WO1998001215A1 - Method for the adsorptive separation of air - Google Patents

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Gerhard Reiss
Heinrich Amlinger
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Bayer Aktiengesellschaft
Sgi-Prozesstechnik Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to an improved method for separating oxygen or nitrogen from air in the sense of vacuum swing adsorption
  • VSA vacuum-vacuum swing adsorption
  • PVSA pressure-vacuum swing adsorption
  • the preferred adsorption of nitrogen over oxygen is used, ie nitrogen in the air is adsorbed on the zeolite, the less strongly adsorbed components such as oxygen and argon are collected as a product when air flows through a zeolite bed at the outlet of this bed.
  • the desorption of the adsorbed nitrogen can e.g. by evacuating the fill. In this case one speaks of the VSA process
  • step a) is carried out at a pressure of 200 to 600 kPa and step b) is carried out at about 100 kPa with purging with part of the O 2 product (the pressures always relate to absolute values)
  • Vacuum pumps previously used for vacuum desorption are two- or three-stage rotary lobe blowers with displacement function (see EP 158 262) or water ring pumps, also based on a
  • centrifugal compressors that are used as vacuum pumps (see, for example, EP 575 591).
  • These compressors known as radial blowers, have the property that they are operated up to a pressure ratio of back pressure to suction pressure of about 2.6 can, but for their optimal use, that is, to achieve the lowest possible energy requirement, a certain ratio between suction pressure and discharge pressure is required.This is also known as the optimal pressure ratio ⁇ .
  • This pressure ratio ⁇ is around 1 6 to 1 7 with conventional radial blowers a radial blower is to be optimally used as a vacuum pump and the back pressure including the pressure loss of the downstream S chal 1 steam is equal to 1000 hPa, then a constant pressure of 625 or 588 hPa had to be set on the suction side.
  • the evacuation pressure within about a minute e from a highest level (P Des-) ), typically 950 hPa to a lowest value (Pn c -m ⁇ n ), e.g. 300 hPa, the use of only one radial blower as a single stage is not possible considering the optimal low energy input
  • the invention relates to a method for separating oxygen or
  • is brought to at least 0.6 times the ambient pressure, then in a desorption phase the adsorber containing the nitrogen or oxygen-coated adsorbent within a certain desorption time, in particular from 20 to 120 seconds, for the desorption of the adsorbed nitrogen or oxygen by means of the vacuum pump level of the higher pressure P l:) es.
  • the positive displacement pump connected in series pump the adsorber, the positive displacement pump being connected to the pressure side of the radial blower, and that during the series operation of the radial fan and the positive displacement pump, the positive displacement pump running to the pressure side is set or dimensioned such that the radial blower is on average during the evacuation phase optimal
  • the possible changeover of the pump arrangement from parallel to row is preferably carried out at an evacuation pressure P Dc 0 upstream of the radial fan, in particular when the evacuation pressure P Dcs 0 is at least the value formed from the pressure P () at the outlet of the pressure-side displacement pump divided by 0 65 * reached ⁇
  • Radial blowers and positive displacement pumps are preferably operated in series at the beginning of the evacuation phase
  • a preferred variant of the method according to the invention is characterized in that the pressure P cs . 0 in which the switch is made from parallel operation to series operation, is at least equal to the pressure P () at the outlet of the pressure-side displacement pump divided by 1.15 times the pressure ratio ⁇ of the radial fan
  • a particularly advantageous variant of the invention is characterized in that for a given initial evacuation pressure P Des . ] at the beginning of the desorption phase, the minimum evacuation pressure P Des m
  • the changeover of the pump arrangement from parallel operation to series operation can be controlled, for example, via a control system of the adsorption system according to a time specification or a pressure specification
  • the downstream vacuum pump has to operate according to the displacement principle at a pumping pressure below 0 25 of the ambient pressure, it can consist of two or three displacement pumps connected in series
  • FIG. 3 shows the characteristic curve and the pressure-dependent power consumption of a pumping station made up of radial blowers and rotary lobe blowers connected in series
  • FIG. 5 shows the diagram of a VSA system for carrying out the method according to the invention
  • the VSA system has the following components
  • the adsorbers A, B and C are filled with Ca zeolite A granules with a grain size of 1 to 2.5 mm, which is produced according to Example 2 from the published patent application EP-A 0 170 026.
  • the nitrogen adsorption on these granules is 1000 hPa and 25 ° C 14 Nl / kg the oxygen adsorption 4.3 Nl / kg
  • the nominal diameter of the adsorbent was 1 000 mm, the height of the rubble of the total fill was 2200 mm.
  • a 20 cm layer of silica gel was attached to the inlet of the adsorber.
  • the height of the rubble of the zeolite granules was 200 cm, the weight of the zeolite was 1 000 kg
  • the adsorbers A, B, C are operated in cycles.
  • valve 15 A on adsorber A is open. Only valves I2C and 13C are open on adsorber C. Sucked in by pumping station V10, O - rich gas flows from adsorber A via valve 15A, open control valve 17 ABC and valve 13C in adsorber C The pressure in adsorber A thus drops from the adsorption pressure to a lower pressure P D s , (relaxation phase) In adsorber C, the evacuation is ended, the pressure in adsorber C falling from the final pressure increases to a higher pressure
  • Adsorber B begins with the air separation (adsorption phase), that is, ambient air passes through valve I IB into adsorber B, 0 -, - real product gas leaves the adsorber via valve 14B and is discharged with compressor G10 to the product supply (not shown)
  • Valve 15A on adsorber A is closed again and only valve 12A is open.
  • adsorber A becomes pressurized by P es. , sucked to the pressure Po e - mm with the vacuum pump VI 0.
  • the adsorber B is in the adsorption phase, ie the valves I IB and 15B are open.
  • the valves 18 ABC, 16ABC and 13C open the adsorber C with O 2 -re ⁇ chem Gas filled
  • valve 13C Only valve 13C is open on adsorber C The full quantity is dimensioned so that at the end of this period the pressure in adsorber C almost reaches the adsorption pressure (covering phase) In the next cycle of the cycle, adsorber C separates the air (adsorption phase), in the third cycle of the cycle adsorber A, ie the two cycle times of 0-8 sec and 8-60 sec are repeated accordingly
  • the maximum adsorption pressure was always 1 100 hPa, the minimum evacuation pressure P ]) CS-mm was always 300 hPa.
  • the pressure P cs was compared, at the beginning of the evacuation step. In the first variant, this starting pressure was 950 hPa and compared to it 800 hPa was the pressure at the outlet of the pump stand (P 0 & ambient pressure including the strau pressure of the muffler behind the pump stand) was on average 1050 hPa
  • Capacity at 300 hPa was about 1,000 m 3 / h
  • the characteristic curve of a two-stage rotary blower is shown in FIG. 2.
  • the second stage connected in series, has a 40% lower suction power at ambient pressure than the first stage on the suction side, depending on the gradation ratio. Between 1,000 hPa and 200 hPa, the suction power of the overall characteristic curve drops by about 10%. from
  • the evacuation pressure P Dc is achieved in that the valve 12C is closed in the above-mentioned time cycle of "0-8 sec", ie a pressure equalization or a partial pressure equalization between adsorber A and C takes place during this time evacuates the vacuum pump
  • the evacuation pressure P Dcs- ⁇ is achieved in that in the above-mentioned time cycle of "0 - 8 sec" on adsorber C only valve 12C is open, thereby adsorber C is evacuated to its final pressure.
  • Adsorber B is only Valve I IB opened, causing the air blower C10 to
  • the optimum starting pressure P es] for evacuation with a connected vacuum pump level is achieved relatively quickly by only using adsorber C in the time interval of "0 - 8 sec.” 98/01215. ,,.
  • valves 1 IB and 14B are open on adsorber B, whereby the air blower CIO fills the adsorber B with air and already produces O -, - rich gas.
  • the valves 12A and 15A are open fills the adsorber C via valves 15A, 17ABC and 13C.
  • the pressure in adsorber A drops rapidly to the desired optimal starting pressure P D - I re ' at ' v due to the vacuum pump VI 0 connected to valve 12A
  • Figure 6 gives the measured pressure curve at a starting pressure P I c;>. ] from 950 hPa again
  • the pumping station E) (series connection of radial blowers with rotary lobe compressors) with its low suction capacity at higher pressures has a relatively high pressure level in the suction process compared to type D (two-stage rotary lobe blowers)
  • the pumping station F (start with parallel operation of the radial blower and rotary lobe compressor) with its higher suction capacity at higher pressures has a relatively low pressure level in the extraction process compared to type D (two-stage rotary lobe blower), which suggests an unfavorable energy requirement
  • FIG. 7 shows the measured pressure curve at a starting pressure P Dcs.) Of 800 mbar. Compared to FIG. 6, the evacuation characteristics are not so far apart
  • the ambient pressure would be 1000 hPa and 50 hPa dynamic pressure

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Abstract

The invention concerns an improved method for the separation of oxygen or nitrogen from air according to the vacuum swing adsorption (VSA) process or pressure vacuum swing adsorption (PVSA) process using a vacuum pump system optimized for the desorption of the adsorbed air component. This system comprises a radial flow compressor and a vacuum pump operating according to the displacement principle, in particular a rotary piston compressor.

Description

Verfahren zur adsorptiven Trennung von LuftProcess for the adsorptive separation of air
Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Trennung von Sauerstoff- oder Stickstoff aus Luft im Sinne der Vakuum-Swing-AdsorptionThe present invention relates to an improved method for separating oxygen or nitrogen from air in the sense of vacuum swing adsorption
(VSA) bzw. Druck- Vakuum-Swing-Adsorption (PVSA) unter Einsatz eines für die Desorption des adsorbierten Luftbestandteils optimierten Vakuumpumpsystems(VSA) or pressure-vacuum swing adsorption (PVSA) using a vacuum pump system optimized for the desorption of the adsorbed air component
Die direkte Erzeugung von Sauerstoff aus Luft bei Umgebungstemperaturen wird industriell bereits umfangreich mit Molekularsieb-Zeolithen durchgeführtThe direct generation of oxygen from air at ambient temperatures is already carried out extensively industrially with molecular sieve zeolites
Hierbei wird die bevorzugte Adsorption von Stickstoff gegenüber Sauerstoff ausgenutzt, d h Stickstoff der Luft wird am Zeolith adsorbiert, die weniger stark adsorbierten Komponenten wie Sauerstoff und Argon werden beim Durchströmen von Luft durch eine Zeolithschuttung am Austritt dieser Schuttung als Produkt aufgefangen Die Desorption des adsorbierten Stickstoffs kann z B durch Evakuieren der Schuttung erfolgen. Für diesen Fall spricht man vom VSA-ProzeßHere, the preferred adsorption of nitrogen over oxygen is used, ie nitrogen in the air is adsorbed on the zeolite, the less strongly adsorbed components such as oxygen and argon are collected as a product when air flows through a zeolite bed at the outlet of this bed. The desorption of the adsorbed nitrogen can e.g. by evacuating the fill. In this case one speaks of the VSA process
(Vakuum Swing Adsorption), im Gegensatz zum ebenfalls bekannten PSA- Prozess (= Pressure Swing Adsorption) Ein kontinuierliches Verfahren erreicht man im VSA-Prozeß durch folgenden Verfahrensablauf(Vacuum swing adsorption), in contrast to the PSA process (= Pressure Swing Adsorption), which is also known. A continuous process can be achieved in the VSA process by the following procedure
a) Durchleiten von Luft durch eine Zeolithschuttung in den Einlaß eines Adsorbers bei z.B. Umgebungsdruck, am Auslaß des Adsorbers wird mita) Passing air through a bed of zeolite into the inlet of an adsorber in e.g. Ambient pressure, at the outlet of the adsorber
0.,-angereichtes Gas abgezogen,0., - enriched gas withdrawn,
b) Evakuieren der Schuttung am Einlaß mit einer Vakuumpumpe auf einen Druck von etwa 100 bis 400 hPa im Gegenstrom der Luftströmung, wobei eventuell gleichzeitig mit einem Teil des Produktes gespult wird,b) evacuating the fill at the inlet with a vacuum pump to a pressure of about 100 to 400 hPa in counterflow to the air flow, with a portion of the product possibly being coiled at the same time,
c) Befüllen der Schüttung mit O2-Produkt auf etwa Umgebungsdruck imc) filling the bed with O 2 product to about ambient pressure in the
Gegenstrom zur Luftströmung. Im PSA-Prozeß wird Schritt a) bei einem Druck von 200 bis 600 kPa durchgeführt und Schritt b) erfolgt bei etwa 100 kPa unter Spülung mit einem Teil des O2-Produktes (Die Drücke beziehen sich stets auf Absolutwerte)Counterflow to the air flow. In the PSA process, step a) is carried out at a pressure of 200 to 600 kPa and step b) is carried out at about 100 kPa with purging with part of the O 2 product (the pressures always relate to absolute values)
Bedingt durch diese drei Schritte arbeitet man üblicherweise mit drei getrenntenDue to these three steps, you usually work with three separate ones
Zeolithschüttungen, kurz Adsorber genannt, die zyklisch abwechselnd betrieben werden Es sind aber auch Trennverfahren mit Vakuumregeneration beschrieben, bei denen zwei Adsorber mit einem Produktspeicher zyklisch betrieben werden (US 397 696) oder auch nur ein Adsorber im Wechsel mit einem ProduktspeicherZeolite beds, called adsorbers for short, which are operated alternately in cycles However, separation processes with vacuum regeneration are also described, in which two adsorbers are operated cyclically with one product store (US 397 696) or only one adsorber alternates with one product store
Die Wirtschaftlichkeit dieser Anlagen wird durch die Investition wie Adsorp- tionsmittelmenge, Vakuumpumpengröße und insbesondere durch die Betriebskosten wie Stromverbrauch der Vakuumpumpe beeinflußt Ziel jeder Entwicklung ist deshalb die Optimierung zwischen Molekularsiebmenge, Vakuumpumpengroße und Energieverbrauch der Vakuumpumpe. Bisher eingesetzte Vakuumpumpen bei Vakuumdesorption sind zwei- bzw dreistufige Drehkolbengeblase mit Verdranger- funktion (siehe EP 158 262) oder Wasserringpumpen, ebenfalls basierend auf einerThe economic viability of these systems is influenced by the investment, such as the amount of adsorbent, the size of the vacuum pump, and especially by the operating costs, such as the power consumption of the vacuum pump. The aim of every development is therefore to optimize the molecular sieve volume, vacuum pump size and energy consumption of the vacuum pump. Vacuum pumps previously used for vacuum desorption are two- or three-stage rotary lobe blowers with displacement function (see EP 158 262) or water ring pumps, also based on a
Verd rangerwi rkungVerdangerwi rkung
Andere Verdichter, die ebenfalls herangezogen werden können, sind Zentrifugalkompressoren, die als Vakuumpumpen eingesetzt werden (siehe z.B EP 575 591 ) Diese als Radialgeblase bekannten Verdichter haben die Eigenschaft, daß sie bis zu einem Druckverhältnis von Gegendruck zu Saugdruck von etwa 2,6 betrieben werden können, aber für ihren optimalen Einsatz, d h , zur Erzielung eines möglichst geringen Energiebedarfs ein bestimmtes Verhältnis zwischen Ansaugdruck und Abgabedruck benotigen Man bezeichnet dies auch als optimales Druckverhalt- nis π Dieses Druckverhaltnis π liegt bei üblichen Radialgeblasen bei etwa 1 6 bis 1 7 Wenn deshalb ein Radialgeblase optimal als Vakuumpumpe eingesetzt werden soll und der Gegendruck einschließlich dem Druckverlust des nachgeschalteten S chal 1 dampf er s gleich 1000 hPa betragt, dann mußte an der Saugseite ein konstanter Druck von 625 bzw 588 hPa eingestellt werden Da aber bei VSA-Anlagen der Evakuierungsdruck innerhalb von etwa einer Minute von einem höchsten Niveau (PDes-)), typischerweise 950 hPa auf einen niedrigsten Wert (Pnc -mιn), z B 300 hPa abfällt, ist die Verwendung nur eines Radialgeblases als einzige Stufe unter Berücksichtigung des optimalen niedrigen Energieeinsatzes nicht möglichOther compressors that can also be used are centrifugal compressors that are used as vacuum pumps (see, for example, EP 575 591). These compressors, known as radial blowers, have the property that they are operated up to a pressure ratio of back pressure to suction pressure of about 2.6 can, but for their optimal use, that is, to achieve the lowest possible energy requirement, a certain ratio between suction pressure and discharge pressure is required.This is also known as the optimal pressure ratio π. This pressure ratio π is around 1 6 to 1 7 with conventional radial blowers a radial blower is to be optimally used as a vacuum pump and the back pressure including the pressure loss of the downstream S chal 1 steam is equal to 1000 hPa, then a constant pressure of 625 or 588 hPa had to be set on the suction side. However, with VSA systems the evacuation pressure within about a minute e from a highest level (P Des-) ), typically 950 hPa to a lowest value (Pn c -mιn ), e.g. 300 hPa, the use of only one radial blower as a single stage is not possible considering the optimal low energy input
Eine Möglichkeit besteht darin, durch eine Drossel vor dem Radialgeblase kunstlich ein Druckgefalle herzustellen Bei einem π von 1 6 betragt dann aber der minimale optimale Evakuierungsdruck nur 625 hPa Es ergeben sich dann aber innerhalb der Evakuierungszeit durch die Drossel aufgrund der verminderten Saugleistung erhebliche Energieverluste Will man deshalb mit einem Radialgeblase einen tieferen Evakuierungsdruck, als das Druckverhaltnis fl vorschreibt, erzielen, dann muß das Radialgebläse in der Saugleitung angebracht sein und hintei dem Radialgebläse eine Vakuumpumpe mit etwa konstantem Saugvermogen angeschlossen werden Vakuumpumpen mit nahezu konstantem Saugvermogen sind z B Pumpen mit Verdrangerwirkung wie Wasserπngpumpen oder olgefuUte Drehschieberpumpen Eine weitere Verdrängerpumpe ist das DrehkolbengeblaseOne possibility is to artificially create a pressure drop using a throttle in front of the radial blower.At π of 1 6, however, the minimum optimal evacuation pressure is only 625 hPa.However, considerable energy losses will result within the evacuation time through the throttle due to the reduced suction power therefore with a radial blower a lower evacuation pressure than the pressure ratio fl prescribes, then the radial blower must be installed in the suction line and behind the radial blower a vacuum pump with approximately constant suction capacity must be connected.Vacuum pumps with almost constant suction capacity are, for example, pumps with displacement action such as water pumps or oil-driven rotary vane pumps Another displacement pump is the rotary lobe blower
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein energiegunstiges Verfahren zur O2- Anreicherung von Luft mit Hilfe eines Vakuumpumpenstandes mit möglichst geringer Stromaufnahme zu findenIt was an object of the present invention to find an energy-efficient method for enriching O 2 with the aid of a vacuum pump stand with the lowest possible power consumption
Es wurde gefunden, daß im Falle der O-,- Anreicherung von Luft mittels des VSA/PVSA-Prozesses eine Kombination von Radialgeblase und Verdrängerpumpe eine Anordnung die im Parallelbetrieb und zeitlich folgendem Seπenbetπeb arbeitet bzw wahrend der ganzen Evakuierungszeit nur in Serienbetrieb arbeitet in einem weiten Druckbereich erhebliche Vorteile gegenüber herkömmlichen zweistufigen Drehkolbengeblasen bringtIt was found that in the case of enrichment of air by means of the VSA / PVSA process, a combination of radial blower and positive displacement pump is an arrangement which works in parallel operation and subsequent temporal operation or during the entire evacuation time only works in series operation in a wide range Pressure range brings considerable advantages over conventional two-stage rotary lobe blowers
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Trennung von Sauerstoff oderThe invention relates to a method for separating oxygen or
Stickstoff aus Luft unter Verwendung einer Adsorptionsanlage mit einem oder mehreren Adsorbern enthaltend Adsorbentien für Stickstoff oder Sauerstoff, bevorzugt für Stickstoff, und mit einem an die Adsorptionsanlage angeschlossenen Vakuumpumpstand, der aus einem Radialgebläse und einer Vakuumpumpe arbeitend nach dem Verdrangerpπnzip, insbesondere einem Drehkolbengeblase, besteht, wobei die Luft in einer Adsorptionsphase bei Umgebungsdruck oder schwach vermindertem Druck von bis zu -100 hPa gegenüber Umgebungsdruck, oder einem Überdruck von bis zu 500 hPa z B durch den Einlaß des Adsorbers in den Adsorber geleitet und am Auslaß des Adsorbers mit Sauerstoff bzw mit Stick- stoff angereichertes Gas abgezogen wird, der Druck im Adsorber nach einer bestimmten Adsorptionszeit, bevorzugt nach einer Zeit von 20 bis 120 Sekunden, in einer Entspannungsphase auf einen Druck PDes.! entsprechend dem Umgebungsdruck oder auf einen Druck PDe .ι bis wenigstens dem 0,6 fachen des Umgebungsdrucks gebracht wird, dann in einer Desorptionsphase der das mit Stickstoff bzw Sauerstoff belegte Adsorpüonsmittel enthaltende Adsorber innerhalb einer bestimmten Desorptionszeit, insbesondere von 20 bis 120 Sekunden, zur Desorption des adsorbierten Stickstoffs bzw Sauerstoffs mittels des Vakuumpumpstands von dem höherem Druck Pl:)es. , auf einen niedrigeren Druck PrCb.mιn entsprechend wenigstens dem 0,05 fachen des Umgebungsdrucks gebracht wird, und in einer Bespannungsphase wieder auf den Druck der Adsorptionsphase gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn der Desorptionsphase das ggf vorgedrosselte Radialgebläse und die Verdrängerpumpe des Vakuumpumpstands den Adsorber parallel oder in Serie geschaltet, insbesondere parallel geschaltet, bepum- pen und bei einem tieferen Desorptionsdruck das Radialgebläse und dieNitrogen from air using an adsorption system with one or more adsorbers containing adsorbents for nitrogen or oxygen, preferably for nitrogen, and with a vacuum pumping station connected to the adsorption system, which consists of a radial fan and a vacuum pump working according to the displacer, especially a rotary lobe blower, the air in an adsorption phase at ambient pressure or slightly reduced pressure of up to -100 hPa compared to ambient pressure, or an overpressure of up to 500 hPa zB, for example, through the inlet of the adsorber into the adsorber and at the outlet of the adsorber with oxygen or with stick - substance-enriched gas is drawn off, the pressure in the adsorber after a certain adsorption time, preferably after a time of 20 to 120 seconds, in a relaxation phase to a pressure P Des.! corresponding to the ambient pressure or to a pressure P De. ι is brought to at least 0.6 times the ambient pressure, then in a desorption phase the adsorber containing the nitrogen or oxygen-coated adsorbent within a certain desorption time, in particular from 20 to 120 seconds, for the desorption of the adsorbed nitrogen or oxygen by means of the vacuum pump level of the higher pressure P l:) es. is brought to a lower pressure Pr Cb.mιn corresponding to at least 0.05 times the ambient pressure, and is brought back to the pressure of the adsorption phase in a covering phase, characterized in that at the beginning of the desorption phase the possibly throttled radial fan and the displacement pump of the vacuum pumping station connect the adsorber in parallel or in series, in particular connect in parallel, pump and at a lower desorption pressure that Radial blowers and the
Verdrängerpumpe in Serie geschaltet den Adsorber bepumpen, wobei die Verdrängerpumpe an der Druckseite des Radialgebläses angeschlossen ist, und daß wahrend der Reihenbetriebsweise von Radialgebläse und die Verdrängerpumpe die zur Druckseite laufende Verdrängerpumpe so eingestellt ist bzw dimensioniert ist, daß das Radialgeblase wahrend der Abpumpphase im Mittel sein optimalesThe positive displacement pump connected in series pump the adsorber, the positive displacement pump being connected to the pressure side of the radial blower, and that during the series operation of the radial fan and the positive displacement pump, the positive displacement pump running to the pressure side is set or dimensioned such that the radial blower is on average during the evacuation phase optimal
Druckverhaltnis π erreichtPressure ratio reached π
Die eventuelle Umstellung der Pumpenanordnung von Parallelbetπeb auf Reihen- betπeb erfolgt bevorzugt bei einem Evakuierungsdruck PDc 0 vor dem Radialgebläse insbesondere dann, wenn der Evakuierungsdruck PDcs 0 zumindest den Wert gebildet aus dem Druck P() am Austritt der druckseitigen Verdrängerpumpe dividiert durch 0 65 *π erreicht hatThe possible changeover of the pump arrangement from parallel to row is preferably carried out at an evacuation pressure P Dc 0 upstream of the radial fan, in particular when the evacuation pressure P Dcs 0 is at least the value formed from the pressure P () at the outlet of the pressure-side displacement pump divided by 0 65 * reached π
Bevorzugt werden schon zu Beginn der Evakuierungsphase Radialgebläse und Verdrängerpumpe in Reihe geschaltet betriebenRadial blowers and positive displacement pumps are preferably operated in series at the beginning of the evacuation phase
Eine bevorzugte Variante des erfindungsgemaßen Verfahrens ist dadurch gekenn- zeichnet, daß der Druck P cs.0 bei dem von Parallelbetπeb auf Reihenbetrieb umgeschaltet wird, mindestens gleich dem Druck P() am Austritt der druckseitigen Verdrängerpumpe dividiert durch das 1, 15 fache des Druckverhaltnisses π des Radialgebläses istA preferred variant of the method according to the invention is characterized in that the pressure P cs . 0 in which the switch is made from parallel operation to series operation, is at least equal to the pressure P () at the outlet of the pressure-side displacement pump divided by 1.15 times the pressure ratio π of the radial fan
Eine besonders vorteilhafte Variante der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß bei einem gegebenen Anfangsevakuierungsdruck PDes.] zu Beginn der Desorptionsphase der minimale Evakuierungsdruck PDes m|n innerhalb eines Druckbereichs liegt, der ausA particularly advantageous variant of the invention is characterized in that for a given initial evacuation pressure P Des . ] at the beginning of the desorption phase, the minimum evacuation pressure P Des m | n lies within a pressure range that is
PDe -m,π = Po 103° hPa * (0 25 * PDes , - 100 hPa )P De - m , π = Po 103 ° hPa * (0 25 * P Des , - 100 hPa)
undand
PDe , uX l°3° hPa * (0 5 * PI)es , ) gebildet istP De , u X l ° 3 ° hPa * (0 5 * P I) es ,) is formed
Die Umstellung der Pumpenanordnung von Parallel betrieb auf Reihenbetrieb kann beispielsweise über ein Steuerungssystem der Adsorptionsanlage gemäß einer Zeitvorgabe oder einer Druckvorgabe gesteuert werdenThe changeover of the pump arrangement from parallel operation to series operation can be controlled, for example, via a control system of the adsorption system according to a time specification or a pressure specification
Für den besonderen Fall, daß die nachgeschaltete Vakuumpumpe nach dem Ver- drangerprinzip bei einem Abpumpdruck unter 0 25 des Umgebungsdruckes arbeiten muß, kann diese aus zwei oder drei hintereinander geschalteten Verdrängerpumpen bestehenIn the special case that the downstream vacuum pump has to operate according to the displacement principle at a pumping pressure below 0 25 of the ambient pressure, it can consist of two or three displacement pumps connected in series
Weitere besondere Ausfuhrungen der Erfindung sind den abhangigen Ansprüchen zu entnehmenFurther special embodiments of the invention can be found in the dependent claims
Der erfindungsgemaße VSA-Prozeß soll im folgenden anhand der Figuren beispielhaft naher erläutert werdenThe VSA process according to the invention will be explained in more detail below with reference to the figures
In den Figuren zeigenShow in the figures
Fig 1 die Saugleistungskennlime eines bekannten einstufigen Drehkolbengeblases1 shows the suction power characteristics of a known single-stage rotary blower
Fig 2 die Saugleistungskennlime und Leistungsaufnahme eines bekannten zweistufigen Drehkolbengeblases2 shows the suction power characteristics and power consumption of a known two-stage rotary blower
Fig 3 die Kennlinie und die druckabhangige Leistungsaufnahme eines Pumpstandes aus Radialgebläse und Drehkolbengeblase in Reihenschaltung3 shows the characteristic curve and the pressure-dependent power consumption of a pumping station made up of radial blowers and rotary lobe blowers connected in series
Fig 4 die Kennlinie und die druckabhangige Leistungsaufnahme eines Pump- Standes aus Radial- und Drehkolbengeblase bei Wechsel von Parallel- auf4 shows the characteristic curve and the pressure-dependent power consumption of a pump stand made up of radial and rotary piston blowers when changing from parallel to
ReihenbetriebRow operation
Fig 5 das Schema einer VSA-Anlage zur Durchfuhrung des erfindungsgemaßen Verfahrens5 shows the diagram of a VSA system for carrying out the method according to the invention
Fig 6 den gemessenen Druckverlauf am Adsorberei ntri tt wahrend der Abpumpphase a) einer Kombination von Radialgebl se und Drehkolbengeblase im Reihenbetrieb6 shows the measured pressure curve at the adsorber during the pumping-out phase a) a combination of radial blowers and rotary lobe blowers in series operation
b) eines zweistufigen Drehkolbengeblasesb) a two-stage rotary blower
c) einer Kombination von Radialgebläse und Drehkolbengeblase mit Umschaltung von Parallel- auf Reihenbetriebc) a combination of radial blower and rotary blower with switch from parallel to series operation
bei einem Startdruck von 950 hPa,at a starting pressure of 950 hPa,
Fig 7 Druckverlaufskurven wie in Fig 6 bei einem Startdruck von 800 hPaFig. 7 pressure curve as in Fig. 6 at a starting pressure of 800 hPa
Das Schema der für die Durchfuhrung der nachfolgenden Beispiele verwendeten VSA-Anlage ist in Fig 5 zu sehen The diagram of the VSA system used for the implementation of the following examples can be seen in FIG. 5
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BeispieleExamples
Die VSA-Anlage weist folgende Komponenten aufThe VSA system has the following components
Einlaßventile 1 1 A, 12Λ, M B, 12B, 1 I C, 12 CInlet valves 1 1 A, 12Λ, M B, 12B, 1 I C, 12 C
Auslaßventile 13A, 14A, 15A, 13B, 14B, 15B, 13C, 14C, 14CExhaust valves 13A, 14A, 15A, 13B, 14B, 15B, 13C, 14C, 14C
Regelventile 17ABC, 18ABCControl valves 17ABC, 18ABC
Ventil 16ΛBC16ΛBC valve
Luftgeblase C I OAir blown C I O
Heizung H 10H 10 heating
Produktgeblase G10Product blown G10
Vakuumpumpstand VI 0Vacuum pumping station VI 0
Bei der nachfolgenden Darstellung des Verfahrens werden folgende Abkürzungen verwendetThe following abbreviations are used in the description of the method below
P0 = Druck am Auslaß des Pumpenstandes 4 Umgebungsdruck plusP 0 = pressure at the outlet of the pump station 4 ambient pressure plus
Staudruck des Schall dam pfers am Pumpstandende PDC - I = Druck vor dem Pumpenstand zu Beginn der EvakuierungsphaseBack pressure of the sound absorber at the end of the pumping station PD C - I = pressure in front of the pumping station at the beginning of the evacuation phase
Poes- = Druck vor dem Pumpenstand, bei dem von Parallelbetrieb aufPo es - = pressure in front of the pump stand, in the case of parallel operation
Reihenbetrieb umgeschaltet wird Pöes-o mm = niedrigster Druck vor dem Pumpenstand, bei dem von Parallelbetrieb auf Reihenbetπeb umgeschaltet wird πe -mm = niedrigster Evakuierungsdruck vor dem PumpenstandSeries operation is switched Pö es -om m = lowest pressure upstream of the pump level, in which the system is switched from parallel operation to series operation π e - mm = lowest evacuation pressure upstream of the pump level
Die Adsorber A, B und C werden gefüllt mit Ca-Zeolith A -Granulat der Körnung 1 bis 2,5 mm, das hergestellt ist gemäß Beispiel 2 aus der Offenlegungsschrift EP- A 0 170 026 Die Stickstoffadsorption betragt an diesem Granulat bei 1000 hPa und 25°C 14 Nl/kg die Sauerstoffadsorption 4,3 Nl/kg Der Adsorbennnendurchmesser betrug 1 000 mm, die Schutthohe der Gesamt- schuttung 2200 mm Am Adsorbereintritt war eine 20 cm Schicht an Kieseigel angebracht Die Schutthohe des Zeol i thgranul ats betrug 200 cm , das Zeolithgewicht 1 000 kgThe adsorbers A, B and C are filled with Ca zeolite A granules with a grain size of 1 to 2.5 mm, which is produced according to Example 2 from the published patent application EP-A 0 170 026. The nitrogen adsorption on these granules is 1000 hPa and 25 ° C 14 Nl / kg the oxygen adsorption 4.3 Nl / kg The nominal diameter of the adsorbent was 1 000 mm, the height of the rubble of the total fill was 2200 mm. A 20 cm layer of silica gel was attached to the inlet of the adsorber. The height of the rubble of the zeolite granules was 200 cm, the weight of the zeolite was 1 000 kg
Die Adsorber A, B, C werden taktweise betrieben Die Darstellung des Verfahrensablaufs beginnt zum Zeitpunkt t = 0, an dem die Adsorption im Adsorber A beendet istThe adsorbers A, B, C are operated in cycles. The representation of the process sequence begins at time t = 0, at which the adsorption in adsorber A has ended
In dem Zeitraum bis t = 8 sec (auch BFP-Zeit genannt) geschieht folgendesThe following occurs in the period up to t = 8 sec (also called BFP time)
Am Adsorber A ist nur das Ventil 15 A geöffnet Am Adsorber C sind nur die Ventile I2C und 13C geöffnet Angesaugt durch den Pumpstand V10 strömt O-,- reiches Gas von Adsorber A über Ventil 15A, das geöffnete Regelventil 17 ABC und Ventil 13C in Adsorber C Der Druck in Adsorber A fallt dadurch vom Adsorptionsdruck auf einen niedrigeren Druck PD s , (Entspannungsphase) In Adsorber C wird hierbei die Evakuierung beendet, wobei der Druck in Adsorber C vom Endruck
Figure imgf000010_0001
auf einen höheren Druck ansteigt
Only valve 15 A on adsorber A is open. Only valves I2C and 13C are open on adsorber C. Sucked in by pumping station V10, O - rich gas flows from adsorber A via valve 15A, open control valve 17 ABC and valve 13C in adsorber C The pressure in adsorber A thus drops from the adsorption pressure to a lower pressure P D s , (relaxation phase) In adsorber C, the evacuation is ended, the pressure in adsorber C falling from the final pressure
Figure imgf000010_0001
increases to a higher pressure
Adsorber B beginnt mit der Lufttrennung (Adsorptionsphase), d h Umgebungsluft tritt durch Ventil I IB in den Adsorber B, 0-,-reιches Produktgas verlaßt über Ventil 14B den Adsorber und wird mit Kompressor G10 zum Produktvorrat (nicht gezeichnet) abgeführtAdsorber B begins with the air separation (adsorption phase), that is, ambient air passes through valve I IB into adsorber B, 0 -, - real product gas leaves the adsorber via valve 14B and is discharged with compressor G10 to the product supply (not shown)
In der Taktzeit von 8 bis 60 sec geschieht folgendesThe following happens every 8 to 60 seconds
Am Adsorber A ist Ventil 15A wieder geschlossen und nur Ventil 12A offen Der Adsorber A wird in der Desorptionsphase vom Druck P es., mit der Vakuumpumpe VI 0 auf den Druck Poe -mm abgesaugt Der Adsorber B ist in der Adsorptionsphase, d h die Ventile I IB und 15B sind geöffnet Gleichzeitig wird über die Ventile 18 ABC, 16ABC und 13C der Adsorber C mit O2-reιchem Gas gefülltValve 15A on adsorber A is closed again and only valve 12A is open. In the desorption phase, adsorber A becomes pressurized by P es. , sucked to the pressure Po e - mm with the vacuum pump VI 0. The adsorber B is in the adsorption phase, ie the valves I IB and 15B are open. At the same time, the valves 18 ABC, 16ABC and 13C open the adsorber C with O 2 -reιchem Gas filled
Am Adsorber C ist nur Ventil 13C geöffnet Die Fullmenge ist so bemessen , daß am Ende dieses Zeitraums der Druck im Adsorber C nahezu den Adsorptionsdruck erreicht (Bespannungsphase) Im nächsten Takt des Zyklus trennt Adsorber C die Luft (Adsorptionsphase), im dritten Takt des Zyklus Adsorber A, d h die beiden Taktzeiten von 0-8 sec und von 8-60 sec werden jeweils entsprechend wiederholtOnly valve 13C is open on adsorber C The full quantity is dimensioned so that at the end of this period the pressure in adsorber C almost reaches the adsorption pressure (covering phase) In the next cycle of the cycle, adsorber C separates the air (adsorption phase), in the third cycle of the cycle adsorber A, ie the two cycle times of 0-8 sec and 8-60 sec are repeated accordingly
Zur Auswertung der nachfolgenden Versuc sbei spiele wurde die produzierte O - Menge bei 93 % Vol Konzentration und der zeitliche Verlauf des Evakuierungsdrucks vor dem Pumpenstand, die evakuierte Gasmenge und die Volumenleistung des Pumpenstandes bei 300 hPa herangezogenTo evaluate the following test examples, the O quantity produced at a concentration of 93% and the time course of the evacuation pressure upstream of the pump stand, the evacuated gas quantity and the volume output of the pump stand at 300 hPa were used
Der maximale Adsorptionsdruck betrug stets 1 100 hPa, der minimale Evakuierungsdruck P ])CS-mm stets 300 hPa Verglichen wurde neben dem Typ des Pumpenstandes der Druck P cs , zu Beginn des Evakuierungsschrittes wobei in der ersten Variante dieser Startdruck 950 hPa und im Vergleich hierzu 800 hPa betrug Der Druck am Austritt des Pumpenstandes (P0 & Umgebungsdruck mclu- sive Straudruck des hinter dem Pumpenstand angebrachten Schalldampfers) betrug im Mittel 1050 hPaThe maximum adsorption pressure was always 1 100 hPa, the minimum evacuation pressure P ]) CS-mm was always 300 hPa. In addition to the type of pump stand, the pressure P cs was compared, at the beginning of the evacuation step. In the first variant, this starting pressure was 950 hPa and compared to it 800 hPa was the pressure at the outlet of the pump stand (P 0 & ambient pressure including the strau pressure of the muffler behind the pump stand) was on average 1050 hPa
Die Wirkungsweise der folgenden Pumpenstande wurde im Zusammenhang mit dem Trennverfahren untersuchtThe operation of the following pump levels was examined in connection with the separation process
D) Ein zweistufiges Drehkolbengeblase, wobei im Versuch die Kapazität bei 300 hPa etwa 1 000 m /h betrugD) A two-stage rotary lobe blower, the capacity of the test at 300 hPa being approximately 1,000 m / h
E) Eine Kombination bestehend aus Radialgeblase und Drehkolbengeblase d h beide Geblase waren stets in Serie geschaltet, wobei im Versuch dieE) A combination consisting of radial blowers and rotary lobe blowers, i.e. both blowers were always connected in series, with the
Kapazität bei 300 hPa etwa 1 000 m3/h betrugCapacity at 300 hPa was about 1,000 m 3 / h
F) Eine Kombination bestehend aus Radialgebläse und Drehkolbengeblase mit Leistungsdaten gemäß Fig 4, wobei bis zu einem Evakuierungsdruck von 650 hPa vor dem Pumpenstand Radialgebläse und Drehkolbengeblase parallel pumpten und bei einem Druck unter 650 hPa in Reihe pumpten, d h das Radialgeblase in der Saugseite und das Drehkolbengeblase an der Druckseite, die Förderleistung lag bei 300 hPa bei ca 1 000 m3/hF) A combination consisting of radial blower and rotary lobe blower with performance data according to Fig. 4, whereby up to an evacuation pressure of 650 hPa in front of the pump stand radial blowers and rotary lobe blowers pumped in parallel and pumped in series at a pressure below 650 hPa, i.e. the radial blower in the suction side and that Rotary lobe blower on the pressure side, the delivery rate was 300 hPa at approx. 1,000 m 3 / h
In Figur 1 ist die Kennlinie eines einstufigen Drehkolbengeblases abgebildet Daraus ist ersichtlich, daß bei einem Saugdruck von unter 400 hPa die Saugleistung gegenüber der Saugleistung bei 1000 hPa bereits erheblich eingeschränkt istIn Figure 1, the characteristic of a single-stage rotary blower is shown. It can be seen that at a suction pressure of less than 400 hPa Suction power is already considerably restricted compared to the suction power at 1000 hPa
In Figur 2 ist die Kennlinie eines zweistufigen Drehkolbengeblases abgebildet Die in Serie geschaltete zweite Stufe hat bei Umgebungsdruck gegenüber der ersten Stufe der Saugseite entsprechend dem Abstufungsverhaltnis eine um 40 % geringere Saugleistung Zwischen 1 000 hPa und 200 hPa fallt die Saugleistung der Gesamtkennlinie um etwa 10 % abThe characteristic curve of a two-stage rotary blower is shown in FIG. 2. The second stage, connected in series, has a 40% lower suction power at ambient pressure than the first stage on the suction side, depending on the gradation ratio. Between 1,000 hPa and 200 hPa, the suction power of the overall characteristic curve drops by about 10%. from
In Figur 3 ist die Kennlinie eines Pumpenstandes mit einem Radialgebläse in der Saugseite und einem Drehkolbengeblase in der Druckseite (Reihenbetrieb) abge- bildetThe characteristic curve of a pump station with a radial blower on the suction side and a rotary blower blower on the pressure side (series operation) is shown in FIG
Die gleichen Pumpenteile zur Bestimmung der Kennlinie gemäß Figur 3 sind für die Messung der Kennlinien in Figur 4 verwendet worden Jedoch saugen im Bereich von 650 bis 1000 hPa das Radialgeblase und das Drehkolbengeblasc parallel, wobei das Radialgeblase über eine Drossel auf 650 hPa in der Saugseite geregelt ist Im Bereich unter 650 hPa sind Radialgeblase und Drehkolbengeblase wie bei der Kennlinienmessung in Figur 3 in Serie geschaltetThe same pump parts for determining the characteristic curve according to FIG. 3 were used for the measurement of the characteristic curves in FIG. 4. However, in the range from 650 to 1000 hPa, the radial blower and the rotary lobe blower suck in parallel, the radial blower being regulated by a throttle to 650 hPa in the suction side In the range below 650 hPa, radial blowers and rotary lobe blowers are connected in series as in the characteristic curve measurement in FIG. 3
In einem anderen Beispiel der Prozeßfuhrung wird der Evakuierungsdruck PDc , dadurch erreicht, daß in dem oben angeführten Zeittakt von "0 - 8 sec " das Ventil 12C geschlossen ist, d h ein Druckausgleich oder ein teilweiser Druckausgleich zwischen Adsorber A und C erfolgt In dieser Zeit evakuiert die VakuumpumpeIn another example of the process control, the evacuation pressure P Dc is achieved in that the valve 12C is closed in the above-mentioned time cycle of "0-8 sec", ie a pressure equalization or a partial pressure equalization between adsorber A and C takes place during this time evacuates the vacuum pump
VI 0 nicht Adsorber C und arbeitet im "Leerlaufbetrieb"VI 0 not adsorber C and works in "idle mode"
In einem weiteren Beispiel wird der Evakuierungsdruck PDcs-ι dadurch erreicht, daß in dem oben angeführten Zeittakt von "0 - 8 sec " an Adsorber C nur das Ventil 12C geöffnet ist, dadurch Adsorber C auf seinen Enddruck evakuiert wird An Adsorber B ist nur Ventil I IB geöffnet, wodurch das Luftgeblase C10 denIn a further example, the evacuation pressure P Dcs- ι is achieved in that in the above-mentioned time cycle of "0 - 8 sec" on adsorber C only valve 12C is open, thereby adsorber C is evacuated to its final pressure. Adsorber B is only Valve I IB opened, causing the air blower C10 to
Adsorber B mit Luft füllt An Adsorber A ist nur das Ventil 14A geöffnet, wodurch der Produktkompressor G10 O2-reιches Gas absaugt und im Adsorber A der Druck auf den gewünschten hvakuierungsdruck PdLS , abfalltAdsorber B with air fills On adsorber A, only valve 14A is open, whereby the product compressor sucks G10 O 2 -reιches gas in adsorber A and the pressure to the desired hvakuierungsdruck P dLS, Trash
In einem weiteren Verfahrensbeispiel wird der optimale Startdruck P es ] zum Evakuieren bei angeschlossenem Vakuumpumpenstand dadurch relativ schnell erreicht, daß in dem angeführten Zeittakt von "0 - 8 sec " an Adsorber C nur Ven- 98/01215 . , , .In a further process example, the optimum starting pressure P es] for evacuation with a connected vacuum pump level is achieved relatively quickly by only using adsorber C in the time interval of "0 - 8 sec." 98/01215. ,,.
til 13C geöffnet ist An Adsorber B sind nur Ventile 1 I B und 14B geöffnet, wodurch das Luftgeblase C I O den Adsorber B mit Luft füllt und bereits O-,- reiches Gas produziert An Adsorber A sind die Ventile 12A und 15A geöffnet Oτreιches Gas von Adsorber A füllt über Ventile 15A,17ABC und 13C den Adsorber C auf Der Druck in Adsorber A fallt durch die an Ventil 12A angeschlossene Vakuumpumpe VI 0 auf den gewünschten optimalen Startdruck PD -I re'at'v schnell abtil 13C is open Only valves 1 IB and 14B are open on adsorber B, whereby the air blower CIO fills the adsorber B with air and already produces O -, - rich gas. On adsorber A, the valves 12A and 15A are open fills the adsorber C via valves 15A, 17ABC and 13C. The pressure in adsorber A drops rapidly to the desired optimal starting pressure P D - I re ' at ' v due to the vacuum pump VI 0 connected to valve 12A
Mit Hilfe des Kalkulationsprogrammes "ADSIM "der Firma ASPEN TECH /Cambridge wurde für eine O2-Anreicherungsanlage mit 5000 Nm3/h Sauerstoff im Pro- dukt und einer O7-Konzentration von 93 Vol % der Evakuierungsverlauf für denWith the help of the "ADSIM" calculation program from ASPEN TECH / Cambridge, the evacuation process for an O 2 enrichment system with 5000 Nm 3 / h oxygen in the product and an O 7 concentration of 93 vol%
Einsatz obiger drei Pumpenstande D), E), F) in den beiden Evakuierungsbereichen 950 hPa (= PJJ^.,) bis 300 hPa (=PDcs.πιιn) und 800 bis 300 hPa und unter Ermittlung der Sauerstoffausbeuten (Verhältnis der Sauerstoffmenge im Produkt zu Luft- sauerstoff) die Pumpengroßen errechnet Hierbei wurden proportional umgerechnet auf andere Pumpengroßen die Kenndaten, die Mengenforderung und derUse of the above three pump levels D), E), F) in the two evacuation areas 950 hPa (= PJ J ^.,) To 300 hPa (= P Dcs . Πιιn ) and 800 to 300 hPa and by determining the oxygen yields (ratio of the amount of oxygen in the product for atmospheric oxygen) the pump sizes were calculated. Here the characteristic data, the quantity requirement and the
Energiebedarf aus den Figuren 2, 3 und 4 verwendetEnergy requirements from Figures 2, 3 and 4 used
Figur 6 gibt den gemessenen Druckverlauf bei einem Startdruck PI c;>. ] von 950 hPa wieder Der Pumpenstand E) (Reihenschaltung von Radialgeblase mit Drehkolbenverdichter) mit seinem geringem Saugvermogen bei höheren Drucken hat demnach gegen über dem Typ D (zweistufiges Drehkolbengeblase) ein relativ hohes Druckniveau im AbsaugverlaufFigure 6 gives the measured pressure curve at a starting pressure P I c;>. ] from 950 hPa again The pumping station E) (series connection of radial blowers with rotary lobe compressors) with its low suction capacity at higher pressures has a relatively high pressure level in the suction process compared to type D (two-stage rotary lobe blowers)
Der Pumpenstand F (Start mit Parallelbetrieb Radialgebläse und Drehkolbenverdichter) mit seinem höherem Saugvermogen bei höheren Drucken hat demnach gegen über dem Typ D (zweistufiges Drehkolbengeblase) ein relativ geringes Druckniveau im Absaugverlauf, was demnach auf einen ungunstigen Energiebedarf schließen laßtThe pumping station F (start with parallel operation of the radial blower and rotary lobe compressor) with its higher suction capacity at higher pressures has a relatively low pressure level in the extraction process compared to type D (two-stage rotary lobe blower), which suggests an unfavorable energy requirement
Figur 7 gibt den gemessenen Druckverlauf bei einem Startdruck PDcs.) von 800 mbar wieder Gegenüber Figur 6 liegen die Evakuierungskennlimen nicht so weit auseinanderFIG. 7 shows the measured pressure curve at a starting pressure P Dcs.) Of 800 mbar. Compared to FIG. 6, the evacuation characteristics are not so far apart
Es wurden folgende Pumpengroßen ermittelt Tabelle 1The following pump sizes were determined Table 1
Evakuierungsdruck 950 bis 300 hPaEvacuation pressure 950 to 300 hPa
Figure imgf000014_0001
Figure imgf000014_0001
Tabelle 2Table 2
Evakuierungsdruck 800 bis 300 hPaEvacuation pressure 800 to 300 hPa
Figure imgf000014_0002
Figure imgf000014_0002
Da der Evakuierungsdruck im Bereich von 600 bis 700 hPa, in dem eventuell eine Umstellung der Systems Radialgeblase/Drehkolbengeblase von Parallebetπeb auf Reihenbetrieb erfolgen sollte, relativ schnell durchlaufen wird, kann diese Umstellung über das Leitsystem der O2-VSA/PVSA-Anlage durchgeführt werden Dies kann dadurch erfolgen, daß bei Erreichen eines bestimmten Evakuierungsdruckes, oder durch Vorgabe einer abgelaufenen Evakuierungszeit entsprechend umgeschaltet wird Wie Figur 1 zeigt, fallt ein einstufiges Drehkolbengeblase bei einem Druck von 400 hPa bereits relativ stark in seiner Saugleistung ab Um niedrigere Evakuierungsdrucke unter 25% bzw auch unter 15% des Umgebungsdruckes mit einer Reihenkombination Radialverdichter-Drehkoibengeblase zu erreichen, ohne daß das Radialgebläse wegen eines zu hohen notwendigen Verdichtungsverhältnisses ausfallt, wird vorgeschlagen, das Drehkolbengeblase gegebenenfalls zwei- und mehrstufig auszufuhren (Reihenbetrieb)Since the evacuation pressure in the range of 600 to 700 hPa, in which a changeover of the radial blower / rotary blower system from parallel plumbing to series operation should take place, is carried out relatively quickly, this change can be carried out via the control system of the O 2 -VSA / PVSA system This can be done by switching accordingly when a certain evacuation pressure is reached, or by specifying an elapsed evacuation time As Figure 1 shows, a single-stage rotary blower already drops relatively strongly at a pressure of 400 hPa in order to achieve lower evacuation pressures below 25% or below 15% of the ambient pressure with a series combination of radial compressor and rotary blower, without the radial blower due to If the compression ratio is too high, it is suggested that the rotary lobe blower be designed in two or more stages if necessary (series operation)
Aus Evakuierungsverlauf und den Kenndaten der Vakuumpumpenstande D), E) und F) und den errechneten Pumpengroßen wurde für 5000 Nm3/h Sauerstoff im Produkt und einer O2-Konzentratιon von 93 Vol % der Energiebedarf der dreiFrom the course of the evacuation and the characteristic data of the vacuum pump levels D), E) and F) and the calculated pump sizes, oxygen for 5000 Nm 3 / h in the product and an O 2 concentration of 93 vol% became the energy requirement of the three
Pumpenstande D), E), F) für die beiden Druckbereiche 950 bis 300 hPa und 800 bis 300 hPa errechnet Hierbei wurden proportional umgerechnet auf andere Pumpengroßen die Kenndaten für die Leistungsaufnahme gemäß den Figuren 2, 3 oder 4 verwendet Der Energiebedarf bezieht sich hierbei auf die erzeugte Sauer- stoffmengePump levels D), E), F) for the two pressure ranges 950 to 300 hPa and 800 to 300 hPa were calculated. Here, the characteristic data for the power consumption according to FIGS. 2, 3 or 4 were used proportionally converted to other pump sizes. The energy requirement relates here the amount of oxygen generated
Es wurden folgende spezifischen Leistungsaufnahmen bei einem Getπebe- wirkungsgrad von 4 % ermitteltThe following specific power consumptions were determined with an efficiency of 4%
Tabelle 3Table 3
Figure imgf000015_0001
Figure imgf000015_0001
Es ist überraschend, daß der Pumpentyp E) mit zeitlich durchgehendem Reihenbetrieb (des Radialgeblases mit dem Drehkolbengeblase) trotz der eingeschränkten Fordermenge bei höheren Drucken auch bei einem beginnenden Evakuierungsdruck von z B 800 hPa, damit weit über dem theoretisch gunstigstem Startdruck (P cs 0= P0/π von etwa 1050/1,6 = 650 hPa) gegenüber der Kombination D) (- zweistufiges Drehkolbengeblase) und sogar gegenüber dem Pumpentyp F) mit beginnendem Parallelbetrieb und bei 650 hPa startendem Reihenbetrieb den geringsten Energiebedarf ausweist (siehe Tabelle 3, zweite Spalte, 800 hPa Start- druck)It is surprising that the pump type E) with continuous series operation (of the radial blower with the rotary lobe blower), despite the restricted demand at higher pressures, even when the evacuation pressure begins, for example 800 hPa, thus far above the theoretically most favorable starting pressure (P cs 0 = P 0 / π of about 1050 / 1.6 = 650 hPa) compared to the combination D) (- two-stage rotary blower) and even compared to the pump type F) with the beginning of parallel operation and series operation at 650 hPa shows the lowest energy requirement (see table 3, second column, 800 hPa start pressure)
Es ist überraschend, daß eine Energieersparnis mit dem Pumpentyp E) gegenüber einem zweistufigen Drehkolbengeblase (Typ D)) sogar bei höheren Startdrucken, z B 950 hPa erreicht wird (Tabelle 3, erste Spalte)It is surprising that energy savings with pump type E) compared to a two-stage rotary blower (type D)) are achieved even at higher starting pressures, e.g. 950 hPa (table 3, first column)
Es kann deshalb in einem O2-VSA-Prozess mit einem Vakuumpumpenstand beste- hend aus Radialgebläse und Dreholbengeblase bereits weit vor Erreichen des optimalen Anfangsevakuierungsdrucks P e 0 (= Umgebungsdruck inclusiv Staudruck des Schalldampfers zu optimalem Druckverhaltnis U des Radialgebläses) die Kombination Radialgeblase und Drehkolbengeblase auf Reihenbetreib umgestellt werdenIn an O 2 VSA process with a vacuum pump set consisting of a radial blower and rotary lever blower, the combination of radial blower and rotary lobe blower can be achieved well before the optimal initial evacuation pressure P e 0 ( = ambient pressure including dynamic pressure of the muffler and optimum pressure ratio U of the radial blower) is reached be switched to row operation
Im Normalfall wäre bei 1000 hPa Umgebungsdruck und 50 hPa Staudruck desNormally the ambient pressure would be 1000 hPa and 50 hPa dynamic pressure
Schalldampfers und einem Druckverhaltnis IT von 1,6 der gunstige Startdruck des Reihenbetriebs (PI)ι;s.<)) etwa 650 hPa Im Falle der O2-Anretcherung von Luft mit der VSA-Technik kann aber bereits bei relativ hohen Drucken die Evakuierung mit einem Reihenbetπeb des Radialgeblases/Drehkolbengeblase optimal durchgeführt werden Dies bedeutet, daß bereits bei Drucken weit über dem optimalen Startdruck PDcs.0 die Pumpenkombination von Parallelbetrieb auf Reihenbetrieb umgestellt werden kann, oder daß bereits zu Evakuierungsbeginn mit dem Reihenbetrieb der Pumpenkombination begonnen wird Silencer and a pressure ratio IT of 1.6 the favorable starting pressure of the series operation (P I) ι; s. <)) about 650 hPa In the case of O2-trapping of air with VSA technology, however, evacuation can already be carried out optimally with a row of the radial blower / rotary lobe blower at relatively high pressures. This means that even at pressures far above the optimal starting pressure P Dcs.0 the pump combination can be switched from parallel operation to series operation, or that the series operation of the pump combination is started at the beginning of the evacuation

Claims

Patentansprücheclaims
1 Verfahren zur Trennung von Sauerstoff oder Stickstoff aus Luft unter1 Process for separating oxygen or nitrogen from air below
Verwendung einer Adsorptionsanlage mit einem oder mehreren Adsorbern enthaltend Adsorbentien für Stickstoff oder Sauerstoff, bevorzugt fui Stickstoff, und mit einem Vakuumpumpstand, der aus einem Radialgebläse und einer Vakuumpumpe arbeitend nach dem Verdrangerpπnzip, insbesondere einem Drehkolbengeblase, besteht, wobei die Luft in einer Adsorptionsphase bei Umgebungsdruck, schwach vermindertem Druck gegenüber Umgebungsdruck von -0,1 105Pa, oder einem Überdruck bis zu 0,5 10"1 Pa in den Adsorber geleitet und am Auslaß des Adsorbers mit Sauerstoff bzw mit Stickstoff angereichertes Gas abgezogen wird, der Druck im Adsorber nach einer bestimmten Adsorptionszeit, bevorzugt von 20 bis 120 Sekunden, in einer Entspannungsphase auf einen DruckUse of an adsorption system with one or more adsorbers containing adsorbents for nitrogen or oxygen, preferably for nitrogen, and with a vacuum pumping station which consists of a radial fan and a vacuum pump working according to the displacer principle, in particular a rotary piston blower, the air being in an adsorption phase at ambient pressure , slightly reduced pressure compared to ambient pressure of -0.1 10 5 Pa, or an overpressure of up to 0.5 10 "1 Pa into the adsorber and withdrawn at the outlet of the adsorber with oxygen or nitrogen-enriched gas, the pressure in the adsorber after a certain adsorption time, preferably from 20 to 120 seconds, in a relaxation phase to a pressure
P1)c ., entsprechend dem Umgebungsdruck oder auf einen Druck unter Umgebungsdruck (bis wenigstens dem 0,6 fachen Umgebungsdruck) gebracht wird, dann in einer Desorptionsphase der Adsorber, der das mit Stickstoff bzw Sauerstoff angereicherte Adsorptionsmittel enthalt, innerhalb einer bestimmten Desorption szeit, insbesondere von 20 bis 120 Sekunden, zur Desorption des adsorbierten Stickstoffs bzw Sauerstoffs ggf mittels des Vakuumpumpstands von dem höherem Druck P cs-ι auf einen niedrigeren Druck Prjcs-mιn entsprechend wenigstens dem 0,05 fachen des Umgebungs- drucks gebracht wird, und in einer Bespannungsphase wieder auf denP 1) c ., According to the ambient pressure or to a pressure below ambient pressure (up to at least 0.6 times the ambient pressure), then in a desorption phase the adsorber, which contains the nitrogen or oxygen-enriched adsorbent, within a certain desorption time , in particular from 20 to 120 seconds, for the desorption of the adsorbed nitrogen or oxygen, if necessary by means of the vacuum pump from the higher pressure P cs- ι to a lower pressure Pr jcs-mιn corresponding to at least 0.05 times the ambient pressure, and in a stringing phase again on the
Druck der Adsorptionsphase gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn der Desorptionsphase das ggf vorgedrosselte Radialgebläse und die Verdrängerpumpe des Vakuumpumpstands den Adsorber parallel oder in Serie geschaltet, insbesondere parallel geschaltet, bepumpen und bei einem tieferen Desorptionsdruck das Radialgebläse und die Verdrängerpumpe in Serie geschaltet den Adsorber bepumpen, wobei die Verdrängerpumpe an der Druckseite des Radialgeblases angeschlossen ist, daß wahrend der Reihenbetriebsweise von Radialgebläse und Verdranger- pumpe die zur Druckseite laufende Verdrängerpumpe so eingestellt ist bzw dimensioniert ist, daß das Radialgebläse wahrend der Abpumpphase im Mittel sein optimales Druckverhaltnis π erreicht, und daß die eventuelle Umstellung der Pumpenanordnung von Parailelbe- tπeb auf Reihenbetrieb bei einem Evakuierungsdruck PDc 0 vor dem Radialgeblase insbesondere dann erfolgt, wenn der EvakuierungsdruckPressure of the adsorption phase is brought, characterized in that at the beginning of the desorption phase the possibly throttled radial fan and the positive displacement pump of the vacuum pumping station connect the adsorber in parallel or in series, in particular in parallel, pump and pump the radial fan and the positive displacement pump in series at a lower desorption pressure Pump the adsorber, the positive displacement pump being connected to the pressure side of the radial blower, so that during the series operation of the radial fan and positive displacement pump, the positive displacement pump running to the pressure side is set or It is dimensioned that the radial blower attains its optimum pressure ratio π during the pumping-out phase, and that the possible changeover of the pump arrangement from parallel valve to series operation at an evacuation pressure P Dc 0 in front of the radial blower takes place especially when the evacuation pressure
PDci.() zumindest den Wert gebildet aus dem Druck P„ am Austritt der druckseitigen Verdrängerpumpe dividiert durch 0 65 *π erreicht hatP Dci. () Has at least reached the value formed from the pressure P "at the outlet of the pressure-side displacement pump divided by 0 65 * π
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn der Evakuierungsphase Radialgeblase und Verdrängerpumpe in Reihe geschal- tet betrieben werdenA method according to claim 1, characterized in that at the beginning of the evacuation phase, the radial blower and positive displacement pump are operated in series
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck Poe -Omm ^ ^em von Parallelbetrieb auf Reihenbetrieb umgeschaltet wird, mindestens gleich dem Druck P0 am Austritt der druckseitigen Verdrängerpumpe dividiert durch das 1,15 fache des Druckverhaltnisses π des Radial- geblases istA method according to claim 1, characterized in that the pressure Po e - Omm ^ ^ em is switched from parallel operation to series operation, at least equal to the pressure P 0 at the outlet of the pressure-side displacement pump divided by 1.15 times the pressure ratio π of the radial is blown
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem gegebenen Anfangsevakuierungsdruck P] ^ der minimale Evakuierungsdruck P[)ei,-mιn innerhalb eines Druckbereichs hegt, der ausProcess according to claims 1 to 3, characterized in that, for a given initial evacuation pressure P ] ^, the minimum evacuation pressure P [) ei, -mιn is within a pressure range that is
es m.n = P Ü /103° hPa * (0 25 * PI .b., - 100 hPa)es mn = P Ü / 103 ° hPa * (0 25 * P I. B. , - 100 hPa)
undand
D s-m„χ Po /10 0 hPa * (0 5 * PDcs l ) D s - m „χ Po / 10 0 hPa * (0 5 * P Dcs l )
gebildet istis formed
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umstellung der Pumpenanordnung von Parallelbetπeb auf Reihenbetrieb über ein Steuerungssystem der Adsorptionsanlage gemäß einer Zeitvorgabe erfolgtMethod according to claims 1 to 4, characterized in that the changeover of the pump arrangement from parallel operation to series operation takes place via a control system of the adsorption system in accordance with a time specification
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umstellung der Pumpenanordnung von Parallelbetrieb auf Reihenbetrieb über ein Steuerungssystem der Adsorptionsanlage gemäß einer Druckvorgabe erfolgt.Method according to claims 1 to 4, characterized in that the changeover of the pump arrangement from parallel operation to series operation via a control system of the adsorption system according to a pressure specification.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgeschaltete Vakuumpumpe nach dem Verdrangerprinzip bei einem Ab- pumpdruck unter dem 0.25-fachen des Umgebungsdruckes aus zwei oder drei hintereinander geschalteten Verdrängerpumpen gebildet wirdProcess according to claims 1 to 6, characterized in that the downstream vacuum pump is formed according to the displacement principle at a pumping pressure below 0.25 times the ambient pressure from two or three displacement pumps connected in series
Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein bis drei Adsorber (A), (B), (C) vorzugsweise zwei oder drei Adsorber taktweise im Wechsel von Adsorptionsphase, Entspannungsphase und Desorptionsphase und Bespannungsphase betrieben werdenProcess according to Claims 1 to 7, characterized in that one to three adsorbers (A), (B), (C), preferably two or three adsorbers, are operated intermittently in the alternation of adsorption phase, relaxation phase and desorption phase and covering phase
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zu evakuierende Adsorber (A) am Ende seiner Adsorptionsphase an seinem Auslaß mit dem Auslaß eines in der Evakuierungsphase befindlichen Absorber (B) angeschlossen wird und Absorpber (A) über den am Einlaß des Absorbers (B) angeschlossenen Vakuumpumpenstand bis maximal auf einen DruckMethod according to Claim 8, characterized in that the adsorber (A) to be evacuated is connected at the end of its adsorption phase at its outlet to the outlet of an absorber (B) which is in the evacuation phase, and absorber (A) is connected to the outlet at the inlet of the absorber (B ) connected vacuum pump level up to a maximum of one pressure
P- eS-o. m evakuiert wirdP- eS -o. m is evacuated
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zu evakuierende Adsorber (A) am Ende seiner Adsoprtionsphase an seinem Auslaß mit dem Auslaß oder Einlaß eines bereits evakuierten Adsorber (B) angeschlossen wird und Adsorber (A) über einen Druckausgleich oder teilweise Druckausgleich mit Adsorber (B) auf maximal einen Unterdruck p-ües-o, mm entspannt wirdMethod according to Claim 8, characterized in that the adsorber (A) to be evacuated is connected at the end of its adsorption phase at its outlet to the outlet or inlet of an already evacuated adsorber (B) and adsorber (A) via pressure equalization or partial pressure equalization with adsorber (B) is relaxed to a maximum of a negative pressure p - ües -o , mm
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zu evakuierende Adsorber (A) am Ende seiner Adsorptionsphase, oder am Ende seiner Entspannungsphase auf Umgebungsdruck, an seinem Auslaß mit einem Produktkompressor angeschlossen bleibt, hierbei das Einlaßende des Adsorbers (A) geschlossen ist, und der Druck im Adsorber (A) unter Umgebungsdruck abfallt, maximal auf einen Druck P-Dci.0 m A method according to claim 8, characterized in that the adsorber (A) to be evacuated remains connected to a product compressor at its outlet at the end of its adsorption phase or at the end of its relaxation phase, the inlet end of the adsorber (A) being closed, and the pressure in the adsorber (A) drops below ambient pressure, maximum to a pressure P- Dci.0 m
Verfahren nach Ansprpuch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zu evakuierende Adsorber (A) am Ende seiner Adsorptionsphase, oder amMethod according to Claim 8, characterized in that the adsorber (A) to be evacuated at the end of its adsorption phase, or on
Ende seiner Entspannungsphase auf Umgebungsdruck an seinem Einlaß mit einem Pumpenstand evakuiert wird und gleichzeitig an seinem Auslaß mit dem Auslaß eines bereits evakuierten Adsorbers (B) verbunden ist und dadurch Adsorber (B) bespannt wird End of its relaxation phase at ambient pressure at its inlet a pumping station is evacuated and at the same time is connected at its outlet to the outlet of an already evacuated adsorber (B) and is thereby covered with adsorber (B)
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110921636A (en) * 2019-12-26 2020-03-27 苏州班顺工业气体设备有限公司 Energy-saving modular pressure swing adsorption nitrogen production system and control process thereof
CN113982805A (en) * 2021-11-15 2022-01-28 中国第一汽车股份有限公司 Start-up system and control method

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5997612A (en) * 1998-07-24 1999-12-07 The Boc Group, Inc. Pressure swing adsorption process and apparatus
CN110465158A (en) * 2019-06-27 2019-11-19 杨皓 A kind of pressure swing adsorption technique with heat pump system

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3146189A1 (en) * 1981-11-21 1983-05-26 Leybold-Heraeus GmbH, 5000 Köln METHOD FOR OPERATING A PRESSURE EXCHANGE SYSTEM AND PRESSURE EXCHANGE SYSTEM WORKING THIS METHOD
DE3639512A1 (en) * 1986-11-20 1988-06-01 Alcatel Hochvakuumtechnik Gmbh Vacuum pump system with a Roots pump
EP0356861A2 (en) * 1988-09-01 1990-03-07 Bayer Ag Separation of gas mixtures by vacuum swing adsorption (VSA) in a two-adsorber-system
FR2684023A1 (en) * 1991-11-26 1993-05-28 Air Liquide PROCESS FOR THE PRODUCTION OF A GAS WITH A SUBSTANTIAL OXYGEN CONTENT.
DE4434101C1 (en) * 1994-09-23 1995-08-31 Linde Ag Pressure-swing adsorption process to purify or analyse a gas stream
DE19602450C1 (en) * 1996-01-24 1997-02-13 Linde Ag Vacuum pressure swing adsorption method and device

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3413895A1 (en) * 1984-04-13 1985-10-17 Bayer Ag, 5090 Leverkusen PRESSURE CHANGE METHOD FOR ADSORPTIVELY SEPARATING GAS MIXTURES

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3146189A1 (en) * 1981-11-21 1983-05-26 Leybold-Heraeus GmbH, 5000 Köln METHOD FOR OPERATING A PRESSURE EXCHANGE SYSTEM AND PRESSURE EXCHANGE SYSTEM WORKING THIS METHOD
DE3639512A1 (en) * 1986-11-20 1988-06-01 Alcatel Hochvakuumtechnik Gmbh Vacuum pump system with a Roots pump
EP0356861A2 (en) * 1988-09-01 1990-03-07 Bayer Ag Separation of gas mixtures by vacuum swing adsorption (VSA) in a two-adsorber-system
FR2684023A1 (en) * 1991-11-26 1993-05-28 Air Liquide PROCESS FOR THE PRODUCTION OF A GAS WITH A SUBSTANTIAL OXYGEN CONTENT.
EP0575591A1 (en) * 1991-11-26 1993-12-29 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Method for producing a gas having a substantial oxygen content
DE4434101C1 (en) * 1994-09-23 1995-08-31 Linde Ag Pressure-swing adsorption process to purify or analyse a gas stream
DE19602450C1 (en) * 1996-01-24 1997-02-13 Linde Ag Vacuum pressure swing adsorption method and device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110921636A (en) * 2019-12-26 2020-03-27 苏州班顺工业气体设备有限公司 Energy-saving modular pressure swing adsorption nitrogen production system and control process thereof
CN110921636B (en) * 2019-12-26 2024-02-23 苏州班顺工业气体设备有限公司 Energy-saving modular pressure swing adsorption nitrogen production system and control flow thereof
CN113982805A (en) * 2021-11-15 2022-01-28 中国第一汽车股份有限公司 Start-up system and control method
CN113982805B (en) * 2021-11-15 2023-04-25 中国第一汽车股份有限公司 Start-up system and control method

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