DE19740848A1 - Druckwechselanlage zur Gewinnung von Sauerstoff aus der Luft und Verfahren zum Betrieb einer solchen - Google Patents

Druckwechselanlage zur Gewinnung von Sauerstoff aus der Luft und Verfahren zum Betrieb einer solchen

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Description

Die Erfindung betrifft eine Druckwechselanlage zur Gewin­ nung von Sauerstoff aus der Luft, welche zumindest einen Adsorber, insbesondere mit einer Füllung aus einem Zeo­ lith, eine Fördereinheit für Adsorptionsluft, einen Vaku­ umpumpstand zur Desorption des Adsorbers, Steuerventile und eine Zeitsteuereinheit zur abwechselnden Versorgung des Adsorbers mit Adsorptionsluft oder Unterdruck zur Desorption aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Druckwechselanlage.
Die direkte Erzeugung von Sauerstoff aus der Luft bei Um­ gebungstemperatur wird industriell bereits umfangreich mit Molekularsieben, bestehend aus einem mit einem Zeo­ lith gefüllten Adsorber, durchgeführt. Hierbei wird die bevorzugte Adsorption von Stickstoff gegenüber Sauerstoff durch Zeolith ausgenutzt. Die weniger stark adsorbierten Komponenten, insbesondere Sauerstoff, werden beim Durch­ strömen von Luft durch den Adsorber in einer Produktent­ nahmeleitung aufgefangen. Üblicherweise kommen hierzu An­ lagen zur Anwendung, die zumindest zwei Adsorber aufwei­ sen, wobei sich jeweils einer der Adsorber in der Absorp­ tionsphase und der andere Adsorber in der Desorpti­ onsphase befindet, so daß eine kontinuierliche Lieferung von Sauerstoff gewährleistet ist.
Um eine gewünschte Reinheit des gewonnenen Produktgases zu erreichen, ist eine bestimmte Schütthöhe des Zeolithes erforderlich, wodurch die Höhe des Adsorbers bestimmt wird. Sein Querschnitt berechnet sich in erster Linie nach dem Gasdurchsatz. Das führt in der Praxis dazu, daß die Baugröße der Druckwechselanlage erheblich von der Größe der Adsorber abhängig ist.
Grundsätzlich kann man die beiden Verfahren PVSA und PSA unterscheiden.
Bei dem PVSA-Verfahren (Pressure Vakuum Swing Adsorption) durchströmt die Luft den Adsorber mit lediglich mäßigem Druck (ca. 1,5-1,7 bar). Gleichzeitig ist die Körnung des Zeolithes relativ grob, womit eine relativ hohe Luft­ durchlässigkeit verbunden ist. Nachteilig wirken sich die durch die grobe Körnung bedingten großen Adsorber aus. Die anschließende Desorption des Adsorbers erfolgt durch Evakuierung der Zeolith-Schüttung. Die Zyklus zeit für eine vollständige Adsorptionsphase und die nachfolgende Desorptionsphase ist bei diesem Verfahren relativ lang.
Im Vergleich dazu sind die Zykluszeiten beim PSA-Verfah­ ren (Pressure Swing Adsorption) wesentlich kürzer. Hier­ bei ist die Korngröße des verwendeten Zeolithes relativ klein, die Schüttdichte also besonders groß. Zum Durch­ strömen des Adsorbers ist daher ein vergleichsweise hoher Druck von ca. 4-6 bar erforderlich. Die anschließende Desorption des adsorbierten Stickstoffs erfolgt unter Um­ gebungsdruck.
Das PSA-Verfahren weist im Vergleich zum PVSA-Verfahren einige Nachteile auf. Der Energieverbrauch zum Erzeugen der gleichen Menge Sauerstoff ist beim PSA-Verfahren we­ sentlich größer. Der notwendige, relativ hohe Druck er­ fordert leistungsstarke Pumpen mit einem entsprechend ho­ hen Energieverbrauch und einer erheblichen Geräuschent­ wicklung. Darüber hinaus ist für die gleiche Menge Sauer­ stoff in etwa ein doppelt so großer Luftdurchsatz erfor­ derlich, wodurch der Energieverbrauch ebenfalls ungünstig beeinflußt wird.
Nachteilig bei dem bekannten PVSA-Verfahren wirkt sich der relativ grobkörnige Zeolith aus, womit große Baufor­ men der Adsorber verbunden sind. Einen weiteren Nachteil stellt die zusätzlich erforderliche Vakuumpumpe dar. Die Baugröße der Druckwechselanlage wird daher wesentlich durch die Adsorber festgelegt. Aus diesem Grund werden Anlagen zur Erzeugung lediglich geringer Sauerstoffvolu­ mina von ca. 1-6 m3 je Stunde, bei denen eine kompakte Bauform erwünscht ist, üblicherweise im PSA-Verfahren be­ trieben.
Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Druckwechselanlage, die nach dem an sich bekannten PVSA-Verfahren arbeitet, so auszuführen, daß sie unter Beibehaltung ihrer spezifischen Vorteile, insbesondere geringer Energieverbrauch und geringe Geräuschentwick­ lung, eine besonders kleine Bauform ähnlich einer PSA-An­ lage gestattet. Weiterhin soll ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Sauerstoffgewinnungsanlage geschaffen wer­ den.
Das erstgenannte Problem wird erfindungsgemäß dadurch ge­ löst, daß der Adsorber einen feinkörnigen Zeolith ent­ hält, welcher dem üblicherweise bei ausschließlich im Überdruckbereich arbeitenden Anlagen (PSA) verwendeten Zeolith ähnelt, und daß die Zeitsteuereinheit zum Steu­ ern kurzer, bei PSA-Anlagen üblicher Intervallen ausge­ legt ist.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß der üblicher­ weise für die Anwendung bei hohem Druck ausgelegte fein­ körnige Zeolith auch bei niedrigem Druck von der Luft ausreichend durchströmt wird und den in der Luft vorhan­ denen Stickstoff wirkungsvoll zurückhält, wenn gleichzei­ tig die Zykluszeit reduziert wird. Besonders vorteilhaft ist hierbei die geringe Baugröße der Adsorber, wodurch eine besonders kompakte Ausführung der Druckwechselanlage ermöglicht wird. Gleichzeitig können besonders kleine und sparsame Pumpen eingesetzt werden, so daß darüber hinaus der Energieverbrauch und die Geräuschentwicklung erheb­ lich unter denen vergleichbarer PSA-Anlagen liegt.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist gegeben, wenn die Steuerventile pneumatische Ventile sind und wenn die Druckwechselanlage zusätzlich zu der Fördereinheit für Adsorptionsluft eine zweite Förderein­ heit mit höherem Luftdruck als Steuerluft für die Steuer­ ventile aufweist.
Derartige pneumatische Ventile zeichnen sich vor allem durch ihre hohe Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit aus. Gegenüber Anlagen nach dem Stand der Technik, bei dem üblicherweise eine große Fördereinheit sowohl Druck­ luft für die Steuerventile als auch über eine Drossel Ad­ sorptionsluft bereitstellt, kann bei dieser erfindungsge­ mäßen Ausführungsform auf wesentlich kleinere Förderein­ heiten zurückgegriffen werden. Hierbei liefert eine als Gebläse ausgeführte Fördereinheit die Adsorptionsluft, die lediglich einen geringen Druck von ca. 1,5-1,7 bar erfordert, und die zweite, als Kompressor ausgeführte Fördereinheit die für die Steuerung der Ventile erforder­ liche Druckluft, wobei lediglich geringe Volumenströme erforderlich sind. Durch diese Anordnung wird eine opti­ male Anpassung der Fördereinheiten an die Erfordernisse der Druckwechselanlage bei gleichzeitig reduziertem Ener­ gieverbrauch möglich.
Eine weitere Ausführungsform, bei der die zweite För­ dereinheit einen zu der ersten Fördereinheit für Adsorp­ tionsluft parallelen Abzweig für Adsorptionsluft auf­ weist, ermöglicht die Nutzung der für die Steuerventile nicht benötigten Druckluft, welche durch die zweite För­ dereinheit bereitgestellt wird, als zusätzliche Adsorpti­ onsluft, die zu diesem Zweck gedrosselt wird. Dadurch kann überschüssige Druckluft sinnvoll der Adsorptionsluft zugeführt und gleichzeitig die Fördereinheit kontinuier­ lich und damit besonders verschleißarm und sparsam be­ trieben werden.
Bei kleinen Anlagen, die in einer Größenordnung ab ca. 1 m3/h Sauerstoff liefern, tritt bei bekannten Anlagen das Problem auf, daß eine nachgeschaltete Verdichtung des Sauerstoffs einen relativen Unterdruck auf der Produkt­ seite des Adsorbers erzeugt, welcher den Adsorptionsprozeß negativ beeinflußt. Eine Weiterbildung der Druck­ wechselanlage, bei der in einer Produktentnahmeleitung hintereinander geschaltet ein Zwischenspeicher, ein Nach­ verdichter und ein Hochdruckspeicher angeordnet sind, schließt solche Qualitätseinbußen zuverlässig aus. Dabei läßt sich eine solche Anordnung sinnvoll auch bei be­ kannten Anlagen, die nach dem PVSA- oder PSA-Verfahren ar­ beiten, verwirklichen.
Dieser Effekt läßt sich noch verbessern, wenn der Zwi­ schenspeicher in etwa das gleiche Fassungsvermögen wie der Hochdruckspeicher aufweist. Durch diese Weiterbildung ist ein Druckabfall in der adsorberseitigen Produktentnah­ meleitung ausgeschlossen, wodurch der Sauerstoffgehalt im Produktgas wesentlich erhöht wird.
Bei den bekannten Anlagen verunreinigen Öldämpfe, verur­ sacht durch die Schmierkreisläufe der Fördereinheiten, die Adsorptionsluft, womit Einbußen der Sauerstoffquali­ tät verbunden sind. Diese sind vermeidbar, wenn die För­ dereinheit und der Vakuumpumpstand als trockenlaufende Pumpen ausgeführt sind. Außerdem reduziert sich durch die Verwendung solcher Pumpen der Wartungs- und Instandhal­ tungsaufwand.
Eine besonders wirtschaftliche Weiterbildung der Druck­ wechselanlage ist gegeben, wenn die trockenlaufenden Pum­ pen Drehschieberpumpen sind.
Der Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Druckwechselanlage erreicht sein Optimum, wenn die Zeitsteuereinheit für eine etwa 13 Sekunden dauernde Adsorptionsphase oder Desorptionsphase ausgelegt ist. Länger andauernde Adsorp­ tionsphasen verschlechtern den Reinheitsgrad des so ge­ wonnenen Sauerstoffs, wobei kürzere Adsorptionsphasen aufgrund der damit verbundenen Spülvorgänge die Menge des zu erzielenden Sauerstoffs verringern.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung ist gegeben, wenn der Adsorber ein den Zeolith einschließendes Sieb auf­ weist. Dadurch wird das Austreten des Zeolithes aus dem Adsorber vermieden.
Die Wirkung des Siebes wird noch verstärkt, wenn das Sieb gegenüber einer Auslaßöffnung des Adsorbers beweglich ausgeführt und mittels eines Federelementes gegen den Zeolith vorgespannt ist. Dadurch wird der feinkörnige Zeolith selbst bei dem Druckwechsel von der hindurchströ­ menden Luft nicht aufgewirbelt.
Das zweitgenannte Problem, die Schaffung eines Verfahrens zur Gewinnung von Sauerstoff aus der Luft mittels eines Adsorbers, insbesondere mit einer Füllung aus einem Zeo­ lith, bei dem der Adsorber abwechselnd von Luft durch­ strömt und zur Desorption (des Adsorbers) evakuiert wird, ist erfindungsgemäß gegeben, wenn die Luft einen beson­ ders feinkörnigen Zeolith durchströmt und die Desorpti­ onsphase bereits nach einer kurzen, für PSA-Anlagen übli­ chen Adsorptionsphase einsetzt. Dieses Verfahren ermög­ licht die Verwendung kleiner Adsorber, da durch den fein­ körnigen Zeolith eine geringe Schütthöhe erforderlich wird, die bei den bekannten Verfahren lediglich dann ein­ gesetzt werden kann, wenn die Adsorptionsluft dem Adsor­ ber mit erhöhtem Druck zugeführt wird. Dadurch lassen sich besonders platzsparende Bauformen realisieren, die bisher nur bei Anlagen nach dem PSA-Verfahren möglich wa­ ren.
Das Verfahren ist besonders vorteilhaft weitergebildet, wenn die Steuerventile pneumatisch betätigt werden. Da­ durch ist das Verfahren besonders sicher gegen Störungen, und der Wartungs- und Instandhaltungsaufwand reduziert sich.
Ein besonders wirtschaftliche Durchführung des Verfahrens läßt sich erreichen, wenn die Adsorptionsphase und die Desorptionsphase jeweils etwa 13 Sekunden dauern.
Die Erfindung läßt verschiedene Ausführungen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine da­ von in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend be­ schrieben. Diese zeigt in
Fig. 1 einen Schaltplan einer erfindungsgemäßen Druckwechselanlage.
Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines Adsorbers.
Die Fig. 1 zeigt einen Schaltplan einer erfindungsgemä­ ßen Druckwechselanlage 1 zur Gewinnung von Sauerstoff aus der Luft. Die Luft wird zu diesem Zweck mit einer als Ge­ bläse ausgeführten Fördereinheit 2 über eine ein Rück­ schlagventil 3 aufweisende Leitung 4 und ein Verzwei­ gungselement 5 zwei Leitungen 6, 7 zugeführt. Diese mün­ den ihrerseits in jeweils einen Adsorber 8, 9. Zum Zweck der abwechselnden Zuführung der Adsorptionsluft in einen der beiden Adsorber 8, 9 besitzen die Leitungen 6, 7 je­ weils ein Steuerventil 10, 11, wovon während des Betrie­ bes jeweils eines geschlossen und das andere geöffnet ist. Vor dem Verzweigungselement 5 ist in der Leitung 4 ein Kühler 12 angeordnet, welcher die Luft auf eine für die nachfolgende Adsorptionsphase günstige Temperatur kühlt. Produktseitig sind an den Adsorbern 8, 9 jeweils eine ein Steuerventil 13, 14 aufweisende Leitung 15, 16 angeordnet, welche zunächst in einer Produktentnahmelei­ tung 17 zusammengeführt werden. Die Produktentnahmelei­ tung 17 führt über ein Rückschlagventil 18 in einen Puf­ fertank 19. Von dort gelangt der Sauerstoff über eine Drossel 20 in einen Zwischenspeicher 21, von wo er über eine zweite Drossel 22, einen Nachverdichter 23 und ein nachfolgendes Rückschlagventil 24 in einen Hochdruckspei­ cher 25 gelangt.
Weiterhin besitzt die Druckwechselanlage 1 eine zweite, als Kompressor ausgeführte Fördereinheit 26, welche zu­ nächst über einen Kühler 27 Druckluft in einen Druckluft­ tank 28 fördert. Von diesem Drucklufttank 28 werden die Steuerventile 10, 11, 13, 14, 37, 38, 40 über einen als Steuerluftleitung ausgeführten Abzweig 29 mit der erfor­ derlichen Druckluft versorgt. Überschüssige Druckluft wird über eine mit einer Drossel 30 versehene Abzweiglei­ tung 31 der Leitung 4 zugeführt und steht damit als Ad­ sorptionsluft zur Verfügung. Dadurch kann die Förderein­ heit 26 kontinuierlich betrieben werden und muß nicht entsprechend des tatsächlichen Druckluftbedarfs geregelt werden.
Die Desorption des jeweiligen Adsorbers 8, 9 geschieht mittels eines Vakuumpumpstandes 32, welcher über eine Va­ kuumleitung 33 und ein Verzweigungselement 34 mit zwei gleich langen Leitungen 35, 36 verbunden ist. Die Leitun­ gen 35 und 36 besitzen jeweils ein als Vakuumventil aus­ geführtes Steuerventil 37, 38 und sind mit jeweils einem Adsorber 8, 9 verbunden.
Zwischen der Adsorptionsphase und der Desorptionsphase erfolgt eine Spülphase und der Druck wird ausgeglichen. Hierzu sind die beiden Leitungen 15, 16 über eine Leitung 39, die ein als Spülventil ausgeführtes Steuerventil 40 aufweist, miteinander verbunden.
Durch die beschriebene Anordnung ist es mit Hilfe der Steuerventile 10, 11, 13, 14, 37, 38, 40 möglich, gleich­ zeitig einen Adsorber 8, 9 in der Adsorptionsphase und den anderen Adsorber 9, 8 in der Desorptionsphase zu be­ treiben. Dabei wird von der Fördereinheit 2 eine in etwa gleich große Menge Luft dem in der Adsorptionsphase be­ findlichen Adsorber 8, 9 zugeführt, wie dem in der Desorptionsphase befindlichen Adsorber 9, 8 mittels des Vakuumpumpstandes 32 entzogen wird.
Fig. 2 zeigt eine Schnittdarstellung eines Adsorbers 41, bestehend aus einer zylinderförmigen Adsorberwandung 42, einem kreisförmigen Oberteil 43 und einem ebenfalls kreisförmigen Unterteil 44. Das Unterteil 44 besitzt zum Zweck der Zufuhr der Adsorptionsluft eine Einlaßöffnung 45, welche innenseitig von einem Sieb 46 abgedeckt wird. Ein ebensolches Sieb 47 ist auch im oberen, innenseitigen Abschnitt des Adsorbers 41 an einer beweglichen Siebfi­ xierung 48 angeordnet. Die Abdichtung der Siebfixierung 48 gegenüber der Innenseite der Adsorberwandung 42 ge­ schieht mittels einer Dichtlippe 49. Die Siebfixierung 48 wird mittels eines als Schraubenfeder ausgeführten Feder­ elementes 50, welches sich an dem eine Auslaßöffnung 51 aufweisenden Oberteil 43 abstützt, gegen einen feinkörni­ gen Zeolith 52 gepreßt. Der Zeolith 52 wird somit von den Sieben 46, 47 eingeschlossen, wodurch ein Aufwirbeln oder Austreten des von der Adsorptionsluft bzw. dem Sau­ erstoff durchströmten Zeolithes 52, insbesondere beim Druckwechsel, wirkungsvoll vermieden wird.
Bezugszeichenliste
1
Druckwechselanlage
2
Fördereinheit
3
Rückschlagventil
4
Leitung
5
Verzweigungselement
6
Leitung
7
Leitung
8
Adsorber
9
Adsorber
10
Steuerventil
11
Steuerventil
12
Kühler
13
Steuerventil
14
Steuerventil
15
Leitung
16
Leitung
17
Produktentnahmeleitung
18
Rückschlagventil
19
Puffertank
20
Drossel
21
Zwischenspeicher
22
Drossel
23
Nachverdichter
24
Rückschlagventil
25
Hochdruckspeicher
26
Fördereinheit
27
Kühler
28
Drucklufttank
29
Abzweig
30
Drossel
31
Abzweigleitung
32
Vakuumpumpstand
33
Vakuumleitung
34
Verzweigungselement
35
Leitung
36
Leitung
37
Steuerventil
38
Steuerventil
39
Leitung
40
Steuerventil
41
Adsorber
42
Adsorberwandung
43
Oberteil
44
Unterteil
45
Einlaßöffnung
46
Sieb
47
Sieb
48
Siebfixierung
49
Dichtlippe
50
Federelement
51
Auslaßöffnung
52
Zeolith

Claims (13)

1. Druckwechselanlage zur Gewinnung von Sauerstoff aus der Luft, welche zumindest einen Adsorber, insbesondere mit einer Füllung aus einem Zeolith, eine Fördereinheit für Adsorptionsluft, einen Vakuumpumpstand zur Desorption des Adsorbers, Steuerventile und eine Zeitsteuereinheit zur abwechselnden Versorgung des Adsorbers mit Adsorpti­ onsluft oder Unterdruck zur Desorption aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Adsorber (8, 9, 41) einen fein­ körnigen Zeolith (52) enthält, welcher dem üblicherweise bei ausschließlich im Überdruckbereich arbeitenden Anla­ gen (PSA) verwendeten Zeolith ähnelt, und daß die Zeit­ steuereinheit zum Steuern kurzer, bei PSA-Anlagen übli­ cher Intervallen ausgelegt ist.
2. Druckwechselanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuerventile (10, 11, 13, 14, 37, 38, 40) pneumatische Ventile sind und daß die Druckwech­ selanlage zusätzlich zu der Fördereinheit (2) für Adsorp­ tionsluft eine zweite Fördereinheit (26) mit höherem Luftdruck als Steuerluft für die Steuerventile (10, 11, 13, 14, 37, 38, 40) aufweist.
3. Druckwechselanlage nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zweite Fördereinheit (26) einen zu der ersten Fördereinheit (2) für Adsorptionsluft parallelen Abzweig (29) für Adsorptionsluft aufweist.
4. Druckwechselanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in einer Produktentnahmeleitung (17) hin­ tereinander geschaltet ein Zwischenspeicher (21), ein Nachverdichter (23) und ein Hochdruckspeicher (25) ange­ ordnet sind.
5. Druckwechselanlage nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Zwischenspeicher (21) in etwa das gleiche Fassungsvermögen wie der Hochdruckspeicher (25) aufweist.
6. Druckwechselanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Fördereinheit (2, 26) und der Va­ kuumpumpstand (32) als trockenlaufende Pumpen ausgeführt sind.
7. Druckwechselanlage nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die trockenlaufenden Pumpen Drehschieber­ pumpen sind.
8. Druckwechselanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zeitsteuereinheit für eine etwa 13 Se­ kunden dauernde Adsorptionsphase oder Desorptionsphase ausgelegt ist.
9. Druckwechselanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Adsorber (8, 9, 41) ein den Zeolith (52) einschließendes Sieb (46, 47) aufweist.
10. Druckwechselanlage nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Sieb (46, 47) gegenüber einer Auslaßöffnung (51) des Adsorbers (8, 9, 41) beweglich aus­ geführt und mittels eines Federelementes (50) gegen den Zeolith (52) vorgespannt ist.
11. Verfahren zur Gewinnung von Sauerstoff aus der Luft mittels eines Adsorbers, insbesondere mit einer Füllung aus einem Zeolith, bei dem der Adsorber abwechselnd von Luft durchströmt und zur Desorption (des Adsorbers) eva­ kuiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft einen besonders feinkörnigen Zeolith durchströmt und die Desorptionsphase bereits nach einer kurzen, für PSA-Anla­ gen üblichen Adsorptionsphase einsetzt.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventile pneumatisch betätigt werden.
13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorptionsphase und die Desorptionsphase je­ weils etwa 13 Sekunden dauern.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10115620A1 (de) * 2001-03-29 2002-10-10 Fritz Stephan Gmbh Modulare Sauerstoff-Versorgungsanlage und Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Anlage
WO2010003989A1 (fr) * 2008-07-08 2010-01-14 Sagem Defense Securite Dispositif comportant une cavite sous vide, senseur, capteur et procede de fabrication correspondants
JP2013078734A (ja) * 2011-10-05 2013-05-02 Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd 気体分離装置および方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0139247A1 (de) * 1983-09-27 1985-05-02 Union Carbide Corporation Adsorptionsmittel für schnelles Druckwechseladsorptionsverfahren
DE3709424A1 (de) * 1987-03-21 1988-09-29 Hauni Werke Koerber & Co Kg Vorrichtung zum zerlegen eines gas-gemisches
US4931071A (en) * 1989-03-09 1990-06-05 The Boc Group, Inc. Method for densely packing molecular sieve adsorbent beds in a PSA system
EP0449448A1 (de) * 1990-03-29 1991-10-02 The Boc Group, Inc. Verfahren zur Herstellung eines mit Sauerstoff angereicherten Produktstroms
DE19518407A1 (de) * 1995-05-19 1996-11-21 Bayer Ag Verfahren zur adsorptiven Sauerstoffanreicherung von Luft mit Mischungen aus Molekularsieb-Zeolithen

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0139247A1 (de) * 1983-09-27 1985-05-02 Union Carbide Corporation Adsorptionsmittel für schnelles Druckwechseladsorptionsverfahren
DE3709424A1 (de) * 1987-03-21 1988-09-29 Hauni Werke Koerber & Co Kg Vorrichtung zum zerlegen eines gas-gemisches
US4931071A (en) * 1989-03-09 1990-06-05 The Boc Group, Inc. Method for densely packing molecular sieve adsorbent beds in a PSA system
EP0449448A1 (de) * 1990-03-29 1991-10-02 The Boc Group, Inc. Verfahren zur Herstellung eines mit Sauerstoff angereicherten Produktstroms
DE19518407A1 (de) * 1995-05-19 1996-11-21 Bayer Ag Verfahren zur adsorptiven Sauerstoffanreicherung von Luft mit Mischungen aus Molekularsieb-Zeolithen

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10115620A1 (de) * 2001-03-29 2002-10-10 Fritz Stephan Gmbh Modulare Sauerstoff-Versorgungsanlage und Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Anlage
WO2010003989A1 (fr) * 2008-07-08 2010-01-14 Sagem Defense Securite Dispositif comportant une cavite sous vide, senseur, capteur et procede de fabrication correspondants
FR2933625A1 (fr) * 2008-07-08 2010-01-15 Sagem Defense Securite Dispositif comportant une cavite sous vide, senseur, capteur et procede de fabrication correspondants
JP2013078734A (ja) * 2011-10-05 2013-05-02 Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd 気体分離装置および方法

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