172738. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés oxigéndús gáz előállítására levegőből
5 172738 6 csonkokkal, a következőhöz a 22 elzáró szerven át csatlakozó csőcsonkokkal kapcsolódik. A 11 adszorber-egység bemeneti oldalához csatlakozik a 13 elzáró szerven át a sűrített levegővezeték a 15 elzáró szerven át a légkörbe torkolló vezeték és a 5 16 elzárd szerven át a vákuumvezeték. A dúsított termék elvezetésére a 14 elzáró szerven át csatlakozó csőcsonk szolgál. A 11 adszorber-egységet a 12 elzáró szerven át csatlakozó vezetéken át az előző, nagyobb nyo- 10 mású adszorber-egységből vett gázzal P0-ról Pj nyomásra töltjük fel. Ezután zárjuk a 12 és nyitjuk a 13 elzáró szervet, így a 11 adszorber-egységet a 13 elzáró szervhez csatlakozó vezetéken át sűrített levegővel töltjük fel, amíg a nyomás az 15 n-ik szakaszban P2 értékre növekszik. Ezután a 13 elzáró szervet lezárjuk, a 14 elzáró szervet nyitjuk és a terméket olyan mennyiségben vezetjük el, amíg a nyomás az a szakaszban P4 értékre csökken, ily módon oxigéndús gázkeveréket nyer- 20 tünk termékként. A P4 nyomás elérésekor elzárjuk a 14 elzáró szervet. Ezután a 22 elzáró szer/ nyitásával a csökkenő oxigéntartalmú koncentráció-frontot átvezetjük a 11 adszorber-egységgel sorbakapcsolt 21 adszorber- 25 -egységbe, amíg a 11 adszorber a szakaszában a nyomás P5 értékre csökken. Ekkor lezárjuk a 22 elzáró szervet. Ez az átvezetett koncentráció-front ugyanolyan, mint az a koncentráció-front, amely a 12 vezetéken át 11 egységbe lépett be. 30 Adszorbensként alkalmazható minden olyan anyag, mely nyomásváltozás hatására megváltoztatja a felette levő gáztérben a komponensek koncentrációját, akár egyensúlyi, akár kinetikai hatásból eredőleg. Zeolit típusú adszorbensek esetén ismere- 35 tes, hogy a szervetlen zeolitok egyensúlyi megoszlás alapján dúsítják az oxigént, viszont a szerves alapú okkludáló adszorbenseknél a szorpció- és pórusdiffúzió sebessége a meghatározó a szeparációnál. Kísérleteink során A, X és Y típusú zeolitok- 40 kai dolgoztunk, a szeparációra alkalmas pórusméret 4 Angstrom feletti tartományban volt. A betáplált sűrített levegő tulajdonságait (hőmérsékletét, nedvességtartalmát) az adszorbens tulajdonságai szabták meg. Az adszorber-egységek 45 működési hőmérsékletét célszerűen úgy választjuk meg, hogy a nyomásváltozás hatására a gázkomponensek kellő mértékben adszorbeálódjanak és deszorbeálódjanak. Szokásosan a normál környezeti viszonyoktól nem túlságosan eltérő üzemi para- 50 méterekkel kell dolgozni. Az adszorbens a levegőben levő vizet és széndioxidot általában nagyobb mértékben adszorbeálja, mint a szétválasztandó gázokat. A jól adszorbeálódó gázok az adszorber-egység belépő vége 55 közelében halmozódnak fel, ezért ezeket célszerű a koncentráció-front áramlási irányával ellentétes irányban eltávolítani. A gázok eltávolítása egyrészt a maradék gáz öblítő hatására, másrészt a nyomáscsökkentés hatására megy végbe. A 15 elzáró szervre csatlakozó vezetéken át az eltávolítandó szennyező gázokat a légkörbe bocsátjuk ki, amíg a 11 egység nyomása P$ értékre csökken, majd a 15 elzáró szerv zárása és a 16 elzáró szerv nyitása után a maradékot a 16 elzáró szervhez csatlakozó vákuum vezetéken át leszívatjuk, miközben a 11 egység n szakaszában a nyomás P0 értékre csökken. A koncentráció-frontoknak bizonyos helyeken, az adszorberegységek be- és kilépő pontjain egyezőeknek kell lenniök. Adott adszorpciós tulajdonságú szakaszok esetén a keringetett front jellege meghatározza a betáplálási és az elvételi áramokat. A zárt láncban legalább egy emelkedő és egy csökkenő koncentrációjú frontnak kell kialakulnia. Az emelkedő koncentrációjú szakaszok gázterében feldúsul az oxigén. A koncentráció változásokat egyértelműen nyomásváltozásokat kísérik. A berendezés legalább két adszorber-egységből áll. 2. példa (III/2. ábra) Az energiaátalakító segédberendezések minimális üresjárattal való üzemeltetése, valamint maximális adszorbens térfogat alkalmazása szempontjából legelőnyösebb a három adszorber-egységből álló berendezés. A berendezés tehát három darab, sorban 11, 21, 31 sz. adszorber-egységből áll. A III/l. ábra szerinti adszorberegységet körvezetékek és hozzájuk csatlakozó közös bevezető és kivezető vezetékek és szolgáltató szervek egészítik ki A 3 sűrített levegővezetékhez csatlakozó körvezeték a 13, 23, 33 elzáró szervekhez csatlakozó csonkokat fogja össze, hasonlóképp a 4 termékvezetékhez csatlakozó körvezeték a 14, 24, 34 elzáró szervekhez csatlakozó csonkokat, az 5 légköri lefúvató vezetékhez csatlakozó körvezeték a 15, 25, 35 elzáró szervekhez csatlakozó csonkokat, a 6 vákuumvezetékhez csatlakozó körvezeték a 16, 26, 36 elzáró szervekhez csatlakozó csonkokat. 3. példa (III/3. ábra) A III/l. ábra szerinti adszorber-egység üzemeltetési módját egy szobahőmérsékleten végzett laboratóriumi kísérlet alapján az alábbi adatokkal kívánjuk illusztrálni. A nyomások időbeli sorrendjét a m/3. ábra mutatja. A teljes adszorpciós-deszorpciós ciklus egy egységben hat fázisból áll. Fázis 1. Átvezetés Kezdő Végső nyomás ata, kp/cm2 P0= 0,065 Pj= 2,6 Pi = 2,6 Pj= 5,9 Térfogat- átl. áram Nlit./cikl. 14,2 18,1 Koncentráció 02 tf% 31.0 21.0 2. feltöltés 18,1 3
