• 专利附录
  • 专利说明
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  • 类似技术
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  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:

    公开号:WO1986001740A1
    申请号:PCT/EP1985/000447
    申请日:1985-09-04
    公开日:1986-03-27
    发明作者:Karl Knoblauch；Klaus-Burkhard Harder；Heinz Heimbach；Ferdinand Tarnow
    申请人:Bergwerksverband Gmbh；
    IPC主号:B01D53-00
    专利说明:
    [0001] Verfahren und Vorri chtung zur Erzeugung von St ickstoff
    [0002] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur adsorptiven Trennung von neben Stickstoff wenigstens Sauerstoff enthaltenden Gas¬ gemischen durch zyklisches Beladen und Entladen kohlenstoff¬ haltiger Moleku Lars i ebkokse, wobei das unter Druck stehende Gasgemisch einem Adsorber aufgegeben wird und die Verfahrens¬ weise folgende Verfahrensschritte umfaßt:
    [0003] a) Herstellen eines Druckausgleichs zwischen dem zuvor ent¬ spannten Adsorber und einem anderen Druckbehälter;
    [0004] b) stetiger Druckaufbau im Adsorber bis zum Enddruck durch Hindurc Lei ten des vorgespannten Gasgemisches (Produkti ons- schritt) und
    [0005] c) Desorptiong der adsorbierten Gaskomponenten durch Entspan¬ nen des Adsorbers.
    [0006] Das aus der DE-OS 26 52 486 bekannte gattungsgemäße Verfah¬ ren zur Erzeugung von St ckstoff arbeitet mit zwei oder mehr Adsorbern, die wechselweise mit Druck beaufschlagt und wieder entspannt werden. Solche Mehl—Adsorberanlagen sind vergleichsweise groß und dem¬ entsprechend teuer in der Herstellung.
    [0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Gattung so wei terzuentwi cke In, daß die Ab¬ messungen solcher Anlagen zur Verfahrensdurchführung verringert und die Herstellungskosten solcher Anlagen minimiert werden.
    [0008] Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung durch die im Kennzeichen des Anspruchs niedergelegten Merkmale gelöst.
    [0009] Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens können die Gestehkosten von Anlagen zu dessen Durchführung wesent¬ lich gesenkt werden, da der Investitionsaufwand für eine Ein-Ad- sorberanlage viel niedriger liegt als für eine Meh r-Ädsorber- anlage.
    [0010] Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung und der Beispiele näher erläutert.
    [0011] Die Zeichnung zeigt in der Fig. 1 ein Verfahrensschema der erfindungsgemäßen Ein-Adsorberanlage.
    [0012] In Fig. 2 ist in einem Diagramm die Vent lste l lung in den einzel¬ nen Verfahrensschritten in Abhängigkeit von der Zeit darge¬ stellt.
    [0013] In Fig. 3 sind in einem weiteren Diagramm die Drücke in Ab¬ hängigkeit von den Verfahrensschritten aufgetragen.
    [0014] Wie Fig. 1 zeigt, besteht die Ei n-Adsorber-Druckwechse lanläge gemäß der Erfindung aus einem Adsorber 9 und einem Produkt- gasspeicher 10, denen mehrere Leitungen 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 und 18 sowie Venti le 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 und 8 zuge¬ ordnet sind. Die in einem nicht dargestellten Kompressor kom¬ primierte Luft, aus der der Sti ckstoffantei l abgetrennt wer¬ den soll, gelangt durch die Leitung 11 über das Drosselventil 3 und das Ventil 2 in die Leitung 13 und von dort in den Ad¬ sorber 9. Im Adsorber 9, der mit Ko lenstoffmo leku Larsi eben gefüllt ist, wird bevorzugt Sauerstoff adsorbiert. Der Stick¬ stoffanteil verläßt den Adsorber 9 mit einer vorgegebenen Rein¬ heit, die vorzugsweise zwischen 97 und 99,9% N-, betragen kann. Der Stickstoff gelangt über die Leitung 14 in die Leitung 15, in der das Ventil 7 und das Drosselventil 4 angeordnet sind. Aus der Leitung 15 gelangt das Produkt über die Leitung 17 in den Produktgasspeicher 10. Der Adsorber 9 ist mit dem Pro¬ duktgasspeicher 10 zusätzlich über die Leitung 16, das Ven¬ til 8 und das Rückschlagventi l 5 verbunden. Aus dem Produkt¬ gasspeicher 10 kann er über das Drosselventil 6, das in der Leitung 8 untergebracht ist, abgezogen und dem Endverbraucher zugeführt werden.
    [0015] In Fig. 2 ist in einem Diagramm die Venti lste l lung in den ein¬ zelnen Verfahrensschritten in Abhängigkeit von der Zeit dar¬ gestellt. Ein geöffnetes Ventil wird durch einen Strich an¬ gezeigt.
    [0016] Beim Anfahren der Anlage wird zunächst über die Leitung 11, die Ventile 2 und 3 und die Leitung 13 der Adsorber 9 mit Luft beschickt und über die Leitung 14_, das Venti l 7, das Drossel¬ ventil 4 und die Leitungen 15 und 17 in Produktgasspeicher 10 ein Druck aufgebaut. Dabei sind die Ventile 6, 8 und 1 ge¬ schlossen, während die Venti le 4 und 3 leicht angedroselt sind, so daß auch bei der zunächst verringerten Produktgasmenge die gewünschte Stickstoffreinheit erreicht wird. Es folgt nun:
    [0017] Schritt 1 : Druckausgleich zwischen Adsorber und Stickstoff¬ speicher.
    [0018] Durch öffnen des Vent ls 8 findet ein Druckausgleich zwischen Adsorber 9 und Produktgasspeicher 10 über die Leitungen 17 und 16, Rückschlagventil 5, Ventil 8 und Leitung 14 statt. Der Adsorber wird hierdurch mit schon produziertem Produkt¬ gas auf z. B. 5,5 bar vorgespannt. Der Vorspanndruck des Ad- sorbers hängt im wesentlichen vom Größenverhältnis Adsorber zu Produktgasspeicher ab. Die Ventile 1, 2 und 7 sind geschlos¬ sen.
    [0019] Schritt 2: Druckaufbau mit komprimierter Luft.
    [0020] Durch öffnen von Venti l 2 - Ventil 8 schließt wieder - strömt über Leitung 11 und Drosselventil 3 komprimierte Luft aus dem nicht dargestellten Kompressor in den vorgespannten Adsorber
    [0021] 9 und bringt diesen auf einen Zwischendruck von z. B. 6 bar.
    [0022] Schritt 3: Produktion von Stickstoff.
    [0023] Nach Öffnung von Ventil 7 verläßt Produktgas den Adsorber 9 über Leitung 14 und gelangt über Ventil 7, Drosselventil 4 und Leitungen 15 und 17 in den Produktgasspeicher 10. Das Pro¬ duktgas kann im Speicher 10 gesammelt oder aus dem Speicher
    [0024] 10 über Drosselventil 6 und Leitung 18. einem Verbraucher zu¬ geführt werden.
    [0025] Schritt 4: Desorption des Adsorbers Nach Beendigung des Produkt-i onssc.h ri 11es schließen Ventile 2 und 7, Ventil 1 öffnet und leitet die Desorption des Adsor- bers 9 über Leitung 13 und Leitung 12 ins Freie ein. Das sauer¬ stoffangereicherte Gas kann auch an deren geeigneten Zwecken zugeführt werden.
    [0026] Nach Ablauf der Regenerationszeit öffnet wieder Ventil 8 und leitet erneut den Druckausgleichsschritt für einen neuen Zyklus ei n.
    [0027] Durch Wiederholen des vorbeschriebenen Zyklusses wird die An¬ lage solange gefahren, bis das Druckausgleichsniveau bei z. B. 5,5 bar liegt. Dann wird die gewünschte Produktgasmenge an den Drosselventilen 3, 4 und 6 eingeregelt und es erfolgt die Erzeugung des Produktgases gemäß des beschriebenen Zyklus¬ ses .
    [0028] Von der gesamten Zykluszeit entfällt etwa die Hälfte, beispiels¬ weise 60 Sekunden, auf Druckaufbau und Adsorption und die ande¬ re Hälfte auf Desorption, wobei die Zeiten für den Druckaus¬ gleich und den Druckaufbau (Schritt 1 und 2) variabel sein können (Schritt 1 : z. B. 0,5 - s, Schritt 2: z. B. 1 - 4,5 s)
    [0029] In Fig. 3 sind die Drücke, wie sie in Leitung 11 (P1), Adsor¬ ber 9 (P2), Produktgasspeicher 10 (P3) und Leitung 18 (P4) gemessen wurden, in Abhängigkeit von den Verfahrensschritten aufgetragen. Dabei sind beispielsweise folgende Verfahrens¬ bedingungen gegeben: Der Adsorber 9 hat ein Volumen von 4 l,. während der Produktgasspeicher 10 ein Volumen von 36 l hat. In Le tung 11 (P1) wird Luft mit einem mittleren Druck von ca. 8,2 bar geführt. Dieser Druck bleibt während der einzelnen Verfahrensschritte konstant. Nach der Desorption herrscht im Adsorber 9 (P2) ein Druck von 1 bar. Beim Druckausgleich zwischen Adsorber 9 und Produkt¬ gasspeicher 10 (Verfahrensschritt 1) stellt sich ein Druck von 5,5 bar ein, wenn der Produktgasspeicher 10 einen Speicher¬ druck von 6 bar hat. Beim Druckaufbau (Schritt 2) wird über Leitung 11, Drosselventil 3, Venti l 2 und Leitung 13 Luft in den Adsorber geführt, bis ein Druck von 6 bar erreicht ist. Im anschließenden Produkt ionsschri tt (Schritt 3) erfolgt dann sukzessive der weitere Druckaufbau mit Luft bis auf 8 bar. Während der Desorption (Schritt 4) wird der Adsorber 9 auf 1 bar entspannt.
    [0030] Im Produktgasspeicher 10 (P3) ergibt sich aufgrund des Druck¬ ausgleichs mit dem Adsorber 9 (Schritt 1) ein Druckabfall auf
    [0031] 5,5 bar. Während des Druckaufbaus im Adsorber 9 bleibt der
    [0032] * Druck im Speicher 10 konstant. In der Produkt i onsphase steigt er auf 6,2 bar an. Beim Desorptionsschritt reduziert sich der
    [0033] Druck im Speicher 10 wieder auf 6 bar.
    [0034] Aufgrund des Drosselventils 6 ergibt sich für P4 in Leitung 18 ein um 0,1 bar geringerer Druck als n Speicher 10.
    [0035] Bei der Ein-Adsorber-Anlage können gleiche Produktionsmengen bei gleicher Reinheit (vorzugsweise 97 bis 99,9%) wie bei Mehr- Adsorberanlagen aber bei demgegenüber höherem Druckluftbedarf erzielt werden. Daraus resultieren zwar etwas höhere Betriebs¬ kosten, die Invest tionskosten liegen jedoch niedriger.
    [0036] Ausfüh rungsbei sp el
    [0037] Zur Erzeugung von 6 m i.N./h Stickstoff mit einer Reinheit von 98% wurde eine Koh lenstoffmo leku lars ebmenge von 40 l be- _ ^ _
    [0038] nötigt. Als Adsorptionsmittel diente ein Koh lenstof mo leku- larsieb das gemäß DE-PS 21 19 829 hergestellt worden ist. Der Luftbedarf betrug 17,5 m i.N./h bei 8 bar Verfahrensdruck. Der Abgabedruck des Stickstoffs lag bei 5,9 bar. DAbei wurden für die in der Fig. 2 dargestellten Verfahrensschritte folgen¬ de Zeiten benötigt: 1. ruckausgleichszeit: 1 s, 2. Druckauf¬ bau: 2 s, 3. Produktionszeit: 57 s und Desorpt onszei t : 60 s.
    权利要求:
    Claims

    Patentanspruch
    Verfahren zur adsorptiven Trennung von neben Stickstoff wenigstens Sauerstoff enthaltenden Gasgemischen durch zyklisches Beladen und Entladen kohlenstoffhaltiger Mol eku Larsi ebkokse, wobei das unter Druck stehende Gasgemisch einem Adsorber aufgege¬ ben wird und die Verfahrensweise folgende Verfahrensschrit¬ te umfaßt :
    a) Herstellen eines Druckausgleichs zwischen dem zuvor ent¬ spannten Adsorber und einem anderen Druckbehälter;
    b) stetiger Druckaufbau im Adsorber bis zum Enddruck durch
    Hi ndurch lei ten des vorgespannten Gasgemisches (P roduk i ons- schritt) und
    c) Desorption der adsorbierten Gaskomponenten durch Entspan¬ nen des Adsorbers,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Produktgaserzeugung in nur einem Adsorber erfolgt und das Produktgas einem Produktgas- Speicher zugeführt wird, der Druckausgleich im Adsorber - Schritt a) - mit Produktgas aus dem Produktgasspei eher vorgenommen wird und der Druckaufbau im Adsorber - Schritt b) - in zwei Stufen erfolgt, und zwar in einer ersten, relativ schnellen Druckaufbaustufe bis zu einem Zwischendruck und in einer zweiten, relativ langsamen Druckaufbaustufe bis zum Enddruck.
    类似技术:
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE3433058A1|1986-03-20|
    JPS62500655A|1987-03-19|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1986-03-27| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): JP US |
    1986-03-27| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LU NL SE |
    1986-10-09| WA| Withdrawal of international application|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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