DE10029882A1 - Separator for production of oxygen, comprises casing containing gas chambers, tube sheets and tubes carrying ceramic membranes - Google Patents
Separator for production of oxygen, comprises casing containing gas chambers, tube sheets and tubes carrying ceramic membranesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Separator, der insbesondere für die Erzeugung von Sauerstoff geeignet ist.The invention relates to a separator, in particular for the generation of Oxygen is suitable.
Zur Erzeugung von Sauerstoff wird einer gasdichten, Sauerstoffionen- und Elektronen leitenden Keramikmembran auf der einen Seite (Retentatseite) ein Sauerstoffhaltiges Gasgemisch zugeführt. Auf der anderen Seite der Membran (Permeatseite) kann dann reiner Sauerstoff abgeführt werden.To generate oxygen, one uses gas-tight, oxygen ions and electrons conductive ceramic membrane on one side (retentate side) contains oxygen Gas mixture supplied. Then on the other side of the membrane (permeate side) pure oxygen can be removed.
Der Sauerstoffionentransport durch derartige Keramikmembranen erfolgt jedoch nur dann in der gewünschten Richtung, wenn auf der Retentatseite der Sauerstoff- Partialdruck größer ist als auf der Permeatseite. Bei der Erzeugung von reinem Sauerstoff kann dies dadurch erreicht werden, dass das der Keramikmembran zugeführte Sauerstoff-haltige Gasgemisch komprimiert wird und/oder eine Druckverminderung auf der Permeatseite - also des zu gewinnenden reinen Sauerstoffstromes - realisiert wird.The transport of oxygen ions through such ceramic membranes, however, only takes place then in the desired direction if the oxygen Partial pressure is greater than on the permeate side. When producing pure Oxygen this can be achieved by using that of the ceramic membrane supplied oxygen-containing gas mixture is compressed and / or a Pressure reduction on the permeate side - i.e. the pure one to be obtained Oxygen flow - is realized.
Der optimale Arbeits- bzw. Wirkungsbereich gängiger Keramikmembranen liegt bei Temperaturen zwischen 700 und 1100°C.The optimal working and effective range of common ceramic membranes is included Temperatures between 700 and 1100 ° C.
Es sind eine Vielzahl von Separatorkonstruktionen bekannt - beispielhaft sei auf die EP-A 0 875 281 verwiesen -, die der Erzeugung von Sauerstoff mittels einer Keramikmembran dienen. Nachteilig bei den bekannten Separatorkonstruktionen ist jedoch, dass sie zum einen vergleichsweise aufwendig aufgebaut sind und zum anderen die aufgrund der hohen Temperaturen der Gasströme erforderliche Kühlung der druckbelasteten metallischen Bauteile nicht immer gewährleisten können. Ferner ist das Auswechseln beschädigter Teile bei den bekannten Konstruktionen nur mit einem vergleichsweise hohen Aufwand möglich.A large number of separator constructions are known - examples are those EP-A 0 875 281 - which relates to the generation of oxygen by means of a Ceramic membrane serve. A disadvantage of the known separator designs is however, that they are comparatively complex on the one hand and others the cooling required due to the high temperatures of the gas flows cannot always guarantee the pressure-loaded metallic components. Further is the replacement of damaged parts with the known constructions only with a comparatively high effort possible.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Separator zur Erzeugung von Sauerstoff anzugeben, der die genannten Nachteile vermeidet. The object of the present invention is to produce a separator Specify oxygen that avoids the disadvantages mentioned.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Separator vorgeschlagen mit
To solve this problem, a separator is proposed with
- - einem Separatormantel,- a separator jacket,
- - zwei die beiden Enden des Separatormantels verschließende Deckel,Two covers closing the two ends of the separator jacket,
- - wobei jeder Deckel wenigstens eine Öffnung aufweist,Each lid has at least one opening,
- - wenigstens einem, im oberen Bereich des Separators angeordneten Rohrboden,At least one tube plate arranged in the upper region of the separator,
- - einem unterhalb des Rohrbodens angeordneten inneren Behälter,An inner container arranged below the tube sheet,
- - einer im wesentlichen rechtwinklig in dem inneren Behälter angeordneten, Öffnungen für Rohre aufweisenden Trennwand, die den inneren Behälter in einen oberen und einen unteren Gasraum unterteilt,One arranged essentially at right angles in the inner container, Partitions with openings for pipes that separate the inner container divided upper and a lower gas space,
- - wenigstens zwei zu dem oberen Gasraum korrespondierenden, in dem Separatormantel angeordneten Öffnungen,- At least two corresponding to the upper gas space in which Separator jacket arranged openings,
- - wenigstens zwei zu dem unteren Gasraum korrespondierenden Öffnungen,At least two openings corresponding to the lower gas space,
- - wobei eine der Öffnungen in dem Separatormantel und die andere(n) Öffnung(en) in dem Boden und/oder den Seitenwänden des inneren Behälters angeordnet sind,- one of the openings in the separator jacket and the other opening (s) are arranged in the bottom and / or the side walls of the inner container,
- - mehreren in dem Rohrboden eingehängten Rohren,- several tubes suspended in the tube sheet,
- - wobei sich die Rohre durch die Trennwand hindurch in den unteren Gasraum erstrecken,- The pipes through the partition into the lower gas space extend,
- - zumindest teilweise als Membranrohre ausgebildet sind,Are at least partially designed as membrane tubes,
- - und der als Membranrohr ausgebildete Bereich der Rohre vorzugsweise in dem unteren Gasraum angeordnet ist.- And the region of the tubes designed as a membrane tube preferably in the lower gas space is arranged.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Separators sind Gegenstände der Unteransprüche.Further advantageous configurations of the separator according to the invention are Objects of the subclaims.
Der erfindungsgemäße Separator sowie weitere Ausgestaltungen desselben seien anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.The separator according to the invention and further refinements of the same are based on the embodiment shown in the figure.
Die Figur zeigt eine seitliche Schnittdarstellung durch eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Separators.The figure shows a sectional side view through a possible embodiment of the separator according to the invention.
Derartige Separatoren sind im Regelfall zylindersymmetrisch aufgebaut. Sie können sowohl stehend - wie dies in der Figur dargestellt ist - als auch in jeder anderen Ausrichtung, beispielsweise liegend, angeordnet werden. Im Folgenden wird die in der Figur dargestellte stehende Anordnung beschrieben. Such separators are generally constructed in a cylinder-symmetrical manner. You can both standing - as shown in the figure - as well as in any other Alignment, for example lying, can be arranged. The following is the one in the Figure shown standing arrangement described.
Der Separator besteht aus einem Mantel 1 sowie aus zwei Deckeln 2 und 5, die die beiden Enden des Mantels 1 verschließen. Jeder Deckel 2 und 5 weist wenigstens eine Öffnung 3 und 6 auf. In der Praxis wird der untere Deckel 5 - entgegen der Darstellung der Figur - lediglich als Boden ausgebildet sein.The separator consists of a jacket 1 and two lids 2 and 5 , which close the two ends of the jacket 1 . Each cover 2 and 5 has at least one opening 3 and 6 . In practice, the lower cover 5 - contrary to the representation of the figure - will only be designed as a bottom.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Separators kann auf der Innenseite des Separatormantels 1 und/oder auf der Innenseite eines oder beider Deckel 2 und 5 eine wärmeisolierende Schicht angeordnet sein.According to an advantageous embodiment of the separator according to the invention, a heat-insulating layer can be arranged on the inside of the separator jacket 1 and / or on the inside of one or both covers 2 and 5 .
Eine derartige Wärmeschutzisolierung dient dazu, die Temperatur des Separatormantels, der einer starken Druckbelastung ausgesetzt sein kann, auf einem vergleichsweise niedrigen Niveau zu halten.Such thermal insulation serves to control the temperature of the Separator jacket, which can be exposed to a high pressure load, on one comparatively low level.
Im Inneren des Separators ist in dessen oberen Bereich ein Rohrboden 8 angeordnet. Unterhalb dieses Rohrbodens 8 wiederum ist der innere Behälter 10 angeordnet. Dieser wird durch eine im Wesentlichen rechtwinklig zu den Seitenwänden des Behälters 10 angeordnete Trennwand 11 in einen oberen Gasraum 12 und einen unteren Gasraum 13 unterteilt.A tube plate 8 is arranged in the interior of the separator in the upper region thereof. The inner container 10 is in turn arranged below this tube sheet 8 . This is divided into an upper gas space 12 and a lower gas space 13 by a partition wall 11 arranged essentially at right angles to the side walls of the container 10 .
In den Rohrboden 8 sind eine Vielzahl von Rohren 20 eingesteckt bzw. einsteckbar - der Übersichtlichkeit halber ist in der Figur jedoch nur ein Rohr 20 dargestellt. Hierzu weist der Rohrboden 8 vorzugsweise Rohrstücke 9 auf, die in ihn eingeschweißt sind und in die die Rohre 20 eingesteckt sind. Die so eingesteckten Rohre 20 werden mit den Rohrstücken 9 dicht verschweißt. Sofern defekte Rohre 20 ausgewechselt werden müssen, können diese nach dem Entfernen der Schweißnaht aus dem Rohrboden 8 entnommen werden. Das beschriebene Verschweißen ist jedoch nicht zwingend erforderlich, da u. U. gänzlich auf eine feste Verbindung verzichtet werden kann oder zu dem Verschweißen alternative Verbindungsmethoden zur Anwendung kommen können.A large number of tubes 20 are inserted or insertable into the tube sheet 8 - for the sake of clarity, however, only one tube 20 is shown in the figure. For this purpose, the tube sheet 8 preferably has tube pieces 9 which are welded into it and into which the tubes 20 are inserted. The tubes 20 thus inserted are tightly welded to the tube pieces 9 . If defective tubes 20 have to be replaced, they can be removed from the tube sheet 8 after the weld seam has been removed. However, the welding described is not absolutely necessary, since u. U. completely can be dispensed with a fixed connection or alternative connection methods can be used for welding.
Die in den Rohrboden 8 eingesteckten Rohre 20 erstrecken sich über den oberen Gasraum 12 durch in der Trennwand 11 vorgesehene Öffnungen 24 zumindest bis in den unteren Gasraum 13 hinein. The tubes 20 inserted into the tube sheet 8 extend over the upper gas space 12 through openings 24 provided in the partition 11 at least into the lower gas space 13 .
Entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Separators erstrecken sich die Rohre 20 vorzugsweise durch den Boden des inneren Behälters 10 hindurch in den unterhalb des inneren Behälters 10 befindlichen Gasraum 7. Hierzu sind in dem Boden des inneren Behälters 10 entsprechende Öffnungen 23' vorgesehen. Mittels dieser vorteilhaften Ausgestaltung wird eine zusätzliche Führung der Rohre 20 in diesem Bereich erreicht.According to an advantageous embodiment of the separator according to the invention, the tubes 20 preferably extend through the bottom of the inner container 10 into the gas space 7 located below the inner container 10 . For this purpose, corresponding openings 23 'are provided in the bottom of the inner container 10 . By means of this advantageous embodiment, the pipes 20 are additionally guided in this area.
Die Rohre 20 weisen ferner vorzugsweise im Bereich der in der Trennwand 11 vorgesehenen Öffnungen 24 zum Zwecke der Abdichtung angebrachte Metallbalge 19 auf, wobei diese mit einem ihrer Enden an den Rohren 20, vorzugsweise gasdicht, befestigt sind. Die Befestigung erfolgt hierbei wiederum vorzugsweise mittels Verschweißen, jedoch sind auch hier alternative Verbindungsmethoden denkbar. Die Rohre 20 sind so im Bereich der Trennwand 11 gleitend fixiert. Das Vorsehen eines Metallbalges 19 ermöglicht eine ausreichende Sicherung gegen größere Leckagen zwischen dem oberen Gasraum 12 und unterem Gasraum 13, da die Metallbalge 19 mit ihren offenen Enden auf der Trennwand 11 aufliegen. Denkbar ist auch, dass die offenen Enden der Metallbalge 19 mit der Trennwand 11 mittels eines geeigneten Mechanismus verbunden werden.The tubes 20 also preferably have metal bellows 19 provided in the area of the openings 24 provided in the partition 11 for the purpose of sealing, these being attached at one end to the tubes 20 , preferably in a gas-tight manner. The attachment is in turn preferably carried out by welding, but alternative connection methods are also conceivable here. The tubes 20 are slidably fixed in the area of the partition 11 . The provision of a metal bellows 19 enables adequate protection against larger leaks between the upper gas space 12 and the lower gas space 13 , since the metal bellows 19 rest with their open ends on the partition wall 11 . It is also conceivable that the open ends of the metal bellows 19 are connected to the partition 11 by means of a suitable mechanism.
Die Rohre 20 sind zumindest teilweise als Membranrohr 21 ausgebildet. Hierbei ist der als Membranrohr 21 ausgebildete Bereich der Rohre 20 in dem unteren Gasraum 13 angeordnet. Es ist darüber hinaus denkbar, dass sich der als Membranrohr 21 ausgebildete Bereich der Rohre 20 auch in den oberen Gasraum 12 hinein erstreckt.The tubes 20 are at least partially designed as a membrane tube 21 . Here, the area of the tubes 20 designed as a membrane tube 21 is arranged in the lower gas space 13 . It is also conceivable that the area of the tubes 20 designed as a membrane tube 21 also extends into the upper gas space 12 .
Der als Membranrohr 21 ausgebildete Bereich der Rohre kann entweder in Form einer auf einem gasdurchlässigen Trägerrohr aufgebrachten gasdichten, Sauerstoffionen- und Elektronen-leitenden Keramikmembran oder in Form eines aus einer monolithischen, gasdichten, Sauerstoffionen- und Elektronen-leitenden Keramik bestehenden Rohres ausgebildet sein.The area of the tubes designed as membrane tube 21 can either be in the form of a gas-tight, oxygen-ion and electron-conducting ceramic membrane applied to a gas-permeable carrier tube or in the form of a tube consisting of a monolithic, gas-tight, oxygen-ion and electron-conducting ceramic.
Bei der in der Figur dargestellten Separatorkonstruktion wird der als Membranrohr 21 ausgebildete Bereich der Rohre 20 an seinen beiden Enden mit je einem Metallrohr von etwa gleichem Durchmesser stoffschlüssig und achsgleich verbunden. Die Rohre 20 sind lediglich an einem ihrer Enden in dem Rohrboden 8 fixiert, während das jeweils andere Ende, zwar gasdicht verschlossen, aber in axialer Richtung frei dehnbar und gleitend zur Vermeidung von Spannungen durch unterschiedliche Wärmedehnungen geführt bzw. angeordnet ist.In the illustrated in the figure Separatorkonstruktion designed as a membrane tube 21 area of the tubes 20 is integrally connected to and coaxially at its two ends with a metal tube of approximately the same diameter. The tubes 20 are only fixed at one of their ends in the tube sheet 8 , while the other end, although sealed gas-tight, is freely expandable and slidable in the axial direction to avoid stresses caused by different thermal expansions.
Sowohl dem oberen Gasraum 12 als auch dem unteren Gasraum 13 sind wenigstens zwei Öffnungen zugeordnet. Im Falle des oberen Gasraumes 12 sind dies die Öffnungen 15 und 16, wobei der Öffnung 16 zudem ein Führungsleitblech 17 zugeordnet ist, und im Falle des unteren Gasraumes 13 die Öffnungen 23 und 18.Both the upper gas space 12 and the lower gas space 13 are assigned at least two openings. In the case of the upper gas space 12 , these are the openings 15 and 16 , the opening 16 also being assigned a guide baffle 17 , and in the case of the lower gas space 13 the openings 23 and 18 .
Das heiße, Sauerstoff-haltige Gasgemisch wird dem erfindungsgemäßen Separator über die in dem unteren Boden 5 vorgesehene Öffnung 6 in den unterhalb des inneren Behälters 10 befindlichen Gasraum 7 zugeführt. Das Sauerstoff-enthaltende Gasgemisch weist bei einem Druck von 15 bar eine Temperatur von 850°C auf. Die Erzeugung eines derartigen Gasgemisches kann bspw. in einer Brennkammer unter Frischluftüberschuss erfolgen. Über die in dem unteren Boden des inneren Behälters 10 angeordneten Öffnungen 23 tritt dieses Gasgemisch in den unteren Gasraum 13 ein. Es umströmt nunmehr den als Membranrohr 21 ausgebildeten Bereich der Rohre 20. Dabei gelangt reiner Sauerstoff in das Innere 22 der Rohre 20, in denen der Sauerstoff-Partialdruck mit einem Wert von bspw. 0,2 bar wesentlich niedriger als in dem unteren Gasraum 13 ist. Der in das Innere 22 der Rohre 20 gelangte Sauerstoff wird aus den Rohren 20 abgeführt und dabei auf eine Temperatur von ca. 250°C abgekühlt.The hot, oxygen-containing gas mixture is fed to the separator according to the invention via the opening 6 provided in the lower base 5 into the gas space 7 located below the inner container 10 . The oxygen-containing gas mixture has a temperature of 850 ° C. at a pressure of 15 bar. Such a gas mixture can be generated, for example, in a combustion chamber with excess fresh air. This gas mixture enters the lower gas space 13 via the openings 23 arranged in the lower bottom of the inner container 10 . It now flows around the area of the tubes 20 designed as a membrane tube 21 . In the process, pure oxygen enters the interior 22 of the tubes 20 , in which the oxygen partial pressure with a value of, for example, 0.2 bar is substantially lower than in the lower gas space 13 . The oxygen that has entered the interior 22 of the tubes 20 is discharged from the tubes 20 and is cooled to a temperature of approximately 250.degree.
Diese Abkühlung wird dadurch erreicht, dass über die Öffnung 15 Frischluft, die bei einem Druck von 15,5 bar eine Temperatur von 130°C aufweist, in den oberen Gasraum 12 geführt wird. Die gegen den abzukühlenden heißen Sauerstoffstrom im Inneren 22 der Rohre 20 auf eine Temperatur von ca. 250°C aufgewärmte Luft wird anschließend durch den mittels des Luftleitbleches 17 gebildeten Kanal 14 und die Öffnung 16 aus dem Separator abgezogen und ggf. der bereits erwähnten Brennkammer zum Zwecke der Erzeugung des Sauerstoffhaltigen Gasgemisches zugeführt.This cooling is achieved in that fresh air, which has a temperature of 130 ° C. at a pressure of 15.5 bar, is led into the upper gas space 12 via the opening 15 . The air heated against the hot oxygen flow to be cooled in the interior 22 of the tubes 20 to a temperature of approximately 250 ° C. is then withdrawn from the separator through the duct 14 formed by the air baffle 17 and the opening 16 and possibly to the combustion chamber already mentioned Purpose of generating the oxygen-containing gas mixture supplied.
Über den Gasraum 4 sowie die im oberen Deckel 2 angeordnete Öffnung 3 wird der so abgekühlte reine Sauerstoffstrom bei einem Druck von 0,2 bar und einer Temperatur von 250°C abgezogen. Aus dem unteren Gasraum 13 wird über die Öffnung 18 ein an Sauerstoff abgereichertes heißes Gasgemisch abgezogen und ggf. einer weiteren energetischen Nutzung zugeführt.The pure oxygen stream cooled in this way is drawn off at a pressure of 0.2 bar and a temperature of 250 ° C. via the gas space 4 and the opening 3 arranged in the upper cover 2 . A hot gas mixture depleted in oxygen is withdrawn from the lower gas space 13 via the opening 18 and, if necessary, fed to a further energetic use.
Der Rohrboden 8, der einem Druckunterschied von 15,3 bar ausgesetzt ist, wird bei der erfindungsgemäßen Separatorkonstruktion auf eine maximale Temperatur von 250°C aufgeheizt.The tube sheet 8 , which is exposed to a pressure difference of 15.3 bar, is heated to a maximum temperature of 250 ° C. in the separator construction according to the invention.
Bei der erfindungsgemäßen Separatorkonstruktion herrscht zudem auf der Außenseite der Rohre 20 der höhere Druck. Dies ist von Vorteil, da im Allgemeinen die Druckfestigkeit von Keramik höher ist als deren Zugfestigkeit.In the separator construction according to the invention, there is also the higher pressure on the outside of the tubes 20 . This is advantageous because the compressive strength of ceramics is generally higher than their tensile strength.
In der Figur nicht dargestellt sind sog. Turbulenzverstärker, die der Verbesserung des Stoffüberganges dienen und die vorzugsweise in Form von wirbelerzeugenden (Leit)Blechen ausgebildet sind. Diese Turbulenzverstärker können im unteren Gasraum 13 zwischen den Rohren 20, vorzugsweise über die gesamte Länge der Membranrohre 21, und/oder im oberen Gasraum 12 angeordnet sein. Ferner können zur Verbesserung des inneren Wärmeüberganges in den Rohren 20, vorzugsweise im Bereich des oberen Gasraumes 12, (weitere) Turbulenzverstärker vorgesehen werden.The figure does not show so-called turbulence boosters, which serve to improve the mass transfer and which are preferably designed in the form of vortex-producing (guide) sheets. These turbulence intensifiers can be arranged in the lower gas space 13 between the tubes 20 , preferably over the entire length of the membrane tubes 21 , and / or in the upper gas space 12 . Furthermore, to improve the internal heat transfer in the tubes 20 , preferably in the area of the upper gas space 12 , (further) turbulence boosters can be provided.
Der erfindungsgemäße Separator ermöglicht die Realisierung einer ausreichenden Kühlung sämtlicher stark druckbelasteter metallischer Bauteile. Ferner wird ein sicherer und gasdichter Übergang von dem als Membranrohr ausgebildeten Bereich eines Rohres zu den metallischen Bauteilen des Rohres gewährleistet. Des Weiteren können schadhafte Rohre vergleichsweise einfach und schnell ausgewechselt werden. Darüber hinaus ist der erfindungsgemäße Separator so konventionell als möglich aufgebaut, so dass der Anteil der keramischen Bauteile gering gehalten werden kann.The separator according to the invention enables the realization of a sufficient one Cooling of all metallic components subject to high pressure. It also becomes a safer one and gas-tight transition from the area of a membrane tube Tube to the metallic components of the tube guaranteed. Furthermore, you can defective pipes can be replaced relatively easily and quickly. In addition, the separator according to the invention is as conventional as possible constructed so that the proportion of ceramic components can be kept low.
Neben den erwähnten Membrantypen eignet sich der erfindungsgemäße Separator auch für den Einsatz anderer Membranen, die in der vorbeschriebenen Art und Weise in die Separatorkonstruktion integrierbar sind.In addition to the membrane types mentioned, the separator according to the invention is suitable also for the use of other membranes in the manner described above can be integrated into the separator construction.
Claims (10)
einem Separatormantel (1),
zwei die beiden Enden des Separatormantels (1) verschließende Deckel (2, 5),
wobei jeder Deckel (2, 5) wenigstens eine Öffnung (3, 6) aufweist,
wenigstens einem, im oberen Bereich des Separators angeordneten Rohrboden (8)
einem unterhalb des Rohrbodens (8) angeordneten inneren Behälter (10),
einer im wesentlichen rechtwinklig in dem inneren Behälter (10) angeordneten, Öffnungen (24) für Rohre (20) aufweisenden Trennwand (11), die den inneren Behälter (10) in einen oberen (12) und einen unteren Gasraum (13) unterteilt,
wenigstens zwei zu dem oberen Gasraum (12) korrespondierenden, in dem Separatormantel (1) angeordneten Öffnungen (15, 16),
wenigstens zwei zu dem unteren Gasraum (13) korrespondierenden Öffnungen (23, 18),
wobei eine der Öffnungen (18) in dem Separatormantel und die andere(n) Öffnung(en) (23) in dem Boden und/oder den Seitenwänden des inneren Behälters (10) angeordnet sind,
mehreren in dem Rohrboden (8) eingehängten Rohren (20),
wobei sich die Rohre (20) durch die Trennwand (11) hindurch in den unteren Gasraum (13) erstrecken,
zumindest teilweise als Membranrohre (21) ausgebildet sind,
und der als Membranrohr (21) ausgebildete Bereich der Rohre (20) vorzugsweise in dem unteren Gasraum (13) angeordnet ist.1. Separator with
a separator jacket ( 1 ),
two covers ( 2 , 5 ) closing the two ends of the separator jacket ( 1 ),
each cover ( 2 , 5 ) having at least one opening ( 3 , 6 ),
at least one tube plate ( 8 ) arranged in the upper region of the separator
an inner container ( 10 ) arranged below the tube sheet ( 8 ),
a partition ( 11 ) which is arranged essentially at right angles in the inner container ( 10 ) and has openings ( 24 ) for pipes ( 20 ) and divides the inner container ( 10 ) into an upper ( 12 ) and a lower gas space ( 13 ),
at least two openings ( 15 , 16 ) corresponding to the upper gas space ( 12 ) and arranged in the separator jacket ( 1 ),
at least two openings ( 23 , 18 ) corresponding to the lower gas space ( 13 ),
one of the openings ( 18 ) in the separator jacket and the other opening (s) ( 23 ) in the bottom and / or the side walls of the inner container ( 10 ),
several tubes ( 20 ) suspended in the tube sheet ( 8 ),
the tubes ( 20 ) extending through the partition ( 11 ) into the lower gas space ( 13 ),
are at least partially designed as membrane tubes ( 21 ),
and the area of the tubes ( 20 ) designed as a membrane tube ( 21 ) is preferably arranged in the lower gas space ( 13 ).
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7179323B2 (en) | 2003-08-06 | 2007-02-20 | Air Products And Chemicals, Inc. | Ion transport membrane module and vessel system |
| US7425231B2 (en) | 2003-08-06 | 2008-09-16 | Air Products And Chemicals, Inc. | Feed gas contaminant removal in ion transport membrane systems |
| US7658788B2 (en) | 2003-08-06 | 2010-02-09 | Air Products And Chemicals, Inc. | Ion transport membrane module and vessel system with directed internal gas flow |
| US7771519B2 (en) | 2005-01-03 | 2010-08-10 | Air Products And Chemicals, Inc. | Liners for ion transport membrane systems |
| AT15581U1 (en) * | 2016-12-09 | 2018-03-15 | Plansee Se | membrane tube |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2654682C2 (en) * | 1975-12-02 | 1982-12-16 | Tokyo Shibaura Electric Co., Ltd., Kawasaki, Kanagawa | Device for separating gas mixtures with components of different mass by diffusion |
| DE2524242C2 (en) * | 1974-06-04 | 1986-10-16 | General Electric Co., Schenectady, N.Y. | Device for generating oxygen-enriched air |
| DE4117829A1 (en) * | 1991-05-29 | 1992-12-03 | Frank Luderer | Oxygen@ enrichment process for combustion air - is used for engines and fire-boxes, using reversible oxygen sorbent esp. per:fluorocarbon |
| DE4221593A1 (en) * | 1991-07-04 | 1993-01-14 | Normalair Garrett Ltd | Generation of oxygen@ from air |
-
2000
- 2000-06-16 DE DE10029882A patent/DE10029882A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2524242C2 (en) * | 1974-06-04 | 1986-10-16 | General Electric Co., Schenectady, N.Y. | Device for generating oxygen-enriched air |
| DE2654682C2 (en) * | 1975-12-02 | 1982-12-16 | Tokyo Shibaura Electric Co., Ltd., Kawasaki, Kanagawa | Device for separating gas mixtures with components of different mass by diffusion |
| DE4117829A1 (en) * | 1991-05-29 | 1992-12-03 | Frank Luderer | Oxygen@ enrichment process for combustion air - is used for engines and fire-boxes, using reversible oxygen sorbent esp. per:fluorocarbon |
| DE4221593A1 (en) * | 1991-07-04 | 1993-01-14 | Normalair Garrett Ltd | Generation of oxygen@ from air |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7179323B2 (en) | 2003-08-06 | 2007-02-20 | Air Products And Chemicals, Inc. | Ion transport membrane module and vessel system |
| US7335247B2 (en) | 2003-08-06 | 2008-02-26 | Air Products And Chemicals, Inc. | Ion transport membrane module and vessel system |
| US7425231B2 (en) | 2003-08-06 | 2008-09-16 | Air Products And Chemicals, Inc. | Feed gas contaminant removal in ion transport membrane systems |
| US7658788B2 (en) | 2003-08-06 | 2010-02-09 | Air Products And Chemicals, Inc. | Ion transport membrane module and vessel system with directed internal gas flow |
| US8114193B2 (en) | 2003-08-06 | 2012-02-14 | Air Products And Chemicals, Inc. | Ion transport membrane module and vessel system |
| US7771519B2 (en) | 2005-01-03 | 2010-08-10 | Air Products And Chemicals, Inc. | Liners for ion transport membrane systems |
| AT15581U1 (en) * | 2016-12-09 | 2018-03-15 | Plansee Se | membrane tube |
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