DE19951732A1 - System for conditioning cabin air has air supply for oxygen enrichment generated by compressor to be filtered for use by membrane module with oxygen permeation membrane - Google Patents
System for conditioning cabin air has air supply for oxygen enrichment generated by compressor to be filtered for use by membrane module with oxygen permeation membraneInfo
- Publication number
- DE19951732A1 DE19951732A1 DE19951732A DE19951732A DE19951732A1 DE 19951732 A1 DE19951732 A1 DE 19951732A1 DE 19951732 A DE19951732 A DE 19951732A DE 19951732 A DE19951732 A DE 19951732A DE 19951732 A1 DE19951732 A1 DE 19951732A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- oxygen
- membrane
- gas
- membrane module
- air
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 56
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 54
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 title claims abstract description 54
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 54
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 title claims abstract description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 43
- 239000012466 permeate Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 20
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 11
- 239000012465 retentate Substances 0.000 claims description 7
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 7
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 claims description 6
- 238000006213 oxygenation reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 abstract description 2
- 229920002522 Wood fibre Polymers 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract 1
- 239000002025 wood fiber Substances 0.000 abstract 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 7
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 4
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 description 3
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- -1 polydimethylsiloxane Polymers 0.000 description 2
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 239000001856 Ethyl cellulose Substances 0.000 description 1
- ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N Ethyl cellulose Chemical compound CCOCC1OC(OC)C(OCC)C(OCC)C1OC1C(O)C(O)C(OC)C(CO)O1 ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010021143 Hypoxia Diseases 0.000 description 1
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 1
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 229920001249 ethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 235000019325 ethyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000005298 paramagnetic effect Effects 0.000 description 1
- JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N phencyclidine Chemical class C1CCCCN1C1(C=2C=CC=CC=2)CCCCC1 JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011116 polymethylpentene Substances 0.000 description 1
- 229920000306 polymethylpentene Polymers 0.000 description 1
- 229920006380 polyphenylene oxide Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B13/00—Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
- C01B13/02—Preparation of oxygen
- C01B13/0229—Purification or separation processes
- C01B13/0248—Physical processing only
- C01B13/0251—Physical processing only by making use of membranes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
- B01D63/02—Hollow fibre modules
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
- B01D2313/60—Specific sensors or sensor arrangements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2210/00—Purification or separation of specific gases
- C01B2210/0043—Impurity removed
- C01B2210/0046—Nitrogen
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Patentan spruchs 1 sowie auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9.The invention relates to an arrangement according to the preamble of the patent claim 1 and to a method according to the preamble of claim 9.
Bei der Konditionierung von Innenräumen oder Beatmungsgeräten spielt der Luftsauer stoff in der Form O2 eine wesentliche Rolle. Reine, trockene Luft besteht zu 20,1 Vol% aus Sauerstoff. Eine Herabsetzung des Sauerstoffgehaltes durch Veratmung bei Um luftbetrieb in abgeschlossenen Räumen, bei denen eine Frischluftzufuhr nicht oder nur unter technisch hohem Aufwand erfolgen kann, führt zu Ermüdungs- und Konzentra tionsmängeln bei den Betroffenen. When conditioning interiors or ventilators, atmospheric oxygen in the form of O 2 plays an important role. Pure, dry air consists of 20.1% by volume of oxygen. A reduction in the oxygen content due to respiration during air operation in closed rooms where fresh air cannot be supplied or can only be carried out with great technical effort leads to fatigue and concentration deficiencies among those affected.
Eine Sauerstoffanreicherung von Luft ist in der Schrift DE 43 00 988 C1 beschrieben. Sauerstoffreiche Luft wird herkömmlicherweise in Krankenhäusern und Notarztwagen bei Sauerstoffmangelzuständen zur Beatmung von Patienten benötigt. Das in der Druckschrift vorgeschlagene Verfahren wurde für solche Applikationen erprobt. Weiterhin wird eine Anwendung im Abgasstrom von Verbrennungsmotoren diskutiert, da die Stickoxidbildung durch die Stickstoffabfilterung aus der Verbrennungsluft verhindert wird.An oxygen enrichment of air is described in the document DE 43 00 988 C1. Oxygen-rich air is traditionally used in hospitals and ambulances needed to ventilate patients in the event of oxygen deficiency. That in the The proposed method was tested for such applications. Furthermore, an application in the exhaust gas flow of internal combustion engines is discussed, because the nitrogen oxide formation through the nitrogen filtering from the combustion air is prevented.
Technisch besteht das Verfahren aus zwei Zeolithfestbettadsorbern, die im Druck wechselverfahren betrieben werden. Jeweils einem der Adsorber wird Druckluft zuge führt; das Zeolithfestbett adsorbiert den Stickstoff, so daß sauerstoffangereicherte Luft den Adsorber verläßt. Der andere Adsorber, dessen Kammer geschlossen ist, wird durch Spülung des Festbettes mit Luft oder O2 desorbiert, da sich mit zunehmender Betriebsdauer das Adsorptionsvermögen der Zeolithe infolge wachsender Beladung verringert. Um eine zu kurze Taktzeit der Adsorption zu verhindern, wird der Adsorber an einem Schwingungserzeuger angeschlossen, der das Adsorptionsvermögen erhöht und den Desorptionsprozeß beschleunigt.Technically, the process consists of two zeolite fixed bed adsorbers, which are operated in a pressure change process. Compressed air is supplied to one of the adsorbers; the fixed zeolite bed adsorbs the nitrogen so that oxygen-enriched air leaves the adsorber. The other adsorber, the chamber of which is closed, is desorbed by flushing the fixed bed with air or O 2 , since the adsorption capacity of the zeolites decreases as the operating time increases as a result of increasing loading. In order to prevent the cycle time of the adsorption from being too short, the adsorber is connected to an oscillation generator which increases the adsorption capacity and accelerates the desorption process.
Das Verfahren eignet sich allerdings nur bedingt für den angestrebten Einsatz bei der Sauerstoffanreicherung, beispielsweise von Kabinenluft, da für eine ausreichende Sauerstoffanreicherung mehrere Zeolithadsorber notwendig wären, die wiederum Gewichts- und Platzprobleme verursachen würden. Der wesentliche Kritikpunkt ist in der alternierenden Betriebsweise des Verfahrens für die Regenerierung zu sehen, woraus ein erhöhter apparativer und regelungstechnischer Aufwand beim Einsatz folgt.However, the method is only of limited suitability for the intended use in the Oxygen enrichment, for example of cabin air, because it is sufficient Oxygenation would require several zeolite adsorbers, which in turn Would cause weight and space problems. The main point of criticism is in to see the alternate operation of the regeneration process, which results in an increased expenditure on equipment and control technology during use.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zur Konditionierung von gasförmigen Medien anzugeben, insbesondere die Sauerstoffan reicherung von Luft.The invention has for its object a method and an arrangement for Specify conditioning of gaseous media, especially the oxygen enrichment of air.
Die Erfindung wird in Bezug auf die Anordnung durch die Merkmale des Patentan spruchs 1 und in Bezug auf das Verfahren durch die Merkmale des Patentanspruchs 9 wiedergegeben. Die weiteren Ansprüche enthalten vorteilhafte Aus- und Weiterbil dungen der Erfindung.The invention in relation to the arrangement by the features of the patent claim 1 and in relation to the method by the features of claim 9 reproduced. The further claims contain advantageous training and further education end of the invention.
Die Erfindung beinhaltet die Konditionierung von sauerstoffhaltigen Gasen in ihren Bestandteilen. Die Konditionierung betrifft insbesondere die Sauerstoffanreicherung.The invention includes the conditioning of oxygen-containing gases in their Components. The conditioning affects in particular the oxygen enrichment.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung beinhaltet mindestens ein Membranmodul zur Sauerstoffanreicherung mit Sauerstoffpermeationsmembranen, die so im Strom eines sauerstoffhaltigen Gases angeordnet ist, daß eine Weiterleitung allein des Permeats, also des Gasanteils, der durch die Membran hindurchtritt stattfindet.The device according to the invention contains at least one membrane module Oxygen enrichment with oxygen permeation membranes, which in the flow of a oxygen-containing gas is arranged so that only the permeate is passed on, that is, the proportion of gas that passes through the membrane.
Die verwendeten Membranen liegen bevorzugt in Hohlfaserform vor, aus denen soge nannte Hohlfasermodule aufgebaut sind. Dabei wird das Gas im inneren oder im äußeren Kompartiment der Hohlfasermembran geführt, wohingegen das Retentat, als zurückgehaltener Gasanteil, immer auf der entgegengesetzen Membranseite strömt.The membranes used are preferably in hollow fiber form, from which so-called called hollow fiber modules are constructed. The gas is inside or inside outer compartment of the hollow fiber membrane, whereas the retentate, as retained gas content, always flows on the opposite side of the membrane.
Auf der Seite des Retentats ist eine Gasleitung zur Rückführung des an Sauerstoff verarmten Gases angebracht. Außerdem kann das Retentat anstatt über eine Rück führung auch aus dem System geführt und verworfen werden.On the side of the retentate there is a gas line for returning the oxygen impoverished gas attached. In addition, the retentate can be used instead of a return management can also be led out of the system and discarded.
Es ist bei überhöhtem Sauerstoffgehalt auch angedacht, insbesondere bei Luft den sauerstoffreichen Teilstrom mit Außenluft zu mischen, um eine optimale Kondi tionierung der Luft zu gewährleisten.It is also considered with excessive oxygen content, especially with air Mix oxygen-rich partial flow with outside air in order to achieve an optimal condi to ensure air conditioning.
Als Variante ist es aus Gründen kleiner Modulgrößen durchaus sinnvoll, mehrere, dezentrale Module zu verwenden, die auch eine Einstellung eines gezielt unterschied lichen Sauerstoffgehalts ermöglicht.For reasons of small module sizes, it makes sense to use several, to use decentralized modules that also set a targeted difference Lichen oxygen content enables.
Das Herzstück der Einheit zur Sauerstoffanreicherung bilden die Membranen. Sie sind symmetrisch oder asymmetrisch als Phaseninversionsmembranen oder als Komposit membranen ausgebildet. The membranes form the heart of the oxygen enrichment unit. they are symmetrical or asymmetrical as phase inversion membranes or as a composite membranes formed.
Das Verfahren zur Konditionierung von Gas in Innenräumen beinhaltet die Schritte, bei denen mindestens ein Teilstrom zur Sauerstoffanreicherung durch eine Membran hin durchgeführt wird und/oder im Feuchtegehalt mittels einer Befeuchtungseinheit an gefeuchtet oder einer Kondensationseinheit getrocknet wird. Der Hauptgasstrom wird über einen Kompressor verdichtet und über Filter gereinigt. Der Volumenstrom der Teilströme wird mittels eines Regelkreises aus Ventilen, Sauerstoffsensoren und Steuereinheiten geregelt.The process for conditioning gas indoors includes the steps at which at least a partial stream for oxygen enrichment through a membrane is carried out and / or in the moisture content by means of a humidification unit is moistened or a condensation unit is dried. The main gas stream is compressed by a compressor and cleaned by a filter. The volume flow of the Partial streams is generated by means of a control loop consisting of valves, oxygen sensors and Control units regulated.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht in der Gewichts- und Platzeinsparung durch den Einsatz von Membranmodulen. Diese Systeme eignen sich dadurch be sonders für einen Einsatz in der Luft- und Raumfahrttechnik, aber auch zum Einsatz in U-Booten oder in Verbrennungsräumen und deren Abgase.A particular advantage of the invention is that it saves weight and space through the use of membrane modules. These systems are therefore suitable especially for use in aerospace technology, but also for use in Submarines or in combustion chambers and their exhaust gases.
Ebenso liegt ein Vorteil in der Regelung und insbesondere in der Erhöhung der Sauer stoffkonzentration durch das Membrantrennverfahren der Gaspermeation.There is also an advantage in the regulation and in particular in increasing the acidity Concentration of substances through the membrane separation process of gas permeation.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von vorteilhaften Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf schematische Zeichnungen in den Figuren näher erläutert. Es zeigen:The invention is described below using advantageous exemplary embodiments Reference to schematic drawings in the figures explained. Show it:
Fig. 1 Verfahrensprinzip der Sauerstoffanreicherung über eine Aufteilung eines Gas stromes, Fig. 1. The process principle of oxygen enrichment on a division of a gas stream,
Fig. 2 Verfahrensprinzip der Sauerstoffanreicherung mit getrennter Gaszufuhr. Fig. 2 principle of the process of oxygen enrichment with separate gas supply.
In einem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 wird das Verfahrensprinzip zur Kondi tionierung von Kabinenluft vorgestellt. Ein Kompressor 1 zieht Luft mit dem Druck p1 aus der Umgebung an. Dieser Außenluftstrom 10 wird auf einen höheren Druck P2 komprimiert. Im Anschluß werden aus dem komprimierten Luftstrom 11 grobe Verunreinigungen, beispielsweise Stäube, separiert. Dies kann exemplarisch mittels eines gewöhnlichen Filters 2 realisiert werden. Ebenfalls ist eine Abtrennung fester Verunreinigungen durch Zyklone vorteilhaft.In a first embodiment according to FIG. 1, the principle of the process for conditioning cabin air is presented. A compressor 1 draws air with the pressure p1 from the environment. This outside air flow 10 is compressed to a higher pressure P2. Subsequently, coarse impurities, for example dusts, are separated from the compressed air stream 11 . This can be implemented using an ordinary filter 2 as an example. Separation of solid contaminants by cyclones is also advantageous.
Der gereinigte Luftstrom 12, der aus der Vorseparationseinheit austritt, wird in zwei Teilströme 13 und 14 getrennt. Der erste Teilstrom 13 wird in ein Membranmodul zur Sauerstoffanreicherung 3 geleitet. In diesem Modul befinden sich die Membranen, die eine bevorzugte Permeation des Sauerstoffs unterstützen. Derartige Membranen sind in der Regel Kompositmembranen, deren trennaktive Schicht aus Polymeren besteht, beispielsweise aus Silikonen (Polydimethylsiloxan (PDMS) etc.), Polyphenylenoxid, Ethylcellulose oder Polymethylpenten. Diese Polymere haben die Eigenschaft, daß sie Sauerstoff im Vergleich zum Stickstoff einen geringeren Transportwiderstand entgegen setzen, was mit einem Lösungs-Diffusionsmodell beschrieben werden kann. Ursächlich für dieses Trennprinzip ist eine Porenfreiheit der Trennschichtmatrix.The cleaned air flow 12 , which emerges from the pre-separation unit, is separated into two partial flows 13 and 14 . The first partial stream 13 is passed into a membrane module for oxygen enrichment 3 . This module contains the membranes that support preferential oxygen permeation. Such membranes are generally composite membranes whose separating layer consists of polymers, for example of silicones (polydimethylsiloxane (PDMS) etc.), polyphenylene oxide, ethyl cellulose or polymethylpentene. These polymers have the property that they offer less transport resistance to oxygen compared to nitrogen, which can be described with a solution diffusion model. The reason for this separation principle is that the interface layer matrix is free of pores.
Der durch die Membran hindurchtretende Gasstrom des Permeats 17 ist unter schiedlich stark in Abhängigkeit von der Beschaffenheit der Membran, deren Fläche und von den Prozeßbedingungen (vor allem Druckdifferenzen) mit Sauerstoff ange reichert. Der Gasstrom des zurückgehaltenen Retentats 15 ist durch eine Abreicherung an Sauerstoff charakterisiert. Dieser Gasstrom des Retentats 15 wird in den ersten Teilstrom 13 zurückgeführt und erneut über das Membranmodul 3 geleitet oder über eine Abgasleitung 16 abgeführt und verworfen. Diese Rückführung, die nicht zwingend notwendig ist, dient einer Verbesserung der Ausbeute an Sauerstoff. Als Module sind vor allem Hohlfaser- und Wickelmodule aber auch sämtliche weitere Membranmodule (z. B. Flachmembranmodule in Kissen- und Taschenform) geeignet.The gas stream of the permeate 17 passing through the membrane is enriched with oxygen at different levels depending on the nature of the membrane, its area and the process conditions (especially pressure differences). The gas flow of the retained retentate 15 is characterized by a depletion of oxygen. This gas stream from the retentate 15 is fed back into the first partial stream 13 and again passed through the membrane module 3 or discharged via an exhaust gas line 16 and discarded. This recycling, which is not absolutely necessary, serves to improve the yield of oxygen. Hollow fiber and winding modules, but also all other membrane modules (e.g. flat membrane modules in pillow and pocket form) are particularly suitable as modules.
Der zweite Teilstrom 14 wird nicht über das Membranmodul 3 geleitet, so daß die Luft dieses Volumenstroms nicht behandelt wird.The second partial flow 14 is not passed through the membrane module 3 , so that the air of this volume flow is not treated.
Der mit Sauerstoff angereicherte Gasstrom des Permeats 17 wird mit dem nichtbehan delten zweiten Teilstrom 14 wiederum vereinigt und als Gesamtstrom 18 weitergeleitet. Die Steuerung des Durchsatzes im jeweiligen Teilstrom kann über ein Steuerventil 4 in Verbindung mit Sauerstoffsensor (z. B. paramagnetischer Sauerstoffanalysatoren) und Steuereinheiten erfolgen. The oxygen-enriched gas stream of the permeate 17 is in turn combined with the untreated second partial stream 14 and passed on as a total stream 18 . The throughput in the respective partial flow can be controlled via a control valve 4 in connection with an oxygen sensor (e.g. paramagnetic oxygen analyzers) and control units.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 wird das Verfahrensprinzip zur Konditionierung von Kabinenluft mit getrennter Gaszufuhr vorgestellt. Zwei Kompres soren 1 ziehen Luft mit dem Druck P1 aus der Umgebung an. Dieser Außenluftstrom wird auf höhere Drücke P2 und P3 komprimiert. Im Anschluß werden aus dem kompri mierten Luftstrom wiederum mittels Filter 2 grobe Verunreinigungen separiert. Der gereinigte Luftstrom besteht wiederum aus zwei Teilströmen 13 und 14 und wird, wie im ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, weiterbehandelt. Üblicherweise ist der Druck P2 des Luftanteils, der durch das Membranmodul 3 geführt wird, aufgrund des höheren Widerstandes der Membran höher als der Druck P3.In a second exemplary embodiment according to FIG. 2, the method principle for conditioning cabin air with separate gas supply is presented. Two compressors 1 draw air with the pressure P1 from the environment. This outside air flow is compressed to higher pressures P2 and P3. Subsequently, 2 coarse impurities are separated from the compressed air flow again using a filter. The cleaned air flow again consists of two partial flows 13 and 14 and, as described in the first exemplary embodiment, is treated further. Usually, the pressure P2 of the air portion that is passed through the membrane module 3 is higher than the pressure P3 due to the higher resistance of the membrane.
Zur umfassenden Konditionierung von Gasen wird das Verfahren der Sauerstoffan reicherung mit einer anschließenden Gasbefeuchtung oder Trocknung kombiniert. Hierzu wird mindestens ein Gasstrom zur Sauerstoffanreicherung in einem Membran modul durch eine Sauerstoffpermeationsmembran hindurchgeführt und im Feuchte gehalt mittels einer Befeuchtungseinheit angefeuchtet oder einer Kondensationseinheit getrocknet. Der jeweilige Gasfluß wird mittels eines Regelkreises aus Ventilen, Sen soren und Steuereinheiten geregelt.The process of oxygenation is used for the comprehensive conditioning of gases enrichment combined with subsequent gas humidification or drying. For this purpose, at least one gas stream for oxygen enrichment is used in a membrane module passed through an oxygen permeation membrane and in moisture content moistened by means of a humidification unit or a condensation unit dried. The respective gas flow is controlled by means of a control loop from valves, Sen sensors and control units regulated.
Zur Sauerstoffanreicherung wurden beispielsweise Flachmembranen zur Trennung der Luft in ihre Hauptbestandteile Sauerstoff und Stickstoff untersucht. Hierbei wurden die Permeabilitäten L der Gaskomponenten Sauerstoff und Stickstoff gemessen. Aus dem Quotienten dieser beiden Permeabilitäten resultiert die Selektivität der Membran, die Aussagen zum Trennverhalten erlaubt.For example, flat membranes for separating the Air is examined in its main constituents, oxygen and nitrogen. Here, the Permeabilities L of the gas components oxygen and nitrogen measured. From the The quotient of these two permeabilities results in the selectivity of the membrane Statements on separation behavior allowed.
Als Membranen wurden Kompositmembranen eingesetzt, deren trennaktive Schicht aus dem Polymer Polydimethylsiloxan besteht. Die Angabe in µm entspricht der Schicht dicke dieses Polymers, das auf unterschiedlichen asymmetrischen Trägermembranen abgeschieden wurde. Composite membranes were used as membranes, the separating active layer of the polymer is polydimethylsiloxane. The specification in µm corresponds to the layer thickness of this polymer, which is on different asymmetrical support membranes was deposited.
Die nachfolgende Tabelle enthält exemplarisch die meßtechnisch gewonnenen
Ergebnisse des Permeationsverhaltens der verwendeten Membran:
The following table contains examples of the results of the permeation behavior of the membrane used:
Die Werte zeigen für alle untersuchten Membranen eine stärkere Permeation des Sauerstoffs im Vergleich zum Stickstoff. Somit wurde der Sauerstoff bevorzugt im Permeat angereichert, der Stickstoff verblieb bevorzugt im Retentat.The values show a stronger permeation of the Oxygen compared to nitrogen. Thus, oxygen was preferred in the Permeate enriched, the nitrogen remained preferentially in the retentate.
Ein Hohlfasergastrennmodul mit Silikonkompositmembranen wurde dahingehend ausgelegt, daß eine Anreicherung der Luft mit Sauerstoff im Permeat auf 30 Vol% erreicht werden konnte.A hollow fiber gas separation module with silicone composite membranes was developed accordingly designed that an enrichment of the air with oxygen in the permeate to 30 vol% could be achieved.
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19951732A DE19951732A1 (en) | 1999-10-27 | 1999-10-27 | System for conditioning cabin air has air supply for oxygen enrichment generated by compressor to be filtered for use by membrane module with oxygen permeation membrane |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19951732A DE19951732A1 (en) | 1999-10-27 | 1999-10-27 | System for conditioning cabin air has air supply for oxygen enrichment generated by compressor to be filtered for use by membrane module with oxygen permeation membrane |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19951732A1 true DE19951732A1 (en) | 2001-05-23 |
Family
ID=7927046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19951732A Withdrawn DE19951732A1 (en) | 1999-10-27 | 1999-10-27 | System for conditioning cabin air has air supply for oxygen enrichment generated by compressor to be filtered for use by membrane module with oxygen permeation membrane |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19951732A1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004060538A1 (en) * | 2003-01-07 | 2004-07-22 | Blue Membranes Gmbh | Method and device for reducing the carbon dioxide concentration in air |
| GB2426469A (en) * | 2005-05-28 | 2006-11-29 | Oluwole Shamusi Fagbemi | Cabin air purifier |
| US9034405B2 (en) | 2004-01-28 | 2015-05-19 | Apio, Inc. | Combinations of atmosphere control members |
| US9034408B2 (en) | 2004-01-28 | 2015-05-19 | Apio, Inc. | Packaging |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2935622C2 (en) * | 1979-09-04 | 1985-04-11 | Friedrich 6000 Frankfurt Wolff | Device for increasing or decreasing the oxygen content of the air and the use of this device |
| DE2524242C2 (en) * | 1974-06-04 | 1986-10-16 | General Electric Co., Schenectady, N.Y. | Device for generating oxygen-enriched air |
| EP0312910A2 (en) * | 1987-10-23 | 1989-04-26 | Teijin Limited | Oxygen enriching module and oxygen enriching apparatus using same |
| DE4221593A1 (en) * | 1991-07-04 | 1993-01-14 | Normalair Garrett Ltd | Generation of oxygen@ from air |
-
1999
- 1999-10-27 DE DE19951732A patent/DE19951732A1/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 |
| DE2935622C2 (en) * | 1979-09-04 | 1985-04-11 | Friedrich 6000 Frankfurt Wolff | Device for increasing or decreasing the oxygen content of the air and the use of this device |
| EP0312910A2 (en) * | 1987-10-23 | 1989-04-26 | Teijin Limited | Oxygen enriching module and oxygen enriching apparatus using same |
| DE4221593A1 (en) * | 1991-07-04 | 1993-01-14 | Normalair Garrett Ltd | Generation of oxygen@ from air |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004060538A1 (en) * | 2003-01-07 | 2004-07-22 | Blue Membranes Gmbh | Method and device for reducing the carbon dioxide concentration in air |
| US7601202B2 (en) | 2003-01-07 | 2009-10-13 | Blue Membranes Gmbh | Method and device for reducing the carbon dioxide concentration in air |
| US9034405B2 (en) | 2004-01-28 | 2015-05-19 | Apio, Inc. | Combinations of atmosphere control members |
| US9034408B2 (en) | 2004-01-28 | 2015-05-19 | Apio, Inc. | Packaging |
| GB2426469A (en) * | 2005-05-28 | 2006-11-29 | Oluwole Shamusi Fagbemi | Cabin air purifier |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE19513599C1 (en) | Pressure swing adsorption process with recycle of void space gas | |
| DE69217809T2 (en) | Dual product pressure swing adsorption and membrane process | |
| DE69617477T2 (en) | HYPOXIC ROOM SYSTEM AND DEVICE FOR HYPOXIC TRAINING AND THERAPY | |
| EP1581330A1 (en) | Method and device for reducing the carbon dioxide concentration in air | |
| DE68918031T2 (en) | Prevention of membrane breakdown. | |
| DE60032649T2 (en) | Air treatment system | |
| DE3485922T3 (en) | Nitrogen generator process for the production of small volumes of high-purity nitrogen from compressed air. | |
| DE60027338T2 (en) | Apparatus and method for flow control in pressure swing adsorption | |
| DE60030016T2 (en) | Pressure swing adsorption process and apparatus with a single bed | |
| DE69102020T2 (en) | Membrane process and system for the production of nitrogen. | |
| DE69803143T2 (en) | Method and device for producing a gaseous product | |
| DE4033140C2 (en) | Pressure swing adsorption process and device for carrying out the process | |
| DE68924805T2 (en) | Process for the treatment of a gas mixture by adsorption. | |
| DE69305895T2 (en) | Method and device for producing ozone | |
| DE19739144C2 (en) | Device for removing water vapor from pressurized gases or gas mixtures | |
| DE3830506C2 (en) | ||
| EP0743281B1 (en) | Process for adsorptive oxygen enrichment of air with mixtures of molecular sieve zeolites | |
| DE3785824T2 (en) | METHOD AND DEVICE FOR ADJUSTING THE PRESSURE WITH THE USE OF GAS DIFFUSION MEMBRANES. | |
| EP0857284B1 (en) | Process for providing one or a plurality of rooms with an increased oxygen supply | |
| DE112006001896T5 (en) | Apparatus and method for producing oxygen water | |
| WO1988009305A1 (en) | Process for extraction of helium | |
| EP0505398B1 (en) | Process for obtaining nitrogen from air by pressure swing adsorption on carbon molecular sieves | |
| DE102006042348A1 (en) | Process and apparatus for separating carbon dioxide from a breathing gas mixture by means of a fixed site carrier membrane | |
| DE69120018T2 (en) | Pressure swing adsorption using high purity purging | |
| DE19951732A1 (en) | System for conditioning cabin air has air supply for oxygen enrichment generated by compressor to be filtered for use by membrane module with oxygen permeation membrane |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |