19 is opened. By closing the second control valve 33, the pressure compensation valve 19 are closed and the adsorbent valves 8,11 and 15 are opened, so that in turn in the first adsorber 1, an adsorption process can take place. The desorption process is assisted by purging the respective adsorber with oxygen. In this case, a portion of the recovered oxygen flows through the purge gas 20 and the throttle 21 via the third adsorber 13 and the fourth adsorber 14 into the respective adsorber 1 or 2, in which the desorption takes place.

Pro Stunde worden den beiden Adsorbern 3,6m³ Luft zugeführt; pro Stunde werden dor Anlage 0,28m³ Sauerstoff mit einer Reinheit von 92Vol.-% entnommen.3,6m ^{3 of} air was supplied to the two adsorbers per hour; 0,28m ^{3 of} oxygen with a purity of 92Vol .-% are taken from the plant per hour.

Claims

1. Control device for pressure swing adsorption, consisting of pneumatically actuated adsorber on the adsorber or -abstritt provided adsorber, a pressure compensating valve connected to the adsorbers and control gas lines arranged in the control valves for actuating the adsorber valves, characterized in that the control valves (32,33) each have a Control gas line (27,28) with a pressure equalization valve (19) in the open position of the control valves (32,33) actuating Dcppelrnembranventil (30) are in communication, the Düppelmembranventil (30) via a third control gas line (29) directly to the Steuergoshauptleitung ( 22) is connected.

2. Control device according to claim 1, characterized in that the double diaphragm valve (30) has two with the third control gas line (29) in connection standing passage openings (38,38 '), at the passage openings (38,38') each of these closable formed membranes (39,39 ') are arranged, the passage openings (38,38') facing away from the sides of the membranes (39,39 ') via a pressure booster and via control gas lines (27,28) each with a control valve {όζ, 33) in combination stand and the membranes (39,39 ') opposite sides of the passage openings (38,38') via a fourth Steuerergssleitung (31) with the pressure compensation valve (19) are connected.

3. Control device according to claim 1 or 2, characterized in that the control valves (32,33) are designed as solenoid valves.

4. Control device according to claim 1 to 3, characterized in that the pressure compensation valve (19) is designed as a pressurized with control gas diaphragm valve.

5. Control device according to claim 2 and 4, characterized in that the membrane consist of polyurethane.