NL9200121A - Oxygen@ enrichment of air for combustion processes - Google Patents

Oxygen@ enrichment of air for combustion processes Download PDF

Info

Publication number
NL9200121A
NL9200121A NL9200121A NL9200121A NL9200121A NL 9200121 A NL9200121 A NL 9200121A NL 9200121 A NL9200121 A NL 9200121A NL 9200121 A NL9200121 A NL 9200121A NL 9200121 A NL9200121 A NL 9200121A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
air
flow
vessel
oxygen
combustion
Prior art date
Application number
NL9200121A
Other languages
Dutch (nl)
Original Assignee
Roberto Giorgini
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 Roberto Giorgini filed Critical Roberto Giorgini
Priority to NL9200121A priority Critical patent/NL9200121A/en
Publication of NL9200121A publication Critical patent/NL9200121A/en

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
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M27/00—Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like
    • F02M27/02—Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like by catalysts
    • 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
    • B01D2253/25—Coated, impregnated or composite adsorbents
    • 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
    • B01D2253/30—Physical properties of adsorbents
    • B01D2253/302—Dimensions
    • B01D2253/308—Pore size
    • 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
    • B01D2259/403—Further details for adsorption processes and devices using three beds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/45—Gas separation or purification devices adapted for specific applications
    • B01D2259/4566—Gas separation or purification devices adapted for specific applications for use in transportation means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B43/00—Engines characterised by operating on gaseous fuels; Plants including such engines
    • F02B43/10—Engines or plants characterised by use of other specific gases, e.g. acetylene, oxyhydrogen

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

Atmospheric air is supplied at a pressure of pref. 4 bar via a compressor or turbocharger (1), pref. driven by exhaust gases, through a pipe (2) and valve (4) to a chamber (3), contg. a synthetic zeolite of pref. sodium-aluminium-silicate of the type, Sodalite X, having the formula Na12((AlO2)12(SiO2)12).xH2O (I) and having a pore diameter of 4.1 Angstrom. The pore diameter is such that, during the passage of compressed air through the porous structure, nitrogen is adsorbed whilst oxygen passes through resulting in up to approximately 97 vol.% oxygen content at exit. The oxygen-rich gas then passes through a valve (6) and is supplied to the fuel mixt. chamber or combustion chamber of the engine after further compression in a second compressor (7).

Description

Roberto Giorgini, te Zuid-Beijerland (NL).Roberto Giorgini, in Zuid-Beijerland (NL).

Werkwijze en inrichting voor het verrijken van lucht met zuurstof voor verbrandingsprocessen.Method and device for enriching air with oxygen for combustion processes.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het verrijken van lucht,die voor een verbrandingsproces wordt aangezogen, met zuurstof.The present invention relates to a method for enriching air, which is drawn in for a combustion process, with oxygen.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een inrichting voor de practische uitvoering van deze werkwijze.The invention also relates to a device for the practical implementation of this method.

De conventionele verbrandingsreacties, die alom worden toegepast voor verwarming, voor het instand houden van chemische en fysische procédés en voor het aandrijven van krachtwerktuigen^worden uitgevoërd met atmosferische lucht. De atmosfeer bevat slechts ca. 20% zuurstof en voor het overige kooldioxyde, stikstof, edelgassen en wisselende hoeveelheden waterdamp.Conventional combustion reactions widely used for heating, maintaining chemical and physical processes and driving power tools are performed with atmospheric air. The atmosphere contains only about 20% oxygen and the rest contains carbon dioxide, nitrogen, noble gases and varying amounts of water vapor.

Het stikstofgehalte bedraagt ongeveer B0%, waardoor het rendement van de verbrandingsreactie,betrokken op de atmosferische lucht,gering blijft.The nitrogen content is about B0%, so that the efficiency of the combustion reaction, based on atmospheric air, remains low.

Als gevolg van de adiabatische drukverhouding en de hoge temperatuur worden bovendien in de reactieruimten van krachtwerktuigen stikstofoxyden gevormd, die giftig en corrosief zijn, en koolmonoxyde,dat zeer giftig is, zodat niet alleen het rendement ongunstig is^doch bovendien het leefmilieu ernstig wordt geschaad.In addition, due to the adiabatic pressure ratio and the high temperature, nitrogen oxides, which are poisonous and corrosive, and carbon monoxide, which are very toxic, are formed in the reaction spaces of power tools, so that not only the yield is unfavorable, but also the environment is seriously damaged.

Het overwegende volume van de atmosferische stikstof is bovendien de oorzaak,dat de reactieruimten, zoals de cylinders van motoren, veel groter moeten zijn dan vereist zou zijn.als de stikstof in het verbrandings-mengsel niet aanwezig was,of althans sterk verminderd zou kunnen worden.Moreover, the prevailing volume of atmospheric nitrogen causes the reaction spaces, such as the cylinders of engines, to be much larger than would be required if the nitrogen was not present in the combustion mixture, or at least could be greatly reduced. .

Om zuivere zuurstof voor fysische of chemische toepassingen te verkrijgen, kan het luchtmengsel in een tegenstroomkringloop door compressie en dilatatie tot zeer lage temperaturen worden afgekoeld, waarbij gebruik wordt gemaakt van het Joule-Kelvin-effect, en vervolgens gefractionneerd (Linde-procédé).In order to obtain pure oxygen for physical or chemical applications, the air mixture can be cooled to very low temperatures in a countercurrent cycle by compression and dilation, using the Joule-Kelvin effect, and then fractionated (Linde process).

Dit procédé is te kostbaar om voor een verrijking van lucht met zuurstof voor verbrandingsprocessen te worden toegepast.This process is too expensive to use for oxygen enrichment of air for combustion processes.

Om althans de afgassen (rookgassen) van tijdens de verbranding gevormde stikstofoxyden te bevrijden, werd een procédé ontwikkeld, waarbij ammoniak in het afgas wordt gespoten,waarna het mengsel bij ca. 130°C over een boriumfluoride-catalysator wordt geleid, waar de stikstofverbindingen worden omgezet in stikstof en water (Shell-Denox-procédé).In order to free at least the waste gases (flue gases) from nitrogen oxides formed during combustion, a process was developed in which ammonia is injected into the waste gas, after which the mixture is passed over a boron fluoride catalyst at approx. 130 ° C, where the nitrogen compounds are converted into nitrogen and water (Shell-Denox process).

Het rendement van de energiewinning wordt echter ook hierdoor uiteraard niet verbeterd.However, this does not, of course, improve the efficiency of energy production either.

Om de genoemde nadelen te ondervangen,werd nu een inrichting ontwikkeld, die geschikt is voor een methode om de lucht,die voor verbranding met een brandstof vereist is, voor de vermenging met de brandstof zodanig te kunnen behandelen, dat zij nog slechts zeer weinig stikstof bevat, als zij met de brandstof in contact komt.To overcome the drawbacks mentioned, a device has now been developed which is suitable for a method of treating the air, which is required for combustion with a fuel, before mixing with the fuel, in such a way that they only have very little nitrogen if it comes in contact with the fuel.

De verkrijging van zuurstof met slechts een gering gehalte aan stikstof biedt dus voor verbrandings-installaties van stationnaire warmte-kracht-centrales het grote voordeel,dat investeringen worden verlaagd, het rendement wordt verhoogd, en het leefmilieu door de afgassen aanzienlijk minder wordt belast.Obtaining oxygen with only a low nitrogen content therefore offers the great advantage for combustion plants of stationary combined heat and power plants that investments are reduced, yields are increased, and the environment is considerably less burdened by the waste gases.

Het is voorts mogelijk een inrichting volgens de uitvinding te koppelen aan de lucht-toevoerzijde van verbrandingsmotoren van automobielen en schepen. Zowel Otto- als Dieselmotoren met elk gewenst vermogen kunnen van een inrichting als in het volgende beschreven worden voorzien.It is further possible to couple a device according to the invention to the air supply side of combustion engines of cars and ships. Both Otto and Diesel engines of any desired power can be equipped with a device as described below.

Volgens de onderhavige uitvinding wordt gebruik gemaakt van de fysische adsorbtie-eigenschap van synthetische zeolieten van natriumaluminium-silicaat en kalium-aluminiumsilicaat Type 13X(zie formuleblad).According to the present invention, use is made of the physical adsorption property of synthetic zeolites of sodium aluminum silicate and potassium aluminum silicate Type 13X (see formula sheet).

De hiervoor geschikte zeolieten bestaan uit kooivormige structuren van silicaatmoleculen van het Sodaliet-type, die een holle ruimte bezitten van ca. 11¾ en poriëhvormige openingen van ca. 4¾ diameter (zie afbeelding figuur 1).The suitable zeolites consist of cage-shaped structures of silicate molecules of the Sodalite type, which have a cavity of approx. 11¾ and pore-shaped openings of approx. 4¾ diameter (see figure 1).

Als het zeolietmateriaal in een houder als een bed wordt gebracht, en de lucht onder een druk van ca. 4 bar door dit bed wordt geleid, worden de stikstofmoleculen in de holle ruimten van de zeoliet geadsorbeerd en de zuurstofmoleculen doorgelaten.When the zeolite material is placed in a container as a bed, and the air is passed through this bed under a pressure of about 4 bar, the nitrogen molecules are adsorbed in the cavities of the zeolite and the oxygen molecules are let through.

Dit verschijnsel wordt veroorzaakt, doordat de diameter van het zuurstof- molecuul (02) 2.8 A bedraagt en de diameter van het stikstofmolecuul 3. 0 £ bedraagt, terwijl de valentie van de stikstofatomen 3 en de valentie van de zuurstofatomen 2 is, waarbij bovendien het dipoolmoment, de polariseerbaarheid en het quadrupelmoment van de stikstofmoleculen tot een vrij sterke aantrekking aan de zuurstofringen van de alkali-aluminiumsilicaten van het sodaliettype aanleiding geven, terwijl dit · voor de zuurstofmoleculen tnolecuuldynaraisch aan de bedoelde ringstructuren als gevolg van electrostatische afstoting juist niet het geval is. Fenomenologische beschouwing van dit verschijnsel heeft ertoe geleid, dat een inrichting volgens de onderhavige uitvinding kon worden geconstrueerd, die keerstroomhouders voor een reciprocerend stromingssysteem van de toevoer van onverrijkte lucht, van afvoer van de zuurstofrijke lucht en van gedesorbeerde stikstof omvat.This phenomenon is caused by the diameter of the oxygen molecule (02) being 2.8 Å and the diameter of the nitrogen molecule being 3.0 3., while the valency of the nitrogen atoms is 3 and the valency of the oxygen atoms, additionally the the dipole moment, the polarizability and the quadruple moment of the nitrogen molecules give rise to a fairly strong attraction to the oxygen rings of the alkali aluminum silicates of the sodalite type, while for the oxygen molecules this is precisely the case with the intended ring structures as a result of electrostatic repulsion . Phenomenological consideration of this phenomenon has led to the construction of a device according to the present invention comprising reversible flow receptacles for a reciprocating flow system of the supply of unenriched air, of exhaust of the oxygen-rich air and of desorbed nitrogen.

De bedden voor de alkalialuminiumsilicaat-zeoliet kunnen horizontaal op platen in deze houders worden aangebracht of, volgens een alternatieve belichaming van de inrichting,in verticale zuilen op zeefplaten worden gestapeld. Het aantal zeefplaten en de hoogte van de zuilen wordt,afhankelijk van te verwerken volumes en stromingssnelheden, druk en temperatuur, berekend volgens de methode voor adsorbtieinrichtingen; als aangegeven in W.L.McCabe en J.C.Smith, "Unit Operations of Chemical Engineering", McGraw-Hill, London-New York,5 ed.,p. 657 e.v.The alkali aluminum silicate zeolite beds can be horizontally mounted on plates in these containers or, in an alternative embodiment of the device, stacked in vertical columns on screen plates. The number of sieve plates and the height of the columns, depending on the volumes to be processed and flow rates, pressure and temperature, are calculated according to the adsorber method; as indicated in W.L. McCabe and J.C. Smith, "Unit Operations of Chemical Engineering", McGraw-Hill, London-New York, 5 ed., p. 657 ff.

De werkwijze volgens de uitvinding is gekenmerkt door lineaire of turbulente doorleiding van de lucht met adsorbtie van de stikstof in het bed van de zeoliet, gevolgd door desorbtie in omgekeerde richting van de stikstof, door ontlaten ingevolge drukverlaging door aanzuiging.The process of the invention is characterized by linear or turbulent passage of the air with adsorption of the nitrogen in the bed of the zeolite, followed by reverse desorption of the nitrogen, by annealing due to suction pressure drop.

Het intermitterend scheiden door adsorbtie van de stikstof, afvoeren van het zuurstofrijke gas en het afvoeren door desorbtie van de stikstof wordt in de installatie geregeld door kleppen in de leidingen,die bestuurd worden door sensoren,die een signaal naar de instelling van de kleppen doorgeven.The intermittent separation by adsorption of the nitrogen, discharge of the oxygen-rich gas and removal by desorbation of the nitrogen are controlled in the installation by valves in the pipes, which are controlled by sensors, which transmit a signal to the setting of the valves.

De sensor in de leiding van de afvoer van het zuurstofrijke gas geeft het signaal voor sluiten van de klep voor toevoer van lucht in de betreffende houder, zodra de zuurstofconcentratie in de afvoer van de leiding voor het zuurstofrijke gas beneden een ingestelde waarde daalt. Tegelijk wordt de klep in de leiding van toevoer van lucht naar de. houder met een gedesorbeerd bed geopend, en de klep voor het ontlaten van het belaste bed geopend.The sensor in the oxygen-rich gas discharge pipe gives the signal for closing the air supply valve in the relevant container as soon as the oxygen concentration in the oxygen-rich gas pipe discharge drops below a set value. At the same time, the valve in the line of supply of air to the. container with a desorbed bed opened, and the loaded bed relief valve opened.

Het electronische circuit voor de regeling van de kleppen en de besturing daarvan door sensoren is betrekkelijk eenvoudig en kan volgens bekende criteria worden aangebracht.The electronic circuit for controlling the valves and controlling them by sensors is relatively simple and can be arranged according to known criteria.

Het resultaat is, dat men vrijwel continu een gasmengsel met ca. 97 vol.% zuurstof verkrijgt.The result is that a gas mixture with about 97% by volume of oxygen is obtained almost continuously.

Verbrandingsmotoren van het type Ottomotoren (benzine), Dieselmotoren (olie), en gasmotoren (LPG en aardgas) geven hierdoor een beter rendement. Het is bekend, dat bij de verbranding van het brandstof-luchtmengsel in de cylinder slechts een gedeelte van het mengsel kan verbranden om de bewegingsenergie te leveren. Hierdoor is het rendement ten opzichte van de in de brandstof aanwezige energie betrekkelijk gering.Combustion engines of the type Ottomotors (petrol), Diesel engines (oil), and gas engines (LPG and natural gas) give a better efficiency. It is known that upon combustion of the fuel-air mixture in the cylinder, only part of the mixture can burn to provide the kinetic energy. As a result, the efficiency relative to the energy contained in the fuel is relatively low.

Opgevoerde compressieverhoudingen kunnen aan deze thermodynamische oorzaken weinig verbeteren, terwijl een aanzienlijke uitstoot aan zeer giftige verbrandingsproducten blijft bestaan.Increased compression ratios can improve little on these thermodynamic causes, while a significant emission of highly toxic combustion products remains.

Als voornaamste oorzaak van deze ongewenste toestand werd onderkend, dat de aangezogen atmosferische lucht nagenoeg 80 vol% stikstof bevat, die aan de beoogde verbranding niet deelneemt, doch zelf gedeeltelijk omgezet wordt tot de zeer giftige stikstofoxyden, welke met water schadelijke agressieve zuren vormen. Door deze onvolkomen verbrandingsreactie wordt bovendien een hoog gehalte aan koolmonoxyde gevormd, dat een bijzonder hoge bedreiging voor de gezondheid toevoegt.As the main cause of this undesired state, it has been recognized that the atmospheric air drawn in contains substantially 80% by volume of nitrogen, which does not participate in the intended combustion, but itself is partly converted into the highly toxic nitrogen oxides, which form harmful acids with harmful water. Moreover, this imperfect combustion reaction produces a high carbon monoxide content, which adds a particularly high health threat.

Deze nadelen zouden kunnen worden ondervangen door stoechiometrische hoeveelheden van de brandstof en zuurstof aan de cylinder van de motor toe te voeren. Om echter bij voorbeeld een waterstofmotor te bedrijven met zuivere waterstof en zuurstof, zoals dit in brandstofelementen plaatsvindt, zijn de installaties te zwaar en te duur en is de levensduur te gering.These drawbacks could be overcome by supplying stoichiometric amounts of the fuel and oxygen to the engine cylinder. However, in order to, for example, operate a hydrogen engine with pure hydrogen and oxygen, such as this takes place in fuel elements, the installations are too heavy and too expensive and the service life is too short.

Brandstofaanzuig- evenals brandstofin3puitpompen voor de cylinders leveren eveneens geen oplossing voor het probleem van de onvolledige enthalpie-omzetting van cylindermotoren, omdat ook daarbij het gehalte aan stikstof niet kan worden verminderd of vermeden. Ook de turbocharger biedt daarvoor geen oplossing.Fuel suction and fuel injection pumps for the cylinders also do not solve the problem of incomplete enthalpy conversion of cylinder engines, since the nitrogen content cannot be reduced or avoided in this case either. The turbocharger also offers no solution.

Volgens de onderhavige uitvinding wordt de stikstof van de atmosferische lucht vóór het intreden in de verbrandingskamer van de zuurstof gescheiden door middel van een scheidingsbed, bestaande uit een geschikte synthetische zeoliet, waar de lucht doorstroomt.Door de bindende eigenschap van de zeoliet wordt stikstof teruggehouden en zuurstof doorgelaten.According to the present invention, the nitrogen from the atmospheric air is separated from the oxygen before entering the combustion chamber by means of a separating bed consisting of a suitable synthetic zeolite through which the air flows. Due to the binding property of the zeolite, nitrogen is retained and oxygen passed through.

Door drie houders met omschakeling van de stromingsrichting toe te passen, kan intermitterend een scheiding en regeneratie door ontlaten worden bereikt.By using three holders with flow direction switch, separation and regeneration by annealing can be achieved intermittently.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de bijgaande figuren. Figuur 1 toont de structuur van een synthetische zeoliet van kalium- of natriumaluminiumsilicaat van het type als weergegeven op het formuleblad. Figuur 2 toont een schematische afbeelding van een inrichting voor de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding.The invention is further elucidated with reference to the annexed figures. Figure 1 shows the structure of a synthetic zeolite of potassium or sodium aluminum silicate of the type shown on the formula sheet. Figure 2 shows a schematic representation of a device for the method according to the present invention.

In figuur 1 ziet men de koolvormige kristalstructuur van de beschreven zeoliet met holle ruimte en poriën.Figure 1 shows the carbon crystal structure of the cavity zeolite described with pores.

In figuur 2 worden de belangrijkste onderdelen van een uitvoeringsvoor-beeld van een inrichting voor een werkwijze als in het voorafgaande beschreven getoond.Figure 2 shows the main parts of an exemplary embodiment of a device for a method as described above.

Daarin is het volgende weergegeven: (1) een compressor of (alternatief bij verbrandingsmotoren) een turbocharger, die comprimeert en wordt aangedreven door de geëxpandeerde afvoer- of uitlaatgassen. (2) is de leiding naar de doorstroomvaten,waarin zich de zeolietbedden bevinden. (3) zijn de doorstroomvaten (in dit voorbeeld 3 stuks; ook meer zijn mogelijk). (4) zijn de kleppen,die worden geopend voor de adsorbtie-fase. (5) zijn de kleppen,die geopend worden voor de desorbtiefase. (6) zijn de kleppen in de leiding,die het verrijkte gas naar de meng-ruimte voor de brandstof respectievelijk de verbranding leidt. (7) is een tweede compressor (alternatief) voor het verrijkte gas. (8) is een aanzuigpomp voor de desorbtie en afvoer van de stikstof.It shows the following: (1) a compressor or (alternatively for combustion engines) a turbocharger, which compresses and is driven by the expanded exhaust or exhaust gases. (2) is the conduit to the flow-through vessels in which the zeolite beds are located. (3) are the flow-through vessels (in this example 3 pieces; more are also possible). (4) are the valves which are opened for the adsorption phase. (5) are the valves that are opened for the desorption phase. (6) are the valves in the line, which direct the enriched gas to the mixing space for the fuel and combustion, respectively. (7) is a second compressor (alternative) for the enriched gas. (8) is a suction pump for the desorbtion and discharge of the nitrogen.

In een proefinstallatie met 2.5 kg natriumaluminiumsilicaat-zeoliet als bed in elke houder en 13 sec. omschakeltijd werden 22 1/min lucht met 50 vol.% Og geproduceerd.In a test installation with 2.5 kg sodium aluminum silicate zeolite as bed in each container and 13 sec. changeover time, 22 rpm air with 50 vol.% Og were produced.

Met kaliumaluminiumsilicaat-zeoliet van het type X kan het zuurstofgehalte verder worden verhoogd.With type X potassium aluminum silicate zeolite, the oxygen content can be further increased.

Bij een doorstroming van 7 1/min. en een stroomsnelheid van 15 m/min. kon een zuurstofgehalte van 97 vol.% worden bereikt.At a flow of 7 1 / min. and a flow velocity of 15 m / min. an oxygen content of 97% by volume could be achieved.

Voor een complete verbrandingsreactie van koolwaterstoffen als energiebron voor een krachtwerktuig is dan slechts 1/5 van het volume van onbehandelde lucht vereist (Vgl. Johnson-Auth, "Fuels and Combustion Handbook", Mc Graw Hill, New York,1951, p. 286).For a complete combustion reaction of hydrocarbons as a power source for a power tool, only 1/5 of the volume of untreated air is then required (Cf. Johnson-Auth, "Fuels and Combustion Handbook", Mc Graw Hill, New York, 1951, p. 286. ).

Het afgas bestaat uit kooldioxyde en waterdamp.The waste gas consists of carbon dioxide and water vapor.

De gedesorbeerde stikstof kan als inertgas worden gebruikt of in de atmosfeer worden teruggeleid.The desorbed nitrogen can be used as an inert gas or returned to the atmosphere.

De werkwijze en inrichting zijn niet beperkt tot de toepassing als in het voorafgegane beschreven.The method and device are not limited to the application as described above.

De houders kunnen ook worden gevuld met zeolietkorrels, waarvan een deel der alkali-ionen door uitwisseling met calcium-ionen is vervangen, zodat een vulling met materiaal van het Faujaziet- of van het Chabaziet-type (A,X of Y ) met grotere poriëndiameter daarin werkzaam is, waarbij voor de gassenscheiding andere parameters gelden.The containers can also be filled with zeolite granules, part of the alkali ions of which have been replaced by exchange with calcium ions, so that a filling with material of the Faujazite or of the Chabazite type (A, X or Y) with larger pore diameter is active therein, with different parameters applying to gas separation.

Claims (6)

Conclusies sConclusions s 1. Werkwijze voor de behandeling van lucht in een systeem voor een t * verbrandingsproces als energiebron, door de lucht voor de toevoer te verrijken met zuurstof, met het kenmerk, dat men de lucht in een doorstroomvat door tenminste een bed van korrelvormige gekristalliseerde synthetische zeoliet van natriumaluminiumsilicaat van het Sodaliettype X met formule I en een poriëndiameter van 4.1 X leidt, zodat stikstof wordt geadsorbeerd en zuurstof doorstroomt, terwijl men tegelijkertijd tenminste een reeds met stikstof geadsorbeerd bed van deze zeoliet door drukverlaging desorbeert, waarna de volgorde door sensorbestuurde kleppen wordt omgekeerd.Method for the treatment of air in a system for a t * combustion process as an energy source, by enriching the air before supply with oxygen, characterized in that the air is passed in a flow-through vessel through at least one bed of granular crystallized synthetic zeolite of sodium aluminum silicate of the Sodalite type X of formula I and having a pore diameter of 4.1 X so that nitrogen is adsorbed and oxygen flows through, while at the same time desorbing at least one bed of this zeolite already adsorbed with nitrogen, after which the sequence is reversed by sensor-controlled valves . 2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de lucht in het doorstroomvat wordt geperst met behulp van een compressor of met behulp van een turbo-charger, die door uitlaatgassen wordt aangedreven .Method according to claim 1, characterized in that the air is forced into the flow-through vessel by means of a compressor or by means of a turbo-charger, which is driven by exhaust gases. 3. Werkwijze volgens conclusies 1 en 2, met het kenmerk, dat men het doorstroomvat tijdens de desorbtie door middel van een verwarmings-mantel verwarmt.Method according to claims 1 and 2, characterized in that the flow-through vessel is heated by means of a heating jacket during the desorption. 4. Werkwijze volgens een of meer der conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de inleiding van lucht in het doprstroomvat voor de adsorbtie en de drukverlaging in het andere doorstroomvat voor de desorbtie wordt geregeld door kleppen,die bestuurd worden door een electronische sensor,die zich bevindt in de leiding van elk doorstroomvat en de mengruimte voor de verbranding.Method according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the introduction of air into the capillary flow vessel for the adsorption and the pressure drop in the other flow-through vessel for the desorption is controlled by valves controlled by an electronic sensor which is located in the conduit of each flow-through vessel and the combustion mixing chamber. 5- Inrichting voor de verrijking van lucht voor een verbrandingsreactie, met het kenmerk, dat de inrichting een compressor en tenminste twee doorstroomvaten, die gedeeltelijk gevuld zijn met een korrelvormige gekristalliseerde synthetische zeoliet van Natriumaluminiumsilicaat van het Sodaliettype X met een poriëndiameter van 4.1 A, een aanzuigende pomp voor de desorbtie, kleppen die bestuurd worden door een electronische sensor in de leiding van elk doorstroomvat en een transportleiding naar de mengruimte voor de verbranding omvat.5- Air enrichment device for a combustion reaction, characterized in that the device comprises a compressor and at least two flow-through vessels, which are partially filled with a granular crystallized synthetic zeolite of Sodalite type X with a pore diameter of 4.1 A, a suction desorbent pump, valves controlled by an electronic sensor in the conduit of each flow-through vessel and a transport conduit to the mixing chamber for combustion. 6. Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de druk voor de adsorbtie ca. 4 bar bedraagt en de drukvermindering voor de desorbtie ca- 3 bar bedraagt. (Formuleblad). Formulebla 16. Device according to claim 5, characterized in that the pressure for the adsorption is about 4 bar and the pressure drop for the desorption is about 3 bar. (Formula sheet). Formula 1
Figure NL9200121AC00091
Figure NL9200121AC00091
NL9200121A 1992-01-23 1992-01-23 Oxygen@ enrichment of air for combustion processes NL9200121A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL9200121A NL9200121A (en) 1992-01-23 1992-01-23 Oxygen@ enrichment of air for combustion processes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL9200121A NL9200121A (en) 1992-01-23 1992-01-23 Oxygen@ enrichment of air for combustion processes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL9200121A true NL9200121A (en) 1993-08-16

Family

ID=19860339

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL9200121A NL9200121A (en) 1992-01-23 1992-01-23 Oxygen@ enrichment of air for combustion processes

Country Status (1)

Country Link
NL (1) NL9200121A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007034168A1 (en) * 2005-09-23 2007-03-29 David Tonery Air intake system
CN100334390C (en) * 2005-03-15 2007-08-29 北京交通大学 Oxygen enriching ion energy-saving device
WO2019120620A1 (en) * 2017-12-21 2019-06-27 Paolo Sangermano A closed cycle combustion system for endothermic engines

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100334390C (en) * 2005-03-15 2007-08-29 北京交通大学 Oxygen enriching ion energy-saving device
WO2007034168A1 (en) * 2005-09-23 2007-03-29 David Tonery Air intake system
WO2019120620A1 (en) * 2017-12-21 2019-06-27 Paolo Sangermano A closed cycle combustion system for endothermic engines
US11156153B2 (en) 2017-12-21 2021-10-26 Paolo SANGERMANO Closed cycle combustion system for endothermic engines

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4338101A (en) Process and apparatus for recovering hydrocarbons from inert gas-hydrocarbon vapor mixtures
Skarstrom Heatless fractionation of gases over solid adsorbents
US4343770A (en) Self-regenerating system of removing oxygen and water impurities from hydrogen gas
US5642630A (en) Process for solids waste landfill gas treatment and separation of methane and carbon dioxide
US4343629A (en) Process and apparatus for recovering hydrocarbons from air-hydrocarbon vapor mixtures
US4261716A (en) Apparatus for recovering hydrocarbons from air-hydrocarbon vapor mixtures
JP4745299B2 (en) Adsorption / desorption material of ammonia using a combination of specific metal halides, separation method and storage method
CN1059294A (en) Produce carbon dioxide and reclaim nitrogen and argon by-product by burnt gas
CA1125478A (en) Self-regenerating method and system of removing oxygen and water impurities from hydrogen gas
US20180116252A1 (en) Systems, components & methods for the preparation of carbon-neutral carbonated beverages
GB2203674A (en) Co2/n2 production process
CA2186976A1 (en) Ozone enriching method
NL9200121A (en) Oxygen@ enrichment of air for combustion processes
US11986766B2 (en) Installation and method for recovering gaseous substances from gas flows
RU2206375C1 (en) Commercial gaseous carbon dioxide production process
SU1068150A1 (en) Method of cleaning nitrogen and hydrogen controlled atmosphere from additives of carbon dioxide and moisture
CA1326342C (en) Production of carbon dioxide by combustion of landfill gas
KR100659355B1 (en) Manufacturing Method and Apparatus of High Purity Carbon Dioxide
NO742505L (en)
KR20240023427A (en) Ammonia Decomposition for Green Hydrogen
CN114768465B (en) Multistage cascade continuous solid adsorption carbon capturing system and operation method
JP2002326810A (en) Separation method and apparatus of ammonia using a metallic halide
US10080993B2 (en) Continuous fuel flow enhancer device for internal combustion engines
NO167259B (en) PROCEDURE FOR CONCERNING CONDUCT OF HEAT AND MASS TRANSFER AND USE OF THE PROCEDURE.
Soong et al. Novel amine enriched solid sorbents for carbon dioxide capture

Legal Events

Date Code Title Description
A1B A search report has been drawn up
BV The patent application has lapsed