DE2055425B2 - Adsorptionsverfahren zum Zerlegen von Gasgemischen - Google Patents

Adsorptionsverfahren zum Zerlegen von Gasgemischen

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Description

Bei der Trocknung und Zerlegung von Gasgemischen hat in den letzten Jahren das sogenannte Druckwechselverfahren Eingang in die Technik gefunden. Dieses adsorptive Verfahren kann generell zur Trennung von Gasgemischen verwendet werden, deren Komponenten t:.ie unterschiedliche Adsorbierbarkeit aufweisen. Insbesondere wurde das Druckwechselverfahren für die Herstellung von Schutzgasen mnd die Zerlegung von Luft vorgeschlagen. Nachfolgend wird im wesentlichen auf die Herstellung von sauerstoffangereicherter Luft Bezug genommen, da dieses Verfahren von großem technischem Interesse ist. Die Ausführungen sind jedoch auf die Trennung anderer wasserdampfhaltiger Gasgemische übertragbar.
O2-angereicherte Luft wird z. B. benötigt für die Intensivierung von Oxydationsvorgängen bei chemischen Prozessen, in der Metallurgie, zur Beschleuni gung fermentativer Prozesse und zur Erzeugung heißer Flammen. Der Vorzug der adsorptiven Methoden zur Gewinnung von O2-angereicherter Luft besteht in der Einfachheit der Verfahren, die meist bei Umgebungstemperatur arbeiten. Da in den Anlagen kein hochprozentiger O2 oder gar flüssiger O2 entsteht, ist der Betrieb solcher Anlagen völlig gefahrlos und die bei den Luftverflüssigungsanlagen üblichen Sicherheitsvorkehrungen sind nicht erforderlich. Wegen dor Einfachheit der Anlagen lassen sich weiterhin wirtschaftlich arbeitende Einheiten auch bis herunter 211 kleinsten Kapazitäten bauen.
Anlagen für die adsorptive Anreicherung von Bestandteilen einer Gasmischung nach dem Druckwechsel-Prinzip arbeiten in dem Druckbereich zwischen dem Eintrittsdruck ρ des zu trennenden Gases, welches bei Aimosphärendruck oder Überdruck zur Verfügung stehen kann und dem Desorptionsdruck p', welcher durch eine Vakuumpumpe erzeugt wird. Bei Anlagen mit Eintrittsgasen unter Überdruck kann der Desorptionsdruck p' auch der Atmosphärendruck sein, d. h. es wird ohne Vakuumpumpe auf Atrncisphärendruck entspannt. Druckwechsel-Anlagen können also in den Bereichen Überdruck-Normaldruck, Normaldruck-Vakuum oder Überdruck-Vakuum betrieben werden. Bei Anlagen zur Anreiche- rung des Sauerstoffs in Luft wird vorzugsweise durch Abpumpen mit einer Vakuumpumpe gearbeitet, da die N2-Desorption bei Atmosphärendruck ungenügend ist. Solche Anlagen können aus einem einzigen Adsorptionssystem, verbunden mit einem Speicherbehälter, bzw. aus zwei oder mehr Adsorptionssystemen bestehen, die im Wechsel arbeiten, so daß als Produktgas ein konstanter Strom O2-angere;cherter Luft gewonnen wird. Bei drei Einheiten folgen im
ι« zeitlichen Wechsel die Takte Überströmen, Evakuieren und Druckaufbau aufeinander.
Den adsorptiven Anreicherungsverfahren für O2 liegt das Prinzip zugrunde, daß verschiedene MoIekuIarsieb-Zeolithe N2 stärker adsorbieren als O2. Da
π bei Umgebungstemperatur nur wenige Gewichtsprozent N2 adsorbiert werden, ergeben sich so kurze Beladungscyclen, daß eine thermische Desorption des N2 nicht infrage kommt. Die Regeneration des Zeoliths wird daher durch Druckerniedrigung bewirkt, gege benenf alls kombiniert mit der Anwendung eines Spül gases.
Die Molekularsieb-Zcolithe besitzen nur im wasserfreien Zustand eine ausreichende Beladungskapazität für N2. Bei Verwendung gewöhnlicher atmo-
n sphärischer Luft für die Trennung würde sich daher das Adsorptionsmittel allmählich mit Wasserdampf sättigen und für die Trennung unbrauchbar werden. Allen bekanntgewordenen Trennverfahren zur adsorptiven Zerlegung von Luft ist daher gemeinsam,
jo daß getrocknete Luft eingesetzt wird. An die Vollständigkeit der Trocknung müssen dabei hohe Anforderungen gestellt werden, da die für die Trennung eingesetzten Molekularsieb-Zeolithe ihrerseits sehr scharf Trockenmittel sind und sich auch noch aus einer nach üblichen Verfahren getrockneten Luft allmählich mit Wasser sättigen würden. So beträgt beispielsweise die Gleichgewichtsbeladung eines Calciumzeolich A mit 5 A Porenweite in Luft mit einem Taupunkt von —40° bei Raumtemperatur noch ca. 17 g H2O pro 100 g wasserfreien Zeolith. Die Vortrocknung der Luft stellt daher ein schwieriges Problem dar, das bislang noch nicht befriedigend gelöst wurde. Insbesondere wird die Wirtschaftlichkeit des gesamten Anreicherungsverfahrens durch die Vortrocknungsstufe der Luft wesentlich mitbestimmt.
Für eine ausreichende Vortrocknung der Luft eignen sich mit Molekularsieb-Zeolithen gefüllte Adsorber, die nach Sättigung mit Wasser thermisch regeneriert werden. Eine solche Trockenanlage mit der
-,» dazugehörigen Regeneriereinrichtung ist jedoch relativ aufwendig und hat weiterhin den Nachteil, daß im Zuge der adsorptiven Η,Ο-Entfernung, insbesondere wenn Luft von Atmosphärendruck getrocknet wird, infolge der Adsorptionswärme eine beträchtliche
v, Temperaturerhöhung des Luftstromes resultiert, welche unerwünscht ist. Die Trennleistung einer adsorptiven O2-Anreicherungsanlage sinkt nämlich mit steigender Temperatur.
Es ist bereits bekannt (deutsche Auslegeschrift
ho 1259857), die Luft dadurch zu trocknen, daß man sie durch Kältespeichermassen leitet, bis ihr Wassergehalt weniger als 20: ρ mg/Nm1 (wobei ρ den Druck in kg/cm2 bedeutet) beträgt. Ein solches Verfahren ist jedoch nur dann wirtschaftlich vertretbar, wenn die
μ adsorptive O2-Anreicherung bei tiefen Temperaturen
von z. B. -60 bis -100° C durchgeführt werden soll.
Weiterhin ist es bekannt (deutsche Auslegeschrift
1259844), der eigentlichen O2-Anreicherungsanlage
für die Trocknung der Luft eine unabhängig arbeitende Adsorptionsanlage nach dem Druckwechsel-System vorzuschalten, welche mit irgendeinem hierfür geeigneten Trockenmittel, z. B. aktivierter Tonerde, gefüllt ist und welche die getrocknete Luft einem Speicherbehälter zuführt, aus dem die eigentliche Trennanlage gespeist wird. Ein solches Verfahren hat abgesehen von dem apparativen Aufwand den Nachteil eines hohen Energieverbrauchs, da für die Regeneration der Trockentürme laufend ein Teil der zuvor komprimierten Luft ins Freie entspannt wird.
Es wurde auch ein Versuch beschrieben, bei dem Luftmiteinem Druckvoj>.5,3 kg/cm2 und einem Wassergehalt von 3000 bis 6000 ppm in einer O2-Anreicherungsapparatur nach dem Druckwechsel-Prinzip zu einem O2-reichen Produktgas verarbeitet wurde, das nur noch 2 bis 6 ppm H2O enthielt. Hierbei wirkte die Eintrittszone des ganz mit Molekularsieb-Zeolith gefüllten Adsorbers als Trockenzone, während die restliche Füllung für die eigentliche O2-Anreicherung zur Verfugung stand. Diese an sich einfache Anordnung gibt jedoch, bezogen auf den Energieverbrauch, nur unzureichende Trenueffekte, da erfahrungsgemäß die Wasserbeladungszone bei Druckwechsel-Systemen nicht scharf begrenzt ist, sondern entlang des Adsorbers in einer flachen Abklingzone verläuft und andererseits schon mit wenigen Prozenten H2O-vorbeladene Zeolithe für die O2-Anreicherung nahezu unwirksam sind.
Ein weiterer schwerwiegender Nachteil dieser Anordnung besteht darin, da sich bei längeren Stillstandszeiten die H20-Beladung der Eintrittszone durch Diffusion über die ganze Adsorberfüllung verteilt und sie damit für die O2-Anreicherung unbrauchbar macht.
Aus DE-AS 1517968 ist es bekannt, Sauerstoff/ Stickstoff-Gemische mit Hilfe von Aktivkohle zu trennen. Dieses Verfahren besitzt jedoch den Nachteil, daß man das zu adsorbierende Gas nicht ohne weiteres trocknen kann. Bedingt durch den Aufbau der Vorrichtung (mit zwei Vakuumpumpen) mit der dieses bekannte Verfahren durchgeführt wird, erfolgt dabei die Desorption im Gleichstrom zur Adsorption. Diese Arbeitsweise erlaubt jedoch keine voll befriedigenden Adsorptionsleistungen.
In DE-OS 1544009 wird ein Trennverfahren beschrieben, das bei relativ hohen Drücken arbeitet. Danach werden nach der Adsorption die beiden Betten der ersten Stufe zeitlich nacheinander auf Restgasdruck entspannt, wobei ein Bett zuvor einen Druckausgleich mit einem parallel geschalteten Bett erfährt. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist es ferner, daß keine besonders gute Vorreinigung bzw. Trocknung des Rohgases erreicht werden kann.
Es wird nun ein verbessertes Adsorptionsverfahren zum Zerlegen von Gasgemischen in einem aus getrennten, hintereinander geschalteten Zonen I und II bestehenden Adsorptionssystem bereitgestellt, bei dem am Ende des Adsorptionssystems der nicht adsorbierte Gasanteil entnommen wird, die Zonen I und II unter Druckerniedrigung desorbiert werden und nach der Regenerierung während des Druckaufbaues im Adsorptionssystem der Druckanstieg in der Zone II gegenüber Zone I zeitlich verzögert wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß beim Zerlegen von wasserdampfhaltigen Gasgemischen in Zone I der Wasserdampf entfernt wird und der adsorbierte Gasanteil aus Zone II zur Desorption des Wasserdampfes in Zone IinGegenrichtungzurBeladungdurchdie Zone I abgezogen wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren vermeidet die Nachteile der früheren Verfahren und ermöglicht die
> Anreicherung des Sauerstoffgehaltes in feuchter Luft ohne wesentlichen Energieaufwand für die Trocknung. Das neue Verfahren kann z. B. unter Verwendung von Zeolithen als Adsorptionsmittel wie folgt durchgeführt werden: Jeweils ein mit Zeolith gefüllter
'■ Adsorber und ein mit Trockenmittel gefüllter Adsorber werden einander zugeordnet und durch eine mit einer Drosselvorrichtung versehene Leitung verbunden. Im Verlauf eines vollständigen Adsorptions- und Desorptionszyklus wird dem durch die Verbindungs-
r> leitung in wechselnder Richtung strömenden Gas beim Strömen in Richtung vom Trockenmittel zum Zeolith (Adsorption) - mindestens während der Zeit des Druckanstiegs im Zeolith-Adsorber vom Desorptionsdruck bis maximal zum Erreichen des Arbeitsdruckes — bei mehr geschlossener E-rössel vorrichtung ein höherer Widerstand entgegengesetit. Beim Strömen des Gases in umgekehrter Richtung vom Zeolith zum Trockenmittel (Desorption) während der Zeit des Druckabfalls vom Arbeitsdruck zum Desorptionsdrtxk wird dem Gasstrom bei mehr geöffneter Drosselvorrichtung ein geringerer Widerstand entgegengesetzt.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird nach der Regenerierung des Adsorptionssystems bis maxi-
jo mal zum Erreichen des Arbeitsdruckes in Zone I der Gasstrom von Zone I nach Zone II unterbrochen. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird die Vortrocknung der Luft und die Abtrennung von Stickstoff in einem Verfahrensschritt durchgeführt. Das Trok-
j> kenmittel und das Adsorptionsmittel für Stickstoff sind zwar in getrennten Behältern angeordnet, jeweils ein Trockner und ein Stickstoff-Adsorber bilden jedoch eine Einheit, die zeitlich im gleichen Ta/.t von den zu trocknenden und anzureichernden Gasen bzw. in umgekehrter Richtung von den Regenerationsgasen durchströmt wird. Bei der Adsorption tritt das feuchte Gas in den Trockner ein, gibt seine Feuchtigkeit an das Trockenmittel ab und strömt dann weiter durch die Trennsäule. Bei der Desorption strömt das
4) Gas in umgekehrter Richtung von der Trennsäule her durch den Trockner und führt dabei die vorher dort gespeicherte Feuchtigkeit ins Freie ab.
Beim Einströmen der feuchten Luft in die zuvor auf niedrigen Desorptionsdruck gebrachte Trocken ner-Adsorber-Kombination wird nun die zwischen beiden Zonen I und II angeordnete Drosselvorrichtung weitgehend oder ganz geschlossen, so daß sich der E'iitrittsdruck ρ der Luft relativ schnell in dem Trockner einstellt, während der Druckanstieg im
>r> Zeolith-Adsorber Aiank der Drosselung nur mit einer Verzögerung folgt. Der Vorteil dieser Maßnahme ist, daß die Trocknung der Eintrittsluft, im Mittel über die Einströmzeif gerechnet, bei einem höheren Druck erfolgt als ohne die Drosselvorrichtung. Da zugleich
Mi mit dem Diuck auch der H2O-Partialdruck entsprechend erhöht ist, wird eine höhere Beladung des Trokkenmittels und damit eine kürzere Adsorptionszone erzielt. Außerdem wird die effektive Strömungsgeschwindigkeit im Trockner herabgesetzt, was ebenfalls
h> den Trocknungseffekt verbessert. Beim Desorbieren würde bei weit geschlossener Drosselvorrichtung der Druck im Trockner rascher abfallen als im Zeolith-Adsorber. Dies würde an sich die H2O-Desorption
vom Trockenmittel begünstigen, da bei raschem Druckabfall eine effektiv größere Regeneriergasmenge über das Trockenmittel strömen würde. Andererseits ist gerade die Desorption, sofern sie durch Abpumpen mit der Vakuumpumpe erfolgt, bei den Oj-Anreicherungsverfahren der wesentliche energieverbrauchende Schritt. Um mit einem Minimum an Energie auszukommen, wird daher beim erfindungsgemäßen Verfahren während der Desorption zur Verringerung der Strömungswiderstände möglichst ohne Behinderung des Gasstromes zwischen Zone Il und I gearbeitet, insbesondere, solange die Vakuumpumpe effektiv arbeitet, d. h. während des Druckabfalls vom Arbeitsdruck zum Desorptionsdruck mindestens vom angenäherten Erreichen des atmosphärischen Druckes im Trockenmittel-Adsorber an.
Als veränderliche Drosselvorrichtung kann im einfachsten Fall eine Rückschlagklappe dienen, welche in eine Umgehungsleitung zur Verbindungsleitung gemäß Fig. 2 eingebaut wird. In der Figur ist I der mit Trockenmittel gefüllte Adsorber und II der Zeolith-Adsorber für die N ,Adsorption. Die beiden Adsorber sind durch die Leitung 3 mit dem Regulierventil 5 verbunden. Das Regulierventil 5 wird auf den gewünschten Durchflußquerschnitt fest eingestellt. Um das Ventil 5 führt eine Umgehungsleitung 4 mit dem Rückschlagventil 6. Beim Strömen des Gases von I nach II (Adsorption) schließt sich das Rückschlagventil, beim Strömen in der umgekehrten Richtung (Desorption) öffnet es sich automatisch und gibt somit einen größeren Strömungsquerschnitt frei.
Die Drosselvorrichtung kann aber auch gemäß Fig. 1 ein elektrisch oder pneumatisch gesteuertes Ventil S sein, das in die Verbindungsleitung 3 zwischen die beiden Behälter gesetzt ist. Das Ventil wird dann durch eine zeitabhängige Regelung betätigt, d.h. mehr oder weniger stark geöffnet. In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Regelung des Drosselventils 5 nicht durch eine Zeitsteuerung, sondern direkt aufgrund der Druckdifferenz zwischen Zone I und II. Beim Einströmen der Luft in die zuvor evakuierten Behälter in Richtung von I nach II bleibt das Drosselventil 5 so lange weniger stark geöffnet, bis sich der Druck in der Zeolithsäule Il etwa dem in der Trockensäule I eingestellten Eintrittsdruck der Luft angenähert hat. Diese Art der Regelung hat den Vorteil, daß Änderungen in der Betriebsweise der Anlage, wie Änderung der Durchsatzmenge, des Eintrittsdruckes, der Zykluszeit, der Pumpenleistung usw. keine neue Justierung der Regelung des Drosselventils 5 erforderlich machen.
Eine weitere Ausführungsform ist in Fig. 3 dargestellt. In der Verbindungsleitung 3 zwischen den beiden Adsorbern I und II ist ein Regelventil 5 angeordnet, das während des Beladens ganz geschlossen und während des Desorbierens ganz geöffnet wird. Parallel zu diesem Regelventil ist in die Umgehungsleitung 4 ein Überströmventil eingebaut, das beim Beladen zunächst geschlossen bleibt und dadurch einen besonders raschen Druckaufbau im Adsorber I (Trockner) bewirkt. Erst nach Erreichen eines bestimmten, vorher eingestellten Druckes öffnet das Überströmventil sich und läßt den Adsorber II unter Aufrechterhaltung des Druckes im Adsorber I auffüllen.
Die Kombination von je einem Trockner mit einem Stickstoffadsorber zu einer im Adsorptionszyklus taktgleich arbeitenden Einheit sowie das Prinzip der Regelung des Strömungswiderstandes in der Verbindungsleitung zwischen beiden Behältern durch eine Drosselvorrichtung in der zuvor beschriebenen Weise lassen sich auf O,-Anreicherungsanlagen mit 2,3 oder mehr N2-Adsorbern anwenden. Es kann allgemein zwischen Drücken von 50 Torr bis zu 15 Atmosphären gearbeitet werden. Bevorzugt wird die Regenerierung bei vermindertem Druck bis herab zu 50 Torr und die Gasentnahme bei Atmosphärendruck durchgeführt. Wenn Gasgemische mit erhöhtem Druck zur Verfügung stehen bzw. Produktgase unter erhöhtem Druck benötigt werden, kann das Verfahren, speziell die Gasentnahme, bei erhöhtem Arbeitsdruck, d. h. bis zu Drücken von 15, vorzugsweise bis zu 6 Atmosphären durchgeführt werden. Die Regeneration erfolgt dann entweder durch Entspannen auf Atmosphärendruck oder auch bei vermindertem Druck.
Als Trockenmittel eignen sich für das erfindungsgemäße Verfahren verschiedenartige Adsorbentien. z. B. Kieselgele, aktivierte Tonerde und Molckuiarsieb-Zeolithe, sofern sie nur unter den Betriebsbedingungen des Druckwechsel-Systems, das auch als »Kaltregeneration« bezeichnet wird, reversibel be- und entladen werden können. Als Molekularsieb-Zeolithe für die N,- Adsorber kommen natürliche und synthetische Zeolithe, sofern sie nur bei den Arbeitstemperaturen des Verfahrens eine genügend groüe Selektivität und Aufnahmefähigkeit für Stickstoff haben, inf.age. Vorzugsweise werden mit zweiwertigen Kationen ausgetauschte Zeolithe vom Typ A oder Faujasit in Granalienform eingesetzt.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können neben Luft auch andere Gasgemische gleichzeitig wirkungsvoll gereinigt und getrennt werden und zwar in den Fällen, in denen eine stark adsorbierbare Komponente eine weniger stark adsorbierbare Komponente an einer Adsorption hindert z. B. die Kombination Wasser - Stickstoff, Wasser - Kohlensäure.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht deshalb neben der Trennung von Luft ebenso eine wirkungsvolle Abtrennung von CO2 aus Verbrennungsoder Spaltgasen oder die Abtrennung von N, aus stickstoffhaltigen wasserstoffreichen Reformergasen bzw. Spaltgasen.
In diesen Prozessen erfolgt der Adsorptionsvorgang bei einem Druck, der über dem Druck des Desorptionsvorganges iiegt, wobei die Desorption der adsorbierten Komponente der Zone I neben der Gesamtdruckminderung zusätzlich durch Spülen der aus Zone II desorbierten Komponente erfolgt.
Die Produktabnahme aus Zone II kann bei Atmosphärendruck, die Desorption bei vermindertem Druck bis herab auf 50 Torr durchgeführt werden. Es ist ebenso möglich, die Adsorption bei erhöhten Drücken bis 15 bar und die Desorption durch Entspannen auf atmosphärischen Druck bzw. zusätzlich durch Unterdruck herab bis 50 Torr durchzuführen.
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand von Beispielen erläutert.
Beispiel 1
In eine Laboranlage gemäß Fig. 4 mit zwei N2-Adsorbern (He und lib) und den dazugehörigen Trocknern (Ia und Ib) waren Drosselvorrichtungen wie in Fig. 2 mit den Rückschlagventilen 6a und 6b einges baut. Ta und Tb sind weitere Rückschlagklappen am Ausgang der N2-Adsorber, die sich beim Evakuieren der Adsorber schließen. Die Magnetventile 8a, 9a, 8b und 9b werden von einem Zeitrelais gesteuert. Die
an O, anzureichernde Luft wird am Ventil 10 einer Druckluftleitung entnommen. 11 ist ein Wassersättiger, in welchem die Luft mit Wasserdampf bei Raumtemperatur gesättigt wird. 12 ist ein Überdruckventil, das in dem ganzen System nur einen Überdruck entsprechend der Wassersäule in 12 zuläßt. 19 ist ein Rückschlagventil, das ein Zurücksteigen des Wassers aus der Überdrucksicherung 12 verhindert.
Die Trockner la und Ib sind mit je 200 g Kieselgel in Perlform mit Feuchtigkeitsindikator, sogenanntes Blaugel, gefüllt. Die N2-Adsorber Πα und Ub enthalten je 477 g eines Calcium-Strontium-Zeoliths A in Perlform. Die Vakuumpumpe 18 ist eine Gasballastpumpe mit 1100 l/h Ansaugleistung. Ein Zeitrelais ändert alle 55 see die Stellung der Magnetventile 8a, 9a, 8b und 9b. Im ersten Schalttakt sind die Ventile 8a und 9b geöffnet, 9a und Hb geschlossen. Dabei tritt feuchtigkeitsgesättigte Luft durch die Leitung 16 und durch das Magnetventil 8a in die zuvor evakuierten Adsorber Ia und Ha ein bis zum Druckausgleich. Die Rückschlagklappe 6a schließt sich dabei und bewirkt somit einen relativ schnellen Druckaufbau im Trockner Ia.
Nach Erreichen von Atmosphärendruck im Adsorber Ha öffnet sich die Rückschlagklappe la und O2-reiches, trockenes Produktgas strömt über Leitung 14 zu einem Gasometer 15. Während des gleichen Schalttaktes werden die Adsorber Ib und Ub bei geschlossener Rückschlagklappe Ib durch Magnetventil 9b und Leitung 17 mit der Vakuumpumpe 18 evakuiert, welche N2-reiches, feuchtes Gas an die Atmosphäre abgibt. Im zweiten Schalttakt laufen bei geöffneten Magnetventilen 8b und 9a und geschlossenen Magnetventilen 8a und 9b die gleichen Vorgänge ab, wobei nur die Adsorptionssysteme α und b ihre Rollen vertauschen. Bei einer mittleren Strömungsgeschwindigkeit der Eintrittsluft von 420 N-l/h werden 150 N-l/h trockenes Produktgas mit einem GyGehalt von 43 Volumenprozent gewonnen.
Das jeweils am Ende eines Schalttaktes im N2-Adsorber erreichte Vakuum beträgt 105 Torr.
Trotz völliger Wassersättigung der Eintrittsluft konnte an der Indikatorfarbe des Kieselgels in den Trocknern ia und Ib beobachtet werden, daß nach einigen Stunden Betriebszeit die Beladungsfront nicht weiier vorwanderte, sondern stationär blieb. Wurden die Rückschlagventile 6a und 6b durch Verklemmen der Kegel gewaltsam am Schließen gehindert, so wanderte die H2O-Be!adungszone durch die Trockner durch, welche für diesen Betriebszustand nicht ausreichend waren. Bei Wiederherstellen der Funktion der Rückschlagklappen 6a und 6b kam die Wasserbeladungszone wieder zurück und stellte sich auf den ursprünglichen stationären Wert ein.
Beispiel 2
In einer Technikumsanlage mit 3 Adsorbereinheiten gemäß Fig. 5 waren in den Behältern Ia, b und c jeweils 113 1 (= 90 kg) Kieselgel in Perlform mit Feuchtigkeitsindikator, sogenanntes Blaugel und in den Behältern Ha, b und c je 190 I (= 125 kg) Ca-Zeolith A in Perlform untergebracht. Die Behälter Ia, b und c dienten zur Trocknung der eintretenden atmosphärischen Luft; die Behälter Ha, b und c wurden für die Stickstoff-Adsorption bzw. Sauerstoffanreicherung verwendet. Zwischen je einem Trockenmittelbehälter und dem zugehörigen Zeolithbehälter waren wie in Fig. 3 je ein Regelventil 5a, b und c sowie je ein Überströmventil 6a, b und c angeordnet. Die Ventile Ta, b und c am Kopf der Zeolithbehälter waren Rückschlagventile. Zu Beginn eines Zyklus
ι > wurde das Behälterpaar la und Ha über die geöffneten Ventile 5a und 9a, die Leitung 17 und die Vakuumpumpe 18 gleichzeitig evakuiert. Der Druckabfall in den Behältern Ia und Ha ging also gleichermaßen vonstatten. Die Vakuumpumpe hatte eine Förderlei-
.'Ii stung von ca. 500 m'/h.
Während der gleichen Zeit wurden die Behälter Ib und Ub, die zuvor evakuiert waren, mit atmosphärischer Luft, die durch Leitung 16 und das geöffnete Ventil 8b einströmte, von einem ca. 50 bis 100 Torr
r> betragenden Absolutdruck auf Atmosphärendruck gebracht. Während dieses Vorganges waren die Ventile Sb und 9b geschlossen. Das Überströmventil 6b war anfangs ebenfalls geschlossen und bewirkte so den raschen Aufbau atmosphärischen Druckes in Behäl-
iii ter I ft. Nach Erreichen dieses Druckes öffnete das Überströmventil 6b und ließ auch im Behälter Hb den Druck bis zu atmosphärischem Druck ansteigen.
Ebenfalls während der gleichen Zeit strömte über
r> die Leitung 16 und das geöffnete Ventil 8c atmosphärische Luft in den Behälter Ic und weiter über das geöffnete Überströmventil 6c in den Zeolithbehälter lic, weiter über das geöffnete Rückschlagventil 7c, und die Leitung 14 zu dem Sammelbehälter 15.
iu Dann wiederholten sich die beschriebenen Vorgänge mit dem Unterschied,daß die Behältergruppe c evakuiert, die Behältergruppe α durch Einströmen von Luft auf Atmosphärendruck gebracht und die Behältergruppe b zwecks Abgabe von O2-angereicher-
j-, tem Gas an den Sammelbehälter 15 vo*n Luft durchströmt wurde.
Durch die Leitung 14 strömten ständig ca. 22 MnVh Produktgas mit einem mittleren Sauerstoffgehalt vor. &ü Volumenprozent in den Sammeibehäi-
-,0 ter 15.
Zur Kontrolle der Trocknung waren die Behälter Ia, b und c mit einer durchsichtigen Behälterwand versehen. Selbst nach mehrwöchigem durchgehendem Betrieb konnte keine örtliche Veränderung der Massenübergangszone festgestellt werden, d. h. die Zone, in der das Blaugei seine Farbe nach rosa verändert, blieb konstant.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Adsorptionsverfahren zum Zerlegen von Gasgemischen in einem aus getrennten, hintereinander geschalteten Zonen I und II bestehenden Adsorptionssystem, bei dem am Ende des Adsorptionssystems der nicht adsorbierte Gasanteil entnommen wird, die Zonen I und II unter Druckerniedrigung desorbiert werden und nach der Regenerierung während des Druckaufbaues im Adsorptionssystem der Druckanstieg in der Zone II gegenüber Zone I zeitlich verzögert wird, dadurch gekennzeichnet, daß beim Zerlegen von wasserdampfhaltigen Gasgemischen in Zone I der Wasserdampf entfernt wird und der adsorbierte Gasanteil aus Zone II zur Desorption des Wasserdampfes in Zone I in Gegenrichtung zur Beladung durch die Zone I abgezogen wird.
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