DE69217809T2

DE69217809T2 - Doppelprodukt-druckwechseladsorption und Membranverfahren

Info

Publication number: DE69217809T2
Application number: DE69217809T
Authority: DE
Inventors: Dale Arnold Lagree; David Richard Thompson
Original assignee: Praxair Technology Inc
Current assignee: Praxair Technology Inc
Priority date: 1991-10-08
Filing date: 1992-10-07
Publication date: 1997-07-24
Anticipated expiration: 2012-10-08
Also published as: EP0537614A1; JPH05253438A; CN1038651C; CA2080077A1; KR930007491A; CN1071345A; TW203562B; MX9205751A; DE69217809D1; EP0537614B1; BR9203912A; US5207806A

Description

Hintergrund der Erfindung

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf die Zerlegung von Gasen durch die Verwendung von Druckadsorptions- und Membrangaszerlegungsverfahren und -systemen. Genauer bezieht sie sich auf die Gewinnung eines Produktgases mit hoher Reinheit und eines sekundären Produktgases mit hoher Reinheit.

Beschreibung des Stands der Technik

Druckweckseladsorptions-(PSA)-Verfahren und -Systeme werden in breiter industrieller Anwendungsvielfalt zur Erzeugung von Gasströmen mit hoher Reinheit verwendet. In derartigen Verfahren werden allgemein eine eine leichter adsorbierbare Komponente und eine weniger leicht adsorbierbare Komponente enthaltende Einsatzgasmischung gemeinsam in ein Adsorberbett eingespeist, das die leichter adsorbierbare Komponente bei einem oberen Adsorptionsdruck selektiv adsorbieren kann. Das Bett wird anschließend zur Desorption der leichter adsorbierbaren Komponente vom Adsorptionsmittel auf einen geringeren Desorptionsdruck druckvermindert, und deren Entfernung von dem Bett wird vorgängig vor der Einleitung zusätzlicher Mengen der Einsatzgasmischung durch zyklische Adsorptions- Desorptions-Arbeitsgänge fortgesetzt. Ein derartiges PSA-Verfahren wird allgemein in Mehrbettsystemen durchgeführt, wobei jedes Bett die gewünschte PSA-Verarbeitungsabfolge auf zyklischer Basis in gegenseitiger Beziehung zur Durchführung einer derartigen Verarbeitungsabfolge in jedem anderen Bett im System durchläuft.
PSA-Systeme werden typischerweise in industriellen Anwendungen zur Erzeugung eines einzigen Produktstroms aus einer gegebenen Einsatzgaszufuhrquelle verwendet. Zum Ziel der Luftzerlegung erreichen PSA-Systeme die gewünschte Zerlegung in Sauerstoff und Stickstoff durch die größere Selektivität des verwendeten Adsorptionsmittel entweder für Sauerstoff oder für Stickstoff. Das Adsorbierungsvermögen eines jeden bestimmten Adsorptionsmittels nimmt mit höheren Druckpegeln zu und verringert sich bei niedrigeren Drücken. In PSA- Verfahren und -Systemen zur Erzeugung eines Sauerstoffprodukts mit hoher Reinheit kann das verwendete Adsorptionsmittel eine größere Selektivität entweder für das erwünschte Sauerstoffprodukt oder für Stickstoff aufweisen. In Systemen, in denen das verwendete Adsorptionsmittel aus einem stickstoffselektiven Material, wie z.B. aus zeolithischen Molekularsieben besteht, wird der Produktsauerstoff als die weniger leicht adsorbierbare und von dem Bett während des Adsorptionsschritts bei dem oberen Adsorptionsdruck entfernte Komponente erzeugt. Stellt Sauerstoff das gewünschte Produkt in sauerstoffselektiven Materialien wie Kohlenstoff-Molekularsiebe verwendenden Systemen dar, wird der Produktsauerstoff als die leichter adsorbierbare Komponente während der Druckverminderung des Adsorberbetts auf dessen geringeren Desorptionsdruck erzeugt. In PSA-Verfahren und -Systemen, in denen Stickstoff das gewünschte Produkt ist, stehen ähnliche Effekte damit in Zusammenhang, ob das PSA-System ein sauerstoff- oder ein stickstoffselektiven Adsorptionsmittel verwendet.
Beim Stand der Technik ist bekannt, daß PSA-Systeme inhärenter Gründe wegen nicht jede vorliegende Einsatzstromkomponente aus den anderen Komponenten des Einsatzstroms vollständig abtrennen können. Allgemein erzeugt die PSA-Zerlegung einen Produktgasstrom, der einen hohen Prozentsatz einer Komponente zusammen mit einer geringe Menge der verbleibenden Komponenten enthält. Der andere, von dem PSA-System entfernte Strom, d.h. der Abstrom, weist sämtliche der eingespeisten Einsatzstromkomponenten auf. Die Tatsache, daß das Adsorptionssystem nicht vollständig jede Komponente des eingespeisten Einsatzstroms von den anderen Komponenten abtrennt, ist häufig der Grund für das Vorhandensein eines sogenannten Abstroms in PSA-Verfahren. Recht häufig enthält dieser Nichtprodukt- Abstrom keinen genügend hohen Prozentsatz einer gegebenen, von in praktischen kommerziellen Verfahren nützlichen Komponente. Daher stellt dieser Strom für den Endverbraucher des Gaszerlegungsverfahrens keinen signifikanten Wert dar.
EP-A-0 266 884 offenbart ein Verfahren für die selektive Anreicherung einer komprimierten gasförmigen Mischung mit einer gewählten Komponente, das mindestens zwei Betten aus Adsorptionsmaterial verwendet; in denen Zyklen durchgeführt werden, die jeweils einen Adsorptionsschritt und einen Desorptionsschritt aufweisen, um aus der gasförmigen Mischung in dem Adsorptionsschritt einen mit der Komponente angereicherten gasförmigen Produktstrom zu erzeugen; und wobei ein während des Desorptionsschritts von einer Adsorptionszone abgezogener gasförmiger Strom in eine Gasdiffusionszone eingeleitet wird, um einen Permeatstrom auszubilden. Der Nicht-Permeatstrom wird mit der Komponente angereichert und in ein Adsorberbeff zurückgeführt. Ein mit der Komponente angereicherter gasförmiger Strom wird aus der Gasdiffüsionszone gewonnen. Ähnlich dazu kann ein gasförmiger Permeatstrom aus der Gasdiffusionszone gewonnen werden.
EP-A-0 266 884 offenbart ferner eine Vorrichtung zur selektiven Anreicherung einer komprimierten gasförmigen Mischung mit einer gewählten Komponente durch Druckwechseladsorption mit mindestens zwei Adsorptionsgefäßen, die Betten aus Adsorptionsmaterial enthalten; und mit einer mit den Adsorptionsgefäßen in Fluidverbindung stehenden Gasdiffüsionszelle, um während des Betriebs einen während der Desorption des Bettes aus Adsorptionsmaterial von einem Adsorptionsgefäß abgezogenen gasförmigen Strom aufzunehmen. Die Vorrichtung weist ebenso Anordnungen zur Rückführung eines mit der Komponente angereicherten Nicht-Permeatgasstroms zu den Gefäßen auf.
In der kommerziell bedeutsamen PSA-Luftzerlegungstechnik ist die Gewinnung der bedeutendsten Abstromkomponenten, seien dies Sauerstoff oder Stickstoff, als separater Gasstrom mit hoher Reinheit wünschenswert. Eine derartige Gewinnung würde zur Verbesserung der technischen und ökonomischen Durchführbarkeit des Einsatzes von PSA-Verfahren in einem stetig wachsenden Bereich industriell signifikanter Anwendungen beitragen. In einem charakteristischen Luftzerlegungs-Adsorptionsverfahren zur Erzeugung von Sauerstoff beträgt die mittlere Sauerstoffreinheit des Abstroms beispielsweise typischerweise etwa 10%, wobei die verbleibenden 90% des Abstroms hauptsächlich Stickstoff aufweisen. Verglichen mit der Luftzusammensetzung wird die Sauerstoffreinheit des Abstroms, um mehr als 50% reduziert. Daher würde die Erzeugung einer Stickstoffreinheit aus diesem Abstrom inhärent eine kleinere und weniger kostspielige Zerlegungseinheit als eine für die Verarbeitung eines Einsatzluftstroms notwendige Einheit erfordern, da mehr als die Hälfte des in der Luft vorhandenen Sauerstoffs bereit entfernt wurde. Zusätzlich würde jegliche für die Zuführ dieses Abstroms zur Zerlegungseinheit nötigen Kompressionsaurüstung kleiner ausfallen und weniger Energie verbrauchen, als für eine Luftverarbeitung notwendig wäre. Allerdings muß jegliches Verfahren zum Auffangen der wertvollen Komponente aus dem Abstrom diese erwünschten Ergebnisse aufweisen können, damit die aus dem zusätzlichen Betrieb entstehenden Unkosten die durch das Auffangen der Komponente erreichten Einsparungen nicht übersteigen.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, für die Zerlegung einer Einsatzgasmischung unter Verwendung eines PSA-Systems und die Gewinnung einer wertvollen Komponente der Einsatzgasmischung aus dem PSA-Abstrom zu sorgen.
Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines PSA- Luftzerlegungsverfahrens und -systems zur Erzeugung eines Sauerstoff- oder Stickstoffprodukts mit verbessertern Mitteln zur Gewinnung eines Stroms mit hoher Reinheit, der die bedeutendste Komponente des Abstroms aufweist.
Unter Berücksichtigung dieser und weiterer Aufgaben wird die Erfindung im folgenden ausführlich beschrieben werden, wobei deren neuen Merkmale insbesondere in den beigefügten Ansprüchen hervorgehoben werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in einem Druckwechseladsorptionsverfahren nach Anspruch 1.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in einem Druckwechseladsorptionssystem nach Anspruch 10.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigelegte Zeichnung beschrieben werden, die ein Verfahrensfluß-Diagramm eines PSA-Sauerstoffsystems darstellt, worin ein aus dem PSA-System gewonnenes stickstoffangereichertes Abgas zur Erzeugung eines stickstoffreichen Produktstroms zu einem permeablen Membransystem geleitet wird.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Im Verfahren der Erfindung wird der Teil eines PSA-Abstroms, welcher eine hohe Konzentration der gewünschten Komponente enthält, als angereicherter Produktstrom zur weiteren Reinigung einem permeablen Membransystem zugeleitet. Da sich die momentane Reinheit des PSA-Abstroms während der Erzeugung dieses Abstroms verändert, ist dieser Ansatz vernünftig, denn das Auffangen des höchsten Konzentrationsanteils des Abstroms bewirkt folglich ein Erhalten von mit der Komponente angereicherten Strömen mit hoher Reinheit, welche andernfalls mit dem PSA-Abstrom abgeleitet würde.
Bei der Anwendung der Erfindung wird die momentane Reinheit des Abstroms überwacht, und der Strom wird dann aufgefangen, wenn seine Reinheit einen zufriedenstellenden Mindestpegel erreicht oder übersteigt. Liegt der Reinheitspegel des Abstroms unter einem solchen zufriedenstellenden Mindestpegel, wird der Abstrom abgelassen, wie dies für alle Abgase aus PSA-Luftzerlegungsverfahren die gängige Praxis ist. Für diesen Zweck können zwei Steuerventile verwendet werden, um den Abstromfluß zu steuern. Die Steuerventile werden direkt gegenüberliegend betrieben, wobei ein Ventil zum Auffangen des Abstroms und das andere Ventil zum Ablassen dieses Abstroms verwendet wird. Die Arbeitsweise der Ventile basiert auf dem Auslesen der momentanen Reinheit des Abgases.
Da die gewünschte Abgaskomponente in einer schubweisen Verarbeitung gewonnen wird, wird ein Auffangtank verwendet, um einen kontinuierlichen Fluß der gewünschten angereicherten Komponente als Doppelproduktstrom für den Endverbraucher aufrechtzuerhalten. Die Komprimierung dieses Doppelproduktstroms auf einen gewünschten Betriebsdruck wird stromabwärts vom Auffangtank durchgeführt.
Unter Bezugnahme auf das PSA-Sauerstoffsystem der Zeichnung wird Einsatzluft durch eine Leitung 1 und einen Luftkompressor 2 zur Einleitung in ein PSA-Bett mit einem gewünschten höheren Adsorptionsdruckpegel durchgeleitet. Eine ein Ventil 4 aufweisende Leitung 3 ist vorgesehen, um komprimierte Luft, falls erwünscht, aus dem System abzuleiten. Die Leitung 1 wird zur zyklischen Einspeisung der Einsatzluft in jedes der beiden Betten in dem dargestellten PSA-System in zwei Zuleitungen 5 und 6 aufgeteilt. Die ein Ventil 7 aufweisende Leitung 5, verläuft zum Boden- oder Einsatzende des Adsorberbetts 8, während die ein Ventil 9 aufweisende Leitung 6 zum Boden- oder Einsatzende des Adsorberbetts 10 verläuft. Eine ein Ventil 12 aufweisende Leitung 11 geht vom oberen oder Produktende des Adsorberbetts 8 ab. Eine ein Ventil 14 aufweisende Leitung 13 geht vom oberen oder Produktende des Adsorberbetts 10 ab. Die Leitungen 11 und 13 vereinigen sich, und bilden eine ein Absperrventil 16 aufweisende Leitung 15 aus, die zu einem Speichertank 17 führt, aus dem durch die Leitung 15 angereicherter Sauerstoff als ein Produktstrom hoher Reinheit gewonnen wird.
Am Bodenende der Adsorberbetten erstrecken sich Leitungen 19 und 20 von den Leitungen 5 respektive 6 aus und weisen Ventile 21 respektive 22 auf. Die Leitungen 19 und 20 werden zusammengeführt und bilden eine Leitung 23, die sich zu einer Leitung 24 mit einer Vakuumpumpe 25, einem Ventil 26, einem Speichertank 27, und einem Produktkompressor 28 erstreckt, aus welchem angereichertes Gas durch eine Leitung 29 zu einem weiter unten erläuterten Membransystem geleitet wird. Eine ein Ventil 31 aufweisende Leitung 30 wird von der Leitung 24 zwischen der Vakuumpumpe 25 und dem Ventil 26 abgeführt.
Die Reinheit des aus den Adsorberbetten entfernten Abgases wird durch einen Reinheitsanalysator 32 in Ansprechen auf ein Eingangssignal 33 überwacht, welches der Leitung 24 zwischen der Vakuumpumpe 25 und der Stelle entnommen wird, an der die Leitung 30 von der Leitung 24 abgeführt wird. Der Reinheitsanalysator 32 ist auch zur Überwachung der Gasreinheit im Speichertank 27 anhand des Eingangssignals 34 geeignet. Der Reinheitsanalysator 32 kann ein Ausgangssignal 35 einem Steuer- oder Regelsystem 36 übermitteln, das dazu verwendet wird, durch Ausgangssignale 37 und 38 die Ventile 31 respektive 26 zweckdienlich dazu zu betreiben, das PSA-Abgas in der Leitung 24 entweder in die Leitung 30 einzuspeisen oder weiterhin durch die Leitung 24 zu dem Speichertank 27 zu leiten. Das Steuersystem 36 überwacht ebenfalls mittels des Eingangssignals 39 die Menge des im in Speichertank 27 vorhandenen angereicherten Gases.
Im Betrieb des PSA-Teils des in der Zeichnung dargestellten Systems wird komprimierte Einsatzluft auf zyklischer Basis durch die Betten 8 und 10 auf dem oberen Adsorptionsdruck geleitet. Die Adsorberbetten 8 und 10 weisen Gleichgewichts-Adsorptionsmittel wie beispielsweise zeolithische Molekularsiebe auf, die selektiv Stickstoff adsorbieren können, während Sauerstoff, oder Sauerstoff und Argon durch die Betten geleitet; in der Leitung 15 als Zuleitung zu dem Speichertank 17 gewonnen und als angereichertes Sauerstoffprodukt verwendet wird bzw. werden. Bei der Desorption während dieses Teils der Adsorptions/Desorptions-PSA-Verarbeitungsabfolge in jedem Bett fließt der leichter adsorbierbare Stickstoff, d.h. das typische Abgas in PSA-Sauerstoff-Arbeitsvorgängen, von dem unteren Einsatzende des Bettes druckvermindert auf den unteren Desorptionsdruck zur Austrittsleitung 23. Wird für die Drucksenkung zur Desorption eine Vakuumpumpe 25 verwendet, fließt das Stickstoffgas entweder durch das Ventil 21 oder das Ventil 22 zu der Austrittsleitung 23 und von dort zur Leitung 24, zur Vakuumpumpe 25, und zur Leitung 30 zum Austreten aus dem System.
In der Anwendung der Erfindung wird der Stickstoff-Abstrom nicht kontinuierlich zur Leitung 30 geschickt, sondern mittels der Steuerventile 26 und 31 in zwei getrennte Ströme aufgeteilt. Das durch das Ventil 31 und die Leitung 30 fließende Stickstoffgas stellt den sich ergebenden restlichen Abstrom des Verfahrens dar. Der Stickstoffdurchfluß durch das Ventil 26 weist das aus dem Abstrom gewonnene angereicherte Stickstoffgas auf. Die momentane Reinheit des der Druckverminderung ausgesetzten Abstroms aus dem PSA-Bett wird durch den Reinheitsanalysator 32 überwacht, wobei ein Ausgangssignal von dem Reinheitsanalysator 32 zu dem Steuersystem 36 übertragen wird, um die Durchleitung des Stickstoff enthaltenden Gases in Abhängigkeit von der den Endverbraucher zufriedenstellenden Mindestreinheit als Abstrom durch die das Ventil 31 aufweisende Leitung 30 oder als Strom zu dem Speichertank 27 via Ventil 26 zu steuern. Fällt der momentane Druck unter den zufriedenstellenden Pegel, wird der Durchfluß durch das Ventil 31 und die Leitung 30 geführt, um aus dem System als der "sich ergebende restliche" Abstrom an die Umgebung abgeleitet zu werden. Liegt die momentane Reinheit über diesem Pegel, wird der Durchfluß durch das Ventil 26 in den Speichertank 27 geführt. Dieser Tank ist vorzugsweise im Unterschied zu einem Tank mit festem Volumen balgartig beschaffen, um eine für die Zwecke dieser Erfindung notwendige Volumenminimierung zu erreichen. Der Speichertank wird zur Aufrechterhaltung eines konstanten Flusses des angereicherten Stickstoffprodukts zum Endverbraucher benötigt, da der Fluß durch das Ventil 26 diskontinuierlich auftritt. Weil das Abgas aus den PSA-Betten mit dem niedrigeren Desorptionsdruck vorliegt, wird typischerweise eine Kompression des gewonnenen angereicherten Stickstoffproduktstroms notwendig. Der Kompressor 28 wird zur Zuführung des angereicherten Stickstoffgases zu dem in der Anwendung der Erfindung verwendeten Membransystem eingesetzt, um einen noch weiter angereicherten Stickstoffstrom zur Zuleitung zu dem Endverbraucher zu erzeugen. Wie oben erwähnt, überwacht das Steuersystem 36 auch die Menge des im Speichertank 27 befindlichen angereicherten Gases mittels des Eingangssignals 39. Bei Zeitspannen, in denen der Speichertank kein weiteres Gas mehr aufnehmen kann, übersteuert das Signal 39 das Reinheit-Eingangssignal 33 und verursacht durch das Ventil 31 ein Ablassen des Gases als Abstrom unabhängig von seiner Reinheit.
Eine optionale Verfahrensvariante besteht darin, das Steuersystem 36 zur Überwachung der Reinheit des Gases im Speichertank 27 mittels des Eingangssignals 34 zu verwenden, anstelle der Messung der-momentanen Reinheit anhand des zu dem Reinheitsanalysator 32 gehenden Eingangssignal 33, wie oben erläutert.
Liegt der Reinheitspegel im Tank über dem zufriedenstellenden Pegel, könnte der Verbraucher eine größere Abgasmenge einfach dadurch gewinnen, indem er das Zeitinkrement, in der das Ventil 26 offen gehalten wird, erhöht. Analog dazu würde das Ventil 31 für ein längeres Zeitintervall geschlossen gehalten, damit weniger Gas als Abstrom abgelassen würde. Wie eben erwähnt, würde das Eingangssignal 39 dieses Reinheitssignal übersteuern, wenn das Gasvolumen im Speichertank 27 seinen Maximalpegel erreicht.
Als weitere optionale Variante der Verfahrenssteuerung kann das System zur Gewinnung des angereicherten Stickstoffproduktgases so angeordnet werden, daß eine kontinuierliche Überwachung entweder der momentanen Reinheit oder der Gasreinheit im Speichertank entfällt, wenn das momentane Reinheitsprofil bekannt ist. In diesem Fall würden die Steuerventile, basierend auf dem für die Abgasgewinnung nöügen Zeitinkrement, in dem Steuersystem 36 voreingestellt werden. Die Steuerventile würden auf der Grundlage dieser vorhanden Zeitperioden betrieben werden, womit ihre Arbeitsweise keine direkte Funktion der jeweiligen Reinheit mehr darstellen würde. Das einzige Signal, daß diese voreingestellten Inkremente übersteuern würde, wäre das Signal 39, das anzeigt, wenn der Speichertank 27 voll ist.
In einem typischen Abstromprofil kann die Abstromreinheit eines bestimmten PSA-Systems aufgetragen werden, beispielsweise als Prozentzahl des im Strom vorliegenden Sauerstoffs gegenüber der Zeit und zwar für die einzelnen in der gesamten Adsorptions/Desorptions/Wiederaufdrück-Verarbeitungsabfolge verwendeten Verarbeitungsschritte. Diesbezüglich sei darauf verwiesen, daß PSA-Verarbeitungsabfolgen üblicherweise einen Druckausgleichsschritt verwenden, in dem Gas von dem Produktende des einen Bettes freigegeben und zu dem Produktende eines anderen im System befindlichen Bettes, d.h. dem anderen Bett in der zweibettigen Ausführungsform der Zeichnung hinübergeleitet wird, um so den Druck in den zwei Betten auszugleichen. Während eines derartigen Druckausgleichsschrittes werden weder der Luftkompressor 2 noch die Vakuumpumpe 25 benötigt und somit befinden sich beide Einheiten während dieser Zeitperiode in einem "nicht belasteten" Zustand. Daher nimmt der Luftkompressor 2 Luft durch die Leitung 1 auf, komprimiert diese auf einen leicht erhöhten Druckpegel und entläßt diese Luft durch das Ventil 4 an die Umgebung. Ähnlich dazu nimmt die Vakuumpumpe 25 Luft durch das Ventil 41 und die Leitungen 42 und 24 auf, komprimiert diese auf einen leicht erhöhten Druckpegel und entläßt diese Luft durch das Ventil 31 an die Umgebung. Im Gegensatz zum Abgas fließt daher Luft durch die Vakuumpumpe 25 während des nichtbelasteten Zyklusteils, d.h. während des Druckausgleichs mit einer Druckverminderung eines der Betten und während eines nachfolgenden Druckausgleichs mit dem Wiederaufdrücken dieses Bettes bei einem späteren Teil der gesamten Verarbeitungsabfolge. Die höchste Sauerstoffkonzentration tritt während solcher nichtbelasteten Schritte auf, in denen die Sauerstoffkonzentration nahezu auf Luftkonzentrationswerte (21%) ansteigt. Setzt der auf den Gleichstrom-Druckverminderungs-Druckausgleich eines bestimmtes Bettes nachfolgende Regenerationszyklusteil ein, nimmt die Sauerstoffkonzentration sofort ab. Hinsichtlich der nichtbelasteten Schritte sei bemerkt, daß die Sauerstoffreinheit den 21%-Pegel aufgrund der kurzen Dauer der unbelasteten Zeitperiode und aufgrund von Vermischungseffekten in der Verarbeitungsleitung nicht erreicht.
Es versteht sich, daß das Abstromprofil in Abhängigkeit der spezifisch verwendeten Betriebszykluszeiten, in Abhängigkeit des verwendeten Adsorptionsmittels und der Anzahl der eingesetzten Adsorberbetten, der spezifisch verwendeten PSA-Verarbeitungsabfolge und ähnlichem variiert. Abgesehen von den unbelasteten Zyklusteilen sollte darauf hingewiesen werden, daß die Sauerstoftkonzentration des Abstroms während des frühen Teils des Desorptionsschrittes in einem Bett allgemein hoch ausfällt. Ist eine befriedigende Maximalsauerstoffkonzentration im gewonnenen Abstrom gegeben, läßt sich die optimale Zeitdauer für die Gewinnung des angereicherten Stickstoffproduktgases leicht bestimmen. Ein illustrierendes Beispiel beruht auf dem Zweibett-System der Zeichnung, bei dem die zufriedenstellende Maximalreinheit auf 8% Sauerstoff festgelegt wurde. Hier wurde bestimmt, daß nach etwa 11 Sekunden des etwa 27 Sekunden langen Adsorptionsschriffes in einem Bett der erzeugte Abstrom in dem anderen Bett eine Sauerstoffkonzentration von 8% oder weniger aufwiese. In einem solchen Beispiel würde dieser Zustand bis zum Einsetzen des Nichtbelastungsschrittes, d.h. des Druckausgleichs zwischen den Beffen, beibehalten und Stickstoffproduktgas aufgefangen werden. Bei diesem Zeitpunkt würde, wie bei gewöhnlichen PSA-Verfahren, das Abgas abgelassen werden. In dieser Hinsicht sei vor allem darauf hingewiesen, daß die mittlere Sauerstoffreinheit des aus dem PSA-System als stickstoffangereichertes Produkt gewonnenen Abgases offensichtlich geringer als der zufriedenstellende Maximalpegel ausfällt.
Die optimalen Zeitinkremente für die Gewinnung eines hochreinen oder angereicherten Stickstoffprodukts können, wie oben erwähnt, aus einem solchen Graphen eines Abstrom- Reinheitsprofils für jedes gegebene PSA-Sauerstoffsystem oben beschriebener Art bestimmt werden. Das optimale Zeitinkrement wird natürlich mit Änderungen der PSA-Verarbeitungsabfolge und mit zeitlichen Änderungen in den Zyklusschritte nvariieren. Würden allgemein die Zeitinkremente mit einem gleichen Prozentsatz verändert werden, wäre zu erwarten, daß sich die Zeitdauer für die Gewinnung des Abgases als angereichertes Stickstoffprodukt mit dem gleichen Prozentsatz verändert. In allen Fällen würden die genauen Zeitinkremente durch eine ständige Überwachung der Abgasreinheit auf oben beschriebene Weise bestimmt werden.
Für die gleiche maximal zulässige Sauerstoffkonzentration in dem Abgas kann das Zeitinkrement für die Stickstoffproduktgasgewinnung in Abhängigkeit der spezifischen Eigenschaften eines gegebenen PSA-Sauerstoffsystems kürzer oder länger ausfallen. Darüber hinaus kann das Zeitinkrement an einer abweichenden Stelle in der PSA-Verarbeitungsabfolge eines PSA- Systems und -Verfahrens als in einem anderen auftreten. Die optimale Gewinnungsperiode wird eine Funktion des spezifischen Adsorptionsmittels, der Zyklusabfolge und der Zeitinkremente der Schritte sein, die in einem bestimmten PSA-System verwendet werden.
In dem spezifischen illustrativen Beispiel, das auf der Ausführungsform der Zeichnung beruht, wurde festgestellt, daß die mittlere Sauerstoffkonzentration des Abgases aus den PSA- Betten 8,5% beträgt. Würde das gesamte Abgas mit dem während der Nichtbelastungsschritte auftretenden Luftstrom aufgefangen werden, erhielte man einen Stickstoffgasstrom mit 8,5% Sauerstoff. Durch die Erkennung von Schwankungen der momentanen Reinheit des Abstroms während dessen Erzeugung und durch die ausschließliche Gewinnung eines bestimmten Teils des Abgasstroms kann ein erwünschter Stickstoffstrom mit höherer Reinheit, d.h. mit niedrigerer Sauerstoffkonzentration, erhalten werden. Beispielsweise kann im obigen Beispiel die mittlere Reinheit des Stickstoffprodukts erhöht werden, d.h. die mittlere Sauerstoffkonzentration auf etwa 7,5% reduziert werden, indem nur derjenige Teil des PSA-Abgases gewonnen wird, der 8% Sauerstoff oder weniger enthält.
Selbstverständlich können verschiedene Veränderungen und Modifikationen der Einzelheiten der Erfindung durchgeführt werden, ohne den in den beigefügten Ansprüchen ausgedrückten Rahmen der Erfindung zu verlassen. Somit ist jedes handelsüblich erhältliche Adsorptionsmittel verwendbar, das eine selektive Adsorption von entweder Stickstoff oder Sauerstoff aus der Einsatzluft bewerkstelligen kann. Gleichgewichts-Adsorptionsmittel wie zeolithische Molekularsiebe, z.B. 13X, 5A, 10X und Mordenit sind daher anwendbar und werden selektiv Stickstoff als die leichter adsorbierbare Komponente der Einsatzluft adsorbieren. Mengenselektive Adsorptionsmittel wie beispielsweise Kohlenstoff-Molekularsiebe, die selektiv Sauerstoff aus Einsatzluft adsorbieren können, sind gleichfalls verwendbar. Ebenso verständlich ist, daß die spezifisch verwendete PSA-Verarbeitungsabfolge gemäß dem allgemein bekannten Stand der Technik variiert werden kann. Während die allgemeine Adsorptions/Desorptions/Wiederaufdrück-Folge einen wesentlichen Bestandteil des PSA-Verfahrens darstellt, können verschiedene andersartige Verfahrensschritte nach dem Stand der PSA- Technik zur Anwendung gebracht werden. So kann die PSA-Sauerstoff-Abfolge eine Abfolge aufweisen, die wie folgt beschaffen ist: (1) Adsorption bei dem oberen Adsorptionsdruck; (2) Gleichstrom-Druckverminderung mit Freigabe von Gas von dem Nicht-Einsatzende des Bettes, wobei dieses Gas zur Bereitstellung von Spülgas für das andere Bett verwendet wird; (3) Gleichstom-Druckverminderung-Druckausgleich; (4) Gegenstrom-Druckverminderung mit Freigabe von Gas von dem Einsatzende des Bettes; Druckvermindern des Bettes auf einen niedrigeren Desorptionsdruck mit einer Druckverminderung auf Subatmosphärendruck unter Vakuumbedingungen; (5) Spülung bei dem niedrigeren Desorptionsdruck; (6) teilweise Wiederaufdrückung durch Druckausgleich; und (7) weitere Wiederaufdrückung auf den oberen Adsorptionsdruck mit Einsatzluft. Eine spezifische PSA-Stickstoff-Abfolge ist diejenige in US-A-4 599 094 (Werner et al) offenbarte Abfolge, bestehend aus: (1) Einleiten des abfließenden Gases des Nebenprodukts aus einem anderen Bett zu dem Auslaßende des Bettes zur Erhöhung des Drucks auf einen Zwischenpegel; (2) weiteres Wiederaufdrücken mit Einsatzluft auf den oberen Adsorptionsdruck; (3) Zuführen des leichter adsorbierbaren Stickstoffs zu dem Einsatzende des Bettes bei dem oberen Adsorptionsdruck als Gleichstromspülung; (4) Gegenstom-Druckvermindern des Bettes auf einen Zwischendruck durch Ablassen des leichter adsorbierbaren Stickstoffs aus dem Einsatzende des Bettes; (5) weiteres Gegenstrom-Druckvermindern des Bettes auf einen subatmosphärischen Desorptionsdruck; (6) Gegenstromspülen des Bettes mit in das Auslaßende des Bettes eingeleitetem, weniger leicht adsorbierbarem Sauerstoff zum Ablassen zusätzlicher Mengen des leichter adsorbierbaren Stickstoffs von dem Einsatzende des Bettes; und (7) Wiederholen der Schritte (1)-(6) auf zyklischer Basis mit zusätzlichen Mengen von Einsatzluft, die während des Schrittes (2) in das Bett geleitetet werden.
Es versteht sich, daß die Erfindung in Adsorptionssystemen mit mindestens einem Adsorberbett, vorzugsweise in Systemen mit zwei bis vier Adsorberbetten und besonders bevorzugt in Systemen mit zwei oder drei Adsorberbetten verwendet werden kann.
In der Anwendung der Erfindung stellt das angereicherte Stickstoffgas, das für bestimmte Zwecke ein gewünschtes Produktgas sein kann, in der Leitung 29 für das für die Entfernung von Wasser, Kohlendioxid und anderen derartigen Verunreinigungen sowie von zusätzlichem Sauerstoff aus dem angereicherten Stickstoffstrom angepaßte Membransystem 43 einen Strom mit hohem Druck zur Verfügung, wodurch ein Stickstoffstrom mit hoher Reinheit bereitgestellt wird, der für praktische kommerzielle Anwendungen stromabwärts des hier beschriebenen und beanspruchten PSA/Membran-Systems vorteilhaft ist. Wie in der Zeichnung gezeigt, wird der Kompressor 28 zur Zuführung eines kontinuierlichen Gasflusses mit hohen Druck zu dem Membransystem 43 durch die Leitung 29 verwendet. Die gewünschte Stickstoffkomponente dieses Stroms wird durch das Membransystem weiter angereichert, indem mindestens eine unerwünschte Komponente oder Verunreinigung aus diesem Strom entfernt wird. Der weiter angereicherte Stickstoffstrom wird in der Leitung 44 gewonnen, während die unerwünschte(n) Komponente(n) durch die Leitung 45 abgelassen wird/werden.
Es ist verständlich, daß für die Zwecke der Erfindung der spezifische Typ des verwendeten Membransystems für die bereitgestellte Anordnung keine Rolle spielt, natürlich davon abgesehen, daß die Membran zur effektiven Trennung der gewünschten angereicherten Komponente fähig sein muß, die aus den anderen Komponenten oder Verunreinigungen in dem angereicherten Gasstrom herausgereinigt werden soll, der dem Membransystem 43 zugeleitetet wird.
Somit variiert die Membranzusammensetzung, die Membranart (d.h. Verbundmembran oder asymmetrische Membran), die Anzahl von den Betriebsparametern verwendeten Membranstufen und ähnliches in Abhängigkeit von der Gaszusammensetzung im Speichertank 27, der Gaszusammensetzung im Verbindungsglied zum Speichertank 27, der Gasreinheit und von anderen Erfordernissen eines bestimmten Endverbrauchers.
Das integrierte PSA/Membran-System der Erfindung verwendet den PSA-Abstrom zur vorteilhaften Minimierung des Energieverbauchs und der Investitionskosten für das Membransystem. Unter Bezugnahme auf ein typisches PSA-Sauerstoffsystem enthält der Abstrom z.B. üblicherweise etwa 10% Sauerstoff und als Rest hauptsächlich Stickstoff. Die Verwendung dieses Stroms als Einsatzgas für das Membransystem anstelle der Zuleitung von Einsatzluft zu dem Membransystem bewirkt einen ökonomischen Vorteil. Zur Erzeugung einer gleich großen Stickstoffmenge mit hoher Reinheit, ermöglicht die Verwendung des PSA-Sauerstoffabstroms einen kleineren Gaskompressor und eine kleinere Membranoberfläche, da in dem dem Membransystem zugeführten Einsatzgas weniger Sauerstoff vorliegt. Zusätzlich verbraucht ein kleinerer Kompressor weniger Energie, als dies bei der Verwendung eines Einsatzluftstroms der Fall wäre.
Die Zerlegung und die Verwendung eines erwünschten Teils des PSA-Abstroms erlaubt eine Erhöhung der Nichtprodukt-Komponentenreinheit und führt zu einer weiteren Größenreduzierung des Kompressors 28 in der Ausführungsform der Zeichnung und damit zu geringeren Investitionskosten und zu geringerem Energieverbrauch. Zusätzlich ermöglicht diese Ausführungsform der Erfindung mit höherer Reinheit die Verwendung eines kleineren Membransystems und vermag somit die Investitionskosten für das Gesamtsystem zur dargestellten Erzeugung von Stickstoff mit hoher Reinheit aus dem Abstrom eines PSA-Sauerstoffsystems noch weiter zu senken.
Während die Gewinnung nur des Teils des Abstroms mit der höchsten Stickstoffkonzentration allgemein bevorzugt wird, liegt es im Rahmen der Erfindung, daß diese nicht auf solche Ausführungsformen beschränkt ist. Das Membransystem kann leicht auf der erwarteten Reinheit des aus dem PSA-Sauerstoffsystem gewonnen Abgases und auf der Reinheit des vom Endverbraucher benötigten Produktgases beruhen. Dort, wo der PSA-Abstrom außer Stickstoff weiterhin Sauerstoff, Kohlendioxid und Wasser als Hauptkomponenten enthält, wird das Membransystem zur Entfernung mindestens einer dieser Komponenten verwendet, um einen weiter angereicherten Stickstoffproduktstrom mit hoher Reinheit zu erzeugen.
Selbstverständlich können verschiedene Veränderungen und Modifikationen der Einzelheiten des hier beschriebenen Verfahrens und Systems durchgeführt werden, ohne den in den beigefügten Ansprüchen ausgedrückten Rahmen der Erfindung zu verlassen. So können, wie oben erwähnt, Verbund- oder asymmetrische Membranstrukturen in dem Membransystem der Erfindung angewendet werden. Während dichte Membranen ebenfalls eingesetzt werden können, aufgrund ihrer ihnen innewohnenden geringeren Permeabilitätseigenschaften jedoch nicht bevorzugt werden, kommen die bei der Anwendung der Erfindung eingesetzten permeablen Membranen allgemein als Membranbündeleinheiten zur Anwendung, die zur Ausbildung von das Hauptelement eines Membransystem ausmachenden Membranmodulen typischerweise in Umfassungen angeordnet sind. Ein Membransystem kann entweder ein einziges Modul oder eine Mehrzahl solcher Module aufweisen, die für einen entweder parallelen oder seriellen Betrieb ausgelegt sind. Die Membranmodule können zur Verwendung von Membranbündeln in jeder gebräuchlichen Hohlfaserform, in spiralförmiger, gefalteter, oder flacher Form ausgebildet sein, oder in gewünschten anderen Membrananordnungen. Der Aufbau von Membranmodulen wird durch eine Einsatzgas-(Luft)-Seite und eine gegenüberliegende durchlässige Gasaustrittsseite bestimmt. Im Falle der Hohlfasermembranen kann die Einsatzseite entweder die Bohrungsseite für einen Stromfluß von innen nach außen sein, oder die Außenseite der Hohlfasern für den Fluß von außen nach innen. Zur Einspeisung von Einsatzgas in das System und zum Abziehen sowohl der Permeatströme wie der Nicht-Permeatströme werden Anordnungen bereitgestellt, wie in der Zeichnung generell dargestellt.
Es ist verständlich, daß die in der Anwendung der Erfindung verwendete Membranzusammensetzung einen hohen Selektivitäts- oder Trennfaktor für die gewünschte Zerlegung, z.B. für Wasser gegenüber Stickstoff aufweist. Somit werden Wasser und andere unerwünschte Komponenten, aus dem der gezeigten Membran 43 zugehenden angereicherten Stickstoffstrom abgetrennt. Der Wasser-Stickstoff-Trennfaktor wird vorteilhaft mindestens 50 und vorzugsweise mehr als 1000 für die verbesserte Wasserentfernung aus dem angereicherten Stickstoffstrom betragen. Zusätzlich sollte die Membran eine relativ geringe Permeabilität für Stickstoff aufweisen, um den Verlust des gewünschten Produktes hoher Reinheit zu minimieren. Ein Beispiel für einen diese Kriterien erfüllenden Membranwerkstoff ist Zellulloseazetat. Selbstverständlich kann jedoch eine Vielzahl anderer Membranwerkstoffe angewendet werden, wie beispielsweise Äthylzellulose, Silikongummi, Polyurethan, Polyamid, Polystrol und ähnliches.
Während die Erfindung unter Bezug auf Luftzerlegungsverfahren und insbesondere auf PSA- Sauerstoffsysteme und die Gewinnung von Stickstoff mit hoher Reinheit aus dem dortigen Abstrom beschrieben wurde, sollte darauf verwiesen werden, daß PSA-Stickstoff-Systeme zur Gewinnung von Sauerstoff hoher Reinheit aus dem Abstrom ähnlich betrieben werden können. In diesem Fall stellt der Sauerstoff-Abstrom die weniger leicht adsorbierbare Komponente dar, die aus dem Nicht-Einsatzende des Bettes entfernt wird, während Einsatzluft zur selektiven Stickstoffadsorption zu dem Bett geleitet wird, und die Sauerstoffkomponente bei dem oberen Adsorptionsdruckpegel durch das Bett geleitet wird. Außerdem ist verständlich, daß in derartigen Ausführungsformen das Steuersystem, der Reinheitsanalysator und andere in der Zeichnungen gezeigte Ausführungen am entgegengesetzten Ende des Bettes verwendet werden können, um auf Wunsch einen angereicherten Sauerstoffstrom von einem sich ergebenden restlichen Abstrom zu trennen, wobei der angereicherte Sauerstoff typischerweise zu einem Speichertank geleitet wird, von dem aus zur weiteren Reinigung und Gewinnung von Sauerstoff mit hoher Reinheit Gas über einen Kompressor einem Membransystem, beispielsweise der in der Zeichnung dargestellten Art und Weise der Reinigung und Gewinnung von hochreinem Stickstoff zugeführt wird.
Die Erfindung vergrößert den Nutzwert von PSA-Luftzerlegungsverfahren in praktischen kommerziellen Anwendungen. Durch die Ermöglichung einer doppelten Produktgewinnung hoher Reinheit erhöht die Erfindung die technische und ökonomische Durchführbarkeit von PSA-Luftzerlegungsverfahren und -systemen, die durch sehr erwünschte und gebräuchliche Membrangaszerlegungssysteme ergänzt werden, um sowohl Sauerstoff wie Stickstoff mit hoher Reinheit zu erzeugen.

Claims

1.Druckwechseladsorptionsverfahren für die Gewinnung von entweder Sauerstoff oder Stickstoff als ein Produkt hoher Reinheit in einer Adsorptionssystem, das mindestens ein Adsorberbett (8, 10) aufweist, das Adsorptionsmittel enthält, das in der Lage ist, entweder Sauerstoff oder Stickstoff als die leichter adsorbierbare Komponente von Einsatzluft zu adsorbieren, wobei das Verfahren auf zyklischer Basis in jedem Bett eine Adsorptions/Desorptions/Wiederaufdrück-Folge umfaßt, wobei das gewünschte Produkt aus dem System gewonnen wird und ein Abstrom aus dem System gesondert ausgetragen wird, wobei im Rahmen des Verfahrens ferner vorgesehen ist, daß:

(a) ein Teil des Abstroms von dem sich ergebenden restlichen Teil des Abstroms abgetrennt wird, wobei der abgetrennte Teil eine Reinheit für die Nichtprodukt- Komponente hat, die höher als der mittlere Reinheitspegel dieser Komponente in dem Abstrom ist, und wobei der Reinheitspegel des abgetrennten Teils gleich einem vorbestimmten Mindestreinheitspegel für die Nichtprodukt-Komponente oder größer als dieser Mindestreinheitspegel ist;

(b) der abgetrennte Teil der Nichtprodukt-Komponente einem permeablen Membransystem (43) zugeleitet wird, das entweder Stickstoff oder Sauerstoff der als die Hauptkomponente des Abstroms vorhanden ist, selektiv von darin vorliegenden Verunreinigungen gewinnen kann;

(c) der sich ergebende restliche Teil des Abstroms ausgetragen wird;

(d) die Verunreinigungen aus dem Membransystem ausgetragen werden; und

(e) die Hauptkomponente des Abstroms von dem Membransystem als ein zweites Produkt hoher Reinheit gewonnen wird, wobei die Gewinnung der hochreinen Sauerstoff- und Stickstoffströme die Effizienz des Gesamtluftzerlegungsprozesses verbessert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die momentane Reinheit des abgetrennten Teils des Abstroms überwacht wird, wobei der Abstrom von dem sich ergebenden restlichen Teil während Zeitspannen innerhalb der Adsorptionsfolge abgetrennt wird, während deren seine Reinheit gleich dem vorbestimmten Mindestreinheitspegel für die Nichtprodukt-Komponente oder größer als dieser Mindestreinheitspegel ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der abgetrennte Teil des Abstroms einem Speichertank (27) zugeht, wobei die Reinheit des abgetrennten Teils der Nichtprodukt- Komponente in dem Speichertank überwacht wird und der abgetrennte Teil des Abstroms dem Speichertank während der Zeitspanne zugeleitet wird, während deren die Reinheit des abgetrennten Teils der Nichtprodukt-Komponente gleich dem vorbestimmten Mindestreinheitspegel für die Nichtprodukt-Komponente oder größer als dieser Mindestreinheitspegel ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Zeitinkremente, während deren ein Teil des Abstroms von dem sich ergebenden restlichen Teil des Abstroms abgetrennt wird, so voreingestellt werden, daß der abgetrennte Teil des Abstromes eine Reinheit hat, die gleich dem vorbestimmten Mindestreinheitspegel für die Nichtprodukt-Komponente oder größer als dieser Mindestreinheitspegel ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der abgetrennte Teil des Abstroms einem Speicherbehälter (27) zugeleitet wird, der Betrag des dem Speicherbehälter zugeleiteten abgetrennten Teils des Abstromes überwacht wird und zusätzliche Mengen des Abstroms zum Austragen abgeleitet werden, wenn der Speicherbehälter mit dem abgetrennten Teil des Abstroms gefüllt ist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die leichter adsorbierbare Komponente der Einsatzluft Stickstoff aufweist und Sauerstoff die weniger leicht adsorbierbare Komponente der Einsatzluft bildet.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem Sauerstoff das gewünschte Produkt des Adsorptionssystems ist, der Abstrom des Adsorptionssystems Stickstoff als seine Hauptkomponente aufweist und Stickstoff hoher Reinheit von dem Membransystem als das zweite Produkt gewonnen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem Stickstoff das gewünschte Produkt des Adsorptionssystems ist, der Abstrom des Adsorptionssystems Sauerstoff als seine Hauptkomponente aufweist und Sauerstoff hoher Reinheit von dem Membransystem als zweites Produkt gewonnen wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Adsorptionsmittel zeolithisches Molekularsiebmaterial aufweist, das Stickstoff als die leichter adsorbierbare Komponente der Binsatzluft selektiv adsorbieren kann.

10. Druckwechseladsorptionssystem für die Gewinnung von entweder Sauerstoff- oder Stickstoffprodukt bei einem Adsorptionssystem, das mindestens ein Adsorberbett (8, 10) aufweist, das entweder Sauerstoff oder Stickstoff als die leichter adsorbierbare Komponente von Einsatzluft selektiv adsorbieren kann, wobei das System für die Durchführung einer Verarbeitungsabfolge geeignet ist, zu der Adsorption, Desorption und Wiederaufdrücken gehören, wobei das gewünschte Produkt von dem System gewonnen wird und ein Abstrom aus dem System ausgetragen wird, wobei das System versehen ist mit:

(a) einem permeablen Membransystem (43), das entweder Stickstoff oder Sauerstoff, der als die Hauptkomponente des Abstroms vorhanden ist, selektiv von darin vorliegenden Verunreinigungen gewinnen kann;

(b) einer Steueranordnung (26, 31, 32, 36) zum Abtrennen eines Teils des Abstroms von dem sich ergebenden restlichen Teil des Abstromes, wobei der abgetrennte Teil eine Reinheit für die Nichtprodukt-Komponente hat, die höher als der mittlere Reinheitspegel dieser Komponente in dem Abstrom ist, und wobei dieser Reinheitspegel gleich einem vorbestimmten Mindestreinheitspegel für die Nichtprodukt-Komponente oder größer als dieser Mindestreinheitspegel ist;

(c) einer Leitungsanordnung (29) zum Überleiten des abgetrennten Teils der Nichtprodukt-Komponente zu dem Membransystem (43);

(d) einer Leitungsanordnung (45) zum Austragen der Verunreinigungen aus dem Membransystem (43); und

(e) einer Leitungsanordnung (44) zum gesonderten Gewinnen der Hauptkomponente des Abstromes von dem Membransystem (43),

wobei die Gewinnung der hochreinen Sauerstoff- und Stickstoffströme die Effizienz des Gesamtluftzerlegungsvorgangs verbessert.

11. System nach Anspruch 10, versehen mit einer Analysatoranordnung (32) zum Überwachen der momentanen Reinheit des Abstromes und einer Steueranordnung (36) zum Abtrennen des besagten Teils des Abstromes von dem sich ergebenden restlichen Teil des Abstromes immer dann, wenn seine Reinheit gleich dem vorbestimmten Mindestreinheitspegel für die Nichtprodukt-Komponente oder größer als dieser Mindestreinheitspegel ist.

12. System nach Anspruch 10, versehen mit (a) einem Speicherbehälter (27) für den abgetrennten Teil des Abstroms, (b) einer Leitungsanordnung zum Überleiten dieses abgetrennten Teils zu dem Speicherbehälter, (c) einer Analysatoranordnung (32) zum Überwachen der Reinheit des abgetrennten Teils der Nichtprodukt-Komponente in dem Speicherbehälter (27) und (d) einer Steueranordnung (36) zum Überleiten des abgetrennten Teils des Abstroms zu dem Speichertank für eine Zeitspanne, während deren die Reinheit des abgetrennten Teils der Nichtprodukt-Komponente gleich dem vorbestimmten Mindestreinheitspegel für die Nichtprodukt-Komponente oder großer als dieser Mindestreinheitspegel ist.

13. System nach Anspruch 10, versehen mit einer Steueranordnung (36) zum Voreinstellen der Zeitinkremente, währende deren ein Teil des Abgases von dem sich ergebenden restlichen Teil des Abstromes abgetrennt wird, derart, daß der abgetrennte Teil des Abstromes eine Reinheit hat, die gleich dem vorbestimmten Mindestreinheitspegel für die Nichtproduktkomponente oder größer als dieser Mindestreinheitspegel ist.

14. System nach Anspruch 10, versehen mit (a) einer Leitungsanordnung zum Überleiten des abgetrennten Teils des Abstroms zu einem Speicherbehälter (27), (b) einer Überwachungsanordnung (32) zum Bestimmen des Betrages des abgetrennten Teils des Abstroms, der zu dem Speicherbehälter übergeleitet wird, und (c) einer Steueranordnung (36) zum Ableiten von zusätzlichen Mengen des Abstromes zum Austragen derselben, wenn der Speichertank mit dem abgetrennten Teil des Abstroms gefüllt ist.

15. System nach einem der Ansprüche 10 bis 14, bei dem das Adsorberbett (8, 10) in der Lage ist, Stickstoff als die leichter adsorbierbare Komponente zu adsorbieren, wobei Sauerstoff die weniger leicht adsorbierbare Komponente der Einsatzluft darstellt.

16. System nach Anspruch 15, bei dem Sauerstoff das gewünschte Produkt des Adsorptionssystems ist, wobei dessen Abstrom Stickstoff als Hauptkomponente aufweist und wobei das Membransystem (43) in der Lage ist, hochreinen Stickstoff als das zweite Produkt zu gewinnen.

17. System nach Anspruch 15, bei dem das Adsorberbett (8, 10) Zeolith-Molekularsieb- Material aufweist.

18. System nach einem der Ansprüche 10 bis 17, bei dem das Adsorptionssystem zwei bis vier Adsorberbetten (8, 10) aufweist.

19. System nach Anspruch 18, bei dem das Adsorptionssystem zwei Adsorberbetten (8, 10) aufweist.