DE2153808B2 - Adiabatisches verfahren zum abtrennen von einer oder mehreren komponenten aus gasgemischen - Google Patents

Adiabatisches verfahren zum abtrennen von einer oder mehreren komponenten aus gasgemischen

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Description

mcl Kompressoren verwendet werden, um überschüssi- >ts Produktgas zwischenzuspeichern. Andererseits ist su anderen Zeitpunkten die aus den Adsorberbetten verfügbare Produktgasmenge ungenügendem auch nur den Eigengasbedarf für das Spülen und Wiederaufdrükken zu decken. Auch hier sind die Ballasttanks notwendig, um die fehlende Produktgasmenge sowohl für den Eigenbedarf der Anlage, als auch für dan Verbraucherbedarf zu decken. Werden die Verfahrensstufen so gewählt, daß das Produktgas gleichmäßiger fließt, treten Schwankungen und Unterbrechungen im Einsatzgasstrom auf. Beispielsweise wird Stickstoff bei Umgebungstemperatur durch Calcium-Zeolith A bevorzugt adsorbiert; gleichzeitig wird jedoch Sauerstoff mitadsorbiert. Das Adsorptionsmittel wird daher während des Wiederaufdrückens mit Produktgas mit einei großen Menge der nicht bevorzugt adsorbierbären Produktfraktion beladen. Während der nnschließenden Adsorptionsphase wird diese mitadsorbierte Produktkomponente durch die stärker adsorbierte Einsatzgaskomponente verdrängt. Das bedeutet, daß eine große Menge der mitadsorbierten Produktkomponente ständig innerhalb des Systems verbleibt. Während des Wiederaufdrückens und der Adsorption wird die Durchflußmenge der mitadsorbierten Produktkomponente sehr hoch; sie kann leicht das Drei- oder Vierfache der durchschnittlichen Produktabgabemenge aus der Anlage erreichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein adiabatisches Gastrennverfahren zu schaffen, das es gestattet, eine ähnlich hohe Produktreinheit und -ausbeute wie das eingangs erläuterte, mindestens vier Adsorberbetten erfordernde Verfahren zu erzielen, das jedoch verringerte Anlage- und/oder Energiekosten bedingt, insbesondere schon mit weniger als vier Adsorberbetten auskommt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zum teilweisen Wiederaufdrücken während mindestens eines Teils der Einleitung von aus einem anderen Adsorberbett kommendem Gas über das Auslaßende des Adsorberbettes gleichzeitig Einsatzgas vom Einlaßende her in das Adsorberbett eingeführt und für die letzte Wiederaufdrückstufe im Gleichstrom eingeleitetes Einsatzgas benutzt wird, sowie daß während der an das Einleiten von Einsatzgas in das Adsorberbett anschließenden, mit dem teilweisen Wiederaufdrücken eines anderen Adsorberbettej verbundenen Druckausgleichsstufe gleichzeitig ein Teil des freigesetzten Gases als Produktgas abgegeben wird.
Das an der einen Komponente verarmte Gas wird vom Auslaßende des Betts nach zwei Mechanismen erhalten, und zwar zum einen durch Trennen oder Zerlegen des Gasgemisches, das zur Adsorptionsfront strömt, wo die eine Komponente im Bett adsorbiert wird, und zum anderen durch Verdrängen der nicht bevorzugt adsorbierten Komponente aus der in Strömungsrichtung vor der Adsorptionsfront liegenden Strecke des unbeladenen Betts. Das Gasgemisch kann der Adsorptionsfront als Folge der Einführung von Einsatzgas am Einlaßende des Betts bei gleichzeitigem Abzug von Gas, aus dem eine Komponente abgetrennt worden ist, zuströmen. Dieses Gasgemisch kann jedoch auch bereits im Bett hinter der Adsorptionsfront vorhanden sein und der Adsorptionsfront durch Expansion zuströmen, die durch den Abzug von an der einen Komponente verarmtem Gas möglich wird. Die Verdrängung der nicht bevorzugt adsorbierten Komponente, die sowohl adsorbiert als auch nicht adsorbiert
sein kann, aus der unbeladenen Bettstrecke kann auf das Vorrücken der Adsorptionsfront in Richtung zum Auslaßende des Betts oder eine durch durch Abziehen des an der einen Komponente verarmten Gases möglich gewordenen Expansion der nicht bevorzugt adsorbierten Komponente zurückzuführen sein, Bei gewissen Gasgemischen, z. B. Luft, bei denen die nicht bevorzugt adsorbierte Komponente in erheblichem Ausmaß im Bett adsorbiert wird, kann die aus der unbeladenen Bettstrecke verdrängte, nicht bevorzugt adsorbierte Komponente in erster Linie aus der adsorbierten Phase stammen. Bei anderen Gasgemischen, ζ. Β. Einsatzgasgemischen, die Wasserstoff oder Helium enthalten, wird die nicht bevorzugt adsorbierte Komponente nur in geringem Umfang adsorbiert, und die aus der unbeladenen Bettstrecke verdrängte, nicht bevorzugt adsorbierte Komponente wird in verhältnismäßig großem Ausmaß durch Expansion des nicht adsorbierten Gases erhalten.
Während bei dem bekannten Vierbettverfahren (DT-OS 17 69 936) die Massenübergangs- oder Adsorptionszone ursprünglich am Einlaßende des Bettes ausgebildet und dann progressiv gegen das Austriltsende hin bewegt wird, weil das Wiederaufdrucken durchweg im Gegenstrom sowie in der letzten Phase mit Produktgas erfolgt, wird bei dem Verfahren nach der Erfindung zunächst zweiseitig mit Einsatzgas und an der abzutrennenden Komponente verarmtem Gas sowie in der letzten Phase im Gleichstrom mit Einsatzgas wiederaufgedrückt. Es wäre an sich zu erwarten, daß darunter die Produkteinheil erheblich leidet. Vergleichsversuche haben jedoch gezeigt, daß dies nicht der Fall ist. Die während der Wiederaufdrückpbase bei niedrigen Druckwerten auf Grund der Einspeisung von Einsatzgas in das Einlaßende des Adsorberbettes aufgebaute Adsorptionszone ist zwar in der Regel als solche zunächst schwach und diffus. Durch das gleichzeitig in Gegenrichtung eingeführte, weitgehend adsorbatfreie Gas wird diese Zone jedoch komprimiert und scharf ausgebildet, so daß es zu keinem Durchbruch des Adsorbats kommt. Nach Ende des Wiederaufdrückens mit Einsatzgas verbleibt im Bereich des Auslaßendes des Adsorberbettes eine ausreichende Länge an von Adsorbat zunächst noch freiem Adsorptionsmittel, um während der anschließenden Gleichstromdruckmindeiung die eine Komponente aus dem im wiederaufgedrückten Bett befindlichen Gas abzutrennen. Des weiteren reinigt der im Gegenstrom durchgeleitete, an der einen Komponente verarmte, hochreine Gasstrom das Produkt- oder Auslaßende des Betts; er dient auf diese Weise als zusätzliches Spülgas für diese kritische Zone. Außerdem erleichtert die Verwendung von hochreinem Gas das Wiederaufdrükken ohne Überladung des Betts mit der bevorzugt adsorbierten Komponente des Einsatzgasgemisches. Es ist somit möglich, das gesamte eingeführte Einsatzgas zu zerlegen und ein Produktgas von gewünschter Reinheit zu bilden.
Weil die Gleichstromdruckminderung mindestens teilweise das die Anlage verlassende Produktgas liefert und das Produktgas als Teil des an der einen Komponente verarmten Gases anfällt, das seinerseits mindestens teilweise unter einem Druck steht, der kleiner als der höchste im Verfahren auftretende Überdruck ist, eignet sich das erfindungsgemäße, nur mindestens zwei Adsorberbetten erfordernde Verfahren vor allem für Anwendungsfälle, bei denen der Verbrauch des Produktgases bei einem niedrigeren als
dem Einsatzgasdruck erfolgt. Ein typisches Beispiel eines solchen Anwendungsfalles ist die Belüftung von beispielsweise Haushaltsabwasser, wobei Sauerstoff mit einem nur geringfügig über dem Atmosphärendruck liegenden Druck in die Belüftungskammer eingeleitet s wird.
Um das nach der Druckausgleichsstufe noch im Adsorberbett befindliche, unter Druck stehende, nicht adsorbierte Gas wirkungsvoll auszunutzen, ist vorzugsweise dafür gesorgt, daß das Adsorberbett nach der ic Druckausgleichsstufe, in der ein anderes Adsorberbett gleichzeitig von entgegengesetzten Adsorberbettenden aus teilweise wiederaufgedrückt wird, eine weitere Gleichstromdruckminderung ohne Durchbruch der abzutrennenden Komponente erfährt und mindestens is ein Teil des dabei freigesetzten Gases als Produktgas abgeführt wird.
Eine weitere Erhöhung der Produktausbeute bei gleicher Produktreinheit ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch möglich, daß dem gleichzeitig von entgegengesetzten Adsorberbettenden aus erfolgenden teilweisen Wiederaufdrücken einer Wiederaufdrückstufe vorausgeht, während deren bei abgesperrtem Einlaßende des Adsorberbettes in das Auslaßende des Betts an der einen Komponente verarmtes Gas aus einer zusätzlichen Gleichstromdruckminderungsstufe eines anderen Adsorberbettes eingeleitet wird.
Wird mit der vorstehend genannten weiteren Gleichstromdruckminderung gearbeitet, erfährt das Adsorberbett vorzugsweise nach Abschluß dieser weiteren Gleichstromdruckminderung eine zusätzliche Druckminderung im Gegenstrom, indem man zwecks teilweiser Desorption der abgetrennten Komponente Gas vom Einlaßende des Adsorberbettes aus abströmen läßt, worauf mindestens ein Teil des von einem anderen ;,s Adsorberbett freigegebenen, an der abzutrennenden Komponente verarmten Gases am Auslaßende des Adsorberbettes zum Spülen eingeleitet wird.
Die Erfindung ist nachstehend in Verbindung mit den Figuren weiter erläutert. Es zeigt: <\o
F i g. 1 ein Fließschema einer zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung geeigneten Anlage mit drei Adsorberbetten,
F i g. 2 ein Zeitprogramm für die verschiedenen Verfahrensstufen bei Verwendung der Anlage nach Fig. 1,
Fig.3 ein abgewandeltes Zeitprogramm, bei dem zwei Druckausgleichsstufen vorgesehen sind,
Fig.4 ein Fließschema einer Anlage mit zwei Adsorberbetten, so
Fig.5 ein Zeitprogramm für die verschiedenen Verfahrensstufen bei Verwendung der Anlage nach Fig. 4,
F i g. 6 ein Fließschema einer mit vier Adsorberbetten arbeitenden Anlage, und μ
F1 g. 7 ein Zeitprogramm für die Verfahrensstufe bei Verwendung der Anlage nach F i g. 6.
F i g. 1 zeigt drei Adsorberbetten A, B und C, die In Parallelschaltung zwischen einer Einsatzgasleitung If, einer Sammelleitung 12 für Gas, aus dem eine (10 Komponente abgetrennt worden Ist. einer SpUlgssleltung 13 und einer Abgasleitung 14 liegen. Automatische Ventile ISA, 132? und ISC leiten das Binsatzgas in das erste Bett A, das zweite Bett B bzw. das dritte Bett C Automatische Ventile 16A 16B und 16C leiten das Gas <<i aus den gleichen Betten in die Sammelleitung 12. Die Spülleitung 13 ist mit der Sammelleitung 12 am Auelaßende der drei Betten verbunden. Das Spülgas wird über automatische Ventile 17A 17ßund 17Cden Betten A, B und C im Gegenstrom zum Einsatzgasgemisch zugeführt. Automatische Ventile 18A 18Ä und 18Cverbinden die Abgasleitung 14 mit dem Eintrittsende der entsprechenden Betten für den Austrag von Gegenstromdruckmindemngs- und Spülgas. Ventile 19A 19ß und 19C sind am Auslaßende oberhalb der Produktgasventile 16A 16ß und 16C angeordnet; es handelt sich dabei um von Hand betätigte Trimmventile zur Begrenzung des Druckausgleichsgasstroms.
A F i g. 2 zeigt ein Zeitprogramm, das sich für die in F i g. 1 dargestellte Anlage eignet, wobei sechs verschiedene Verfahrensstufen vorgesehen sind, von denen jede den Beginn und/oder die Beendigung von Gasströmen einschließt. Gasströme, die in das Dreibettsystem ein- und aus diesem austreten, d. h. die Gasströme in der Einsatzgasleitung 11 und der Sammelleitung 12, sind durch senkrechte Linien dargestellt. Die Einsatzgasleitung U verbindet waagerecht die drei Adsorberbetten, die ihrerseits durch die Sammelleitung 12 waagerecht verbunden sind. Die Wiederaufdrück- und Spülstufen, in denen ein Teil des an der einen Komponente verarmten Gases verwendet wird, sind mit den Stufen, z. B. Gleichstromdruckminderung und Druckausgleich, waagerecht verbunden, die das an der einen Komponente verarmte Gas liefern. Alle Gasströme zwischen den Betten sind in der Abbildung angegeben.
Fig.2 zeigt, daß in jedem Augenblick eines der Adsorberbetten Produktgas mit allmählich abnehmendem Druck der Sammelleitung 12 wie folgt zuführt: Bett C von der Sekunde 0 bis 40, Bett A von der 40. bis 50. Sekunde, Bett A von der 50. bis 80. Sekunde und Bett B von der 80. bis 120. Sekunde. Demgemäß ist der Produktgasstrom zur Verbrauchsstelle kontinuierlich.
Bei diesem speziellen Arbeitsspiel nimmt für jedes einzelne Bett das Wiederaufdrücken '/j des Gesamtzyklus, die Produktabfuhr und der gleichzeitige Druckausgleich oder die Gleichstromdruckminderung 'Λ und die Gegenstromdruckminderung sowie das Spülen das restliche Drittel des Gesamtzyklus in Anspruch. Die Verwendung des Gases im System tür den Druckausgleich und die Gleichstromdruckminderung ist durch waagerechte Linien angedeutet. Jede Druckausgleichsstufe ist durch waagerechte Linien abgedeutet. Jede Druckausgleichsstufe ist waagerecht mit einer Wiederaufdrückstufe in einem anderen bereits gespülten Bett verbunden; jede Glcichstromdruckminderungsstufe ist mit einer Spülstufc eines anderen Betts waagerecht verbunden, in der der Druck gerade im Gegenstrom gesenkt worden ist.
Jede Stufe im Zyklus des Betts A ist nachstehend beschrieben und mit den Anlegeteilen in F i g. I in Beziehung gebracht, die an den Taktänderungen beteiligt sind. Die Drücke, die für die Durchführung eines solchen Verfahrens für die Luftzerlegung unter Verwendung von Calcium-Zeolith A als Adsorptionsmittel repräsentativ sind, werden ebenfalls genannt.
Zeit 0-13: Der Druck wird Im Bett A erhöht, Im Bett B im Gegenstrom gesenkt und im Bett C ausgeglichen, Die Ventile ISA und 16,4 sind offen; die Ventile 17/4 und 18/4 sind geschlossen. Die zu zerlegende Luft wird aus der Leitung 11 In das Bett A über dessen Einlaßende eingeführt. Gleichzeitig wird Gas, aus dem eine Komponente abgetrennt worden ist, über das Auslaßende in das Bett A eingeführt. Dieses Gas wird aus Bett C über das Ausgleichsventil 19C und das Ventil 16C abgezogen und strömt über das Ventil 16/4 und das Trimmventil 19/4 in das Bett -4. Während dieser Zeit
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wird der Druck im Bett C im Gleichstrom gesenkt. Die Gasströmung wird aufrecht erhalten, bis die Drücke zwischen den Betten A und C sich bei etwa 1,34 atü im wesentlichen ausgeglichen haben. Während dieser Zeit wird das Druckausgleichsgas schnell zugeführt, während die Durchflußmenge der zu zerlegenden, vom Kompressor 20 kommenden Luft so begrenzt ist, daß der größere Teil, im Falle der Luftzerlegung beispielsweise 72%, des Gases für das Wiederaufdrücken des Bettes A von 0 auf 1,34 atü aus an der einen Komponente verarmtem Gas besteht. Während dieser Zeit wird ein weiterer Teil des aus dem Bett C austretenden Gases als Produktgas in der Leitung 12 abgeführt.
Zeit 15-40:. Das Ventil 16/4 ist nun geschlossen, und nur zu zerlegende Luft wird weiterhin in das Bett A eingeführt, bis der Enddruck von 2,81 atü erreicht ist. Hiermit ist die Wiederaufdrückphase für das Bett A beendet. Während der Druckerhöhungen wird eine Stickstoff-Adsorptionsfront in der Nähe des Einlaßendes des Betts A ausgebildet. Diese Front bewegt sich allmählich in Richtung zum Auslaßende. Das Mengenverhältnis von Einsatzgas zu dem für die Druckerhöhung verwendeten, an der einen Komponente verarmten Gas, wird so eingestellt, daß nach beendetem Wiederaufdrücken eine vorbestimmte Länge des Betts zwischen der Adsorptionsfront und dem Auslaßende unbeladen bleibt.
Zeit 40—55: Der Druckausgleichsvorgang für das Bett A beginnt durch Schließen des Ventils 15/4 und Offnen der Ventile 16,4 und 16ß, wodurch der Druck im Bett durch Abgabe von Gas aus dem Auslaßende im Gleichstrom gesenkt wird. Dieses Gas strömt durch die unbeladene Bettlänge, in der die Stickstoffkomponente adsorbiert wird. Das austretende Gas, aus dem der Stickstoff abgetrennt worden ist, wird in zwei Teilen verwendet. Sauerstoff strömt als Produktgas über ein Regelventil 21 in der Leitung 12 zur Verbraucherlcitung hinter dem Ventil 21 in solcher Durchflußmenge, daß die Verbraucherleitung auf einem geeigneten niedrigen Druck, z. B. 0,21 atü, gehalten wird. Der restliche größere Teil des vom Stickstoff befreiten Gases strömt durch die Ventile 16ß und 19ß zum Auslaßendc des Betts B, dessen Druck dadurch teilweise erhöht wird. Aus dem Bett B wurde vorher der adsorbierte Stickstoff ausgetrieben; es befindet sich zunächst auf dem niedrigsten Verfahrensdruck von etwa Oatü. Diese Zufuhr von an der einen Komponente verarmtem Gas aus dem Bett A zum Bett B wird etwa 15 s aufrecht erhalten, bis der Druck in beiden Betten im wesentlichen s» gleich ist und beispielsweise 1,34 atü betragt.
Zeit 55-80! Zusätzliches an Stickstoff verarmtes Gas wird aus dem AuslaOende des Betts A abgegeben, wobei der Druck in diesem Bett welter gesenkt wird. Ein Teil des Gases wird durch Schließen des Ventils XbB und des Ventils 17Cin der Spulgasleitung in das Auslaßende des Betts C eingeführt, um den adsorbierten Stickstoff bei einem leicht über 0 atü liegenden Druck auszutreiben. Ventile 23 und 24 senken den Druck des Spülgases auf etwa 1 Atmosphäre und halten die Durchflußmenge des fio Spulgases konstant. Dadurch wird wiederum die Gesamtmenge des SpUlgases konstant gehalten, da die Spülphase vorzugsweise eine bestimmte Zelt dauert. Die DurchfluDmenge wird mit dem Regelventil 23, das den Druck zwischen den beiden Ventilen 23 und 24 konstant hält, auf einem stetigen Wert gehalten. Das aus dem ElnlaDende des Betts C austretende Abgas strömt über das Ventil I8C in der Abgasleitung 14 und wird
durch ein automatisches Abgas-Auslaßventil 25 in: Freie abgeführt. Das letztgenannte Ventil ist eir Durchflußbegrenzungsventil und kein Absperrventil Wenn es »geschlossen« ist, drosselt es den Durchfluß ir der Abgasleitung 14, wodurch die Geschwindigkeit der Druckminderung bis unter den Wert gesenkt wird, bei dem ein Abrieb der Teilchen des Adsorptionsmittels verursacht wird. Für den Austrag von Spülgas ist das Ventil 25 offen, um die Durchflußbegrenzung aufzuheben, da die Gasdurchllußmenge bereits durch die Ventile 23, 24 begrenzt ist. Ein weiterer Teil des zusätzlichen, aus dem Bett A austretenden, an Stickstoff verarmten Gases wird als Sauerstoffproduktgas abgeführt. Während dieser Stufe sinkt der Druck im Bett A und in der Leitung 12 weiter, bis er etwa 0,46 atü erreicht. Dies geschieht nach weiteren 25 s (80 s des Zyklus oder 2h des Gesamtarbeitsspiels). Die niedrigste Druckgrenze für die Drucksenkung im Gleichstrom, z. B. 0,46 atü, muß aufrecht erhalten werden, weil dieser Druck einem unmittelbar bevorstehenden Durchbruch der Adsorptionsfront am Auslaßende des Betts entspricht. Hiermit ist die Produktionsphase für das Bett A beendet.
Zeit 80—95: Im Bett A beginnt nun die Phase des Austreibens des adsorbierten Stickstoffs (Desorption) durch Schließen der Ventile 16/4, 17Cund öffnen des Ventils 18/4. Zusätzliches Gas von 0,46 atü wird aus dem Einlaßende des Bettes A durch die Abgasleitung 14 und das Abgasventil 25 abgegeben, wodurch der Druck im Bett A im Gegenstrom gesenkt wird. Das Ventil 25 ist während dieser Phase »geschlossen«, um die Durchflußmenge in der beschriebenen Weise zu begrenzen und einen zu starken Abfluß von Gas aus dem Bett zu vermeiden. Diese Stufe wird bis etwa Normaldruck fortgesetzt, der in etwa 15 s erreicht ist.
Zeit 95—120: Aus dem Bett A wird restlicher adsorbierter Stickstoff durch öffnen der Ventile 17/4 und 25 ausgetrieben. Zusätzliches an Stickstoff verarmtes Gas strömt vom Auslaßende des Betts B durch die Leitung 12, die Ventile 23, 24, die Spulgasleitung 13 und das Ventil 17/4 zum Auslaßende des Betts A. Das stickstoffhaltige Spülgas, das über das Einlaßende des Betts A austritt, strömt durch das Ventil 18/4 und wird über das Abgasventil 25 abgeführt. Die Spülung wird s fortgesetzt. Zu diesem Zeitpunkt ist der volle Zyklus von 120 s beendet. Das Bett A ist nun für ein Wiederaufdrücken in der oben beschriebenen Weise bereit.
Die Betten B und C durchlaufen nacheinander die vorstehend beschriebenen Phasen, wobei das Bett B in die gleichzeitig Einsatzgas und an der einen Komponente verarmtes Gas benutzende Wiederaufdrückphase eintritt, wenn im Bett A der Druckausgleich vorgenommen wird (Zeit 40. bis 55. Sekunde). Das Bett C tritt in die gleichzeitig mit Einsatzgas und an der einen Komponente verarmtem Gas vorgenommene Wiederaufdrückphase ein, wenn der Druck im Bett A im Gegenstrom gesenkt wird (Zelt von der 80. bis 95. Sekunde). Die notwendigen Änderungen der Ventilstellungen für diese Stufen sind aus PIs-I und 2 und der vorstehenden Beschreibung ersichtlich. Eine Taktsteuerung ist notwendig, um diese Änderungen der Ventilstellungen auszulösen und zu koordinieren. Die Taktsteuerschaltung kann beispielsweise ein Signal von einem Druckgeber in der Einsatzgasleitung ti auf der Druckseite des Kompressors 20 aufnehmen.
Modifikationen des in Pig.2 dargestellten Zeitprogramms sind möglich. Beispielsweise muH die Dauer der
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Spül- oder Desorptionsstufe nicht genau mit der Gleichstromdruckminderungsphase in dem Bett zusammenfallen, das das Spülgas liefert. Die Spülphase im Bett A kann kurz vor Beendigung der Gleichstromdruckminderung im Bett B beendet werden, und das desorbierte Bett A kann während dieser kurzen Zeit abgetrennt werden, bevor mit dem Wiederaufdrücken dieses Betts begonnen wird. Demgemäß wird das gesamte Gleichstromdruckminderungsgas aus dem Bett B während der Abtrennung des Betts A als Produktgas abgegeben und kein Teil dieses Gases innerhalb der Anlage verwendet. Fig.3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Verfahrensführung im Dreibettsystem, die bei der in Fig. 1 dargestellten Anlage möglich ist. Das in Fig.2 dargestellte Zeitprogramm ist so geändert, daß sich zwei Druckausgleichsstufen an Stelle von einer Druckausgleichsstufe während der Drucksendung in jedem Bett ergeben. Dies ermöglicht eine höhere Produktgewinnung, während die gleiche Produktreinheit beibehalten wird. Ein Stufe für Stufe vorgenommener Vergleich von F i g. 3 mit F i g. 1 (z. B. Bett A) zeigt, daß die gleichzeitig mit Einsatzgas und an der einen Komponente verarmtem Gas vorgenommene Wiederaufdrückphase die gleiche Dauer hat (Sekunde 0 bis 15). Ebenso ist die Gesamtdauer der weiteren Druckerhöhung mit dem Einsatzgas auf den ersten höchsten Überdruck die gleiche (Sekunde 15 bis 35 bis 40). Die erste Stufe des Druckausgleichs in F i g. 3 ist dem einzigen Druckausgleich von Fig.2 ähnlich (Sekunde 40 bis 55) mit dem Unterschied, daß sie bis 1,62 atü und nicht bis 1,34 atü geführt wird. Die Gleichstromdruckminderung von F i g. 3 ist jedoch 5 s kürzer als in F i g. 2, so daß der Enddruck im Bett A etwa 0,77 atü an Stelle von 0.6 atü beträgt.
Während der zweiten Stufe des Druckausgleichs (Sekunde 75 bis 80) wird weiteres an Stickstoff verarmtes Gas aus dem Auslaßende des Betts A ab- und in das Auslaßende des Betts C eingeführt. Das Ventil 18C wird geschlossen, so daß der Druck im Bett C teilweise erhöht wird. Diese Gasführung wird forlgesetzt, bis die Gasdrücke in den Betten A und C im wesentlichen ausgtglichen sind. Dies ist nach etwa 5 s bei 0,35 atü der Fall.
Die Gegenstromdruckminderungsstufen von F i g. 2 und 3 sind von gleicher Dauer (Sekunde 80 bi:> 95), jedoch ist die Spülstufc in F i g. 3 um 5 s kürzer (Sekunde 95 bis 115 an Stelle von 95 bis 120). In den letzten 5 s des Prozesses wird der Druck im dcsorbiertcn Bell teilweise erhöht, indem an Stickstoff verarmtes Gas aus dem Auslaßende des Betts B in das Austrittscndc des ersten Betts eingeführt wird, bis der Druck in beiden Bellen ausgegltulvoii ist und etwa 0,35 ulü betrügt, d.h. die zweite Stufe des Druckausgleichs im Bett fl erfolgt ist.
Die Vorteile des beschriebenen Verfahrens ergeben sich aus einer Reihe von Versuchen, die mit dem in Fl g. 1 dargestellten Dreibettsystem und in den in F i g. 2 und 3 dargestellten Zeitprogrammen durchgeführt wurden.
Versuch A
DO
Die drei Adsorberbetten hatten einen Innendurchmesser von 0,66 m und eine Länge von 2,4Sm. Sie enthielten je 590 kg Calcium-Zeollth A als Granulat einer Korngröße von 1,6 mm. Luft wurde auf 3,87 kp/cm2 verdichtet und dem System in einer 0, durchschnittlichen Menge von 172Nm"Stunde (gerechnet bei 760 mm Hg und 2O0C) ohne Vorb-nandlung, d.h. ohne Trocknung oder Entfernung von CO2, zugeführt. Wie in F i g. 2 dargestellt, wurde der Druck in jedem Bett durch gleichzeitige Einführung von verdichteter Luft und Gas, aus dem der Stickstoff entfernt war (Sauerstoff), bis zu einem Ausgleichsdruck von etwa 2,39 kp/cm2 (2,46 kp/cm2 für das abgebende Bett und 2,31 kp/cm2 für das aufnehmende Bett) erhöht. Das abschließende Wiederaufdrücken mit Druckluft wurde bis zum vollen Druck von 3,87 kp/cm2 fortgesetzt. In der nächsten Stufe erfolgte bei gleichzeitiger Produktgasabgabe ein Druckausgleich für das auf den Enddruck gebrachte Bett auf etwa 2,39 kp/cm2. Anschließend wurde eine weitere Gleichstromdruckminderung im Bett auf etwa 1,51 kp/cm2 durchgeführt, während gleichzeitig Spülgas für ein anderes Bett und für den Verbrauch bestimmtes Produktgas abgegeben wurden. Der Druck im Bett wurde dann im Gegenstrom auf etwa 1,12 kp/cm2 gesenkt, und das Bett wurde bei dem gleichen Druck im Gegenstrom gespült. Als Produktgas wurde Sauerstoff in einer Menge von 21,05 NmVStd. unter einem Druck von 1,4 kp/cm2 mit einer Reinheit von 90,9% abgegeben. Die Produktausbeute betrug 53% des im Einsatzgas eingeführten Sauerstoffs. Im Vergleich zu einem Vierbettsystem sind die Anlagekosten für Adsorberbetten und zugehörige Rohrleitungen um etwa 25% niedriger.
Versuch B
Die gleiche Anlage wie beim Versuch A wurde verwendet, jedoch wurde der Druckausgleich zweistufig auf die in Fig.3 dargestellte Weise vorgenommen. Verdichtete Luft von 3,87 kp/cm2 wurde der Anlage in einer durchschnittlichen Menge von 182,5 Nm'Std. ohneVorbehandlung zugeführt. Jedes Bett wurde zuerst durch Ausgleich mil einem zweiten Bett auf einen niedrigeren Druck von etwa 1,41 kp/cm2, anschließend durch Ausgleich mit einem dritten Bett bei gleichzeitiger Einführung von Einsatzgas bis zu einem höheren Wert von etwa 2,67 kp/cm2 und abschließend nur mit verdichteter Luft auf 3,87 kp/cm2 aufgedrückt. Dann wurde ein erster Druckausgleich im Bett mit einem zweiten Bett auf etwa 2,67 kp/cm2 vorgenommen, wahrend gleichzeitig Sauerstoff als Produklgas abgegeben wurde. Anschließend erfolgte eine Gleichstromdruckminderung, um Spülgas für ein drittes Bett verfügbar zu machen, wahrend weiterhin Sauerstoff als Produktgas abgegeben wurde, wobei der Enddruck 1.79 kp/cm' betrug. Hei dem sich anschließenden zweiten Druckausgleich mit einem dritten Bett bei gleichzeitiger Abgabe von Sauerstoff als Produktgas betrug der Hnddruck 1.4 kp/cm2. Der Druck im Bett wurde djnn im Gegenstrom auf einen Dcsorptionsdruck von etwa 1.09 kp/cm' gesenkt, worauf mit an Stickstoff verarmtem Gas (Sauerstoff) aus dem zweiten Bett gespült wurde. Als Produkt wurde Sauerstoff in einer Menge von 21,1 NmVStd. bei 1,41 kp/cma mit einer Reinheit von 90% ubgegeben. Die Produktausbeute betrug 55,5% des eingeführten Sauerstoffs.
Das beschriebene Verfahren IUDi sich auch vorteilhaft mit nur zwei Adsorberbetten durchführen, wobei eine wesentlich höhere Produktreinheit und eine höhere Produktgewinnung als bei bekannten Zweibettsystemen erzielt werden, obwohl die Produkiausbeute geringer Ist als bei dem vorstehend anhand der Pig. I erläuterten Dreibettsystem. Wenn jedoch Raum, Bedarf und Gewicht die hauptsächlichen Gesichtspunkte sind, wie beispielsweise bei der Gewinnung von Sauerstoff an Bord von Flugzeugen, kann ein Zweibettsystem vorzuziehen sein.
F i g. 4 zeigt zwei Adsorberbetten A und ß, die mit Leitungen und Ventilen, die mit den gleichen Bezugsziffern wie die entsprechenden Anlageteile in der Dreibettausführung von Fig. 1 bezeichnet sind, in Parallelschaltung verbunden sind. Fig.5 zeigt ein Zeitprogramm, das für die in F i g. 4 dargestellte Anlage geeignet ist, wobei mit gewissen Änderungen, auf die nachstehend eingegangen ist, die gleichen sechs verschiedenen Stufen wie im Dreibettsystem angewendet werden. Jede Stufe im Zyklus des Betts B ist nachstehend im Zusammenhang mit den in Fig.4 dargestellten Anlageteilen beschrieben, die an den Änderungen des Zyklus beteiligt sind. Die Drücke, die für diese Verfahrensführung zur Zerlegung von Luft unter Verwendung von Calcium-Zeolith A als Adsorptionsmittel repräsentativ sind, sind ebenfalls angegeben.
Zeit 0—15: Das Bett B wird wiederaufgedrückt, während für das Bett A ein Druckausgleich vorgenommen wird, wobei die Ventile 15ß, 16Λ und 16ßoffen und die Ventile 17ß und 18ß geschlossen sind. Die Gasführung wird in dieser Weise fortgesetzt, bis die Drücke zwischen den Betten A und B bei etwa 1,34 atü im wesentlichen ausgeglichen sind. Während dieser Zeit wird ein weiterer Teil des aus dem Bett A abgegebenen Gases als Produkt in die Leitung 12 ausgetragen. Diese Stufe ist identisch mit der in Fig.2 dargestellten entsprechenden Stufe.
Zeit 15—30: Das Ventil 16ßwird nun geschlossen; nur die zu zerlegende Luft wird weiterhin dem Bett B zum weiteren Wiederaufdrücken während einer zusätzlichen Zeit von 15 s bis zu einem Druck von etwa 2,11 atü zugeführt. Während dieser Zeitspanne erfolgt eine Gleichstromdruckminderung im Bett A, in dem Gas aus dessen Auslaßende über die Ventile [SA und 19/t zur Produktgasleitung 12 abgegeben wird. Diese Maßnahme wird fortgesetzt, bis die Stickstoffadsorptionsfront sich dem Auslaßende genähert hat und der Durchbruch unmittelbar bevorsteht. Hierbei beträgt der Enddruck im Bett -4 etwa 0,46 atü.
Zeit 30—35: Da das Bett A im Gleichstrom auf seinen ^0 kleinsten Produktionsdruck entspannt worden ist, kann es kein Produktgas mehr an den Verbraucher abgeben; das Ventil 16Λ schließt. Damit der Produktfluß ununterbrochen bleibt, muß Produktgas vom Bett ö. während des Restes seiner Wiederaufdrückphase bis zum höchsten Druck des Einsatzgasgemisches in Leitung H, /..B. 2,81 atü, abgezogen werden. Demgemäß Öffnet das Ventil 16Ö und das Produktes fließt durch dieses Ventil zur Leitung 12. Gleichzeitig öffnet das Ventil 184 und schließt das Abgasventil 25 zur y> Gcgcnstromdruckmindcrung im Bett A auf 0 atü.
Zeit 36-60: Dus Wiederaufdrücken des Betts B mit verdichteter Luft wird fortgesetzt, bis der Enddruck von 2,82 atü erreicht ist. Wahrend dieser Zeit von 25 s wird jedoch nur ein Teil des aus dem Auslaßende des Betts B austretenden Gases dem Produktgasverbraucher zugeführt. Ein weiterer Teil wird dem im Gegenstrom entspannten Bett A zur Gegenstromspülung oder ■desorption durch öffnen der Ventile 17/1 und 25 zugeführt. Gas von Produktqualität strömt dann über die Ventile 23.24 und YIA als Spülgas zum Auslaßende des Betts A, Wahrend des Spülens des Betts A Ist die dem Bett ßzugeführte Menge an Einsatzgas wesentlich größer als die Produktgasmenge, die von seinem Auslaßende abgezogen wird. Der Druck im Bett Bsteigt o; allmählich, bis der Enddruck von 2,81 atü erreicht ist.
Zeit 60-75: Die Druckausgleichsstufe für das Bett B und das Wiederaufdrücken des Betts A werden begonnen, während das Bett B weiterhin Produktgas abgibt. Dies wird durch öffnen des Ventils 16Λ und Schließen des Ventils 15ß erreicht. Diese Stufe entspricht der Stufe von der 40. bis 55. Sekunde im Bett A in F i g. 2. Die Betten A und B werden auf einen Druck von etwa 1,34 atü ausgeglichen.
Zeit 75-90: Das Bett B wird anschließend im Gleichstrom auf etwa 0,46 atü entspannt, wobei das gesamte abgegebene Gas als Produkt abgeführt wird, während das Wiederaufdrücken des Betts A nur durch Einleiten von Einsatzgas in das Einlaßende fortgesetzt wird. Hierzu muß das Ventil 16Λ geschlossen werden.
Zeit 90—95: Das Bett B wird durch Schließen der Ventile 16ßund 25 und durch öffnen des Ventils 18ßim Gegenstrom auf etwa ! atm. entspannt. Das Ventil \%A wird geöffnet, so daß das an der einen Komponente verarmte Produktgas aus dem Auslaßende des Betts A in die Leitung 12 strömt und als Produkt abgeführt wird.
Zeit 95—120: Das Bett ßwird im Gegenstrom mit an der einen Komponente verarmtem Gas aus dem Bett A gespült. Gleichzeitig wird das Bett A auf den Enddruck des Einsatzgases von 2,82 atü gebracht. Dies wird durch öffnen der Ventile 17ßund 25 erreicht. Bei Beendigung dieser Stufe werden die Ventile 17ß und 18£ geschlossen, so daß das Bett A wieder für die Druckerhöhung gemäß dem vorstehend beschriebener Zeitprogramm berei· ist.
Das beschriebene Verfahren isi auch auf vier Adsorberbetten anwendbar. Auch in diesem Fall ist aul die übliche Adsorptionsstufe verzichtet, in der da* gesamte Einsatzgas bei maximalem Druck eingeführl wird, indem dieses Gas während des Wiederaufdrük· kens jedes Adsorberbettes eingeleitet wird. Dei Einsatzgaskompressor liefert das Gas über einer Bereich von Drücken, die vom Spüldruck auf der Spitzendruck steigen, so daß der mittlere Abgabedruck des Kompressors wesentlich unter dem maximaler Druck liegt und Energieeinsparungen erzielbar sind. Eir weiterer Vorteil des Vicrbcttverfahrcns ist die Abgabe von Produktgas an den Verbraucher unter einen" höheren Druck als bei Verwendung der Zwcibctt- odei Dreibcttsystemc. Während beispielsweise bei dei vorstehend beschriebenen Luftzerlegung in drei Better vorzugsweise der Sauerstoff als Produktgas bei etwi 0,35 atü abgegeben wird, beträgt der optimale Druck füi ein Vicrbcttsystcm etwa 1,05 atü.
Auch bei dem mit vier Adsorberbetten arbeitender Verfahren wird das Einsalzgasgemisch dem Kinlaßcndi zugeführt, während gleichzeitig an der einen Kompo ncnte verarmtes Gas in das Auslaßende jedes Bcttci eingeführl wird, um eine Tcildruckerhöhung ΐιτ aufnehmenden Bett vorzunehmen, bis Druckausgleich des Betts mit dem Gas abgebenden Bett eingetreten ist worauf die weitere Druckerhöhung im aufnehmender Bett nur mit dem Einsatzgasgemisch fortgesetzt wird Das Bett, das an der einen Komponente verarmtes Ga: abgibt, liefert gleichzeitig Produktgas an den Verbrau eher. Das Bett, das das Gas zur weiteren Druckerhö hung aufnimmt, wird anschließend am Auslaßendi entspannt, wobei an der einen Komponente verarmte Gas erhalten, und als Spülgas, Wiederaufdrückgas um Produktgas verwendet wird.
Ein wesentlicher Unterschied zwischen dem Vierbett system und den vorbeschriebenen Zwei- und Dreibett systemen besteht darin, daß die Gleichstromdruckmin derung kurzzeitig unterbrochen und wahrend diesel Zeit die Beendigung der Gegenstromdruckminderung It einem anHeren Bett abgewartet wird. Wenn dies«
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Druckminderung abgeschlossen ist, wird das restliche Gas, das bei der Drucksenkung im Gleichstrom anfällt, zur Spülung oder Desorption aes Betts verwendet, dessen Druck im Gegenstrom entspannt ist.
Die einzelnen Stufen des in Fig.7 dargestellten S Arbeitsspiels des Betts A sind nachstehend in Verbindung mit den in Fig.6 dargestellten Anlageteilen beschrieben, die an den Änderungen im Zyklus beteiligt sind. Gleichzeitig sind repräsentative Drücke für die Luftzerlegung unter Verwendung von Calcium-Zeolith A als Adsorptionsmittel angegeben.
Zeit 0—15: Im Bett A wird eine Teildruckerhöhung durch Druckausgleich mit dem Bett B bei etwa 134 atü und durch gleichzeitigen Einlaß von Einsatzgas vorgenommen. Die Ventile XJA und 18>4 sind geschlossen und die Ventile \5A und 16Λ geöffnet.
Zeit 15—60: Im Bett A wird der Druck weiter auf den höchsten Druck des Einsatzgasgemisches erhöht, indem das Ventil 16Λ geschlossen und nur Einsatzgas in das Einlaßende eingeführt wird, bis der Druck im Bett nach einer Gesamtzeit des Zyklus von 60 s 2,81 atü erreicht.
Zeit 60—75: Druckausgleich von Bett A mit Bett C wird vorgenommen. Gleichzeitig gibt das Bett A Produktgas ab, bis beide Betten etwa 1,34 atü erreichen. Dies geschieht durch Schließen des Ventils 15Λ und öffnen der Ventile 16Λ und 16C
Zeit 75 — 120: In der ersten Gleichstromdruckminderungsstufe wird das gesamte Gas aus dem Bett A durch Schließen des Ventils 16C als Produktgas ausgetragen, so daß der Druck im Bett nach Erreichen der 120. Sekunde des Zyklus auf etwa 1,2 atü abgefallen ist.
Zeit 120—135: Das Bett wird durch Schließen des Ventils 16/\ für 15 s abgetrennt.
Zeit 135—180: In der zweiten Gleichstromdruckminderungsstufe des Betts A sind die Ventile YlA und 17ß geöffnet, und an der einen Komponente verarmtes Gas wird dem Auslaßende des Betts B zur Spülung im Gegenstrom zugeführt. Wenn ein vorher eingestellter Druck von etwa 0,46 atü im Bett A durch den Druckschalter 30/4 ermittelt wird, wird das Ventil 17A geschlossen, so daß die Spül- oder Desorptionsstufe nach einer Taktdauer von etwa 180 s beendet wird.
Zeit 180—195: Der Druck im Bett A wird durch öffnen des Ventils 18Λ und Schließen des Ventils 25 im Gegenstrom auf etwa 0 atü entspannt.
7eit 195-240· Während der zweiten (niedrigeren) GleShstromdruckrninderung wird an der einen Kompo- ^ene verarmtes Gas aus dem Bett C zur Spülung oder Desorption des Betts A im Gegenstrom abgegeben D>e vanille HA MC und 25 sind offen, und das aus dem Ein Bended s Betts A austretende Spülgas, das das Ad Sat enthält, wird über das Ventil IM und das gl 25 in die Atmosphäre abgeleitet. Die WDructeAelttrapC
Dann Schließen die Ventile MA und 18Λ und Öffnen die Ventile 15/t und 16Λ zur Einle.tung der erneuten
DrSf wÄÄionsmittels hängt von bekannten Faktoren ab, z. B. von der Zusammensetzung des zu zerlegenden Einsatzgases. An Stelle des genannten Calcium-Zeoliths A können daher auch andere bekannte selektive Adsorptionsmittel, z. B Aktivkohle und Kieselgel, verwendet werden. Während vorstehend das an der bevorzugt adsorbierbaren Komponente verarmte Gas als Produktgas bezeichnet wurde, kann es in gewissen Fällen erwümcht sein, das Adsorbat als Produkt zu gewinnen. ... c.· A-
Das Verfahren eignet sich nicht nur fur die Luftzerlegung, sondern ist auch auf die Trennung anderer Gasgemische anwendbar, z. B. die Trennung von Gasgemischen, die Wasserstoff als nicht bevorzugt adsorbierte Produktkomponente und verschiedene Verunreinigungen als selektiv adsorbierbare Komponenten enthalten. Hierzu gehören leichte Kohlenwasserstoffe CO, CO2, NH3, H2S, Argon und Wasser. Wasserstoffreiche Gasgemische, die wenigstens eine dieser adsorbierbaren Komponenten enthalten, sind beispielsweise das Restgas der katalytischen Reformierung das Spülgas der Methanolsynthese, dissoziiertes Ammoniak und das gasförmige Kopfprodukt der Entmethanisierung, bei der Reformierung mit Wasserdampf erhaltene Kohlenwasserstoffe, Spulgas der Ammoniaksynthese, elektrolytisch hergestellter Wasserstoff und Wasserstoff von Quecksilberelementen Das erläuterte Verfahren eignet sich ferner zui Abtrennung der vorstehend genannten adsorbierbarer Verunreinigungen aus Gasgemischen, die Stickstof! oder Helium als wesentlichen Bestandteil enthalten.
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Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Adiabatisches Verfahren zum Abtrennen von einer oder mehreren Komponenten aus Gasgemischen durch alternierend in mindestens zwei Adsorberbetten stattfindende selektive Adsorption und nachfolgende Desorption, bei dem ein Adsorberbett ausgehend von dem niedrigsten Druck in mindestens zwei Stufen wiederaufgedrückt wird, wobei ein teilweises Wiederaufdrücken im Gegen- ,,· strom durch einen Druckausgleich mit mindestens einem anderen Bett erfolgt, und bei dem am Auslaßende des wieder aufgedrückten Adsorberbettes freigesetztes, an der abzutrennenden Komponente verarmtes Gas zürn Teil zwecks Wiederauf- ι drücken und Spülen in mindestens ein anderes Adsorberbett eingeleitet und zum Teil als Produktgas abgezogen wird, worauf die abgetrennte Komponente durch Druckminderung des Adsorberbettes auf den niedrigsten Druck mindestens ;(, teilweise desorbiert und das Adsorberbett mit von einem anderen Adsorberbett kommenden, an der abzutrennenden Komponente verarmtem Gas gespült wird, dadurch gekennzeichnet, daß zum teilweisen Wiederabdrucken während mindestens eines Teils der Einleitung von aus einem anderen Adsorberbett kommendem Gas über das Auslaßende des Adsorberbettes gleichzeitig Einsatzgas vom Einlaßende her in das Adsorberbett eingeführt und für die lerne Wiederaufdrückstufe im Gleichstrom eingeleitetes Einsatzgas benutzt wird, sowie daß während der an das Einleiten von Einsatzgas in das Adsorberbett anschließenden, mit dem teüweisen Wiederaufdrücken eines anderen Adsorberbettes verbundenen Druckausgleichsstufe χ<ν gleichzeitig ein Teil des freigesetzten Gases als Produktgas abgegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorberbett nach der Druckausgleichsstufe in der ein anderes Adsorberbett A0 gleichzeitig von entgegengesetzten Adsorberbettenden aus teilweise wiederaufgedrückt wird, eine weitere Gleichstromdruckminderung ohne Durchbruch der abzutrennenden Komponenten erfährt und mindestens ein Teil des dabei freigesetzten Gases als Produktes abgeführt wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem gleichzeitig von entgegengesetzten Adsorberbettenden aus erfolgender teüweisen Wiederaufdrücken so eine Wiederaufdrückstufe vorausgeht, während deren bei abgesperrtem Einlaßende des Adsorberbettes in das Ausladende des Bettes an der einen Komponente verarmtes Gas aus einer zusätzlichen Druckausgleichsstufi! eines anderen Adsorberbettes y, eingeleitet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorberbett nach Abschluß der weiteren Gleichstromdruckminderung eine zusätzliche Druckminderung im Gegenstrom erfährt, indem <l0 man zwecks teilweise Desorption der abgetrennten Komponente Gas vom F.inlaßende des Adsorberbettes aus abströmen Uißt, und daß danach mindestens ein Teil des von einem anderen Adsorberbett freigegebenen, an der abzutrennenden Komponente ■ verarmten Gases am Auslaßende des Adsorberbettes zum Spülen eingeleitet wird.
Die Erfindung betrifft ein adiabatisches Verfahren zum Abtrennen von einer oder mehreren Komponenten aus Gasgemischen durch alternierend in mindestens zwei Adsorberbetten stattfindende selektive Adsorption und nachfolgende Desorption, bei dem ein Adsorberbett ausgehend von dem niedrigsten Druck in mindestens zwei Stufen wiederaufgedrückt wird, wobei ein teilweises Wiederaufdrücken im Gegenstrom durch einen Druckausgleich mit mindestens einem anderen Bett erfolgt, und bei dem am Auslaßende des wiederaufgedrückten Absorberbettes freigesetztes, an der abzutrennenden Komponente verarmtes Gas zum Teil zwecks Wiederaufdrücken und Spülen in mindestens ein anderes Adsorberbett eingeleitet und zum Teil als Produktgas abgezogen wird, worauf die abgetrennte Komponente durch Druckminderung des Adsorberbettes-auf den niedrigsten Druck mindestens teilweise desorbiert und das Adsorberbett mit von einem anderen Adsorberbett kommendem, an der abzutrennenden Komponente verarmtem Gas gespült wird.
Ein bekanntes Verfahren dieser Art (DT-OS 17 69 936) beruht auf dem Prinzip, für eine Adsorption mit konstantem Einsatzgasdruck dadurch zu sorgen, daß Einsatzgas durch das Adsorberbett hindurchgeleitet und gleichzeitig nicht adsorbiertes Produktgas von dem Bett mit einem Druck abgezogen wird, der im wesentlichen gleich dem Einsatzgasdruck ist. Während der anschließenden Verfahrensstufen erfolgt keine Abgabe von Produktgas an die Produktgasausgangsleitung. Vielmehr wird das in einer Gleichstromdruckausgleichsstufe anfallende, an der abzutrennenden Komponente verarmte Gas vollständig zum Wiederabdrucken eines anderen Adsorberbettes im Gegenstrom verwendet, während das in einer darauf folgenden Gleichstromdruckminderungsstufe anfallende Gas zum Spülen eines anderen Adsorberbettes benutzt wird. Nach Druckminderung auf einen niedrigsten Druck zur mindestens teüweisen Desorption der abgetrennten Komponente und Spülen des AdsorberbeUes wird das Adsorberbett im Gegenstrom zunächst mit Gas aus der Druckausgleichsstufe eines anderen Adsorberbettes und dann mit einem Teil des während der Adsorptionsstufe anfallenden Produktgases wieder aufgedrückt. Das bekannte Verfahren zeichnet sich zwar dadurch aus, daß stärkere Schwankungen oder gar Unterbrechungen des Einsatz- und des Produktgasstromes vermieden sind und eine hohe Produktgasreinheit sowie eine große Einsatzgasausbeute erzielt werden. Es erfordert jedoch mindestens vier Adsorberbetten und, wegen der Einleitung des gesamten Einsatzgases mit maximalem Verfahrensdruck, eine vergleichsweise hohe Energie, was für nianrhe Anwendungsfälle unwirtschaftlich ist.
Ein adiabatisches Trennverfahren, das mit drei Adsorberbetten arbeitet, ist gleichfalls bekannt (US-PS 33 38 030). Bei diesem Verfahren läuft, ähnlich wie bei dem zuvor erläuterten Verfahren, die Adsorptionsphase unter konstantem Druck ab. Insbesondere in Anwendungsfällcn, bei denen mehrere Komponenten des Einsatzgases in merklichem Umfang in den Adsorberbetten mitadsorbiert werden, kommt es zu starken Ungleichmäßigkeiten in den Gasströmungen. Dies ist darauf zurückzuführen, daß in gewissen Augenblicken des Zyklus Produktgasmengen verfügbar sind, die weit größer als die durchschnittliche Produktionsmenge je Zeiteinheit und weit größer als die Menge sind, die unmittelbar vom Verbraucher abgenommen und genutzt werden kann. Soll dieser kurzzeitige Produktüberschuß nicht verloren gehen, müssen große Ballasttanks
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