AT409093B - Gastrocknungsanlage - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Trocknen von Gasen, insbesondere Erd- und Naturgas und Wasserstoff. 



   Wenn Wasserstoff, Naturgas oder Erdgas bei höheren Drücken gebraucht wird (wie zum Beispiel bei CNG-Tankstellen), ist es notwendig, das Gas zu verdichten. Durch eine Druckerhöhung verändert sich der Partialdruck des Wasserdampfes entsprechend der eingetretenen Druckerhöhung. In den meisten Fällen liegt das Gas an der Eingangsseite mit einem Drucktaupunkt von-30 bis -20 C vor. Das bedeutet einen Wassergehalt von rund 100 - 200 mg je m3bei 1 bar Absolutdruck. Wird nun der Druck auf zum Beispiel 200 bar (Tankdruck für CNG-Fahrzeuge) erhöht, so stellt sich eine neue maximale Wasserdampfsättigung von rund 15 mg je m3 ein (bei 0 C). Das restliche Wasser fällt bei der Verdichtung in Form von kondensiertem Wasserdampf aus. 



   Es gibt mehrere Möglichkeiten, das Wasser dem Stand der Technik gemäss aus dem Gasstrom zu entfernen. Die erste bekannte Möglichkeit ist, das angesaugte Gas an der Eingangsseite mit einem wasserdampfabsorbierenden Material zu trocknen. Weiters ist es möglich, das Ansauggas durch externes Unterkühlen (-50 C) zu trocknen (Kältetrocknung). Beide Möglichkeiten sind relativ teuer. Im ersten Fall ist es vor allem die kurze Standzeit des wasserdampfabsorbierenden Materials und im zweiten Fall der hohe Energieverbrauch, die eine Verwendung im CNG-Bereich unmöglich machen Ein weiterer Weg ist die Trocknung mittels PSA-Verfahrens (Pressure Swing Anlage). Dieses Verfahren wird an der Druckseite angewandt. Auch hier wird mit einem feuchtigkeitsabsorbierenden Material gearbeitet, das in der Lage ist, unter Druck Wasser aufzunehmen.

   Im Gegenzug wird das absorbierte Wasser beim Entspannen und gleichzeitigem Spülen mit trockenem und heissem Gas wieder abgegeben. Dies bedingt aber einen gewissen Gasverlust an die Atmosphäre bei gleichzeitigem hohem Energieaufwand für die Erwärmung des Spülgases. 



   Die einfachste Methode, das Druckgas zu trocknen, besteht darin, das Gas nach dem Verdichter in einem sogenannten Nachkühler auf Umgebungstemperatur abzukühlen und das anfallende Wasser aus der Maschine auszuschleusen. Diese Methode bringt aber nur ungenügende Trocknungsergebnisse, und im Falle von Erdgas darf das anfallende Kondensat nicht einfach in die Kanalisation entsorgt werden, da auch teilweise Odorierungsmittel im Kondenswasser gelöst sind. 



   Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anlage zum Trocknen von Gasen zur Verfugung zu stellen, welche die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist und insbesondere ein gutes Trocknungsergebnis erzielt. 



   Die erfindungsgemässe Anlage ist gekennzeichnet durch einen Kompressor zum Komprimieren des zu trocknenden Gases, einen Kühler zum Kühlen des komprimierten Gases, wobei Wasserdampf kondensiert, eine Vorrichtung zum Entspannen des gekühlten, komprimierten Gases, wodurch das Gas weiter abgekühlt wird, sodass weiterer Wasserdampf kondensiert, einen an die Vorrichtung angeschlossenen Wasserabscheider, in welchem der gesamte kondensierte Wasserdampf aus dem Gas abgeschieden wird, und eine Vorrichtung zum Einstellen der Temperatur im Wasserabscheider, sodass der kondensierte Wasserdampf nicht friert. 



   In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Anlage ist die Vorrichtung zum Entspannen des gekühlten, komprimierten Gases in Kombination mit der Vorrichtung zum Einstellen der Temperatur im Wasserabscheider ein temperaturgeregeltes Entspannungsventil
Anhand der Zeichnung wird eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Anlage näher erläutert Über ein Schnellschlussventil 1 gelangt das zu trocknende Gas, z. B. Wasserstoff, Erd- oder Naturgas, welche Feuchtigkeit in Form von kleinen Wassertropfen und in Form von gasförmigem Wasserdampf enthalten, in den Saugpuffer 2. Hier wird zunächst die Strömungsgeschwindigkeit herabgesetzt, um das gesamte, in Form von Wassertropfen mitgeschleppte Wasser abzuscheiden (Vorabscheidung). Aus dem Saugpuffer 2 gelangt somit nur die in Form von gasförmigem Wasserdampf mitgeführte Feuchtigkeit in den Kompressor 3. 



   Im Kompressor 3 wird das Gas auf einen Druck verdichtet, der um 30 - 40% über demjenigen Gasdruck liegt, der im Endprodukt, also dem getrockneten Gas, vorherrschen soll. 



   Im anschliessenden Kühler 4 wird der gasförmige Wasserdampf aufgrund des erhöhten Drucks zu einem grossen Teil auskondensiert. Vorteilhafterweise wird im Kühler 4 kein externes Kühlmedium eingesetzt und somit höchstens auf Umgebungstemperatur abgekühlt. 



   Dies bedeutet aber durch die vorher angesprochene höhere Verdichtung bereits eine Reduktion von 30   -40%   gegenüber herkömmlichen Verfahren. 

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   Nach dem Kühler 4 gelangt das Gas über das Entspannungsventil 5 in den Hochdruckwasserabscheider 6. In dem Entspannungsventil 5 wird der Druck herabgesetzt, der nur mehr rund 15 bis 20 % über demjenigen Gasdruck liegt, der im Endprodukt, also dem getrockneten Gas, vorherrschen soll, wodurch sich das Gas stark abkühlt und weiterer Wasserdampf auskondensiert. 



   Das Entspannungsventil 5 wird mittels Temperaturfühlers 7 immer so eingestellt, dass die Gastemperatur knapp über 0 C bleibt. So kann das Kondensat nicht einfneren. 



   Durch den Pufferbehälter 8 werden etwaige Druckschwankungen ausgeglichen. Am Druckregler 9 wird sodann der gewünschte Gasdruck eingestellt. 



   Die Niveaumesssonde 10 öffnet den Kondensatkugelhahn 11, wenn eine bestimmte Kondensatmenge überschritten wird. Das Kondensat 12 wird dann in den Saugpuffer 2 geleitet. Damit das Kondenswasser 12 im Saugpuffer 2 nicht sofort wieder vom angesaugten Gas entsprechend dem Dampfdruck mitgenommen werden kann, ist das Kondensat 12 von einer Ölschicht 13 mit einem extrem niedrigen Dampfdruck abgedeckt. Durch den Dichteunterschied Wasser 12 und Ölschicht 13 kommt es zu keiner Durchmischung, und das Kondenswasser 12 wird sauber vom Ansauggas abgeschottet. 



   Über die Kontrollventile 14 kann die Ölschicht 13 von Zeit zu Zeit kontrolliert werden. Über das Kondensatablassventil 15 wird das angesammelte Kondenswasser 12 in regelmässigen Abständen abgelassen und entsorgt. 



   Mit der beschriebenen Anlage kann ein Gas, welches pro Kubikmeter 100 mg H2O enthält, auf etwa 3 mg H2O/m3 getrocknet werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Anlage zum Trocknen von Gasen, gekennzeichnet durch: (1) einen Kompressor (3) zum Komprimieren des zu trocknenden Gases, (2) einen Kühler (4) zum Kühlen des komprimierten Gases, wobei Wasserdampf kon- densiert, (3) eine Vorrichtung (5) zum Entspannen des gekühlten, komprimierten Gases, wodurch das Gas weiter abgekühlt wird, sodass weiterer Wasserdampf kondensiert, (4) einen an die Vorrichtung (5) angeschlossenen Wasserabscheider (6), in welchem der gesamte kondensierte Wasserdampf aus dem Gas abgeschieden wird, und (5) eine Vorrichtung (7) zum Einstellen der Temperatur im Wasserabscheider (6), sodass der kondensierte Wasserdampf nicht friert 2.

   Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (5) zum Entspan- nen des gekühlten, komprimierten Gases in Kombination mit der Vorrichtung (7) zum Ein- stellen der Temperatur im Wasserabscheider (6) ein temperaturgeregeltes Entspannungs- ventil ist.

   HIEZU 1 BLATT ZEICHNUNGEN