DE69226675T2

DE69226675T2 - Membraneinheit mit einer grossen Betriebsflexibilität

Info

Publication number: DE69226675T2
Application number: DE69226675T
Authority: DE
Inventors: Christian F-75007 Paris Barbe; Jean-Renaud F-75007 Paris Brugerolle; Guy F-75007 Paris Salzgeber
Original assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date: 1991-06-03
Filing date: 1992-06-01
Publication date: 1998-12-24
Anticipated expiration: 2012-06-02
Also published as: EP0517570B1; CA2070150A1; US5840098A; DE69226675D1; JPH05184906A; ATE169839T1; EP0517570A1; ES2119803T3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung:

Die Erfindung betrifft einen Generator mit einer permeablen Membran mit hoher Flexibilität, um entstehendem Bedarf am Markt Rechnung zu tragen.

Beschreibung des Hintergrunds

Membranverfahren werden derzeit bei einer Vielzahl von Gaszerlegeverfahren eingesetzt. Bei solchen Verfahren wird ein Einsatzstrom mit der Oberfläche der Membran in Kontakt gebracht, mit welcher Membran der leichter permeierende Bestandteil, wie Sauerstoff bei Einspeisung von Luft, unter niedrigem Druck gewonnen wird, wogegen der weniger leicht permeierende Bestandteil, wie Stickstoff bei Einspeisung von Luft, als nicht permeierender Strom bei einem Druck gesammelt wird, der nahe am Speisedruck liegt.
Die Rentabilität und inhärente Benutzerfreundlichkeit solcher Gaszerlegeverfahren wurde lange Zeit insbesondere bei der Gewinnung von Wasserstoff aus wasserstoffreichen Strömen oder Herstellung von Stickstoff ausgehend von Luft gefördert.
Jedoch zeigte die Erfahrung, daß es einige Nachteile gibt, die im Zusammenhang mit solchen Gaszerlegeverfahren stehen. Erstens ist bei der Auslegung der Anlage das tatsächliche mittlere Leistungsvermögen, das vom Verbraucher letztendlich benötigt wird, sehr schwer abzuschätzen. Zweitens ist das tatsächliche Verbrauchsprofil eines Gases, insbesondere Stickstoff, häufig unbekannt und sowohl vom Lieferanten als auch vom Endverbraucher schwer vorherzusagen. Im Großen und Ganzen scheint sich der Mengenbedarf bei weitem stärker zu ändern als häufig angenommen. Drittens können mit der Zeit Verbraucherbedürfnisse oder Markterfordernisse in beträchtlichem Maße entstehen, und zwar meist bei der Verwendung von Inertgasen bei Stufenverfahren. Beispielsweise könnte im ersten Jahr die Versorgung mit Stickstoff während einer Arbeitsschicht und im zweiten Jahr die Versorgung mit Stickstoff während zwei Arbeitsschichten erforderlich sein.
Diese Umstände können zu beträchtlichen Schwierigkeiten bei der Auslegung eines Membrangenerators hinsichtlich der kontinuierlichen Versorgung eines Verbrauchers mit Gas führen und deshalb das wirtschaftliche Interesse für einen solchen im Vergleich zu anderen Technologien wie kryogenen Verfahren begrenzen. Dies ist insbesondere der Fall, wenn der Verbraucher auch strenge Reinheits- und Abgabedruckspezifikationen hat. Es ist wichtig zu verstehen, daß solche Flexibilitätsbeschränkungen im wesentlichen mit dem Entstehen nichtkryogener Vororttechnologien zur Herstellung und Belieferung eines Verbrauchers mit Gas entstanden sind. Die herkömmliche Technologie, die auf der Lagerung von vor Ort verflüssigtem Gas und Verdampfung desselben bei Bedarf basiert, hat zwar den höchstmöglichen Grad an Flexibilität, um den Bedürfnisse des Verbraucher hinsichtlich Durchflußmenge, Reinheit und Druck Rechnung zu tragen, ist aber auch teuer.
Üblicherweise wurden zwei Verfahren vorgeschlagen, um das erste und das zweite oben beschriebene Problem zu lösen.
Nach der ersten Lösung wird ein Membrangenerator so ausgelegt, daß ein mittlerer Durchfluß vorliegt und Gasprodukt gespeichert wird, um Spitzenzeiten auszugleichen, und/oder eine kryogene Flüssigkeit gespeichert wird, um eine kontinuierliche Aogabe zu gewährleisten. Jedoch sind Produktzwischentanks meist darauf beschränkt, kurze Spitzenzeiten mit gemäßigtem Bedarf zu kompensieren, und abgesehen vom Fassungsvermögen von Zwischentanks ist es erforderlich, Reserveflüssigkeit zu verdampfen, was sehr teuer ist.
Alternativ wird nach der zweiten Lösung das Leistungsvermögen des Generators überdimensioniert und ein Steuerverfahren zum Drosseln des Membranzerlegungssystems bereitgestellt. Viele Technologien wurden erdacht, um den Durchfluß des Generators auf den Bedarf des Verbrauchers einzustellen, einschließlich des Einstellens der Membranfläche, des Partialdrucks beidseits der Membran, wie in der US-A-4 806 132 beschrieben, und des Erhöhens der Reinheit auf einen Wert, der höher als die Spezifikation ist. Auch wenn ein System entworfen wird, bei dem die spezifischen Betriebskosten während Phasen mit gedrosseltem Betrieb nicht steigen, ist jedoch die Überdimensionierung des gesamten Systems sehr teuer, was dazu führen kann, daß der gesamte Membrangenerator nicht wettbewerbsfähig ist.
Obwohl die zwei oben genannten Verfahren teilweise der notwendigen Flexibilität hinsichtlich des ersten und zweiten oben beschriebenen Problems Rechnung tragen, liefert keines der Verfahren eine zufriedenstellende Antwort hinsichtlich der langfristigen Entwicklung des Bedarfs eines Verbrauchers. Diese Verfahren ziehen nur die Verwendung zusätzlicher Apparaturen nach sich, und zwar mit beträchtlichen Kosten.
Eine andere Möglichkeit, die Abgabemenge einer Gaspermeationsvorrichtung an den sich ändernden Bedarf eines Verbrauchers anzupassen, ist in der EP-A-0 075 431 dargestellt, bei welchem Verfahren das Gas dadurch erzeugt wird, daß ein verdichteter Einsatzgasstrom unter einem Einsatzdruck auf eine Membran geleitet wird, die ein Permeationsgasprodukt, das an einen gewünschten Bestandteil angereichert ist, und produktfremdes Gas liefert, welches an dem gewünschten Bestandteil abgereichert ist, und bei dem der Bedarf eines Verbrauchers an Produktgas überwacht wird und die Permeationstemperatur des Einsatzgasstroms durch Regelung der Temperatur des Einsatzgasstroms abhängig vom Bedarf eingestellt wird, um das gewünschte Gas mit der erforderlichen Durchflußrate zu he fern.
Somit besteht bei Betrachtung der tatsächlichen Marktbedürfnisse, der individuellen Verbraucherbedürfnisse und der Grenzen herkömmlicher, Membrangeneratoren nutzender Verfahren weiterhin ein Bedarf für einen Membrangenerator mit hoher Flexibilität, und zwar sowohl im Aufbau als auch im Betrieb, damit, ausgehend von Luft, ein stickstoffangereichertes Gas mit dem gewünschten Durchfluß, dem gewünschten Druck und der gewünschten Qualität jederzeit und mit möglichst geringen Kosten zur Verfügung steht.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Demgemäß ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Auslegen und zum Betreiben eines eine permeable Membran enthaltenden Generators oberhalb und unterhalb seiner Auslegungsbedingungen bereitzustellen, so daß, ausgehend von Luft, ein stickstoffangereichertes Gas mit einem gewünschten Durchfluß, einem gewünschten Druck und einer gewünschten Qualität oder Reinheit zu jeder Zeit und mit möglichst geringen Kosten zur Verfügung steht.
Es ist auch eine Aufgabe der Erfindung, solch ein Verfahren dadurch bereitzustellen, daß die Permeationstemperatur eines Membrangenerators geregelt wird.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, durch das Kondensation in einer Membran eines Membrangenerators verhindert wird, welche zu einer Abnahme des Wirkungsgrads führen könnte.
Es ist auch eine Aufgabe der Erfindung, Vorrichtungen zur Durchführung der obigen Verfahren bereitzustellen.
Die obigen und weitere Aufgaben, die mit der nachfolgenden Beschreibung deutlich werden, werden durch ein Verfahren zum Betreiben eines eine permeable Membran enthaltenden Generators oberhalb oder unterhalb seiner Auslegungsbedingungen bereitgestellt, umfassend das Einstellen der Permeationstemperatur eines Einsatzstroms, der den Membrangenerator durchströmt, und zwar mittels Heiz- oder Kühlmitteln, wodurch ein Produktgas in gewünschter Menge, mit gewünschter Reinheit und mit gewünschtem Druck bereitgestellt wird.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Figur 1 zeigt das erfindungsgemäße Regelverfahren, nach dem die Permeationstemperatur eingestellt wird, um ein Produktgas in einer gewünschten Menge, mit einer gewünschten Qualität oder Reinheit und einem gewünschten Druck so bereitzustellen, wie von einem Verbraucher angefordert.
Figur 2 zeigt die Herstellung von Stickstoff aus Luft unter Verwendung einer Membran, die die anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgezeigten Merkmale aufweist und in einem weiten Bereich an Betriebsbedingungen betrieben werden kann.
Figur 3 zeigt die Nenndurchflußnachstellung nach der Erfindung bei einem Generator mit konstantem Luftdurchfluß.
Figur 4 zeigt drei herkömmliche Alternativen zur Auslegung eines Membrangenerators für einen speziellen Satz Verbraucherwünsche:
a) die erste Alternative, umfassend einen großen Membrangenerator, der Standarddrosselverfahren nutzt, um den Energieverbrauch während Phasen mit geringem Bedarf zu senken,
b) die zweite Alternative, umfassend einen Membrangenerator mittlerer Größe in Verbindung mit einem großen Zwischentank und einem optionalen Booster-Verdichter, um Stickstoff unter höherem Druck und zur Abgabe während Spitzenzeiten zu speichern, und
c) die dritte Alternative, umfassend einen Standardmembrangenerator in Verbindung mit einem Speichertank für flüssigen Stickstoff zur Verdampfung während Spitzenzeiten.
Figur 5 zeigt einen hochflexiblen Membrangenerator, der jedoch nicht dem nach der Erfindung entspricht.
Figur 6 zeigt das Hinzufügen von Membranen zu einem Membransystem in nachfolgenden Jahren, um sich ändernden Verbrauchsprofilen eines Verbrauchers erfindungsgemäß Rechnung zu tragen.
Figur 7 zeigt ein Mittel nach der Erfindung, um Membranen gegen Kondensation zu schützen.
Figur 8 zeigt mehrere Merkmale nach der Erfindung:
a) zeigt den Zuwachs der Membranproduktivität bestimmter Membranen mit steigender Temperatur.
b) zeigt, daß neben dem unter a) beschriebenen Produktivitätszuwachs ein geringer oder gar kein Ausbeuteverlust beobachtet wird, und
c) zeigt die Abnahme des Membranwirkungsgrades mit der Zeit in Abhängigkeit von der Betriebstem peratur.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Auslegung und zum Betreiben eines Generators mit permeablen Membranen oberhalb und unterhalb der Auslegungsbedingungen dadurch bereitgestellt, daß die Permeationstemperatur geregelt wird. Der Membrangenerator kann, wenn gewünscht, in Verbindung mit Änderungen des Permeationsdrucks oder in Verbindung mit einem Produkt zwischentank verwendet werden.
Im Großen und Ganzen stellt die Erfindung einen Generator mit einer permeablen Membran bereit, der mittels eines Bedarfssignals einstellbar ist, das anzeigt, daß von der Auslegung abweichende Bedingungen benötigt werden. Die "von der Auslegung abweichenden Bedingungen" können entweder einen Zuwachs (ein Plus) oder eine Abnahme (ein Minus) gegenüber den Auslegungsbedingungen darstellen. Des weiteren kann das "Bedarfssignal"-Mittel jedes Mittel sein, das geeignet ist, anzuzeigen, daß von der Auslegung abweichende Bedingungen benötigt werden.
Beispielsweise kann das "Bedarfssignal"-Mittel eine Produktdurchflußmessung oder eine Produktreinheitsvorgabe oder eine Druckmessung oder jeder beliebige, manuell oder automatisch in eine vom Auslegungswert abweichende Stellung gebrachter Schalter sein.
Das Membransystem des vorliegenden Generators umfaßt jedes beliebige analoge oder numerische Steuersystem, wie einen Prozeßcomputer, das so programmiert ist, daß die Temperatur des Einsatzgases oder des Permeationsbündels entweder durch Erhitzen oder Kühlen desselben eingestellt wird.
Außerdem können bei dem oben beschriebenen Membrangenerator auch weitere Modifikationen vorgenommen werden, wie die Änderung des Einsatzgasdrucks oder die Verwendung eines Zwischentanks.
Die Erfindung stellt auch ein Verfahren bereit, bei dem eine Kondensation an der Membran unterbunden wird, welche mit oder ohne teilweiser Zerstörung der Membran selbst zu einer Abnahme des Wirkungsgrades führen könnte. Dabei werden die Permeationstemperatur und gegebenenfalls der Speisedruck geregelt.
Die Erfindung wird im allgemeinen so angewendet, daß ein Regelverfahren eingesetzt wird, nach dem aufgrund eines erhöh ten oder verringerten Bedarfs die Permeationstemperatur, optional in Verbindung mit den anderen vorstehend beschriebenen Maßnahmen wie der Änderung des Permeationsspeisedrucks oder der Verwendung eines Zwischentanks, eingestellt wird, um die korrekte Menge, die korrekte Qualität oder Reinheit und den korrekten Druck des vom Verbraucher angeforderten Gases zu erzeugen. Dies ist ganz allgemein in Figur 1 dargestellt.
Nach der Erfindung kann die Permeationstemperatur entweder durch direktes Erhitzen oder Kühlen des Permeators oder durch Erhitzen oder Kühlen des Einsatzstroms, bevor derselbe dem Permeator zugeführt wird, eingestellt werden. Das Erhitzen oder Kühlen kann im jeweiligen Fall mit herkömmlichen Heiz- oder Kühlmitteln geschehen.
Die Erfindung ist insbesondere bei Verwendung bestimmter Membranen, wie beispielsweise Polysulfon-, Polyimid- und Polyamidmembranen, die für den Betrieb in einem weiten Temperaturbereich geeignet sind, vorteilhaft. Nach der Erfindung sind die Membranen bevorzugt für einen Betrieb im Temperaturbereich zwischen -20 ºC und 90ºC und wünschenswerterweise für einen Betrieb im Temperaturbereich zwischen ungefähr 20ºC und 60ºC geeignet.
Des weiteren zeigen die Membranen vorzugsweise mit steigender Betriebstemperatur einen Produktivitätszuwachs, wobei bevorzugt die Ausbeute stabil bleibt oder nur begrenzt abnimmt. Ein solches Verhalten ist insbesondere in dem Temperaturbereich zwischen ungefähr 20ºC und 60ºC wünschenswert. Beispielsweise erfüllen die meisten Polyimide diese Anforderungen. Vorzugsweise sind die verwendeten Membranen Hohlfasermembranen.
Jedoch ist bekannt, daß die Effizienz von Polymermembranen mit der Zeit verloren geht oder abnimmt. Dieser Alterungsfaktor kann mehr oder weniger bedeutend sein, und zwar abhängig von dem verwendeten Polymertyp und von den Betriebsbedingungen wie Speisedruck, Gegendruck des Permeats, Druckwechsel und Widerstandsfähigkeit gegen Verunreinigungen und von der Betriebstemperatur.
Deshalb sind Membrangeneratoren meist nicht für Dauerbetrieb bei hohen Temperaturen ausgelegt, damit der Membranwirkungsgrad nicht abnimmt und es nicht zu schnell erforderlich ist, ein Modul zu ersetzen oder hinzuzufügen. Folglich hat bei Anwendung der Erfindung, d.h. bei Regelung und Anlegen der geänderten Permeationstemperatur zum Anpassen an den Gasbedarf eines Verbrauchers, nicht nur die korrekte Menge an geliefertem Gas den optimalen Preis, sondern wird die Membran in höchstmöglichem Maße dadurch geschont, daß hohe Temperaturen außerhalb von Spitzenzeiten vermieden werden.
Bisher wurden unter anderem stetig die Temperaturen erhöht, um Alterungsphänomene in Membrangeneratoren zur Wasserstoffreinigung zu kompensieren, und zwar zu dem ganz anderen Zweck, eine konstante Wasserstoffreinheit aufrechtzuerhalten oder eine konstante Ausbeute bei sich ändernden Einsatzgasdurchflußraten oder -drücken aufrechtzuerhalten, was insbesondere bei der Gewinnung von Wasserstoff aus mittleren Prozeßströmen von Bedeutung ist, wie in den EP-A-60 693 und EP A-75 431 offenbart. Die Erfindung stellt mit der Regelung der Permeationstemperatur ein Mittel zur Anpassung an den dynamischen Bedarf eines Verbrauchers an mit Stickstoff angereichertem Gas bereit.
Die vorliegende Erfindung bietet mehrere Vorteile bei der Produktion von Stickstoff ausgehend von Luft.
Im Allgemeinen umfaßt das Verfahren nach der Erfindung beim Betreiben des eine permeable Membran enthaltenden Generators oberhalb oder unterhalb seiner Auslegungsbedingungen des weiteren, daß die Membran bei einem Druck unterhalb des Kondensationsdrucks des Einsatzstroms auf die Membran betrieben wird.
Erstens ist es nach der Erfindung möglich, den Nenndurchfluß einzustellen, nachdem der Membrangenerator entworfen und hergestellt wurde, wobei mit einem Verdichter ein konstanter Versorgungsluftdurchfluß aufrechterhalten wird.
Zweitens ist es nach der Erfindung möglich, sich an lange Spitzenzeiten mit hohem Bedarf anzupassen oder diesen Rechnung zu tragen und die Anpassung an jeden anderen Schwankungstyp zu verbessern.
Drittens ist es nach der Erfindung möglich, langfristigen und entstehenden Verbraucherbedürfnisse dadurch nachzukommen und Rechnung zu tragen, daß die Permeationstemperatur eingestellt wird, was mit geringen Investitionskosten möglich ist.
Viertens ist es nach der Erfindung möglich, Membranen gegen jegliche Kondensation zu schützen, welche deren Wirkungsgrad herabsetzen könnte, und dies ohne dabei den Wirkungsgrad des Generators stark herabzusetzen.
Figur 1 stellt im oberen Bereich die Änderung des vom Verbraucher zeitabhängig benötigten Durchflusses graphisch dar.
Im unteren Bereich der Figur ist auch die Verwendung eines Steuersystems dargestellt, um die Auslaßmenge des Membrangenerators so zu verändern, daß vom Auslegungswert abweichenden Bedingungen Rechnung getragen wird.
Nach Figur 1 wird das Steuersystem zum Aktivieren eines Erhitzers oder Kühlers verwendet, um den Einsatzstrom, bevor er in den Permeator eintritt, entweder zu erhitzen oder zu kühlen. Der Einsatzstrom wird dem Erhitzer oder Kühler aus einem Verdichter zugeführt. Um die gleiche Wirkung zu erzielen, kann der Erhitzer oder der Kühler auch direkt zur Erhitzung oder Kühlung des Permeators selbst verwendet werden.
Figur 2 zeigt die Merkmale einer zur Stickstoffherstellung verwendeten Membran und, daß es mit einer gegebenen Membranfläche bei einer gegebenen Reinheit nach der Erfindung machbar ist, bei Ausnutzung eines gegebenen Leistungsvermögens des Verdichters den Stickstoffproduktnennstrom aus einer Membran weitgehend einzustellen. Dies kann durch gleichzeitiges Ändern der Einstellwerte der Lufttemperatur oder der Temperatur und des Drucks, die auf die Membran wirken, erreicht werden. Zudem ist es bei Verwendung einer anpassungsfähigen Luftquelle, wie einem variablen Verdichter, möglich, den Nenndurchfluß durch Ändern des eintretenden Luftstroms und durch Einstellen der Temperatur- und Druckwerte zu erhöhen.
Figur 3 zeigt eine spezielle Anwendung des in Figur 2 allgemein dargestellten Prinzips. Insbesondere zeigt Figur 3 die Verwendung eines Luftverdichters, der zur Abgabe von 250 Nm³/h eines konstanten Luftstromes mit einem Druck von 7, 10 oder 13 bar ausgelegt ist, und die erfindungsgemäße Einstellung des Generatornenndurchflusses. Dies ist in Beispiel 1 ausführlicher beschrieben.
Figur 4 zeigt drei herkömmliche Alternativen zur Auslegung eines Membrangenerators. Die Wahl zwischen diesen hängt vom Bedarf des Verbrauchers ab. Figur 4(a) zeigt die Verwendung eines Standardluftverdichters und eines großen Standardgenerators, der zur Herstellung von 300 Nm³/h Stickstoff ausge legt ist. Kann der Generator zwischen 50 und 100 % Leistung geregelt werden, können zwischen 150 und 300 Nm³/h Stickstoff hergestellt werden. Während Phasen mit geringem Bedarf werden übliche Drosselverfahren zur Verringerung des Energieverbrauchs angewendet. Selbst wenn die spezifischen Be triebskosten in Phasen mit gedrosseltem Betrieb nicht steigen, führt aber die Tatsache, daß das gesamte System überdimensioniert ist, wahrscheinlich dazu, daß dasselbe nicht wettbewerbsfähig ist.
Figur 4(b) zeigt eine zweite herkömmliche Alternative, nach der ein Standardluftverdichter und ein Membrangenerator mittlerer Größe, der zur Herstellung von 250 Nm³/h Stickstoff ausgelegt ist, zusammen mit einem großen Zwischentank und einem speziellen Booster-Verdichter zur Lagerung von Stickstoff unter hohem Druck und zur Abgabe in Spitzenzeiten verwendet wird. Jedoch ist diese herkömmliche Alternative dadurch eingeschränkt, daß Produktzwischentanks meist auf die Kompensation kurzer Spitzenzeiten mit nicht allzu hohem Bedarf beschränkt sind. Jenseits des Fassungsvermögens des Zwischentanks ist es erforderlich, Vorratsflüssigkeit zu verdampfen, was sehr teuer ist.
Figur 4(c) zeigt eine dritte herkömmliche Alternative, nach der ein Standardluftverdichter und ein Membrangenerator geringerer Größe, der zur Herstellung von 200 Nm³/h Stickstoff ausgelegt ist, in Verbindung mit der Speicherung von kryogener Flüssigkeit zur Gewährleistung einer kontinuierlichen Produktversorgung eingesetzt wird. Jedoch ist diese herkömm liche Alternative ziemlich teuer, da es erforderlich ist, Produktgas zu verflüssigen und zu speichern.
Figur 5 zeigt einen nicht dem nach der Erfindung entsprecheden, anpassungsfähigen Membrangenerator. Diese Figur zeigt die Verwendung eines variablen Luftverdichters, d.h. einen mit einem einstellbaren Durchfluß, und eines anpassungsfähigen Membrangenerators mit einer Nennproduktion von 200 Nm³/h Produkt und einer Spitzenproduktion von 300 Nm³/h Produkt. Bei Verwendung dieses Systems kann der Produktauslaßstrom zwischen 100 und 300 Nm³/h variiert werden, um je nach Bedarf des Verbrauchers hinsichtlich des Durchflusses hochflexibel zu sein.
Figur 6 zeigt das Hinzufügen von Membranen zu einem sehr kleinen Membransystem in späteren Jahren, um so erfindungsgemäß den sich ändernden Verbrauchsprofilen Rechnung zu tragen. Das System hat zu Beginn n Permeatoren, die bei hoher Temperatur und hohem Druck arbeiten, und im zweiten Jahr n neu hinzugefügte Permeatoren, die bei einem etwas geringeren Druck und einer etwas geringeren Temperatur arbeiten, um die Betriebskosten zu verringern. Nach diesem Merkmal der Erfindung ist der dann installierte Membrangenerator, wenn einmal der Verbraucher den maximalen jährlichen Bedarf erreicht hat und die Verringerung der Betriebskosten wünscht, mit einer großen Anzahl an Permeatoren, die bei geringem Druck und niedrigen Temperaturen arbeiten, gut an das neue Verbrauchsprofil angepaßt.
Figur 7 zeigt ein Mittel nach der Erfindung zum Schutz einer Membran gegen Kondensation. Diese Figur zeigt insbesondere die Regelung der Betriebstemperatur, wenn erforderlich optional in Verbindung mit einer Druckregelung, um Sicherheitskoeffizienten auf das Minimum zu senken, das erforderlich ist, um die Membran zu schützen.
Insbesondere wird, nachdem der Einsatzstrom gekühlt ist, ein Taupunkt der Luft berechnet. Dann wird nach Eingabe der Membrantemperatur der Kondensationsdruck P1 bei der Membrantemperatur berechnet. Dies steuert den Druck am Einlaß der Membran dadurch, daß dort ein maximal erlaubter Druck P2 bereitgestellt wird.
Figur 8(a) zeigt, daß bestimmte Membranen, wie Polyimide, bei einem Temperaturanstieg eine erhöhte Membranproduktivität aufweisen. Zum Beispiel steigt die Membranproduktivität durch Erhöhung der Temperatur von 20º C auf 60º C von 100% auf 240%.
Figur 8(b) zeigt, daß neben dem Produktivitätszuwachs ein geringer oder gar kein Ausbeuteverlust auftritt. Zum Beispiel wird bei einer Temperaturerhöhung von 20 ºC auf 60 ºC eine Abnahme der Ausbeute von 100 % auf 85 % beobachtet.
Figur 8(c) zeigt die Abnahme des Membranwirkungsgrades mit der Zeit als Funktion der Betriebstemperatur. Zum Beispiel sinkt bei Betreiben des Membrangenerators bei 40º C der Wirkungsgrad in fünf Jahren von 100 % auf 80 %. Im Vergleich dazu sinkt bei Betreiben des Membrangenerators bei 60º der Wirkungsgrad in fünf Jahren von 100 % auf 60 %.
Nach der Erfindung können Standardluftverdichter verwendet werden, die im Handel leicht erhältlich und dem Fachmann bekannt sind.
Die Erfindung stellt auch eine Vorrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens zum Betreiben eines eine permeable Membran enthaltenden Generators oberhalb oder unterhalb der Auslegungsbedingungen bereit, umfassend:
a) Verdichtermittel mit Einlaßmitteln für einen Einsatzluftstrom,
b) einen Membranpermeator, der strömungsmäßig mit dem Verdichtermittel verbunden und stromab davon angeordnet ist,
c) Heiz- oder Kühlmittel zum Erhitzen oder Kühlen des Einsatzstroms stromauf des Permeators oder zum Erhitzen oder Kühlen des Permeators,
d) analytische oder numerische Regelungsmittel zum Aktivieren des Heiz- oder Kühlmittels zur Änderung der Membrangeneratorauslaßmenge, um einer Änderung des Bedarfs an Gasprodukt, die von den Auslegungsbedingungen abweicht, Rechnung zu tragen, wobei die Regelungsmittel auf einen Produktdurchfluß oder eine Produktreinheit und auf Mittel zur Berechnung des Taupunkts des Einsatzstroms und Mittel zur Berechnung des Kondensationsdrucks bei der Membrantemperatur ansprechen, die gleichfalls in der Vorrichtung vorhanden sind.
Bei der oben beschriebenen Vorrichtung wird der aus dem Verdichtermittel stammende Luftstrom einem Permeator zugeführt. Dieser Strom kann als Reaktion auf durch Bedarfssignalmittel aktivierte Regelungsmittel je nach Bedarf entweder erhitzt oder gekühlt werden, um die Auslaßmenge des Membrangenerators so zu ändern, daß von der Auslegung abweichenden Bedingungen Rechnung getragen wird. Das Erhitzen oder Kühlen des aus dem Verdichter austretenden Stroms kann entweder durch Erhitzen oder Kühlen des Stroms stromauf des Permeators unter Verwendung eines Erhitzers oder Kühlers stromauf des Permeators oder durch Erhitzen oder Kühlen des Permeators selbst erfolgen.
Wie oben angegeben, umfaßt die Vorrichtung analytische oder numerische Regelungsmittel, die so programmiert sind, daß die Temperatur des Einsatzgases oder des Permeators entweder durch Erhitzen oder durch Kühlen desselben eingestellt wird.
Das oben genannte Bedarfssignalmittel kann jedes Mittel sein, das geeignet ist, anzuzeigen, daß von der Auslegung abweichende Bedingungen erforderlich sind. Zum Beispiel kann das Bedarfssignalmittel eine Produktdurchflußmessung oder eine Produktreinheitsvorgabe oder eine Druckmessung oder jeder beliebige Schalter sein, der manuell oder automatisch in eine vom Auslegungswert abweichende Stellung gebracht wird. Solche Bedarfssignalmittel sind dem Fachmann bekannt und im Handel leicht erhältlich.
Die Vorrichtung nach der Erfindung kann des weiteren umfassen
Kühlmittel, die strömungsmäßig mit dem Verdichtermittel verbunden sind und stromab davon angeordnet sind,
die Mittel zum Berechnen des Taupunkts, die strömungsmäßig mit dem Kühlmittel verbunden und stromab davon angeordnet sind,
die Mittel zum Berechnen des Kondensationsdrucks P1 bei der Membrantemperatur, die strömungsmäßig mit den Mitteln zum Berechnen des Taupunkts des Einsatzstroms verbunden und stromab davon angeordnet sind,
und Mittel zum Regeln des Eintrittsdrucks P2 an einer oder mehreren Membranen, wobei die eine oder mehrere Membranen strömungsmäßig mit den Kühlmitteln verbunden und stromab von diesen angeordnet sind, so daß folgende Beziehung erfüllt ist:
P2 < 0,9 P1.
Nach der Erfindung können Regelungsmittel und Berechnungsmittel verwendet werden, die dem Fachmann bekannt sind. Zudem können herkömmliche Verdichtermittel und Kühlmittel verwendet werden. Diese sind dem Fachmann bekannt.
Nach der Erfindung können auch herkömmliche Mittel zur Berechnung des Kondensationsdrucks P1 bei der Membrantemperatur und zur Regelung des Eintrittdrucks P2 an einer oder mehreren Membranen verwendet werden.
Nach der Erfindung ist der Einsatzstrom Luft. So können die oben genannten Einlaßmittel für den Einsatzstrom herkömmliche Einlaßmittel für Luft sein.
Somit befaßt sich die Erfindung ganz allgemein mit dem Problem, daß der Einsatzstrom eine im wesentlichen konstante Stickstoffkonzentration hat, während der Bedarf an den stickstoffangereicherten, nicht permeierenden Bestandteilen variabel ist.
Die Erfindung wird nun anhand einiger Beispiele beschrieben, die nur der Veranschaulichung dienen und nicht beschränkend sein sollen.
Die nachfolgenden Beispiele berücksichtigen die Herstellung eines im wesentlichen Stickstoff enthaltenden Inertgases ausgehend von Luft, basierend auf der Anwendung von Membranen mit den in Figur 2 gezeigten Merkmalen.

Beispiel 1:

Einstellung des Nenndurchflusses eines Generators mit konstantem Luftdurchfluß
Mit einem Membrankasten zur Herstellung von 90 Nm³/h Stickstoff mit einem Luftverdichter, der 250 Nm³/h verdichtete Luft mit 10 bar liefern kann, ist es nach der Erfindung zu jeder Zeit möglich, bei Bedarf den Nenndurchfluß des Stickstoffs zwischen 78 Nm³/h (-13%) und 97 Nm³/h (+8%) zu regeln, während weiterhin das gesamte Leistungsvermögen des Verdichters genutzt wird. Dies wird durch gleichzeitiges Ändern der Einstellpunkte der Lufttemperatur und des Drucks, die auf den Membrankasten wirken, erreicht:
78 Nm³/h Temperatur: 60ºC Druck: 7 bar
90 Nm³/h Temperatur: 40ºC Druck: 10 bar
97 Nm³/h Temperatur: 20ºC Druck: 13 bar
Des weiteren kann ein viel größerer Anpassungsgrad erreicht werden, wenn hinsichtlich der Luftdruckversorgung eine hinreichende Flexibilität verfügbar ist. Der in dem obigen Beispiel angegebene Bereich ist nur exemplarisch und ist typisch dafür, was beispielsweise bei Verwendung eines ölge schmierten Standardschraubenverdichters erreicht werden kann. Dieses spezielle Beispiel ist in Figur 3 dargestellt.

Beispiel 2:

Erzeugen einer hohen Anpassungsfähigkeit eines Membrangenerators
Man betrachte einen Verbraucher mit einem nachstehend beschriebenen Stickstoffverbrauchsprofil:
* mittlerer Durchfluß 200 Nm³/h
* eine Spitzenzeit von 6 Stunden pro Tag mit 300 15 Nm³/h
* Betrieb 5 Tage pro Woche
* Gesamtdurchfluß pro Monat 108.000 Nm³/h
* erforderlicher Versorgungsdruck 12 bar.
Zur Auslegung eines zufriedenstellenden Membrangenerators für solch einen Verbraucher ist derzeit eine der drei folgenden herkömmlichen Alternativen verfügbar.
Erstens kann ein großer Membrangenerator installiert werden, der ein Leistungsvermögen von 300 Nm³/h hat, und Standarddrosselverfahren können zur Verringerung des Energieverbrauchs während Phasen mit geringem Bedarf angewendet werden. Auch wenn die Arbeitswirkungsgrad während der Phasen mit geringem Bedarf nicht verringert ist, ist die Einheit jedoch trotzdem während 75% der Zeit überdimensioniert. Dies gilt insbesondere für die Membranfläche, die einen bedeutenden Anteil der Kosten verkörpert.
Zweitens kann ein Membrangenerator mittlerer Größe mit einem Leistungsvermögen von 250 Nm³/h zusammen mit einem großen Zwischentank (z.B. 30 m³) und einem speziellen Booster-Verdichter zur Lagerung von Stickstoff unter einem hohen Druck zur Abgabe in Spitzenzeiten installiert werden. Jedoch erfordert diese Lösung zusätzliche Investitionen und die Betriebskosten führen dazu, daß dieser Vorschlag meist nicht wettbewerbsfähig ist.
Drittens kann ein Standardgenerator zur Deckung des durchschnittlichen Durchflusses zusammen mit einem Lagertank für flüssigen Stickstoff zur Verdampfung der erforderlichen Flüssigkeit während Spitzenzeiten installiert werden. Da jedoch bei diesem Vorschlag die Kosten für flüssigen Stickstoff bei weitem höher als die Kosten des durch den Generator erzeugten Gases sind, steigen die Kosten für den Verbraucher um 10 bis 20%.
Jedoch wird durch Anwendung der vorliegenden, oben beschriebenen Erfindung ein extrem anpassungsfähiger Membrangenerator bereitgestellt. Durch Erhöhung der Temperatur von 40ºC (Auslegung) auf 60ºC während Spitzenzeiten von sechs Stunden pro Tag ist es möglich, die Produktivität des Membrangenerators um 50% zu erhöhen.
So ist es nach der Erfindung ausreichend, bei einem Betrieb bei 40 ºC zur Deckung der durchschnittlichen Durchflußrate eine Einheit mit 200 Nm³/h zu installieren und die Betriebstemperatur während der Spitzenzeiten auf 60ºC zu erhöhen, um die erforderlichen 300 Nm³/h N&sub2; zu erzeugen. Es ist natürlich erforderlich, den Membrangenerator mit in ungefähr dem selben Verhältnis erhöhtem Luftdruck zu versorgen.
In dem Fall, in dem ein verringertes Leistungsvermögen erforderlich ist, wie von 100% auf 70%, umfassen herkömmliche Drosselverfahren die Verringerung des Druckunterschieds zwischen der Membranseiten und/oder die Verringerung der Membranfläche und/oder das Ein-/Ausschalten und/oder die Erhöhung der Reinheit.
Es gehört ausdrücklich zum Umfang der Erfindung, solch ein Drosselverfahren so durchzuführen, daß die Permeationstemperatur verstellt wird, und zwar von 40ºC auf 30ºC.
Der Fachmann erkennt auch, daß nach der Erfindung der Stickstoffbedarf eines Verbrauchers zu einem optimalen Preis vorteilhaft angepaßt wird, und zwar dadurch, daß zu jeder Zeit das benötigte Gas mit dem passenden Durchfluß, der passenden Reinheit und dem passenden Druck bei minimaler Verdampfung von flüssigem Stickstoff bereitgestellt wird.

Beispiel 3:

Anpassen an eine absehbare Entwicklung des Stickstoffbedarfs

Das von einem Verbraucher benötigte Stickstoffvolumen ist bei vielen Anwendungen häufig direkt mit dem Geschäftsvolumen des Verbrauchers verknüpft. In solch einem Fall ist der Stickstoffbedarf nicht nur auf Basis des beim ersten Anfahren der Einheit erforderlichen Durchflusses, sondern auch auf einer 3- bis 5-Jahresbasis zu berechnen.
Herkömmlicherweise würde eine Einheit jeweils nach den beim ersten Anfahren herrschenden Bedingungen ausgelegt und, wenn der Verbraucherbedarf steigt, mit Ergänzungseinheiten versehen. Jedoch hat diese Lösung zwei wesentliche Nachteile. Erstens würden die Kosten des Gases nicht von einem Maßstabseffekt, wie der Vervielfältigung von kleinen und wenig leistungsfähigen Einheiten, profitieren, und die Flexibilität eines solchen Systems in Übergangsphasen ist gering.
Auch wurden Einheiten meist von Anfang an überdimensioniert. Jedoch profitiert dann der Verbraucher von den geringen Betriebskosten für das Gas, aber die erforderlichen Investitionen und das damit verbundene geschäftliche Risiko sind hoch, insbesondere bei neuen Märkten oder Geschäften, bei denen die Entwicklung schwer abschätzbar ist.
Im Gegensatz dazu ermöglicht die Erfindung eine angepaßte, gesteuerte Entwicklung hinsichtlich des Stickstoffbedarfs eines Verbrauchers, wobei das industrielle Risiko minimiert wird und man eine maximale Flexibilität hinsichtlich des entstehenden Bedarfs erhält.
Man betrachte einen Verbraucher, dessen voraus geschätzte Stickstoffvolumina folgende sind:
erstes Jahr: 160 m³/h für 2000 h/Jahr
zweites Jahr: 160 m³/h für 3000 h/Jahr
drittes Jahr: 160 m³/h für 4000 h/Jahr
Betrachtet man die geringe Auslastung der Einheit in den ersten Jahren, sind die Kosten des Gases insbesondere abhängig von den anfängliche Investitionen und viel weniger von den Betriebskosten, wie z.B. für Energie. Deshalb ist es durch Einstellung der Betriebstemperatur, die mit der bei Zunahme des jährlichen Bedarfs installierten Membranfläche in Verbindung steht, möglich, die Einheit anfangs mit minimalen Investitionen anzufahren.
Meist kann, wie Figur 6 zeigt, der Betrieb mit einer Einheit mit n Permeatoren, die bei einer hohen Temperatur und einem hohen Druck arbeiten, beginnen, während im zweiten Jahr n neue Permeatoren hinzugefügt und etwas niedrigere Betriebsdrücke und -temperaturen gefahren werden und beispielsweise so die Betriebskosten verringert werden. Wenn einmal der Verbraucher den maximalen jährlichen Bedarf (z.B. 160 m³/h für 6000 h/Jahr) erreicht und insbesondere die Betriebskosten minimieren will, ist der Membrangenerator, der dann vor Ort installiert ist, gut an das neue Verbrauchsprofil des Verbrauchers angepaßt, und zwar mit einer großen Anzahl an Permeatoren, die bei geringem Druck und niedriger Temperatur arbeiten (-25% spezifischer Energie im Vergleich zu den anfänglichen Startbedingungen).
Die Vorteile, die dieses Systems sowohl dem Verbraucher als auch dem Gaslieferanten bringen kann, und zwar durch Anpassung des Stickstoffbedarfs, der Minimierung der Investitionen und des Risikos beim ersten Anfahren, wobei die Vorteile aus dem Skalierungseffekt über eine mittlere/lange Zeit und durch ständiges Optimieren des Kompromisses zwischen den Betriebskosten und den Festkosten aufrechterhalten werden, erkennt der Fachmann ohne weiteres.

Beispiel 4:

Schutz der Membranen gegen Kondensation

Die Empfindlichkeit des Membranwirkungsgrades gegenüber jeglicher Kondensation an der Oberfläche des Polymers ist dem Fachmann bekannt. Deshalb umfassen Auslegungen von Membrangeneratoren meist Sicherheitskoeffizienten für Luftdruck und Temperatur, um jegliches Risiko einer Kondensation in einem sehr weiten Bereich an Umgebungsbedingungen zu vermeiden.
Dieses Verfahren kann zu einer beträchtlichen Überschätzung der erforderlichen Sicherheitskoeffizienten während 95% der Zeit führen und verschlechtert somit die Wettbewerbsfähigkeit von Membranen gegenüber anderen Technologien. Figur 7 zeigt, daß nach der Erfindung die Betriebstemperatur (gegegebenfalls in Verbindung mit dem Druck) geregelt werden kann, was die Verringerung der Sicherheitskoeffizienten auf einen Wert erlaubt, der für den Schutz der Membran unbedingt erforderlich ist. Die Wettbewerbsfähigkeit der Membrangeneratoren ist somit überraschend vergrößert.
Somit spricht die Erfindung ganz allgemein das Problem an, das durch eine im wesentlichen konstante Stickstoffkonzentration in einem Speisestrom aus Luft und/oder Gasgemischen, die hauptsächlich Sauerstoff und Stickstoff enthalten, aber sich ändernden Bedarf entweder an den nicht permeierenden Bestandteilen oder an den permeierenden Bestandteilen entsteht.

Claims

1. Verfahren zur Anpassung der Abgabemenge einer Gaspermeationsvorrichtung an den sich ändernden Bedarf eines Verbrauchers an Stickstoffgas, bei welchem Verfahren das Stickstoffgas dadurch erzeugt wird, daß ein verdichteter Einsatzluftstrom auf eine Membran geleitet wird, die ein Produkt liefert, das an Stickstoff und einem produktfremden Gas angereichert ist, welches im Vergleich zu dem Stickstoffgehalt des Einsatzluftstroms an Stickstoff abgereichert ist, und bei dem das nicht permeierende Material das an Stickstoff angereicherte und nahezu mit dem Einsatzdruck erzeugte Produktgas ist, und bei dem der Bedarf des Verbrauchers an Stickstoffgas überwacht wird und die Permeationstemperatur des verdichteten Einsatzluftstroms durch Regelung der Temperatur entweder des Einsatzluftstroms oder der Permeationsvorrichtung oder von beiden abhängig vom Bedarf eingestellt wird, um das gewünschte Gas mit der erforderlichen Durchflußrate und oberhalb des Kondensationspunktes des permeierenden, verdichteten Gases unter dem Einsatzdruck zu liefern, und bei dem die Anpassung an den sich ändernden Bedarf ohne Änderung der Auslaßmenge des Verdichters erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Membrangenerator eine oder mehrere Membranen enthält, die aus der aus Polysulfon-, Polyimid- und Polyamidmembranen bestehenden Gruppe ausgewählt sind, soweit sie bei Anstieg der Betriebstemperatur einen Produktivitätszuwachs und dabei eine konstante oder nur eine begrenzt abnehmende Selektivität in dem Temperaturbereich zwischen 20ºC und 60ºC zeigen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Membranen Hohlfasermembranen sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Druck des Einsatzstroms geregelt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Permeationstemperatur zwischen -20ºC und 90ºC liegt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der verdichtete Einsatzstrom einen Druck von ungefähr 7 bis 13 bar hat und die Permeationstemperatur zwischen ungefähr 30ºC und 60ºC liegt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der aus dem Verdichter stammende Strom mit Kühlmitteln gekühlt, der Taupunkt des Einsatzstroms mit numen schen Regelungsmitteln berechnet, die Membrantemperatur der Membran in die numerischen Regelungsmittel eingegeben, ein Kondensationsdruck P1 des Einsatzstroms für die Temperatur des Einsatzstroms berechnet und ein maximal erlaubter Membrandruck P2 gemäß der Ungleichung P2 < 0,9 P1 berechnet und der Druck des Einsatzstroms auf die Membran an den Oberflächen auf P2 geregelt wird.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 7, umfassend Einlaßmittel, um Luft zu der Ansaugseite eines Verdichtermittels für Einsatzluft zu führen, ein Membranpermeationsmittel, das strömungsmäßig mit dem Verdichtermittel verbunden und stromab davon angeordnet ist, Temperatureinstellmittel zum Erhitzen und Kühlen des Einsatzluftstroms stromauf der Permeationsvorrichtung oder zum Erhitzen und Kühlen der Permeationsvorrichtung, analoge oder numerische Regelungsmittel zum Aktivieren des Temperatureinstellmittels zur Änderung der Membrangeneratorauslaß menge, um einer Änderung des Bedarfs an Gasprodukt Rechnung zu tragen, wobei die Regelungsmittel auf einen gemessenen Produktdurchfluß oder eine gemessene Produktreinheit, der bzw. die vom Auslegungswert abweichen, und auf Mittel zur Berechnung des Taupunkts des Einsatzstroms und Mittel zur Berechnung des Kondensationsdrucks bei der Membrantemperatur ansprechen, die gleichfalls in der Vorrichtung vorhanden sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, umfassend: Mittel zum Ändern der Temperatur und des Drucks des Einsatzstroms am Auslaß des Verdichtermittels bei Konstanthalten des Luftstroms zu dem Membranpermeationsmittel, wodurch die Vorrichtung geeignet ist, den Nennproduktdurchfluß bei voller Verdichterleistung zu regeln.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, umfassend Kühlmittel, die strömungsmäßig mit dem Verdichtermittel verbunden und stromab davon angeordnet sind, wobei die Mittel zum Berechnen des Taupunkts des Einsatzstroms strömungsmäßig mit den Kühlmitteln verbunden und stromab von diesen angeordnet sind und die Mittel zum Berechnen des Kondensationsdrucks P1 bei der Membrantemperatur strömungsmäßig mit den Mitteln zum Berechnen des Taupunkts des Einsatzstroms verbunden und stromab von diesen angeordnet sind, und Mittel zum Regeln des Eintrittdrucks P2 an einer oder mehreren Membranen der Permeationsvorrichtung, wobei die eine oder mehreren Membranen strömungsmäßig mit den Kühlmitteln verbunden und stromab von diesen angeordnet sind, so daß folgende Ungleichung erfüllt ist: P2 < 0,9 P1.

Deutsche Bedeutungen der englischen Ausdrücke in der Zeichnung:

Fig. 1:

customer flow requirement: vom Verbraucher benötigter Durchfluß

flow: Durchfluß

time: Zeit

control system: Steuersystem air: Luft

compressor: Verdichter

heater/cooler: Erhitzer/Kühler

permeator: Permeator

Fig. 2:

N&sub2; product flow

at given purity: N&sub2;-Produktstrom bei gegebener Reinheit

compressor maximum

operating pressure: maximaler Betriebsdruck des Verdichters

user minimum delivery

pressure: vom Verbraucher benötigter Minimalabgabedruck

inlet air flow: Einlaßluftstrom

Fig. 3:

readjustment of nominal flow of a generator with constant air flow: Nachstellung des Nenndurchflusses eines Generators bei konstantem Luft fluß

air compressor: Luftverdichter

constant air flow: konstanter Luftfluß

membrane skid: Membrankasten

Fig. 4A:

air compression: Luftverdichtung

standard generator: Standardgenerator

flexibility: Anpassungsfähigkeit

Fig. 4B:

air compression: Luftverdichtung

standard generator: Standardgenerator

booster: Booster-Verdichter

buffer tank: Zwischentank

Fig. 4C:

air compression: Luftverdichtung

standard generator: Standardgenerator

liquid N&sub2;: flüssiger Stickstoff

Fig. 5:

flexible air compression: variable Luftverdichtung

flexible membrane generator: anpassungsfähiger Membrangenerator

nominal: Nennleistungsvermögen

peak capacity: Spitzenleistungsvermögen

Fig. 6:

programmed evolution

in nitrogen requirements: vorhersehbare Entwicklung des Stickstoffbedarfs

hours/year: Stunden/Jahr

air compressor: Luftverdichter

constant flow: konstanter Luftdurchfluß

minimum membrane system: kleinstmögliches Membransystem

first year: erstes Jahr

addition for keeping

minimum cost of gas: Zugabe, um Gas bei minimalen Kosten zu halten

low investment: geringe Investitionen

high power: hohe Leistung

last year: letztes Jahr

higher investment: größere Investitionen

low power: niedrige Leistung

can be done at any time: kann jederzeit durchgeführt werden

minimizes risk: minimiert Risiko

Fig. 7:

compressor: Verdichter

refrigerant: Kühlmittel

oil removal: Ölentfernung

reheat: erneutes Erhitzen

membranes: Membranen

air pressure: Luftdruck

membrane temperature: Membrantemperatur

membrane maximum allowed

pressure: maximal erlaubter Membrandruck

air temperature: Lufttemperatur air dew point computation: Berechnung des Lufttaupunkts

computation of membrane

temperature condensating pressure P&sub1;: Berechnung des Kondensationsdrucks bei der Membrantemperatur

controls pressure entry to membrane at P&sub2; < 0.9 P&sub1;: regelt Druck auf Membrane gemäß P2< 0.9 Pi.