DE4310197A1

DE4310197A1 - Verfahren zur adsorptiven Zerlegung eines Gasgemisches

Info

Publication number: DE4310197A1
Application number: DE19934310197
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr Ing Walter
Original assignee: Linde KCA Dresden GmbH
Current assignee: Linde Engineering Dresden GmbH
Priority date: 1993-03-29
Filing date: 1993-03-29
Publication date: 1994-10-06

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur adsorptiven Zerlegung eines im wesentlichen zweikomponentigen Gasgemisches, vorzugs weise Luft, in eine Produktgaskomponente (schwerer adsorbier bare Komponente) und eine Restgaskomponente (leichter adsor bierbare Komponente) unter Verwendung eines Pufferbehälters und mindestens zweier zyklisch umschaltbarer, jeweils gleiche Schaltzyklen durchlaufender Adsorber, wobei jeder Schalt zyklus mindestens eine Adsorptions-, eine Druckausgleich-, eine Entspannungs-, eine Spül- und eine Druckaufbauphase umfaßt und wobei das im wesentlichen zweikomponentige Gasgemisch während der Adsorptionsphase über die Adsorbereintrittsseite in den Adsorber geführt und über die Adsorberaustrittsseite die Produktgaskomponente aus dem Adsorber abgezogen wird.

Die adsorptive Zerlegung eines Gasgemisches in mehrere Komponen ten wird in der Technik vielfach durchgeführt. Typische Anwen dungsfälle sind die Gewinnung von Sauerstoff oder Stickstoff aus Luft, die Reinigung von Wasserstoff oder die Reinigung bzw. Gewinnung einer Vielzahl von anderen Gasen, wie beispielsweise Synthesegas oder Kohlenmonoxid. Alle diese Verfahren beruhen auf der selektiven Abtrennung einer oder mehrerer Komponenten des zu zerlegenden Gasgemisches an einem Adsorptionsmittel. Da die Adsorptionsfähigkeit jedoch nach Erreichen eines bestimmten Beladungszustandes erschöpft ist, ist es erforderlich, das Adsorptionsmittel periodisch zu regenerieren. Die üblichen Regenerationsverfahren beruhen auf dem Umstand, daß die Adsorp tionsfähigkeit mit steigender Temperatur und/oder mit sinkendem Druck abnimmt, so daß durch Temperaturerhöhung und/oder Druck absenkung in einer vorhergehenden Verfahrensstufe adsorbierte Komponenten wieder desorbiert werden. Die Desorption kann dabei durch Hindurchleiten eines Spülgases durch das Adsorptionsmit tel unterstützt werden. Gegenüber der thermischen Regenerierung zeichnet sich die nur durch Druckabsenkung erzielte Regenera tion als weniger energieaufwendig aus, da eine Erhitzung des Adsorptionsmaterials entfällt. Darüber hinaus sind die einzel nen Betriebsphasen einer Druckwechseladsorption im allgemeinen kürzer als die einer thermischen Verfahrensweise.

Aus der DE-OS 27 07 745 ist ein Verfahren zur Anreicherung des Anteils eines als Gemischkomponente in einem Einsatzgasgemisch enthaltenen Gases, vorzugsweise Luft, mittels eines zyklischen, aus mindestens zwei Adsorbern bestehenden Druckwechseladsorp tionsverfahrens bekannt. Hierbei wird nach der Evakuierung und vor dem Wiedereinleiten des Einsatzgasgemisches in einem zweiten Adsorber ein mit dem anzureichernden Gas angereicher tes Gasgemisch über die Auslaßenden der Adsorber von einem ersten Adsorber, der sich in der Adsorptionsphase befindet, zu dem zweiten Adsorber geleitet.

Prinzipiell gliedert sich die bei derartigen Druckwechselad sorptionsverfahren verwendete, von den einzelnen Adsorbern zyklisch durchlaufene Taktfolge in einen Adsorptions-, einen Entspannungs-, einen Spül- und einen Druckaufbautakt. Zusätz lich erfolgt zum Zwecke der Ausnutzung des im Entspannungsgas enthaltenen Druckpotentials oftmals ein Druckausgleich zwischen einem Adsorber, der sich in der Entspannungsphase befindet, und einem Adsorber, der sich in der Druckaufbauphase befindet. Dieser Druckausgleich erfolgt in der Regel über die Austritts seiten der Adsorber, oder wie bei der Stickstoffgewinnung gleichzeitig in gleichem Verhältnis über die Adsorberein- und Adsorberaustrittsseiten. Ferner wird das Spülen mit, in der Adsorptionsphase eines anderen Adsorbers gewonnenen Produkt gases durchgeführt. Diese Entnahme eines Teiles des Produkt gases zum Zwecke des Spülens geschieht in der Regel bereits zu Beginn der Adsorptionsphase, also zu einem Zeitpunkt, zu dem der endgültige Adsorptionsdruck noch nicht erreicht ist.

Ziel und Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Ver fahren zur adsorptiven Zerlegung eines im wesentlichen zwei komponentigen Gasgemisches anzugeben, bei dem eine Erhöhung der Ausbeute und eine Verringerung des spezifischen Energiever brauchs bei gleichzeitig höherer Kapazität einer mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betriebenen Druckwechseladsorp tionsanlage erreicht wird. Darüber hinaus soll das "Anfahrver halten" von Druckwechseladsorptionsanlagen verbessert, sprich ein schnelleres "Anfahren" von Druckwechseladsorptionsanlagen nach der Inbetriebnahme bzw. nach einer Unterbrechung, z. B. durch Störung, ermöglicht werden.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht,

a) daß während der Desorptionsphase zunächst eine Entspan nung bis auf Desorptionsdruck erfolgt, bevor der zu desorbierende Adsorber mit der Produktgaskomponente aus dem Pufferbehälter im Gegenstrom zur Adsorptionsrichtung gespült wird,
b) daß im Anschluß an die Desorptionsphase der desorbierte Adsorber im Gegenstrom zur Adsorptionsrichtung mit der Produktgaskomponente aus dem Pufferbehälter vorbespannt wird, und
c) daß am Ende der Druckaufbauphase zwischen dem in der Druckaufbauphase befindlichen Adsorber und einem Adsorber, der die Adsorptionsphase beendet hat, ein Druckausgleich über die Adsorbereintrittsseiten erfolgt, und gleichzeitig der Adsorber, der anschließend in die Adsorptionsphase übergeht, weiterhin im Gegenstrom zur Adsorptionsrichtung mit der Produktgaskomponente aus dem Pufferbehälter bespannt wird.

Das erfindungsgemäße Druckwechseladsorptionsverfahren sieht, im Gegensatz zu den zum Stand der Technik zählenden Verfahren, einen Druckausgleich nur über die Adsorbereintrittsseiten vor, während gleichzeitig der Adsorber, der anschließend in die Adsorptionsphase übergeht, im Gegenstrom zur Adsorptionsrich tung mit der Produktgaskomponente aus dem Pufferbehälter bespannt wird. Die Produktgaskomponente strömt dem während des Druckausgleiches vom Eintrittsende in den Adsorber strömenden Gas also entgegen, so daß die leichter vom Adsorptionsmittel adsorbierende Komponente vorzugsweise im Eintrittsbereich des Adsorbers adsorbiert wird. Dadurch wird bereits während der Druckaufbauphase eine steile Adsorptionsfront in diesem Adsorber erzielt. Gleichzeitig wird in dem anderen Adsorber, da der Druckausgleich nur über die Adsorbereintrittsseiten erfolgt, das Adsorptionsmittel, das sich an der Austrittsseite befindet, nicht unnötig mit der leichter adsorbierbaren Komponente beladen, wie es bei einem ausschließlichen Druckaus gleich über die Adsorberaustrittsseiten der Fall wäre.

Bei dem erfindungsgemäßen Druckwechseladsorptionsverfahren wird, im Gegensatz zu den zum Stand der Technik zählenden Verfahren, die Entnahme eines Teiles der Produktgaskomponente von der Austrittsseite eines sich in der Adsorptionsphase befindlichen Adsorbers zum Zwecke des Spülens und Druckaufbaus in einem oder mehreren anderen Adsorbern unterlassen. Dadurch kommt es zu einem schnelleren Druckaufbau und Erreichen des Adsorptionsdruckes in dem in der Adsorptionsphase befindlichen Adsorber, d. h. die Adsorptionsfront verläuft steiler, so daß sich der Durchbruch der zu adsorbierenden Komponente verzögert und eine vollständigere Beladung des Adsorbens realisieren läßt.

Dieser Effekt wird dadurch noch verstärkt, daß der sich in der Desorptionsphase befindliche Adsorber erst nach der Entspannung bis auf den Desorptionsdruck mit der Produktgaskomponente aus dem Pufferbehälter im Gegenstrom zur Adsorptionsrichtung gespült wird. Der Adsorber wird also zunächst durch Öffnen der entsprechenden Ventile innerhalb kürzester Zeit von dem Adsor ptions- auf den Desorptionsdruck entspannt. Erst nach Erreichen des Desorptionsdruckes wird mit dem Spülen des Adsorbers begon nen. Damit wird erreicht, daß der Wirkungsgrad des Spülgases erheblich verbessert wird, da nur bei dem niedrigsten Desorp tionsdruck gespült wird.

In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Druckwechselad sorptionsverfahrens wird vorgeschlagen, die aus dem Pufferbe hälter stammende Produktgaskomponente von der Austrittsseite des Pufferbehälters zu entnehmen.

Die Entnahme der Produktgaskomponente von der Austrittsseite des Pufferbehälters ermöglicht gerade während eines Anfahrvor ganges einer Druckwechseladsorptionsanlage ein fortwährendes Spülen und Reinigen des Pufferbehälters und verkürzt dadurch die Anfahrzeiträume erheblich.

Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Druckwechsel adsorptionsverfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß neben dem Druckausgleich über die Eintrittsseiten der Adsorber 10 bis 30%, vorzugsweise 15 bis 25% der während des Druckausgleiches zwischen den Adsorbern ausgetauschten Gasmenge über die Adsorberaustrittsseiten ausgetauscht werden.

Bei einem alleinigen Druckausgleich über die Austrittsseiten der Adsorber wird immer auch ein großer Teil der zuvor adsor bierten Komponente von dem auf einem höheren Druckniveau befindlichen Adsorber in den auf einem niedrigeren Druckniveau befindlichen Adsorber geleitet. Dies hat eine unerwünschte Vorbelegung des Adsorptionsmittels mit der zu adsorbierenden Komponente zur Folge und verhindert, daß bei der Desorption des im Anschluß an den Druckausgleich auf einem niedrigeren Druckniveau befindlichen Adsorbers die während der Adsorptions phase adsorbierte Komponente vollständig aus der Druckwechsel adsorptionsanlage abgezogen werden kann. Auch bei einem allei nigen Druckausgleich über die Eintrittsseiten der Adsorber wird das Einsatzgasgemisch im Eintrittsbereich des auf einem höheren Druckniveau befindlichen Adsorbers in den auf einem niedrigeren Druckniveau befindlichen Adsorber geleitet, wodurch wiederum eine bereits o.g. Vorbelegung des in die Adsorptionsphase übergehenden Adsorbers erfolgt. Mittels der vorgeschlagenen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Druckwech seladsorptionsverfahren wird eine optimale Gestaltung des Druckausgleiches erzielt.

Eine das erfindungsgemäße Druckwechseladsorptionsverfahren weiterbildende Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß der zu desorbierende Adsorber nur während der letzten 70 bis 10%, vorzugsweise 50 bis 10%, insbesondere 30 bis 10%, der Desorptionszeit gespült wird.

Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß der Spülvorgang intermittierend ausgeführt wird.

Bei dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahren wird die Zuleitung des Spülgases in den Adsorber in kurzen Inter vallen unterbrochen. Dies hat zur Folge, daß sich der beim Einleiten des Spülgases entstandene Überdruck - relativ zu dem Desorptionsdruck - abbauen kann, bevor erneut Spülgas eingelei tet und ein Überdruck erzeugt wird. Diese Verfahrensweise läßt eine weitere Reduzierung der Menge der zum Spülen verwendeten Produktgaskomponente zu, resultiert also ebenso in einer Erhöhung der Ausbeute.

Die effektive Spülzeit beträgt hierbei, entsprechend einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, 90 bis 50%, vorzugsweise 80 bis 60%, der Spülzeit bei nicht-inter mittierender Verfahrensweise.

Alternativ kann, entsprechend weiteren Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, der Desorptionsdruck höher oder gleich dem Atmosphärendruck oder geringer als dieser gewählt werden.

Im Falle der zweiten Verfahrensweise erfolgt die Desorption bis unter den Atmosphärendruck mittels einer auf der Adsorberein trittsseite vorgesehenen Vakuumpumpe.

Das erfindungsgemäße Druckwechseladsorptionsverfahren sowie Ausgestaltungen und Vorteile davon seien anhand der Fig. 1, 2, 7 und 8 erläutert; der Stand der Technik anhand der Fig. 3 bis 6. Gleiche Verfahrensschritte bzw. Bauteile sind mit identischen Bezugszeichen bzw. -ziffern versehen.

In den Blockschemata (Fig. 2, 4, 6 und 8) werden folgende Abkürzungen für die einzelnen Verfahrensschritte verwendet:

A, A1, A2, A3
Adsorption
E1, R1	Druckausgleich
	(E1 Entspannung)
	(R1 Bespannung)
D	Entspannen bzw. Evakuieren im Gegenstrom zur Adsorptionsrichtung
P	Spülen
R0	Vorbespannen mit Produkt im Gegenstrom zur Adsorptionsrichtung
Ein schwarzer Balken bedeutet	"Ventil offen"

Die in der Fig. 1 dargestellte Druckwechseladsorptionsanlage besteht aus zwei Adsorbern A und B sowie einem Pufferbehälter P. Während einer Adsorptionsphase wird bei geöffnetem Ventil 11 über die Leitungen 1 und 1a das Einsatzgasgemisch, wie z. B. Luft, in den Adsorber A geführt. Das Einsatzgasgemisch wird zunächst gegebenenfalls einer Vorreinigung unterzogen und anschließend, sofern der Adsorptionsdruck über dem Atmos phärendruck liegt, verdichtet. Diese möglichen Verfahrens schritte sind jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Über das geöffnete Ventil 12 strömt über die Leitung 2a und die Produktleitung 2 das Produktgas in den Pufferbehälter P. Die Adsorptionsphase wird kurz vor dem Durchbruch der adsorbierten Komponente beendet und Ventil 12 geschlossen. Über das Ventil 5 oder alternativ über die geöff neten Ventile 11 und 21 erfolgt anschließend ein Druckausgleich zwischen Adsorber A und B. Gleichzeitig strömt über Ventil 23 aus dem Pufferbehälter P über die Leitungen 4 und 6 die Produktgaskomponente von der Austrittsseite des Pufferbehälters P in den Adsorber B. Nach Beendigung des Druckausgleiches werden die Ventile 11 und 23 geschlossen und die Ventile 14 und 22 geöffnet. Dadurch wird das im Adsorber A verbliebene Restgas über Leitung 1a und Restgasleitung 3 aus der Anlage abgeführt. Nachdem nun die Entspannung auf den gewünschten Desorptions druck stattgefunden hat, wird Ventil 13 geöffnet und über Leitung 4 und Spülgasleitung 6 ein Teil des Produktgases zum Zwecke des Spülens durch den Adsorber A geleitet und anschlie ßend über die Leitung 1a, Ventil 14 und die Restgasleitung 3 aus der Anlage abgeführt. Nach Beendigung des Spülvorganges wird Ventil 14 geschlossen und Adsorber A nunmehr mit dem Produkt vorbespannt. Parallel zur Desorptionsphase im Adsorber A wird im Adsorber B die leichter adsorbierbare Komponente adsorbiert. Dabei steigt zunächst der Druck rasch auf den erforderlichen Adsorptionsdruck an. Eine Rückschlagklappe R in der Produktleitung 2 verhindert ein Abströmen des Produktes in den Pufferbehälter P so lange, bis der Druck im Adsorber B den Druck im Pufferbehälter P übersteigt. Die Spülgasmenge, die dann später aus dem Pufferbehälter P durch den Adsorber A geleitet wird, wird mit dem Regelventil 8 so eingestellt, daß der Adsorptionsdruck nahezu konstant bleibt. Am Ende der Adsorptionsphase wird Ventil 5 oder alternativ Ventil 11 geöffnet, so daß ein erneuter Druckausgleich zwischen den beiden Adsorbern A und B - nur eben jetzt in der umgekehrten Richtung - erfolgt. Nun beginnt der oben beschriebene Schalt zyklus von neuem. Während dieses gesamten Zeitraumes wird über die Leitungen 4 und 5 kontinuierlich Produktgas aus dem Puffer behälter P entnommen, gegebenenfalls verdichtet - auch hier ist aus Gründen der Übersichtlichkeit der Verdichter nicht darge stellt - und aus der Anlage abgeführt.

Ab einer bestimmten Größe kann es aus energetischen Gründen sinnvoller sein, auf den in der Leitung 1 vorgesehenen Verdich ter zu verzichten und statt dessen in der Restgasleitung 3 eine Vakuumpumpe und in der Leitung 5 einen Produktverdichter oder ein Produktgebläse vorzusehen. Während der Adsorptionsdruck bei dieser Verfahrensweise annähernd dem Atmosphärendruck ent spricht, ist die Desorption der beladenen Adsorber nur mittels einer Vakuumpumpe realisierbar. Des weiteren wird bei dieser Verfahrensvariante eine Vorbespannung des regenerierten Adsor bers mit Produktgas nicht durch das Schließen der Restgasven tile 14 bzw. 24 erreicht (in Fig. 2 als schraffiert gezeich nete Balken dargestellt), da die Vakuumpumpe zweckmäßigerweise kontinuierlich weiterlaufen sollte, sondern durch eine entspre chend große Spülgasmenge. Beim Druckausgleich müssen dann die beiden Eintrittsventile 11 und 21 geschlossen werden, um ein direktes Absaugen des Rohgases zu vermeiden.

Anhand der Fig. 3 bis 8 sollen die Vorteile des erfindungs gemäßen Verfahrens gegenüber Verfahren, die den Stand der Technik repräsentieren, näher erläutert werden.

Für alle Beispiele wurde eine Versuchsanlage mit folgenden Parametern verwendet:

Adsorberabmessungen:
Innendurchmesser	56 mm
Schütthöhe	1205 mm
Schüttvolumen	3 l
Adsorbens: @	Alugel	200 g/Adsorber
Molekularsieb 5A	1855 g/Adsorber
Produktpuffer: @	Volumen	3 l

Beispiel 1: Druckwechseladsorptionsverfahren zur Sauerstoff gewinnung aus Luft (ohne Druckausgleich) (Entsprechend Fig. 3 und 4)

Ein Verdichter V fördert 34,6 Nl/min Luft über Leitung 1, Ventil 11, und Leitung 1a in den Adsorber A. Am Austritt des Adsorbers A wird Sauerstoff über Leitung 2a, Ventil 12, Leitung 2 und Rückschlagklappe R in den Pufferbehälter P geführt. Während dieses Adsorptionstaktes steigt der Druck im Adsorber A von anfangs 1,5 auf 4 bar an. Während sich Adsorber A in der Adsorptionsphase befindet, wird Adsorber B regeneriert. Über Leitung 1b und Ventil 24 entspannt sich Adsorber B auf Umge bungsdruck. Gleichzeitig strömt aus Adsorber A über das ständig geöffnete Ventil 13 eine mit Ventil 13a dosierte geringe Produktmenge zur Spülung durch Adsorber B. Anschließend wird Ventil 24 geschlossen und der Adsorber B mit Produktsauerstoff auf einen Druck von 1,5 bar vorbespannt. Am Ende der Adsorp tions- bzw. der Vorbespannphase erfolgt der Adsorberwechsel durch Schließen der Ventile 11 und 12 sowie Öffnen der Ventile 21, 22 und 14. Nun laufen die eben beschriebenen Vorgänge in dem jeweils anderen Adsorber ab. Während des gesamten Zyklus wird über die Leitung 4 eine Produktmenge von 2,1 Nl/min mit einer Konzentration von 90 Vol. % O₂ abgenommen.

Beispiel 2: Druckwechseladsorptionsverfahren zur Sauerstoff gewinnung aus Luft (mit Druckausgleich über die Adsorberaustrittsseiten) (Entsprechend Fig. 5 und 6)

Nach Abschluß einer Adsorptionsphase im Adsorber B und einer Desorptionsphase im Adsorber A findet ein teilweiser Druckaus gleich zwischen den Adsorbern statt, indem Ventil 7 geöffnet wird. Dabei steigt der Druck im Adsorber A von 1 auf 2 bar und im Adsorber B sinkt der Druck von 4 auf 3 bar. Anschließend werden die Ventile 11, 12 und 24 geöffnet und Ventil 7 ge schlossen. Jetzt fördert ein Verdichter V eine Luftmenge von 22,8 Nl/min über Leitung 1, Ventil 11 und Leitung 1a in den Adsorber A und sauerstoffangereicherte Luft wird über Leitung 2a, Ventil 12, Leitung 2 und Rückschlagklappe R in den Puffer behälter P geleitet. Der Druck steigt während dieser Adsorp tionsphase im Adsorber A von 2 auf 4 bar an. Gleichzeitig entspannt sich Adsorber B auf Umgebungsdruck und wird über das ständig geöffnete Ventil 13 mit einer geringen, mit dem Ventil 13a eingestellten Produktgasmenge gespült. Dieser Adsorptions- bzw. Desorptionsphase schließt sich wieder ein Druckausgleich zwischen beiden Adsorbern an, indem das Ventil 7 geöffnet und die Ventile 11, 12 und 24 geschlossen werden. Der Druck im Adsorber B steigt dabei von 1 auf 2 bar und im Adsorber A sinkt er von 4 auf 3 bar. Anschließend werden die Ventile 21, 22 und 14 geöffnet und Ventil 7 geschlossen. Jetzt befindet sich der Adsorber B in der Adsorptionsphase und Adsorber A wird ent spannt und gespült. Aus dem Pufferbehälter P wird kontinuier lich eine Produktmenge von 1,85 Nl/min mit einer Konzentration von 90 Vol.-% O₂ abgenommen.

Beispiel 3: Druckwechseladsorptionsverfahren zur Sauerstoff gewinnung aus Luft (erfindungsgemäßes Verfahren) (Entsprechend Fig. 7 und 8)

Ein Luftverdichter V fördert eine Luftmenge von 27,5 Nl/min über Leitung 1, Ventil 11 und Leitung 1a in den Adsorber A. Das Produkt, Sauerstoff-angereicherte Luft, wird über Leitung 2a, Ventil 12, Leitung 2 und Rückschlagklappe R in den Pufferbe hälter P geleitet. Die Abgabe aus diesem erfolgt über die Leitungen 4 und 5. Am Ende der Adsorptionsphase werden die Ventile 11 und 12 geschlossen und Ventil 5 zum Zwecke des Druckausgleiches zwischen den beiden Adsorbern A und B geöff net. Gleichzeitig bleibt Ventil 23 geöffnet, so daß aus dem Pufferbehälter P über die Leitungen 6 und 2b Sauerstoff über die Austrittsseite in den Adsorber B strömt. Außerdem wird Ventil 21 geöffnet, so daß der Verdichter V während des Druck ausgleiches Luft über Leitung 1, Ventil 21 und Leitung 1b in den Adsorber B fördert. Während dieses Druckausgleiches fällt der Druck im Adsorber A von 4 auf etwa 2,7 bar, während im Adsorber B der Druck von 1,5 auf 2,5 bar ansteigt. Anschließend wird Ventil 22 geschlossen, Ventil 14 geöffnet, und Adsorber A auf Umgebungsdruck entspannt. Während dieser Zeit steigt der Druck im Adsorber B von 2,5 auf 4 bar an. Nun wird Ventil 13 geöffnet und Adsorber A über die Leitungen 6 und 2a mit Produkt aus dem Pufferbehälter P gespült. Während dieser Spülphase des Adsorbers A bleibt der Druck im Adsorber B konstant bei 4 bar. Anschließend wird Ventil 14 geschlossen und Adsorber A auf einen Druck von 1,5 bar mit Produkt vorbespannt, bevor der erneute Druckausgleich, diesmal in anderer Richtung, durchge führt wird. Aus dem Pufferbehälter P wird während der gesamten Zeit über die Leitungen 4 und 5 eine Sauerstoffmenge von 2,4 Nl/min mit einer Konzentration von 90 Vol.-% O₂ abgezogen.

Anhand dieser 3 Beispiele wird der Vorteil des erfindungsge mäßen Druckwechseladsorptionsverfahrens gegenüber Verfahren, die den Stand der Technik repräsentieren, deutlich, denn es werden gleichzeitig eine hohe Ausbeute (geringe Luftmenge) und eine hohe Kapazität (große Produktmenge) erzielt.

Claims

1. Verfahren zur adsorptiven Zerlegung eines im wesentlichen zweikomponentigen Gasgemisches, vorzugsweise Luft, in eine Produktgaskomponente (schwerer adsorbierbare Komponente) und eine Restgaskomponente (leichter adsorbierbare Komponente) unter Verwendung eines Pufferbehälters und mindestens zweier zyklisch umschaltbarer, jeweils gleiche Schaltzyklen durchlaufender Adsorber, wobei jeder Schalt zyklus mindestens eine Adsorptions-, eine Druckausgleich-, eine Entspannungs-, eine Spül- und eine Druckaufbauphase umfaßt und wobei das im wesentlichen zweikomponentige Gas gemisch während der Adsorptionsphase über die Adsorberein trittsseite in den Adsorber geführt und über die Adsorber austrittsseite die Produktgaskomponente aus dem Adsorber abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Pufferbehälter stammende Produktgaskomponente der Schritte a), b) und c) des Anspruches 1 von der Austritts seite des Pufferbehälters entnommen wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem in Schritt c) des Anspruches 1 beschriebenen Druckausgleich über die Eintrittsseiten der Adsorber 10 bis 30%, vorzugsweise 15 bis 25% der während des Druckausgleiches zwischen den Adsorbern ausgetauschten Gasmenge über die Adsorberaustrittsseiten ausgetauscht werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß der zu desorbierende Adsorber nur während der letzten 70 bis 10%, vorzugsweise 50 bis 10%, insbesondere 30 bis 10% der Desorptionszeit gespült wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der Spülvorgang intermittierend ausgeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die effektive Spülzeit bei der intermittierenden Verfahrens weise 90 bis 50%, vorzugsweise 80 bis 60%, der Spülzeit bei nicht-intermittierender Verfahrensweise beträgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß der Desorptionsdruck höher oder gleich dem Atmosphärendruck ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß der Desorptionsdruck geringer als der Atmosphärendruck ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Desorption bis unter den Atmosphärendruck mittels einer auf der Adsorbereintrittsseite vorgesehenen Vakuumpumpe erfolgt.