DE2207117C3

DE2207117C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Anreicherung von Sauerstoff in Luft oder ähnlichen Gasen

Info

Publication number: DE2207117C3
Application number: DE19722207117
Authority: DE
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Bergwerksverband GmbH
Filing date: 1972-02-16
Publication date: 1978-01-05

Description

Zur Gewinnung von Sauerstoff wird heute vorwiegend die Destillation verflüssigter Luft angewandt. Wird für die Durchführung eines Prozesses ein Gas benötigt, das gegenüber Luft nur eine Anreicherung an Sauerstoff auf 40-90% aufweist, wie z. B. bei neueren Verfahren der Eisenhüttenindustrie, so pflegt man Luft mit entsprechenden Mengen reinen Sauerstoffs zu vermisehen. Man kann jedoch auch durch eine gezielte Destillation von verflüssigter Luft ein Gas mit dem gewünschten Sauerstoffgehalt erzeugen. Alle diese Verfahren sind sehr aufwendig und nur bei dauerndem Betrieb wirtschaftlich. <ö

Bekannt ist auch die Gewinnung von an Sauerstoff angereicherter Luft durch Adsorptionsverfahren an silikatischen oder kohlenstoffhaltigen Adsorptionsmitteln unter Anwendung eines Druck- oder Temperaturwechsels während der Adsorption und Desorption, fto Spezielle Silikate, z. B. Zeolithe, adsorbieren bevorzugt Stickstoff vor Sauerstoff, so daß der Sauerstoff beim Durchleiten von Luft durch mit Zeolithen gefüllte Adsorber im zuerst austretenden Gas angereichert ist. Die Regenerierung der Zeolithe erfordert einen '>s erheblichen energetischen und apparativen Aufwand. Außerdem sind Zeolithe nur bei getrockneter Luft voll wirksam, da sie hydrophil sind.

Es ist weiter bekannt, daß Molekularsiebkokse bestimmter Herstellung im Gegensatz zu Zeolithen für Sauerstoff ein stärkeres Adsorptionsvermögen besitzen als für den Stickstoff.

Diese Molekularsiebkokse, im folgenden M-Kokse genannt, werden beispielsweise dadurch hergestellt, daß durch thermische Zersetzung von Kohlenwasserstoffen in gewissen Koksen eine Hohlraumverengung in den Poren erreicht wird, wodurch das Adsorptionsvermögen für Gase mit kleinen Molekülen nicht wesentlich verändert wird, während das Adsorptionsvermögen für große Moleküle stark zurückgeht

Aus der DT-PS 4 07 179 ist ein Verfahren zur vollständigen Zerlegung von Luft durch Adsorption an poröser Kohle in reinen Nutzsauerstoff und Stickstoff als Abgas bekannt, bei dem der Adsorber eine geschlossene Ringform besitzt und durch radiale gasdurchlässige Scheidewände in aufeinanderfolgende Kammern geteilt ist Bei diesem bekannten Verfahren wird in die erste Bindungskammer vor der Entgasung einige Zeit lang reiner Sauerstoff geleitet, um den in den Poren und Zwischenräumen der Kohlestückchen enthaltenden schwerer adsorbierbaren Stickstoff durch den leichter adsorbierbaren Sauerstoff zu verdrängen. Nach dem Beladen mit Luft und vor der vollständigen Entgasung erfolgt demnach ein zwischenzeitliches Verdrängen des Stickstoffs in den Adsorptionskammern mit reinem Sauerstoff. Da das bei diesem Verfahren die Kammern verlassende Gas nur anfangs Luftzusammensetzung besitzt, allmählich aber immer sauerstoffreicher wird und man warten muß, bis es aus reinem Sauerstoff besteht, ehe man mit der Entgasung beginnt, darf dieses Abgas nicht in die Luft entweichen, sondern man muß es wieder in die Bindungskammern leiten.

Aus der FR-PS 12 23 261 und der DT-AS 12 82 608 sind bereits Vorrichtungen zur adsorptiven Anreicherung von Sauerstoff in einem Gasgemisch bekannt, bei denen parallelgeschaltete Adsorptionsbetten und ein Vorratsbehälter über Rohrleitungen und Ventile verbunden sind.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, durch Adsorption und Desorption von Luft an M-Koksen unter verhältnismäßig geringem energetischem Aufwand eine Anreicherung des Sauerstoffs in Luft auf 40 - 80 oder sogar 90 Vol.-% zu erzielen.

Diese Aufgabe wird beim Verfahren zur Anreicherung von Sauerstoff in Luft oder ähnlichen Gasen durch selektive Adsorption des Sauerstoffs aus diesen Gasen an Molekularsiebkoksen und anschließende Desorption der adsorbierten, an Sauerstoff angereicherten Gase durch Druckerniedrigung, bei dem die Anreicherung des Sauerstoffs durch abweichendes Beladen und Entladen von mit Molekularsiebkoksen gefüllten Adsorptionsbetten erfolgt und nach dem Beladen eines Betts ein Teil des Desorptionsgases in ein anderes Bett eingeführt wird, nachdem das andere Bett mit Luft beaufschlagt war und bevor dasselbe wieder entladen wurde, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nach dem Beladen des Adsorptionsbetts 30—70 Vol.-% des gesamten Gasinhalts dieses Adsorptionsbetis als 1. Desorptionsfraktion in das mit Luft beaufschlagte andere Adsorptionsbett eingeführt wird und anschließend das restliche Gasvolumen als 2. Desorptionsfraktion gewonnen wird.

Im einzelnen hat sich nämlich gezeigt, daß durch dieses wechselseitige Beladen und Entladen aus jedem Adsorptionsbett eine 1. Fraktion mit einem Sauerstoffgehalt von etwa 25 — 40 Vol.-% und anschließend eine 2. Fraktion von etwa 40 — 90 Vol.-% entnommen werden

kann, falls die jeweilige 1. Fraktion in ein anderes Adsorptionsbett übergeführt wird und darin eine zusätzliche Beladung des M-Kokses mit (^-angereicherter Luft einer Or Durchschnittskonzentration von 25 - 40 VoL-% bewirkt wird.

Die Beladung der M-Kokse kann mit einer nicht getrockneten und nicht gereinigten Luft vorgenommen werden. Sie ist bereits ausreichend, wenn Luft bei etwa Atmosphärendruck 20—180 see, vorzugsweise 60—140 see, durch den M-Koks geleitet wird. Die Beladung kann ι ο auch unter erhöhten Drücken erfolgen, wenngleich unter normalen Drücken bereits befriedigende (^-Anreicherungen erzielt werden. Selbstverständlich kann man das Ende der Beladung dadurch messen, daß man durch Analyse am austretenden Gas feststellt, ob aus dem Adsorptionsbett eine Luft austritt, die die gleiche Zusammensetzung besitzt wie die eintretende Luft, und das Hindurchleiten von Luft bis zum Wiederaustritt von Luft der Eingangszusammensetzung durchführen. Das Einleiten und Durchleiten der Luft kann aber auch ohne wesentliche Nachteile für das Ergebnis eine gewisse Zeit vor oder nach Erreichen dieses Stadiums beendet werden. Im allgemeinen dürfte je nach Wirksamkeit der M-Kokse die dazu notwendige Luftmenge das 2- bis 20fache, vorzugsweise das 4- bis 12fache das Adsorptionsbettvolumens betragen.

Das Entladen der Adsorptionsbetten erfolgt durch Abpumpen der adsorbierten Gase mit der Vakuumpumpe. Dabei ergeben sich Unterdrücke von etwa 760 bis hinab auf 400-200 Torr für die Desorbierung einer

1. Fraktion in Mengen von 30 — 70 VoI.-°/o des Gesamtvolumens des adsorbierten Gases und von etwa 400-200 bis hinab auf 100-15 Torr, vorzugsweise 50 — 30 Torr für die Desorption des restlichen Volumens. Dabei ist es technisch ohne weiteres möglich, die desorbierten Gase nacheinander in zwei Fraktionen aufzufangen und die 1. Fraktion im vorgesehenen Zeitpunkt in einen anderen Adsorber einzuleiten und die restliche Fraktion als Produkt der 2. Entladungsstufe abzuziehen. Bei Verwendung leistungsfähiger Vakuumpumpen ist im allgemeinen die 1. Entladungsstufe bereits nach 2 — 20 see, vorzugsweise 9—17 see, und die

2. Entladungsstufe nach 20-180 see, vorzugsweise 90-140 see, beendet.

Die Überleitung der 1. Fraktion in ein frisch mit Luft

beladenes anderes AdsorptionsbeU soll in der Weise erfolgen, daß keine größeren Mengen dieser bereits mit Sauerstoff angereicherten 1. Fraktion wieder aus dem anderen Adsorptionsbett austreten, so daß also lediglich Luft aus diesem Adsorptionsbett verdrängt wird. Dieses verdrängte Volumen ist nur wenig an Sauerstoff angereichert und kann als Abgas entfernt werden. Es kann jedoch zur erneuten Beladung des 1. Adsorptionsbetts verwertet werden.

Auch der Durchtritt kleiner Mengen von an Sauerstoff angereicherter Luft der 1. Fraktion durch das andere Adsorptionsbett verschlechtert das angestrebte Ergebnis nicht erheblich. Es empfiehlt sich jedoch zwecks zusätzlicher Beladung der M-Kokse mit einer 1. Fraktion nur eine so große Menge dieser Fraktion in ein anderes mit Luft beladenes Adsorptionsbett überzuführen, daß keine mit Sauerstoff angereicherte Luft wieder aus diesem Adsorptionsbett austritt. Daraus folgt, daß die Größe der 1. Fraktion und das Adsorptionsvermögen der M-Kokse so aufeinander abgestimmt sein sollen, daß dieses Ziel stets annähernd erreicht wird. Diese zusätzliche Beladung läßt sich im übrigen sehr rasch durchführen und ist im allgemeinen bereits nach 5-20 see, vorzugsweise 9 - J 7 see, beendet

Die 2. Fraktion des 1. Adsorptionsbetts stellt die gewünschte an Sauerstoff angereicherte Luft mit 40-90 Vol.-% Sauerstoff dar, vorausgesetzt, daß dieses 1. Adsorptionsbett bereits vorher die Rolle des besagten anderen Adsorptionsbetts übernommen hatte, d. h., daß der Zyklus bereits voll in Gang gekommen ist, worauf später noch einmal näher eingegangen werden soll.

Eine weitere Verbesserung des Anreicherungsgrades für Sauerstoff in Luft läßt sich überdies dadurch erreichen, daß vor der Entladung eines Adsorptionsbetts dieser kurzfristig für etwa 0,5—10, vorzugsweise 1-3 see, mit einem soeben völlig entladenen nachgeschalteten Adsorptionsbett verbunden wird. Diese Maßnahme ergibt überdies eine Ersparnis von Energie für den Betrieb der Gaspumpen.

Wenngleich die Einhaltung gewisser Betriebszeiten für die einzelnen Verfahrensschritte von Wichtigkeit für die Erreichung der günstigsten Resultate ist, lassen sich diese einzelnen Betriebszeiten in weiten Grenzen variieren. Ein Zeitplan für den Betrieb von 4 Adsorptionsbetten kann wie folgt aussehen:

	30.	see	Adsorptionsbetten 1	2	3	1. Fraktion	4	Beladen
1.-	60.	see	Beladen	Entl. der 2. Fraktion	Entl. der	2. Fraktion	Zusätzl.	1. Fraktion
30.-	90.	see	Zusätzl. Beladen	Beladen	Entl. der		Entl. der	2. Fraktion
60.-	90.-120.	see	Entl. der 1. Fraktion	Zusätzl. Beladen	Beladen	Beladen	Entl. der
		Entl. der 2. Fraktion	Enti. der 1. Fraktion	Zusätzl.	Beladen

Aus der Tabelle ist ersichtlich, daß bei einem Betrieb mit vier Adsorptionsbetten die 1. Fraktion des 1. Adsorptionsbetts direkt in das 2. Adsorptionsbett übergeführt werden kann, desgleichen auch vom 2. in das 3. usw., wie dies die Pfeile veranschaulichen.

Die einzelnen Zeitspannen für die Durchführung der verschiedenen Verfahrensschritte sind verständlicherweise abhängig von den Ad- und Desorptionsgeschwindigkeiten der Gase an M-Koksen und auch abhängig von der Volumengröße der Adsorptionsbetten sowie der Leistungsfähigkeit der Gebläse und Vakuumpumpen. Es ist daher erwünscht, daß hinsichtlich der Überführung der 1. Fraktion in das nachfolgende mit Luft beladene Adsorptionsbett eine zeitliche Unabhängigkeit gegeben ist. Diese wird dadurch erreicht, daß die 1. Fraktion in einen Vorratsbehälter gepumpt werden, dem dieses an Sauerstoff angereicherte Gas entnommen und einem nächsten Adsorptionsbett zugeführt werden kann.
Dieser Vorratsbehälter besitzt vorteilhaft die Form

eines Rohres. Dadurch wird erreicht, daß jede 1. Fraktion mit dem gleichen Konzentrationsprofil, mit dem sie einem Adsorptionsbett entnommen wird, zur weiteren Beladung in ein 2. Adsorptionsbett übergeführt werden kann, wodurch das Endergebnis günstig beeinflußt wird.

Die Hinzuziehung eines Vorratsbehälters für nur eine Fraktion, der also ein Volumen besitzt, das dem Volumen einer unter Normaldruck stehenden 1. Fraktion besitzt, ist ausreichend für eine besonders ι ο vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung, die mit nur zwei Adsorptionsbetten arbeitet. Eine Anlage zur Durchführung dieser Ausführungsform sei an Hand der F i g. 1 der Zeichnung näher erläutert:

Sie besteht im wesentlichen aus einer Adsorptionsvorrichtung mit parallelgeschalteten Adsorptionsbetten und einem Vorratsbehälter, die über Rohrleitungen und Ventile verbunden sind, wobei der Vorratsbehälter 15 über Rohrleitungen 4 und 17 und Ventile 14 und 16 mit einem Gebläse 3 für die Einleitung von Luft bzw. einer 1. Fraktion und über Rohrleitungen Ha₇ 13 und Ventile 12 und 14 mit einer Vakuumpumpe 10 für die Abführung von an Sauerstoff verarmter Luft (Abgas) und von an Sauerstoff angereicherter Luft verbunden ist.

Zur Ingangsetzung der Anlage wird in und durch die beiden mit M-Koks gefüllten Adsorptionsbetten 1 und 2 über das Gebläse 3, die Leitung 4 und die Ventile 5 und 6 mit einem Vordruck von z. B. 0,1 atü etwa eine Minute lang Luft geblasen. Die an Sauerstoff verarmte Luft verläßt die Adsorptionsbetten als Abgas über die Ventile 7 und 8 und die Leitung 9. Durch Absaugen über die Vakuumpumpe 10 und entsprechende Stellung des Ventils 8 und Schließung der Ventile 6 und 7 wird nun aus dem Adsorptionsbett 2 die 1. Fraktion über Leitung 11 und 11 a abgezogen bis der Druck im Adsorptionsbett 2 z. B. 300 Torr beträgt Diese Fraktion - und das gilt nur für die Ingangsetzung des Betriebes - wird als Abgas über Ventil 12 entfernt. Anschließend wird die 2. Fraktion, die durch Abpumpen bis z. B. auf etwa 40 Torr aus dem Adsorptionsbett 2 entnommen wird, über Ventil 12, Leitung 13 und Ventil 14 in den Vorratsbehälter !5 geleitet, da bei Ingangsetzung der Anlage nur die 2. Fraktion und nicht die 1. Fraktion einen erhöhten O₂-Gehalt besitzt.

Selbstverständlich kann für die Ingangsetzung des Betriebes auch ein etwa 25-40 Vol.-% O₂ enthaltendes Luft-C>2-Gemisch aus anderer Quelle verwendet werden.

Zur Überführung der 2. Fraktion — also immer noch Ingangsetzung des Betriebes — aus dem Vorratsbehälter 15 in das Adsorptionsbett 1 wird nun Luft über Leitung 4 und Ventil 14 in den Vorratsbehälter 15 gedrückt, wodurch die 2. Fraktion über Ventil 16, Leitung 17 und Ventil 5 in das Adsorptionsbett 1 gedrängt wird.

Die Oberführung einer Fraktion aus dem Vorratsbehälter in ein Adsorptionsbett erfolgt also durch Luftschub, so daß die dadurch in den Vorratsbehälter gelangte Luft durch die beim nächsten Zyklus übergeführte Fraktion wieder aus dem Vorratsbehälter hinaus und in ein nächstes Adsorptionsbett oder fiber Leitung 19 ins Freie gedrängt wird.

Im Adsorptionsbett 1 erfolgt nunmehr die zusätzliche Beladung der M-Koks-Füllung unter gleichzeitigem Ausstoß entsprechender Mengen an Luft, die als Abgas über Ventil 7 und Leitung 9 entfernt wird. Im übrigen wird das Adsorptionsbett 2 erneut mit Luft beladen.

Nunmehr ist der erfindungsgemäße Zyklus in Gang

gesetzt: Aus Adsorptionsbett 1 wird eine 1. Fraktion (etwa 25 — 40% O2) entnommen, die zur zusätzlichen Beladung über Ventil 7, Leitung 11,11 a, 13 und Ventil 14 dem Vorratsbehälter 15 sowie die Ventile 16, Leitung 17 und Ventil 6 durch Luftschub dem Adsorptionsbett 2 zugeführt wird. Durch diese Maßnahme wird Luft aus dem Adsorptionsbett 2 gedrängt und als Abgas über die Ventile 8 und Leitung 9 abgeführt (oder zur Beladung des Adsorptionsbetts 1 herangezogen). Ferner wird nach der 1. Fraktion die 2. Fraktion dem Adsorptionsbett 1 entnommen und als Produktgas abgeführt.

Während der Überführung und des Aufenthalts der 1. Fraktion im Vorratsbehälter 15 wird, wie gesagt, das Adsorptionsbett 2 mit Luft beladen. Im Zeitpunkt des Beginns der Entladung des Adsorptionsbetts 1 und der Beladung des Adsorptionsbetts 2 kann über Ventil 18 der bereits erwähnte Druckausgleich zwischen beiden Adsorptionsbetten herbeigeführt werden. Nach Abschluß der Überführung der besagten 1. Fraktion in das Adsorptionsbett 2 wird das Adsorptionsbett 2 in zwei Stufen entladen, wie vorher mit dem Adsorptionsbett 1 geschehen, während das Adsorptionsbett 1 beladen wird.

Ein anschauliches Schema über den ungefähren zeitlichen Ablauf dieses Betriebs gibt Fig.2 der Zeichnung. Danach ist ein vollständiger Zyklus nach 240 Sekunden beendet. Im einzelnen hat sich gezeigt, daß für Adsorptionsbetten mit je etwa 0,5 — 20 m³ Fassungsvermögen mit den folgenden bereits erwähnten Betriebszeiten sehr gute Ergebnisse erzielt werden können.

Beladen:

20-180, vorzugsweise 60-140 see
Entladen der 1. Fraktion:

2 — 20 see, vorzugsweise 9 — 17 see

(entsprechende Drücke: von etwa 760

bis hinunter auf 400 - 200 Torr)
Entladen der 2. Fraktion:

20 -180 see, vorzugsweise 60 -140 see

(entsprechende Drücke: von etwa 400

bis 200 auf 100-15 Torr,

vorzugsweise 50—30 Torr)
Zusätzliches Beladen mit der 1. Fraktion:

5 — 20 see, vorzugsweise 9 — 17 see.

Diese Zeiten setzten selbstverständlich geeignete Gebläse und Gaspumpen voraus, deren Leistungsfähigkeit der Größe der jeweiligen Adsorptionsbetten angepaßt ist.

Die Hinzuziehung des Vorratsbehälters für die 1. Fraktion ermöglicht überdies die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem einzigen Adsorptionsbett, das also die Rolle des 1. und des 2. Adsorptionsbetts übernimmt. Sobald dieses einzige Adsorptionsbett vollständig entladen ist, wird er ebenfalls sofort neu mit Luft beladen, während die 1. Fraktion so lange im Vorratsbehälter festgehalten wird, bis die Beladungsstufe zum Abschluß gebracht ist. Erst danach erfolgt die Einführung der 1. Fraktion in dieses einzige Adsorptionsbett und die Fortsetzung des Verfahrens in der bisherigen Weise mit diesem einen Adsorptionsbett

Die Anwendung von zwei und mehr Adsorptionsbetten hat gegenüber einem Betrieb mit einem einzigen Adsorptionsbett jedoch den Vorteil, daß die Gas- und Vakuumpumpen ununterbrochen betrieben und insofern besser ausgenutzt werden können, so daß beim

Betrieb von zwei und mehr Adsorptionsbetten lediglich die Ventile gegebenenfalls über eine Programmsteuerung betätigt werden müssen.

Man erzielt je nach gewählter Größe der 1. Fraktion sauerstoffhaltige Gase mit 40-90% Sauerstoff unter einem Energieaufwand, der niedriger ist als der von vergleichbaren Tiefkühldestillationsanlagen. Selbstverständlich ist das Verfahren nicht auf die Verarbeitung von Luft beschränkt, vielmehr kommen auch andere Gase in Betracht, in denen neben dem Sauerstoff Gase mit größerem Molekül enthalten sind.

Falls eine noch höhere Anreicherung an Sauerstoff mit 90% Sauerstoff und darüber erreicht werden soll, kann man die Produktgase nochmals über ein mit M-Koksen gefülltes Adsorplionsbett schicken. Selbstverständlich kan man stattdessen auch das 40—90%ige Gas über ein mit Zeolithen gefülltes Adsorptionsbett schicken, da die erfindungsgemäß erhaltenen Produktgase im Zuge des Verfahrens ausreichend getrocknet und gereinigt werden und insofern ein gutes Ausgangsgas für die Adsorption des Stickstoffs aus diesen Gasen mit Zeolithen darstellen.

Beispiel 1

Zwei mit M-Koks gefüllte Adsorptionsbetten mit einem Fassungsvermögen von je 0,5 m³ werden wechselseitig in einem zyklischen Betrieb jeweils 75 see lang mit je 3,8 Nm³ Luft mit einem Vordruck von 0,03 atü durchströmt. Jedes einzelne Adsorptionsbett wird anschließend (mit einer Zeitdifferenz von etwa 180 see) mit einer 2. Fraktion zusätzlich beladen und daran anschließend in zwei Stufen wieder entladen. Für eine zusätzliche Beladung mit einer 1. Fraktion werden 15 see benötigt. Die Entladung der 1. Fraktion wird durch Anlegen eines Vakuums nach 14 see beendet. Die Entladung beträgt jeweils 59% des gesamten in jedem Adsorptionsbett aufgrund der Beladung mit Luft und mit der 1. Fraktion adsorbierten Volumens. Die O₂-Durchschnitts-Konzentration in der 1. Fraktion beträgt 38,7% O₂. 49 Vol.-% = 0,45 Nm³ = 0,225 Nm' je Adsorptionsbett werden als Produkt abgeführt. Dieses Gas besitzt einen Sauerstoffgehalt von 81,7Vol.-%.

Beispiel 2 _4J

Zwei mit einem anderen M-Koks geringerer Selektivität, jedoch größerer Kapazität gefüllte Adsorptionsbetten mit einem Fassungsvermögen von je 3 m³ werden wechselseitig in einem zyklischen Betrieb jeweils 38 see lang mit 15 Nm^J Luft mit einem Vordruck von 0,2 atü durchströmt. Jedes Adsorptionsbetl wird anschließend mit einer Zeitdifferenz von etwa 90 see (mit einer I.Fraktion) zusätzlich beladen und daran anschließend wieder in zwei Stufen entladen. Für die zusätzliche Beladung mit einer 1. Fraktion werden 7 see benötigt. Die Entladung der 1. Fraktion durch Anlegen eines Vakuums wird nach 4 see (320 Torr) beendet. Die Entladung der 2. Fraktion dauert 41 see (40 Torr). Das Volumen der I.Fraktion beträgt jeweils 35% des gesamten in jedem Adsorptionsbett aufgrund der Beladung mit Luft und der zusätzlichen Beladung mit der 1. Fraktion adsorbierten Volumens. Die O₂-Durchschnitts-Konzentration in der 1. Fraktion beträgt 26% O₂. 65 Vol.-% = 5,5 Nm³ werden als Produkt abgeführt. Dieses Gas besitzt einen Sauerstoffgehalt von 45,5 Vol.-%.

Beispiel 3

Ein mit M-Koks gefülltes Adsorptionsbett mit einem Fassungsvermögen von 6 m³ wird 3 Minuten lang mit 60 Nm³ Luft mit einem Vordruck von 0,1 atü durchströmt. Nach Schließen des Eingangsventils werden aus dem Adsorptionsbett 50% des adsorbierten Volumens entsprechend 3,7 Nm³ Gas mit der Vakuumpumpe (380 Torr) abgesaugt und als Abgas abgeführt. Daran anschließend werden als 2. Fraktion nochmals 3,7 Nm³ durch Vakuumanlegung bis herab zu 30 Torr abgezogen und in einen rohrförmigen Vorratsbehälter abgepumpt.

Das Adsorptionsbett wird wiederum 3 Minuten lang von 60 Nm³ Luft durchströmt. Anschließend werden 3,7 Nm³ des Vorratsbehälters in das Adsorptionsbett geleitet. Dies ist nach 20 see beendet.

Nunmehr wird wiederum 50% des adsorbierten Gasvolumens mit der Vakuumpumpe aus dem Adsorptionsbett abgezogen und diese 1. Fraktion (32,3% O₂ im Mittel) in den Vorratsbehälter übergeführt. Daran anschließend wird die 2. Fraktion als Produktgas aus dem Adsorptionsbett abgezogen: 3,7 Nm³, 78%iger Sauerstoff.

Das Adsorptionsbett wird erneut mit Luft und der

1. Fraktion des Vorratsbehälters gefüllt und der Betrieb in der Weise fortgesetzt, daß die 1. Fraktion aus dem Adsorptionsbett in den Vorratsbehälter geführt, die

2. Fraktion als Produktgas gewonnen und sodann das Adsorptionsbett wieder mit Luft gefüllt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Anreicherung von Sauerstoff in Luft oder ähnlichen Gasen durch selektive Adsorption des Sauerstoffs aus diesen Gasen an Molekularsiebkoksen und anschließende Desorption der adsorbierten, an Sauerstoff angereicherten Gase durch Druckerniedrigung, bei dem die Anreicherung des Sauerstoffs durch abwechselndes Beladen und ι ο Entladen von mit Molekularsiebkoksen gefüllten Adsorptionsbetten erfolgt und nach dem Beladen eines Betts ein Teil des Desorptionsgases in ein anderes Bett eingeführt wird, nachdem das andere Bett mit Luft beaufschlagt war und bevor dasselbe wieder entladen wurde, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Beladen des Adsorptionsbetis 30-70 Vol.-% des gesamten Gasinhalts dieses Adsorptionsbetts als 1. Desorptionsfraktion in das mit Luft beaufschlagte andere Adsorptionsbett eingeführt wird und anschließend das restliche Gasvolumen als 2. Desorptionsfraktion gewonnen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die 1. Fraktion über einen Vorratsbehalter von einem zum nächsten Adsorber geführt wird.

3. Adsorptionsvorrichtung mit parallelgeschalteten Adsorptionsbetten und einem Vorratsbehälter, die über Rohrleitungen und Ventile verbunden sind, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter (15) über Rohrleitungen (4 und 17) und Ventile (14 und 16) mit einem Gebläse (3) für die Einleitung von Luft bzw. einer 1. Fraktion und über Rohrleitungen (11a, 13) und Ventile (12 und 14) mit einer Vakuumpumpe (10) für die Abführung von an Sauerstoff verarmter Luft und von an Sauerstoff angereicherter Luft verbunden ist.

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