FI96181C - Menetelmä hapen tuottamiseksi erottamalla sitä ilmasta adsorptiolla - Google Patents

Menetelmä hapen tuottamiseksi erottamalla sitä ilmasta adsorptiolla Download PDF

Info

Publication number
FI96181C
FI96181C FI915172A FI915172A FI96181C FI 96181 C FI96181 C FI 96181C FI 915172 A FI915172 A FI 915172A FI 915172 A FI915172 A FI 915172A FI 96181 C FI96181 C FI 96181C
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
pressure
stage
oxygen
cycle
downstream
Prior art date
Application number
FI915172A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI915172A0 (fi
FI96181B (fi
Inventor
Sylvie Eteve
L On Hay
Thomas Rottner
Original Assignee
Air Liquide
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Air Liquide filed Critical Air Liquide
Publication of FI915172A0 publication Critical patent/FI915172A0/fi
Publication of FI96181B publication Critical patent/FI96181B/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI96181C publication Critical patent/FI96181C/fi

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/047—Pressure swing adsorption
    • B01D53/0476—Vacuum pressure swing adsorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10—Inorganic adsorbents
    • B01D2253/106—Silica or silicates
    • B01D2253/108—Zeolites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10—Inorganic adsorbents
    • B01D2253/116—Molecular sieves other than zeolites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/12—Oxygen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/10—Single element gases other than halogens
    • B01D2257/102—Nitrogen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/40011—Methods relating to the process cycle in pressure or temperature swing adsorption
    • B01D2259/40013—Pressurization
    • B01D2259/40015—Pressurization with two sub-steps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/40011—Methods relating to the process cycle in pressure or temperature swing adsorption
    • B01D2259/40013—Pressurization
    • B01D2259/40018—Pressurization with more than three sub-steps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/40011—Methods relating to the process cycle in pressure or temperature swing adsorption
    • B01D2259/4002—Production
    • B01D2259/40022—Production with two sub-steps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/40011—Methods relating to the process cycle in pressure or temperature swing adsorption
    • B01D2259/40028—Depressurization
    • B01D2259/4003—Depressurization with two sub-steps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/40011—Methods relating to the process cycle in pressure or temperature swing adsorption
    • B01D2259/40028—Depressurization
    • B01D2259/40032—Depressurization with three sub-steps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/40011—Methods relating to the process cycle in pressure or temperature swing adsorption
    • B01D2259/40035—Equalization
    • B01D2259/40037—Equalization with two sub-steps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/40011—Methods relating to the process cycle in pressure or temperature swing adsorption
    • B01D2259/40043—Purging
    • B01D2259/4005—Nature of purge gas
    • B01D2259/40052—Recycled product or process gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/40011—Methods relating to the process cycle in pressure or temperature swing adsorption
    • B01D2259/40058—Number of sequence steps, including sub-steps, per cycle
    • B01D2259/40067—Seven
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/40011—Methods relating to the process cycle in pressure or temperature swing adsorption
    • B01D2259/40058—Number of sequence steps, including sub-steps, per cycle
    • B01D2259/40073—Ten
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/40011—Methods relating to the process cycle in pressure or temperature swing adsorption
    • B01D2259/40077—Direction of flow
    • B01D2259/40081—Counter-current
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/402—Further details for adsorption processes and devices using two beds

Description

96181
Menetelmä hapen tuottamiseksi erottamalla sitä ilmasta adsorptiolla Förfarande för produktion av syre genom att separera genom absorption frän luft 5
Oheisen keksinnön kohteena on menetelmä hapen tuottamiseksi erottamalla sitä ilmasta adsorptiolla, jossa menetelmässä käytetään kahta adsorptiolaitetta sekä 10 säiliössä olevaa happea, ja jossa menetelmässä kummassakin adsorptiolaitteessa toteutetaan ajan T kestävä jaksottainen prosessi ("sykli"), näiden kahden syklin ollessa siirtyneet toisiinsa nähden ajan T/2 verran, ja niiden kummankin käsittäessä seuraavat vaiheet: 15 a) ensimmäinen paineennostovaihe lähtien syklin pienimmästä paineesta, joka nostetaan keskimääräiseen paineeseen johtamalla vastavirtaan tuotettua happea; b) toinen paineennostovaihe lähtien mainitusta keskimääräisestä paineesta, 20 joka nostetaan olennaisesti syklin suurimpaan paineeseen johtamalla myötävirtaan ilmaa, happea poistamatta; c) tuotantovaihe johtamalla ilmaa ja poistamalla happea myötävirtaan; 25 d) hapen poistovaihe alentamalla painetta osittain myötävirtaan, jolloin ilman johtaminen on keskeytetty; : e) desorptiovaihe alentamalla paine vastavirtaan syklin pienimpään painee seen, joka on pienempi kuin ilmakehän paine.
Tämäntyyppinen menetelmä tunnetaan patenttijulkaisun US-A-3 738 087 perusteella.
30 96181 2
Keksinnön tavoitteena on saada aikaan menetelmä, jonka käyttö on hyvin joustavaa, erityisesti "seka"sykleinä (paine ilmakehän painetta suurempi ja pienempi), ja jonka suorituskyky on parantunut siten, että saadaan runsaasti happea sisältävää ilmaa, jonka happipitoisuus voi olla suurempi kuin 95 %, 5 samalla kun investointi- ja tuotantokustannukset on saatu pienemmiksi sopivalla painealueella toimimalla ja pitämällä pyörivien laitteiden (kompressoreiden ja/tai pumppujen) käyttöaste korkeana.
Näiden tavoitteiden saavuttamiseksi keksinnön erään tunnusomaisen piirteen 10 mukaisesti vaiheen a) aikana paineen nostamiseen käytettävä happi on peräisin happisäiliöstä sekä toisesta, vaiheessa d) olevasta adsorptiolaitteesta.
Keksinnön mukaisesti voidaan menetellä seuraavilla tavoilla, joko yksinään tai yhdistelminä: 15 - syklin suurin paine valitaan alueelta 1,2-2 x 10® Pa (absoluuttinen paine), edullisesti alueelta 1,4-1,7 x 10® Pa (absoluuttinen paine), kun taas syklin pienin paine valitaan alueelta 0,3-0,7 x 10® Pa (absoluuttinen paine) ja edullisesti alueelta 0,35-0,5 x 10® Pa (absoluuttinen paine), ja desorptiovaihe toteutetaan 20 vähintään loppuosansa osalta pumppaamalla; - tuotantovaiheen c) aikana vallitseva paine pysyy olennaisesti isobaarisesti syklin suurimmassa paineessa; 25 - desorptiovaihe e) käsittää eluentin poiston vastavirtaan, olennaisesti pienim mässä paineessa; - kaasun siirto paineenalennusvaiheessa olevasta adsorptiolaitteesta paineennos-tovaiheessa olevaan adsorptiolaitteeseen tapahtuu olennaisesti siten, että paineet 30 tasoittuvat; • - tämä siirto tapahtuu kokonaisuudessaan myötävirtaan paineenalennusvaiheessa , . au i i.ili i i i m : i 3 96181 olevan adsorptiolaitteen kannattaja edullisesti vastavirtaan paineennostovaihees-sa olevan adsorptiolaitteen kannalta; - lähtövaiheessa tämä adsorptiolaitteiden välinen kaasunsiirto tapahtuu myötävir-5 taan paineenalennusvaiheessa olevan adsorptiolaitteen kannalta ja vastavirtaan paineennostovaiheessa olevan adsorptiolaitteen kannalta, kun taas seuraavassa vaiheessa tämä siirto tapahtuu myötävirtaan paineenalennusvaiheessa olevan adsorptiolaitteen kannalta ja myötävirtaan paineennostovaiheessa olevan adsorptiolaitteen kannalta; 10 - vaiheen, jossa tapahtuu osittainen paineenalennus myötävirtaan, sekä vaiheen, jossa toteutetaan pumppaus vastavirtaan, välissä on välivaihe, jossa tapahtuu paineenalennus vastavirtaan ilmakehän paineeseen saakka ilmakehään tuulettamalla; 15 - eluointivaihe pumppausta käyttäen tapahtuu olennaisesti vakiopaineessa; - pienessä paineessa toteutetussa vaiheessa voi esiintyä pientä paineenvaihtelua; 20 - pienessä paineessa toteutettu vaihe tapahtuu eluenttia poistamatta, erityisesti kun syklin pienen paine on lähellä arvoa 0,3 x 10^ Pa (absoluuttinen paine); - tuotantovaihe käsittää isobaarisen alkuosan, jota seuraa loppuosa, jossa paine pienenee; 25 - tämä tuotantovaiheeseen kuuluva loppuosa, jossa paine pienenee, alkaa samaan : aikaan kuin toisen adsorptiolaitteen eluointivaihe, joka toteutetaan tuotantovir- rasta poistetulla kaasulla; 30 - vastavirtaan tapahtuva pumppausvaihe alkaa ennen sen vaiheen päättymistä, jossa vaiheessa painetta alentavaa kaasua siirretään myötävirtaan siihen adsorp-• tiolaitteeseen, jossa tapahtuu osittainen paineennosto.
96181 4
Sen ansiosta, että menetelmässä käytetään "seka"sykliä, joka toteutetaan suhteellisen kapealla ja spesifisellä painealueella, menetelmä voidaan toteuttaa yksinkertaisemmilla ja näin ollen halvemmilla koneilla verrattuna "paine"- tai "tyhjö"-sykleissä välttämättömiin koneisiin.
5
Myös näiden koneiden, jotka toimivat kapealla painealueella, jossa niiden hyötysuhde on optimaalinen, kuluttama energia on saatu vähäisemmäksi.
"Seka"syklistä saadun hapen, jonka puhtaus on suuri, esimerkiksi yli 85 %, 10 tuotannon ominaisenergiaa voidaan verrata muihin sykleihin, koneita täydellä teholla käytettäessä, seuraavalla tavalla: - ilmakehän painetta suuremmissa paineissa toimiviin sykleihin verrattuna energiaa kuluu vähemmän; 15 - myös "tyhjö"sykleihin, joiden pienin paine on pienempi kuin 0,2 x 10® Pa, verrattuna energiaa kuluu vähemmän; - "tyhjö"sykleihin, joiden pienin paine pidetään alueella 0,2/0,3 x 10® Pa, verrat-20 tuna energiaa kuluu suunnilleen saman verran.
Suurimman paineen pitäminen ilmakehän painetta suurempana tässä sekasyklissä johtaa tuottavuuden paranemiseen "tyhjö"-tyyppiseen sykliin verrattuna.
25 Keksinnön mukaisella syklillä pyritään pelkästään tuottamaan happea, toisen erottuneen fraktion koostuessa kohtalaisesti typpeä sisältävästä ilmasta. Tämän ' ansiosta erotuksen ominaisenergia on hyvin pieni.
Ehdotetussa ratkaisussa koneiden käyttöaste on hyvin suuri, kun taas eräitä 30 tiettyjä tunnettuja syklejä, jotka tulisi voida toteuttaa kahdella adsorptiolaitteella, ei voida itse asiassa käyttää teollisesti eikä taloudellisesti ilman kolmatta adsorp-tiolaitetta, jolla tavoitellaan useimmiten koneiden parempaa hyväksikäyttöä.
5 96181
Keksinnön mukainen ratkaisu pohjautuu samoin sellaiseen sykliin, joka käsittää tuotteen poiston vasta sen jälkeen kun adsorptiolaite on kuormitettu syklin suurimpaan paineeseen, ja edullisesti tässä suurimmassa paineessa tapahtuvan isobaarisen vaiheen aikana, minkä seurauksena tämän vaiheen aikana adsorban-5 tin kuormitus siihen pidättyneellä typellä saavuttaa suurimman, tätä suurinta paineetta vastaavan arvon, jota ei saavutettaisi, mikäli tuotanto tai osa siitä poistettaisiin suurenevassa paineessa. Niinpä ehdotetussa ratkaisussa suorituskyky paranee.
10 Keksintöä kuvataan edelleen piirustuksiin viittaamalla, joissa piirustuksissa: - kuvio 1 esittää paineen kehittymistä adsorptiolaitteessa täydellisen syklin (T) eri vaiheissa, samalla kun toisessa adsorptiolaitteessa tapahtuu tämä sama sykli siten, että nniiden vähinen vaihesiirtymä ajan suhteen on T/2; 15 - kuvio 2 on kaavamainen esitys laitteistosta, joka vastaa kuvion 1 mukaista menetelmää; - kuviot 3 ja 4 vastaavat kuviota 1, niiden esittäessä tämän menetelmän kahta 20 erilaista suoritusmuotoa.
9
Oheisessa kuvauksessa ja patenttivaatimuksissa käsitteellä "happi" tarkoitetaan ilmasta erottamalla tuotettua kaasua, eli huomattavasti hapella rikastunutta ilmaa, tai ei aivan puhdasta happea.
25
Seuraavassa viitataan kuvioihin 1 ja 2, ja pelkästäään menetelmän havainnollista-: miseksi syklin kesto on kuvattu 120 sekunniksi, sen suurimman absoluuttisen paineen ollessa 1,5 x 10® Pa ja sen pienimmän absoluuttisen paineen ollessa 0,5 x 105 Pa.
30 Tämä jakso toteutetaan ohessa laitteistossa, jonka käsittämät kaksi adsorptiolai-* tetta 1 ja 2 sisältävät molekyyliseulamateriaalia, joissa adsorptiolaitteissa on 96181 6 kulloinkin yksi sisäänmeno 3,4 ja yksi ulostulo 5,6 [tämä määritelmä pätee myötävirtauksen tapauksessa, kun taas vastavirtauksen tapauksessa on päinvastoin, jolloin virtaus tapahtuu "ulostulosta" 5 (tai 6) "sisäänmenoa" 3 (tai 4) kohden].
5
Kumpikin sisäänmeno 3,4 on yhdistetty toisaalta venttiilin 13 (14) välityksellä puhaltavaan laitteeseen tai kompressoriin 12 johtavaan ilman syöttölinjaan 11, ja toisaalta venttiilin 17 (18) välityksellä tyhjöpumpun 16 käsittävään tyhjennyslin-jaan 15.
10
Ulostulot 5 (6) ovat yhteydessä "ulostulo"linjoihin 21,22, jotka on liitetty venttiileillä 23,24 tuotelinjaan 25 ja edelleen säätöventtiilin 26 välityksellä varastosäiliöön 27, josta hapen (hapella voimakkaasti rikastuneen kaasun) jakelulinja 28 alkaa.
15 "Ulostulo"linjat 21 ja 22 on yhdistetty toisiinsa kahdella linjalla 31,32, joissa kummassakin on venttiili 35,36 sekä säätöventtiili 33,34.
Seuraavassa tarkastellaan kuviota 1, josta nähdään, että menetelmä käsittää 20 seuraavat vaiheet ja osat lähtien syklin pienimmästä paineesta, joka voi olla esimerkiksi noin 0,5 x 10® Pa: - vaihe A^, jossa adsorptiolaitteen 1 painetta nostetaan alustavasti osittain vastavirtaan hapella, jota saadaan sekä adsorptiolaitteesta 2, joka on parhaillaan 25 myötävirtaan tapahtuvassa paineenalennusvaiheessa (alla kuvattava vaihe B^), että säiliöstä 27, jossa vaiheessa saavutettu absoluuttinen paine on lähellä arvoa : 1 x 10® Pa (34:n, 36:n sekä 26:n ja 23:n kautta); - adsorptiovaihe, jossa on kolme osavaihetta: 30 ♦ osavaihe Ag, jossa adsorptiolaitteen 1 paine nostetaan lopullisesti johta-• maila siihen yksinkertaisesti myötävirtaan ilmaa (ll:n, 12:n, 13:n ja 3:n 7 96181 5 kautta); ja jossa saavutettu absoluuttinen paine on noin 1,5 x 10 Pa; kaksi myötävirtaan tapahtuvaa poisto- tai tuotanto-osavaihetta: 5 + isobaarinen osavaihe B^, joka toteutetaan jatkamalla ilman johtamista myötävirtaan syklin suurimmassa paineessa (5:n, ll:n, 12:n, 13:n, 3:n kautta) samalla kun poistetaan hapella rikastunutta kaasua (21:n, 23:n, 25 :n, 26:n kautta), joka johdetaan hapen varastosäiliöön (27), 10 + edeltävän osavaiheen jatke johtaen ilmaa (ll:n, 12:n, 13:n ja 3:n kautta) sekä poistaen samanaikaisesti kaasua myötävirtaan (5:n, 21:n, 23:n, 25:n ja 26:n kautta), mutta erottaen (33:n, 35:n kautta) myös vähintään osa eluointikaasuna poistetusta kaasusta, joka johdetaan vastavirtaan adsorp-tiolaitteeseen (2) (jäljempänä kuvattava osavaihe Cg). Se osa poistetusta 15 tuotteesta, jota ei erotettu, ohjataan varastosäiliöön 27. Tämä osavaihe toteutetaan tässä esimerkissä ja muutenkin edullisesti isobaarisena syklin suurimmassa paineessa; osavaihe Bg, jossa painetta alennetaan osittain myötävirtaan tasaamalla 20 (36:n ja 34:n kautta) paine paineennostovaiheessa olevan toisen
C
adsorptiolaitteen paineen kanssa noin 1 x 10 Pa:ta olevaan paineeseen. Siirretty kaasu on hapella rikastunutta kaasua; - elvytysvaihe vastavirtaan, joka tapahtuu kahdessa osavaiheessa: 25 adsorbentin pumppaus C1 (3:n, 17:n, 15:n, 16:n kautta) noin 1 x 10^ Pa:n * 5 paineesta nom 0,5 x 10 Pa:n paineeseen; eluointi Cg (33:n, 35:n, 21:n, 5:n, 3:n, 17:n, 15:n ja 16:n) pumppaamalla
C
30 olennaisesti isobaarisena noin 0,5 x 10 Parta olevassa paineessa johtamal la vastavirtaan toisesta adsorptiolaitteesta vaiheessa Bg erotettua kaasua.
96181 8
Kuvioiden 1 ja 2 avulla kuvatun syklin perusteella voidaan toteuttaa yhden tai useamman vaiheen lukuisia muunnoksia näiden vaiheiden etenemistä ja tunnusomaisia piirteitä kuitenkaan muuttamatta.
5 Suurin osa näistä muunnoksista toteutetaan tämän tyyppisen syklin mukauttamiseksi kulloinkin käytettyihin painealueisiin sekä koneiden käyttöasteisiin, ottaen kuitenkin esimerkiksi huomioon se, että on toivottavaa aloittaa pumppausvaihe, mikäli mahdollista, ilmakehän paineessa, tai että adsorptiovyöhykkeen eteneminen adsorptiolaitteessa vaiheiden -Bg aikana riippuu syklin "paine"-parametris- 10 tä: - alustava paineennostovaihe (Bg), jossa tapahtuu näennäinen "tasapainotus" näiden kahden adsorptiolaitteen välillä, voidaan keskeyttää ennenkuin näiden kahden adsorptiolaitteen paineet ovat tasoittuneet; 15 - elvytysvaiheessa pumppausosavaihetta voi edeltää osavaihe (Cg), jossa painetta lasketaan vastavirtaan ilmakehään tuulettamalla, mikäli osavaiheen Bg lopussa vallitseva keskimääräinen paine on suurempi kuin ilmakehän paine; 20 - eluointiosavaihe Cg voidaan toteuttaa suurenevassa tai pienenevässä paineessa riippuen vaiheessa Bg erotetun virtaaman suuruudesta sekä pumpun 16 virtaamasta pienimmässä paineessa; - ovavaiheessa Bg eluointia Cg varten erotettua kaasua voidaan käyttää ensin 25 eluointiin ja sitten vastavirtaan tapahtuvan paineennoston käynnistykseen, tai se voidaan käyttää ääritapauksessa kokonaisuudessaan tämän paineennoston aloitukseen eluoinnista luopuen. Itse asiassa tiedetään, että eluointi on sitä epäolennaisempaa, mitä pienempi on syklin pienin paine; 30 - osavaihe Bg, jonka aikana poisteesta erotetaan osa, voidaan toteuttaa pie nenevässä paineessa, erityisesti mikäli eluointiin välttämätön virtaama ja/tai mahdollisesti paineennostoon tarvittava virtaama on suurempi kuin se virtaama, 9 96181 joka saataisiin isobaarisesta osavaiheesta Β^> - kaasu, joka erotetaan osavaiheessa Bg paineenalennuksen päätyttyä, voidaan kierrättää myötävirtaan ja sitä voidaan käsitellä ilman tavoin siinä tapauksessa, 5 ettei se ole rikastunut riittävästi hapella. Tällä tavalla päästään paineiden tasaukseen Bgin ja A^:n välillä eli "ulostulosta sinäänmenoon" ("top to bottom") (vrt. kuvio 4), joka eroaa edellä kuvatusta paineiden tasauksesta, joka tapahtui "ulostulosta ulostuloon" ("top to top"). Samoin kuin edellä, tämä paineiden tasaus voi olla vain osittainen; 10 - säiliöstä 27 peräisin olevan hapen johtamista vastavirtaan adsorptiolaitteeseen paineen nostamiseksi voidaan pitkittää A^:n jälkeen, ennen Agita, joka ylimääräinen välivaihe paineen nostamiseksi ei käsitä kuin tämän hapen johtamisen vastavirtaan, kun taas ylimääräinen lopullinen vaihe paineen nostamiseksi käsitää 15 samanaikaisesti sekä säiliöstä 27 peräisin olevan hapen johtamisen vastavirtaan sekä ilman johtamisen myötävirtaan; - osavaihe Bg, jonka aikana kaasua poistetaan myötävirtaan, voidaan toteuttaa kokonaisuudessaan tai osittain samanaikaisesti elvytysvaiheen C alun kanssa, 20 jonka elvytysvaiheen aikana kaasua poistetaan vastavirtaan erityisesti pumppaamalla, minkä seurauksena koneen käyttöaste kasvaa (jopa 100 %:ksi). Näin ollen nämä kaksi osavaihetta Bg ja menevät ajallisesti osittain päällekkäin siten, että kummankin oma tehtävä säilyy.
25 Havainnollisuuden vuoksi kuvio 3 esittää sellaista suoritusesimerkkiä, johon on sisällytetty eräitä sykliin tehtyjä muunnoksia syklin sovittamiseksi kuvion 1 mukaisista olosuhteista poikkeaviin paineolosuhteisiin. Huomattakoon erityisesti, että alustava paineennostovaihe lähtien syklin pienimmästä paineesta (joka on tässä noin 0,3 x 10® Pa) on jakautunut ensimmäiseen ja toiseen vaiheeseen A’^ 30 ja A^ ^ paineen nostamiseksi tasaamalla paine osittain toisen adsorptiolaitteen kanssa, sekä kolmanteen vaiheeseen A^, johon johdetaan samanaikaisesti kaasua vastavirtaan säiliöstä 27 sekä myötävirtaan syöttöilmaa, ja että poistovaihe 96181 10 B2 käsittää ensimmäisen vaiheen B’2, jonka avulla voidaan toteuttaa eluointi (Cg), sekä toisen vaiheen B"2, jonka avulla voidaan toteuttaa ensimmäinen paineennostovaihe Αγ Kuten pisteviivoin on esitetty, toinen paineennostovaihe A.| ^ voidaan toteuttaa vain siirtämällä kaasua toisesta adsorptiolaitteesta, joka 5 on paineenalennusvaiheessa (Bg).
Samoin kuvion 4 mukainen suoritusmuoto eroaa kuvion 1 mukaisesta toteutuksesta siinä suhteessa, että se käsittää osavaiheen Cg ilmakehään tuulettamiseksi ennen pumppausta C1? C2, suurenevassa paineessa tapahtuvan eluoinnin C2, 10 sekä ennen A2:ta osavaiheen A’^2 paineen osittaiseksi nostamiseksi, joka toteutetaan samanaikaisesti johtamalla vastavirtaan säiliöstä 27 peräisin olevaa kaasua sekä johtamalla myötävirtaan toisesta adsorptiolaitteesta myötävirtaan tapahtuneen paineenalennuksen B"g lopussa poistettua kaasua.
15

Claims (11)

11 96181
1. Menetelmä hapen tuottamiseksi erottamalla sitä ilmasta adsorptiolla, jossa menetelmässä käytetään kahta adsorptiolaitetta (1;2) sekä säiliössä olevaa 5 happea (27), ja jossa menetelmässä kummassakin adsorptiolaitteessa toteutetaan ajan T kestävä jaksottainen prosessi ("sykli"), näiden kahden syklin ollessa siirtyneet toisiinsa nähden ajan T/2 verran, ja niiden kummankin käsittäessä seuraavat vaiheet: 10 a) ensimmäinen paineennostovaihe (A^) lähtien syklin pienimmästä paineesta, joka nostetaan keskimääräiseen paineeseen johtamalla vastavirtaan tuotettua happea; b) toinen paineennostovaihe (Ag) lähtien mainitusta keskimääräisestä pai- 15 neesta, joka nostetaan olennaisesti syklin suurimpaan paineeseen johtamal la myötävirtaan ilmaa, happea poistamatta; c) tuotantovaihe (B.j,Bg) johtamalla ilmaa ja poistamalla happea myötävirtaan; 20 d) hapen poistovaihe (Bg) alentamalla painetta osittain myötävirtaan, jolloin ilman johtaminen on keskeytetty; e) desorptiovaihe (C^, Cg) alentamalla paine vastavirtaan syklin pienimpään 25 paineeseen, joka on pienempi kuin ilmakehän paine, : tunnettu siitä, että vaiheessa a) paineen nostoon käytetty happi on peräisin happisäiliöstä sekä toisesta, vaiheessa d) olevasta adsorptiolaitteesta.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että koko vaiheen a) aikana siihen johdetaan samanaikaisesti sekä säiliöstä (27) että • toisesta adsorptiolaitteesta peräisin olevaa happea. 12 96181
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaihe a) käsittää alustavan osavaiheen (A^, A^), jossa painetta nostetaan toisesta adsorptiolaitteesta peräisin olevalla hapella, sekä lopullisen osavaiheen (A^g, A’^)» jossa painetta nostetaan happisäiliöstä (27) peräisin olevalla hapella. 5
4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lopullisen, painetta nostavan osavaiheen (A^) aikana siihen johdetaan myös ilmaa myötävirtaan.
5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lopullisen, painetta nostavan osavaiheen (A’^g) aikana siihen johdetaan myös myötävirtaan happea, joka on peräisin toisesta, vaiheessa d) olevasta adsorptiolaitteesta.
6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaiheen a) lopussa keskimääräinen paine on olennaisesti yhtäsuuri kuin paine vaiheen d) lopussa.
7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 20 mainittu keskimääräinen paine on yhtäsuuri tai suurempi kuin 1 x 10^ Pa. 1 2 3 il : III I HIK I I I * Jonkin edellä esitetyn patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että vaiheessa c) vallitseva paine pysyy olennaisesti isobaarisesti syklin suurimmassa paineessa. 25 2 Jonkin edellä esitetyn patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että se käsittää vaiheen c) lopussa pumppaamalla toteutetun eluointi-vaiheen (Cg), jossa vallitseva paine pysyy olennaisesti isobaarisesti syklin pienimmässä paineessa. 30 3 Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että eluointivaiheen (Cg) lopussa siihen johdetaan vastavirtaan tuotettua happea, j ota 13 96181 saadaan toisen adsorptiolaitteen tuotantovaiheen lopusta (Bg).
11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tuotantovaiheen lopussa (B2) osa tuotetusta hapesta johdetaan samanaikaisesti 5 säiliöön (27).
12. Jonkin edellä esitetyn patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että syklin suurin paine on alueella 1,2-2 x 10® Pa.
13. Jonkin edellä esitetyn patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että syklin pienin paine on alueella 0,3-0,7 x 10® Pa. 96181 14
FI915172A 1990-03-02 1991-11-01 Menetelmä hapen tuottamiseksi erottamalla sitä ilmasta adsorptiolla FI96181C (fi)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9002617 1990-03-02
FR9002617 1990-03-02
FR9100164 1991-01-08
PCT/FR1991/000164 WO1991012874A1 (fr) 1990-03-02 1991-03-01 Procede de production d'oxygene par separation d'air par adsorption

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI915172A0 FI915172A0 (fi) 1991-11-01
FI96181B FI96181B (fi) 1996-02-15
FI96181C true FI96181C (fi) 1996-05-27

Family

ID=9394307

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI915172A FI96181C (fi) 1990-03-02 1991-11-01 Menetelmä hapen tuottamiseksi erottamalla sitä ilmasta adsorptiolla

Country Status (7)

Country Link
US (1) US5223004A (fi)
EP (1) EP0471064B1 (fi)
JP (1) JPH04505448A (fi)
CA (1) CA2054199A1 (fi)
ES (1) ES2089202T3 (fi)
FI (1) FI96181C (fi)
WO (1) WO1991012874A1 (fi)

Families Citing this family (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5330561A (en) * 1992-11-16 1994-07-19 Air Products And Chemicals, Inc. Extended vacuum swing adsorption process
GB2273252B (en) * 1992-12-09 1996-09-18 Boc Group Plc The separation of gaseous mixtures
US5340381A (en) * 1993-05-17 1994-08-23 Vorih Marc L Operating system for dual-sieve oxygen concentrators
JP2534614B2 (ja) * 1993-06-03 1996-09-18 テイサン株式会社 ガス精製装置
US5429666A (en) * 1994-02-03 1995-07-04 Air Products And Chemicals, Inc. VSA adsorption process with continuous operation
US5540758A (en) * 1994-02-03 1996-07-30 Air Products And Chemicals, Inc. VSA adsorption process with feed/vacuum advance and provide purge
US5411578A (en) * 1994-05-10 1995-05-02 Air Products And Chemicals, Inc. Vacuum swing adsorption process with mixed repressurization and provide product depressurization
FR2721531B1 (fr) * 1994-06-27 1996-08-23 Air Liquide Procédé de traitement d'un mélange gazeux par adsorption à variation de pression.
FR2722426B1 (fr) 1994-07-18 1996-08-23 Air Liquide Procede de separation d'azote d'un melange gazeux par adsorption
US5536299A (en) * 1994-09-01 1996-07-16 Praxair Technology, Inc. Simultaneous step pressure swing adsorption process
US5518526A (en) * 1994-10-07 1996-05-21 Praxair Technology, Inc. Pressure swing adsorption process
JP3309197B2 (ja) * 1995-03-02 2002-07-29 住友精化株式会社 濃縮酸素の回収方法
FR2734171B1 (fr) * 1995-05-18 1997-12-26 Air Liquide Procede de production d'oxygene sous pression par adsorption
US5785740A (en) * 1995-05-19 1998-07-28 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Device and process for the separation of gas by adsorption
US5658371A (en) * 1995-11-06 1997-08-19 Praxair Technology, Inc. Single bed pressure swing adsorption process for recovery of oxygen from air
US5656067A (en) * 1996-02-23 1997-08-12 Air Products And Chemicals, Inc. VSA adsorption process with energy recovery
US5702504A (en) * 1996-03-07 1997-12-30 Praxair Technology, Inc. Vacuum pressure swing adsorption process
FR2746668B1 (fr) * 1996-03-27 1998-04-30 Air Liquide Procede de traitement d'un melange de gaz par adsorption a variation de pression
FR2751244B1 (fr) * 1996-07-18 1998-09-04 Air Liquide Procede et installation de traitement d'un melange gazeux par adsorption a variation de pression
US5882380A (en) * 1997-05-14 1999-03-16 Air Products And Chemicals, Inc. Pressure swing adsorption process with a single adsorbent bed
US6010555A (en) * 1997-11-04 2000-01-04 Praxair Technology, Inc. Vacuum pressure swing adsorption system and method
FR2775619B1 (fr) * 1998-03-06 2001-04-20 Air Liquide Procede et installation de separation par adsorption d'un melange gazeux
US6253778B1 (en) 1998-11-19 2001-07-03 Praxair Technology, Inc. Rotary valve
US6143056A (en) * 1998-11-19 2000-11-07 Praxair Technology, Inc. Rotary valve for two bed vacuum pressure swing absorption system
US6146447A (en) * 1998-11-25 2000-11-14 Air Products And Chemicals, Inc. Oxygen generation process and system using single adsorber and single blower
FR2800297B1 (fr) 1999-10-28 2001-12-28 Air Liquide Installation de traitement cyclique de fluide par adsorption avec vannes a etancheite amelioree
FR2818920B1 (fr) * 2000-12-29 2003-09-26 Air Liquide Procede de traitement d'un gaz par absorption et installation correspondante
US6517610B1 (en) 2001-11-13 2003-02-11 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Microelectromechanical gas concentrator
JP4301452B2 (ja) * 2003-02-18 2009-07-22 サンビオー２ カンパニー，リミティド 気体濃縮方法およびその装置
US6887301B2 (en) * 2003-06-04 2005-05-03 H2Gen Innovations, Inc. Flow control in pressure swing adsorption systems
US20090065007A1 (en) * 2007-09-06 2009-03-12 Wilkinson William R Oxygen concentrator apparatus and method
US8616207B2 (en) 2010-09-07 2013-12-31 Inova Labs, Inc. Oxygen concentrator heat management system and method
US20120055474A1 (en) 2010-09-07 2012-03-08 Wilkinson William R Methods and systems for providing oxygen enriched gas
US9440036B2 (en) 2012-10-12 2016-09-13 InovaLabs, LLC Method and systems for the delivery of oxygen enriched gas
EP4249104A3 (en) 2012-10-12 2023-10-04 Inova Labs, Inc. Oxygen concentrator systems and methods
NZ707159A (en) 2012-10-12 2018-06-29 Inova Labs Inc Dual oxygen concentrator systems and methods
US9440179B2 (en) 2014-02-14 2016-09-13 InovaLabs, LLC Oxygen concentrator pump systems and methods
FR3034027B1 (fr) 2015-03-26 2018-11-16 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procede de production d'oxygene par vpsa comprenant 4 adsorbeurs
FR3034026B1 (fr) * 2015-03-26 2018-11-16 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procede de production d'oxygene par vpsa
FR3042424B1 (fr) 2015-10-16 2019-07-26 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Dispositif d'epuration vertical
WO2017192660A1 (en) 2016-05-03 2017-11-09 Inova Labs, Inc. Method and systems for the delivery of oxygen enriched gas

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3636679A (en) * 1971-01-04 1972-01-25 Union Carbide Corp Selective adsorption gas separation process
US3738087A (en) * 1971-07-01 1973-06-12 Union Carbide Corp Selective adsorption gas separation process
JPS5399091A (en) * 1977-02-10 1978-08-30 Osaka Sanso Kougiyou Kk Method of concentrating oxygen gas
US4340398A (en) * 1981-05-20 1982-07-20 Union Carbide Corporation Pressure swing adsorption recovery
US4440548A (en) * 1982-04-19 1984-04-03 Calgon Carbon Corporation Pressure swing absorption system
DE3222560A1 (de) * 1982-06-16 1983-12-22 Bergwerksverband Gmbh, 4300 Essen Verfahren zur abtrennung und gewinnung von relativ stark an adsorptionsmitteln adsorbierbaren gasen aus ansonsten im wesentlichen nur leichter adsorbierbare gase enthaltenden gasgemischen sowie anlage zum durchfuehren dieses verfahrens
FR2535981A1 (fr) * 1982-11-12 1984-05-18 Air Liquide Procede et installation de separation par adsorption d'un gaz composite
FR2584307B1 (fr) * 1985-07-08 1989-10-20 Air Liquide Procede de traitement d'un melange gazeux par adsorption
US5051115A (en) * 1986-05-21 1991-09-24 Linde Aktiengesellschaft Pressure swing adsorption process
FR2599274B1 (fr) * 1986-06-02 1988-08-26 Air Liquide Procede et installation de separation d'un melange gazeux par adsorption.
JPS63166702A (ja) * 1986-12-26 1988-07-09 Osaka Oxygen Ind Ltd 酸素ガス濃縮法
JPH0779940B2 (ja) * 1987-09-16 1995-08-30 日本酸素株式会社 吸着分離法
US4810265A (en) * 1987-12-29 1989-03-07 Union Carbide Corporation Pressure swing adsorption process for gas separation
JP2683806B2 (ja) * 1988-03-17 1997-12-03 住友精化株式会社 濃縮酸素回収方法
FR2633847B1 (fr) * 1988-07-08 1991-04-19 Air Liquide Procede de traitement d'un melange gazeux par adsorption
DE3829584A1 (de) * 1988-09-01 1990-03-08 Bayer Ag Trennung von gasgemischen durch vakuum swing adsorption in einem zwei-adsorber-system
US5002591A (en) * 1988-10-14 1991-03-26 Vbm Corporation High efficiency PSA gas concentrator
US4915711A (en) * 1989-05-18 1990-04-10 Air Products And Chemicals, Inc. Adsorptive process for producing two gas streams from a gas mixture
FR2647431B1 (fr) * 1989-05-24 1991-08-16 Air Liquide Procede et installation de production d'oxygene gazeux sous haute pression
US5042994A (en) * 1990-05-25 1991-08-27 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Control of pressure swing adsorption operations

Also Published As

Publication number Publication date
FI915172A0 (fi) 1991-11-01
FI96181B (fi) 1996-02-15
EP0471064A1 (fr) 1992-02-19
US5223004A (en) 1993-06-29
CA2054199A1 (fr) 1991-09-03
EP0471064B1 (fr) 1996-07-10
ES2089202T3 (es) 1996-10-01
JPH04505448A (ja) 1992-09-24
WO1991012874A1 (fr) 1991-09-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI96181C (fi) Menetelmä hapen tuottamiseksi erottamalla sitä ilmasta adsorptiolla
JP3232003B2 (ja) 圧力スイング式吸着法における還流
KR100289876B1 (ko) 대용량 진공 압력 순환 흡착 방법 및 시스템
EP0860195B1 (en) System for energy recovery in a vacuum pressure swing adsorption apparatus
FI81966C (fi) Foerbaettrat adsorptionsfoerfarande med trycksvaengning.
US6287366B1 (en) Process for the production of oxygen by adsorption with transatmospheric pressure variation
EP0681859B1 (en) Vacuum swing adsorption process with mixed repressurization and provide product depressurization
US5393326A (en) Process for the production of a gas with a substantial oxygen content
JPH0263522A (ja) 吸着によるガス混合物の処理方法
US4566881A (en) Process and apparatus for producing oxygen with a low proportion of argon from air
US5772737A (en) Process for treating a gas mixture by pressure swing adsorption
EP0791388A2 (en) VSA adsorption process with energy recovery
US5906674A (en) Process and apparatus for separating gas mixtures
US5529611A (en) Process for the treatment of a gaseous mixture by adsorption with pressure variation
JPS6213047B2 (fi)
US6090185A (en) Process for gas separation by adsorption with variable production rate
US5549733A (en) Process for the production of a gas by adsorption
US5968233A (en) Method and plant for the treatment of a gas mixture by pressure-swing adsorption
US5421163A (en) Process for the combined production of nitrogen and oxygen with adjustable flows
JP3165964B2 (ja) 圧力変動吸着式ガス分離方法
JPH0780231A (ja) 圧力スイング吸着設備の操業方法
JP2001276550A (ja) 圧力変動吸着分離方法及び装置
CN111989148B (zh) 经由o2 vsa生产氧气、最小化阀的打开和关闭的方法
JPH11292506A (ja) 低圧酸素濃縮法
CA2259660A1 (en) Method for the adsorptive separation of air

Legal Events

Date Code Title Description
BB Publication of examined application
MM Patent lapsed