DE2752801C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Ein Anwendungsbereich der Erfindung besteht im Fraktionieren von Luft, um auf diese Weise einen Produkt- oder Spaltstrom aus Sauerstoff hohen Reinheitsgrades zu schaffen, doch läßt sich die Erfindung auch in vielen anderen Bereichen anwenden.

Bei Verfahren und Anordnungen zur Trennung von Luft mittels Druckwechsel-Adsorption erfolgt die Adsorption bei hohem Druck und die Desorption bei niedrigem Druck. Hierzu wird Preßluft in ein festes Bett aus Adsorptionsmaterial eingebracht, so daß der Stickstoff aus der Luft adsorbiert und so ein sauerstoffreiches Produktgas erzeugt wird. Wenn das Adsorptionsbett etwa gesättigt ist, wird der Bettdruck verringert, um Stickstoff aus dem Adsorptionsmaterial zu desorbieren und die Adsorptionsfähigkeit zu regenerieren. Häufig wird ein Reinigen mit einem Teil des Produktgases oder einem Gasstrom aus einem Zwischenschritt durchgeführt, um die Wirksamkeit der Regeneration zu vergrößern. Zur Erleichterung des kontinuierlichen Betriebes werden zwei oder mehr Adsorptionsbetten benutzt, so daß während der Adsorption in dem einen Bett das andere Bett regeneriert werden kann.

Bei Druckwechsel-Adsorptionsverfahren und -Anordnungen ist eine maximale Ausnutzung des Adsorptionsmaterials in den Adsorptionsbetten erwünscht, um die für die den Betrieb der Anordnung erforderliche Energiemenge zu verringern, um einen im wesentlichen konstanten Reinheitsgrad des Produktes zu erhalten und um die erforderliche Menge an Adsorptionsmaterial zu verringern, während ein hoher Reinheitsgrad des Produktes aufrechterhalten und ein verbesserter Wirkungsgrad und eine verbesserte Zuverlässigkeit erreicht werden.

Aus der DE-PS 15 44 158 ist es an sich bekannt, nicht adsorbiertes Produktgas als Druckauffüllgas zu verwenden.

Die DE-PS 17 69 936 beschreibt ein adiabatisches Verfahren mit mindestens vier Adsorptionsbetten, wobei die Beladung durch Einheiten des Einsatzgases und Abziehen des nicht adsorbierten Produktgases erfolgt. Der Druckausgleich erfolgt z. B. zwischen den Adsorptionsbetten A und B über eine Druckausgleichsleitung 15 an der Auslaßseite der Adsorptionsbetten.

Die DE-PS 12 66 729 beschreibt ein Verfahren, bei welchem drei Adsorptionsbetten verwendet werden, von welchen jedes in den Druckwechselzyklus eingeschlossen ist. Dabei ist vorgesehen, daß zum Druckaufbau Produktgas in die Auslaßseite der jeweils anderen Säule eingeleitet wird.

Bei der gattungsbildenden DE-PS 14 44 447 sind notwendigerweise drei Adsorptionsbetten vorgesehen, wobei am Ende jedes Zyklus der Druck in der zweiten und dritten Zone bei sonst geschlossenen Ventilen durch Verbinden der Hochdruckzone mit der Niederdruckzone unter Verwendung des in der Hochdruckzone zurückgebliebenen, schwer adsorbierbaren ersten Bestandteils ausgeglichen wird. Der Druckausgleich zwischen dem zweiten und dritten Bett erfolgt so, daß die Druckentlastung über die Austragsseite des zweiten Betts erfolgt.

Unter gewissen Bedingungen kommt es bei dieser vorbekannten Anordnung zu einem zuführseitigen Druckausgleich, der jedoch als unerwünscht angesehen und nicht systematisch ausgenutzt wird. Die Druckentlastung beginnt bei der vorbekannten Anordnung dementsprechend stets durch die Herstellung einer Verbindung zwischen den ausgangsseitigen Enden zweier Adsorptionsbetten.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Druckwechsel-Adsorptionsverfahren und eine entsprechende Vorrichtung zu schaffen, durch welche ein im wesentlichen konstanter Reinhaltsgrad des erzeugten Produktes, insbesondere von aus Luft gewonnenem Sauerstoff, erhalten werden kann, wobei die erforderliche Menge an Adsorptionsmaterial verringert und der Wirkungsgrad und die Betriebssicherheit verbessert werden. Insbesondere soll dabei auch eine kontinuierliche Abgabe von Produktgas erzielbar sein.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und durch eine Anordnung nach den Ansprüchen 2 bis 13.

Das Wesen der Erfindung besteht also darin, daß während jedes Druckwechsel-Zyklus das zunächst aktive Adsorptionsbett kurz vor Erreichung der Sättigung gegen den Speisestrom entlüftet wird, wobei das ausströmende Gas dem Speisestrom für das jeweils andere Adsorptionsbett überlagert wird, wobei gleichzeitig für die Produktauslaßseite des ersten Adsorptionsbetts weiterhin Produkt, also z. B. Reinsauerstoff, ausgetragen wird.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Figuren näher erläuert.

Fig. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Anordnung zur Druckwechsel-Adsorption.

Fig. 2 zeigt ein Zyklusfolgediagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Druckwechsel-Adsorption.

Fig. 3 zeigt schematisch ein anderes Ausführungsbeispiel einer Anordnung zur Druckwechsel-Adsorption, wobei Teile weggelassen sind.

Fig. 4 zeigt schematisch in einer Blockdarstellung eine Steuereinrichtung für eine erfindungsgemäße Anordnung zur Druckwechsel-Adsorption.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Anordnung zum Fraktionieren mindestens einer Komponente eines Gasgemisches mittels eines Druckwechsel-Adsorptionsverfahrens dargestellt. Das zu behandelnde Gasgemisch wird der Anordnung in Form eines Speisestroms zugeführt, der durch eine Eingangsleitung 10 fließt und durch diese mittels einer Pumpe oder einem Kompressor 12 bewegt wird. Obwohl im vorliegenden Fall die Anordnung und das Verfahren im einzelnen in Zusammenhang mit dem Fraktionieren von Luft durch Druckwechsel-Adsorption beschrieben werden, so daß ein sauerstoffreicher Strom entsteht, ist die Erfindung in großem Umfang bei der Trennung von organischen und/oder anorganischen Gasgemischen anzuwenden.

Die Anordnung enthält ein Bett A in einem ersten Adsorptionsbett-Behälter 16, der einen Gaseinlaß 18 und einen Gasauslaß 20 aufweist. Ferner ist mindestens ein weiteres Adsorptionsbett B in einem Adsorptionsbett-Behälter 24 mit einem Gaseinlaß 26 und einem Gasauslaß 28 vorgesehen.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist ein derartiger Behälter eine äußere Druckzelle mit einem inneren Ringraum auf.

Es sind viele Adsorptionsmaterialien bekannt, und typische Adsorptionsmaterialien zum Einsatz in Adsorptionsbetten sind natürliche und synthetische Zeolithe, Kieselgel, Aluminiumoxid u. ä. Im allgemeinen enthalten die Adsorptionsbetten in der Anordnung das gleiche Adsorptionsmaterial, jedoch kann jedes Bett gegebenenfalls eine andere Art von Adsorptionsmaterialien oder unterschiedliche Mischungen von derartigen Materialien enthalten.

In der erfindungsgemäßen Anordnung ist außerdem in einem Behälter 32 ein abgesondertes Vorrats-Adsorptionsbett C vorgesehen, das nicht in Verbindung mit dem Speisestrom von der Leitung 10 steht. In der Anordnung gemäß Fig. 1 wird dem Bett C Gas durch eine Leitung 34 zugeführt und am gleichen Ende über diese Leitung abgezogen, und das Adsorptionsbett C hat etwa die gleiche Größe wie die Adsorptionsbetten A und B und kann das gleiche Adsorptionsmaterial enthalten. Es ist jedoch auch möglich, daß das abgesonderete Vorrats-Adsorptionsbett C kleiner ist und andere Adsorptionsmaterialien aufweist, sowie mit unterschiedlicher Kapazität gegenüber den Adsorptionsbetten A und B betrieben wird.

Der Gaseinlaß 18 des Adsorptionsbettes A ist über entsprechende Leitungen, in denen ein automatisches Ventil 40 A angeordnet ist, mit der Speiseleitung 10 verbunden, und entsprechend ist eine Leitungsverbindung mit einem automatischen Ventil 40 B zwischen dem Gaseinlaß 26 des Adsorptionsbettes B und der Speiseleitung 10 vorgesehen.

Darüber hinaus weist die Anordnung einen Abgasauslaß 44 auf, der in die Umgebungsluft geöffnet sein oder mit einem Abgasstrom in Verbindung stehen kann. Die Gaseinlässe 18 und 26 der Adsorptionsbetten A und B sind über entsprechende Leitungen mit automatischen Ventilen 46 A und 46 B jeweils mit dem Abgasauslaß 44 verbunden. Die automatischen Ventile 40 A, 40 B, 46 A, 46 B sowie weitere später zu beschreibende automatische Ventile können solenoidbetätigte Ventile sein. Auf jeden Fall handelt es sich um Ventile, die entweder in eine vollständig geöffnete oder in eine vollständig geschlossene Betriebsstellung gebracht werden können.

Zwischen dem Gasauslaß 20 des Adsorptionsbettes A und dem Gasauslaß 28 des Adsorptionsbettes B ist durch entsprechende Leitungen eine Gas-Strömungsverbindung gebildet, und in dieser befindet sich ein erstes Strömungssteuerventil 50 A, durch das eine uneingeschränkte Gasströmung in Richtung vom Adsorptionsbett A zum Adsorptionsbett B sowie eine geregelte Strömung in entgegengesetzter Richtung möglich ist. Die Strömungsregelung erfolgt vorzugsweise durch Einstellung von Hand. Ferner befindet sich in der Verbindung zwischen Gasauslaß 28 des Adsorptionsbettes B und dem Adsorptionsbett A ein zweites Strömungssteuerventil 50 B, durch das ein uneingeschränkter Gasstrom in Richtung vom Bett B zum Bett A und eine vorzugsweise von Hand gesteuerte Strömung in umgekehrter Richtung möglich ist. Die Ventile 50 A, 50 B, sind vorzugsweise identisch aufgebaut, und es können zu diesem Zweck Parker-Hannifin-Strömungssteuerventile benutzt werden. Ein Trennventil in Form eines automatischen Ventils 54 ist in der Strömungsverbindung zwischen den Gasauslässen 20 und 28 der Adsorptionsbetten A und B und vorzugsweise zwischen dem Gasauslaß 20 des Adsorptionsbetts A und dem Strömungssteuerventil 50 A angeordnet.

Eine weitere Verbindung zwischen den Gasauslässen 20 und 28 der Adsorptionsbetten A und B ist durch entsprechende Leitungen gebildet, und in dieser zweiten Strömungsverbindung liegt ein automatisches Ventil 60 A, das mit dem benachbarten Gasauslaß 20 des Bettes A verbunden ist, sowie ein zweites automatisches Ventil 60 B, das mit dem benachbarten Gasauslaß 28 des Adsorptionsbettes B in Verbindung steht. Das abgesonderte Vorrats-Adsorptionsbett C ist über ein automatisches Ventil 62 mit einer zwischen den automatischen Ventilen 60 A und 60 B liegenden Stelle dieser zweiten Strömungsverbindung verbunden.

Die erfindungsgemäße Anordnung enthält außerdem einen Produktauslaß 66 und eine Auslaßleitung zur Verbindung der Gasauslässe der Adsorptionsbetten mit dem Produktauslaß 66. In der dargestellten Anordnung ist die Auslaßleitung an eine zwischen den Steuerventilen 50 A und 50 B liegende Stelle der ersten Strömungsverbindung angeschlossen und enthält einen ersten Abschnitt 70 mit einem automatischen Ventil 72 sowie einen zweiten Abschnitt 74 mit einer Reihenanordnung eines Druckreglers 76, eines Drosselventils 78 und eines Strömungsmessers 80. Die Strömungsrate des Produktes zum Produktauslaß 66 wird mittels des Drosselventils 78 gesteuert, das vorzugsweise ein von Hand einstellbares Nadelventil ist, und die Strömungsrate wird optisch durch den Strömungsmesser 80 angezeigt.

Die Anordnung enthält ferner einen Behälter 84, der im wesentlichen über die Leitung 86 zugeführtes Produktgas aufnimmt und als Vorratsbehälter für das Produkt dient, so daß die Abgabe von Produktgas bei Fehlern in der Anordnung aufrechterhalten werden kann.

Eine erste Behälterleitung ist mit einem Ende mit dem zweiten Abschnitt 74 der Ausgangsleitung und mit ihrem anderen Ende mit einer Auslaßleitung 86 des Behälters 84 verbunden, und sie enthält eine Strömungssteuerung in Form eines Rückschlagventils 90, das nur einen Gasstrom in Richtung vom Abschnitt 74 der Ausgangsleitung zum Behälter 84 zuläßt. Ein anderes Ventil 92 in Form eines vorzugsweise von Hand einstellbaren Drosselventils liegt in dieser Leitung vorzugsweise zwischen dem Rückschlagventil 90 und dem Behälter 84. Es kann dazu benutzt werden, die Strömungsrate des Produktgases in den Behälter 84 hineinzusteuern.

Eine zweite Behälterleitung ist mit einem Ende über die Leitung 86 mit dem Behälter 84 und mit dem anderen Ende mit der Ausgangsleitung verbunden und enthält ein Ventil 96 zur Steuerung des Produktgasstroms vom Behälter 84 zum Abschnitt 74 der Ausgangsleitung. Eine Steuereinheit 100 ist mittels Leitungen 102 und 103 jeweils mit den Ventilen 72 und 96 verbunden und dient zum Öffnen des normalerweise geschlossenen Ventils 96 in Abhängigkeit vom Schließen des Ventils 72. Ein Manometer 104 ist an den Ausgang des Behälters 84 angeschlossen und zeigt den Druck des Produktgases in ihm an.

Obwohl das Verfahren und die Anordnung gemäß der Erfindung insbesondere in Zusammenhang mit dem Fraktionieren von Luft zur Erzielung sehr reinen Sauerstoffs infolge Entfernens von Stickstoff beschrieben wird, kann praktisch irgendeine Gasmischung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und mittels der erfindungsgemäßen Anordnung getrennt werden, wenn die richtige Zeit für jeden Zyklus und jeden Schritt und das richtige Adsorptionsmaterial bzw. die richtigen Adsorptionsmaterialien oder Materialmischungen eingesetzt werden.

In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß die Ausdrücke "entlasten" oder "Entlastung" eine Druckverringerung im Bettbehälter und den zum Adsorptionsbett gehörenden Leitungen bezeichnen, wobei der Wert, auf den der Druck verringert wird, vom Fachmann in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen und der Art der zu fraktionierenden Gasmischung gewählt werden. Desorptions- und Reinigungsdrücke werden entsprechend gewählt. Die Ausdrücke "belasten" und "Belastung" beziehen sich auf eine Druckerhöhung im Bettbehälter und den zugehörigen Leitungen eines Adsorptionsbettes. In der dargestellten Anordnung kann die Produktgasförderung in Druckbereichen von 0,14 bar bis zu 2,81 bar erfolgen. So wird beispielsweise beim Fraktionieren von Luft zur Erzeugung eines Produktgases mit Sauerstoff hoher Reinheit ein Förderdruck von etwa 0,21 bar bei Einsatz für medizinische Zwecke und für Beatmungseinrichtungen verwendet, während ein höherer Förderdruck von bis zu 2,81 bar besonders gut für kommerzielle Anwendungen, etwa in Metallschneid- oder Schweißanlagen geeignet ist.

Fig. 2 zeigt eine Arbeitszeitfolge zur Durchführung der Erfindung mittels der Anordnung gemäß Fig. 1, wobei für jeden Schritt bevorzugte Zeiten in Sekunden und die bevorzugten Drücke in jedem Adsorptionsbett für jeden Schritt in Klammern in bar angegeben sind. Der jeweilige Vorgang, der in jedem Adsorptionsbett während jedes Schrittes ausgeführt wird, ist in Fig. 2 gezeigt, und die meisten Vorgänge sind abgekürzt angegeben, wobei "FEE" die später zu beschreibende Zuführende-Angleichung, "ISOL" die Abtrennung einer bestimmten Adsorption, "EQ" die später zu beschreibende Druckangleichung von zwei Adsorptionsbetten, "REP" die erneute Belastung in einem Adsorptionsbett zur Erhöhung des Druckes und "PURGE" das Einbringen von Reinigungsgas bzw. das Reinigen bezeichnet.

Vor dem Schritt 1 ist das Gasgemisch, d. h. Umgebungsluft von der Speiseleitung 10 durch das Ventil 40 A und durch das Adsorptionsbett A geströmt, wo Stickstoff adsorbiert wurde. Sauerstoff hoher Reinheit verläßt das Adsorptionsbett A durch den Auslaß 20 und strömt durch das offene Ventil 54 und das offene Strömungssteuerventil 50 A und von dort durch den ersten Leitungsabschnitt 70, das offene Ventil 72, den zweiten Leitungsabschnitt 74 und die Reihenanordnung von Druckregler 76, Nadelventil 78 und Strömungsmesser 80 zum Produktauslaß 66.

Unmittelbar vor Beginn des Schrittes 1 ist das Adsorptionsbett A etwa gestättigt und nähert sich dem Ende des Adsorptionsvorganges. Außerdem befindet sich unmittelbar vor Beginn des Schrittes 1 das Adsorptionsbett A auf einem höheren Druck als die Adsorptionsbetten B und C.

Zu Beginn des Schrittes 1 ist das Ventil 40 B geöffnet, während die Ventile 40 A und 72 geschlossen gehalten werden. Wie in Fig. 2 angedeutet, betragen typische Drücke in den Adsorptionsbetten A, B und C zu Beginn des Schrittes 1 2,11 bar 0,49 bar und 0,49 bar.

Während des Schrittes 1 strömt Gas vom Boden bzw. vom Zufuhrende des Bettes A durch den Einlaß 18 aus und in entgegengesetzter Richtung durch das Ventil 40 A, wodurch sich eine Vermischung mit dem eintretenden Speiseluftstrom von der Leitung 10 und ein Strom durch das Ventil 40 B in den Boden bzw. das Zufuhrende des Bettes B ergibt. Das Bett A befindet sich sehr nahe dem Ende seines Adsorptionsschrittes. Als Folge davon wird das Adsorptionsbett A während des Schrittes 1 im Gegenstrom zum Speisegas entlastet und sein Druck wird dem Druck des Adsorptionsbettes B angeglichen, wodurch der Druck im Bett B steigt. Außerdem liefert das Adsorptionsbett A während des Schrittes 1 weiterhin Sauerstoff, doch wird dies mit dem Ende des Schrittes, der vorzugsweise eine Dauer von etwa 7 Sekunden hat, beendet. Während des Schrittes 1 und aller anderen Schritte erfolgt über die Leitung 10 eine kontinuierliche Luftzufuhr zur Anordnung, und es fließt kontinuierlich Produktgas aus dem Auslaß 66 aus.

Der Schritt 1 kann als Fortsetzung der Abgabe von Produktgas aus dem Auslaß des ersten Bettes A unter gleichzeitiger Druckangleichung des ersten und des zweiten Adsorptionsbettes A, B von den Zufuhrenden her beschrieben werden.

Beim Übergang vom Ende des Schrittes 1 zum Anfang des Schrittes 2 sind, wie Fig. 2 zeigt, die Drücke in den Betten A und B gleich und auf einem Wert von etwa 1,41 bar, und der Druck im abgesonderten Vorrats-Adsorptionsbett C ist auf einem Wert von 0,49 bar geblieben.

Zu Beginn des Schrittes 2 bleibt das Ventil 40 B geöffnet, während das Ventil 40 A schließt und das Ventil 60 A öffnet. Nunmehr wird vom Adsorptionsbett A kein Produktgas mehr geliefert. Während dieses Schrittes strömt die Speiseluft weiterhin in den Einlaß 26 des Bettes B ein, und sauerstoffreiches Gas tritt als Produktgas aus dem Auslaß 28 des Bettes B aus und strömt über das Strömungssteuerventil 50 B in den zweiten Leitungsabschnitt 70 und zum Produktauslaß 66. Gleichzeitig fließt Gas geringer Reinheit vom Auslaß 20 des Bettes A über das Ventil 60 A und das Ventil 62 in das abgesonderte Vorrats-Adsorptionsbett C, so daß während des Schrittes 2 der Druck im Adsorptionsbett A den gleichen Wert annimmt, wie der Druck im Adsorptionsbett C.

Das automatische Ventil 62 kann entweder während aller Schritte geöffnet sein oder, wenn erforderlich, geöffnet oder geschlossen werden.

Der Schritt 2 hat vorzugsweise eine Dauer von etwa 7 Sekunden.

Der Schritt 2 kann als gleichzeitige Beendigung der Druckangleichung des Schrittes 1, Adsorption des Gasgemisches vom Speisestrom in das zweite Adsorptionsbett B, Freigabe von Produktgas vom Auslaß des zweiten Adsorptionsbettes und Druckangleichung von erstem Adsorptionsbett A und abgesondertem Vorrats-Adsorptionsbett C beschrieben werden.

Beim Übergang vom Ende des Schrittes 2 zum Anfang des Schrittes 3 sind die Drücke in den Adsorptionsbetten A und C gleich und auf einem Wert von 0,98 bar, und der Druck im Adsorptionsbett B ist auf 1,97 bar angestiegen (Fig. 2).

Zu Beginn des Schrittes 3 bleibt das Ventil 40 B geöffnet, während das Ventil 60 A schließt und das Ventil 46 A öffnet. Während des Schrittes 3 tritt dauernd Speiseluft in das Bett B ein, und Produktgas in Form von Sauerstoff wird dauernd vom Auslaß des Bettes B ab- und zum Produktauslaß 66 geführt. Außerdem wird während des Schrittes 3 das Adsorptionsbett A durch Verbindung mit der Umgebungsluft über das Ventil 46 A und den Abgasauslaß 44 in Gegenstrom zum Speisestrom entlastet. Als Folge davon wird stickstoffreiches Abgas in die Atmosphäre abgeben, und der Druck im Bett A sinkt von 0,98 bar auf 0 bar. Gleichzeitig mit der vorstehenden Entlastung fließt ein Teil des Sauerstoffes, der vom Bett B durch das Steuerventil 50 B strömt, über das Ventil 50 A und das Ventil 54 in das Bett A. Dieses Produktgas durchströmt das Bett A entgegengesetzt zur Strömungsrichtung bei der Lufttrennung, um einen Sauerstoff-Waschgegenstrom zu bilden, der Stickstoff aus dem Adsorptionsmaterial im Bett A verdrängt, so daß ein mit Stickstoff angereicherter Gasstrom die Anlage über das Ventil 46 A und den Auslaß 44 verläßt und in die Umgebungsluft gelangt. Der Schritt 3 hat vorzugsweise eine Dauer von etwa 39 Sekunden.

Der Schritt 3 kann als gleichzeitige Beendigung der Druckanpassung des Schrittes 2, Fortsetzung der Adsorption des Gasgemisches aus dem Speisestrom im zweiten Adsorptionsbett B und Abgabe von Produktgas am Auslaß des zweiten Adsorptionsbettes B, Entlastung des ersten Adsorptionsbettes A (im Gegenstrom zum Speisestrom) und Reinigung des ersten Adsorptionsbettes durch Umlenkung eines Teils des Produktgases vom Auslaß des zweiten Adsorptionsbettes B in das erste Adsorptionsbett A und im Gegenstrom zum Speisestrom bezeichnet werden.

Beim Übergang vom Ende des Schrittes 3 zum Anfang des Schrittes 4 beträgt der Druck im Bett A 0 bar, der Druck im abgesonderten Vorrats-Adsorptionsbett C ist auf 0,98 bar geblieben und der Druck im Bett B ist auf 2,11 bar angestiegen (Fig. 2).

Zu Beginn des Schrittes 4 bleibt das Ventil 40 B geöffnet, das Ventil 46 A schließt und das Ventil 60 A öffnet. Falls das Ventil 62 nicht schon geöffnet ist, öffnet es zu Beginn des Schrittes 4. Während dieses Schrittes tritt weiterhin Speiseluft in das Bett B ein, und es wird Produktgas am Auslaß des Bettes B angenommen und dem Produktauslaß 66 zugeführt. Gleichzeitig strömt Gas vom Vorrats-Adsorptionsbett C über den Ventile 62 und 60 A und über den Auslaß 20 in das Bett A. Dieses Gas, das während des Schrittes 4 aus dem Adsorptionsbett C abgezogen wird, ist ein Teil desjenigen Gases, das dem Bett C während des Schrittes 2 zugeführt worden ist und das durch sein Einströmen in das Bett C und sein Ausströmen aus dem Bett C beeinflußt wurde.

Als Folge davon erfolgt während des Schrittes 4 eine Druckangleichung von Vorrats-Adsorptionsbett C und Adsorptionsbett A.

Die Dauer des Schrittes 4 beträgt vorzugsweise etwa 7 Sekunden.

Das Verfahren des Schrittes 4 kann als gleichzeitige Beendigung der Entlastung und des Reinigens des ersten Adsorptionsbettes A, Fortsetzung der Adsorption des Gasgemisches aus dem Speisestrom im zweiten Adsorptionsbett B, Freigabe von Produktgas am Auslaß des zweiten Adsorptionsbettes B und Angleichung der Drücke des abgesonderten Vorrats-Adsorptionsbettes C und des ersten Adsorptionsbettes A bezeichnet werden.

Die vorstehend erläuterten Verfahrensschritte 1, 2, 3 und 4 werden nacheinander wiederholt, wobei die Funktionen der Adsorptionsbetten A und B beginnend mit der Druckangleichung der Betten A und B von ihren Zuführenden her umgekehrt werden.

Beim Übergang vom Ende des Schrittes 4 zum Anfang des Schrittes 5 werden die Drücke in den Betten A und B auf 0,49 bar angeglichen, und der Druck im Bett B bleibt auf 2,11 bar.

Zu Beginn des Schrittes 5 bleibt das Ventil 40 B geöffnet, das Ventil 60 A schließt und das Ventil 40 A öffnet. Während dieses Schrittes strömt Gas vom unteren bzw. vom Zuführende des Bettes B, das sich nahe dem Ende seines Adsorptionsvorganges befindet, in entgegengesetzter Richtung durch das Ventil 40 B, so daß eine Vermischung mit dem Speisestrom von der Leitung 10 erfolgt und die sich ergebende Mischung durch das Ventil 40 A in das untere bzw. Zuführende des Bettes A strömt. Als Folge davon erfolgt eine Druckangleichung des Adsorptionsbettes B und des Adsorptionsbettes A, und das Bett A beginnt die Speisegasmischung zu adsorbieren. Diese Angleichung entspricht derjenigen, die während des Schrittes 1 erfolgte, doch sind bei dem vorliegenden Schritt die Rollen der Adsorptionsbetten A und B vertauscht. Während des Schrittes 5 wird außerdem sauerstoffreiches Produktgas aus dem Bett B abgenommen und steht am Produktauslaß 60 zur Verfügung. Mit diesem Schritt beginnt die zweite Hälfte des Verfahrenszyklus, in dem die Schritte 5 bis 8 den Schritten 1 bis 4 gleichen, wobei jedoch die Rollen der Betten A und B vertauscht sind und die Ventilfolge die gleiche ist, jedoch unter Vertauschung der Bezeichnung A und B.

So kann beispielsweise das Verfahren gemäß Schritt 6 (das gleiche Verfahren wie im Schritt 2, jedoch mit vertauschten Adsorptionsbetten) als gleichzeitige Beendigung der Druckangleichung des Schrittes 5, Wiederbelastung des ersten Adsorptionsbettes A, während Produktgas aus ihm abgezogen wird, und Angleichung der Drücke des zweiten Adsorptionsbettes B und des abgesonderten Vorrats-Adsorptionsbettes C bezeichnet werden.

Die Druckangleichung der Adsorptionsbetten A und B an ihren Zuführenden, wie sie in Schritt 1 dargestellt ist, verringert vorteilhafterweise die Energieanforderungen und erhöht den Sauerstoffgewinn. Wenn ein Adsorptionsbett am Ende seines Adsorptionsschrittes im Gegenstrom zum Speisestrom entlastet wird, d. h. etwa das Bett A von 2,11 bar auf 1,41 bar kann im Schritt 1 das abgezogene Gas in einer Wiederbelastungsphase in das Zuführende eines Adsorptionsbettes eingebracht werden, ohne daß sich nennenswerte Verluste im Verhalten des Systems ergeben, wie dies bei dem üblicheren Schritt der Wiederbelastung der Fall ist, wenn nur Luft vom Kompressor 12 verwendet wird. Die Zuführende-Angleichung ermöglicht eine Unterstützung der Wiederbelastung in gleicher Strömungsrichtung mittels der Entlastungs-Luft vom anderen Bett und verringert dadurch erheblich die Speiseluftanforderungen und vergrößert den Sauerstoffgewinn, d. h. die Größe des Kompressors 12, der zur Erzeugung einer bestimmten Sauerstoffmenge benötigt wird, wird verringert, und man erhält die erforderliche schnelle Entlastung zur Aufrechterhaltung eines nahezu konstanten Ausgangsdruckes. Die Zuführende-Angleichung führt zu einer Rückgewinnung von Energie, wodurch der Wirkungsgrad des Systems vergrößert und eine Anwendung sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Produktförderdrücken möglich ist.

Die vorstehend erläuterten Vorteile ergeben sich selbstverständlich bei beiden Zuführende-Angleichungen, die während eines einzelnen Zyklus eintreten, wie dies in Zusammenhang mit den Schritten 1 und 5 dargelegt ist.

Die Zuführende-Angleichung erfordert bei einem vorgegebenen Bett weniger Adsorptionsmaterial verglichen mit einer Produktende-Angleichung, und zwar aus den nachstehend dargelegten Gründen. Bei einer Produkt- oder Auslaßende-Angleichung wird das Bett mit dem höheren Druck während eines Druckangleichungsschrittes in gleicher Strömungsrichtung wie der Zufuhrstrom entlastet. Dadurch bewegt sich die Übergangszone zum Produktende des Bettes, wenn der Druck abnimmt. Um die Massenübergangszone während des Schrittes so zu halten, daß die Produktreinheit erhalten bleibt, ist ein größeres Bett, d. h. eine größere Menge Adsorptionsmaterial erforderlich. Bei der Zuführende-Angleichung wird demgegenüber eine Entlastung des sich auf höherem Druck befindlichen Bettes während des Angleichungsschrittes im Gegenstrom zum Speisestrom durchgeführt. Bei diesem Schritt bewegt sich infolge der Richtung des Gasstromes die Massenübergangszone nicht vorwärts. Die Entlastung im Gegenstrom ist auch für den nachfolgenden Reinigungsschritt vorteilhaft, da der Stickstoff während dieses Schrittes zum Zuführende des Bettes strömt. Die Kombination von sich nicht vorwärts bewegender Massenübergangszone und Gegenstrom-Entlastung verringert die erforderliche Menge von Adsorptionsmaterial.

Der Bettgrößenfaktor ist eine Größe, die zum Vergleich der Mengen von Adsorptionsmaterial dient, die für ein System oder einen Zyklus benötigt werden. Bei einem gegebenen Bettgrößenfaktor hat es sich gezeigt, daß durch Verwendung der Zuführende-Angleichung Sauerstoff größerer Reinheit erzeugt wird, verglichen mit der Produktende-Angleichung.

Die Kombination von Angleichdrücken zwischen einem Adsorptionsbett und dem abgesonderten Vorrats-Adsorptionsbett am Ende des Adsorptionsvorganges des Adsorptionsbettes und vor dem Reinigen des Bettes (Schritt 2) sowie die nachfolgende Druckangleichung zwischen den beiden Komponenten nach dem Reinigen des Adsorptionsbettes, wenn sich dieses auf einem verhältnismäßig niedrigen Druck befindet (Schritt 4), maximiert den Einsatz des Adsorptionsbettes und führt gleichzeitig zu einer maximalen Reinheit des Produktes. Inbesondere wird während des Schrittes 2, wenn die Druckangleichung des Bettes A in gleicher Strömungsrichtung wie der Speisestrom in das abgesonderte Vorrats-Adsorptionsbett C erfolgt, ein Teil des in der Massenübergangszone des Bettes A befindlichen Stickstoffes in das Bett C übertragen. Dies ermöglicht eine maximale und kontinuierliche Verwendung des Bettes A, d. h. die Massenübergangszone kann so weit wie möglich vom Einlaß zum Auslaß durch das Bett A bewegt werde. Zu Beginn der Strömung vom Bett A zum Bett C ist das Gas reich an Sauerstoff, doch mit sich fortsetzender Strömung nähert sich das Gas allmählich der Zusammensetzung der Umgebungsluft an. Außerdem gewinnt das Vorrats-Adsorptionsbett einige potentielle Energie aus dem sich entlastenden Adsorber zurück und dies seinerseits verringert den Abblasdruck und vergrößert die Wiedergewinnung und den Wirkungsgrad. Durch das abgesonderte Vorrats-Adsorptionsbett C entsteht ein Mischvolumen zur Glättung von möglichen Schwankungen der Produktreinheit, die sonst eintreten können, wenn die Front der Massenübergangszone aus dem Ausgangsende eines Adsorptionsbettes austritt. Die vorstehend dargelegten Vorteile ergeben sich, wenn die Anordnung bei Gleichgewichtsbedingungen und bei Strömungsbedingungen arbeitet, für die die Anordnung optimal ausgelegt ist. Wenn die Anordnung beispielsweise benutzt wird, um Sauerstoff für medizinische Zwecke zu liefern, so ergeben sich die Entwurfsbedingungen bei einer Strömungsrate von 3,0 l/Min.

Während des Schrittes 4, wenn die Druckangleichung des Vorrats-Adsorptionsbettes C im Gegenstrom zum Speisestrom in das Bett A erfolgt, wird das in das Bett A zurückkehrende Gas derart dispergiert, daß keine negativen Einflüsse auf die Produktreinheit eintreten. Das Gas wird dem Bett A nicht in Form einer im Ausgleichsbereich des Bettes A konzentrierten Gesamtmenge zugeführt, sondern über das und entlang dem Bett dispergiert. Dies wird wahrscheinlich dadurch erreicht, daß die Gasrückkehr in das Bett A unmittelbar nach dem Reinigen erfolgt, wenn der Druck verhältnismäßig niedrig ist, beispielsweise 0 bar, und dieser niedrige Druck ermöglicht das Dispergieren des Gases über das Bett. Vermutlich ermöglicht der niedrige Druck im Bett A zu Beginn der Druckangleichung vom Bett C eine schnelle Bewegung des eintretenden Gases entlang dem Bett, derart, daß das benachbart zum Auslaßende des Bettes befindliche Adsorptionsmaterial keine große Stickstoffmenge aufnimmt. Zu Beginn der Gasströmung vom Bett C zum Bett A ist das Gas reich an Stickstoff, doch mit Fortdauer der Strömung wird es immer reicher an Sauerstoff. Die vorstehend erläuterten Vorteile treten selbstverständlich auch ein, wenn eine Druckangleichung des Bettes C und des zweiten Bettes B während der Schritte 6 und 8 erfolgt.

Die Strömungssteuerventile 50 A und 50 B ermöglichen einen Abgleich des Systems durch individuelle Einstellung des Reinigungsgasstromes für jedes der Adsorptionsbetten A und B. Ein einstellbares Strömungssteuerventil in Zusammenhang mit jedem dieser Betten gestattet einen Ausgleich der Unterschiede in den Betten und den Rohrleitungen durch einfache Einstellung des entsprechenden Ventils 50 A, 50 B von Hand.

Eine unabgeglichene Anordnung zeichnet sich dadurch aus, daß die Front der Massenübergangszone früher durch das Ausgangsende eines Bettes als durch das Ausgangsende des anderen Bettes hindurchtritt. Um die Produktreinheit aufrechtzuerhalten, würde dies den Betrieb der Anordnung bis zum "Zeitpunkt des Austretens" desjenigen Bettes begrenzen, bei dem zuerst der Stickstoff-Austritt erfolgt, wodurch das andere Bett nicht vollständig ausgenutzt werden und damit die gesamte Anordnung weniger Sauerstoff einer vorgegebenen Reinheit liefern würde. Obwohl das Produktgas, wie in Fig. 1 dargestellt, auch durch die gleichen Ventile zum Produktauslaß 66 strömen kann, können die doppelt wirkenden Strömungssteuerventile 50 A und 50 B, die eine freie Strömung in der einen Richtung und eine gesteuerte Strömung in umgekehrter Richtung ermöglicht, durch zwei einfache Nadelventile ersetzt werden, um den Reinigungsstrom unabhängig zu steuern, und es würden dann zwei Rückschlagventile parallel mit den Nadelventilen angeordnet werden, die so gerichtet sind, daß sie Produktgas von den Auslässen der Betten zum Produktauslaß 66 leiten.

Das während der Schritte 1 bis 8 geöffnete automatische Ventil 54 in der die Ventile 50 A, 50 B enthaltenden Strömungsverbindung dient als Trennventil für die Betten A und B, wenn die Anordnung abgeschaltet ist, so daß dadurch die entsprechenden Drücke in den Betten aufrechterhalten bleiben und eine Druckangleichung vermieden wird. Wenn die Anordnung abgeschaltet wird, schließen außerdem alle anderen automatischen Ventile. Wird dann die Anordnung wieder in den Betriebszustand gebracht, so ist eine kürzere Zeitspanne zum Erreichen der gewünschten Betriebsbedingungen erforderlich, da die Betten A und B auf ihrem jeweiligen Druck gehalten wurden, den sie vor der Abschaltung hatten.

Tabelle I zeigt Daten, aus denen sich die Wirkung des Vorratsbehälters bzw. des Vorrats-Adsorptionsbettes C auf das Verhalten der Anordnung ergibt. Die in Tabelle I angegebenen Daten gelten für ein Sauerstoffprodukt mit einer Reinheit von 90%, und der Sauerstoffwiedergewinnungsprozentsatz ist sowohl für niedrige als auch für hohe Förderdrücke angegeben. Die Abkürzungen S.S.T. bzw. F.E.E. bezeichnet den Vorratsbehälter bzw. die Zuführende-Angleichung.

Tabelle I

Fig. 3 zeigt einen Teil eines anderen Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Anordnung, bei der Produktgas vom anderen Ende des abgesonderten Vorrats-Adsorptionsbettes C abgezogen werden kann. In der Anordnung gemäß Fig. 3 sind die mit den Bauelementen gemäß Fig. 1 übereinstimmenden Bauelementen mit gleichen Bezugszeichen und ′ versehen. Die Anordnung, von der in Fig. 3 nur ein Teil dargestellt ist, enthält selbstverständlich auch Adsorptionsbetten A′ und B′ (nicht gezeigt), die identisch mit den in der Anordnung gemäß Fig. 1 mit A und B bezeichneten Adsorptionsbetten sind, sowie entsprechende Verbindungen der Gaseinlässe und -auslässe, des Speisestroms, des Abgasauslasses und des Produktauslasses.

Das dem Einlaß 34′ gegenüberliegende Ende des Vorrats-Adsorptionsbettes C′ ist durch eine ein automatisches Ventil 110 enthaltende Leitung 108 stromaufwärts vom Regler 76′ mit dem zweiten Ausgangs-Leitungsabschnitt 74 verbunden. Nach dem Öffnen des Ventils 110 kann aus dem Vorrats-Adsorptionsbett C Produktgas abgezogen und in die Ausgangsleitung eingebracht werden, was in solchen Fällen vorteilhaft ist, in denen statt einer Hochdruck-Produktförderung eine Niederdruck-Produktförderung notwendig ist. Wenn Produktgas vom Vorrats-Adsorptionsbett C′ gefördert wird, so dient dieses Bett außerdem auch als Produkt-Reinigungsbehälter, wodurch das Produktgas für eine kurze Zeitspanne vor dem Durchtritt der Massenübergangszone durch dieses Ende des Bettes mit hoher Strömungsrate abgezogen werden kann. Andererseits kann die Erholung von einem Durchtrittszustand verhältnismäßig langsam erfolgen. Ein weiterer Vorteil des Abziehens von Produktgas aus dem Vorrats-Adsorptionsbett C′ besteht darin, daß man eine höhere Wiedergewinnungsrate für das Produkt erhält, weil durch das Abziehen von Produktgas aus dem Vorrats-Adsorptionsbett C′ der Druck in diesem verringert wird, so daß bei der nächsten Druckangleichung mit einem der Adsorptionsbetten A′ und B′ sich dieses Adsorptionsbett auf einem niedrigeren Druck befindet. Der niedrigere Druck wiederum führt zu geringeren Abblasanforderungen für die Reinigung dieses Adsorptionsbettes und damit zu einem geringeren Gasaustritt in die Umgebungsluft. Die Verringerung der Abgasverluste ergibt einen höheren Prozentsatz an Produktrückgewinnung. Ein weiterer Vorteil des zwei Anschlüsse aufweisenden Vorrats-Adsorptionsbettes C′ besteht in der Zuführende-Angleichung, durch die die Front der Massenübergangszone in jedem der beiden Adsorptionsbetten A′ und B′ verringert werden, so daß bei Druckangleichung der Adsorptionsbetten mit dem Vorrats-Adsorptionsbett C von den oberen Enden her vom Vorrats-Adsorptionsbett weniger Stickstoff aufzunehmen ist.

Wie Fig. 3 zeigt, kann die Anordnung auch eine dritte Behälterleitung 114 aufweisen, die mit ihrem einen Ende mit dem Behälter 84′ und mit ihrem anderen Ende mit den Adsorptionsbetten verbunden ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das "Bett"-Ende der Behälterleitung 114 an die Strömungsverbindung angeschlossen, die die automatischen Ventile 60 A′ und 60 B′ enthält, und zwar zwischen diesen Ventilen. Die Behälterleitung 114 enthält ein automatisches Ventil 116, das im geöffneten Zustand Produktgas vom Behälter 84′ zu den Adsorptionsbetten strömen läßt, um dort für Vorgänge wie die Reinigung und die Wiederbelastung verwendet zu werden.

Die Hauptaufgabe des Behälters in den Anordnungen gemäß Fig. 1 und 3 besteht darin, einen Vorrat an Produktgas zur Verfügung zu stellen, für den Fall, daß sich eine Fehlfunktion oder ein Ausfall der Anordnung ergibt. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn die Anlage Sauerstoff für medizinische Zwecke liefert. Unter normalen Betriebsbedingungen befindet sich der Behälter auf einem Druck von 1,97 bar bis 2,04 bar, und der Sauerstoff fließt durch das Ventil 72 und den Regler 76 zum Produktauslaß 66. Wenn die Speisespannung ausfällt oder auf andere Weise unterbrochen wird, schließt das Ventil 72, was von der Steuerung 100 festgestellt wird, die das Ventil 96 öffnet. Der Sauerstoffstrom vom Behälter durch das Ventil 96 zur Ausgangsleitung und damit zum Auslaß 66 wird fortgesetzt, bis der Vorrat im Behälter verbraucht ist. Zur Anzeige der Speisespannungsunterbrechung kann ein akustischer Alarm ausgelöst werden.

Der Behälter kann außerdem dazu verwendet werden, einen Teil des oder den gesamten für die Reingiung eines Adsorptionsbettes während des Reinigungsschrittes erforderlichen Sauerstoff zu liefern, indem das Ventil 116 zur entsprechenden Zeit geöffnet wird. Ferner kann der Behälter als zusätzlicher Reinigungsbehälter eingesetzt werden. Die Druckangleichung zu und von den Adsorptionsbetten läßt sich durch die richtige Betätigungsfolge der Ventile 116 und 62 ereichen.

Wenn der Behälter bei Ausfall Vorrats-Sauerstoff liefert, hängt die Länge der möglichen Lieferzeit vom Druck im Behälter zum Zeitpunkt des Ausfalles ab. Wenn der Behälter nur als Vorratsquelle für Sauerstoff benutzt wird, ist sein Druck zu allen Zeiten ein Maximalwert, während bei zusätzlicher Verwendung des Behälters zur Lieferung von Reinigungs- und/oder Belastungsgas der Druck sich entsprechend der Vorratsmenge an Sauerstoff ändert. Der Behälter kann ein Adsorptionsbett aufweisen oder aus einem einfachen Behälter entsprechender Größe bestehen.

Fig. 4 zeigt eine Einrichtung zur Steuerung der Anordnung gemäß Fig. 1 oder Fig. 3. Der Leitungsabschnitt 74′ kann mit einem Behälter oder einem Vorratstank 120 verbunden sein, und das Produktgas kann aus diesem über eine Leitung 122 zur Weiterverwendung abgezogen werden. Die Zeit- und Folgesteuerung der Anordnung einschließlich der Steuerung der automatischen Ventile erfolgt mittels einer Steuereinheit 124, und die von ihr erzeugten Steuersignale werden den Ventilen und anderen entsprechenden Elementen der Anordnung über Leitungen 126 zugeführt. Im allgemeinen arbeitet die Steuereinheit 124 in Abhängigkeit vom Druck des Produktgases im Vorratstank 120, und hierzu ist mit dem Vorratstank 120 über die Leitung 123 ein Drucksensor 130 verbunden. Der Ausgang des Drucksensors 130 ist über eine Leitung 134 an eine zusätzliche Steuereinheit 136 angeschlossen, die ihrerseits über eine Leitung 138 in Steuerverbindung mit der Hauptsteuereinheit 124 steht. Es hat sich gezeigt, daß nach in Betriebnahme der Anordnung eine optimale Zeit gegeben ist, zu der der Betrieb beendet werden sollte, und zwar sowohl in bezug auf eine minimale Anzahl von zu durchlaufender Zyklen als auch bezüglich eines Zeitpunktes innerhalb eines Zyklus. Die zusätzliche Steuereinheit 136 dient dazu, nach Beginn des Betriebes der Anordnung diesen Betrieb über die Hauptsteuereinheit 124 für eine vorbestimmte Anzahl von Zyklen aufrechtzuerhalten. Es hat sich gezeigt, daß in einer Anordnung zur Erzeugung von Sauerstoff aus Umgebungsluft eine Gesamtdauer von zwei vollständigen Zyklen gewünschte Ergebnisse liefert. Ein vollständiger Zyklus enthält die Schritte 1 bis 8 gemäß Fig. 2. Darüber hinaus hat sich gezeigt, daß es einen optimalen Zeitpunkt innerhalb eines Zyklus gibt, zu dem der Betrieb der Anordnung beendet werden soll, und zwar wenn die Drücke in den beiden Adsorptionsbetten A und B gleich sind, d. h. zu Beginn des Schrittes 2 oder des Schrittes 6. Auf diese Weise dient die zusätzliche Steuereinheit 36 also auch dazu, die Anordnung nach vollständigem Durchlauf von nur zwei Zyklen und nur zu einem bestimmten optimalen Zeitpukt innerhalb des nächstfolgenden Zyklus, nämlich wenn die Drücke in den beiden Adsorptionsbetten A und B gleich sind, zu beenden. Die zusätzliche Steuereinheit 136 kann beispielsweise Nocken oder einen Schrittschalter aufweisen. Somit arbeitet die Hauptsteuereinheit 124 in Abhängigkeit vom Drucksensor 130 ermittelten Gasdruck im Vorratstank 120, um den Ablauf des Verfahrens zu unterbrechen, und zwar normalerweise dann, wenn der Gasdruck im Vorratstank 120 einen vorbestimmten Wert erreicht hat. Die zusätzliche Steuereinheit 136 wirkt so auf die Hauptsteuereinheit 124 ein, daß der Verfahrensablauf nur zu einem vorgegebenen Zeitpunkt innerhalb des Zyklus beendet wird.

Claims (13)

1. Druckwechsel-Verfahren zum Fraktionieren mindestens eines Bestandteiles aus einem Gasgemisch durch selektive Adsorption in jeder von mindestens zwei Adsorptionszonen mittels eines aufeinanderfolgenden Vorganges wechselnder Phasen, wobei während einer ersten Phase das Gasgemisch von einem Speisestrom in Förderrichtung durch eine erste Adsorptionszone bewegt wird, bis die erste Adsorptionszone etwa gesättigt ist, während die zweite Adsorptionszone gereinigt und dann unter Druck gesetzt oder belastet wird, worauf während der nächsten Phase das Gasgemisch vom Speisestrom in Förderrichtung durch die zweite Adsorptionszone bewegt wird, bis diese etwa gesättigt ist, während die erste Adsorptionszone gereinigt und dann unter Druck gesetzt oder belastet wird, wobei das Reinigen durch Absaugen von Gas geringen Reinheitsgrades aus der zu reinigenden Adsorptionszone in Förderrichtung erfolgt, wenn die Adsorptionszone einen Adsorptionsvorgang beendet hat, dann das abgezogene Gas geringen Reinheitsgrades zu einem Ende einer abgesonderten Vorrats-Adsorptionszone gesaugt, Reinigungsgas durch die entsprechende Adsorptionszone bewegt sowie Gas aus dem einen Ende der Vorrats-Adsorptionszone abgesaugt und in die entsprechende Adsorptionszone bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das in die entsprechende Adsorptionszone bewegte, abgesaugte Gas quer zur jeweiligen Adsorptionszone in einer Richtung entgegen der Förderrichtung in der Adsorptionszone bewegt wird und in den Speisestrom zur anderen Adsorptionszone eintritt, während sich die entsprechende Adsorptionszone auf einem verhältnismäßig niedrigen Druck befindet, so daß das abgesaugte Gas von der Vorrats-Adsorptionszone aus der entsprechenden Adsorptionszone und in Richtung der Förderströmung durch die andere Adsorptionszone gelangt, wobei der Vorgang ohne Überlappung von zwei aufeinanderfolgenden Phasen durchgeführt und dadurch kontinuierlich ein Produktgas abgegeben wird.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem ersten, einen Gaseinlaß und einen Gasauslaß aufweisenden Adsorptionsbett, mindestens einem zusätzlichen, einen Gaseinlaß und einen Gasauslaß aufweisenden Adsorptionsbett, wobei die Gaseinlässe der Adsorptionsbetten mit einem Speisestrom des Gasgemisches verbunden sind, mit einem Produktauslaß sowie mit einer Einrichtung zur Verbindung der Gasauslässe der Adsorptionsbetten mit dem Produktauslaß, gekennzeichnet durch eine Strömungsverbindung (54, 50 A, 50 B) zwischen dem Gasauslaß (20) des ersten Adsorptionsbettes (A) und dem Gasauslaß (28) des zusätzlichen Adsorptionsbettes (B), durch ein erstes Strömungssteuerventil (50 A) im Strömungsweg zwischen dem Gasauslaß (20) des ersten Adsorptionsbettes (A) und dem zusätzlichen Adsorptionsbett (B), welches einen uneingeschränkten Gasstrom in Richtung vom Auslaß (20) des ersten Adsorptionsbettes (A) zum zusätzlichen Adsorptionsbett (B) und einen gesteuerten Gasstrom zum Gasauslaß (20) des ersten Adsorptionsbettes (A) ermöglicht, sowie durch ein zweites Strömungssteuerventil (50 B), das im Strömungsweg zwischen dem Gasauslaß (28) des zusätzlichen Adsorptionsbettes (B) und dem ersten Adsorptionsbett (A) angeordnet ist, welches einen uneingeschränkten Gasstrom in Richtung vom Auslaß (28) des zusätzlichen Adsorptionsbettes (B) zum ersten Adsorptionsbett (A) und nur einen gesteuerten Strom in Richtung zum Gasauslaß (28) des zusätzlichen Adsorptionsbettes (B) ermöglicht.

3. Anordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein Trennventil (54) in der Strömungsverbindung zwischen den Gasauslässen (20, 28) der Adsorptionsbetten (A, B).

4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Produktauslaß (66) mit dem zwischen dem ersten und dem zweiten Strömungssteuerventil (50 A, 50 B) liegenden Bereich der Strömungsverbindung (54, 50 A, 50 B) in Verbindung steht.

5. Anordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Behälter (84), durch eine erste Behälterleitung (86, 92, 90), die die Ausgangsleitung (74) mit dem Behälter (84) verbindet und eine Strömungssteuereinrichtung (90) enthält, die nur einen Gasstrom in einer Richtung von der Ausgangsleitung (74) zum Behälter (84) ermöglicht, und durch eine zweite Behälterleitung (86, 96), die den Behälter (84) mit der Ausgangsleitung (74) verbindet und ein Ventil (96) zur Steuerung des Produktgasstromes vom Behälter (84) zur Ausgangsleitung (74) enthält.

6. Anordnung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Ventil (72) in der Ausgangsleitung (74) zwischen der zweiten Behälterleitung (86, 96) und den Adsorptionsbetten (A, B) und durch eine in Wirkverbindung mit dem Ventil (96) in der zweiten Behälterleitung und dem Ventil (72) in der Ausgangsleitung (74) stehende Steuereinheit (100) zum Öffnen des Ventils (96) in der Behälterleitung in Abhängigkeit vom Schließen des Ventils (72) in der Ausgangsleitung (74) zur Zufuhr von Produktgas vom Behälter (84) zum Produktauslaß (66), wenn der Gasstrom von den Adsorptionsbetten (A, B) am Ventil (72) unterbrochen ist.

7. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch eine dritte Behälterleitung (114, 116), die den Behälter (84′) Adsorptionsbetten (A′, B′) verbindet und in der ein Strömungssteuerventil (116) zur Steuerung des Produktgasstromes vom Behälter (84′) zu den Adsorptionsbetten (A′, B′) zur Reinigung und zur Belastung vorgesehen ist.

8. Anordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Steuereinrichtung (136), die in Wirkverbindung mit der Steuereinheit (124) steht, um den Betrieb der Anordnung für eine vorbestimmte Anzahl von Zyklen aufrechtzuerhalten.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Steuereinrichtung (136) derart auf die Steuereinheit (124) einwirkt, daß der Betrieb des Systems für zwei vollständige Zyklen aufrechterhalten wird.

10. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß daß die zusätzliche Steuereinrichtung (136) die Steuereinheit (124) zur Beendigung des Betriebs der Anordnung an nur einem optimalen Punkt des Betriebszyklus veranlaßt.

11. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der optimale Punkt innerhalb des Zyklus dann gegeben ist, wenn die Drücke der beiden Adsorptionsbetten im wesentlichen gleich sind.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, gekennzeichnet durch einen mit dem Produktauslaß (66) verbundenen Produktgas-Vorratstank (120) und durch einen mit dem Vorratstank (120) verbundenen Drucksensor (130), so daß die Steuereinheit in Abhängigkeit von dem vom Drucksensor (130) ermittelten Gasdruck im Vorratstank (120) den Betrieb der Anordnung normalerweise unter­ bricht, wenn der Gasdruck im Vorratstank (120) einen vorbestimmten Wert erreicht hat, wobei die zusätzliche Steuereinrichtung (136) in Wirkverbindung mit dem Drucksensor (130) steht und mit der Steuereinheit in entsprechender Steuerverbindung steht, so daß die Steuereinheit (124) den Betrieb der Anordnung nur während eines vorbestimmten Zyklus beendet.

13. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Strömungsventil (50 A) benachbart zum Auslaß (20) des ersten Adsorptionsbettes (A) und das zweite Strömungsventil (50 B) benachbart zum Auslaß (28) des zusätzlichen Adsorptionsbettes (B) angeordnet ist, daß eine Ausgangsleitung (74) einerseits mit einem Produktgasauslaß (66) und andererseits mit den Gasauslässen (20, 28) der Adsorptionsbetten (A, B) verbunden ist und daß ein Behälter (84) vorgesehen ist, der über eine erste Leitung (86, 92, 90), in der eine Strömungssteuereinrichtung (90) angeordnet ist, die nur einen Gasstrom von der Ausgangsleitung (74) in den Behälter (84) hinein ermöglicht, mit der Ausgangsleitung (74) verbunden ist, und der über eine zweite Leitung (86, 96) nahe dem Produktgas-Auslaß (66) mit diesem verbunden ist, wobei die zweite Leitung eine Strömungssteuereinrichtung (96) zur Steuerung des Gasstroms vom Behälter (84) über die Ausgangsleitung (74) zum Produktgas-Auslaß (66) aufweist.