DD236678A1

DD236678A1 - DEVICE FOR ADSORPTION AND DESORPTION OF GASES

Info

Publication number: DD236678A1
Application number: DD27570385A
Authority: DD
Inventors: Siegfried Westmeier; Juergen Schmidt; Juergen Klemm; Jochen Berg; Simone Wiezorrek; Horst Fuhrmann; Elke Thielemann; Eberhard Fischer; Norbert Hirschfeld
Original assignee: Leuna Werke Veb
Priority date: 1985-04-29
Filing date: 1985-04-29
Publication date: 1986-06-18

Abstract

Ziel der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Adsorption und eine Vorrichtung zur Desorption von Gasen, die es erlauben mit geringem regeltechnischen und manuellen Aufwand zu arbeiten. Die Aufgabe, Vorrichtungen zu entwickeln, die nach der Adsorption eine vollstaendige Regeneration ermoeglichen, wird geloest, indem jeder einzelne Adsorber einer Adsorptionseinrichtung aus einem Gehaeuse, dessen Deckel und Unterteil miteinander verbunden sind und einem Adsorbentienbehaelter besteht, der fest mit dem Gehaeusedeckel verbunden ist. Diese Aufgabe wird weiterhin geloest, indem jede einzelne Desorptionskammer aus einem Gehaeuse besteht, in dessen Unterteil sich der Behaelter mit dem zu regenerierenden Adsorbentien und der Adsorberdeckel befinden. Die Erfindung dient der Luftreinigung.The aim of the invention is a device for adsorption and a device for the desorption of gases, which allow to work with little technical control and manual effort. The object to develop devices that allow a complete regeneration after adsorption, is solved by each adsorber adsorber of a housing, the lid and base are connected to each other and a Adsorbentienbehaelter is firmly connected to the Gehaeundeckel. This object is further achieved by each individual desorption chamber consists of a housing, in the lower part of which the container with the adsorbents to be regenerated and the adsorber cover are located. The invention is used for air purification.

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Adsorption und eine Vorrichtung zur Desorption von Gasen an Adsorbentien mit vergleichsweise langer Standzeit, eingesetzt bei der Reinigung von Analysenluft in Labors und medizinischen Einrichtungen, sowie bei der Reinigung geringer Mengen schwach verunreinigter Gase und Gasgemische.The invention relates to a device for adsorption and a device for the desorption of gases on adsorbents with comparatively long life, used in the purification of analytical air in laboratories and medical institutions, as well as in the purification of small amounts of weakly contaminated gases and gas mixtures.

Characteristic of the known technical solutions

Adsorber werden zur Gewinnung gewünschter oder zur Entfernung ungewünschter Stoffe aus flüssigen oder gasförmigen Stoffströmen benutzt. Hierbei erfolgt eine mehr oder minder selektive Anreicherung der entsprechenden Substanzen oder Substanzgemische durch eine unterschiedliche Adsorbierbarkeit einzelner Komponenten und/oder Adsorptionsfähigkeit der Adsorbentien. Abhängig von Druck, Durchsatz, Temperatur und Zusammensetzung der Stoffe und/oder der Adsorbentien erfolgt eine zeitlich zunehmende Beladung der Adsorbentien bis zu deren Sättigung und folgenden ungehinderten Durchgang der unerwünschten Komponenten. Die Arbeitsfähigkeit der Adsorber wird durch eine anschließende Desorption mittels Temperaturerhöhung und/oder Druckabsenkung mit oder ohne Verwendung eines Spülgases wieder hergestellt. Zur Gewährleistung einer-ständigen Betriebsbereitschaft der Adsorptionsanlage sind für jede Adsorptionsstufe 2 bis 4 Adsorber notwendig. Das jeweilige Umschalten erfordert einen umfangreichen Regelaufwand, der bei mehreren hintereinandergeschalteten Adsorberstufen günstigerweise durch einen Prozeßrechner gesteuert wird. Ein derartiger Aufwand ist nur bei größeren Produktionsanlagen gerechtfertigt. Entscheidend für die Ökonomie derartiger Anlagen ist ein günstiges Verhältnis von Stoffdurchsatz und Menge der Adsorbentien. Adsorptionsphase und Regenerierungsphase sind dabei von etwa gleicher Dauer bzw. die Adsorptionsphase beträgt zeitlich die Hälfte bis ein Viertel des zur Regeneration notwendigen Zeitumfanges, so daß ein häufiges Umschalten der Adsorber notwenig ist. Bei geringen Stoffströmen und/oder geringen Mengen an adsorbierbaren Stoff mengen im zu reinigenden Gas- oder Flüssigkeitsstrom erfolgt eine realtiv langsame Beladung. Dadurch wird für die Adsorbentien eine lange Standzeit erhalten. Die Regeneration erfolgt in solchen Fällen meist durch Ersatz des Adsorbermaterials oder durch Ausheizen des losen Adsorbermaterials in Öfen.Adsorbers are used to obtain desired or to remove unwanted substances from liquid or gaseous streams. Here, a more or less selective enrichment of the corresponding substances or mixtures of substances by a different adsorbability of individual components and / or adsorption capacity of the adsorbents. Depending on the pressure, throughput, temperature and composition of the substances and / or the adsorbents, there is an increase in the loading of the adsorbents over time until their saturation and subsequent unhindered passage of the undesired components. The workability of the adsorber is restored by a subsequent desorption by means of temperature increase and / or pressure reduction with or without the use of a purge gas. To ensure that the adsorption unit is ready for operation, 2 to 4 adsorbers are required for each adsorption stage. The respective switching requires extensive control effort, which is conveniently controlled by a process computer at several successive adsorber stages. Such an expense is justified only in larger production plants. Decisive for the economics of such systems is a favorable ratio of mass flow rate and amount of adsorbents. Adsorption phase and regeneration phase are of about the same duration or the adsorption phase is time half to a quarter of the time required for regeneration time, so that frequent switching of the adsorber is necessary. At low flow rates and / or small amounts of adsorbable material quantities in the gas or liquid stream to be cleaned is a relatively slow loading. As a result, a long service life is obtained for the adsorbents. In such cases, the regeneration usually takes place by replacing the adsorber material or by heating the loose adsorber material in ovens.

Beide Vorgehensweisen sind für Adsorber mit langen Standzeiten ökonomisch ungünstig. Im ersten Fall ist der Regelaufwand unvertretbar hoch und die für eine vollständige Adsorption notwendige Temperaturerhöhung ist nur durch ein Aufheizen des Gasstromes bzw. jedes einzelnen Adsorbers möglich. Die hierzu notwendigen Aufwendungen sind ebenfalls sehr hoch. Im zweiten Fall kann der Aus- und Einbau zu Undichtheiten der Anlage, sowie durch Ausbau, Ausheizen und Einbau zur Schädigung des Adsorbermaterials führen. Außerdem tritt durch allseitigen Luftkontakt nach der Regeneration eine sofortige Wasserbeladung der Adsorbentien auf.Both procedures are economically unfavorable for adsorbers with long service lives. In the first case, the control effort is unacceptably high and necessary for complete adsorption temperature increase is possible only by heating the gas stream or each adsorber. The necessary expenses are also very high. In the second case, the removal and installation can lead to leaks in the system, as well as by removal, heating and installation to damage the adsorber. In addition, by all-round air contact after regeneration occurs an immediate water loading of the adsorbents.

Object of the invention

Der Erfindung liegt das Ziel zugrunde, eine Vorrichtung zur Adsorption und eine Vorrichtung zur Desorption zu entwickeln, die es erlauben, mit geringem regeltechnischen und manuellen Aufwand zu arbeiten.The invention has for its object to develop a device for adsorption and a device for desorption, which allow to work with little technical control and manual effort.

Explanation of the essence of the invention

Die Aufgabe besteht dari ^Vorrichtungen zu entwickeln, die nach der Adsorption eine schonende und vollständige Regeneration (Desorption) der Adsorber einer ein-oder mehrstufigen Adsorptionsanlage erlauben.The object is dari ^ develop devices that allow a gentle and complete regeneration (desorption) of the adsorber of a single- or multi-stage adsorption after adsorption.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Adsorption von Gasen, bestehend aus einer Adsorptionseinrichtung mit zwei oder mehreren Adsorbern, gelöst, indem erfindungsgemäß jeder einzelne Adsorber aus einem Gehäuse, dessen Deckel 3 und Unterteil 5 miteinander verbunden sind, und einem Behälter 2 mit Adsorbentien besteht, der fest mit dem Deckel des Adsorbergehäuses verbunden ist, wobei die Leitungen 4 fest mit dem Unterteil 5 verbunden sind.This object is achieved by a device for the adsorption of gases, consisting of an adsorption device with two or more adsorbers, in that according to the invention each individual adsorber consists of a housing whose cover 3 and lower part 5 are interconnected, and a container 2 with adsorbents, which is firmly connected to the lid of the adsorber housing, wherein the lines 4 are fixedly connected to the lower part 5.

Es ist günstig, wenn Deckel 3 und Behälter 2 durch eine Schraubverbindung leicht lösbar miteinander verbunden sind. Vorteilhaft ist es, wenn Deckel 3 und Behälter 2 unlösbar miteinander verbunden sind und der Behälter 2 einen lösbaren Boden besitzt.It is advantageous if lid 3 and container 2 are connected by a screw easily detachable. It is advantageous if lid 3 and container 2 are permanently connected to each other and the container 2 has a detachable bottom.

Diese Aufgabe wird weiterhin durch eine Vorrichtung zur Desorption von Gasen, bestehend aus einer DesorptionseinrichtungThis object is further achieved by a device for the desorption of gases, consisting of a desorption

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mit einer oder mehreren Desorptionskammern, gelöst, indem erfindungsgemäß jede einzelne Desorptionskammer aus einem Gehäuse besteht, in dessen Unterteil 6 sich der Behälter 2 mit den zu regenerierenden Adsorbentien und der Adsorberdeckel 3 befinden, wobei die Leitungen 9 fest mit dem Unterteil 6 verbunden sind.with one or more desorption, solved by inventively each individual desorption consists of a housing in the lower part 6, the container 2 with the adsorbents to be regenerated and the adsorber cover 3 are, the lines 9 are fixedly connected to the lower part 6.

Die Vorteile der Erfindung liegen darin, daß eine Regeneration der Adsorber einer Adsorptionsanlage mit geringem regeltechnischen und manuellem Aufwand nach vorgebbarer Standzeit der Adsorbentien möglicht ist, daß das Adsorbermaterial beim Aus- und Einbau in den Adsorber und während der Regeneration mechanisch nicht belastet wird, daß in einer Desorptionseinrichtung nacheinander mehrere Behälter mit gleichen oder unterschiedlichen Absorbentien regeneriert werden können, daß die Regeneration in der separat arbeitenden Desorptionseinrichtung durch Wahl der jeweils günstigsten Regenerationsbedinungen, durch geeignet Wahl der Temperatur, des Druckes und der Art und Strömungsrichtung des Spulgases erfolgt und durch Vermeidung von Luftkontakt keine bzw. eine sehr geringe Beladung des Adsorbers während der Zeit des Adsorberwechsels erfolgt.The advantages of the invention are that a regeneration of the adsorber of an adsorption plant with low regulatory technical and manual effort after specifiable service life of the adsorbents is possible that the adsorbent material during removal and installation in the adsorber and during regeneration is not mechanically stressed that in a desorption successively more containers can be regenerated with the same or different absorbents, that the regeneration in the separately operating desorption by selecting the most favorable Regenerationsbedinungen, by suitably selecting the temperature, the pressure and the type and flow direction of the Spulgases and by avoiding contact with air no or a very low loading of the adsorber during the period of adsorber change takes place.

embodiments Example 1 *

Die Adsorptionseinrichtung besteht aus zwei oder mehreren Adsorbern. Die Adsorber (Figur 1) besteht aus einem Gehäuse und einem Behälter 2 mit Adsorbentien.The adsorption device consists of two or more adsorbers. The adsorber (Figure 1) consists of a housing and a container 2 with adsorbents.

Der Deckel 3 des Gehäuses ist mit dem Gehäuseunterteil 5 verbunden. Die Leitungen 4 sind mit dem Unterteil 5 fest verbunden.The lid 3 of the housing is connected to the housing lower part 5. The lines 4 are firmly connected to the lower part 5.

Es ist möglich, daß der Deckel 3 oder der Behälter 2 durch eine Schraubverbindung leicht lösbar miteinander verbunden sind.It is possible that the lid 3 or the container 2 are connected by a screw easily detachable.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß Deckel 3 und Behälter 2 unlösbar miteinander in Verbindung stehen, daß jedoch der Behälter 2 einen lösbaren Boden besitzt.Another possibility is that cover 3 and container 2 are inextricably linked with each other, but that the container 2 has a detachable bottom.

Beide Varianten wurden ausprobiert und eignen sich gleich gut zum Adsorbentienwechsel und zur Erstbefüllung mit Adsorbentien.Both variants have been tried and are equally suitable for Adsorbentienwechsel and for initial filling with adsorbents.

Example 2

Die Desorptionseinrichtung besteht aus einer oder mehreren Desorptionskammern.The desorption device consists of one or more desorption chambers.

Jede einzelne Desorptionskammer (Figur 2) besteht aus einem Gehäuse mit einem Unterteil 6. Dieses Unterteil ist zur Aufnahme des Behälters 2 mit den zu regenerierenden Adsorbentien und des Adsorberdeckels 3 geeignet. Die Rohrleitungen 9 sind fest mit dem Unterteil 6 verbunden.Each individual desorption chamber (FIG. 2) consists of a housing with a lower part 6. This lower part is suitable for receiving the container 2 with the adsorbents to be regenerated and the adsorber cover 3. The pipes 9 are firmly connected to the lower part 6.

Eine Regeneration der Adsorbentien ist auf diese Weise mit geringem regeltechnischen und manuellen Aufwand möglich.A regeneration of the adsorbents is possible in this way with little technical control and manual effort.

Example 3

Das folgende Beispiel bezieht sich auf die Brennluftreinigung für Prozeßgaschromatographen und die Erzeugung schadstofffreier klinisch reiner trockner Druckluft.The following example relates to the combustion air purification for process gas chromatographs and the generation of contaminant-free clinically pure dry compressed air.

Beim ersten Verfahren wird vorzugsweise vorgereinigte und vorgetrocknete Druckluft über eine oder mehrere doppelt ausgelegte Adsorber, danach über eine oder mehrere katalytische Reinigungsstufen und schließlich zur Entfernung des Reaktionsprodukte über einen oder mehrere doppelt ausgelegte Adsorber geleitet und danachals hoch reine Druckluft dem jeweiligen Prozeßgaschromatographen zugeleitet. Die Adsorber und Katalysereaktoren sind entsprechend den Ausgangskonzentrationen der unerwünschten Komponenten in der Eingangsluft und der geforderten Reinheit der gereinigten Druckluft ausgelegt. Bedingt durch den unterschiedlichen Grad der Verunreinigungen in der Luft erfolgt eine unterschiedliche Belastung der einzelnen Adsorber. Damit ergeben sich unterschiedliche Anforderungen an die Standzeiten der Adsorber und die Art und Weise der Regeneration. Die jeweiligen Standzeiten der Adsorber liegen zwischen 8 Tagen und mehreren Monaten. Die Regeneration erfolgt nach einem in vorangegangenen Versuchen festgelegten Zyklus.In the first method, preferably pre-cleaned and predried compressed air is passed through one or more double-dimensioned adsorbers, then through one or more catalytic purification stages, and finally to remove the reaction product via one or more dual-dimensioned adsorbers, and thereafter sent as high purity compressed air to the respective process gas chromatograph. The adsorber and catalytic reactors are designed according to the initial concentrations of the undesirable components in the input air and the required purity of the purified compressed air. Due to the different degree of impurities in the air, a different load of the individual adsorber. This results in different demands on the service life of the adsorber and the manner of regeneration. The respective service lives of the adsorbers are between 8 days and several months. Regeneration occurs after a cycle determined in previous experiments.

Die'Desorptionseinrichtung kann wahlweise mit einer oder zwei Desorptionskammern betrieben und nacheinander zur Regeneration der Adsorbentien aus mehreren Adsorptionsanlagen eingesetzt werden. Die Desorption erfolgt bei den jeweils in vorherigen Versuchen ermittelten optimalen Regenerationsbedingungen.The desorption device can optionally be operated with one or two desorption chambers and used in succession for the regeneration of the adsorbents from a plurality of adsorption plants. Desorption takes place at the optimum regeneration conditions determined in each case in previous experiments.

Beim zweiten Verfahren wird Umgebungsluft mittels eines geeigneten Kompressors verdichtet, luftgekühlt und durch Kondensation entfeuchtet, über mehrere doppelt ausgelegte Adsorberstufen vorgereinigt, in einer katalytischen Reinigungsstufe von Schwefelverbindungen gereinigt, in einer nachgeschalteten Feinreinigungsstufe über eine mehrstufige jeweils doppelt ausgelegte Adsorptionseinrichtung vom Wasser und Kohlendioxid befreit und dem jeweiligen Verwendungszweck entsprechend abgegeben. Die Regeneration erfolgt parallel jeweils an einem dritten Satz mit Adsorbentien gefüllter Behälter, die nach einer vorher in Versuchen ermittelten festgelegten Zeit mit geringstem manuellen Aufwand ausgetauscht werden. In einer Desorptionseinrichtung können mehrere Adsorbentienbehälter nacheinander regeneriert werden. Sie werden nach der Regenerierung bis zu ihrem Einbau in die Adsorptionseinrichtung in gasdichten Behältern aufbewahrt. Durch die Verwendung eines dritten Satzes von Adsorberbehältern ist ein hohes Maß an Sicherheit der Anlage gegeben. Es ist fast ständig eine Reserveweg für die Adsorption betriebsbereit, so daß eine Überlastung durch eventuelle Fremdgaseinbrüche in die Lüftungsanlage oder die Raumluft und die damit verbundene Beladung der Adsorber schnell überwunden werden kann.In the second method, ambient air is compressed by means of a suitable compressor, air-cooled and dehumidified by condensation, prepurified over several double-dimensioned adsorber, purified in a catalytic purification stage of sulfur compounds, freed in a subsequent fine purification stage via a multi-stage each double-dimensioned adsorption of water and carbon dioxide and the respective purpose of use submitted accordingly. The regeneration takes place in parallel on a third set of adsorbents filled containers, which are exchanged after a predetermined time previously determined in tests with minimal manual effort. In a desorption multiple Adsorbentienbehälter can be regenerated sequentially. They are stored after regeneration until their installation in the adsorption in gas-tight containers. By using a third set of adsorbent containers, a high degree of safety of the system is given. It is almost always a reserve path for the adsorption ready for use, so that an overload can be overcome by any foreign gas burglaries in the ventilation system or the room air and the associated loading of the adsorber quickly.

Claims

-1- 757 03

Invention claim:

1. A device for the adsorption of gases, consisting of an adsorption device with two or more adsorbers, characterized in that each individual adsorber of a housing whose lid (3) and lower part (5) are interconnected, and a container (2) Adsorbent consists, which is firmly connected to the lid of the Adsorbergehäuses, wherein the lines (4) are fixedly connected to the lower part (5).

2. Device according to item 1, characterized in that cover (3) and container (2) are connected by a screw easily detachable.

3. Device according to item 1, characterized in that cover (3) and container (2) are permanently connected to each other and that the container (2) has a detachable bottom.

4. An apparatus for desorption of gases, consisting of a desorption with one or more desorption chambers, characterized in that each individual desorption consists of a housing in the lower part (6), the container (2) regenerating adsorbents and the adsorber cover (3) are located, wherein the lines (9) are fixedly connected to the lower part (6).

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