EP2051794A1 - Anlage zur erzeugung eines an einer vorgegebenen komponente angereichterten nutzgases - Google Patents

Anlage zur erzeugung eines an einer vorgegebenen komponente angereichterten nutzgases

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EP2051794A1
EP2051794A1 EP07786439A EP07786439A EP2051794A1 EP 2051794 A1 EP2051794 A1 EP 2051794A1 EP 07786439 A EP07786439 A EP 07786439A EP 07786439 A EP07786439 A EP 07786439A EP 2051794 A1 EP2051794 A1 EP 2051794A1
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EP
European Patent Office
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separation unit
concentration meter
controllable
gas
installation according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07786439A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Dirk Röck
Torsten Grundmann
Jürgen Schmidt
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Duerr Technik GmbH and Co KG
Original Assignee
Duerr Technik GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Duerr Technik GmbH and Co KG filed Critical Duerr Technik GmbH and Co KG
Publication of EP2051794A1 publication Critical patent/EP2051794A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
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    • 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
    • B01D53/06—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 moving adsorbents, e.g. rotating beds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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
    • B01D53/0407—Constructional details of adsorbing systems
    • B01D53/0446—Means for feeding or distributing gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B13/00—Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
    • C01B13/02—Preparation of oxygen
    • C01B13/0229—Purification or separation processes
    • C01B13/0248—Physical processing only
    • C01B13/0259—Physical processing only by adsorption on solids
    • C01B13/0281—Physical processing only by adsorption on solids in getters
    • 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
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    • 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
    • B01D2259/40003—Methods relating to valve switching

Definitions

  • the invention relates to a system for producing a useful gas enriched in a given component according to the preamble of claim 1.
  • the separation units contained in them can on the one hand comprise membranes which have different permeability to oxygen and nitrogen. However, they can also comprise beds of adsorber material, which binds oxygen and nitrogen to different degrees.
  • one of the components of the starting gas mixture may accumulate over time in the separation unit and affect its working capacity.
  • a part of the gas reservoir can be used to expel the harmful component or several harmful components from the separation unit recycled dry Nutzgases back to the inlet of the separation unit.
  • the dry, useful gas then rinses out the harmful components retained in the separation unit, whereby the separation unit regains its original good separation capacity.
  • the starting phase is shortened, which elapses after a start-up until the separation unit has reached the desired degree of enrichment or degree of separation.
  • a plant as indicated in claim 8, allows a quasi-continuous generation of useful gas.
  • the development of the invention according to claim 11 is in view of an automatic keeping constant the enrichment level of advantage.
  • the development of the invention according to claim 12 makes it possible to easily adjust the pressure of the gas mixture introduced into the separation unit according to the respective requirements.
  • the pressure setting in a system according to claim 13 is particularly economical, since even the compressor builds up as much pressure as is needed.
  • the pressure which the gas mixture compressor builds up can automatically be adapted to the respective working behavior of the separation unit, as can be seen from the output signal of a concentration meter. If an enrichment plant is put back into operation after a long standstill, the full separation capacity of the separation unit is not yet obtained in the first time.
  • Claim 15 it is possible to let pass the Nutzgasmengen obtained in the start-up phase again through the separation unit and thus to perfect the pre-separation already obtained in a separation with the desired proportion of useful gas.
  • control of the start-up valve can be automatically controlled depending on the quality of the received Nutzgases or each received residual gas. These qualities let both recognize the current working behavior of the separation unit.
  • the single figure shows a block diagram of the fluidic and electrical parts of a plant for generating oxygen-enriched air from ambient air.
  • the oxygen-enriched air production system shown in the drawing comprises as a core a separation unit, generally designated 10, with an inlet 12 for pressurized ambient air, a first outlet 14 for oxygen-enriched air
  • the separation unit 10 comprises four separation columns 18, which via radial Arms 20 are supported by a shaft 22.
  • the separation columns 18 each comprise a cylindrical metallic housing 24, in which a bed
  • This adsorbent material may be, for example, a silicate material.
  • the ends of the housing 22 are closed by gas-permeable sintered metal discs 26.
  • the housings 22 run with their sintered metal discs
  • end faces 28 of a cylindrical housing 30 gas-tight between end faces 28 of a cylindrical housing 30.
  • the end faces 28 have at predetermined locations openings 32-1, 32-2 and 32-3, with the inlet 12 and the first outlet 14, and the second outlet 16, respectively communicate as shown in the drawing.
  • the separating column arrangement is rotated by 90 ° in the counterclockwise direction up to the opening 32-2, then If, for example, the separation column arrangement is left in this position for a predetermined period of time, nitrogen is released from the bed 25 in the first place since it interacts less strongly with the adsorber material.
  • the supply of pressurized ambient air to the separation unit 10 procures a compressor 34, which sucks via an air filter 36 from the environment.
  • the air discharged from the compressor during compression is supplied via a heat exchanger 38 and a Kondensatabscheider 40, a check valve 42 and a controllable pressure regulator 44 and a controllable throttle 46 to the inlet 12 of the separation unit 10.
  • the controllable throttle 46 is adjusted by a motor 48, which are actuated by a control unit 50 shown only schematically.
  • the pressure built up by the compressor 34 is measured by a pressure sensor 52 connected to the control unit 50.
  • the adjustable pressure regulator 44 comprises for adjusting the control pressure, an electromagnet, which is also fed from the control unit 50 ago.
  • the Nutzgasauslass 14 of the separation unit 10 is connected via a controllable throttle 54, which is provided by an electric motor 56, preferably, a stepping motor, with the inlet of a second compressor 58.
  • the electric motor 56 is also operated by the control unit 50.
  • the outflow of residual gas from the outlet 16 is influenced by a controllable throttle 53, which is adjusted by an electric motor 55. This is again excited by the control unit 50.
  • the compressor 58 is connected via a 3 - / 2-way solenoid valve 60 and a check valve 62 to a Nutzgas arrived 64.
  • the latter is connected via a pressure regulator 66, which is shown as a three / two-way valve with pneumatic control, with a discharge line 68 for oxygen-enriched air in combination.
  • the pressure on the discharge line 68 is measured by a pressure sensor 70, which is also connected to the control unit 50.
  • Another pressure sensor 71 measures the pressure in the useful gas reservoir 64. The output signals of the pressure sensors 70 and 71 are applied to inputs of the control unit 50.
  • the 3/2-way solenoid valve 60 serves, in a start-up phase of the system in which the degree of separation of the separation unit 10 is still reduced, the already enriched but not yet sufficiently enriched air discharged from the compressor 58 again via the check valve 42 , the pressure regulator 44 and the controllable throttle 46 due to the input of the separation unit 10.
  • the desired degree of enrichment of oxygen is obtained.
  • an oxygen concentration meter 72 is connected to the line leading to the compressor 58, the output signal of which is fed to the control unit 50.
  • the output of the concentration meter 72 is thus a measure of the quality of operation of the separation unit.
  • a nitrogen concentration meter 74 which is also connected to the control unit 50.
  • a water vapor concentration meter 76 connected to the outlet 16. If the output signal of the concentration meter 76 rises above a predetermined limit, it can be seen that the adsorber material has absorbed too much moisture and should be regenerated.
  • the compressor 58 After reaching the desired oxygen concentration, When the energization of the solenoid valve 60 ends, the compressor 58 now conveys air enriched with oxygen into the useful gas reservoir 64. As soon as the pressure in the useful gas reservoir 64 exceeds the value preset by the pressure regulator 66, oxygen-enriched air can be tapped on the discharge line 68. The admission of the discharge line 68 with oxygen-enriched air can be tracked via the output signal of the pressure sensor 70.
  • the controller 50 can then correspondingly reduce the excitation of the drive motor of the compressor 34 or even completely switch it off. Accordingly, the energization of the compressor 58 can be controlled.
  • control unit 50 ensures that the two compressors 34, 58 resume normal operation.
  • control unit 50 determines, based on one or more of the output signals of the concentration meters 72, 74, 76, that regeneration of the separation unit 10 is required, the control unit 50 switches the solenoid valve 78 from the rest position shown in the drawing into the working position, and it becomes dry oxygen-enriched air via the pressure regulator 44 and the controllable throttle 46 to the inlet 12 of the separation unit 10 passed.
  • This dry air absorbs moisture components which have accumulated in the beds 25 of the separation columns 18, and carries them out of the separation unit 10.
  • a 3/2-way solenoid valve 82 is connected to the outlet 14, which is also actuated by the controller 50.
  • the 3/2-way solenoid valve 82 is moved from the outlet 16 to the compressor 58 connecting the rest position to a working position, in which the Outlet 16 is connected to the ambient atmosphere. This changeover of the solenoid valve 82 is also performed by the controller 50.
  • the regeneration mode is ended and the 3/2 solenoid valve 78 is moved back into the blocking rest position.

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Abstract

Eine Anlage zum Erzeugen mit Sauerstoff angereicherter Luft aus Umgebungsluft umfasst eine Adsorber-Wanderbett-Trenneinheit (10), deren Adsorptionsmaterial (25) Sauerstoff und Stickstoff unterschiedlich bindet. Zum Ausspülen im Wanderbettmaterial zurückbleibender Feuchtigkeit wird vorgeschlagen, einen Nutzgasspeicher (64), der die mit Sauerstoff angereicherte Luft enthält, über ein steuerbares Spülventil (78) in zeitlichen Abständen mit dem Einlass (12) der Trenneinheit (10) zu verbinden und durch trockenes Gas aus dem Nutzgasspeicher (64) die Feuchtigkeit aus dem Wanderbettmaterial auszuspülen. Hierdurch verkürzt sich die Startphase, die nach einem Einschalten bis zum Einstellen stationärer Verhältnisse verstreicht.

Description

Anlage zur Erzeugung eines an einer vorgegebenen Komponente angereicherten Nutzgases
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Erzeugung eines an einer vorgegebenen Komponente angereicherten Nutzgases gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Derartige Anlagen sind inbesondere zur Erzeugung von mit Sauerstoff angereicherter Luft bekannt. Die in ihnen enthaltenen Trenneinheiten können einerseits Membranen umfassen, die unterschiedliche Durchlässigkeit für Sauerstoff und Stickstoff aufweisen. Sie können aber auch Betten aus Adsorbermaterial umfassen, welches Sauerstoff und Stickstoff unterschiedlich stark bindet.
Allgemein kann eine der Komponenten des Ausgangs-Gasgemisches sich im Laufe der Zeit in der Trenneinheit ansammeln und deren Arbeitsvermögen beeinträchtigen. Im Falle der Erzeugung Sauerstoff angereicherter Luft sind dies insbesondere Feuchtigkeitsbestandteile, die sich bleibend an das Adsorbermaterial hängen und damit die Trennung zwischen Nutzgas und Restgas beeinträchtigen.
Durch die vorliegende Erfindung soll daher eine Anlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 dahingehend weitergebildet werden, dass der Ansammlung schädlicher Komponenten in der Trenneinheit entgegengewirkt wird.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Anlage mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Bei der erfindungsgemäßen Anlage kann man zum Austreiben der schädlichen Komponente bzw. mehrere schädliche Kompo- nenten aus der Trenneinheit einen Teil des im Gasspeicher enthaltenen trockenen Nutzgases wieder zum Einlass der Trenneinheit zurückführen. Das trockene Nutzgas spült dann die in der Trenneinheit zurückgehaltenen schädlichen Komponenten heraus, wodurch die Trenneinheit wieder ihr ursprüngliches gutes Trennvermögen erhält.
Durch diese Maßnahme wird auch erreicht, daß die Startphase verkürzt wird, die nach einem Ingangsetzen verstreicht, bis die Trenneinheit den gewünschten Anreicherungsgrad bzw. Trenngrad erreicht hat.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
Bei einer Anlage gemäß Anspruch 2 ist eine Beschädigung der Trenneinheit durch Beaufschlagung mit zu hohem Druck verhindert .
Die Weiterbildungen der Erfindung gemäß den Ansprüchen 3 und 4 sind im Hinblick auf die Steuerung des Gasgemischstromes in die Trenneinheit und das Abziehen des Restgas- Stromes bzw. des Nutzgasstromes aus der Trenneinheit von Vorteil. Man kann diese Gasströme jeweils so einstellen, dass man der Adsorptionsdynamik und der Desorptions- dynamik des Adsorbermateriales für Nutzgas und Restgas Rechnung trägt .
Die Weiterbildungen der Erfindung gemäß den Ansprüchen 5 bis 7 erlauben es, die Qualität des aktuellen Arbeitens der Trenneinheit über die gemessenen Konzentrationen von Nutzgas und Restgas bei den entsprechenden Auslässen der Trenneinheit zu messen. Aus den Ausgangssignalen der entsprechenden Konzentrationsmesser kann eine übergeordnete Steuerung ableiten, ob die aktuellen Verfahrens- parameter geändert werden sollen, bzw. ob eine Regenera- tionsphase eingeleitet werden muss.
Eine Anlage, wie sie im Anspruch 8 angegeben ist, erlaubt ein quasi kontinuierliches Erzeugen von Nutzgas.
Dabei kann man bei der Anlage gemäß des Anspruchs 9 automatisch die Zeit für die Adsorption bzw. Desorption auf einen günstigen Wert einstellen.
Bei einer Anlage gemäß Anspruch 10 erfolgt eine Einstellung des zuströmenden Gasgemisches und des abströmenden Nutzgases bzw. Restgases in Abhängigkeit von mindestens einer gemessenen Konzentration, so dass es auch auf diesem Wege möglich ist, die Zusammensetzung des Nutzgases weitgehend unabhängig vom aktuellen Zustand der Trenneinheit konstant zu halten.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 11 ist im Hinblick auf ein automatisches Konstanthalten des Anreicherungsgrades von Vorteil.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 12 gestattet es, den Druck des in die Trenneinheit gegebenen Gasgemisches auf einfache Weise nach dem jeweiligen Bedürfnis- sen einzustellen.
Dabei erfolgt die Druckeinstellung bei einer Anlage gemäß Anspruch 13 besonders wirtschaftlich, da schon der Verdichter soviel Druck aufbaut, wie benötigt wird.
Gemäß Anspruch 14 kann man den Druck, welchen der Gasgemisch-Verdichter aufbaut, automatisch an das jeweilige Arbeitsverhalten der Trenneinheit anpassen, wie sich Letzteres aus dem Ausgangssignal eines Konzentrations- messers erkennen lässt. Wird eine Anreicherungsanlage nach längerem Stillstand wieder in Betrieb genommen, so wird in der ersten Zeit noch nicht die volle Trennkapazität der Trenneinheit erhalten. Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß
Anspruch 15 ist es möglich, die in der Anlaufphase erhaltenen Nutzgasmengen nochmals durch die Trenneinheit hindurchlaufen zu lassen und so die schon erhaltene Vortrennung in eine Trennung mit dem gewünschten Anteil an Nutzgas zu vervollkommnen.
Bei einer Anlage gemäß Anspruch 16 kann die Steuerung des Anlaufventiles automatisch in Abhängigkeit von der Qualität des erhaltenen Nutzgases bzw. des jeweils erhal- tenen Restgases gesteuert werden. Diese Qualitäten lassen beide das momentane Arbeitsverhalten der Trenneinheit erkennen .
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungs- beispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert . In dieser zeigt die einzige Figur ein Blockschaltbild der fluidischen und elektrischen Teile einer Anlage zur Erzeugung mit Sauerstoff angereicherter Luft aus Umgebungs1uft .
Die in der Zeichnung wiedergegebene Anlage zur Erzeugung mit Sauerstoff angereicherter Luft umfasst als Kern eine insgesamt mit 10 bezeichnete Trenneinheit mit einem Einlass 12 für unter Druck stehende Umgebungsluft , einem ersten Auslass 14 für mit Sauerstoff angereicherte Luft
(Nutzgas) und einen zweiten Auslass 16 für an Stickstoff angereicherte Luft (Restgas) .
Beim hier betrachteten Ausführungsbeispiel umfasst die Trenneinheit 10 vier Trennkolonnen 18, die über radiale Arme 20 von einer Welle 22 getragen sind. Die Welle
22 wird durch einen Elektromotor 23, vorzugsweise einen
Schrittmotor angetrieben.
Die Trennkolonnen 18 umfassen jeweils ein zylindrisches metallisches Gehäuse 24, in welchem sich eine Schüttung
25 aus Adsorbermaterial befindet. Dieses Adsorbermaterial kann zum Beispiel ein Silicatmaterial sein. Die Enden der Gehäuse 22 sind durch gasdurchlässige Sintermetall- Scheiben 26 abgeschlossen.
Die Gehäuse 22 laufen mit ihren SintermetallScheiben
26 gasdicht zwischen Endflächen 28 eines zylindrischen Gehäuses 30. Die Endflächen 28 haben an vorgegebenen Stellen Öffnungen 32-1, 32-2 und 32-3, die mit dem Ein- lass 12 bzw. dem ersten Auslass 14, bzw. dem zweiten Auslass 16 in Verbindung stehen, wie in der Zeichnung dargestellt .
Für die Zwecke der Erläuterung sei angenommen, dass die Schüttung 25 aus Adsorbermaterial Sauerstoff stärker bindet als Stickstoff.
Hat man die Adsorbermaterial-Schüttung 25 einer Trennkolon- ne 18 dann, wenn diese bei der Öffnung 32-1 steht, mit unter Druck stehender Umgebungsluft gefüllt und dreht man dann die Trennkolonnenanordnung um 90° entgegen dem Uhrzeigersinne bis zur Öffnung 32-2, so wird dann, wenn man die Trennkolonnenanordnung eine vorgegebene Zeitspanne in dieser Stellung belässt, in erster Linie Stickstoff aus der Schüttung 25 freigegeben, da dieser weniger stark mit dem Adsorbermaterial wechselwirkt .
Dreht man nun die Trennkolonnen 18 in zwei folgenden Intervallen so weit, bis die betrachtete Trennkolonne 18 nun die Öffnung 32-3 erreicht hat, so hat nun das in der Trennkolonne verbliebene Gas Gelegenheit aus der Schüttung 24 abzuströmen. Dieses Gas enthält aber mehr Sauerstoff, da sich Letzterer mit dem Adsorbermate- rial fester verbindet.
Nachstehend wird nun die Beschickung der Trenneinheit 10 mit Umgebungsluft und das Abziehen von Sauerstoffangereicherter Luft sowie mit Stickstoff angereicherter Luft von der Trenneinheit 10 genauer beschrieben. Noch weiter unten wird dann beschrieben, wie Feuchtigkeitsanteile, die sich stark mit dem Adsorbermaterial verbinden und dessen Arbeiten langfristig nachteilig beeinflussen, aus der Trenneinheit abgeführt werden.
Das Zuführen unter Druck stehender Umgebungsluft zur Trenneinheit 10 besorgt ein Verdichter 34, der über ein Luftfilter 36 aus der Umgebung ansaugt. Die vom Verdichter abgegebene beim Verdichten erhitzte Luft wird über einen Wärmetauscher 38 und einen Kondensatabscheider 40, ein Rückschlagventil 42 und einen steuerbaren Druckregler 44 sowie eine steuerbare Drossel 46 dem Einlass 12 der Trenneinheit 10 zugeführt.
Die steuerbare Drossel 46 wird durch einen Motor 48 verstellt, der von einer nur schematisch dargestellten Steuereinheit 50 her betätigt werden.
Der Druck, der vom Verdichter 34 aufgebaut wird, wird durch einen Drucksensor 52 gemessen, der mit der Steuereinheit 50 verbunden ist.
Der einstellbare Druckregler 44 umfasst zur Einstellung des Regeldruckes einen Elektromagneten, der ebenfalls von der Steuereinheit 50 her gespeist wird. Der Nutzgasauslass 14 der Trenneinheit 10 ist über eine steuerbare Drossel 54 , die durch einen Elektromotor 56, vorzugsweise, ein Schrittmotor, gestellt wird, mit dem Einlass eines zweiten Verdichters 58 verbunden.
Der Elektromotor 56 wird ebenfalls durch die Steuereinheit 50 betätigt.
Ähnlich wird das Abströmen von Restgas vom Auslaß 16 durch eine steuerbare Drossel 53 beeinflußt, welche durch einen Elektromotor 55 verstellt wird. Dieser wird wieder durch die Steuereinheit 50 erregt.
Der Verdichter 58 ist über ein 3 -/2-Magnetventil 60 sowie ein Rückschlagventil 62 mit einem Nutzgasspeicher 64 verbunden .
Letzterer steht über einen Druckregler 66, der als Drei-/ Zwei-Ventil mit pneumatischer Steuerung dargestellt ist, mit einer Abgabeleitung 68 für mit Sauerstoff angereicherte Luft in Verbindung. Der Druck auf der Abgabeleitung 68 wird durch einen Drucksensor 70 gemessen, der ebenfalls mit der Steuereinheit 50 verbunden ist. Ein weitere Drucksensor 71 mißt den Druck im Nutzgasspei- eher 64. Die Ausgangssignale der Druckensoren 70 und 71 werden auf Eingänge der Steuereinheit 50 gegeben.
Das 3/2-Magnetventil 60 dient dazu, in einer Anlauf- phase der Anlage, in welcher der Trenngrad der Trennein- heit 10 noch reduziert ist, die vom Verdichter 58 abgegebene schon angereicherte, jedoch noch nicht ausreichend angereicherte Luft wieder über das Rückschlagventil 42, den Druckregler 44 und die steuerbare Drossel 46 auf den Eingang der Trenneinheit 10 zurückzuführen. Bei der nochmaligen Behandlung dieser vorangereicherten Luftanteile, die zusammen mit vom Verdichter 34 bereitgestellten Luft-Teilmengen auf die Trenneinheit 10 gelangen, wird dann letzlich der gewünschte Anreicherungsgrad an Sauerstoff erhalten.
Um den Sauerstoffgehalt der angereicherten Luft laufend zu überwachen, ist an die zum Verdichter 58 führende Leitung ein Sauerstoff-Konzentrationsmesser 72 angeschlossen, dessen Ausgangssignal auf die Steuereinheit 50 gegeben wird. Das Ausgangssignal des Konzentrationsmessers 72 ist somit ein Maß für die Qualität des Arbeitens der Trenneinheit .
Zur Sicherheit kann man zusätzlich den Stickstoffgehalt am Auslass 16 durch einen Stickstoff-Konzentrationsmesser 74 messen, der ebenfalls mit der Steuereinheit 50 verbunden ist . Zusätzlich kann man auch den Wasserdampfgehalt des Restgases durch einen an den Auslass 16 angeschlossenen Wasserdampfkonzentrationsmesser 76 messen. Steigt das Ausgangssignal des Konzentrationsmessers 76 über einen vorgegebenen Grenzwert an, so erkennt man, dass das Adsorbermaterial zu viel Feuchtigkeit aufgenommen hat und regeneriert werden sollte.
Nach dem Einschalten arbeitet die in der Zeichnung wiedergegebenen Anlage also so, dass das 3/2-Magnetventil 60 so lange aus der durch Federvorspannung eingestellten Ruhestellung ausgelenkt wird, bis der Konzentrationsmesser 72 anzeigt, dass der gewünschte Sauerstoffgehalt der angereicherten Luft erhalten ist. Das Ausgangssignal des Konzentrationsmessers 72 kann man mit demjenigen des Konzentrationsmessers 74 zusammenfassen, da beide Signale in die gleiche Richtung laufen.
Wird nach Erreichen der gewünschten Sauerstoffkonzentra- tion die Bestromung des Magnetventiles 60 beendet, so fördert der Verdichter 58 nun mit Sauerstoff angereicherte Luft in den Nutzgasspeicher 64. Sowie der Druck im Nutzgasspeicher 64 den durch den Druckregler 66 vorgegebenen Wert überschreitet, kann Sauerstoff angereicherte Luft an der Abgabeleitung 68 gezapft werden. Die Beaufschlagung der Abgabeleitung 68 mit mit Sauerstoff angereicherter Luft kann über das Ausgangssignal des Drucksensors 70 verfolgt werden.
Wird von der Abgabeleitung 68 nur wenig Sauerstoff angereicherte Luft gezapft, so steigt der Druck, welchen der Drucksensor 52 misst an, und die Steuerung 50 kann dann die Erregung des Antriebsmotors des Verdichters 34 entsprechend zurückfahren oder diesen auch ganz ausschalten. Entsprechend kann die Erregung des Verdichters 58 gesteuert werden.
Stellt der mit dem Nutzgasspeicher 64 in Verbindung stehende Drucksensor 71 fest, dass der Druck im Nutzgasspeicher 64 unter eine vorgegeben Grenze abgefallen ist, sorgt die Steuereinheit 50 dafür, dass die beiden Verdichter 34, 58 wieder ihr normales Arbeiten aufnehmen.
Stellt die Steuereinheit 50 anhand eines oder mehrerer der Ausgangssignale der Konzentrationsmesser 72, 74, 76 fest, dass ein Regenerieren der Trenneinheit 10 erforderlich ist, so schaltet die Steuereinheit 50 das Magnetventil 78 aus der in der Zeichnung dargestellten Ruhestellung in die Arbeitsstellung, und es wird trockene mit Sauerstoff angereicherte Luft über den Druckregler 44 und die steuerbare Drossel 46 zum Einlaß 12 der Trenneinheit 10 geleitet. Diese trockene Luft nimmt Feuchtigkeitsanteile, welche sich in den Schüttungen 25 der Trennkolonnen 18 gesammelt haben, auf und trägt sie aus der Trenneinheit 10 heraus. Um die Zeitspanne, innerhalb welcher Gas durch den Auslaß 16 abströmen kann, unabhängig von der Drehgeschwindigkeit der Anordnung der Trennkolonnen 18 und unabhängig von der Abströmzeit durch den Auslaß 14 wählen zu können, kann das Abströmen vom Auslaß 16 durch ein normalerweise offenes 3/2 -Ventil 80 gesteuert durch die Steuereinheit 50 vollständig unterbunden werden.
Zum einen aus dem gleichen Grunde ist an den Auslaß 14 eine 3/2-Magnetventil 82 angeschlossen, welches auch durch die Steuerung 50 betätigt wird.
Um ferner die Feuchtigkeits-angereicherte Luft, welche auch beim Auslass 16 beim Regenerieren abgegeben wird, aus der Anlage abzuführen, wird das 3 /2-Magnetventil 82 aus der den Auslass 16 mit dem Verdichter 58 verbindenden Ruhestellung in eine Arbeitsstellung bewegt, in welcher der Auslass 16 mit der Umgebungsatmosphäre verbunden ist. Dieses Umstellen des Magnetventiles 82 erfolgt ebenfalls durch die Steuerung 50.
Erkennt man an den Ausgangssignalen eines oder mehrere der Konzentrationsmesser 72 bis 76, dass die Schüttungen 24 der Trennkolonnen 18 wieder normal arbeiten, wird der Regeneriermodus beendet und das 3/2-Magnetventil 78 wird wieder in die sperrende Ruhestellung zurückbewegt .
Die Steuerung der 3 /2-Magnetventile 78, 80 und 82 erfolgt durch die Steuereinheit 50 auf Zeitbasis gemäß Erfahrungswerten und/oder in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen des Sauerstoffkonzentrationsmessers 72 und/oder des Stickstoffkonzentrationsmessers 74 und/oder des Feuchtig- keits-Konzentrationsmessers 76. Mit der oben beschriebenen Anlage kann man quasi stationär mit Sauerstoff angereicherte Luft erzeugen, die im Mittel gleichbleibenden Sauerstoffanreicherungsgrad aufweist . Dies wird dadurch erreicht, dass die Adsorbermaterial- Schüttungen 25 in Abständen mit trockenen mit Sauerstoff angereichertem Nutzgas von Feuchtigkeit befreit werden, welches aus dem Nutzgasspeicher 64 über das 3/2-Magnetventil 78 zum Einlass des Druckreglers 44 zurückgeführt wird.

Claims

Patentansprüche
1. Anlage zur Erzeugung eines an einer vorgegebenen
Komponente angereicherten Nutzgases aus einem Gasgemisch, welches eine Mehrzahl unterschiedlicher Komponenten umfasst, mit einer Trenneinheit (10) , die ein Adsorber- material (25) umfasst, welches unterschiedliches Adsorp- tionsverhalten für die vorgegebene Komponente und die anderen Komponenten des Gasgemisches aufweist, mit einem Verdichter (34) zum Zuführen des Gasgemisches zu der Trenneinheit (10) unter Druck und mit einem zweiten Verdichter (58) zum Einbringen des mit der vorgegebenen Komponente angereicherten Nutzgases in einen Nutzgasspeicher (64) , dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang des Nutzgasspeichers (64) über ein steuerbares Spülventil (78) mit dem Einlass (12) der Trenneinheit (10) verbindbar ist.
2. Anlage nach Anspruc 1, dadurch gekennzeichnet, dass das steuerbare Spülventil (78) über einen Druckbegrenzer (66) mit dem Auslass des Nutzgasspeichers (64) verbunden ist.
3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einlass der Trenneinheit (10) eine steuerbare Drossel (46) angeordnet ist.
4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass hinter dem Nutzgasauslass (14) und/oder dem Restgasauslass (16) der Trenneinheit (10) eine steuerbare Drossel (53; 55) angeordnet ist.
5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass hinter dem Nutzgasauslass (14) der Trenneinheit (10) ein auf die vorgegebene Komponente ansprechender Konzentrationsmesser (72) angeordnet ist.
6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass hinter dem Restgasauslass (16) der Trenneinheit (10) ein auf mindestens eine der Rest- gaskomponenten ansprechender Konzentrationsmesser (74, 76) angeordnet ist.
7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass hinter dem Restgasauslass (16) ein auf Feuchtigkeit ansprechender Konzentrationsmesser (76) vorgesehen ist.
8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinheit (10) eine Wanderbettanordnung (18 bis 30) aufweist, die das Adsorbermate- rial (25) enthält.
9. Anlage nach Anspruch 8 in Verbindung mit einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Wanderbettanordnung (18 bis 30) bewegender Antrieb (23) in Abhängigkeit vom Ausgangssignal eines Konzentra- tionsmessers (72, 74, 76) gesteuert wird.
10. Anlage nach Anspruch 3 oder 4 in Verbindung mit einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine steuerbare Drossel (46, 53, 55), welche einen der von der Trenneinheit (10) abgehenden Gasströme oder den in die Trenneinheit (10) eintretenden Gasstrom steuert, in Abhängigkeit vom Ausgangssignal mindestens eines Konzentrationsmessers (72, 74, 76) arbeitet, der mit einem der von der Trenneinheit (10) abgegebenen Gasströme zusammenarbeitet.
11. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10 in Verbindung mit einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das steuerbare Spülventil (78) in Abhängig- keit vom Ausgangssignal mindestens eines Konzentrations- messers (72, 74, 76) gesteuert wird, der mit einem der von der Trenneinheit (10) abgegebenen Gasströme zusammenarbeitet .
12. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass am Einlass (12) der Trenneinheit (10) ein steuerbarer Druckregler (44) vorgesehen ist.
13. Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass am Einlass des steuerbaren Druckreglers (44) ein Drucksensor (52) angeschlossen ist, dessen Ausgangs- signal von einer Steuereinheit (50) zur Steuerung des Ärbeitens des das unter Druck stehende Gasgemisch bereitstellende Verdichters (34) verwendet wird.
14. Anlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (50) zusätzlich in Abhängigkeit vom Ausgangssignal eines einem der Auslässe (14,
16) der Trenneinheit (10) nachgeschalteten Konzentrations- messers (72, 74, 76) den das Gasgemiscj bereitstellenden Verdichter (34) steuert.
15. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (58), welcher Nutzgas in den Nutzgasspeicher (64) drückt, über ein steuerbares Rückführventil (60) mit dem Eingang (12) der Trenneinheit (10) verbindbar ist.
16. Anlage nach Anspruch 15 in Verbindung mit einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückfύhrventil (60) in Abhängigkeit vom Ausgangssignal eines Konzentrationsmessers (72, 74, 76) gesteuert wird, welcher mit einem der Auslässe (14, 16) der Trenneinheit (10) in Verbindung steht.
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Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4024366B2 (ja) 1996-11-29 2007-12-19 株式会社林原生物化学研究所 ポリペプチド
US9561476B2 (en) 2010-12-15 2017-02-07 Praxair Technology, Inc. Catalyst containing oxygen transport membrane
CN103987681B (zh) 2011-12-15 2016-08-24 普莱克斯技术有限公司 复合氧气传送膜
US9486735B2 (en) 2011-12-15 2016-11-08 Praxair Technology, Inc. Composite oxygen transport membrane
EP2897711B1 (de) 2012-09-19 2017-09-13 Praxair Technology Inc. Keramischer sauerstofferzeuger mit hoher reinheit
EP2935155B1 (de) 2012-12-19 2019-02-13 Praxair Technology Inc. Verfahren zum abdichten einer sauerstofftransportmembrananordnung
US9453644B2 (en) 2012-12-28 2016-09-27 Praxair Technology, Inc. Oxygen transport membrane based advanced power cycle with low pressure synthesis gas slip stream
US9296671B2 (en) 2013-04-26 2016-03-29 Praxair Technology, Inc. Method and system for producing methanol using an integrated oxygen transport membrane based reforming system
US9938145B2 (en) 2013-04-26 2018-04-10 Praxair Technology, Inc. Method and system for adjusting synthesis gas module in an oxygen transport membrane based reforming system
US9611144B2 (en) 2013-04-26 2017-04-04 Praxair Technology, Inc. Method and system for producing a synthesis gas in an oxygen transport membrane based reforming system that is free of metal dusting corrosion
US9212113B2 (en) 2013-04-26 2015-12-15 Praxair Technology, Inc. Method and system for producing a synthesis gas using an oxygen transport membrane based reforming system with secondary reforming and auxiliary heat source
WO2015037002A2 (en) * 2013-09-11 2015-03-19 Advanced Inhalation Therapies (Ait) Ltd. System for nitric oxide inhalation
BR112016007552A2 (pt) 2013-10-07 2017-08-01 Praxair Technology Inc painel de membrana de transporte de oxigênio, conjuntos de tubos da membrana de transporte de oxigênio e de blocos do reator de reforma, módulo de arranjo da membrana de transporte de oxigênio, trem da fornalha de gás de síntese, e, usina de gás de síntese
EP3055053A2 (de) 2013-10-08 2016-08-17 Praxair Technology Inc. System und verfahren zur temperaturregelung in einem sauerstofftransport-membranreaktor
US9556027B2 (en) 2013-12-02 2017-01-31 Praxair Technology, Inc. Method and system for producing hydrogen using an oxygen transport membrane based reforming system with secondary reforming
CA2937943A1 (en) 2014-02-12 2015-08-20 Praxair Technology, Inc. Oxygen transport membrane reactor based method and system for generating electric power
WO2015160609A1 (en) 2014-04-16 2015-10-22 Praxair Technology, Inc. Method and system for oxygen transport membrane enhanced integrated gasifier combined cycle (igcc)
US9789445B2 (en) 2014-10-07 2017-10-17 Praxair Technology, Inc. Composite oxygen ion transport membrane
US10441922B2 (en) 2015-06-29 2019-10-15 Praxair Technology, Inc. Dual function composite oxygen transport membrane
US10118823B2 (en) 2015-12-15 2018-11-06 Praxair Technology, Inc. Method of thermally-stabilizing an oxygen transport membrane-based reforming system
US9938146B2 (en) 2015-12-28 2018-04-10 Praxair Technology, Inc. High aspect ratio catalytic reactor and catalyst inserts therefor
KR102154420B1 (ko) 2016-04-01 2020-09-10 프랙스에어 테크놀로지, 인코포레이티드 촉매-함유 산소 수송막
US11136238B2 (en) 2018-05-21 2021-10-05 Praxair Technology, Inc. OTM syngas panel with gas heated reformer
CN111100717B (zh) * 2018-10-26 2025-10-10 南京裕初科技有限公司 一种煤气制天然气的方法及装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1594454A (en) * 1976-12-23 1981-07-30 Boc Ltd Gas separation
US4443419A (en) * 1982-09-09 1984-04-17 Uop Inc. Moving bed gas treating process
US4948391A (en) * 1988-05-12 1990-08-14 Vacuum Optics Corporation Of Japan Pressure swing adsorption process for gas separation
US4892566A (en) * 1989-03-22 1990-01-09 Airsep Corporation Pressure swing adsorption process and system
CA2023707C (en) * 1989-09-28 1999-02-23 Richard W. Hradek Oxygen concentrator with pressure booster and oxygen concentration monitoring
US5071453A (en) * 1989-09-28 1991-12-10 Litton Systems, Inc. Oxygen concentrator with pressure booster and oxygen concentration monitoring
DE4314225A1 (de) * 1993-04-30 1994-11-03 Dornier Gmbh Vorrichtung zur regenerativen Gasreinigung
US5997611A (en) * 1998-07-24 1999-12-07 The Boc Group, Inc. Single vessel gas adsorption system and process
JP2001033432A (ja) * 1999-07-21 2001-02-09 Japan Organo Co Ltd 間欠移動層式クロマト分離装置
US6372127B1 (en) * 2000-03-09 2002-04-16 Daicel Chemical Industries, Ltd. Simulated moving bed separation system
US6962654B2 (en) * 2001-06-12 2005-11-08 Hydrotreat, Inc. Methods and apparatus for supplying high concentrations of dissolved oxygen and ozone for chemical and biological processes
US6527830B1 (en) * 2001-10-03 2003-03-04 Praxair Technology, Inc. Pressure swing adsorption process for co-producing nitrogen and oxygen
FR2856313B1 (fr) * 2003-06-17 2005-07-29 Inst Francais Du Petrole Methode de gestion des vannes d'un systeme de separation a lit mobile simule

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2008019757A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2008019757A1 (de) 2008-02-21
DE102006038439A1 (de) 2008-02-21
US20100313762A1 (en) 2010-12-16

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