DEVICE FOR THE SEPARATION OR FRACTIONATED PURIFICATION OF GAS MIXTURES

Abstract: 1. A device for the separation or fractionated purification of gas mixtures by the pressure-change principle and comprising at least two, and preferably three, adsorbers (1, 2, 3) which, during their adsorption phase, are operated under excess pressure and, during their desorption phase, under reduced pressure, and with which is associated a piping system provided with valves (18) and conveyor and vacuum-pump means (14, 16, 11), characterized in that the conveyor and vacuum-pump means (14, 16, 11) are formed as Root's blowers and Root's pumps respectively, and in that the Root's pumps used for setting up the vacuum are provided with upstream inlet-cooling means.

Description: Vorrichtung zur Trennung oder fraktionierenden Reinigung von Gasgemischen Die Neuerung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Trennung oder fraktionierenden Reinigung von Gasgemischen nach dem Druckwechsel-Prinzip mit mindestens zwei, vorzugsweise drei Adsorbern sowie mit Ventilen und Förder- und/oder Vakuumpumpeinrichtungen ausgerüsteten Leitungen. Eine Vo#richtung dieser Art ist z. B. aus der US-PS 33 38 030 bekannt. Mit Vorrichtungen dieser Art ist es möglich, Kohlenwasserstoffe aus wasserstoffreichem Prozessgas zu entfernen oder Luft in Sauerstoff und Stickstoff zu zerlegen. Dabei wird die Tatsache ausgenutzt, dass gewisse Gase an bestimmten Adsorptionsmaterialien, z. B. Zeolith, vorzugsweise adsorbiert werden. Die Adsorption findet in der Regel bei Drücken zwischen Atmosphärendruck und maximal ca. 15 bar statt. Die Desorption findet bei Druckentlastung auf leichten Uberdruck, Atmosphärendruck oder bis ins Grobvakuum statt. Es hat sich gezeigt, dass mit solchen Vorrichtungen am wirtschaftlichsten gearbeitet werden kann, in denen bei relativ niedrigem Uberdruck adsorbiert und bei Vakuum desorbiert wird. Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die insbesondere für einen Betrieb geeignet ist, bei dem die Desorption unter Vakuum erfolgt. Neuerungsgemäss wird.diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Förder- und/oder Vakuumpumpeinrichtungen als Rootsgebläse bzw. Rootspumpen ausgebildet sind. Rootsgebläse haben den Vorteil; dass sie nur einen solchen Druck aufbauen, der ihnen als Widerstand entgegengebracht wird. Da infolge der Prozessführung unterschiedliche Druckverluste für das Frischgasgebläse und das Spülgasgebläse entstehen; diese Gase aber an der Stelle, wo Frisch- und Spülgase in den Adsorber eintreten, zusammengeführt werden müssen, ist eine derartige Eigenschaft von besonderem Vorteil. Mit ihr kann ohne zusätzliche Regelung die Druckgleichheit der Eintrittsgase gewährleistet werden Die Verwendung von Rootspumpen als Vakuumpumpen ist ebenfalls vorteilhaft. Rootspumpen sind öl frei und zeichnen sich durch grosse Lebensdauer und grosse Durchsatzleistung aus; so dass die für die Desorption unter Vakuum. notwendigen Abpumpzeiten klein gehalten werden können. Vorteile und Einzelheiten der Neuerung sollen anhand eines in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles für die Stickstofferzeugung erläutert werden. Das Ausführungsbeispiel weist drei Adsorber 1, 2 und 3 auf, in denen sich ein Adsorptionsmaterial (Zeolith, Molekularsieb oder dgl;) befindet; An die Adsorber sind eine Reihe von Leitungen angeschlossen, die im einzelnen die folgenden Funktionen haben Die Leitungen 4 dienen dem Einlass und der Zufuhr von Luft; Die Leitungen 5 führen desorbiertes Gas über die Vakuumpumpe 11 und die Kühleinrichtung 12 einem Reservoir 13 zu. Mit 6 ist die Spütasleitung bezeichnet, in der Spülgas über das Spülgebläse 14 und die Kühleinrichtung. 15 einem der jeweils der Spülung unterworfenen Absorber 1, 2 oder 3 zugeführt wird. Mit 7 ist die Spülgas-Rückführun9s- leitung bezeichnet, die schliesslich in die Leitung 9 für die sauerstoffreiche Fraktion mündet. Von der Leitung 9 für die sauerstoffreiche Fraktion führt die Leitung 8 zu den Adsorbern. Uber diese Leitung 8 erfolgt jeweils die Füllung der Adsorber während des jeweiligen Füllvorganges. Mit 10 ist, die Leitung für das abzuführende Stickstoff-Produkt bezeichnet; In der Lufteinlassleitung ist das Luftgebläse 16 und die diesem zugeordnete Kühleinrichtung 17 eingeschaltet. Diese die Adsorber i, 2 und 3 versorgenden# Leitungen sind mit Ventilen ausgerüstet; die sämtlich mit 18 bezeichnet sind. Sie werden in bekannter; nicht dargestellter Weise so gesteuert; dass wechselweise nacheinander in den Adsorbern 1, 2 und 3 die Schritte Adsorption '¯Spülen", "Desorbieren" und "Füllen" ablaufen. Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen; dass diese Ventile 18 als Klappenventile oder Absperrklappen ausgebildet sind, wodurch eine hohe Lebensdauer und eine besonders gute Funktionssicherheit gewährleistet sind. Die Vakuumpumpe 11 ist in neuerungsgemässer Weise als Rootspumpe ausgebildet. Eine solche Pumpe ist ölfrei und zeichnet sich durch grosse Lebensdauer und grosse Durchsatz- leistung aus, so dass die für die Desorption unter Vakuum notwendigen Abpumpzeiten klein gehalten werden können. Ein- oder mehrstufige zwischengekühlte Rootspumpen haben sich als besonders zweckmässig erwiesen. Auch vor Einlass gekühlte Rootspumpen dieser Art können in vorteilhafter Weise verwendet werden; Infolge der Prozessführung entstehen für das Frischgasgebläse 16 und das Spülgasgebläse .11 unterschiedliche Druckverluste; Die Frisch- und Spülgase werden von oben oder unten eingegeben, wobei das Spülgas zunächst über den zu spülenden Adsorber geleitet und dann zusammen mit dem Frischqas in den in Adsorption befindlichen Behälter geleitet wird. An der Stelle, wo Frisch- und Spülgase in den Adsorber eintreten, muss deshalb Druckgleichheit der Eintrittscgase erreicht werden.Neuerungsgemäss wird deshalb vorgeschlagen, dass als Spülgebläse und als Luftgebläse jeweils ein Rootsgebläse vorgesehen sind Da Rootsgebläse nur den Druck aufbauen, der ihnen als Widerstand entgegengebracht wird, an durch den Einsatz der Rootsgebläse die Druckgleichheit ohne zusätzliche Regelung gewährleistet werden. Vorrichtungen z. B. zur Erzeugung von Sauerstoff arbeiten - in ähnlicher Weise. In bekannter Weise hängt es von der Art des verwendeten Adsorptionsmaterials ab, welches Gas mittelS der neuerungsgemässen Vorrichtung erzeugt wird.

Claims: Vorrichtung zur Trennung oder fraktionierenden Reinigung von Gasgemischen ANSPRUCI!E 1. Vorrichtung zur Trennung oder fraktionierenden Reinigung von Gasgemischen nach dem Druckwechsel-Prinzip mit mindestens zwei, vorzugsweise drei Adsorbern sowie mit Ventilen und Förder- und/oder Vakuumpumpeinrichtungen ausgerüsteten Leitungen, d a d u r c h g e k e n r. - z e 1 c h n e t , dass die Förder- und/oder Vakuum pumpeinrichtungen (14, 16, 11) als Rootsgebläse bzw. Rootspumpen ausgebildet sind. . Vorrlchiung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Vakuumpumpeinrichtungen (1 ) als ein- oder mehrstufige zwischengekühlte Rootsumpen ausgebildet sind. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n @ - z e 1 c h n e t dass vor Einlass gekühlte ein- oder mehrstufige Rootspumpen vorgesehen sind. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a d u r C h g e k e n n z e l c h n e t , dass die Ventile (18) als Klappenventile oder Absperrklappen ausgebildet sind.

Inventors: AMLINGER, HEINRICH, ING. GRAD.
Applicants: LEYBOLD-HERAEUS GMBH
Application year: 1981
Main classification: B01D53
IPC codes: B01D53