DE1544152B2

DE1544152B2 - Verfahren zur adsorptiven abtrennung von stickstoff aus luft

Info

Publication number: DE1544152B2
Application number: DE1966T0032605
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Tamura, Takaaki, Prof. Dr, Tokio
Priority date: 1965-11-30
Filing date: 1966-11-29
Publication date: 1977-10-13
Also published as: DE1544152C3; US3473296A; GB1163952A; DE1544152A1; FR1502458A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur adsorptiven Abtrennung von Stickstoff aus Luft, bei dem die Luft in eine ein natürliches Mineral als Adsorptionsmittel enthaltende Adsorptionssäule über einen Einlaß eingeführt und die von Stickstoff befreite Luft über einen Auslaß abgeführt wird, der Einlaß der Adsorptionssäule nach der Beladung des Adsorptionsmittels geschlossen wird, die Adsorptionssäule zur Desorption des Adsorptionsmittels evakuiert wird und anschließend die Adsorptionssäule mit Sauerstoff wieder aufgedrückt wird.

In der US-Patentschrift 29 44 627 und in den japanischen Patentschriften 14 529/60 und 25 969/63 sind bereits Gastrennungsverfahren vorbeschrieben, bei denen ein Adsorptionskreisprozeß benutzt wird, wobei das Adsorbens wiederholt mit einer oder mehreren Komponenten eines Gasgemisches beladen und desorbiert wird. Diese bekannten Verfahren besitzen den Vorzug, daß kein Erhitzen und Kühlen erforderlich ist und besonders im Falle der Sauerstoff- und/oder Stickstoffabtrennung aus der Luft, die bisher in erheblichem Umfange benötigte Arbeitsenergie, beispielsweise für eine Luftverflüssigungsanlage, dabei entfällt.

Ferner ist es durch die Veröffentlichung »Die Trennung von Molekülen mit Hilfe von Kristallsieben« in Brennstoff-Chemie Nr. 21/22, Band 35 (1954), S. 325 — 334 bekannt, natürliche Mineralien als Adsorptionsmittel für Gase zu verwenden. Ein Hinweis auf die erfindungsgemäß eingesetzten Adsorptionsmittel ergibt sich daraus nicht.

Bei dem aus der OE-PS 2 30 858 bekannten Verfahren ist auch die Abtrennung von Stickstoff aus Luft und damit die Gewinnung von Sauerstoff vorgesehen. Es wird dabei die Luft bei einem bestimmten Druck in eine Adsorptionssäule eingeleitet, so daß Stickstoff adsorbiert und ein Ablauf aus gereinigtem Sauerstoff erhalten wird. Nach der Entfernung des adsorbierten Stickstoffs durch Druckerniedrigung wird die Adsorptionssäule durch Einleiten der nicht adsorbierten Gaskomponente (Sauerstoff) wieder auf den für die Adsorption geeigneten Druck gebracht. Als Adsorptionsmittel werden verschiedene Arten von Metallaluminiumsilikaten verwendet. Die beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten speziellen Adsorptionsmittel sind aus dieser OE-PS dagegen nicht bekannt, auch nicht die vom Auslaß der Adsorptionssäule her erfolgende Evakuierung zur Desorption des geladenen Adsorptionsmittels.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Abtrennung von Stickstoff aus Luft bereitzustellen, bei dem die Gase in einer solchen Reinheit anfallen, daß diese als industriell brauchbarer Sauerstoff bzw. Stickstoff eingesetzt werden können, ohne daß diese einer weiteren Reinigungsbehandlung unterzogen werden müssen.

Diese Aufgabe wird beim Verfahren zur adsorptiven Abtrennung von Stickstoff aus Luft, bei dem die Luft in eine ein natürliches Mineral als Adsorptionsmittel enthaltende Adsorptionssäule über einen Einlaß eingeführt und die von Stickstoff befreite Luft über einen Auslaß abgeführt wird, der Einlaß der Adsorptionssäule nach der Beladung des Adsorptionsmittels geschlossen wird, die Adsorptionssäule zur Desorption des Adsorptionsmittels evakuiert wird und anschließend die Adsorptionssäule mit Sauerstoff wieder aufgedrückt wird, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Adsorptionsmittel ein gemahlenes und bei einer Temperatur zwischen 350 und 700⁰C entwässertes natürliches Mineral, welches aus SiO₂, AI2O3 und H₂O und 1 — 10 Gewichts-% der Gesamtmenge aus K₂O, Na₂O und CaO besteht, mit den Röntgenbeugungsdaten gemäß Tabelle I oder Tabelle II verwendet wird und daß die Adsorptionssäule zur Desorption des Adsorptionsmittels vom Auslaß her evakuiert wird.

Eine Ausführungsform des vorstehenden Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß das Trennungsverfahren automatisch durch die Anwendung von mindestens zwei Kreisprozessen durchgeführt wird und die automatische Steuerung durch Benutzen des Temperaturwechsels des Adsorbens, der durch den Wechsel der Adsorptionswärme verursacht wird, erfolgt.

Das erfindungsgemäße Verfahren liefert in erhöhter Ausbeute hochreinen Sauerstoff oder Stickstoff. Auf die Vergleichsuntersuchungen im Anschluß an das Beispiel wird diesbezüglich hingewiesen.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert:

F i g. 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Prinziparbeitsvorrichtung für die Durchführung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung;

F i g. 2 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der zwei Adsorptionseinheiten benutzt werden;

Fig.3 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit drei Adsorptionseinheiten;

F i g. 4 zeigt eine graphische Darstellung des Verhältnisses zwischen dem Sauerstoffgehalt und dem Volumen des während der Beladungs-Adsorptionsstufe abgegebenen Gases.

In der F i g. 1 ist eine Adsorptionsvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dar-

gestellt. Die Adsorptionsvorrichtung besteht aus einer Säule, die das Adsorptionsmittel Centhält. Der Einlaß A ist für das Einführen der Luft und ein Auslaß B zum Abziehen der von Stickstoff befreiten Luft, und der Einlaß und der Auslaß ist jeweils mit einer Absperrvorrichtung ausgerüstet.

In der ersten Desorptionsstufe ist der Hahn des Einlasses geschlossen und die Adsorptionssäule wird durch den Auslaß B mit Hilfe einer nicht eingezeichneten Vakuumpumpe oder dergleichen evakuiert. In der Rückführungsstufe wird in der Adsorptionssäule von Stickstoff befreite Luft (Sauerstoff) bis zu einem vorbestimmten Druck eingeleitet.

In der Adsorptions-Beladungsstufe wird Luft in die Adsorptionssäule durch den Einlaß A eingeführt, nachdem der Hahn des Auslasses geöffnet ist, bis der leichter adsorbierbare Stickstoff am Auslaß D der Adsorptionssäule erscheint Während dieses Vorgangs verläßt das Rückführungsgas und die weniger leicht adsorbierbare Gaskomponente (Sauerstoff) die Adsorptionssäule durch den Auslaß B.

Wenn der leicht adsorbierbare Stickstoff das Auslaßende D der Adsorptionssäule erreicht, wird die Einführung der Luft abgebrochen und nach dem Schließen des Einlaßhahnes wird der Desorptionsvorgang wiederholt. Beim Desorptionsvorgang wird der adsorbierte Stickstoff gewonnen. Zum Nachweis des Auftretens von Stickstoff am Auslaßende D der Säule kann eine Gasanalyse, vorzugsweise durch eine Temperaturmessung durchgeführt werden. Durch die Sättigung des Adsorptionsmittels mit Stickstoff wird ein Temperaturwechsel durch den Wechsel der Adsorptionswärme in dem System verursacht und so kann durch das Messen des Temperaturwechsels des Adsorptionsmittels durch eine geeignete Meßvorrichtung der vorstehend genannte Effekt gemessen werden. Das Temperaturmessungssystem ist besonders für das automatische Arbeiten der Vorrichtungen gemäß den Fig.2 und 3 zur Durchführung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung geeignet.

Wenn eine einzelne Adsorptionssäule, wie in F i g. 1 gezeigt, benutzt wird, wird die Dauer der Luftzuführung geeignet gewählt. Der zunächst den Auslaß verlassende hochreine Sauerstoff wird in einen Gasometer überführt. Danach wird die Gasfraktion, die vom Auslaß kommt, in einem Gasometer für weniger reines Gas gelagert.

Die Geschwindigkeit des Luftstromes während der Adsorptions-Beladungsstufe wird durch die Art des Adsorptionsmittels, der Arbeitstemperatur und der Korngröße des Adsorptionsmittels beeinflußt und wird vorzugsweise experimentell vorgewählt, um die geeignete Gasgeschwindigkeit zu erhalten.

Bei der praktischen Ausführung des vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahrens wird für den ersten oder Initial-Rückführungsvorgang ein reines Rückführungsgas aus einer äußeren Gasquelle benutzt. Später, wenn das hochreine Gas in der Adsorptions-Beladungsstufe des vorliegenden Verfahrens abgegeben wird, kann dieses in den späteren Rückführungsstufen Verwendung finden.

Die Erfindung wurde bisher unter Benutzung einer einzigen Adsorptionsvorrichtung beschrieben, aber die Erfindung ist wirtschaftlicher ausführbar, wenn man zwei oder mehr Adsorptionseinheiten benutzt, wie dies die F i g. 2 und 3 verdeutlichen.

In der F i g. 2 ist eine Ausbildung der Vorrichtung für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt, bei dem zwei Adsorptionseinheiten Verwendung finden. Die Gaseinlaßhähne A\ und A2 sind verbunden mit den Gaseinlässen der Adsorptionssäulen C\ und C2 und die Gasauslaßhähne B\ und B₂ und die Gasentladehähne D\ und Di sind mit der Vakuumpumpe (nicht eingezeichnet) und mit den Gasauslässen der Säulen Q bzw. C2 verbunden. Der Einlaß der ersten Adsorptionssäule Q ist mit dem Auslaß der zweiten Adsorptionssäule Ci mittels einer Verbindungsleitung über einen Hanh Vi und der Auslaß der ersten Säule ist mit dem Einlaß der zweiten Säule mittels einer Verbindung durch den Hahn V2 verbunden.

In der Praxis wird der Desorptionsvorgang mittels der Vakuumpumpe in der Adsorptionssäule C\ durch öffnen des Hahnes D\ ausgeführt, während alle anderen Hähne geschlossen bleiben und dann nach dem Verschließen des Hahnes D\ und dem öffnen des Hahnes B\ wird Sauerstoff durch den geöffneten Hahn in die erste Säule geleitet, bis der Druck in der Säule einen bestimmten Wert erreicht. Danach wird der Hahn A\ geöffnet und Luft wird in die erste Säule durch den Hahn A\ eingeführt, wobei das Rückführungsgas verdrängt und Stickstoff adsorbiert wird. Während des Adsorptionsbeladungsvorganges in der ersten Säule wird die zweite Adsorptionssäule Ci dem Desorptionsvorgang unterworfen durch Evakuieren durch den Hahn Di und dann das Gas mit der weniger leicht adsorbierbaren Gaskomponente (Sauerstoff) in die zweite Säule durch den Hahn B₂, wie bei der ersten Säule schon beschrieben, eingeleitet. Danach wird sofort, bevor die leichter adsorbierbare Gaskomponente (Stickstoff) durch den Hahn B\ tritt (dies kann durch Messen des Temperaturwechsels in der Säule, wie schon früher beschrieben, festgestellt werden), der Hahn V₂ geöffent und der Hahn B\ geschlossen. Wenn die Dichte der weniger leicht adsorbierbaren Gaskomponente in der Gasfraktion, die durch den Hahn B\ strömt, die gleiche wie in der Luft ist, wird der Hahn A₂ geöffnet und der Hahn Vi geschlossen.

Wenn die zweite Adsorptionssäule sich in der Adsorptionsbeladungsstellung befindet, wird die erste Säule Ci dem Desorptionsvorgang unterworfen und durch öffnen des Hahnes D\ und dann nach Schließen des Hahnes D\ und öffnen des Hahnes B\ wird die erste Säule erneut dem Rückführungsvorgang unterworfen. Danach wird, bevor die Gasfraktion, die das leicht adsorbierbare Gas enthält, den Hahn Bi erreicht, der Hahn B₂ geschlossen und der Hahn Vj geöffnet. Wenn die Dichte der weniger leicht adsorbierbaren Gaskomponente in der Gasfraktion bei dem Hahn B₂ die gleiche wie in der Gasmischung (Luft) bei dem Hahn A₂ wird, wird der Hahn A\ geöffnet und die Hähne V\ und A₂ werden geschlossen, wobei der ganze Kreis des Adsorptionsverfahrens beendet ist, während kontinuierlich die Luft getrennt wird und die Anlage in ihren Ausgangszustand zurückkehrt.

F i g. 3 verdeutlicht eine andere Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei drei Adsorptionseinheiten Verwendung finden. Die Hähne V₄, V₅ und V₆ sowie V₇, Vs und Vg sind mit den Gaseinlässen und Gasauslässen der Adsorptionssäulen Ci, Ci, C3 und die Hähne Vi₀, Vn und Vi 2 mit den Auslässen der Säulen verbunden. Die Säulen sind untereinander durch Leitungen mit den Hähnen Vi, V₂ und V3 verbunden. Die einzelnen Arbeitsstufen für die in F i g. 3 gezeigte Anlage und die dazugehörigen Hahnstellungen können der folgenden Tabelle entnommen werden.

Arbeits kreis prozeßstufe	Arbeitsstellung der drei Säulen in jeder Kreisstufe	ibp.	-Pf.
Nr. 1	C, ad -*
	C₂ fb.
	C₃ de.	- pf.
Nr. 2	C, ibp.
	C₂ ad.
	C₃ de.
Nr. 3	C, de.	* ibp.
	T₂ ad. -
	C₃ fb.
Nr. 4	C₁ de.	-Pf.
	C₂ ibp.
	C₃ ad.
Nr. 5	C,fb.
	C₂ de.	C₃ ad. -* ibp.
	Cad.
Nr. 6	C₂ de.
	C₃ ibp.
Hierbei zeigt

Stellung jeden Hahnes

V_x V₂

V₃

V₁ K₈

■■+■ ■■+■

+ den Hahn in seiner geöffneten Stellung an;

- zeigt den Hahn in der geschlossenen Stellung an;

ad. bedeutet, daß die Adsorptionssäule sich in der Adsorptions-Beladungsstufe befindet;

fb. zeigt an, daß die Säule sich im Rückführungszustand befindet;

de. zeigt die Säule in der Desorptionsstellung;

ibp. zeigt die Säule in dem Stadium, bevor Stickstoff durch den Auslaßhahn der Säule hindurchgeht;

pf. zeigt die Säule in dem Zustand, bei dem der Austritt von Stickstoff durch den Auslaßhahn beendet ist.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann hochreiner Sauerstoff mit über 99% Reinheit aus Luft gewonnen werden.

Das Adsorbens, das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt wird, um Stickstoff aus der Luft abzutrennen, ist das natürliche Mineral, welches hauptsächlich aus SiOa AI2O3 und H2O besteht und 1 — 10 Gew.-% als Gesamtmenge aus K2O, Na₂O und CaO enthält und das Röntgenstrahlenbeugungsbild besitzt, das in der Tabelle I oder II angegeben ist Die Röntgenbeugungsbilder wurden" mit Hilfe von Pulveraufnahmen unter Verwendung von Kupfer-K«-Strahlung in üblicher Weise erhalten.

40	Ä	2,90	0,03	10 ///,)	Ä	2,04	0,03	10 Uk
	2,85	0,03	3	1,96	0,03	2
	2,71	0,03	0-2	1,88	0,02	1
45	2,58	0,03	1	1,82	0,02	1
	2,53	0,03	1	1,82	0,02	1
	2,49	0,03	2	1,79	0,02	0-2
	2,47	0,03	0-4	1,53	0,02	1
	2,45	0,03	0-3			1
50		0-2

Tabelle II Tabelle I

Ä	13,9	0,1	10 l/k	Ä	4,05	0,10	10 Uk
9,1	0,1	2	4,01	0,05	0-6
6,6	0,1	4	3,85	0,03	7
6,5	0,1	4	3,81	0,10	2
6,1	0,1	2	3,77	0,05	0-4
5,83	0,05	2	3,48	0,03	1
4,55	0,05	2	3,40	0,03	10
4,30	0,10	2	3,35	0,10	5
4,26	0,10	0-5	3,23	0,03	0-8
4,08	0,10	0-2	3,10	0,03	6
	0-4		0-1

55 ;	0,1	10 UI₀	3,98	Ä	0,05	10IZI₀
9,10	0,1	7	3,85	0,05	10
7,99	0,1	4	3,81	0,10	2
6o 6,82	0,08	2	3,77	0,05	0-4
5,85	0,08	5	3,47	0,03	2
5,29	0,05	2	3,34	0,10	7
5,12	0,05	3	3,35	0,03	0-8
4,67	0,10	2	3,22	0,03	5
S₅ 4,30	0,10	0-5	3,18	0,03
4,26	0,10	0-2	3,15	0,03	4
4,08	0,10	0-4	2,99	0,03	4
4,05	0-6	0-1

Fortsetzung

Λ	2,98	0,03	10 ///„	2,46	Λ	0,02	K)///,,
2,89	0,03	4	2,45	0,03	2
2,85	0,03	4	2,02	0,02	0-2
2,81	0,03	. 0-2	1,95	0,02	0,5
2,74	0,03	3	1,87	0,02	0,05
2,53	0,02	1	1,81	0,02	0,5
2,49	0,03	2	1,72	0,02	0-2
2,47	0,03	0-4			0,5
	0-3

Die Werte der Stellung des Röntgenbeugungsbildes und der spezifischen Intensität 10 l/h kann leicht in Abhängigkeit von der benutzten Apparatur und der hierfür benutzten Meßgeräte, der Feuchtigkeit und Temperatur bei der Messung und durch die Art und 20 Formel Weise der Anordnung der Kristalle abweichen. Aber solche Variationen sind nicht so wesentlich, um das nützliche, dazugehörige anorganische Material definieren zu können.

Das anorganische Material, wie es in der Tabelle I angegeben ist, kommt hauptsächlich im Tohoku- und Chogoku-Bezirk in Japan vor und das anorganische Material, wie in der Tabelle II beschrieben ist, kommt im Tohoku- und Kyushu-Bezirk in Japan vor. Das Gesteinsmaterial wird zu Teilchen von 0,28 bis 1,7 mm zerkleinert und danach einer Dehydratisierungsbehandlung unterzogen, um durch Erhitzen das Kristallwasser zu entfernen. Die Dehydratisierung wird durch Erhitzen auf 350 bis 700⁰C, vorzugsweise 400 bis 650⁰C bewirkt.

Die Erfindung wird durch das folgende Beispiel erläutert:

Beispiel
Das Gesteinsmaterial mit der folgenden chemischen

Gefunden

SiO₂

Gew.-%

Al₂O₃

Gew.-%

MgO

Gew.-%

Na₂O

Gew.-% Fe₂O₃

Gew.-%

CaO

Gew.-%

K₂O

Gew.-%

Glühverlust Gew.-%

66,68

11,30

1,14

0,43 0,89

1,86

4,25

14,01

und dem Röntgenbeugungsbild gemäß Tabelle II wurde bis zu einer Korngröße von 0,52 bis 0,83 mm gemahlen. 95,6 g des Mahlproduktes wurden in eine vertikal aufgestellte Röhre von 1,2 cm Durchmesser und 112 cm Länge gefüllt. Spitze und Boden der Röhre besitzen Absperrhähne. Die Entwässerung des Gesteinsmaterials wurde durch Erhitzen auf etwa 600⁰C bewirkt. Anschließend ließ man das eingefüllte Material in dem Rohr bei etwa 1 mm Quecksilberdruck auf Raumtemperatur erkalten.

Danach ließ man 99,9% reinen Sauerstoff in die Röhre einströmen, bis der Innendruck den Atmosphärendruck erreichte. Das Volumen des benötigten Sauerstoffs betrug 352 ml. Dann wurde der obere Hahn geöffnet und leicht komprimierte Luft wurde nach Trocknen und nach Entfernen des CO2 in das Rohr mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 200 ml/min eingeführt Gleichzeitig wurde der untere Hahn geöffnet, um das Füllgas abzuziehen. Durch diese Arbeitsweise wurden 480 ml reiner Sauerstoff mit einem Reinheitsgrad von 99,9% erhalten, wobei in dieser Menge 352 ml Sauerstoff, der für die Rückführungsstufe eingesetzt war, enthalten sind. Danach, während die nächsten 15 ml des abgeführten Gases ausströmten, wurde die Reinheit des Sauerstoffs plötzlich auf die der Luft abgesenkt.

Andererseits, wenn die gleiche Luft in die evakuierte Röhre mit der gleichen Füllung ohne Anwendung der Rückführungsmethode eingeführt wurde, war der Durchschnitts-Sauerstoffgehalt des so erhaltenen Gases des gleichen Volumens aus dem Auslaß der Röhre etwa 40% und der Sauerstoffreinheitsgrad in der zuerst abgezogenen Gasfraktion war weniger als 85%.

In der F i g. 4 ist das Verhältnis zwischen dem Gehalt des Sauerstoffs in Vol% am Auslaßende der Röhre und das Volumen in ml des abgegebenen Gases dargestellt. Die Kurve zeigt mit der gestrichelten Linie die Arbeitsweise ohne Rückführung und die ausgezogene Linie zeigt das Ergebnis für die Anwendung des Rückführungsvorganges.

35

45 Die Aktivität des erfindungsgemäß verwendeten vorbehandelten Adsorptionsmittels hinsichtlich der Abtrennung von Stickstoff aus Luft und damit Gewinnung von reinem Sauerstoff kann man mit der Menge des während eines Verfahrenszyklus (Desorptions-, Sauerstoffzurückführungs- und Adsorptionsstufe) zusätzlich hergestellten Sauerstoffs mit einer Reinheit von 99,9% per Gewicht des verwendeten Adsorbens (kg) unter den im Beispiel der vorliegenden Erfindung angegebenen Arbeitsbedingungen bestimmen.

γ
So ist der Wert τ— für das Gesteinsmaterial mit den

Röntgenbeugungsdaten gemäß Tabelle II, welches zur Clinoptilolitgruppe gehört, aufgrund der zahlenmäßigen Angaben im Beispiel 1,341 pro kg (errechnet aus

Γ (480 - 352)1 L 95,6 J

gemäß dem Beispiel) und wird im folgenden als »effektiver Sauerstoffwert« bezeichnet.

Der effektive Sauerstoff, der mit Hilfe der Untersuchungsergebnisse unter den im Beispiel angegebenen Arbeitsbedingungen berechnet werden soll, zeigt nämlich, wie groß die Kapazität des verwendeten Adsorptionsmittels für den reinen Sauerstoff aus Luft ist.

So betrug der »effektive Sauerstoffwert« des Gesteinsmaterials mit den Röntgenbeugungsdaten gemäß Tabelle I, welches zur Mordenitgruppe gehört, ungefähr 2-2,4 l/kg.

Man findet in Japan ungefähr 30 Arten von Mordenit. Der »effektive Sauerstoffwert« des Mordenits mit den Röntgenbeugungsdaten gemäß der Tabelle HI, der in der Nähe von Yokoteshi, Yamagata-Präf., Japan, abgebaut wird, ist 0,6 und zeigt lediglich etwa ein Viertel der Aktivität im Vergleich zum erfindungsgemäß verwendeten Mordenit gemäß der Tabelle I (nach gleicher thermischer Vorbehandlung).

709 541/5

Tabelle III	10///,,	A	10 ///ρ
Ä	1	3,40	4
13,6	5	3,21	5 ■■■ ■
9,03	1	2,98	1
6,56	2	2,85	3
5,83	2	2,71	1
5,12	3	2,56	2
4,53	6	2,05	1
4,02	2	1,95	1
3,85	1	1,88	2
3,75	10	1,79	1
3,43

Mordenit mit den Röntgenbeugungsdaten gemäß der nachstehenden Tabelle IV, der in den USA gefunden wurde, besitzt einen »effektiven Sauerstoffwert« von etwa 03.

Tabelle IV

Wenn ein derartiger Mordenit (mit einer schlechten Aktivität) als Adsorptionsmittel zur Abtrennung von Stickstoff aus der Luft verwendet wird, muß man eine viermal größere Menge des Gesteinsmaterials einsetzen, so daß ein entsprechend vergrößerter Energieverbrauch und eine entsprechend vergrößerte Betriebsanlage erforderlich werden, oder bei gleicher Betriebsanlage kann man wegen der schnellen Zyklen bei der Desorption eine Überlastung der Steuereinrichtung, wie den automatischen Schaltern, nicht vermeiden. Durch die Anwendung der Gesteinsmaterialien mit den Röntgenstrahlenbeugungsdaten gemäß Tabelle I und II ist eine wirkungsvolle und wirtschaftliche Verwirklichung der adsorptiven Abtrennung von Stickstoff aus Luft im industriellen Maßstab möglich.

Der effektive Sauerstoffwert der weiteren bekannten Mordenite — außer den erfindungsgemäßen Mordeniten — fällt in den Bereich zwischen 0j6 bis 1,0. Ein

30

A	Ι0//Λ,	A	10 ///_(l
13,8	1	3,767	1
9,02	4	3,463	5
7,89	1	3,336	10
6,73	2	3,206	4
6,60	2	3,184	4
5,79	1	2,976	3
5,24	1	2,891	2
5,09	1	2,882	1
4,64		2,736	1
4,50	2	2,520	1
4,25	2	2,453	1
4,13	1	2,285	1
3,966	8	2,241	0,5
3,831	2

Die Tabellen HI und IV geben die Röntgenbeugungsdaten von den vorstehend genannten Mordeniten aus Yokoteshi (Japan) und USA wieder. Die ermittelten Röntgenbeugungsdaten der bekannten Mordenite stehen in Obereinstimmung mit den Angaben in dem Buch »Rock-Forming Minerals VoL 4 Framework Silicates«, Deer, Howie und Zussmann, Verlag Longmans, London 1963, S. 412 und 417.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur adsorptiven Abtrennung von Stickstoff aus Luft, bei dem die Luft in eine ein natürliches Mineral als Adsorptionsmittel enthaltende Adsorptionssäule über einen Einlaß eingeführt und die von Stickstoff befreite Luft über einen Auslaß abgeführt wird, der Einlaß der Adsorptionssäule nach der Beladung des Adsorptionsmittels geschlossen wird, die Adsorptionssäule zur Desorption des Adsorptionsmittels evakuiert wird und anschließend die Adsorptionssäule mit Sauerstoff wieder aufgedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Adsorptionsmittel ein gemahlenes und bei einer Temperatur zwischen 350 und 700⁰C entwässertes natürliches Mineral, welches aus SiO₂, Al₂O₂ und H₂O und 1-10 Gew.-% der Gesamtmenge aus K₂O, Na₂O und CaO besteht, mit den Röntgenbeugungsdaten gemäß Tabelle I oder Tabelle II verwendet wird und daß die Adsorptionssäule zur Desorption des Adsorptionsmittels vom Auslaß her evakuiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennungsverfahren automatisch durch die Anwendung von mindestens zwei Kreisprozessen durchgeführt wird und die automatische Steuerung durch Benutzen des Temperaturwechsels des Adsorbens, der durch den Wechsel der Adsorptionswärme verursacht wird, erfolgt.