DE19723564C2

DE19723564C2 - Device for the production of oxygen or nitrogen

Info

Publication number: DE19723564C2
Application number: DE1997123564
Authority: DE
Inventors: Bernd Hoffmann; Werner Jahn
Original assignee: POESCHL WERKE GmbH
Current assignee: POESCHL WERKE GmbH
Priority date: 1997-06-05
Filing date: 1997-06-05
Publication date: 2000-05-25
Anticipated expiration: 2017-06-06
Also published as: DE19723564A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Gewinnung von Sauerstoff oder Stickstoff nach dem Druckwechseladsorbtions verfahren (PSA-Verfahren) bestehend aus mindestens zwei Ad sorbtionsbehältern, die in gleichen Zeitintervallen wechsel seitig zu- und abschaltbar sind, wobei zwischen den Ablei tungen der Behälter eine Verbindungsleitung vorgesehen ist mit druck- und mengenregelnder Einrichtung, welche die ge wonnenen Gasmengen für die Rückspülung der Adsorbtionsbe hälter steuert.The invention relates to a device for the extraction of Oxygen or nitrogen after the pressure swing adsorption procedure (PSA procedure) consisting of at least two ad sorbent containers that change at the same time intervals side can be switched on and off, with between the Ablei lines of the container a connecting line is provided with pressure and quantity regulating device, which the ge recovered gas quantities for backwashing the Adsorbtionsbe container controls.

Ein derart verwendetes Druckwechseladsorbtionsverfahren ist beispielsweise aus der DE-PS 32 07 089 bekannt. Dieses Ver fahren läßt sich kurz so darstellen, daß üblicherweise Luft einen Zyklus durchläuft, der folgende Phasen umfaßt: (1) Adsorbtion bei niedrigem Druck, (2) Aufdrücken auf den hohen Druck, (3) Spülen bei dem hohen Druck und Abführen von angereichertem Abgas, d. h. der unreinen, weniger leicht adsorbierbaren oder leichten Komponente, und (4) Druckmin derung, wobei die leicht adsorbierbare oder schwere Kompo nente bei niedrigem Druck als gewünschtes Produktgas mit ge steigerter Reinheit freigesetzt wird. Für die Durchführung dieser Verfahren ist aus der DE-PS 32 07 089 eine Anlage bekannt, die aus drei Adsorberbetten besteht, um das Ein satzgas, welches in der Regel aus Stickstoff und Sauerstoff besteht, zu zerlegen. Diese Anlagen sind sehr kompakt und in der Auslegung, bedingt durch die Vielzahl der Ventile und deren Steuerung, sehr kostenaufwendig. Such a pressure swing adsorption method is known for example from DE-PS 32 07 089. This method can be briefly represented in such a way that usually air goes through a cycle which comprises the following phases: ( 1 ) adsorption at low pressure, ( 2 ) pressing on the high pressure, ( 3 ) purging at the high pressure and removal of enriched Exhaust gas, ie the impure, less easily adsorbable or light component, and ( 4 ) pressure reduction, the easily adsorbable or heavy component being released at low pressure as the desired product gas with increased purity. For the implementation of this method, a system is known from DE-PS 32 07 089, which consists of three adsorber beds in order to disassemble the one gas, which usually consists of nitrogen and oxygen. These systems are very compact and very expensive to design due to the large number of valves and their control.

Dazu ist es nur erforderlich, die Drossel in der Verbin dungsleitung zwischen den Produktgasableitungen der Adsorb tionsbehälter durch eine Drossel auszutauschen, die ein verändertes Verhältnis der Länge zum Durchmesser der Dros selbohrung aufweist, damit die benötigte Rückspülgasmenge sichergestellt ist. Auf diese Weise ist es möglich, kleinere Vorrichtungen mit einer geringen Kapazität kostengünstig auch für größere Kapazitäten verfügbar zu machen und/oder die Vorrichtungen auch bei stark schwankender Kapazität wirtschaftlich auszulegen und zu betreiben, indem je nach Bedarf an Produktgas zusätzliche Paare der Adsorbtions behälter entweder paarweise abgeschaltet oder zugeschaltet werden.All that is required is the throttle in the connec line between the product gas discharge lines of the Adsorb tion container to be replaced by a throttle, the one changed ratio of length to diameter of Dros Selbohrung so that the required amount of backwashing gas is ensured. In this way it is possible to have smaller ones Low capacity devices are inexpensive also available for larger capacities and / or the devices even with strongly fluctuating capacity to design and operate economically, depending on Product gas needs additional pairs of adsorbents containers either switched off in pairs or switched on become.

Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Drossel als druck- und mengenregelnde Einrichtung weitere zahlreiche Vorteile gegenüber der herkömmlichen Regeleinrichtung auf. So kann z. B. mit einer derartig ausgebildeten Drossel eine Kleinst anlage mit einer Quantität von kleiner 30 m³/h oder eine industrielle Anlage, die möglicherweise durch eine entspre chende Ausführungsform, beispielsweise in Modulbauweise, bei steigendem Bedarf ohne großen Aufwand auch noch erweiterungs fähig ist, sehr wirtschaftlich betrieben werden, ohne das veränderte oder speziell ausgeführte Regeleinrichtungen benötigt werden.In addition, the throttle according to the invention as a pressure and quantity regulating device has numerous other advantages over the conventional regulating device. So z. B. with such a throttle a small system with a quantity of less than 30 m ³ / h or an industrial system, which may be expandable with a corresponding need, for example in modular design, with increasing demand without great effort, very much be operated economically without the need for modified or specially designed control devices.

Der geringe geräte- und regeltechnische Aufwand bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Drossel macht es aber auch möglich, daß insbesondere kleine mobile Anlagen sehr anwen dungsfreundlich ausgeführt werden können.The low equipment and control engineering effort at Application of the throttle according to the invention also makes it possible that small mobile systems in particular are very useful can be carried out easily.

Weiterhin kann eine Anlage mit der erfindungsgemäßen Drossel trotz der grundsätzlichen Notwendigkeit der Verwendung von Druckluft beim Druckwechselverfahren mit oder ohne eigenen Kompressor ausgeführt werden, weil die Drossel auch für den Anschluß an zentrale Druckluftquellen des Betreibers geeignet ist. Furthermore, a system with the throttle according to the invention despite the basic need to use Compressed air in the pressure change process with or without your own Compressor because the throttle is also designed for the Suitable for connection to central compressed air sources of the operator is.

Darüber hinaus kann die Kapazität einer derartigen Anlage nicht oder nur mit einem erheblichen Kostenaufwand dem Be darf an Produktgas angepaßt werden, der beispielsweise beim Sommerbetrieb, infolge des höheren Verlustes an Sauerstoff, größer ist als im Winterbetrieb.In addition, the capacity of such a system not or only with a considerable cost to the Be may be adapted to product gas, for example, at Summer operation, due to the higher loss of oxygen, is larger than in winter.

Aus der DE-OS 34 23 968 A1 ist eine modular aufgebaute Vor richtung zur industriellen Sauerstoffkonzentration nach dem PSA-Verfahren bekannt, die auf verhältnismäßig großmaßstäb liche industrielle Anlagen ausgerichtet ist. Diese Vor richtung besteht aus vier Modulen und zwar aus einem ersten Modul, das wenigstens eine Gasadsorbtionseinrichtung zur Durchführung der Gastrennung umfaßt; einem zweiten Modul, das einen Zwischenbehälter zum Sammeln einer im ersten Modul getrennten Gaskomponente umfaßt; einem dritten Modul, das Einrichtungen zur Zuführung des Gasgemisches zum ersten Modul und zur Ableitung des Abgases vom ersten Modul umfaßt und einem vierten Modul, das Einrichtungen zur Überleitung der einen Gaskomponente vom ersten Modul zum zweiten Modul und zur Zuführung von Gas zum ersten Modul für die Spülung des ersten Moduls umfaßt; sowie Einrichtungen zur hydraulischen, elektrischen und mechanischen Verbindung der vier Module. Diese Vorrichtung ist ausschließlich für Grobanlagen ge eignet. Darüber hinaus kann, wenn überhaupt möglich, die Quantitätsbreite des zu erzeugenden Produktgases nur in geringen Grenzen verändert werden, so daß die Quantität bei einem wechselnden Bedarf vom Betreiber nicht dem tatsäch lichen Verbrauch angepaßt werden kann. Die Folge kann sein, daß einerseits bei einer geringeren Abnahme von Produktgas aus dem Zwischenbehälter ein Teil des Produktgases an die Atmosphäre abgegeben werden muß und andererseits bei einem zeitweisen größeren Bedarf keine ausreichende Menge an Pro duktgas im Zwischenbehälter zur Verfügung steht.From DE-OS 34 23 968 A1 is a modular structure Direction to industrial oxygen concentration after the PSA process known on a relatively large scale industrial plants. This before direction consists of four modules, namely a first Module that at least one gas adsorption device Performing gas separation includes; a second module, the one intermediate container for collecting one in the first module includes separate gas component; a third module that Devices for supplying the gas mixture to the first module and for discharging the exhaust gas from the first module and a fourth module, the facilities for the transition of the a gas component from the first module to the second module and for supplying gas to the first module for purging the includes first module; as well as hydraulic, electrical and mechanical connection of the four modules. This device is only for rough systems is suitable. In addition, if at all possible, the Quantity range of the product gas to be generated only in small limits can be changed so that the quantity at a changing need by the operator not the actual Lichen consumption can be adjusted. The result may be that on the one hand with a smaller decrease in product gas part of the product gas from the intermediate container to the Atmosphere must be given and on the other hand at one occasionally larger need not a sufficient amount of pro duct gas is available in the intermediate tank.

Aus der EP 0 207 686 ist eine Vorrichtung bekannt, die aus mindestens zwei Adsorbtionsbehältern besteht, die durch eine T-förmige Verbindungsleitung miteinander verbunden sind. Diese Verbindungsleitung verbindet die Ableitungen der Ad sorbtionsbehälter mit einem Sensor, mit dem der Partial druck des abgezweigten Gases aus dem in der Adsorbtionsphase befindlichen Adsorbtionsbehälter gemessen wird. Mit diesem ermittelten Wert wird ein Ventil gesteuert, über das zum einen die Menge der zuzuführenden komprimierten Luft zu und zum anderen das abzuführende Abgas zum Rückspülen für den abgeschalteten Adsorbtionsbehälter aus dem in der Adsorb tionsphase befindlichen Adsorbtionsbehälter bestimmt wird. Der Steuer- und Regelaufwand für diese Vorrichtung ist jedoch sehr hoch und unwirtschaftlich, insbesondere wenn eine der artige Anlage als industrielle Großanlage eingesetzt werden soll. Durch die Regelung der zuzuführenden Luft zu dem sich in der Adsorbtionsphase befindlichen Adsorbtionsbehälter über den gemessenen Partialdruck steht an den Drosseln kein gleichmäßiger Druck und damit keine gleichmäßige Menge zur Rückspülung des abgeschalteten Adsorbtionsbehälters an. Folglich herrschen nicht bei jeder Rückspülung die gleichen Verhältnisse beim Rückspülen vor. Ungleichmäßige Verhältnisse beim Rückspülen beeinflussen aber die gewünschte Gaskonzen tration.A device is known from EP 0 207 686 which consists of there is at least two adsorption containers, which are replaced by one T-shaped connecting line are interconnected. This connecting line connects the derivatives of the ad sorbent container with a sensor with which the partial pressure of the branched gas from the in the adsorption phase located adsorption container is measured. With this determined value, a valve is controlled via which to the amount of compressed air to be supplied to and on the other hand, the exhaust gas to be removed for backwashing for the switched off adsorption container from the in the adsorb tion phase located adsorption container is determined. The control effort for this device is, however very high and uneconomical, especially if one of the like plant can be used as a large industrial plant should. By regulating the air to be supplied to the adsorption container in the adsorption phase There is nothing on the throttles above the measured partial pressure uniform pressure and therefore not a uniform amount for Backwash of the switched off adsorption container. Consequently, the same does not apply to every backwash Backwash conditions before. Uneven conditions when backwashing, however, influence the desired gas concentrations tration.

Darüber hinaus sind die Drosseln in der Verbindungsleitung weitgehend zueinander abzustimmen, damit die Rückspülung des jeweils abgeschalteten Adsorbtionsbehälters effektiv durch geführt werden kann. Diese Abstimmung ist infolge der un gleichmäßigen anliegenden Druckverhältnisse in den Adsorb tionsbehältern nicht oder nur mit hohem regeltechnischen Aufwand möglich.In addition, the chokes are in the connecting line largely to coordinate with each other, so that the backwash of the each effectively switched off adsorption container can be performed. This vote is due to the un even pressure conditions in the adsorb tion containers not or only with high control technology Effort possible.

Die Aufgabe der Erfindung ist, die eingangs erwähnten Vor richtungen in der Weise zu verbessern, daß mit geringem Steuer- und Regelaufwand konstante Mengen- und Druck verhältnisse bei der Rückspülung vorherrschen und daß ohne weiteren regeltechnischen Aufwand die Anlage an den ge wünschten Reinheitgrad oder die Menge des zu erzeugenden Gases anpaßbar oder erweiterbar ist.The object of the invention is the aforementioned to improve directions in such a way that with little Control and regulation effort constant quantity and pressure prevail conditions in the backwashing and that without further control engineering effort the system to the ge desired degree of purity or the amount to be produced Gases is adaptable or expandable.

Ausgehend von dem bekannten Druckwechseladsorbtionsverfahren wird die Erfindung dadurch gelöst, daß die druck- und mengen regelnde Einrichtung aus einer einzigen Drossel (6) in der Verbindungsleitung (5) besteht, die einen Drosselkörper (28) und eine Drosselbohrung (29) aufweist, die an ihren gegen überliegenden Enden mit annähernd gleichen Senkungen (30a, 30b) versehen ist.Based on the known pressure swing adsorption process, the invention is achieved in that the pressure and quantity regulating device consists of a single throttle ( 6 ) in the connecting line ( 5 ), which has a throttle body ( 28 ) and a throttle bore ( 29 ) which their opposite ends are provided with approximately the same depressions ( 30 a, 30 b).

Durch diese Drossel wird gewährleistet, daß die Adsorbtions behälter mit ihren Adsorberbetten durch die wechselseitige Arbeitsweise maximal für eine wirtschaftliche und effektive Trennung des zugeführten Einsatzgases, beispielsweise in Sauerstoff und Abgas, ausgenutzt werden können. Vielmehr durch eine derartig ausgebildete Drossel in der Leitung zwischen den Ableitungen der Adsorbtionsbehälter kann der Druck und die Menge für die Rückspülung, der wechselseitig abschaltbaren Behälter, exakt vorbestimmt und konstant gehalten werden, wodurch gewährleistet ist, daß der abge zweigte Teilstrom aus dem abgeführten Produktgas für die jeweilige Rückspülung immer mit gleichem Druck und gleicher Menge anliegt. Damit kann der Aufwand an notwendiger Steuer- und Regel- sowie Ventiltechnik auf ein Minimum reduziert werden, was u. a. dazu führt, daß diese Vorrichtung sehr wirtschaftlich ausgelegt und betrieben werden kann. Aber auch die Erweiterung und die Einstellung des Reinheitsgrades ist ohne weiteren regeltechnischen Aufwand möglich. Zu diesem braucht nur die Drossel durch eine Drossel ausgetauscht wer den, bei der das Verhältnis zwischen der Länge und dem Durchmesser der Drosselbohrung verändert ist.This throttle ensures that the adsorption container with their adsorber beds through the mutual Working method maximum for an economical and effective Separation of the feed gas supplied, for example in Oxygen and exhaust gas, can be used. Much more by a throttle designed in this way in the line between the derivatives of the adsorbent can Pressure and the amount for backwashing, the reciprocal switchable container, exactly predetermined and constant are kept, which ensures that the abge branched partial stream from the discharged product gas for the backwashing always with the same pressure and the same Quantity is pending. This means that the necessary tax and control and valve technology reduced to a minimum become what u. a. leads to this device very much can be designed and operated economically. But also is the expansion and adjustment of the degree of purity possible without further technical control effort. To this only needs to replace the throttle with a throttle the one where the relationship between the length and the Diameter of the throttle bore is changed.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind zu den Adsorbtionsbehältern mehrere paarweise geschaltete und wechselseitig betriebene Adsorbtionsbehälter zu- und ab schaltbar. According to a preferred embodiment of the invention, the Adsorption containers several paired and reciprocally operated adsorption containers on and off switchable.

Letztlich ist es möglich die Herstellungskosten und auch die Betriebskosten für eine derartige Anlage zu reduzieren, was ausschließlich auf die erfindungsgemäße Drossel als druck- und mengenregelnde Einheit zurückzuführen ist.Ultimately, it is possible to reduce the manufacturing costs as well To reduce operating costs for such a facility, what exclusively on the throttle according to the invention as pressure and quantity-regulating unit.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung bespielsweise veranschaulicht sind.Further details of the invention emerge from the following detailed description and the attached Drawings in which preferred embodiments of the Invention are exemplified.

In den Zeichnungen zeigen:The drawings show:

Fig. 1: eine schematische Darstellung einer Anlage mit zwei paarweise geschalteten und wechselseitig betriebenen Adsorbtionsbehältern, Fig. 1 is a schematic representation of a system with two pairs of connected and mutually operated Adsorbtionsbehältern,

Fig. 2: eine schematische Darstellung einer Anlage mit mehreren jeweils paarweise geschalteten und wechselseitig betriebenen Adsorbtionsbehältern und Fig. 2: a schematic representation of a system with several paired and mutually operated adsorption and

Fig. 3: eine mögliche Ausführungsform der Drossel. Fig. 3: a possible embodiment of the throttle.

Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt die Vorrichtung die Adsorb tionsbehälter 1a, 1b, die aufrechtstehend nebeneinander an geordnet sind; zwei Sammelbehälter 3a, 3b, die getrennt mit den Adsorbtionsbehältern 1a, 1b über die Leitungen 17a, 17b in Verbindung stehen; zwei Rückschlagventile 4a, 4b in den Leitungen 17a, 17b; eine die Ableitungen 17a, 17b verbindende Leitung 5, die zwischen den Adsorbtionsbehältern 1a, 1b und den Rückschlagventilen 4a, 4b angeordnet ist; eine in der Leitung 5 eingebundene, den Druck und die Menge des Rück spülgases regelnde Drossel 6, sowie die Zuführungsleitungen 26a, 26b des Einsatzgases zu den Adsorbtionsbehältern 1a, 1b und den Ventilen 7, 8, 9, 10 in der Leitung 24a, 24b, 25. As shown in Fig. 1, the device comprises the adsorb tion container 1 a, 1 b, which are arranged upright next to each other; two collecting containers 3 a, 3 b, which are separately connected to the adsorption containers 1 a, 1 b via lines 17 a, 17 b; two check valves 4 a, 4 b in the lines 17 a, 17 b; a the derivatives 17 a, 17 b connecting line 5 between the Adsorbtionsbehältern 1 a, 1 b and the check valves 4 a, 4 b is arranged; an integrated in the line 5 , the pressure and the amount of the back flushing gas regulating throttle 6 , and the feed lines 26 a, 26 b of the feed gas to the adsorption containers 1 a, 1 b and the valves 7 , 8 , 9 , 10 in the line 24 a, 24 b, 25 .

Jeder der Adsorbtionsbehälter 1a, 1b enthält ein nicht ge zeigtes aber für das Druckwechseladsorbtionsverfahren übli cherweise erforderliches Adsorberbett, das aus einem Zeo lith-Molekularsieb besteht, in dem das durchströmende Einsatzgas in Sauerstoff und Abgas getrennt wird.Each of the adsorption containers 1 a, 1 b contains a ge not shown but necessary for the pressure swing adsorption process adsorbent bed, which consists of a zeolite molecular sieve, in which the feed gas flowing through is separated into oxygen and exhaust gas.

Unterhalb der Adsorbtionsbehälter 1a, 1b verläuft eine Lei tung 25, die zum einen über die Leitung 23 mit dem Kompres sor 2 verbunden ist, der mit der Zuführungsleitung 22 für das Einsatzgas in Verbindung steht und in der zum anderen die Magnetventile 8, 9 sowie die Magnetventile 7, 10 und die Leitungen 26a, 16b zu den Adsorbtionsbehältern 1a, 1b einge bunden sind.Below the adsorption container 1 a, 1 b runs a Lei device 25 , which is connected on the one hand via line 23 to the compressor 2, which is connected to the feed line 22 for the feed gas and in which the solenoid valves 8 , 9 and the solenoid valves 7 , 10 and the lines 26 a, 16 b to the adsorbent containers 1 a, 1 b are connected.

Die Leitung 26a, die in den Adsorbtionsbehälter 1a von unten einmündet und diesen mit der Leitung 25 verbindet, wird auf der einen Seite von dem Magnetventil 7 und auf der anderen Seite von dem Magnetventil 8 begrenzt und die Leitung 26b, die ebenfalls in den Adsorbtionsbehälter 1b von unten ein mündet und diesen mit der Leitung 25 verbindet, wird auf der einen Seite von dem Magnetventil 9 und auf der anderen Seite von dem Magnetventil 10 begrenzt.The line 26 a, which opens into the adsorption container 1 a from below and connects it to the line 25 , is limited on one side by the solenoid valve 7 and on the other side by the solenoid valve 8 and the line 26 b, which is also in the adsorption container 1 b opens from below and connects it to the line 25 , is limited on one side by the solenoid valve 9 and on the other side by the solenoid valve 10 .

Am obersten Ende des Adsorberbehälters 1a ist die Ableitung 17a angeschlossen, die das abgetrennte Produktgas aus dem Adsorbtionsbehälter 1a über die Leitung 17a und ein darin zwischengeschaltetes Rückschlagventil 4a in den Sammelbe hälter 3a einführt. Analog dazu ist am obersten Ende des Adsorberbehälter 1b eine Ableitung 17b angeschlossen, die das abgetrennte Produktgas aus dem Adsorbtionsbehälter 1b über die Leitung 17b und ein darin zwischengeschaltetes Rückschlagventil 4b in den Sammelbehälter 3b einführt.At the top end of the adsorber container 1 a, the discharge line 17 a is connected, which introduces the separated product gas from the adsorption container 1 a via the line 17 a and an intermediate check valve 4 a into the collecting container 3 a. Similarly, at the top end of the adsorber container 1 b, a discharge line 17 b is connected, which introduces the separated product gas from the adsorption container 1 b via line 17 b and a check valve 4 b interposed therein into the collection container 3 b.

Die Leitungen 17a, 17b sind durch die Leitung 5 verbunden, die zwischen den Rückschlagventilen 4a, 4b und den Adsorbtions behältern 1a, 1b angeordnet ist. In der Leitung 5 ist die Drossel 6 vorgesehen.The lines 17 a, 17 b are connected by the line 5 , which is arranged between the check valves 4 a, 4 b and the adsorbent containers 1 a, 1 b. The throttle 6 is provided in line 5 .

Beim Betreiben der Vorrichtung wird Einsatzgas über die Leitung 22 dem Kompressor 2 zugeführt und verdichtet. Das verdichtete Einsatzgas wird bei geöffneten Magnetventilen 8, 10 und bei geschlossenen Magnetventilen 7, 9 dem Adsorb tionsbehälter 1a zugeführt und beim Durchströmen des Adsor berbetts in Sauerstoff und Abgas getrennt. Durch Schließen der Magnetventile 8, 10 und gleichzeitigem Öffnen der Magnet ventile 7, 9, wird der Adsorbtionsbehälter 1a entspannt und stickstoffhaltiges Gas entweicht. Gleichzeitig wird der Ad sorbtionsbehälter 1b mit verdichtetem Einsatzgas gefüllt und das Einsatzgas beim Durchströmen des Adsorberbetts im Adsorb tionsbehälter 1b in Sauerstoff und strickstoffhaltiges Gas getrennt. Der getrennte Sauerstoff entweicht über die Ablei tung 17b aus dem Adsorbtionsbehälter 1b und wird über die Leitung 17b dem Sammelbehälter 3b zugeführt. Beim Durchströ men des Sauerstoffs durch die Leitung 17b wird über die Lei tung 5, welche die Leitung 17b, 17a verbindet, ein durch die Drossel 6 vorbestimmter Teilstrom aus dem abgeführten Sauer stoff abgezogen, der infolge des geschlossenen Rückschlagven tils 4a in den Adsorbtionsbehälter 1a eingeleitet und zum Spülen des Adsorberbetts genutzt wird. Beim Spülen desorbiert der abgezogene Teil des Sauerstoffs mit dem abgetrennten stickstoffhaltigen Gas und wird als Abgas über die Leitung 26a, 25, dem geöffneten Magnetventil 7 in die Abgasleitung 24a eingeleitet.When the device is operated, feed gas is fed to the compressor 2 via line 22 and compressed. The compressed feed gas is fed to the adsorbing tank 1 a when the solenoid valves 8 , 10 and when the solenoid valves 7 , 9 are closed, and is separated into oxygen and exhaust gas when flowing through the adsorber bed. By closing the solenoid valves 8 , 10 and simultaneously opening the solenoid valves 7 , 9 , the adsorption container 1 a is relaxed and nitrogen-containing gas escapes. At the same time, the ad sorbent container 1 b is filled with compressed feed gas and the feed gas is separated into oxygen and nitrogenous gas as it flows through the adsorber bed in the adsorbent container 1 b. The separated oxygen escapes via the device 17 b from the adsorption container 1 b and is fed via line 17 b to the collecting container 3 b. When men flow through the oxygen through the line 17 b via the Lei device 5 , which connects the line 17 b, 17 a, a predetermined by the throttle 6 partial flow from the discharged oxygen is withdrawn, the valve 4 a in due to the closed Rückschlagven the adsorption container 1 a is introduced and used to rinse the adsorber bed. During purging, the withdrawn part of the oxygen is desorbed with the separated nitrogen-containing gas and is introduced as exhaust gas via line 26 a, 25 , the opened solenoid valve 7 into the exhaust line 24 a.

Nach Beendigung des Spülvorganges des Adsorbtionsbehälters 1a werden die Magnetventile 7, 9 geschlossen und gleichzeitig die Magnetventile 8, 10 geöffnet und verdichtetes Einsatzgas wird wieder über die Leitung 26a dem Adsorbtionsbehälter 1a zuge führt. Zur gleichen Zeit entspannt sich der Adsorbtionsbehäl ter 1b durch das geöffnete Magnetventil 10 und der Adsorb tionsbehälter 1b wird durch Schließen des Rückschlagventils 4b in der Leitung 17b mit einem Teilstrom des abgeführten Sauerstoff aus der Leitung 17a, der durch die Drossel 6 und die Leitung 5 abgezogen wird, beaufschlagt und gespült, wodurch der Sauerstoff aus dem Teilstrom mit dem stickstoff haltigen Gas desorbiert und als Abgas über die Leitung 26b, 25 und dem geöffneten Magnetventil 10 in die Abgasleitung 24b eingeleitet wird.After the purging process of the adsorption container 1 a, the solenoid valves 7 , 9 are closed and at the same time the solenoid valves 8 , 10 are opened and compressed feed gas is again fed via line 26 a to the adsorption container 1 a. At the same time the Adsorbtionsbehäl ter 1 b relaxes through the open solenoid valve 10 and the Adsorb tion container 1 b is closed by closing the check valve 4 b in line 17 b with a partial flow of the oxygen removed from line 17 a, through the throttle 6th and the line 5 is drawn off, acted upon and flushed, whereby the oxygen from the partial stream is desorbed with the nitrogen-containing gas and is introduced as exhaust gas via line 26 b, 25 and the open solenoid valve 10 into the exhaust line 24 b.

Dieser Vorgang wiederholt sich während der gesamten Betriebs zeit der Vorrichtung durch gleichzeitiges Umschalten der Magnetventile 7, 9 und 8, 10 zwischen den Adsorbtionsbehältern 1a, 1b wechselseitig, so daß eine kontinuierliche Erzeugung von Sauerstoff erreicht werden kann.This process is repeated throughout the operating time of the device by simultaneously switching the solenoid valves 7 , 9 and 8 , 10 between the adsorption containers 1 a, 1 b mutually, so that a continuous generation of oxygen can be achieved.

Der in den Sammelbehältern 3a, 3b gesammelte Sauerstoff kann über die Leitungen 20, 21 zusammengeführt und dem Verbraucher zugeführt werden.The oxygen collected in the collecting containers 3 a, 3 b can be brought together via the lines 20 , 21 and supplied to the consumer.

Wie in Fig. 2 gezeigt, sind dem Grundaufbau der Vorrichtung nach Fig. 1 beispielsweise drei paarweise geschaltete Ad sorbtionsbehälter x1a, x1b; x2a, x2b; x3a, x3b zugeordnet, wo bei immer die Adsorbtionsbehälter 1a, x1a, x2a, x3a sowie die Adsorbtionsbehälter 1b, x1b, x2b, x3b parallel arbeiten und paarweise wechselseitig betrieben werden. Dazu sind die Ad sorbtionsbehälter x1a, x2a, x3a einerseits durch Leitungen 27a, 27b, 27c in die Leitung 26a des Adsorbtionsbehälters 1a eingebunden und werden durch Kugelhähne 11a, 12a, 13a der Leitung 26a getrennt zu- und abgeschaltet und andererseits sind die Ableitungen 18a, 18b, 18c der Adsorbtionsbehälter x1a, x2a, x3a in die Leitung 17a des Adsorbtionsbehälters 1a ein gebunden und werden durch Kugelhähne 14a, 15a, 16a, zu der Leitung 17a getrennt zu- und abgeschaltet. Analog dazu sind die Adsorbtionsbehälter x1b, x2b, x3b einerseits durch Lei tungen 27d, 27e, 27f in die Leitung 26b des Adsorbtionsbe hälters 1b eingebunden und werden durch Kugelhähne 11b, 12b, 13b der Leitung 26b getrennt zu- und abgeschaltet und andererseits sind die Ableitungen 18d, 18e, 18f der Adsorb tionsbehälter x1b, x2b, x3b in die Leitung 17b des Adsorbtions behälters 1b eingebunden und werden durch Kugelhähne 14b, 15b, 16b zu der Leitung 17b getrennt zu- und abgeschaltet.As shown in FIG. 2, the basic structure of the device according to FIG. 1 is, for example, three paired adsorption containers x1a, x1b; x2a, x2b; assigned to x3a, x3b, where the adsorption containers 1 a, x1a, x2a, x3a and the adsorption containers 1 b, x1b, x2b, x3b always work in parallel and are operated in pairs alternately. For this purpose, the adsorption containers x1a, x2a, x3a are integrated on the one hand through lines 27 a, 27 b, 27 c into line 26 a of the adsorption container 1 a and are separated by ball valves 11 a, 12 a, 13 a of line 26 a and switched off and on the other hand, the derivatives 18 a, 18 b, 18 c of the adsorption container x1a, x2a, x3a are bound into the line 17 a of the adsorption container 1 a and are connected to the line 17 by means of ball valves 14 a, 15 a, 16 a a switched on and off separately. Analogously, the adsorbent containers x1b, x2b, x3b are connected on the one hand by lines 27 d, 27 e, 27 f into the line 26 b of the adsorbent container 1 b and are separated by ball valves 11 b, 12 b, 13 b of the line 26 b switched on and off and on the other hand, the derivatives 18 d, 18 e, 18 f of the adsorbtion container x1b, x2b, x3b in the line 17 b of the adsorption container 1 b and are connected by ball valves 14 b, 15 b, 16 b to the Line 17 b switched on and off separately.

Der Verfahrensablauf der Anlage nach Fig. 2 erfolgt analog der beschriebenen Verfahrensweise nach Fig. 1 mit nur einer Drossel 6. Dazu werden die Kugelhähne 11a, 12a, 13a und die Kugelhähne 14a, 15a, 16a in Abhängigkeit der Magnetventile 7, 8 angesteuert und geschaltet und die Kugelhähne 11b, 12b, 13b, und die Kugelhähne 14b, 15b, 16b in Abhängigkeit der Magnet ventile 9, 10 angesteuert und geschaltet.The process sequence of the plant according to FIG. 2 is carried out analogously to the described procedure according to FIG. 1 with only one throttle 6 . For this purpose, the ball valves 11 a, 12 a, 13 a and the ball valves 14 a, 15 a, 16 a are controlled and switched in dependence on the solenoid valves 7 , 8 and the ball valves 11 b, 12 b, 13 b, and the ball valves 14 b , 15 b, 16 b controlled and switched depending on the solenoid valves 9 , 10 .

Eine derartige Zuordnung von paarweise und wechselseitig betriebenen Adsorbtionsbehältern zum Grundaufbau der Vor richtung nach Fig. 1 kann beliebig verringert und auch er weitert werden und ist nicht durch die beispielsweise in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform begrenzt.Such an assignment of paired and reciprocally operated adsorption containers to the basic structure of the device according to FIG. 1 can be reduced as desired and also expanded and is not limited by the embodiment shown in FIG. 2, for example.

In Fig. 3 ist eine mögliche Ausführungsform der Drossel 6 gezeigt, die im wesentlichen aus einem Drosselkörper 28 und der Drosselbohrung 29 besteht, die an ihren gegenüber liegenden Enden mit annähernd gleichen Senkungen 30a, 30b versehen ist, die in einem Winkel 32 von vorzugsweise 60° eingebracht sind und zusätzlich auch zum Kalibrieren des Verhältnisses zwischen dem Durchmesser und der Länge 31 der Drosselbohrung 28 dienen, so daß die Tiefe der Senkungen 30a, 30b, die bei einer Drossel 6 gleich sind, bei den ver schiedenen Ausführungsformen der Drosseln 6, die in Abhän gigkeit der gewünschten Menge und/oder des Reinheitsgrades zur Anwendung kommen, verändert sein können. Am äußeren Um fang ist der Drosselkörper 28 mit einem Gewinde (33) ver sehen, über das der Drosselkörper 28 mit nicht gezeigten Rohrverschraubungen in die Leitung 5 eingebunden wird, welches bevorzugt mittig am Drosselkörper 28 durch eine Schlüsselfläche 34 unterbrochen ist. In Fig. 3 a possible embodiment of the throttle 6 is shown, which consists essentially of a throttle body 28 and the throttle bore 29 , which is provided at their opposite ends with approximately the same depressions 30 a, 30 b, which at an angle 32 of are preferably introduced at 60 ° and additionally also serve to calibrate the ratio between the diameter and the length 31 of the throttle bore 28 , so that the depth of the countersinks 30 a, 30 b, which are the same for a throttle 6 , in the various embodiments of the United States Chokes 6 , which are used depending on the desired amount and / or the degree of purity, can be changed. At the outer order of the throttle body 28 is seen with a thread ( 33 ) ver, via which the throttle body 28 is integrated with pipe fittings, not shown, in the line 5 , which is preferably interrupted centrally on the throttle body 28 by a key surface 34 .

Die Leistung und die Effektivität der Drossel 6 wird über das Verhältnis der Länge 31 zum Durchmesser der Drosselbohrung 29 bestimmt und festgelegt.The performance and the effectiveness of the throttle 6 is determined and determined via the ratio of the length 31 to the diameter of the throttle bore 29 .

Claims

1. Device for the production of oxygen or nitrogen by the pressure swing adsorption process (PSA process), consisting of at least two adsorption containers, which can be switched on and off alternately at the same time intervals, a connecting line being provided between the lines from the container with pressure and quantity regulating device which controls the gas quantities obtained for backwashing the adsorption container, characterized in that the pressure and quantity regulating device consists of a single throttle ( 6 ) in the connecting line ( 5 ) which comprises a throttle body ( 28 ) and a throttle bore ( 29 ), which is seen at its opposite ends with approximately the same depressions ( 30 a, 30 b) ver.

2. Device according to claim 1, characterized in that to the adsorption containers ( 1 a and 1 b) a plurality of pairs and mutually operated adsorption containers (xa and xb) can be switched on and off.

3. Device according to claim 2, characterized in that the adsorption containers (xa and xb) are separately and can be switched off.

4. Apparatus according to claim 2 and 3, characterized in that the derivatives ( 18 a to 18 x) of the adsorbent container (xa and xb) in the derivatives ( 17 a and 17 b) of the adsorbent container ( 1 a and 1 b) to lead.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the amount and / or the degree of purity of the gas can be changed by replacing the throttle ( 6 ).