DE3832213A1

DE3832213A1 - VALVE BLOCK FOR PRESSURE EXCHANGE ADSORPING SYSTEMS

Info

Publication number: DE3832213A1
Application number: DE3832213A
Authority: DE
Inventors: Hans-Juergen Dr Ing Maass; Klaus Dr Ing Wiegleb; Manfred Rose; Klaus Dipl Ing Hagemeyer; Michael Dipl Ing Maercz
Original assignee: VEB CHEMIEANLAGENBAUKOMBINAT LEIPZIG-GRIMMA DDR 7240 GRIMMA DD; LEIPZIG CHEMIEANLAGEN
Current assignee: Linde Engineering Dresden GmbH
Priority date: 1987-10-12
Filing date: 1988-09-22
Publication date: 1989-04-20
Also published as: SE8803603D0; IT1224483B; FR2621670A1; SE8803603A0; IT8867913A0; GB2210957A; HU201390B; HUT51363A; DD265806A1; GB8823957D0

Abstract

A valve block for use in the control of a multi-adsorber pressure-change adsorption installation serving for the adsorptive separation of gas mixtures has pressure-operated, preferably diaphragm-type, adsorber valves (2) therein. The adsorber valves allocated to an adsorber are connected in a row with one another through an adsorber gas conduit (1). The valve block has recesses (3) on the adsorber valves, forming parts of the adsorber gas conduits. Pipes (6) form annular gaps with the recesses 3 and each pipe leads by way of cross-type junction (5) to product gas conduits (4). The axis of each pipe (6) leading to the product gas conduit and the axis of an adsorber gas conduit intersect. Each product gas conduit (4) thus leads by way of the cross-type junction (5) to several adsorber valves arranged in different adsorber gas conduits (1) and thus is in communication with all adsorbers. <IMAGE>

Description

Die Erfindung wird zur Steuerung von Druckwechseladsorp tionsanlagen angewendet, welche zum adsorptiven Trennen von Gasgemischen dienen, insbesondere zum Gewinnen von Sauerstoff oder Stickstoff aus der Luft.The invention is used to control pressure swing adsorb tion systems used, which for adsorptive separation of gas mixtures, in particular for the extraction of Oxygen or nitrogen from the air.

Zum Trennen von Gasgemischen werden heutzutage wegen ihrer Wirtschaftlichkeit und wegen ihrer Effektivität häufig Adsorptionsverfahren eingesetzt. Besonders bewährt haben sich in der letzten Zeit Verfahren, die mit wechselndem Druck arbeiten. Bei ihnen wird die Desorption des belade nen Adsorbens durch eine Druckabsenkung vorgenommen, welche häufig durch die Anwendung eines Spülgases komplettiert wird.For separating gas mixtures nowadays because of their Efficiency and often because of their effectiveness Adsorption process used. Have proven particularly successful procedures lately with changing Work pressure. With them the desorption of the loaded NEN adsorbent made by lowering the pressure, which often completed by the use of a purge gas becomes.

Die bekannten Druckwechseladsorptionsanlagen weisen eine Vielzahl von Ventilen zur Steuerung der Gasströme auf. Diese Ventile erhöhen den materialmäßigen und kostenmäßigen Aufwand beträchtlich. Man ist daher bestrebt, den durch die Ventile entstehenden Aufwand zu verringern.The known pressure swing adsorption systems have one Large number of valves for controlling the gas flows. These valves increase the material and cost Considerable effort. One is therefore endeavored by the Valves to reduce effort.

Aus der DE-OS 33 10 759 ist hierzu bekannt, die in die Hauptanschlußleitungen integrierten Ventile in einem Ven tilblock zusammenzufassen. Die Ventilblöcke sind jeweils am Gaseinlaß und am Gasaustritt des Adsorbens vorgesehen. Durch die Ventilblöcke wird die Verrohrung an den Adsorbern erheblich verringert. Die konstruktive Gestaltung dieser Ventilblöcke ist in der DE-OS 33 10 759 jedoch nicht be schrieben.From DE-OS 33 10 759 it is known that in the Main connection lines integrated valves in a Ven summarize tilblock. The valve blocks are each provided at the gas inlet and at the gas outlet of the adsorbent. The piping on the adsorbers is through the valve blocks significantly reduced. The constructive design of this Valve blocks is not in DE-OS 33 10 759, however wrote.

Ziel der Erfindung ist es, bei Druckwechseladsorptionsan lagen den material- und kostenmäßigen Aufwand für die Ventile und die Rohrleitungen an den Adsorbern zu verrin gern und eine platzsparende Bauweise der Anlagen zu er möglichen. The aim of the invention is at Druckwechseladsorptionsan lay the material and cost for the Reducing valves and piping on the adsorbers like and a space-saving design of the systems possible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ventilblock für Druckwechseladsorptionsanlagen zu entwickeln, in dem die an einer Seite der Adsorber vorgesehenen Adsorberven tile aller zur Druckwechseladsorptionsanlage gehörenden Adsorber auf engsten Raum nebeneinander angeordnet sind.The invention has for its object a valve block for pressure swing adsorption systems, in which the adsorber veins provided on one side of the adsorber all tiles belonging to the pressure swing adsorption system Adsorbers are arranged side by side in the smallest space.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Ventilblock die einem Adsorber zugeordneten Adsorberven tile eine Reihe bildend durch eine Adsorbergasleitung mit einander verbunden sind. Jede Adsorbergasleitung führt von dem Ventilblock zu einem Adsorber und mündet dort an einer Adsorberseite in diesen. Zu dem Ventilblock führen weiterhin Produktgasleitungen für die über die Absorbergas leitungen in die Adsorber einströmenden oder aus den Adsor bern ausströmenden Gase. Die Adsorberventile sind über in dem Ventilblock befindliche, in der Regel kreuzartig aus gebildete, Verzweigungen mit den Produktgasleitungen ver bunden. Ein Adsorberventil öffnet oder schließt somit die Verbindung zwischen einer Produktgasleitung und einer Adsorbergasleitung. Der Ventilblock weist an den Adsorber ventilen jeweils eine Aussparung auf; die Aussparungen bilden einen Teil der Adsorbergasleitungen. In den Aus sparungen ist jeweils ein über eine Verzweigung zu einer Produktgasleitung führendes Rohr eingesetzt, welches mit der Aussparung einen Ringspalt bildet. Der Ringspalt und das Rohr bilden einen Teil eines Adsorberventiles. Die Achse des zu der Produktgasleitung führenden Rohres und die Achse der Adsorbergasleitung schneiden sich jeweils. Auf diese Weise wird ermöglicht, daß Gas aus der Produkt gasleitung durch die Verzweigung durch das Rohr und die Aussparung in die Adsorbergasleitung strömen kann.The object is achieved in that in the Valve block the adsorber valves assigned to an adsorber tile forming a row with an adsorber gas line are connected. Every adsorber gas line leads from the valve block to an adsorber and opens there an adsorber page in this. Lead to the valve block still product gas lines for the over the absorber gas lines flowing into or out of the adsorber escaping gases. The adsorber valves are over in located in the valve block, usually cross-like formed, branches with the product gas lines ver bound. An adsorber valve thus opens or closes the Connection between a product gas line and a Adsorber gas line. The valve block points to the adsorber valves each have a recess; the recesses form part of the adsorber gas lines. In the out savings is one through a branch to one Product gas pipe leading pipe used, which with the recess forms an annular gap. The ring gap and the tube form part of an adsorber valve. The Axis of the pipe leading to the product gas line and the axis of the adsorber gas line intersect each other. This allows gas to escape from the product gas pipe through the branching through the pipe and the Recess can flow into the adsorber gas line.

Da von jedem Adsorber eine Adsorbergasleitung in den Ven tilblock führt, entspricht die Zahl der in dem Ventilblock befindlichen Adsorbergasleitungen der Zahl der zu der Druckwechseladsorptionsanlage gehörenden Adsorber. An dem der Produktgasleitung gegenüberliegenden Ende des Rohres ist eine Membran angeordnet, die in der Lage ist, die durch das Rohrende gebildete Durchtrittsöffnung zu verschließen, wenn sie mit Steuergas beaufschlagt wird. Da die Durchtrittsöffnung Bestandteil eines Adsorberven tiles ist, wird auf diese Weise das Adsorberventil ge schlossen, wenn die Membran mit Steuergas beaufschlagt wird. Bei Druckwechseladsorptionsanlagen mit drei Adsor bern sind die Adsorbergasleitungen und die Produktgaslei tungen von ihrer Anordnung am Ventilblock her miteinander austauschbar. Daher können an jenem Ort an dem Ventilblock, an dem die Produktgasleitungen in den Ventilblock münden, an Stelle der Produktgasleitungen die Adsorbergasleitungen münden. Dabei sind in diesem Fall die Produktgasleitungen an jenem Platz angeordnet, an dem sonst die Absorbergas leitungen vorgesehen sind. In diesem Fall bilden in dem Ventilblock die Adsorberventile in den Produktgasleitungen eine Reihe.Since each adsorber has an adsorber gas line in the Ven tilblock leads, corresponds to the number in the valve block located adsorber gas lines the number of to the Adsorber belonging to the pressure swing adsorption system. At the opposite end of the product gas line Tube is arranged a membrane that is able the passage opening formed by the pipe end seal when it is supplied with control gas. Since the passage opening is part of an adsorber valve tiles, the adsorber valve is ge in this way closed when the membrane is charged with control gas becomes. In pressure swing adsorption systems with three adsor bern are the adsorber gas lines and the product gas line lines of their arrangement on the valve block with each other interchangeable. Therefore, at that location on the valve block, at which the product gas lines open into the valve block, instead of the product gas lines, the adsorber gas lines flow out. In this case, the product gas lines arranged at the place where otherwise the absorber gas lines are provided. In this case, form in the Valve block the adsorber valves in the product gas lines a row.

Um ein selbsttätiges Anfahren der Anlage zu ermöglichen, sind die Adsorberventile, durch die das Gasgemisch, das in den Adsorbern einem Adsorptionsprozeß unterzogen werden soll (beispielsweise Luft), in den Ventilblock eintritt, jeweils mit einem Druckverstärker versehen. Ein solcher Druckverstärker besteht aus einer zweiten Membran und einem Druckelement, welche beide an der der Durchtrittsöffnung des Adsorberventils abgewandten Seite der die Durchtritts öffnung verschließenden Membran angeordnet sind. Dabei ist die durch Steuergas beaufschlagte Fläche der zweiten Mem bran größer als die Fläche der Durchtrittsöffnung des Ad sorberventils. Zwischen den beiden Membranen ist das Druck element vorgesehen, das den auf die zweite Membran ausge übten Druck auf die an der Durchtrittsöffnung angeordnete Membran überträgt.To enable the system to start up automatically, are the adsorber valves through which the gas mixture that be subjected to an adsorption process in the adsorbers should (for example air) enter the valve block, each provided with a pressure booster. Such a Pressure booster consists of a second membrane and a Pressure element, both of which at the passage opening of the adsorber valve facing away from the passage opening closing membrane are arranged. It is the area of the second mem bran larger than the area of the passage opening of the ad sorber valve. The pressure is between the two membranes element provided that out on the second membrane exerted pressure on the one arranged at the passage opening Membrane transmits.

Zweckmäßigerweise ist in dem Ventilblock in jeder Adsorber gasleitung ein Druckausgleichsventil angeordnet, das mit den Druckausgleichsventilen der anderen Adsorbergasleitun gen in Verbindung steht. Auf diese Weise sind in dem Ven tilblock in jeder Adsorbergasleitung die einem Adsorber zu geordneten Adsorberventile und ein Druckausgleichsventil angeordnet. Letzteres wird dann geöffnet, wenn zwischen zwei Adsorbern ein Druckausgleich erfolgen soll. It is expedient in the valve block in each adsorber gas line a pressure compensation valve arranged with the pressure compensation valves of the other adsorber gas lines gene is connected. In this way, in the Ven tilblock in each adsorber gas line to an adsorber orderly adsorber valves and a pressure compensation valve arranged. The latter is opened when between pressure equalization is to take place between two adsorbers.

Ein Ventilblock ist jeweils einer Adsorberseite mehrerer Adsorber zugeordnet. Eine Druckwechseladsorptionsanlage weist somit 2 Ventilblöcke auf.A valve block is one adsorber side of several Assigned adsorber. A pressure swing adsorption system thus has 2 valve blocks.

Unter Produktgasleitungen sind im Sinne der Erfindung die Leitungen zu verstehen, durch die Produktgase den Ventil blöcken zugeführt oder von denen weggeführt werden. Pro duktgase sind das zu trennende Gasgemisch (beispielsweise Luft), Spülgas, Restgas und das gewonnene annähernd reine Gas (beispielsweise Sauerstoff). Im Gegensatz dazu sind unter Adsorbergasleitungen die zwischen den Adsorbern und den Ventilblöcken angeordneten Leitungen zu verstehen. Ein Ventilblock besteht zweckmäßigerweise aus Aluminium oder aus einem Kunststoff-Thermoplast. Im letzteren Fall kann solch ein Ventilblock durch Spritzgießen hergestellt werden.Under product gas lines are the Understand pipes through the product gases the valve blocks fed or from which are led away. Per Duct gases are the gas mixture to be separated (for example Air), purge gas, residual gas and the almost pure gas obtained Gas (for example oxygen). In contrast to that under adsorber gas lines between the adsorbers and to understand the lines arranged in the valve blocks. A valve block expediently consists of aluminum or from a plastic thermoplastic. In the latter case such a valve block can be made by injection molding will.

Die Erfindung bringt den Vorteil einer erheblichen Mate rial- und Gewichtsersparnis und einer guten Überschaubar keit der zur Anlage gehörenden Adsorberventile mit sich.The invention has the advantage of a substantial mate savings in weight and weight and a good overview of the system's associated adsorber valves.

Embodiment

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der Zeichnung zeigtThe invention is illustrated below using an exemplary embodiment explained in more detail. In the drawing shows

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Ventilblock, Fig. 1 shows a longitudinal section through a valve block,

Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Ventilblock, Fig. 2 shows a cross section through a valve block,

Fig. 3 eine räumliche Darstellung eines mit der unteren Adsorberseite in Verbindung stehenden Ventilblockes. Fig. 3 is a spatial representation of a valve block connected to the lower adsorber side.

In einer Druckwechseladsorptionsanlage soll Sauerstoff mit einer Konzentration von etwa 92 Vol.-% aus der Luft ge wonnen werden. Die Anlage besitzt 3 Adsorber, die vertikal nebeneinander angeordnet sind. Mit der unteren und mit der oberen Seite der Adsorber steht jeweils über Adsorbergas leitungen ein Ventilblock in Verbindung. Beide Ventilblöcke besitzen die gleiche konstruktive Gestaltung, lediglich die Art der zugeführten Gase ist unterschiedlich. Nachfol gend wird der der unteren Adsorberseite zugeordnete Ventil block beschrieben. In a pressure swing adsorption system, oxygen is said to have a concentration of about 92 vol .-% from the air be won. The plant has 3 adsorbers, which are vertical are arranged side by side. With the lower and with the the upper side of the adsorber is above adsorber gas lines connecting a valve block. Both valve blocks have the same constructive design, only the type of gases supplied is different. Successor The valve assigned to the lower side of the adsorber becomes block described.

Der Ventilblock weist die Form eines Quaders mit quadra tischer Grundfläche auf. Er besteht aus Aluminium. Die 3 Adsorbergasleitungen 1, die den Ventilblock mit der unte ren Seite eines jeden Adsorbers verbinden, führen - wie aus der Fig. 3 ersichtlich - von der oberen Seite des Ven tilblockes aus in diesen hinein. In dem Ventilblock sind in den 3 Adsorbergasleitungen 1 jeweils 3 Adsorberventile 2 angeordnet, so daß der Ventilblock insgesamt 9 Adsorberven tile 2 aufweist. Dabei bilden jeweils 3 Adsorberventile 2 an 3 Außenflächen des Ventilblockes eine Reihe. Somit sind in dem Ventilblock in jeder Adsorbergasleitung 1 jeweils 3 Adsorberventile 2 hintereinander angeordnet.The valve block has the shape of a cuboid with a square base. It is made of aluminum. The 3 adsorber gas lines 1 , which connect the valve block to the underside of each adsorber, lead - as can be seen from FIG. 3 - from the upper side of the valve block into this. In the valve block 3 adsorber valves 2 are arranged in each of the 3 adsorber gas lines 1 , so that the valve block has a total of 9 adsorber valves 2 . 3 adsorber valves 2 form a row on 3 outer surfaces of the valve block. Thus, 3 adsorber valves 2 are arranged one behind the other in the valve block in each adsorber gas line 1 .

Der Ventilblock weist an jedem Adsorberventil 2 eine zylin drische Aussparung 3 auf, die einen Teil der Adsorbergas leitungen 1 bilden. Die Adsorbergasleitungen 1 bestehen somit in dem Ventilblock aus Längsbohrungen und den Aus sparungen 3.The valve block has a cylin drical recess 3 on each adsorber valve 2 , which form part of the adsorber gas lines 1 . The adsorber gas lines 1 thus consist of longitudinal bores in the valve block and the savings 3 .

Zu der vierten Außenfläche des Ventilblockes, in der keine Adsorberventile 2 angeordnet sind, führen die 3 Produkt gasleitungen 4, durch die unterschiedliche Gase dem Ventil block zugeführt bzw. aus diesem weggeführt werden. Die Anordnung der Produktgasleitungen 4 erfolgt im rechten Winkel zu den Adsorbergasleitungen 1. Die Produktgaslei tungen 4 weisen in dem Ventilblock eine kreuzartige Ver zweigung 5 auf, von der 3 Gasleitungen jeweils über das eingesetzte Rohr 6 zu einem Adsorberventil 2 führen. Jedes Rohr 6 bildet mit einer Aussparung 3 einen Ringspalt. Die Fläche des Ringspaltes entspricht der Innenquerschnitts fläche des Rohres 6.To the fourth outer surface of the valve block, in which no adsorber valves 2 are arranged, the 3 product gas lines 4 lead through which different gases are supplied to the valve block or are carried away therefrom. The product gas lines 4 are arranged at right angles to the adsorber gas lines 1 . The product gas lines 4 have a cross-like branch 5 in the valve block, from which 3 gas lines each lead via the tube 6 used to an adsorber valve 2 . Each tube 6 forms an annular gap with a recess 3 . The area of the annular gap corresponds to the inner cross-sectional area of the tube 6 .

Die Achse eines jeden Rohres 6 schneidet sich dabei mit einer Achse einer Adsorbergasleitung 1. Die 3 Produktgas leitungen 4 teilen sich somit in dem Ventilblock und führen jeweils zu drei Adsorberventilen 2. Bei der Geöffnetstel lung eines Adsorberventiles 2 kann dadurch Gas aus der Pro duktgasleitung 4 in eine Adsorbergasleitung 1 strömen oder umgekehrt. The axis of each tube 6 intersects with an axis of an adsorber gas line 1 . The 3 product gas lines 4 thus share in the valve block and each lead to three adsorber valves 2 . In the open position of an adsorber valve 2 , gas can flow from the product gas line 4 into an adsorber gas line 1 or vice versa.

Im rechten Winkel zu den Rohren 6 ist diesen jeweils eine Membrane 7 zugeordnet, welche aus elastischem Polyurethan besteht. Auf der den Rohren 6 abgewandten Seite der Membra nen 7 ist die Steuerluftleitung 8 vorgesehen, die zu einem Steuerventil führt. Die Steuerventile sind als Dreiwege ventile ausgebildet. Ein Weg dient dabei zum Entlüften der Steuerluftleitung 8 in dem Fall, in dem die Membrane 7 nicht mit Steuerluft beaufschlagt wird.At right angles to the tubes 6 , a membrane 7 is assigned to each of them, which is made of elastic polyurethane. On the side facing away from the tubes 6 of the membrane 7 , the control air line 8 is provided, which leads to a control valve. The control valves are designed as three-way valves. One way serves to vent the control air line 8 in the case in which the membrane 7 is not acted upon by control air.

Der besseren Übersicht wegen ist in der Fig. 3 die Steuer luftleitung 8 nicht dargestellt. Die Anordnung der Membra nen 7 gegenüber den Rohren 6 erfolgt derart, daß bei dem Beaufschlagen der Membranen 7 mit Steuerluft, die durch die Steuerluftleitung 8 von einem Steuerventil kommt, die Membran 7 an dem Rohr 6 anliegt und dadurch den Gasdurch tritt versperrt. Ist das Adsorberventil 2 geöffnet, so strömt das Gas aus der Adsorbergasleitung 1 durch den Ring spalt an der Membran 7 vorbei in das Rohr 6 oder umgekehrt. An ihrer Außenseite sind die Adsorberventile 2 mit einem Ventildeckel versehen, durch den die Steuerluftleitung 8 führt. Daher sind genau genommen in Fig. 2 und Fig. 3 die Ventildeckel mit dem Bezugszeichen 2 versehen worden. Die Adsorberventile 2 sind somit als Pneumatikventile aus gebildet, die bei dem Beaufschlagen mit Steuerluft ge schlossen sind.For a better overview, the control air line 8 is not shown in FIG. 3. The arrangement of the diaphragms 7 relative to the tubes 6 is such that when the diaphragms 7 are charged with control air which comes from the control air line 8 from a control valve, the diaphragm 7 bears against the tube 6 and thereby the gas passes through. If the adsorber valve 2 is open, the gas flows from the adsorber gas line 1 through the ring gap past the membrane 7 into the tube 6 or vice versa. On the outside, the adsorber valves 2 are provided with a valve cover through which the control air line 8 leads. Therefore, strictly speaking, the valve covers have been given the reference symbol 2 in FIG. 2 and FIG. 3. The adsorber valves 2 are thus formed as pneumatic valves, which are closed when pressurized with control air.

Bei einer anderen Ausführungsform des Ventilblocks, welcher der Oberseite der Adsorber zugeordnet ist (in der Zeichnung nicht dargestellt), ist in dem Ventilblock in jeder Absor bergasleitung 1 außer den 3 Adsorberventilen 2 noch ein Druckausgleichsventil angeordnet, das mit den Druckaus gleichsventilen jeder anderen Adsorbergasleitung 1 durch eine Gasleitung verbunden ist. Diese Druckausgleichsventile bilden in jeder Adsorbergasleitung 1 mit den 3 Adsorberven tilen 2 jeweils eine Reihe. Sie sind in gleicher Weise aus gebildet wie die Adsorberventile 2. Sie sind während des Betriebes der Druckwechseladsorptionsanlage durch Beauf schlagen mit Steuergas geschlossen, lediglich während des Druckausgleiches zwischen 2 Adsorbern sind die beiden Druckausgleichsventile der am Druckausgleich beteiligten Adsorber geöffnet. Zu diesem Zeitpunkt sind alle in den beiden Ventilblöcken angeordneten Adsorberventile 2 ge schlossen. Um ein sicheres Öffnen und Schließen der 3 Ad sorberventile 2, die mit der Produktgasleitung 4 in Ver bindung stehen, durch die die verdichtete Luft in den Ven tilblock strömt, beim Anfahren der Druckwechseladsorptions anlage zu gewährleisten, sind diese Adsorberventile 2 mit einem Druckverstärker versehen. Diese Druckverstärker be stehen aus einer zweiten Membran, die im Abstand zu der an der Durchtrittsöffnung des Adsorberventils befindlichen Membran 7 angeordnet ist, und aus einem beweglichen Druck element, das zwischen den beiden Membranen vorgesehen ist. Die durch Steuergase beaufschlagte Fläche der zweiten Membran ist größer als die Fläche der Durchtrittsöffnung des Ad sorberventils 2. Das Druckelement überträgt den auf die zweite Membran ausgeübten Druck auf die an der Durchtritts öffnung angeordnete Membran 7. Auf diese Weise reicht beim Anfahren der Anlage bereits ein geringerer Druck zum Schließen der entsprechenden Adsorberventile 2 aus. Beim Betrieb der Druckwechseladsorptionsanlage tritt durch die mittlere Produktgasleitung 4 des unteren Ventilblockes die verdichtete Luft, die in einem Adsorber einem Adsorp tionsprozeß unterzogen werden soll. Die verdichtete Luft gelangt aus der Produktgasleitung 4 zu der Verzweigung 5 und danach zu den drei Rohren 6 und damit zu den drei Ad sorberventilen 2. Zwei von den drei Adsorberventilen 2 sind durch das Beaufschlagen mit Steuerluft durch die Steuerluftleitung 8 geschlossen, das dritte Adsorberventil 2, welches in der Adsorberleitung 1 angeordnet ist, die zu dem Adsorber führt, in dem der Adsorptionsprozeß stattfindet, ist geöffnet. Die verdichtete Luft tritt in dem geöffneten Adsorberventil 2 durch das Rohr 6 hindurch an der Membran 7 vorbei in die Aussparung 3 und gelangt von dieser durch die Adsorbergasleitung 1 zu dem unteren Ende des jeweiligen Adsorbers. Das Beaufschlagen der Membranen 7 mit Steuerluft und damit das Öffnen und Schließen der Adsorberventile 2 erfolgt mit Hilfe einer elektronischen Steuerung nach einem Zeitplan, wobei über Steuerventile und über die Steuerluft leitungen 8 jeweils Steuerluft zu den Adsorberventilen 2 geführt wird.In another embodiment of the valve block, which is assigned to the upper side of the adsorber (not shown in the drawing), in the valve block in each absorber gas line 1, in addition to the 3 adsorber valves 2 , a pressure compensation valve is arranged, which with the pressure compensation valves of every other adsorber gas line 1 is connected by a gas pipe. These pressure compensation valves form in each adsorber gas line 1 with the 3 adsorber valves 2 a series. They are formed in the same way as the adsorber valves 2 . They are closed during operation of the pressure swing adsorption system by supplying them with control gas; only during the pressure equalization between two adsorbers are the two pressure equalization valves of the adsorbers involved in the pressure equalization open. At this time, all the adsorber valves 2 arranged in the two valve blocks are closed. To ensure safe opening and closing of the 3 adsorber valves 2 , which are connected to the product gas line 4 , through which the compressed air flows into the valve block when starting the pressure swing adsorption system, these adsorber valves 2 are provided with a pressure booster. These pressure intensifiers are made up of a second membrane, which is arranged at a distance from the membrane 7 located at the passage opening of the adsorber valve, and from a movable pressure element, which is provided between the two membranes. The area acted upon by control gases of the second membrane is larger than the area of the passage opening of the adsorber valve 2 . The pressure element transmits the pressure exerted on the second membrane to the membrane 7 arranged at the passage opening. In this way, a lower pressure is sufficient to close the corresponding adsorber valves 2 when the system is started up. When operating the pressure swing adsorption system occurs through the middle product gas line 4 of the lower valve block, the compressed air, which is to be subjected to an adsorption process in an adsorber. The compressed air passes from the product gas line 4 to the branch 5 and then to the three pipes 6 and thus to the three adsorber valves 2 . Two of the three adsorber valves 2 are closed by the application of control air through the control air line 8 , the third adsorber valve 2 , which is arranged in the adsorber line 1 , which leads to the adsorber in which the adsorption process takes place, is open. The compressed air passes in the open adsorber valve 2 through the pipe 6 past the membrane 7 into the recess 3 and from there through the adsorber gas line 1 to the lower end of the respective adsorber. The application of the membranes 7 with control air and thus the opening and closing of the adsorber valves 2 is carried out with the aid of an electronic control according to a schedule, with control air and control air lines 8 leading control air to the adsorber valves 2 .

Während in einem Adsorber der Adsorptionsprozeß stattfindet, erfolgt in dem zweiten Adsorber bei gleichzeitiger Spülung der Desorptionsprozeß und der dritte Adsorber wird durch Spülen mit nahezu reinem Sauerstoff für einen erneuten Ad sorptionsprozeß vorbereitet. Dabei tritt das aus dem dritten Adsorber kommende Spülgas über eine benachbarte Adsorber gasleitung 1 von oben her in den unteren Ventilblock, strömt innerhalb des Ventilblockes in dieser Adsorbergas leitung 1 herab zu dem untersten Adsorberventil 2, welches geöffnet ist, während die beiden darüberliegenden und in dieser Adsorbergasleitung 1 angeordneten Adsorberventile 2 geschlossen sind, strömt durch das unterste Adsorberventil 2 und damit durch das unterste Rohr 6 und durch die unterste Verzweigung 5 in die unterste Produktgasleitung 4. Da die beiden anderen unteren Adsorberventile 2 geschlossen sind, kann das Spülgas nur in die untere Produktgasleitung 4 strö men. Die untere Produktgasleitung 4 führt als Spülgaslei tung zu dem der oberen Adsorberseite zugeordneten Ventil block und von diesem in den zweiten Adsorber. Das aus dem zweiten Adsorber austretende, nun stark verunreinigte Spül gas gelangt von oben her ebenso wie das bei der Desorption anfallende Restgas durch die dritte Adsorbergasleitung 1 in den Ventilblock. Dort ist in dieser Adsorbergasleitung 1 nur das obere Adsorberventil 2 geöffnet. Das verunreinigte Spülgas tritt durch das obere Adsorberventil 2 und gelangt in die obere Verzweigung 5. Da die beiden anderen oberen Adsorberventile 2 geschlossen sind, kann das verunreinigte Spülgas nur durch die obere Produktgasleitung 4 strömen, durch welche es den Ventilblock und die Druckwechseladsorp tionsanlage verläßt. Auf diese Weise sind während des Ad sorptionsprozesses von den 9 Adsorberventilen 2 des Ventil blockes 3 geöffnet und 6 geschlossen. While the adsorption process takes place in one adsorber, the desorption process takes place in the second adsorber with simultaneous rinsing and the third adsorber is prepared by rinsing with almost pure oxygen for a new adsorption process. The purging gas coming from the third adsorber passes through an adjacent adsorber gas line 1 from above into the lower valve block, flows within the valve block in this adsorber gas line 1 down to the bottom adsorber valve 2 , which is open, while the two above and in this one Adsorber gas line 1 arranged adsorber valves 2 are closed, flows through the lowest adsorber valve 2 and thus through the lowermost pipe 6 and through the lowermost branch 5 into the lowermost product gas line 4 . Since the other two lower adsorber valves 2 are closed, the purge gas can only flow into the lower product gas line 4 . The lower product gas line 4 leads as a purge gas line to the valve block associated with the upper side of the adsorber and from this into the second adsorber. The now heavily contaminated purge gas emerging from the second adsorber reaches the valve block from above through the third adsorber gas line 1, as does the residual gas obtained during desorption. There, only the upper adsorber valve 2 is open in this adsorber gas line 1 . The contaminated purge gas passes through the upper adsorber valve 2 and reaches the upper branch 5 . Since the other two upper adsorber valves 2 are closed, the contaminated purge gas can only flow through the upper product gas line 4 , through which it leaves the valve block and the pressure swing adsorption system. In this way, the 9 adsorber valves 2 of the valve block 3 are open and 6 closed during the adsorption process.

Nach Beendigung des Adsorptionsprozesses im ersten Adsor ber erfolgt ein Druckausgleich zwischen dem ersten und dem dritten Adsorber. Zu diesem Zeitpunkt sind alle 9 Adsor berventile 2 des Ventilblockes geschlossen.After the adsorption process in the first adsorber has ended, pressure equalization takes place between the first and third adsorbers. At this point, all 9 adsor valves 2 of the valve block are closed.

Ist der Druckausgleich beendet, so erfolgt der nachfolgende Adsorptionsprozeß in dem dritten Adsorber. Dabei wird durch die mittlere Produktgasleitung 4 weiterhin verdichtete Luft in den unteren Ventilblock geführt, die über die mittlere Verzweigung 5 durch jenes Adsorberventil 2 tritt, welches in der zum dritten Adsorber führenden Adsorbergasleitung 1 angeordnet ist. Die beiden anderen mittleren Adsorberventi le 2 sind dabei geschlossen. Aus dem zweiten Adsorber kom mendes Spülgas tritt über die benachbarte Adsorbergaslei tung 1 von oben her in den Ventilblock, strömt innerhalb des Ventilblockes in dieser Adsorbergasleitung 1 herab zu dem unteren Adsorberventil 2, das geöffnet ist, während die beiden darüberliegenden in dieser Adsorbergasleitung ange ordneten Adsorberventile 2 geschlossen sind, tritt durch das untere Adsorberventil 2 und danach durch die untere Verzweigung 5 in die untere Produktgasleitung 4. Die beiden anderen unteren Adsorberventile 2, die in den zum ersten Adsorber und zum dritten Adsorber führenden Adsorbergas leitungen 1 angeordnet sind, sind zu diesem Zeitpunkt ge schlossen. Das in der unteren Produktgasleitung 4 strömende Spülgas wird in den oberen Teil des ersten Adsorbers ge führt. Es durchströmt den ersten Adsorber, tritt an dessen unterem Teil aus in die dritte Adsorbergasleitung 1 und strömt dann von oben her in den Ventilblock. Dort ist in dieser Adsorbergasleitung 1 nur das obere Adsorberventil 2 geöffnet. Das verunreinigte Spülgas tritt durch das obere Adsorberventil 2 und gelangt in die obere Verzweigung 5. Da die beiden anderen oberen Adsorberventile 2 geschlossen sind, strömt das verunreinigte Spülgas nur durch die obere Produktgasleitung 4 aus dem Ventilblock.When the pressure equalization has ended, the subsequent adsorption process takes place in the third adsorber. Compressed air continues to be fed through the middle product gas line 4 into the lower valve block, which passes through the middle branch 5 through that adsorber valve 2 which is arranged in the adsorber gas line 1 leading to the third adsorber. The other two middle adsorber valves 2 are closed. Coming purge gas coming from the second adsorber comes through the adjacent Adsorbergaslei device 1 from above into the valve block, flows within the valve block in this adsorber gas line 1 down to the lower adsorber valve 2 , which is open, while the two overlying in this adsorber gas line arranged adsorber valves 2 are closed, passes through the lower adsorber valve 2 and then through the lower branch 5 into the lower product gas line 4 . The other two lower adsorber valves 2 , which are arranged in the leading to the first adsorber and the third adsorber adsorber gas lines 1 , are closed at this time. The flushing gas flowing in the lower product gas line 4 is led into the upper part of the first adsorber. It flows through the first adsorber, emerges from its lower part into the third adsorber gas line 1 and then flows from above into the valve block. There, only the upper adsorber valve 2 is open in this adsorber gas line 1 . The contaminated purge gas passes through the upper adsorber valve 2 and reaches the upper branch 5 . Since the other two upper adsorber valves 2 are closed, the contaminated purge gas only flows out of the valve block through the upper product gas line 4 .

Ist der Adsorptionsprozeß im dritten Adsorber beendet, so erfolgt ein Druckausgleich mit dem zweiten Adsorber, worauf sich ein erneuter Adsorptionsprozeß in dem zweiten Adsorber anschließt. Dabei werden in dem Ventilblock wiederum die für die Steuerung der Gasströme erforderlichen Adsorber ventile 2 geöffnet bzw. geschlossen.When the adsorption process in the third adsorber has ended, pressure equalization takes place with the second adsorber, which is followed by another adsorption process in the second adsorber. In this case, the adsorber valves 2 required for controlling the gas flows are in turn opened or closed in the valve block.

Der Ventilblock, der den 3 Adsorbern mit einem Volumen vom jeweils 10 l zugeordnet ist, besitzt selbst ein Volumen von 2600 cm³. Sein Gewicht beträgt 8600 g.The valve block, which is assigned to the 3 adsorbers with a volume of 10 l each, itself has a volume of 2600 cm ³ . Its weight is 8600 g.

Claims

1. Valve block for pressure swing adsorption systems, best consisting of several pneumatically operated adsorber valves arranged in a block, which are connected via adsorber gas lines with the adsorbers and with product gas lines for the gases entering or exiting the adsorbers, characterized in that in the valve block an adsorber associated adsorber valves ( 2 ) forming a row by an adsorber gas line ( 1 ) with which the valve block on the adsorber valves ( 2 ) has a recess ( 3 ), the recesses ( 3 ) form part of the adsorber gas lines ( 1 ) is, savings in the off (3) each having a via a branch (5) leading to a product gas line (4) tube (6) is used, which forms with the recess (3) an annular gap and the axis of to the product gas line (4) leading pipe ( 6 ) and the axis of the adsorber gas line ( 1 ) intersect.

2. Valve block according to claim 1, characterized in that the number of adsorber gas lines located in it ( 1 ) corresponds to the number belonging to the pressure swing adsorption system the adsorber.

3. Valve block according to claim 1 or 2, characterized in that at the through openings of the adsorber valves ( 2 ), these closable membranes ( 7 ) are arranged on.

4. Valve block according to claim 1 to 3, characterized in that the provided for the adsorption gas inlet adsorber valves ( 2 ) are provided with a pressure booster.

5. Valve block according to claim 4, characterized in that the pressure booster consists of a second membrane and a pressure element, which on the passage opening of the adsorber valve ( 2 ) facing away from the passage opening closing membrane ( 7 ) are arranged, the control gas acted area of the second membrane is larger than the area of the passage opening and the pressure element between the two membranes is seen easily.

6. Valve block according to claim 1 to 5, characterized in that the branches ( 5 ) are cross-shaped.

7. Valve block according to claim 1 to 6, characterized in that a pressure compensation valve is arranged in it in each adsorber gas line ( 1 ), which is connected to the pressure compensation valves of every other adsorber gas line ( 1 ).

8. Valve block according to claim 1 to 7, characterized in that in pressure swing adsorption systems with 3 adsorbers, the adsorber gas lines ( 1 ) and the product gas lines ( 4 ) are interchangeable with one another in their arrangement on the valve block.