DE102020007212A1 - Verfahren und Hohlprofiladsorber zum Behandeln eines mit Schad- und/oder Nutzkomponenten belasteten Gases - Google Patents

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Silica Verfahrenstechnik GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Hohlprofiladsorber zum Behandeln eines mit Schad- und/oder Nutzkomponenten belasteten Rohgases.Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und einen Hohlprofiladsorber bereitzustellen, mit denen es möglich ist, im großtechnischen Maßstab Hohlprofile mit schlanken Strömungskanälen zum Behandeln eines mit mindestens einer gasförmigen Schad- und/oder Nutzkomponente belasteten Rohgases einzusetzen, indem die Verlustenergie beim Adsorbieren und Regenerieren reduziert, die Geschwindigkeit und Qualität des Regenerationsprozesses erhöht und die Randgängigkeit des Rohgases am Adsorptionsmittel vorbei unter gleichzeitiger Erhöhung der Wirtschaftlichkeit und Sicherheit weitgehend vermieden wird.Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verwenden von Strömungskanälen aus mindestens zwei Hohlprofilreihen (10) von in Längsrichtung (LR) untereinander stoffschlüssig verbundenen Hohlprofilen (8) mit einer lichten Weite (W) von mindestens 10 bis maximal 80 mm, in den Strömungskanälen (21) positionierte Strömungsschikanen (24) und in den Strömungsräumen (14) befindlichen Strömungspfade (SF) für das Kühl- und Heizmedium (K,H) bildende Strömungsleit- und Abstandsbleche (9) in folgenden Schritten:a) gleichzeitiges Erzeugen von Turbulenzen in den Teilströmen (TG) des Rohgases (G) innerhalb der Strömungskanäle (21) und im Kühlmedium (K) innerhalb der Strömungsräume (14) während der Adsorption bzw. den Teilströmen (TS) des Spülgases (SG) in den Strömungskanälen (21) und im Heizmedium (H) in den Strömungsräumen (14) während der Regenration,b) Einregeln des Adsorptionsdruckes (pAD) in den Strömungskanälen (21) während der Adsorption durch Drosseln des Abflusses an Reingas (RG) aus dem Sammelraum (5a, 5b) auf einen Überdruck von 0,1 bis 60,0 bar,c) Einregeln des Desorptionsdruckes (pD) in den Strömungskanälen (21) während der Regeneration durch Drosseln des Zuflusses an Spülgas (SG) in den Verteilraum (3a, 3b) auf einem Absolutdruck von 0,01 bis 1,0 bar,d) Einregeln eines Kondensations-Überdruckes (pK) während des Trennens des durch die Desorption aufgeheizten Desorbats (DS) in einem Wärmeaustauscher/Kondensator (61) mittels Kondensation in die Schad- und/oder Nutzkomponente und ein Rückgas (GR) auf einen Überdruck von 0,1 bis 5,0 bar durch Drosseln des Abflusses an Rückgas (GR) aus dem Wärmeaustauscher/Kondensator (61).Hauptzeichnung 7

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln eines mit mindestens einer gasförmigen Schad- und/oder Nutzkomponente belasteten Rohgases, bei dem das von einem Gebläse und/oder Verdichter unter einem erhöhten Adsorptionsdruck gesetzte Rohgas über einen zuströmseitigen Verteilraum eine Vielzahl von aus offenendigen, mit Adsorptionsmittel gefüllten Strömungskanälen in parallel aufgeteilten Teilströmen solange durchströmt, bis das Adsorptionsmittel durch Adsorption mit der Schad- und/oder Nutzkomponente gesättigt ist, wobei die bei der Adsorption entstehende Wärme durch ein im Kreuzstrom zu den Strömungskanälen geführtes Kühlmedium indirekt abgeführt wird, und die Teilströme nach ihrem Verlassen der Strömungskanäle in einem abströmseitigen Sammelraum zusammengeführt und als Reingas über eine Reingasleitung abgeführt werden, sodann das in den Strömungskanälen befindliche gesättigte Adsorptionsmittel regeneriert wird, indem das Adsorptionsmittel einem unter dem Adsorptionsdruck des Rohgases liegenden Desorptionsdruck ausgesetzt und gleichzeitig durch ein im Kreuzstrom zu den Strömungskanälen geführtes Heizmedium indirekt erhitzt wird bis die Schad- und/oder Nutzkomponente desorbiert, die zusammen mit einem Spülgas als aufgeheiztes Desorbat abgeführt wird, wobei eine Steuereinheit in Abhängigkeit der Beladung des Adsorptionsmittels die Strömungskanäle des einen Adsorbers vom Adsorptions- in den Regenerationszustand oder umgekehrt auf einen weiteren Adsorber umschaltet,
  • Die Erfindung betrifft weiterhin einen Hohlprofiladsorber mit einer Vielzahl von aus Hohlprofilen gebildeten Strömungskanälen und zu diesen im Kreuzstrom verlaufende Strömungsräume, wobei die mit Adsorptionsmittel befüllten Strömungskanäle für den Durchtritt des in Teilströme aufgeteilten Rohgases in einen zuströmseitigen, an eine Zuführleitung angeschlossenen, Verteilraum und einen abströmseitigen an eine Reingasleitung angeschlossenen Sammelraum münden, die durch die Strömungskanäle durchströmungsoffen verbunden sind, und die Strömungsräume in einen die Strömungskanäle umschließenden Verteilraum für das Zu- und Abführen eines Kühl- oder Heizmediums zum indirekten Kühlen oder Heizen des Adsorptionsmittels durchströmungsoffen münden, und mit einer Steuereinheit, die den mit der Schad- und/oder Nutzkomponente beladenen Hohlprofiladsorber aus dem Adsorptions- in den Regenerationszustand oder umgekehrt umschaltet.
  • Stand der Technik
  • Schadstoffe in Gasen an Adsorbentien zu adsorbieren und diese für einen neuen Adsorptionsvorgang zu regenerieren, gehören seit langem zum Stand der Technik. Zum Einsatz kommen hauptsächlich Adsorbentien in Form von Schüttungen aus Aktivkohle, Silica-Gel, Aluminiumoxid-Gel oder Molekularsiebe, die beispielsweise in einer vom zu reinigenden Gas durchströmten Schüttung ( DE 35 05 351 A1 , DE 197 54 185 C1 , DE 198 09 200 A1 ), oder einer Bettanordnung des Adsorbens zwischen Wärmeaustauscherplatten ( DE 103 61 515 A1 , EP 2 718 086 B1 , EP 1 284 813 B1 , DE 603 17 545 A2 ) vorliegen.
  • Bei der klassischen Adsorption durchströmt das zu reinigende Gas den mit Adsorptionsmittel gefüllten Adsorber, wobei das Adsorptionsmittel den Schadstoff adsorbiert und durch die Adsorption Wärme entsteht, die bei herkömmlichen Adsorbern nicht abgeführt werden kann. Das zu reinigende Gas wird deshalb vor Eintritt in den Adsorber gekühlt.
    Während der Adsorption entsteht im Adsorber daher ein Temperaturprofil, d.h. bei abwärts gerichteter Strömungsrichtung des Gases durch die Adsorptionsmittelschüttung werden die oberen Schichten der Schüttung durch das eintretende Gas gekühlt und die unteren Schichten durch die freiwerdende Adsorptionswärme erwärmt. Grundsätzlich adsorbiert ein Stoff bei höherer Temperatur schlechter und die maximal mögliche Beladung des Adsorptionsmittels mit der adsorbierten Schadkomponente nimmt mit steigender Temperatur ab. Dies limitiert die Leistung der Festbettadsorber deutlich.
    Das sich während der Adsorption von Lösemitteln ausbildende Temperaturprofil aus VOC-belasteter Abluft begünstigt außerdem die Ausbildung von brandgefährdenden Hotspots in der Aktivkohleschüttung, die zu einer Selbstentzündung der Aktivkohle führen können.
    Bei der Regeneration wird bekanntlich in das beladene Adsorptionsmittel ein zuvor aufgeheiztes Regenerationsgas eingeleitet, welches das Adsorptionsmittel auf eine Temperatur erhitzt, bei dem der Schadstoff oder die Nutzkomponente desorbiert.
    Die Regeneration mit Gas ist aufgrund der relativ geringen Wärmekapazität des Gases aus energetischer Sicht unvorteilhaft. Alle Apparate, Rohrleitungen und Armaturen werden vom erhitzten Regenerationsgas aufgeheizt, bevor die Wärme das Adsorptionsmittel entsprechend aufheizen kann. Dies verursacht hohe Betriebskosten durch die aufzuwendende Verlustenergie.
  • Aus der DE 1 272 891 B ist ein Verfahren zum Reinigen von Gasen durch Adsorption unter Druck an zeolithischen Molekularsieben bekannt. Die zu reinigenden Gase werden durch eine Molekularsiebschicht unter hohem Druck geleitet bis die Adsorptionsfront der Verunreinigungen eine vorbestimmte Stelle der Molekularsiebschicht erreicht hat, wobei ein gewisser Teil der Molekularsiebschicht frei von Adsorbat bleibt. Die Zufuhr der zu reinigenden Gase wird dann unterbrochen und der Druck in der Molekularsiebschicht wird durch Entspannung am Ende der Schicht im Gleichstrom vermindert bis die die Adsorptionsfront das Austrittsende der Molekularsiebschicht erreicht hat. Abschließend erfolgt die Desorption der Verunreinigungen. Adsorptionsmittel wie Aktivkohle und Kieselsäuregel sind nach diesem Stand der Technik ungeeignet für die Adsorption unter hohem Druck, weil bei niedrigem Partialdruck das Adsorptionsvermögen von Aktivkohle und Kieselsäuregel zu gering ist, um wirtschaftlich eingesetzt werden zu können.
    Dieser Stand der Technik schlägt des Weiteren die Desorption der adsorbierten Verunreinigungen vom im Festbett angeordneten Adsorptionsmittel durch das Abstreifen mit einem Spülgas, das Verdrängen mit einem bevorzugt adsorbierten Material, das Erhitzen des Adsorptionsmittels auf eine Temperatur oberhalb der Adsorptionstemperatur auf direkten oder indirekten Weg oder auf einen Druck unterhalb des Adsorptionsdrucks vor.
  • Wird Aktivkohle als Adsorptionsmittel bei der Lösemittelrückgewinnung eingesetzt, erfolgt die Regeneration der Aktivkohle meistens durch eine Direktbedampfung der Aktivkohle mit heißem Wasserdampf, wodurch neben den Wärmeverlusten zusätzlich eine Verunreinigung der Lösemittel durch den Dampf eintritt. Des Weiteren muss vor einer Wiederverwendung des Lösemittels die Wasserphase aus dem Lösemittel entfernt werden, was wiederum einen hohen energetischen und apparativen Aufwand verursacht.
  • Neben der Anordnung der Adsorptionsmittel als Schüttung im Festbett oder der Anordnung der Adsorptionsmittel zwischen Wärmeaustauscherplatten ist auch die Aktivkohle-Befüllung von Rohren in einem Rohrbündel mit Kreisringquerschnitt ( DE 37 29 517 A1 ) bekannt, wobei konzentrisch zu dem Rohrbündel eine Kühlung führende zylindrische Rohrschlage und im Zentrum des Rohrbündels und/oder Rohrschlage eine elektrische Heizeinrichtung angeordnet ist.
  • Weiterhin ist aus der DE 198 09 200 A1 ein Apparat, insbesondere für die Verwendung als chemischer Reaktor und/oder Adsorber und/oder Regenerator bekannt, der im Wesentlichen zylindersymmetrisch um eine Vorzugsachse aufgebaut ist und wenigstens zwei Schüttungen aus Teilchen enthält, die katalytisch und/oder adsorptiv und/oder wärmespeichernd wirken. Der Apparat weist Mittel zum Zu- und Abführen von gasförmigen oder flüssigen Medien auf, die jeweils den voneinander abgewandten und den einander zugewandten Enden der Schüttungen zugeordnet sind.
  • Darüber hinaus sind Verfahren und Vorrichtungen zur Reinigung oder Trocknung von Gasen bekannt, in denen Rohrbündelwärmeaustauscher oder Rohranordnungen aus parallel angeordneten voneinander beabstandeten Rohren eingesetzt werden, die mit Adsorptionsmittel gefüllt sind.
  • In der EP 1 975 539 A2 ist ein Wärmeaustauscher oder chemischer Reaktor offenbart, der einen Wärmeaustauschkörper umfasst, welcher einen Fluidströmungskanal oder mehrere Fluidströmungskanäle definiert, und einen entfernbaren Einsatz aufweist. Der Einsatz umfasst eine Reihe von Kontaktplatten, die entlang einer gemeinsamen Achse gestapelt sind und eine Presspassung in einen der Strömungskanäle aufweisen, wodurch sekundäre Wärmeaustauschflächen in thermischem Kontakt mit den Primärwandflächen vorgesehen sind.
  • Nach diesem Stand der Technik gibt es zwei grundlegende Systeme, einen Katalysator oder ein Adsorbent in einen vom Prozessfluid durchströmten Strömungskanal einzubringen. Die erste Möglichkeit besteht darin, den Katalysator oder Adsorbent als geträgerte Schicht im Strömungskanals anzuordnen ( EP 1 195 193 B1 , EP 1 361 919 B1 , EP 1 430 265 B1 , DE 11 2006 000 447 T5 , EP 1 434 652 B1 , WO 03/095924 A1 ). Die Partikelgröße in diesen Fällen liegt bei weniger als 0,15 mm, so dass dieser Lösungsansatz für Strömungskanäle mit geringen Querschnitten und geschlossenen Strömungskanälen von Plattenwärmeaustauschern geeignet ist. Bei der zweiten Möglichkeit wird der Katalysator oder das Adsorptionsmittel als eine Schüttung oder Packung in einen relativ offenen ungehinderten Strömungsdurchgang mit größeren Strömungsquerschnitten eingebracht ( WO 2006/075 163 A2 ). Die verwendeten Partikelgrößen liegen hier bei mehr als 2 bis 3 mm. Ist die Katalysatorpackung verbraucht, muss diese aus den Strömungskanälen entfernt werden, indem die Packung durch einen in den Strömungskanal eingeführten Stab gedrückt wird.
  • Beide Systeme sind mit gravierenden Nachteilen verbunden. Das erste System ist aufgrund seines komplizierten konstruktiven Aufbaus gewissermaßen ein Einwegsystem, weil der Katalysator bzw. das Adsorptionsmittel nach ihrem Verbrauch nur mit verhältnismäßig hohem technischem Aufwand entfernt werden können oder der Apparat sogar verschrottet werden muss.
    Beim zweiten System ist eine Verblockung einzelner Strömungskanäle durch die in den Strömungskanälen befindliche Adsorptionsmittelschüttung sowohl während der Adsorption als auch der Regeneration nicht sicher auszuschließen, so dass eine ungleichmäßige Beladung des Adsorptionsmittels die Folge ist, die dazu führt, dass die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens beeinträchtigt wird. Bei der Desorption kann die Restbeladung aus dem Adsorptionsmittel des verblockten Strömungskanals nicht vollständig ausgetrieben werden und die
    Adsorptionskapazität für die folgende Adsorptionsphase reduziert sich entsprechend der Restbeladung, sofern der verblockte Strömungskanal wieder strömungsdurchgängig gemacht werden konnte. Außerdem erhöht sich der Verbrauch der Hohlprofile ausgebildet werden, wobei die Ausprägungen nach innen in den Strömungskanal und/oder nach außen in den Strömungsraum ausgerichtet sein können. Die erzeugten Turbulenzen wirken der Randgängigkeit entlang der Wandung der Strömungskanäle entgegen und haben außerdem den Vorteil, dass das Kühl- oder Heizmedium von den nach außen in die Strömungsräume gerichteten Ausprägungen direkt an der Oberfläche verwirbelt wird und so den Wärmeaustausch deutlich verbessert.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Turbulenzen im Kühl- oder Heizmedium durch in den Strömungsräumen zwischen den Hohlprofilreihen positionierte Strömungsleit- oder Abstandbleche erzeugt, wobei das Kühlmedium während der Adsorption oder das Heizmedium während der Regeneration im Kreuzstrom zu den Strömungskanälen ein- oder mehrgängig geführt werden kann.
    Für den Fall, dass das Kühl- oder Heizmedium mehrgängig geführt werden soll, werden benachbarte Strömungsräume wechselweise miteinander verbunden, wodurch das Kühl- oder Heizmedium von Strömungsraum zu Strömungsraum umgelenkt wird. Durch die Strömungsleit- und Abstandsbleche in den Strömungsräumen zwischen den Hohlprofilreihen wird eine ständige Umlenkung des an den Strömungskanälen vorbeiströmenden Kühl- oder Heizmediums erzwungen, so dass der indirekte Wärmeaustausch mit dem Adsorptionsmittel eine hohe Effektivität erreicht. Gleichzeitig stellen die Strömungsleit- und Abstandsbleche einen genauen Abstand der über- oder untereinanderliegenden Hohlprofilreihen sicher und ermöglichen eine stabile und kompakte Bauweise.
  • In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Adsorptionsdruck derart eingeregelt, dass der Druck des Rohgases im Verteilraum und der Druck des Reingases im Sammelraum durch mit der Steuereinheit verbundene Drucksensoren gemessen werden, die Steuereinheit die Messwerte mit einem vorgegebenen, in der Steuereinheit hinterlegten Sollwert für den Adsorptionsdruck vergleicht und bei Abweichung das Gebläse und/oder Verdichter und ein dem Sammelraum nachgeordnetes Druckregelventil ansteuert, welches den Abfluss an Reingas aus dem Sammelraum derart einstellt, dass der Adsorptionsdruck dem Sollwert für den Adsorptionsdruck entspricht.
    Diese Regelungsweise ermöglicht es, den Adsorptionsdruck in den Strömungskanälen genau und sicher einzuhalten.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Desorptionsdruck derart eingeregelt, dass der Druck des Spülgases im Verteilraum und der anliegende Druck der Vakuumpumpe im Sammelraum durch mit der Steuereinheit verbundene Drucksensoren gemessen werden, die Steuereinheit die Messwerte mit einem vorgegebenen, in der Steuereinheit hinterlegten Sollwert für den Desorptionsdruck vergleicht und bei Abweichung die dem Sammelraum nachgeordnete Vakuumpumpe und ein dem Verteilraum vorgeordnetes Regelventil ansteuert, welches den Zufluss an Spülgas in den Verteilraum derart einstellt, dass der Desorptionsdruck dem Sollwert für den Desorptionsdruck entspricht.
    Vor Vorteil ist, dass der Desorptionsdruck in den Strömungskanälen durch das Zusammenwirken von Vakuumpumpe und Regelventil exakt eingehalten werden kann.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahren wird der der Kondensations-Überdruck derart eingeregelt, dass der Druck des Rückgases nach Verlassen des Wärmeaustauschers/Kondensators durch einen mit der Steuereinheit verbundenen Drucksensor gemessen wird, die Steuereinheit den Messwert mit einem vorgegebenen, in der Steuereinheit hinterlegten Sollwert für den Kondensations-Überdruck vergleicht und bei Abweichung ein dem Wärmeaustauscher/Kondensator nachgeordnetes Druckregelventil ansteuert, welches den Abfluss an Rückgas derart einstellt, dass der Kondensations-Überdruck dem Sollwert für den Kondensations-Überdruck entspricht.
    Dies ermöglicht die genaue Einhaltung des Überdruckes während der Kondensation.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Spülgas Reingas oder Inertgas verwendet, das in Teilströme während der Regeneration aufgeteilt wird, wobei je ein Teilstrom in jeweils einen mit gesättigtem Adsorptionsmittel gefüllten Strömungskanal geleitet wird, diesen durchströmt und die desorbierte Schad- und/oder Nutzkomponente aus dem Adsorptionsmittel in den Sammelraum austrägt und zum Desorbat aus Spülgas und Schad- und/oder Nutzkomponente zusammengeführt wird.
    Dadurch, dass die Teilströme des Spülgases nur noch Transportfunktion wahrnehmen, wird eine hohe Energieeffizienz während der Regeneration erreicht. Vorteilhafterweise kann von dem durch das erfindungsgemäße Verfahren erzeugte Reingas ein Teilstrom abgeteilt und als Spülgas verwendet werden. Im Fall, dass stattdessen Inertgas eingesetzt wird, ist ein entsprechender Speicher vorzusehen, von dem das Inertgas als Spülgas zugeführt wird. Alternativ dazu kann das Inertgas auch einem Versorgungsnetzwerk entnommen werden. Als Inertgas kommt vorzugsweise Stickstoff zum Einsatz.
  • Nach einer vorteilhaften Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Hohlprofile in Form von Rohren, Rechteck- oder Kastenprofilen aus dünnem Edelstahl-, Kupfer,- oder Aluminiumblech mit einer lichten Weite zwischen 3 bis 80 mm, einer Länge von 1 bis 2 m und einer Wanddicke von 0,2 bis 3 mm verwendet
    Benachbarte Hohlprofile werden entlang einer zur Längsachse der Hohlprofile parallel verlaufenden Achse an ihrer äußeren Wand miteinander durch Laserlinienschweißen, Punktschweißen oder Hartlöten zu einer Hohlprofilreihe verbunden, wobei mehrere Hohlprofilreihen über- oder untereinander auf Lücke versetzt im Abstand voneinander angeordnet sind und zwischen sich jeweils einen Strömungsraum bilden, sodass das Kühlmedium während der Adsorption oder das Heizmedium während der Regeneration im Kreuzstrom zu den Strömungskanälen ein- oder mehrgängig geführt werden kann.
    Als Kühlmedium kann Wasser oder Wasser-Glykol-Gemische und als Heizmedium Wasserdampf, heißes Wasser oder heiße Gase verwendet werden.
  • Eine weitere Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die verflüssigte Schad- und/oder Nutzkomponente über einen Kondensatablass abgeführt sowie das den Wärmeaustauscher verlassende Rückgas dem Rohgas zugemischt wird.
  • Die weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass als Adsorptionsmittel Schüttungen aus Aktivkohlegranulat, Aluminiumoxid-Gel, Silica-Gel, Molekularsiebe oder deren Gemische verwendet werden.
  • Die Lösung der Aufgabe wird mit dem erfindungsgemäßen Hohlprofiladsorber dadurch erreicht, dass die Hohlprofile in mindestens zwei übereinander auf Versatz liegende Hohlprofilreihen zusammengefasst sind, die durch in den Strömungsräumen für das Kühl- oder Heizmedium angeordneten Strömungsleit- und Abstandsbleche voneinander beabstandet sind, wobei die Hohlprofile parallel nebeneinander entlang einer zur Längsachse der Hohlprofile senkrecht verlaufenden Achse auf Stoß liegen und im Stoß miteinander zumindest punktweise stoffschlüssig verbunden sind und dass die Strömungskanäle eine lichte Weite von mindestens 10 bis maximal 80 mm haben und im Inneren Strömungsschikanen zum Erzeugen von Turbulenzen aufweisen, und dass der zuströmseitige Verteilraum mit einer Spülgasleitung zum Zuführen des in Teilströmen aufgefächerten Spülgases und dessen Einleitung in die Strömungskanäle für den Abtransport der desorbierten aufgeheizten Schad- und/oder Nutzkomponente aus dem Adsorptionsmittel als Desorbat in den Sammelraum in Verbindung steht, wobei an die Spülgasleitung ein Regelventil zum Drosseln des Zuflusses an Spülgas in den Verteilraum und der Sammelraum abströmseitig an eine Vakuumpumpe saugseitig angeschlossen ist, und dass die Vakuumpumpe druckseitig mit einem Wärmeaustauscher/Kondensator zum Auftrennen des Desorbats in die Schad- und/oder Nutzkomponente und ein Rückgas verbunden ist, wobei der Wärmeaustauscher/Kondensator mit einem Abscheider zum Ausschleusen der Schad- und/oder Nutzkomponente und der Wärmeaustauscher mit einer Rückgasleitung zum Abführen des Rückgases in die Zuführleitung des Rohgases in Verbindung steht, wobei ein Druckregelventil zum Drosseln des Abflusses des Rückgases während der Kondensation in die Rückgasleitung eingebunden ist.
  • Nach einer bevorzugten Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Hohlprofiladsorbers umfasst das Strömungsleit- und Abstandsblech ein dünnes Wellblech mit in die Wellenberge eingeformte, die Höhe der Wellenberge übersteigende Abstandshalterprofile die zueinander von Wellenberg zu Wellenberg auf Lücke versetzt angeordnet sind, wobei die Abstandhalterprofile in den von den über- und untereinanderliegenden Hohlprofilreihen gebildeten Versatz abstützend eingreifen und das jeweilige Abstandshalterprofil jeweils endseitig an der dazugehörigen Hohlprofilreihe stoffschlüssig fixiert ist.
    Dies hat den Vorteil, dass die Strömungsleit- und Abstandsbleche nicht nur die Turbulenzen im Kühl- oder Heizmedium erzeugen, sondern zugleich auch die aus den Hohlprofilreihen gebildeten Strömungskanäle zueinander auf Abstand halten, so dass das Kühlmedium während der Adsorption oder das Heizmedium während der Regeneration im Kreuzstrom zu den Strömungskanälen ein- oder mehrgängig ohne Behinderung durch die Strömungsräume geführt werden kann.
  • Wesentlich für die weitgehende Vermeidung einer Randgängigkeit der Teilströme in den Strömungskanälen am Adsorptionsmittel vorbei ist, dass die Strömungsschikanen durch Ausprägungen gebildet sind, die quer und/oder parallel zur Strömungsrichtung des Teilstroms des Rohgases oder Spülgases in die Wandung der Strömungskanäle nach innen und/oder von der Wand nach außen gerichtet eingeformt sind.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Hohlprofiladsorbers ist dem Verteilraum und/oder dem Sammelraum jeweils ein Drucksensor zum Messen des Druckes des Rohgases, des Druckes des Reingases während der Adsorption und des Druckes des Spülgases und des saugseitigen Druckes der Vakuumpumpe während Regeneration zugeordnet ist, wobei die Drucksensoren mit der Steuereinheit verbunden sind, die zum Ansteuern des Gebläses in der Zuführleitung, des Druckregelventils zum Drosseln des Abflusses an Reingas aus dem Sammelraum, der Vakuumpumpe zum Erzeugen des Unterdrucks während der Regeneration und der Regelventile zum Drosseln des Zuflusses an Spülgas in den Verteilraum in Verbindung steht.
  • Nach einem weiteren Merkmal des erfindungsgemäßen Hohlprofiladsorbers ist der Wärmeaustauscher/Kondensator abströmseitig mit der Zufuhrleitung für das Rohgas durch die Rückgasleitung über das Druckregelventil zum Drosseln des Abflusses des Rückgases aus dem Wärmeaustauscher/Kondensator verbunden, wobei zum Messen des Rückgasdruckes ein dem Wärmeaustauscher/Kondensator nachgeordneter Drucksensor vorgesehen ist, der mit der Steuereinheit verbunden ist, die mit dem Druckregelventil zum Drosseln des Abflusses des Rückgases aus dem Wärmeaustauscher/Kondensator in die Zuführleitung des Rohgases in Verbindung steht, so dass die Schad- und/oder Nutzkomponente unter Überdruck, beispielsweise bei 0,1 bis 5 bar, im Kondensator kondensieren kann.
  • Nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Hohlprofiladsorbers sind die Hohlprofilreihen zu einer rechteckigen Adsorber-Baueinheit zusammengefasst, die im Innenraum eines rechteckigen oder zylindrischen Gehäuses mit einem die Adsorber-Baueinheit umschließenden, über Verbindungsleitungen und Absperrarmaturen mit Kühl- oder Heizmedium versorgten Verteilraum, einem als Kopfteil ausgebildeten zuströmseitigen Verteilraum für das Rohgas bzw. Spülgas und einem als Fußteil ausgebildeten abströmseitigen Sammelraum für das Reingas bzw. Desorbat auswechselbar angeordnet ist, wobei die horizontalen Strömungsräume für das Kühl- oder Heizmedium in den Verteilungsraum durchströmungsoffen münden und der Verteilraum durch die Strömungskanäle mit dem Sammelraum durchströmungsoffen verbunden ist.
    Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hohlprofiladsorbers ermöglicht es, die Adsorber-Baueinheit je nach den vorliegenden Betriebsverhältnissen in vertikaler oder horizontaler Einbaulage zu nutzen.
  • Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hohlprofiladsorbers sieht vor, dass mindestens zwei Baueinheiten im Gehäuse des Hohlprofiladsorbers angeordnet sind und dass jede Baueinheit mit dem zuflussseitigen Verteilraum und dem abströmseitigen Sammelraum versehen ist, wobei der Verteilraum und der Sammelraum durch die Strömungskanäle untereinander strömungsverbunden sind.
    Dies hat den Vorteil, dass eine freie Skalierung der zu behandelnden Gasmengen und eine einfache Montage ermöglicht wird.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind die Hohlprofilreihen mindestens durch einen kopfseitigen Boden, einen fußseitigen Boden und ggf. von einem Zwischenboden unter Ausbildung der horizontalen Strömungsräume voneinander beabstandet gehalten, wobei der jeweilige Boden entweder aus einem einzigen Formteil oder aus mehreren an die Kontur der Hohlprofilreihen angepassten Formteile bestehen, die untereinander zusammengefügt und mit den Hohlprofilreihen stoffschlüssig verbunden sind.
  • In besonderer Ausgestaltung des erfindungsgemäßem Hohlprofiladsorbers umfassen die Hohlprofile Präzisionsrohre oder Rechteck- oder Kastenprofile aus dünnem Edelstahl-, Kupfer,- oder Aluminiumblech mit einer Länge von 1 bis 2m und einer Wanddicke von 0,2 bis 3 mm.
    Dies ermöglicht es, weitgehend übereinstimmende Einfüllmengen an Adsorptionsmittel in die Strömungskanäle einzubringen, so dass die Adsorption bzw. Desorption gleichmäßig erfolgt.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Hohlprofiladsorbers sind die Strömungskanäle zu- und abströmseitig mit einem vom Roh- oder Spülgas durchström- und demontierbaren Sieb abgedeckt, dessen Maschengröße kleiner ist als die Korngröße des Adsorptionsmittels. Bei notwendig werdendem Austausch des Adsorptionsmittels lässt sich das Sieb von den Strömungskanälen demontieren und das verbrauchte Adsorptionsmittel über den zuführseitigen Verteilraum problemlos entfernen. Die Befüllung der Strömungskanäle mit neuem Adsorptionsmittel erfolgt nach Entfernung des abströmseitigen Siebs und der erneuten Montage des zuströmseitigen Siebs über den abströmseitigen Verteilraum vertikal in die offenen Strömungskanäle entsprechend.
  • Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hohlprofiladsorbers sieht vor, dass das Spülgas Luft, vorzugsweise Reingas, oder ein Inertgas, beispielsweise Stickstoff ist. Für Inertgas als Spülgas ist ein separater Speicher oder ein Versorgungsnetzwerk vorgesehen, der bzw. das mit der Spülgasleitung in Verbindung steht.
  • Nach einem weiteren Merkmal der erfindungsgemäßen Lösung ist das Adsorptionsmittel eine Schüttung aus Aktivkohle, Aluminiumoxid-Gel, Silica-Gel, Molekularsieben oder deren Gemische mit einer Partikelgröße zwischen 0,6 mm und 6,0 mm.
  • In einer bevorzugten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Hohlprofiladsorbers sind die mit Adsorptionsmittel gefüllten Strömungskanäle der beiden Hohlprofiladsorber zueinander über Verbindungsleitungen und Schaltventile und die den horizontalen Strömungsräumen zugeordnete indirekte Kühlung oder Heizung für das Adsorptionsmittel über den peripheren Verteilraum der beiden Hohlprofiladsorber durch Verbindungsleitungen und Absperrarmaturen über die Steuereinheit umschaltbar angeordnet.
    Vorteilhaft ist, dass die bei der Adsorption anfallende Wärme von ihrem Entstehungsort durch Wasser oder Glykol-Wasser-Gemische abgeführt und die zur Regeneration des Adsorptionsmittels erforderliche Wärme, dort wo sie benötigt wird, durch Wasserdampf, heißes Wasser oder heiße Abgase zugeführt werden kann. Zum Kühlen können Wasser oder Glykol-Wasser-Gemische eingesetzt werden.
    Bei den konventionellen zum Stand der Technik gehörenden Verfahren wird das Adsorptionsmittelbett auf- oder abwärts gerichtet durch das Regenerationsfluid einseitig aufgeheizt. Dabei wandert die Wärme- bzw. Desorptionsfront durch das Bett. Ein großer Teil der im heißen Bereich bereits desorbierten Komponenten wird in dem noch nicht aufgeheizten (kalten) Bereich der Adsorptionsmittelsäule wieder adsorbiert und muss dann energieintensiv erneut desorbiert werden.
    Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht u.a. darin, dass das in den Strömungskanälen befindliche Adsorptionsmittel gleichzeitig aufgeheizt wird. Dadurch gibt es in der Adsorptionsmittelschüttung keine kalten Bereiche, in denen desorbierte Komponenten wieder adsorbiert werden könnten. Dies ist mit dem Vorteil verbunden, dass die Energieeffizienz des Prozesses, die Geschwindigkeit und die Qualität der Regeneration deutlich verbessert werden.
    Von Vorteil ist weiterhin, dass der Spülgasstrom frei wählbar ist und nur dem Abtransport der desorbierten Schad- und/oder Nutzkomponente dient, wodurch höhere Konzentrationen an Schad- und/oder Nutzkomponenten im Spülgas eingestellt werden können und insbesondere die Kondensationsmengen an Schad- und/oder Nutzkomponenten wie z.B. Dichlormethan, Aceton, Ethylacetat, Methanol, Toluol, Xylol, Hexan, Wasser Größenordnungen erreichen, die industriellen Maßstäbe genügen und wirtschaftlich sind.
    Die Absenkung des Druckes bei der Desorption ermöglicht des Weiteren eine Minimierung der Spülgasmenge.
    Außerdem sinkt bei der Absenkung des Druckes die erforderliche Desorptionstemperatur, was insbesondere bei der Rückgewinnung von temperaturempfindlichen Schad- und/oder Nutzkomponenten wie z.B. chlorierten Verbindungen, von Vorteil ist.
    Damit eröffnet die erfindungsgemäße Lösung die Möglichkeit Energieträger wie Heißwasser oder auch warmes Abgas als Heizmedium für die Regeneration zu verwenden. Durch das Einstellen eines Überdruckes auf der Druckseite der Vakuumpumpe bei der Kondensation im Wärmeaustauscher vor dem Druckregelventil ist die Kondensation der Schad- und/oder Nutzkomponente deutliche effizienter, da die Kondensation druckabhängig ist.
    Ein gesättigtes Luft/Ethylacetat-Gemisch erreicht beispielsweise bei einem Druck von 1 barü und üblichem Kaltwasser (+2°C) eine vergleichbare Kondensationsleistung wie bei -10°C unter Normaldruck 1 bara. Sowohl der Druck und die Temperatur bei der Kondensation können einfach an die jeweiligen Bedingungen angepasst werden.
    Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass das Spülgas nicht die erforderliche Desorptionsenergie in das beladene Adsorptionsmittel transportieren muss, sondern lediglich die desorbierte Schad- und/oder Nutzkomponente in den Wärmeaustauscher transportiert.
  • Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
  • Figurenliste
  • Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
  • Es zeigen
    • 1a eine perspektivische Ansicht von zwei versetzten übereinander angeordneten Hohlprofilen in Rohrform, die miteinander durch Laserschweißen stoffschlüssig verbunden sind,
    • 1b eine Draufsicht auf zwei Hohlprofilreihen nach 1a,
    • 1c eine perspektivische Darstellung des in Strömungsräumen zwischen den Hohlprofilreihen eingesetzten Strömungsleit- und Abstandsbleches,
    • 2a eine perspektivische Darstellung einer aus mehreren Hohlprofilreihen zusammengesetzten Adsorber- Baueinheit mit kopf- und fußseitigem Boden,
    • 2b den Aufbau des Bodens in einer Explosionsdarstellung,
    • 3 einen Schnitt in Seitenansicht einer im Innenraum eines rechteckigen Gehäusemantels eingesetzten Adsorber-Baueinheit mit zuführseitigem Verteilraum für das zu behandelnde Rohgas und abführseitigem Sammelraum für das Reingas und das Desorbat als Hohlprofiladsorber,
    • 4 ein Beispiel von Strömungsschikanen in der Wandung eines Strömungskanals in perspektivischer Darstellung,
    • 5a einen Schnitt in Seitenansicht einer im Innenraum eines zylindrischen Gehäusemantels eingesetzten Adsorber-Baueinheit mit zuführseitigem Verteilraum für das zu behandelnde Rohgas und abführseitigem Sammelraum für das Reingas und Desorbat,
    • 5b eine Seitenansicht eines Hohlprofiladsorber4s aus beispielsweise zwei übereinander angeordneten Baueinheiten,
    • 6 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Hohlprofiladsorbers während der Adsortptionsphase mit gleichzeitigem Kühlen des Adsorptionsmittels in den Strömungskanälen und
    • 7 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Hohlprofiladsorbers während der Regenerationsphase mit gleichzeitigem Erwärmen des beladenen Adsorptionsmittels in den Strömungskanälen.
  • Die 1a zeigt eine Hohlprofilanordnung 7 aus Hohlprofilen 8 in Form von Rohren, die aus mindestens zwei horizontal übereinander angeordneten Hohlprofilreihen 10 gebildet ist.
    Die Hohlprofile 8, die vorzugsweise aus Edelstahlrohr mit einer Länge von 2 m, einer lichten Weite W von 20 mm und einer Dicke von 0,5 mm bestehen, liegen mit ihren Rohrmänteln 9 entlang einer zur Rohrachse RA senkrecht liegenden Achse AS auf Stoß S aneinander und sind miteinander zumindest durch Schweißverbindungen SV im Stoß S stoffschlüssig verbunden. Natürlich kann die stoffschlüssige Verbindung in Längsrichtung der Rohre durchgängig entlang des Stoßes S verlaufen.
    Die mit ihren Rohrachsen RA vertikal ausgerichteten Hohlprofile 8 der beiden Hohlprofilreihen 10 sind zueinander auf Versatz 11 so angeordnet, dass die Hohlprofile 8 der unteren Hohlprofilreihe mit ihrer Rohrachse RA etwa senkrecht unter dem jeweiligen Stoß S der Hohlprofile 8 der oberen Hohlprofilreihe liegen.
    Übereinander angeordnete Hohlprofilreihen 10 bilden miteinander durchströmungsoffene Strömungsräume 14, so dass das Kühl- oder Heizmedium K bzw. H im Kreuzstrom zu den Strömungskanälen 21 eingängig, d.h. gleichzeitig, durch alle Strömungskanäle 14 geführt werden kann. Ebenso ist es aber auch möglich, das Kühl- oder Heizmedium K bzw. H mehrgängig, d.h. nacheinander durch die Strömungsräume 14 zu führen. In einem solchen Fall sind jeweils benachbart liegenden Strömungsräume 14 miteinander verbunden, wodurch das Kühl- bzw. Heizmedium K bzw. H von Strömungsraum zu Strömungsraum umgelenkt wird.
  • Zwischen den Hohlprofilreihen 10 ist -wie auch 1b schematisch zeigt, ein wellblechartig geformtes Strömungsleit- und Abstandsblech 9 eingesetzt. In die Wellberge WB des Strömungsleit- und Abstandsblechs 9 sind in regelmäßigen Abständen voneinander Abstandshalter 12 eingeformt, die jeweils wechselseitig in den durch den Versatz 11 ausgebildeten Bereich der übereinander angeordneten Hohlprofilreihen 10 sägezahnartig eingreifen, wobei der am Anfang und Ende der Hohlprofilreihe 10 zugeordnete Abstandshalter am jeweiligen Hohlprofil 8 stoffschlüssig befestigt ist, so dass ein Verschieben des Strömungsleit- und Abstandsbleches 9 ausgeschlossen ist.
  • Nach 1c sind die Abstandshalterprofile 12 in den benachbarten Wellenbergen WB des Strömungsleit- und Abstandsblechs 9 zueinander auf Lücke 20 versetzt angeordnet, so dass Strömungspfade SF entstehen, die das im Kreuzstrom geführte Kühl- bzw. Heizmedium K bzw. H zur Umlenkung zwingen und dabei Turbulenzen erzeugen. Ein Beispiel eines Strömungspfades SF ist durch Pfeile in der 1c gekennzeichnet.
  • Die 2a und 2b verdeutlichen den Aufbau einer aus mehreren Hohlprofilreihen 10 zusammengesetzten Adsorber-Baueinheit 1. Die Hohlprofilreihen 10 durchdringen offenendig einen kopfseitigen Boden 16 und einen abströmseitigen Boden 17.
    Die Böden 16 und 17 sind aus Formteilen 16 bis 16.n bzw. 17.1 bis 17.n zusammengesetzt, deren Kontur an die Form und Abmessung der Hohlprofilreihen 10, zweckmäßig durch Laserschneiden, angepasst ist. Die Formteile werden mit den eingelegten Hohlprofilen 10 entlang der Kontur zusammengefügt und durch Laserschweißen oder Hartlöten stoffschlüssig verbunden, so dass ein im Wesentlichen rechteckiger Apparat entsteht, der wahlweise in einen rechteckigen oder zylindrischen Gehäusemantel 2 erfindungsgemäß eingesetzt werden kann. Die Fügerichtung ist durch einen Pfeil in der 2b kenntlich gemacht.
    Die Zufuhr des Rohgases G und die Abströmung des Reingases RG sowie der Eintritt und der Austritt des Kühl- bzw. Heizmediums K bzw. H in den Apparat ist durch Pfeile gekennzeichnet.
  • Die 3 zeigt den Aufbau des Hohlprofiladsorbers 1a bzw. 1b als Schnitt in Seitenansicht. Die Adsorber-Baueinheit 1 ist im Innenraum eines rechteckigen Gehäuses 2 aus Edelstahl eingesetzt. Der kopfseitige Boden 16 der Adsorber-Baueinheit 1 ist zusammen mit einem Kopfteil 18 stirnseitig an der Wandung 13 des Gehäusemantels 2s angeflanscht, so dass zuströmseitig ein Verteilraum 3a bzw. 3b entsteht, in den das mit einer gasförmigen Schad- und/oder Nutzkomponente belastete Rohgas G über eine Zuführleitung 4 eintritt.
    Der fußseitige Boden 17 der Adsorber-Baueinheit 1 und ein an der Wandung 13 des Gehäusemantels 2a stirnseitig angeflanschtes Fußteil 19 bildet einen Sammelraum 5a bzw. 5b für das die Strömungskanäle 21 des Hohlprofiladsorbers 1a bzw. 1b verlassende, unter Adsorptionsdruck pAD stehende Reingas RG, welches über eine Abführleitung 6 einer nicht weiter dargestellten Gasentspannungsturbine mit Stromgenerator oder über ein Entspannungsventil einem Verbraucher bzw. als Abluft in die Atmosphäre abgegeben wird.
    Der zuströmseitige Verteilraum 3a bzw. 3b befindet sich am Kopf des Hohlprofiladsorbers 1a bzw. 1b, wodurch die Stromrichtung SRR des Rohgases G vertikal abwärts gerichtet durch die Adsorber-Baueinheit 1 verläuft. Natürlich kann das Rohgas G die Adsorber-Baueinheit auch vertikal aufwärts durchströmen.
  • Die Hohlprofile 8 bilden vertikal ausgerichtete mit Adsorptionsmittel AM gefüllte Strömungskanäle 21, die den Verteilraum 3a bzw. 3b mit dem Sammelraum 5a bzw. 5b durchströmungsoffen verbinden.
    Zu- und abströmseitig sind die Hohlprofile 8 endseitig mit jeweils einem demontierbaren gasdurchlässigen Sieb 22 abgedeckt. Das Sieb 22 hat eine Maschengröße, die kleiner gewählt ist als die kleinste Partikelgröße des in den Strömungskanälen 21 eingefüllte Adsorptionsmittel AM, sodass das Adsorptionsmittel nicht aus den Strömungskanälen gelangt.
    Das körnige Adsorptionsmittel AM, beispielsweise Aktivkohle, bildet in jedem der Strömungskanäle 21 eine langgestreckte Adsorptionsmittelsäule. Dadurch, dass die Hohlprofile 8 Präzisionsrohre mit geringen Abweichungen in ihrer lichten Weite sind, differieren die eingefüllten Mengen an Adsorptionsmittel von Hohlprofil zu Hohlprofil kaum, so dass ein gleichmäßiger Stoffumsatz erreicht wird.
    Die Strömungskanäle 21 haben eine lichte Weite W von mindestens 3 bis 80 mm, die Partikelgröße des Adsorptionsmittels beträgt zwischen 0,6 bis 5,0 mm.
  • Es ist bekannt, dass schlanke Kolonnen mit einem Verhältnis aus Schütt- und Partikeldurchmesser <20 zur Randgängigkeit neigen (K. Salem, Dissertation „Instationäre Temperatur- und Konzentrationsfelder in hochbelasteten Festbettadsorbern", Cuvillier-Verlag Göttingen, 2006). BAKER ET AL („The Course of Liquor Flow in Packed Towers", Trans AIChE 31(1935), S. 296-315) geben an, dass die Tendenz zur Randgängigkeit bei einem Verhältnis aus Kolonnendurchmesser zu Füllkörperdurchmesser von 8:1 signifikant zunimmt.
    Um der Randgängigkeit entgegenzuwirken, besitzen die Strömungskanäle 21 -wie in 4 dargestellt- Strömungsschikanen 24, die in die Wandung 25 der Hohlprofile 8 bei ihrer Herstellung in Form von Ausprägungen 26 eingeformt werden. Die Ausprägungen 26 können von der Wandung 25 in das Innere des Hohlprofils 8 hineinreichen und/oder von der Wandung 25 in den Strömungsraum 14 herausragen. Auch eine Kombination aus nach innen in den Strömungskanal 21 und nach außen in die Strömungsräume 14 ragende Ausprägungen 26 ist möglich. Die Ausprägungen sind als langgestreckte Körper ausgebildet, die quer und parallel zur Strömungsrichtung SRR des Teilstroms TG des Rohgases G entlang der Wandung 25 der Hohlprofile verteilt angeordnet sind.
    Die Strömungsschikanen 24 bewirken, dass das in Wandnähe befindliche Rohgas G oder Spülgas SG in das Innere des Strömungskanals 21 gelenkt wird und damit Turbulenzen erzeugt werden, die die Randgängigkeit weitgehend verhindern.
  • Die im Innenraum des Gehäuses 2 angeordnete Adsorber-Baueinheit 1 ist für die Zu- und Abführung eines Kühlmediums K bzw. eines Heizmediums H von einem Verteilraum 15 umgeben, der zwischen der Wandung 13 des Gehäusemantels 2 und der Adsorber-Baueinheit 1 ausgebildet ist.
    Benachbarte Hohlprofilreihen 10 (siehe auch 2a) bilden miteinander Strömungsräume 14, die durchströmungsoffen in den Verteilraum 15 münden, so dass das Kühlmedium K oder das Heizmedium H eingängig im Kreuzstrom durch die Strömungsräume 14 geführt werden kann. Die in den Strömungsräumen 14 befindlichen Strömungsleit- und Abstandsbleche 9 sorgen dafür, dass Turbulenzen im Kühl- bzw. Heizmedium K bzw. H erzeugt werden, die den Wirkungsgrad des Wärmeaustausches während der Adsorption und der Desorption deutlich verbessern. Ebenso ist es möglich, das Kühl- oder Heizmedium mehrgängig durch die Strömungsräume 14 zu führen. In einem solchen Fall, werden parallel zueinander liegende Strömungsräume 14 miteinander verbunden, so dass das Kühl- oder Heizmedium K bzw. H im Verteilraum 15 umgelenkt wird.
  • Nach 5a ist die Adsorber-Baueinheit 1 im Innenraum eines zylindrischen Gehäuses 2 angeordnet. Der kopfseitige Boden 16 der Adsorber-Baueinheit 1 lagert auf der Wandung 13 des Gehäusemantels 2a auf und ist zusammen mit dem Kopfteil 18 in Form eines Klöpperboden und der fußseitige Boden 17 der Adsorber-Baueinheit 1 mit dem Fußteil 19 stirn- bzw. fußseitig an der Wandung 13 des zylindrischen Gehäusemantels 2a eingeflanscht.
    Der Verteilraum 3a bzw. 3b und der Sammelraum 5a bzw. 5b werden durch das Kopfteil 18 und das Fußteil 19 mit den Böden 16 bzw. 17 der Adsorber-Baueinheit 1 gebildet.
    Zwei senkrecht übereinander angeordnete Adsorber-Baueinheiten 1 sind gemäß 5b in einem gemeinsamen Gehäuse 2 untergebracht, wobei jede Baueinheit 1 mit einem zuflussseitigen Verteilraum 3a bzw. 3b, einem abströmseitigen Sammelraum 5a bzw. 5b und einem Verteilraum 15 für das Kühl- und Heizmedium H bzw. K versehen ist.
    Die Verteilräume 3a bzw. 3b und die Sammelräume 5a bzw. 5b sind untereinander durch die Strömungskanäle 9 strömungsverbunden.
    Die Anzahl der Baueinheiten lässt sich somit auf die Menge des zu behandelnden Gases problemlos anpassen.
  • Das Rohgas G wird durch ein Gebläse und/oder Verdichter 23 (siehe 6 und 7), beispielsweise ein Drehkolbengebläse, mit einem Überdruck von 1,0 bis 60,0 bar über die Zuführleitung 4 in den Verteilraum 3a bzw. 3b gedrückt. Das Rohgas G teilt sich im Verteilraum 3a bzw. 3b in einzelne Teilströme TG auf, von denen je ein Teilstrom in einen Strömungskanal 21 eintritt und die Adsorptionsmittelschüttung AM vertikal abwärtsgerichtet durchströmt, wobei die Schad- und/oder Nutzkomponente am Adsorptionsmittel adsorbiert wird. Die die Strömungskanäle 21 als Reingas RG verlassenden Teilströme TG sammeln sich im Sammelraum 5a bzw. 5b und werden über die Abführleitung 6 abgeführt.
  • Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren mit zwei Hohlprofiladsorbern 1a und 1b für das kontinuierliche Behandeln eines mit gasförmigen Schadkomponenten belasteten Gases beschrieben.
    Die 6 zeigt den Hohlprofiladsorber 1a während der Adsorption mit gleichzeitiger Kühlung und den Hohlprofiladsorber 1b im Regenerationsmodus vor dem Umschalten in den Adsorptionsmodus, wobei das Rohgas vertikal aufwärts gerichtet die Strömungskanäle 21 durchströmt.
  • Die beiden Verteilräume 3a und 3b der Hohlprofiladsorber 1a bzw. 1b sind durch je eine Verbindungsleitung 27a und 27b verbunden, die von einer dem Verteilraum 3a zugeordneten, in die Verbindungsleitung 27a eingebundenen Absperrarmatur 28 und einer dem Verteilraum 3b zugeordneten, in die Verbindungsleitung 27b eingebundenen Absperrarmatur 29 geöffnet oder geschlossen werden können. In die miteinander in Verbindung stehenden Verbindungsleitungen 27a und 27b mündet die Zuführleitung 4 ein, in die das Gebläse und/oder Verdichter 23 eingebunden ist, das bzw. der das Rohgas G unter Druck setzt und in die entsprechenden Verteilräume 3a oder 3b drückt.
    Im Verteilraum 3a bzw. 3b ist ein Drucksensor 30 angeordnet, der den Druck pG des Rohgases G vor Eintritt der Teilströme TG des Rohgases in die Strömungskanäle 21 misst und die Messwerte über die Steuerleitung 31 an die Steuereinheit 32 weitergibt. Ebenso ist im Sammelraum 5a bzw. 5b ein Drucksensor 33 angeordnet, der den Druck pRG des Reingases RG laufend misst und die Messwerte an die Steuereinheit 32 übermittelt.
    Der Steuereinheit 32 werden auf der Grundlage einer vorliegenden Prozessauslegung, die die Art, Beschaffenheit und Menge der Schad- und/oder Nutzkomponente im Rohgas G, die zu erreichenden Grenzwerte der Schadstoffkonzentration im Reingas, die Art des Adsorptionsmittels und die Betriebsdaten berücksichtigt, Sollwerte für den Adsorptionsdruck PAD, den Desorptionsdruck PD und den Kondensations-Überdruck PK vorgegeben und in dieser hinterlegt. Das Einregeln des Adsorptionsdruckes PAD auf einen Überdruck von 1,0 bis 60 bar geschieht so, dass die Steuereinheit 32 die von den Drucksensoren 30 und 33 gemessenen Druckwerte mit dem vorgegebenen Sollwert des Adsorptionsdruckes pAD vergleicht und bei Abweichung vom Sollwert das Gebläse und/oder den Verdichter sowie ein in der Verbindungsleitung 39a eingebundenes Druckregelventil 34 ansteuert, das den Adsorptionsdruck pAD durch ein Androsseln des Abflusses des Reingases so einstellt, dass der Adsorptionsdruck pAD dem vorgegebenen Sollwert entspricht.
    Der Strom des Rohgases G ist durch einen nicht geschwärzten Pfeil an der Zuführleitung 4 und der Verbindungsleitung 27a kenntlich gemacht.
  • Von der Abführleitung 6 für das Reingas RG, dessen Stromrichtung durch geschwärzte Pfeile dargestellt ist, zweigt eine Spülgasleitung 35 ab, die sich in eine Zuführleitung 36a für einen Teilstrom des Reingases als Spülgas SG in die Verbindungsleitung 27a zum Verteilraum 3a des Hohlprofiladsorbers 1a und eine Zuführleitung 36b für einen Teilstrom des Reingases als Spülgas SG zum Verteilraum 3b des Hohlprofiladsorbers 1b aufteilt.
    Die beiden Zuführleitungen 36a und 36b binden jeweils in Stromrichtung nach der Absperrarmatur 28 bzw. 29 in die Verbindungsleitung 27a bzw. 27b ein und können durch ein über die Steuereinheit 32 angesteuertes Regelventil 37 bzw. 38 geöffnet oder geschlossen werden, so dass der Zustrom an Spülgas SG entsprechend dem Betriebszustand der Hohlprofiladsorber 1a bzw. 1b zu- oder abgeschaltet werden kann.
  • Von den Sammelräumen 5a und 5b der Hohlprofiladsorber 1a bzw. 1b führt je eine Verbindungsleitung 39a und 39b in die Abführleitung 6 für das
    Reingas RG. In die Verbindungsleitungen 39a und 39b sind Absperrarmaturen 40 bzw. 41 eingebunden, die über Steuerleitungen 31 mit der Steuereinheit 32 in Verbindung stehen und entsprechend geöffnet oder geschlossen werden können, wobei die Absperrarmatur 40 dem Sammelraum 5a und die Absperrarmatur 41 dem Sammelraum 5b zugeordnet ist.
    Die Absperrarmaturen 28 und 29 sind ebenso mit der Steuereinheit 32 verbunden, die die Befehle zum jeweiligen Öffnen oder Schließen der Armaturen ausgibt.
  • Über den Verteilräumen 3a bzw. 3b der beiden Hohlprofiladsorber 1a bzw. 1b mündet eine zuflussseitige Verbindungsleitung 42 für ein Kühlmedium K, beispielsweise Wasser, in den peripheren Verteilraum 15, in dem die zwischen den Hohlprofireihen 10 ausgebildeten Strömungsräume 14 durchströmungsoffen liegen. Das Kühlmedium K tritt gleichzeitig in alle offenen Strömungsräume 14 ein, wird verwirbelt und umströmt die vertikalen Strömungskanäle 21 und nimmt die Adsorptionswärme durch Wärmetausch auf. Über eine durch eine Absperrarmatur 43a bzw. 43b öffnungs- oder schließbare Abführleitung 44a bzw. 44b wird das erwärmte Kühlmedium K abgeführt. Die Stromrichtung des Kühlmediums ist durch Pfeile gekennzeichnet.
  • Zum Zuführen eines Heizmediums H, beispielsweise Wasserdampf, in die Strömungsräume 14 ist eine Verbindungsleitung 47 vorgesehen, die durch Absperrarmaturen 45 und 46 geöffnet oder geschlossen werden kann, welche mit einer Zuführleitung 48 verbunden ist.
    Die Stromrichtung des Heizmediums H ist durch Pfeile gekennzeichnet (siehe auch 7).
  • Die Verbindungsleitung 42 für die beiden Verteilräume 3a bzw. 3b steht mit einer Zuführleitung 49 zum Zuführen des Kühlmediums K, beispielsweise Wasser mit einer Temperatur von 25 °C, in die Strömungsräume 14 in Verbindung, wobei die Verbindungsleitung 42 durch jeweils eine über die Steuerleitung 31 mit der Steuereinheit 32 elektrisch verbundene Absperrarmatur 50 bzw. 51 geöffnet oder geschlossen werden kann. Gleichzeitig ist der mit der Verbindungsleitung 42 in Strömungsverbindung stehende Strömungsraum 14 mit einer durch Absperrarmaturen 52a und 53a öffnungs- und schließbare Abführleitung 54a zum Abführen des Kühlmediums K und des Kondensates aus den Strömungsräumen 14 verbunden. Ebenso ist der periphere Verteilraum 15 mit einer Abführleitung 54b für das Kondensat und einer Leitung zum Entleeren des Kühlmediums K aus den Strömungsräumen 14 des Hohlprofiladsorbers 1b verbunden.
    In die Abführleitung 54b ist eine Absperrarmatur 55a für das Kondensat H und eine Absperrarmatur 55b für das Kühlmedium K eingebunden.
  • Die Verbindungsleitungen 39a und 39b sind untereinander durch eine Desorbatleitung 56 vermascht, welche in Stromrichtung des Reingases RG vor den Absperrarmaturen 40 und 41 in die jeweilige Verbindungsleitung 39a bzw. 39b einbindet, wobei die Desorbatleitung 56 durch eine Absperrarmatur 57 gegenüber der Verbindungsleitung 39a und eine Absperrarmatur 58 gegenüber der Verbindungsleitung 39b geöffnet oder geschlossen werden kann. Die dazu notwendigen Stellbefehle erhalten die Absperrarmaturen 57 bzw. 58 von der Steuereinheit 32.
    Von der Desorbatleitung 56 zweigt zwischen den Absperrarmaturen 57 und 58 eine Abführleitung 59 ab, die mit einer Vakuumpumpe 60 verbunden ist, die im Sammelraum 5a bzw. 5b und in den Strömungskanälen 21 in Abhängigkeit der Schad- und/oder Nutzkomponente einen Absolutdruck von beispielsweise 0,9 bar erzeugt, so dass die desorbierte Schad- und/oder Nutzkomponente im Saugstrom mit dem Spülgas SG aus dem Sammelraum 5a bzw. 5b abtransportiert wird. Die Strömungsrichtung des Desorbats DS ist durch einen Pfeil mit Punkt gekennzeichnet (siehe auch 7).
  • Die Druckseite der Vakuumpumpe 60 ist mit einem durch einen mit Wasser gekühlten Wärmeaustauscher 61 verbunden, in dem die angesaugte Schad- und/oder Nutzkomponente im Desorbat DS durch Kühlung kondensiert und das Kondensat über einen mit dem Wärmeaustauscher 61 verbundenen Kondensatablass 62 abgeführt wird. Das den Wärmeaustauscher 61 verlassende Gas wird als Rückgas GR mit einer Restbeladung oberhalb des jeweiligen VOC-Grenzwertes über eine Rückgasleitung 63 in Strömungsrichtung vor dem Gebläse 23 in die Zuführleitung 4 des in Adsorption befindlichen Hohlprofiladsorbers 1a bzw. 1b geleitet, wobei ein in die Rückgasleitung 63 eingebundenes Druckregelventil 64 den Druck des Rückgases GR androsselt, so dass die Kondensation der Schad- und/oder Nutzkomponente im Wärmeaustauscher 60 bei einem Überdruck von 0,1 bis 5,0 bar erfolgen kann. Die Stromrichtung der Rückgases GR ist durch Pfeile kenntlich gemacht.
  • Während der Adsorption ist die dem Verteilraum 3a zugeordnete Absperrarmatur 28 geöffnet und die dem Verteilraum 3b zugeordnete Absperrarmatur 29 geschlossen. Die dem Sammelraum 5a zugeordnete Absperrarmatur 40 in der Verbindungsleitung 39a ist dagegen geöffnet und die zum Sammelraum 5b gehörende Absperrarmatur 41 geschlossen.
    Die zur Kühlung K des auf Adsorption geschalteten Hohlprofiladsorbers 1a gehörende zuflussseitige Absperrarmatur 50 in der Verbindungsleitung 42 und die Absperrarmatur 43a in der Abführleitung 44a sind geöffnet, wohingegen die Absperrarmatur 51 in der Verbindungsleitung 42 zum Hohlprofiladsorber 1b, die Absperrarmaturen 52a und 53a in der Abführleitung 54a vom Hohlprofiladsorber 1b, die zur Heizung H gehörende Absperrarmatur 45 in der Verbindungsleitung 47 geschlossen sind.
    Das Rohgas G gelangt somit in den Verteilraum 3a, teilt sich in Teilströme TG auf, die beispielsweise vertikal aufwärtsgerichtet in die mit Adsorptionsmittel AM gefüllten Strömungskanäle 21 einströmen.
    Die Schad- und/oder Nutzkomponenten im Rohgas G werden am Adsorptionsmittel AM adsorbiert und die sich ausbildende Konzentrationsfront wandert vertikal aufwärts durch die Adsorptionsmittelsäule des jeweiligen Strömungskanals 21 bis der Durchbruch der Konzentrationsfront erfolgt, d.h. die Schad- und/oder Nutzkomponente im Sammelraum 5a bzw. 5b in messbaren Mengen nachweisbar ist. Hierzu sind zur Erfassung des Durchbruchs mit der Steuereinheit 32 verbundene Gassensoren 65 vorgesehen, die im Verteilraum 3a bzw. 3b und im Sammelraum angeordnet sind. Die Gassensoren 65 ermitteln die Eingangskonzentration der Schad- und/oder Nutzkomponente im Verteilraum 3a bzw. 3b und die Ausgangskonzentration im Sammelraum 5a bzw. 5b und übergeben diese Information an die Steuereinheit 32, welche die Daten auswertet und die entsprechenden Stellbefehle zum Öffnen der Absperrarmatur 29 in der Verbindungsleitung 27b und Schließen der Absperrarmatur 28 in der Verbindungsleitung 27a in der Verbindungsleitung 27b ausgibt, sodass das Rohgas G auf den zuvor regenerierten Hohlprofiladsorber 1b geleitet wird.
    Die während der Adsorption der Schad- und/oder Nutzkomponenten entstehende Adsorptionswärme wird durch das im Kreuzstrom zu den Strömungskanälen 21 in den Strömungsräumen 14 geführte Kühlmedium K, hier Wasser, ständig abgeführt. Dies hat den außerordentlichen Vorteil, dass der mit einer Temperaturerhöhung einhergehende grundsätzliche Nachteil des Absinkens der maximal möglichen Beladung des Adsorptionsmittels AM weitgehend vermieden und eine Leistungssteigerung gegenüber Aktivkohle-Festbettanordnungen möglich wird.
  • Es wird jetzt auf die 7 Bezug genommen. Während der Adsorption im Hohlprofiladsorber 1a befindet sich der Hohlprofiladsorber 1b im Desorptionszustand. Vor Beginn des Desorptionsvorganges wird zunächst das in den Strömungsräumen 14 des Hohlprofiladsorbers befindliche Kühlwasser über die geöffnete Absperrarmatur 55a in der Abführleitung 54b entleert.
    Beim Desorptionsvorgang ist die Absperrarmatur 29 in der Verbindungsleitung 27b, die Absperrarmatur 57 in der Desorbatleitung 56, die Absperrarmatur 41 in der Verbindungsleitung 39b, die Absperrarmatur 51 in der zuflußseitigen Verbindungsleitung 42 für das Kühlmedium K, die Absperrarmatur 55a in der Abführleitung 54b für das Kühlmedium K und das Kondensat H und die Absperrarmatur 43b in der abflussseitigen Abführleitung 44b geschlossen, während das Regelventil 38 in der Zuführleitung 27b für das Spülgas SG, die Absperrarmatur 46 in der Verbindungsleitung 47 für das Heizmedium H, die Absperrarmatur 55b und das Druckregelventil 64 in der Rückgasleitung 63 offen sind.
    Ein Teilstrom des Reingases RG gelangt als Spülgas SG über die Spülgasleitung 35 und die Zuführleitung 27b in den Verteilraum 3b und teilt sich in Teilströme TS auf, die in die offenen Strömungskanäle 9 eintreten, wo das Spülgas SG in Kontakt mit dem beladenen Adsorptionsmittel AM kommt. Die Stromrichtung des Spülgases SG ist durch schwarze Punkte in der 7 gekennzeichnet.
    Bei gleichzeitig geöffneter Absperrarmatur 46 strömt das Heizmedium H, hier Wasserdampf, über den peripheren Verteilraum 15 und gelangt in die Strömungsräume 14, die durchströmungsoffen in den peripheren Verteilraum 13 münden, so dass das Heizmedium H das in den Strömungskanälen 21 befindliche und gesättigte Adsorptionsmittel AM und das aufwärts strömende Spülgas SG umströmt und indirekt aufheizt.
    Das in Strömungskanälen befindliche, mit der Schad- und/oder Nutzkomponente gesättigte Adsorptionsmittel wird soweit aufgeheizt bis die Schad- und/oder Nutzkomponente desorbiert. Die Desorptionstemperatur ist abhängig vom eingeregelten Absolutdruck und den Stoffeigenschaften der zu entfernenden Schad- und/oder Nutzkomponente.
    Mit den im Verteilraum 3a bzw. 3b und den im Sammelraum 5a bzw. 5b angeordneten Drucksensoren 30 und 33 wird der Druck pSG des zuströmenden Spülgases SG und der Druck pDS des abströmenden Desorbats DS gemessen, das vom Unterdruck pv der Vakuumpumpe 65 im Saugstrom aus dem Sammelraum 5a bzw. 5b abtransportiert wird. Die Drucksensoren 30 und 33 übermitteln die Messwerte des Druckes an die Steuereinheit 32.
    Das Einregeln des Desorptionsdruckes pD auf einen Absolutdruck (Unterdruck) von 0,01 bis 1,0 bar erfolgt so, dass die Steuereinheit 32 die von den Drucksensoren 30 und/oder 33 übermittelten Druckwerte mit einem vorgegebenen, in der Steuereinheit 32 hinterlegten Sollwert des Desorptionsdruckes pD vergleicht und bei Abweichung vom Sollwert die Vakuumpumpe 60 und ein dem Verteilraum 3a bzw. 3b vorgeschaltetes Regelventil 38 bzw. 37 ansteuert, welches den Zufluss an Spülgas SG in den Verteilraum 3a bzw. 3b so einstellt, dass der Desorptionsdruck pD dem in der Steuereinheit hinterlegten Sollwert eines Absolutdruckes von 0,01 bis 1,0 bar entspricht.
    Das Desorbat DS sammelt sich im Sammelraum 5b und wird durch die Vakuumpumpe 60 angesaugt sowie druckseitig über die Abführleitung 59 in einen Wärmeaustauscher/Kondensator 61 gefördert, in dem die Schad- und/oder Nutzkomponente durch Kühlung kondensiert und über einen Kondensatablass 62 zur weiteren Nutzung abgeführt wird.
    Die Kondensation der Schad- und/oder Nutzkomponente wird so vorgenommen, dass der Rückgasdruck pGR des Rückgases GR nach Verlassen des Wärmeaustauschers/Kondensators 61 mit einem Drucksensor 66 gemessen und die Messwerte an die Steuereinheit 32 übergeben werden. Das Einregeln des Kondensations-Überdruckes pK auf einen Überdruck von 0,1 bis 5 bar im Wärmeaustauscher/Kondensator 61 geschieht so, dass die Steuereinheit 32 den vom Drucksensor 66 übergebenen Messwert mit dem vorgegebenen Sollwert des Kondensations-Überdruckes pK vergleicht und bei Abweichung vom Sollwert das Druckregelventil 64 so einstellt, dass der Kondensations-Überdruck pK im Wärmeaustauscher/Kondensator 61 dem in der Steuereinheit 32 hinterlegten Sollwert entspricht.
  • Sobald mit dem im Sammelraum 5b angeordneten Gassensor 65 ein in der Steuereinheit 32 hinterlegter Minimalwert der Schad- und/oder Nutzkomponenten-Konzentration im Desorbat DS ermittelt wird, gibt die mit dem Gassensor 65 verbundene Steuereinheit 32 Stellbefehle an die Absperrarmatur 46 und das Regelventil 38 zum Schließen aus, so dass einerseits der Wärmeaustausch zwischen dem Heizmedium H und dem Adsorptionsmittel und andererseits die Zufuhr an Spülgas SG unterbrochen wird.
    Die zur Kühlung K gehörenden Absperrarmatur 51 und 43b öffnen, wodurch Kühlmedium in die Strömungskanäle 21 gelangt und das in den Strömungskanälen 21 befindliche aufgeheizte Adsorptionsmittel AM auf eine Temperatur abgekühlt wird, die für einen erneuten Adsorptionsvorgang geeignet ist. Somit ist das Adsorptionsmittel aktiviert. Die Absperrarmatur 58 für das Desorbat DS und das Druckregelventil 64 für das Rückgas GR schließen. Der Hohlprofiladsorber 1b ist für einen erneuten Adsorptionsvorgang betriebsbereit.
  • Diese Verfahrensweise hat den besonderen Vorteil, dass einerseits das Spülgas SG ausschließlich als Transportmedium für die desorbierte Schad- und/oder Nutzkomponente dient und keine Heizfunktion für das Adsorptionsmittel wahrnimmt sowie andererseits die zur Desorption aufzubringende Desorptionsenergie durch einen indirekten Wärmeaustausch des Heizmediums H mit dem im Strömungskanal 21 eingefüllten Adsorptionsmittel AM an Ort und Stelle wo sie benötigt wird aufgebracht wird.
    Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Desorption bei einem Absolutdruck, beispielsweise bei 0,9 bara, und die Kondensation unter Druck, beispielsweise 1,0 barü, durchgeführt werden kann.
    Der Unterdruck in den Strömungskanälen 21 wird durch die Regelung der Zufuhr an Spülgas SG über die Regelventile 37 bzw. 38 eingestellt, die mit der Steuereinheit 32 verbunden sind, welche die Stellbefehle an die Regelventile in Abhängigkeit der festgestellten Abweichungen von den Sollwerten ausgibt.
    All dies führt dazu, dass die Verlustenergie reduziert, die Zykluszeiten verkürzt, die Apparate verkleinert, Betriebskosten gesenkt und Investitionskosten eingespart werden können.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren soll nachfolgend an zwei Beispielen näher erläutert werden.
  • Beispiel A
  • Ein Lösemittel verarbeitender Betrieb hat eine Abluftreinigungsanlage, um Lösungsmittel, die beispielsweise bei der Beschichtung von Folien verwendet werden, zu entfernen und die Abluft entsprechend zu reinigen. Außerdem können freie Emissionen in der Produktionshalle auftreten, die mit Absaugeinrichtungen zur Abluftreinigungsanlage geführt werden, um Einhaltung der maximalen Arbeitsplatzkonzentration in der Halle zu garantieren.
    Diese aus der Produktionshalle anfallende Abluft soll mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gereinigt bzw. behandelt werden.
    Folgende Betriebsdaten liegen zugrunde:
    • Desorptionsdruck pD: < 100 mbar
    • Kondensations-Überdruck pK: min. 5,0 bar
    • Adsorptionsmittel: ca. 65 kg Aktivkohle, 1,0 bis 4,0 mm
    • Länge der Strömungskanäle: 1.000 mm
    • Lichte Weite der Strömungskanäle: 20 mm
    • Adsorption
    • Abluftmenge: 800 Nm3/h
    • Adsorptionsdruck pAD (Betriebsdruck): 5,0 bar
    • Eintrittstemperatur: 75°C nach Verdichtung
    • Schadstoff in der Abluft: Aceton
    • Schadstoffkonzentration am Eintritt: 350 mg/m3
    • Schadstoffkonzentration am Austritt: < 50,0 mg/m3
    • Temperaturerhöhung durch Adsorption: ca. 1,0°C
    • Kühlmedium: Kühlwasser mit 25,0°C
    • Temperatur im Adsorber (Baueinheit): 28,0°C
    • Dauer der Adsorption: ca. 60 Minuten
    • Regeneration
    • Heizmedium: Heißwasser, 90°C
    • Desorptionsdruck pD: < 100 mbar
    • Desorptionstemperatur: ca. 85°C
    • Benötigte Desorptionsenergie: ca. 7,5 kW
    • Spülgas: Teilstrom des Reingases (gereinigte Abluft)
    • Kondensationsdruck pK: 5,0 bar
    • Kondensationstemperatur: ca. 25°C
    • Regenerationsdauer: 40 Minuten
    • Kühlung: 15 Minuten
  • Im vorliegenden Beispiel A läuft das erfindungsgemäße Verfahren wie folgt ab. Die unbehandelte Abluft mit einer geringen Schadstoffkonzentration von 350 mg/m3 Aceton wird als Rohgas G durch den Verdichter 23 auf einen Absolutdruck von 5,0 bar verdichtet und über die Zuführleitung 4 in den Verteilraum 3a bzw. 3b des Kreuzstrom-Plattenwärmeaustauschers 1a bzw. 1b befördert. Durch die Verdichtung wird die Schadstoffkonzentration im Rohgas G auf 1,4 g/m3 Aceton erhöht, was eine verbesserte Adsorption an der Aktivkohle zur Folge hat.
  • Der Hohlprofiladsorber 1a bzw. 1b besteht aus einem Paket mehrerer parallel zueinander beabstandeter Hohlprofilreihen, die vertikal aufwärtsgerichtete mit Adsorptionsmittel AM gefüllte Strömungskanäle 21 bilden. Die vertikalen Strömungskanäle 21 werden von einem Kühl- oder Heizmedium im Kreuzstrom umströmt, wodurch der im Strömungskanal 21 am Adsorptionsmittel AM stattfindende Stoffaustausch im indirekten Wärmeaustausch mit dem Kühlmedium K steht, so dass die im Verdichter entstehende Kompressionswärme ohne eine zusätzlichen Vorkühler abgeführt werden kann.
    Als Adsorptionsmittel kommt Aktivkohle mit einer Partikelgröße 1,0 bis 4 mm mm zum Einsatz, die in die Strömungskanäle 21 der Hohlprofile 8 eingeschüttet wird. Die in den Strömungskanälen 21 angeordneten Strömungsschikanen 24 wirken außerdem durch die Erzeugung von Turbulenzen der Randgängigkeit in den Strömungskanälen 21 entgegen. Nach der Adsorption wird die komprimierte Abluft hinter dem Druckregelventil 34 entspannt und verlässt über die Abführleitung 6 als Reingas G mit einer Schadstoffkonzentration von < 50 mg/m3 Aceton den erfindungsgemäßen Hohlprofiladsorber.
    Bei der Adsorption wird die in den Strömungskanälen 21 befindliche Aktivkohle insgesamt 50 Minuten beladen. Nach Schließen der Absperrarmatur 28 und Öffnen der Absperrarmatur 29 wird der zuvor regenerierte Hohlprofiladsorber 1b zugeschaltet und die Regeneration des beladenen Hohlprofiladsorbers 1b beginnt. Während der Regeneration werden die Strömungskanäle 21 des Hohlprofiladsorbers im Kreuzstrom mit Heißwasser mit einer Temperatur von 90°C umströmt. Mittels der Vakuumpumpe 60 und dem Regelventil 38 wird den Strömungskanälen 21 das Spülgas SG zugeführt und der Desorptionsdruck pD auf < 100 mbar eingeregelt. Die Regeneration der Aktivkohle benötigt 40 Minuten. Der Energieaufwand für die 40-minütige Regeneration beträgt 7,5 kW. Das im Kondensator 61 bei einem Kondensationsüberdruck pV von 5,0 bar anfallende Aceton kann dem Produktionsprozess als Rezyklat erneut zugeführt werden.
  • Ähnlich wie im Beispiel A beschrieben, kann auch Abluft mit anderen Lösemitteln, beispielsweise Benzin, Toluol, Dichlormethan, Ethanol um nur einige gängige Schadstoffe zu nennen, in ähnlicher Form aufbereitet werden.
    Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erreichten Restkonzentrationen entsprechen den derzeitigen gesetzlichen Forderungen, z.B. bei 20 mg/m3 oder 50 mg/m3. Durch direkten Wärmeaustausch ist es möglich, das Spülgas SG für den Abtransport der desorbierten Lösemittel zu nutzen, die Lösemittelkonzentration im Spülgas SG durch die Regelung des Zuflusses an Spülgas frei einstellbar zu erhöhen und die Lösemittel wasserfrei zurückzugewinnen.
  • Beispiel B
  • In einer kleinen Erdgasverflüssigungsanlage sollen pro Tag 30 Tonnen verflüssigtes Erdgas (LNG) hergestellt werden. Das im Pipeline-Erdgas enthaltene CO2 muss vor der Verflüssigung auf einen Wert unterhalb von 50 ppmv reduziert werden. Die zur Regeneration benötigte Menge an Spülgas SG (gereinigte Erdgas) soll ein Minimum erreichen
  • Folgende Betriebsdaten liegen zugrunde:
    • Länge der Strömungskanäle: 1.500 mm
    • Lichte Weite der Strömungskanäle: 20 mm
    • Adsorption
    • Benötigter Erdgasdurchsatz: 1.800 Nm3
    • Durchsatz pro Hohlprofiladsorber: 600 Nm3/h
    • Benötigte Anzahl Hohlprofiladsorber: 3
    • CO2-Fracht: 18 kg/h
    • Adsorptionsdruck pAD : 50 bar
    • Adsorptionsmittel: Molekularsieb 5A, 1,6 bis 2,5 mm
    • Geforderte Austrittskonzentration: < 50 ppmv CO2
    • Dauer der Adsorption: ca. 120 Minuten
    • Regeneration
    • Heizmedium: Heißwasser, 95°C
    • Desorptionsdruck pD: < 100 mbar
    • Regenerationsdauer: 60 Minuten
    • Spülgas: Reingas (gereinigtes Erdgas)
    • Kühlmedium: Kühlwasser mit 25°C
    • Kühlung: 45 Minuten
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird wie im Beispiel A beschrieben durchgeführt. Da das Pipeline-Erdgas unter Druck steht, kann jedoch auf die Kompression durch einen Verdichter verzichtet und das Rohgas G (Erdgas) mit dem Gebläse 23 in den Verteilraum 3a bzw. 3b befördert werden. Der besondere Vorteil besteht hier in der deutlich verbesserten CO2-Adsorption, am Molekularsieb unter einem Druck von 50 bar. Darüber hinaus kann die zur Regeneration benötigte Menge an Spülgas SG auf ca. 1% der eingesetzten Menge an Rohgas (Erdgas) reduziert werden. Bei einer konventionellen Adsorption im Festbettadsorber würde die benötigte Menge an Regenerationsgas bei Normaldruck dagegen ca. 36% der eingesetzten Menge an Erdgas betragen. Ein wirtschaftlicher Betrieb eines derartigen Festbettadsorbers wäre damit nur bedingt möglich.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Adsorber-Baueinheit
    1a, 1b
    Hohlprofiladsorber
    2
    Gehäuse
    2a
    Gehäusemantel von 1a, 1b
    3a, 3b
    zuströmseitiger Verteilraum von 1a, 1b
    4
    Zuführleitung für Rohgas G
    5a, 5b
    Abströmseitiger Sammelraum von 1a, 1b
    6
    Abführleitung für Reingas RG
    7
    Hohlprofilanordnung
    8
    Hohlprofile
    9
    Strömungsleit- und Abstandsblech
    10
    Hohlprofilreihe
    11
    Versatz
    12
    Abstandshalterprofile in 9
    13
    Wandung von 2
    14
    Strömungsräume
    15
    Verteilraum für Kühl- bzw. Heizmedium
    16
    Kopfseitiger Boden von 1
    16.1-16.n
    Formteile von 16
    17
    Fußseitiger Boden von 1
    17.1-17.n
    Formteile von 17
    18
    Kopfteil von 1a, 1b
    19
    Fußteil von 1a, 1b
    20
    Lücke in WB
    21
    Strömungskanäle
    22
    Sieb
    23
    Gebläse, Verdichter
    24
    Strömungsschikanen
    25
    Wandung von 8
    26
    Ausprägung
    27a
    Verbindungsleitung zu 3a
    27b
    Verbindungsleitung zu 3b
    28
    Absperrarmatur in 27a
    29
    Absperrarmatur in 27b
    30
    Drucksensor in 3a, 3b
    31
    Steuerleitung
    32
    Steuereinheit
    33
    Drucksensor in 5a, 5b
    34
    Druckregelventil in 39a, 39b
    35
    Spülgasleitung für Spülgas SG
    36a
    Zuführleitung von SG in 3a
    36b
    Zuführleitung von SG in 3a
    37
    Regelventil in 36a für den Zufluss an SG
    38
    Regelventil in 36b für den Zufluss an SG
    39a
    Verbindungsleitung von 5a zu 6 für Reingas RG
    39b
    Verbindungsleitung von 5b zu 6 für Reingas RG
    40
    Absperrarmatur in 39a
    41
    Absperrarmatur in 39b
    42
    Zuflussseitige Verbindungsleitung für Kühlmedium
    43a
    Absperrarmatur in 44a
    43b
    Absperrarmatur in 44b
    44a
    Abführleitung für Kühlmedium von 1a
    44b
    Abführleitung für Kühlmedium von 1b
    45
    Absperrarmatur in 47 für Heizmedium zu 1a
    46
    Absperrarmatur in 47 für Heizmedium zu 1b
    47
    Zuflußseitige Verbindungsleitung für Heizmedium
    48
    Zuführleitung für Kühlmedium
    49
    Zuführleitung für Heizmedium
    50
    Absperrarmatur in 42 für Kühlmedium zu 1a
    51
    Absperrarmatur in 42 für Kühlmedium zu 1b
    52a
    Absperrarmatur in 54a für Kondensat von 1a
    53a
    Absperrarmatur in 54a für Heizmedium von 1a
    54a
    Abführleitung für Kondensat/Heizmedium von 1a
    54b
    Abführleitung für Kondensat/Heizmedium von 1b
    55a
    Absperrarmatur in 54b für Heizmedium von 1b
    55b
    Absperrarmatur in 54b für Kondensat von 1b
    56
    Desorbatleitung
    57
    Absperrarmatur in 56 für 1a
    58
    Absperrarmatur in 56 für 1b
    59
    Abführleitung für Desorbat DS
    60
    Vakuumpumpe
    61
    Wärmeaustauscher/Kondensator
    62
    Kondensatablass
    63
    Rückgasleitung
    64
    Druckregelventil in 63
    65
    Gassensoren
    66
    Drucksensor
    AM
    Adsorptionsmittel
    AS
    Senkrechte Achse zu RA
    DS
    Desorbat
    G
    Rohgas
    GA
    Achse des Gehäusemantels 2
    GR
    Rückgas
    H
    Heizung/Heizmedium, Kondensat
    K
    Kühlung/Kühlmedium
    LR
    Längsrichtung von 10
    RA
    Rohrachse
    pAD
    Adsorptionsdruck
    pD
    Desorptionsdruck
    pDS
    Desorbatdruck
    pG
    Druck des Rohgases G
    pGR
    Druck des Rückgases GR
    pK
    Kondensations-Überdruck
    pRG
    Druck des Reingases
    pSG
    Druck des Spülgases
    pV
    Saugseitiger Druck der Vakuumpumpe
    RG
    Reingas
    S
    Stoß
    SF
    Strömungspfade von K bzw. H
    SG
    Spülgas
    SRR
    Strömungsrichtung der Teilströme TG des Rohgases
    SV
    Schweißverbindung im Stoß
    TG
    Teilströme des Rohgases G
    TS
    Teilströme des Spülgases SG
    W
    Lichte Weite von 21
    WB
    Wellenberge von 9
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 3505351 A1 [0003]
    • DE 19754185 C1 [0003]
    • DE 19809200 A1 [0003, 0008]
    • DE 10361515 A1 [0003]
    • EP 2718086 B1 [0003]
    • EP 1284813 B1 [0003]
    • DE 60317545 A2 [0003]
    • DE 1272891 B [0005]
    • DE 3729517 A1 [0007]
    • EP 1975539 A2 [0010]
    • EP 1195193 B1 [0011]
    • EP 1361919 B1 [0011]
    • EP 1430265 B1 [0011]
    • DE 112006000447 T5 [0011]
    • EP 1434652 B1 [0011]
    • WO 03/095924 A1 [0011]
    • WO 2006/075163 A2 [0011]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • K. Salem, Dissertation „Instationäre Temperatur- und Konzentrationsfelder in hochbelasteten Festbettadsorbern“, Cuvillier-Verlag Göttingen, 2006 [0043]
    • BAKER ET AL („The Course of Liquor Flow in Packed Towers“, Trans AIChE 31(1935), S. 296-315 [0043]

Claims (31)

  1. Verfahren zum Behandeln eines mit mindestens einer gasförmigen Schad- und/oder Nutzkomponente belasteten Rohgases (G), bei dem das von einem Gebläse und/oder Verdichter (23) unter Druck (pG) gesetzte Rohgas (G) über einen zuströmseitigen Verteilraum (3a,3b) eine Vielzahl von offenendigen, mit Adsorptionsmittel (AM) gefüllte Strömungskanäle (21) einer Hohlprofilanordnung (7) in parallel aufgeteilten Teilströmen (TG) solange durchströmt, bis das Adsorptionsmittel durch Adsorption mit der Schad- und/oder Nutzkomponente gesättigt ist, wobei die bei der Adsorption entstehende Wärme durch ein in Strömungsräumen (14) im Kreuzstrom zu den Strömungskanälen (21) geführtes Kühlmedium (K) indirekt abgeführt wird, und die Teilströme (TG) nach ihrem Verlassen der Strömungskanäle (21) in einem abströmseitigen Sammelraum (5a,5b) zusammengeführt und als Reingas (RG) über eine Reingasleitung (6) abgeführt werden, sodann das in den Strömungskanälen (21) befindliche gesättigte Adsorptionsmittel (AM) regeneriert wird, indem das Adsorptionsmittel (AM) einem unter dem Adsorptionsdruck (pAD) des Rohgases (G) liegenden Desorptionsdruck (pD) ausgesetzt und gleichzeitig durch ein im Kreuzstrom zu den Strömungskanälen (21) geführtes Heizmedium (H) indirekt auf Desorptionstemperatur erhitzt wird bis die Schad- und/oder Nutzkomponente desorbiert, die mit einem Spülgas (SG) abgeführt wird, wobei eine Steuereinheit (32) in Abhängigkeit der Beladung des Adsorptionsmittels die Strömungskanäle (21) der Hohlprofilanordnung (7) vom Adsorptions- in den Regenerationszustand oder umgekehrt auf eine weitere Hohlprofilanordnung umschaltet, gekenzeichnet durch ein Verwenden von Strömungskanälen (21) aus mindestens zwei Hohlprofilreihen (10) von in Längsrichtung (LR) untereinander stoffschlüssig verbundenen Hohlprofilen (8) mit einer lichten Weite (W) von mindestens 10 bis maximal 80 mm, in den Strömungskanälen (21) positionierte Strömungsschikanen (24) und in den Strömungsräumen (14) befindliche Strömungspfade (SF) für das Kühl- und Heizmedium (K,H) bildende Strömungsleit- und Abstandsbleche (9) in folgenden Schritten: a) gleichzeitiges Erzeugen von Turbulenzen in den Teilströmen (TG) des Rohgases (G) innerhalb der Strömungskanäle (21) und im Kühlmedium (K) innerhalb der Strömungsräume (14) während der Adsorption bzw. den Teilströmen (TS) des Spülgases (SG) in den Strömungskanälen (21) und im Heizmedium (H) in den Strömungsräumen (14) während der Regeneration, b) Einregeln des Adsorptionsdruckes (pAD) in den Strömungskanälen (21) während der Adsorption durch Drosseln des Abflusses an Reingas (RG) aus dem Sammelraum (5a, 5b) auf einen Überdruck von 0,1 bis 60,0 bar, c) Einregeln des Desorptionsdruckes (pD) in den Strömungskanälen (21) während der Regeneration durch Drosseln des Zuflusses an Spülgas (SG) in den Verteilraum (3a, 3b) auf einen Absolutdruck von 0,01 bis 1,0 bar unter Aufrechterhaltung eines am Sammelraum (5a, 5b) saugseitig anliegenden Unterdrucks (pv) einer Vakuumpumpe (60), und d) Einregeln eines Kondensations-Überdruckes (px) beim Trennen des durch die Desorption aufgeheizten Desorbats (DS) in einem Wärmeaustauscher/Kondensator (61) mittels Kondensation in die Schad- und/oder Nutzkomponente und ein Rückgas (GR) auf einen Überdruck von 0,1 bis 5,0 bar durch Drosseln des Abflusses an Rückgas (GR) aus dem Wärmeaustauscher/Kondensator (61).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbulenzen im Rohgas (G) und im Spülgas (SG) durch Strömungsschikanen (24) erzeugt werden, die als Ausprägungen (26) senkrecht und/oder quer zur Strömungsrichtung (SRR) in der Wandung (25) des Strömungskanals (9) gleichzeitig mit der Herstellung der Hohlprofile (8) ausgebildet werden, wobei die Ausprägungen (26) nach innen in den Strömungskanal (21 und/oder nach außen in den Strömungsraum (14) ausgerichtet sind.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbulenzen im Kühl- oder Heizmedium (K, H) durch in den Strömungsräumen (14) zwischen den Hohlprofilreihen (10) positionierte Strömungsleit- oder Abstandbleche (9) erzeugt werden, wobei das Kühlmedium (K) während der Adsorption oder das Heizmedium (H) während der Regeneration im Kreuzstrom zu den Strömungskanälen (21) ein- oder mehrgängig geführt werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Adsorptionsdruck (pAD) derart eingeregelt wird, dass der Druck (pG) des Rohgases (G) im Verteilraum (3a,3b) und der Druck (pRG) des Reingases (RG) im Sammelraum (5a,5b) durch mit der Steuereinheit (32) verbundene Drucksensoren (30,33) gemessen werden, die Steuereinheit (32) die Messwerte mit einem vorgegebenen Sollwert für den Adsorptionsdruck (pAD) vergleicht und bei Abweichung das Gebläse (23) und ein dem Sammelraum (5a,5b) nachgeordnetes Druckregelventil (39) ansteuert, das den Abfluss an Reingas (RG) aus dem Sammelraum (5a,5b) derart einstellt, dass der Adsorptionsdruck (pAD) dem Sollwert für den Adsorptionsdruck (pAD) entspricht.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Desorptionsdruck (pD) derart eingeregelt wird, dass der Druck (pSG) des Spülgases (SG) im Verteilraum (3a, 3b) und der anliegende Druck (pv) der Vakuumpumpe (60) im Sammelraum (5a,5b) durch mit der Steuereinheit (32) verbundene Drucksensoren (30,33) gemessen werden, die Steuereinheit (32) die Messwerte mit einem vorgegebenen, in der Steuereinheit (32) hinterlegten Sollwert für den Desorptionsdruck (pD) vergleicht und bei Abweichung die dem Sammelraum (5a,5b) nachgeordnete Vakuumpumpe (60) und ein dem Verteilraum (3a,3b) vorgeordnetes Regelventil (37,38) ansteuert, das den Zufluss an Spülgas (SG) in den Verteilraum (3a, 3b) derart einstellt, dass der Desorptionsdruck (pD) dem Sollwert für den Desorptionsdruck (pD) entspricht.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensations-Überdruck (pK) derart eingeregelt wird, dass der Druck (pGR) des Rückgases (GR) nach Verlassen des Wärmeaustauschers/Kondensators (61) durch einen mit der Steuereinheit (32) verbundenen Drucksensor (66) gemessen wird, die Steuereinheit (32) den Messwert mit einem vorgegebenen, in der Steuereinheit (32) hinterlegten Sollwert für den Kondensations-Überdruck (pK) vergleicht und bei Abweichung ein dem Wärmeaustauscher/Kondensator (61) nachgeordnetes Druckregelventil (64) ansteuert, das den Abfluss an Rückgas (GR) derart einstellt, dass der Kondensations-Überdruck (pK) dem Sollwert für den Kondensations-Überdruck (pK) entspricht.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Spülgas (SG) Reingas (RG) oder Inertgas verwendet wird, das in Teilströme (TS) während der Regeneration aufgeteilt wird, wobei je ein Teilstrom in jeweils einen mit gesättigtem Adsorptionsmittel (AM) gefüllten Strömungskanal (9) geleitet wird, diesen durchströmt und die desorbierte Schad- und/oder Nutzkomponente aus dem Adsorptionsmittel (AM) in den Sammelraum (5a, 5b) austrägt und zum Desorbat aus Spülgas und Schad- und/oder Nutzkomponente zusammengeführt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Hohlprofile (8) in Form von Präzisionsrohren oder Rechteck- oder Kastenprofilen aus dünnem Edelstahl-, Kupfer, - oder Aluminiumblech verwendet werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlprofile (8) entlang einer zur Längsachse (LA) der Hohlprofile (8) parallel verlaufenden Längsrichtung an ihrer äußeren Wand miteinander durch Laserlinienschweißen oder Punktschweißen oder Hartlöten zu einer Hohlprofilreihe (10) verbunden werden.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium (K) während der Adsorption oder das Heizmedium (H) während der Regeneration in den durch die Hohlprofilreihen gebildeten Strömungsräumen (14) im Kreuzstrom zu den Strömungskanälen (21) ein- oder mehrgängig geführt werden.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlmedium (K) Wasser oder Wasser-Glykol-Gemische und als Heizmedium Wasserdampf, heißes Wasser oder heiße Gase verwendet werden.
  12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kondensierte Schad- und/oder Nutzkomponente über einen Kondensatablass (62) abgeführt und das den Wärmeaustauscher (61) verlassende Rückgas (GR) dem Rohgas (G) zugemischt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Adsorptionsmittel (AM) Schüttungen aus Aktivkohlegranulat, Aluminiumoxid-Gel, Silica-Gel, Molekularsiebe oder deren Gemische verwendet werden.
  14. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Gebläse (23) ein Drehkolbengebläse oder ein Verdichter verwendet wird.
  15. Hohlprofilsorber zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Vielzahl von aus Hohlprofilen (8) gebildeten Strömungskanälen (21) und zu diesen im Kreuzstrom verlaufenden Strömungsräumen (14) angeordnet sind, wobei die mit Adsorptionsmittel (AM) befüllten Strömungskanäle (21) für den Durchtritt des in Teilströme (TG) aufgeteilten Rohgases (G) in einen zuströmseitigen, an eine Zuführleitung (4) angeschlossenen Verteilraum (3a,3b) und eine abströmseitigen an eine Reingasleitung (6) angeschlossenen Sammelraum (5a,5b) münden, die durch die Strömungskanäle (21) miteinander durchströmungsoffen verbunden sind, und die Strömungsräume (14) in einen die Strömungskanäle (21) umschließenden Verteilraum (15) für das Zu- und Abführen eines Kühl- oder Heizmediums (K,H) zum indirekten Kühlen oder Heizen des Adsorptionsmittels (21) durchströmungsoffen münden, und mit einer Steuereinheit (32), die die mit der Schad- und/oder Nutzkomponente beladene Adsorptionsmittel in den Strömungskanälen (21) aus dem Adsorptions- in den Regenerationszustand oder umgekehrt umschaltet, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlprofile (8) in mindestens zwei übereinander auf Versatz (11) liegende Hohlprofilreihen (10) zusammengefasst sind, die durch in den Strömungsräumen (14) für das Kühl- oder Heizmedium (K,H) angeordneten Strömungsleit- und Abstandsbleche (9) voneinander beabstandet sind, wobei die Hohlprofile (8) parallel nebeneinander entlang einer zur Längsachse (LA) der Hohlprofile (8) senkrecht verlaufenden Achse (AS) auf Stoß liegen und im Stoß miteinander zumindest punktweise stoffschlüssig verbunden sind und dass die Strömungskanäle (21) eine lichte Weite (W) von mindestens 10 bis maximal 80 mm haben und im Inneren Strömungsschikanen (24) zum Erzeugen von Turbulenzen aufweisen, und dass der zuströmseitige Verteilraum (3a,3b) mit einer Spülgasleitung (35) zum Zuführen des in Teilströmen (TS) aufgefächerten Spülgases (SG) und dessen Einleitung in die Strömungskanäle (21) für den Abtransport der desorbierten aufgeheizten Schad- und/oder Nutzkomponente aus dem Adsorptionsmittel (AM) als Desorbat in den Sammelraum (5a,5b) in Verbindung steht, wobei an die Spülgasleitung (35) ein Regelventil (37,38) zum Drosseln des Zuflusses an Spülgas (SG) in den Verteilraum (3a,3b) und der Sammelraum (5a,5b) abströmseitig an eine Vakuumpumpe (60) saugseitig angeschlossen ist, und dass die Vakuumpumpe (60) druckseitig mit einem Wärmaustauscher/Kondensator (61) zum Auftrennen des Desorbats in die Schad-und/oder Nutzkomponente und ein Rückgas (GR) verbunden ist, wobei der Wärmeaustauscher/Kondensator (61) mit einem Abscheider (62) zum Ausschleusen der Schad- und/oder Nutzkomponente und der Wärmetauscher (61) mit einer Rückgasleitung (63) zum Abführen des Rückgases (GR) in die Zuführleitung (4) des Rohgases (G) in Verbindung steht, wobei ein Druckregelventil (64) durch Drosseln des Abflusses des Rückgases (GR) während der Kondensation in die Rückgasleitung (63) eingebunden ist.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsleit- und Abstandsblech (9) ein dünnes Wellblech mit in die Wellenberge (WB) eingeformte, die Höhe der Wellenberge (WB) übersteigende Abstandshalterprofile (12) umfasst, die zueinander von Wellenberg zu Wellenberg auf Lücke (20) versetzt angeordnet sind, wobei die Abstandhalterprofile (12) in den von den über- und untereinanderliegenden Hohlprofilreihen (10) gebildeten Lücken (20) abstützend eingreifen und das jeweilige Abstandshalterprofil (12) jeweils endseitig an der dazugehörigen Hohlprofilreihe (10) stoffschlüssig fixiert ist.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsschikanen (24) aus Ausprägungen (26) gebildet sind, die quer und/oder parallel zur Strömungsrichtung (SRR) des Teilstroms (TG) des Rohgases (G) oder Spülgases (SG) in die Wandung (20) der Hohlprofile (8) nach innen und/oder von der Wandung (25) nach außen gerichtet eingeformt sind.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass dem Verteilraum (3a,3b) und dem Sammelraum (5a,5b) jeweils ein Drucksensor (30,33) zum Messen des Druckes (pG) des Rohgases (G), des Druckes (pRG) des Reingases (RG) während der Adsorption und des Druckes (pSG) des Spülgases während Regeneration zugeordnet ist, wobei die Drucksensoren (30,33) mit der Steuereinheit (32) verbunden sind, die zum Ansteuern des Gebläses bzw. Verdichter (23) in der Zuführleitung (4), des Druckregelventils (34) zum Drosseln des Abflusses an Reingas (RG) aus dem Sammelraum (5a,5b), der Vakuumpumpe (60) zum Erzeugen eines Unterdrucks während der Regeneration und der Regelventile (37,38) zum Drosseln des Zuflusses an Spülgas (SG) in den Verteilraum (3a,3b) in Verbindung steht.
  19. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeaustauscher/ Kondensator (61) abströmseitig mit der Zufuhrleitung (4) für das Rohgas (G) durch die Rückgasleitung (63) über das Druckregelventil (64) zum Drosseln des Abflusses des Rückgases (GR) aus dem Wärmeaustauscher/Kondensator (61) verbunden ist, wobei zum Messen des Rückgasdruckes (pGR) ein dem Wärmeaustauscher/Kondensator (61) nachgeordneter Drucksensor (66) vorgesehen ist, der mit der Steuereinheit (32) verbunden ist.
  20. Hohlprofiladsorber nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlprofilreihen (10) zu einer rechteckigen Adsorber-Baueinheit (1) zusammengefasst sind, die im Innenraum eines rechteckigen oder zylindrischen Gehäuses (2) mit dem die Adsorber-Baueinheit (1) umschließenden, über Verbindungsleitungen (42,44a;47,54a) und Absperrarmaturen (50,51; 43a,43b; 45,46; 52,53a) mit Kühl- oder Heizmedium (K,H) versorgten Verteilraum (15), einem als Kopfteil (18) ausgebildeten zuströmseitigen Verteilraum (3a, 3b) für das Rohgas (G) bzw. Spülgas (SG) und einem als Fußteil (19) ausgebildeten abströmseitigen Sammelraum (5a,5b) für das Reingas (RG) bzw. Desorbat (DS) auswechselbar angeordnet ist, wobei die horizontalen Strömungsräume (14) für das Kühl- oder Heizmedium (K,H) in den Verteilungsraum (15) durchströmungsoffen münden und der Verteilraum (3a,3b) durch die Strömungskanäle (21) mit dem Sammelraum (5a,5b) durchströmungsoffen verbunden sind.
  21. Hohlprofiladsorber nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlprofilreihen (10) mindestens durch einen kopfseitigen Boden (16), einem fußseitigen Boden (17) und ggf. von einem Zwischenboden unter Ausbildung der Strömungsräume (14) voneinander beabstandet gehalten sind, wobei der jeweilige Boden entweder aus einem einzigen Formteil oder mehreren an die Kontur der Hohlprofilreihen (10) angepassten Formteile (16.1,16.n;17.1-17.n) bestehen, die untereinander und mit den Hohlprofilreihen (10) stoffschlüssig verbunden sind.
  22. Hohlprofiladsorber nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Baueinheiten (1) in dem Gehäuse (2) des Hohlprofiladsorbers (1a,1b) angeordnet sind und dass jede Baueinheit (1) mit dem zuflussseitigen Verteilraum (3a,3b) und dem abströmseitigen Sammelraum (5a,5b) versehen ist, wobei die Verteilraum (3a,3b) und der Sammelraum (5a,5b) durch die Strömungskanäle (9) untereinander strömungsverbunden sind.
  23. Hohlprofiladsorber nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Adsorber-Baueinheit (1) eine vertikale oder horizontale Einbaulage im Inneren des Gehäusemantels (2) hat.
  24. Hohlprofildsorber nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlprofile (8) Präzisionsrohre oder Rechteck- oder Kastenprofile aus dünnem Edelstahl-, Kupfer,- oder Aluminiumblech umfassen.
  25. Hohlprofiladsorber nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungskanäle (21) zuström- und abströmseitig mit einem vom Roh- oder Spülgas (G, SG) durchströmbaren Sieb (22) abgedeckt sind, dessen Maschengröße kleiner ist als die kleinste Partikelgröße des Adsorptionsmittels.
  26. Hohlprofiladsorber nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeaustauscher/ Kondensator (61) abströmseitig mit der Zufuhrleitung (4) für das Rohgas (G) durch die Rückgasleitung (63) über das Druckregelventil (64) verbunden ist.
  27. Hohlprofiladsorber nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Spülgas (SG) Reingas (RG) oder ein Inertgas, beispielsweise Stickstoff, ist.
  28. Hohlprofiladsorber nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass ein separater Spülgas-speicher vorgesehen ist, der mit der Spülgasleitung (26) in Verbindung steht.
  29. Hohlprofiladsorber nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Adsorptionsmittel (AM) gefüllten Strömungskanäle (21) der beiden Hohlprofiladsorber (1a,1b) zueinander über Verbindungsleitungen (27a,27b;39a,39b) und Absperrarmaturen (28,29;40,41) und die den Strömungsräumen (14) zugeordnete indirekte Kühlung oder Heizung (K, H) für das Adsorptionsmittel (AM) über den Verteilraum (15) der beiden Hohlprofiladsorber (1a,1b) über Verbindungsleitungen (42;47) und Absperrarmaturen (50,51; 45,46) durch die Steuereinheit (32) umschaltbar angeordnet sind.
  30. Hohlprofiladorber nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Adsorptionsmittel (AM) eine Schüttung aus Aktivkohlegranulat, Aluminiumoxid-Gel, Silica-Gel, Molekularsiebe oder deren Gemische mit einer Partikelgröße zwischen 0,6 bis 6,0 mm ist.
  31. Hohlprofiladsorber nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlprofilreihen (10) und die Strömungsleit- und Abstandbleche (9) aus dünnem Edelstahl-, Kupfer- oder Aluminiumblech bestehen.
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