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Verfahren und Vorrichtung zur Entwässerung von Naturgas und/oder
Abscheidung kondensierbarer Kohlenwasserstoff-Komponenten aus demselben durch Adsorption
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entwässern und Behandeln
von Naturgas. Die Erfindung ist insbesondere zur Entwässerung von Erdgas oder Gasströmen
geeignet, die von Hochdrucks-Kondensat- oder »Destillations «-Bohrlöchern abfließen.
Der Ausdruck »Gasstrom« schließt hierin einen Strom ein, der in der Hauptsache gasförmig
ist, der jedoch flüssige Kohlenwasserstoffe und Wasser in flüssiger und/oder dampfförmiger
Phase enthalten kann.
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Bei den üblichen Entwässerungsverfahren und -vorrichtungen, bei denen
ein trockenes Adsorptionsmittel oder Trockenmittel zur Adsorption der Feuchtigkeit
aus dem Gasstrom verwendet wird, sind gewöhnlich zwei getrennte Massen oder Betten
von Trocknungsmittel vorgesehen, so daß das eine Bett zur Entwässerung oder Trocknung
verwendet wird, während das zweite Bett regeneriert wird. Die Regeneration wird
normalerweise ausgeführt, indem ein erhitzter Regenerationsstrom, gewöhnlich ein
Gas, durch das gesättigte Trocknungsmittelbett oder die Trocknungsmittelpackung
geleitet wird und der Strom nach dem Durchgang durch das Bett abgekühlt wird, wobei
dieser Strom mit einem Wärmeaustauscher, der Kühlmittel enthält, in Berührung gebracht
wird. Durch einen solchen Wärmeaustausch wird die Wärme des Regenerationsgases abgezogen
und aus dem System entfernt, was die Verwendung eines Kühlmittels mit den notwendigen
Leitungen und Ventilen notwendig macht.
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Wird die Regenerationswärme völlig aus dem System entfernt, so ist
ein noch teureres Verfahren notwendig.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Entwässerung von Naturgas und/oder
Abscheidung kondensierter Kohlenwasserstoff-Komponenten aus demselben durch Adsorption,
wobei der Hauptgasstrom zur Entfernung der adsorbierbaren Komponenten zuerst durch
ein Adsorptionsbett fließt, bis die Sättigung dieses Bettes bis zu einem vorbestimmten
Grad erreicht ist, und dann zur Regeneration dieses Bettes ein erhitzter Regenerationsstrom
durch dieses durchgeführt wird und wobei die Adsorptions- und Regenerationsstufe
ahwechseln, ist nun dadurch gekennzeichnet, daß die Entziehung und Speicherung der
Wärme aus dem Regenerationsstrom nach dessen Durchgang durch das Bett bewirkt wird,
die aufgespeicherte Wärme während der nächsten Adsorptionsstufe auf den Hauptgasstrom
übertragen und diese Wärme mit dem Hauptgasstrom entfernt wird.
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Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendete
Vorrichtung, bestehend aus einem Gefäß mit einem mit dem Hauptgasstrom während der
Adsorptionsstufe und mit dem erwähnten Regenerationsstrom während der Regenerationsstufe
in Berührung stehenden Adsorptionshett, ist nun dadurch
gekennzeichnet, daß eine
Wärmeentziehungs- und -speichervorrichtung vorgesehen ist, die bei den Regenerationsstufen
unterhalb dieses Bettes und bei den Adsorptionsstufen vor diesem Bett angeordnet
ist.
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Einige Vorteile der vorliegenden Erfindung bestehen darin, daß eine
äußere Wärmeextraktionsanlage für den Regenerationsgasstrom und die üblichen Leitungen
und Ventile fehlen. Es ist kein Kühlmittel erforderlich, da der Hauptgasstrom diese
Funktion ebenfalls ausübt, ohne die Entwässerung ungünstig zu beeinflussen. Die
gesamte zur Regeneration benötigte Wärmemenge ist beträchtlich reduziert. Die Konstruktion
der Vorrichtung ist so einfach, daß sie für einzelne Bohrlöcher verwendet werden
kann, um das Gas zu trocknen. bevor es durch längere Rohrleitungen strömt; hierdurch
werden die schädIichen Einflüsse des aus dem Bohrloch austretenden, unverarbeiteten
Gasstromes auf diese Leitungen verhindert.
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Die Erfindung wird durch die Beschreibung sowie die Zeichnungen.
in denen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtungen dargestellt werden,
näher veranschaulicht.
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Fig. 1 ist ein senkrechter Schnitt durch eine Vorrichtung, die zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient: Fig. 2 ist ein Ouerschnitt
von Fig. 1 an derLinie2-2; Fig. 3 ist ein Querschnitt von Fig. 1 an derLinie3-3;
Fig.
4 stellt ein Schema dar, das die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf die üblichen
Doppel-Trockentürme zur Entwässerung darstellt; Fig. 5 ist ein Schnitt ähnlich Fig.
1 durch einen Wärmespeicher, der im gleichen Gefäß wie das Trocknullgsmittelbett
angebracht ist; Fig. 6 ist ein Schnitt ähnlich von Fig. 1 mit einer modifizierten
Form des Trocknungsmittelbettes; Fig. 7 ist ein horizontaler Querschnitt von Fig.
6 an der Linie 7-7; Fig. 8 ist eine Ansicht einer Trockenvorrichtung, in der die
Trocknungsmittelbetten in einer einzigen Gesamtvorrichtung angebracht sind und die
Kammern, in denen die Betten angeordnet sind, miteinander in dauernder Verbindung
stehen; Fig. 9 ist ein Längsschnitt der Vorrichtung gemäß Fig. 8; Fig. 10 ist ein
teilweiser Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung, in der die Achsen des
Trocknnngsmittelbettes in einer horizontalen Ebene angeordnet sind; Fig. 11 ist
ein Längsschnitt einer modifizierten Form eines Wärmespeichers; Fig. 12 ist ein
Querschnitt durch Fig. 11 an der Linie 12-12; Fig. 13 ist ein Schnitt ähnlich Fig.
11 für eine andere Form eines Wärmeaustauschers; Fig. 14 ist ein Schnitt ähnlich
Fig. 11 für eine noch andere Form des Wärmeaustauschers; Fig. 15 ist ein Querschnitt
durch Fig. 14 an der Linie 15-15.
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In den Zeichnungen stellt der Buchstabe einen Adsorptions- oder Trockenturm
dar, der eine beliebige Form besitzen kann. Der Turm besteht aus einem ylindrischen
Gefäß 10, dessen Enden durch entsprechende Verschlüsse 11 und 12 verschlossen sind.
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In den unteren Teil des Gefäßes reicht ein Einlaufrohr 13. während
das Auslaufrohr 14 vom oberen Ende wegführt. Axial im Gefäß ist ein ringförmiges
Gehäuse 15 angdracht. das ein geeignetes Trocknungsmittel C enthält. welches auf
einem Sieb oder einer perforierten Platte 16 gelagert ist. Das Isolationsmaterial
17 isoliert das Gehäuse 15 von der Gehäusewand, Der Hauptgasstrom, der entwässert
oder anderweitig verarbeitet werden soll, wird durch das Einlaßrohr 13 eingeführt.
so daß er durch das Trocknungsmittel C. welches die Form eines Bettes oder einer
Packung besitzt, durchfließt. Beim Durchfluß durch das Trocknungsmittel werden die
flüssigen Fraktionen adsorbiert. und das trockene Gas entweicht durch das Auslaufrohr
14, welches ein darin angebrachtes geeignetes Kontrcllventil 14 a enthält. Nachdem
das Trocknungsmittelbett gesättigt ist, muß es regeneriert werden, und zur Durchführung
der Regeneration wird der Hauptgasstrom abgestellt und ein heißer Regenerationsgasstrom
vom Auslaufrohr 14 durch das Trocknungsmittelbett nach unten geführt. Der erhitzte
Regenerationsstrom nimmt die Feuchtigkeit im Trocknungsmittel C auf und regeneriert
so das Bett. Der Regenerationsstrom wird dann durch das Einlaufrohr 13 nach außen
abgeführt. Um Flüssigkeiten, die sich im unteren Teil des Gefäßes 10 ansammeln können.
abzuziehen. kann dieses mit einem Abzugsrohr 18, das durch ein geeignetes Ventil
19 geregelt wird, versehen sein.
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Wärmespeicher
B mit dem Trockenturm C verbunden. Dieser besteht, wie aus Fig. 1 zu ersehen ist,
aus einem Gefäß oder Gehäuse 20, das ein
Wärmespeichermittel enthält. Das Wärmespeichermittel
besteht aus einer Vielzahl metallischer Platten 21 und 22, welche abwechselnd im
Innern des Gehäuses 20 angebracht sind. An einem Ende des Gehäuses ist das Einlaufrohr
13 für den Turm, am entgegengesetzten Ende die Zuleitung 23 angebracht.
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Wird der Trockenturm in der Adsorptions- oder Entwässerungsstufe betrieben,
dann tritt der Hauptgasfluß durch die Zuleitung 23 ein, geht durch den Wärme speicher
B durch und tritt beim Einlaufrohr 13 in den unteren Teil des Kassels 10 ein, von
wo er durch das Trocknungsmittel nach oben strömt. So ist bei der Adsorptions- oder
Entwässerungsstufe die Vorrichtung B in der Stromrichtung dem Trocknungsmittelbett
C vorgeschaltet. Während der Regenerationsstufe gehen die heißen Regenerationsgase
durch das Bett C durch und fließen danndurchdieVorrichtungB, worauf sie durch die
Zuleitung 23 nach außen entweichen. Die Durchfluß richtung während der Regeneration
ist daher umgekehrt. Es ist ersichtlich, daß während der Regenerationsstufe der
WärmespeicherB in der Stromrichtung nach dem Trocknungsmittelbett geschaltet ist.
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Die Vorrichtung B kann jede Form besitzen, enthält jedoch, wie aus
Fig. 1 zu ersehen ist, abwechselnd angebrachte metallische Platten 21 und 22. Die
Platte 21 ist vorzugsweise rund, um am inneren Durchmesser des Gehäuses 20 anzupassen,
und deren Außenteil berührt die Gehäusewand und ist mit dieser verbunden. Jede Platte
21 hat eine Mittelöffnung 21 b, welche eine Durchflußöffnung darstellt, und besitzt
am Gehäuseboden einen radialen Schlitz 21 a, um den Durchfluß von Flüssigkeiten
zu erlauben. Die Platten 22 (Fig. 3) sind im allgemeinen viereckig, so daß eine
Vielzahl von Durchfluß räumen 24 zwischen dem Außenteil der Platte und der Gehäusewand
gebildet werden. Vorzugsweise stehen die Platten 21 und 22 in direkter Berührung
mit dem Gehäuse 20 der VorrichtungB, um den Wärmeaustausch untereinander zu begünstigen,
ohwohl eine solche Anordnung nicht entscheidend ist und die Platten auch durch Bügel
und andere Träger in Stellung gehalten werden können.
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Die Platten 21 und 22 sind abwechselnd angebracht. und auf Grund ihrer
Form muß das durch die Vorrichtung B fließende Gas einen verschlungenen Weg fließen,
welcher eine innige Berührung zwischen Gas und Platten gewährleistet. Alle im Gefäß
20 entstehenden Kondensate fließen in den unteren Teil des Gehäuses 20 und können
durch die Schlitze 21 r der Platten 21 durchfließen und so die Abfluß leitung 25
erreichen, die durch ein geeignetes Ventil 26 gesteuert wird. Der Wärmespeicher
B entzieht die Wärme, speichert diese auf und wirkt so als wirksamer Regler bezüglich
des Ueberganges und der Übertragung der Regenerationswärme in einer solchen Weise,
daß die Adsorption oder die Entwässerung nicht beeinträchtigt wird. Die Anbringung
der Vorrichtung B in einer Adsorptionsvorrichtung macht die Verwendung einer Wärmeaustauschvorrichtung,
welche die Wärme zu einem äußeren Kühlmittel außerhalb der Vorrichtung überträgt,
unnötig. Die Vorrichtung ist außerordentlich einfach, und ihre Größe hängt von der
Änderung der besonderen Temperaturbedingungen des durchfließenden Gases ab.
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Wird der Trockenturm 10 in der Regenerationsstufe betrieben, so wird
ein heißes Regenerationsgas durch die Trockenmittelpackung C abwärts gerichtet,
wobei das Regenerationsgas durch die Leitung 14 ein- und durch die Leitung 13 austritt.
Während das Regenerationsgas durch die Trocknungsmittelpackung C durchgeht, nimmt
es die Feuchtigkeit auf und regeneriert
das Trocknungsmittel in
üblicher Weise. Der heiße Regenerationsstrom tritt dann in das Gehäuse 20 ein und
kommt mit dem Wärmespeichermaterial, das die Form von Platten 21 und 22 besitzt,
in innige Berührung. Es tritt eine Übertragung der Wärme vom Gasstrom auf die Platten
21 und 22 ein, welche dazu führt, daß die Wärme dem heißen Regenerationsgas entzogen
wird. Dadurch kühlt sich der Regenerationsstrom ab und bewirkt eine Kondensation
der darin enthaltenen Flüssigkeiten, die nach unten fließen und durch die Leitung
25 abgezogen werden können. Da die Platten verhältnismäßig dick sind und diese eine
verhältnismäßig große Menge an Material enthalten, wird die aus dem Regenerationsgas
entzogene Wärme in diesem Material gespeichert. Selbstverständlich wird ein Teil
der Wärme durch das Gehäuse 20 an die Atmosphäre abgeführt, doch ist diese Menge
gegenüber der Gesamtmenge nur sehr klein, so daß praktisch die gesamte Wärme zurückgehalten
wird.
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Nach der Regeneration der Trocknungsmittelpackung C wird bei der
anschließenden Adsorption und Entwässerung der Hauptgasstrom durch die Zuleitung
23 eingeführt. Gewöhnlich wird dieser Hauptgasstrom durch eine Abscheidevorrichtung
geführt, um alle freien Flüssigkeiten aus diesem zu entfernen, und der Strom tritt
in das Gehäuse 20 ein und kommt mit den darin befindlichen Platten in Berührung.
Bei dieser Berührung nimmt der Hauptgasstrom die Wärme, welche von den Platten während
der vorhergehenden Regeneration gespeichert wurde, auf. Dadurch wird bei dessen
erster Berührung mit der Vorrichtung B ein plötzlicher Temperaturanstieg des Gasstromes
bewirkt. Auf Grund des verhältnismäßig großen Volumens bzw. Masse des Hauptgasstromes
ist der plötzliche Temperaturanstieg jedoch nur sehr kurz, da die Vorrichtung B
schnell auf die normale Temperatur des Hauptgasstromes abgekühlt wird. Der momentane
Temperaturanstieg des Hauptgasstromes tritt am Anfang der Entwässerungs- und Adsorptionsstufe
ein, wenn die adsorptive Wirksamkeit des Bettes am größten ist, und daher ist das
Bett durchaus in der Lage, den plötzlichen Anfall an heißem Gas zu bewältigen. Da
der Hauptgasstrom schnell auf seine normale Temperatur abgekühlt wird, wird der
größere Teil der Adsorptionsstufe unter den Bedingungen der normalen Temperatur
des Hauptgasstromes durchgefiihrt. Da weiterhin dem Hauptgasstrom durch die Vorrichtung
B kein Wasser oder Flüssigkeit, sondern nur Wärme zugeführt wird, wird die gesamte
adsorptive Kapazität des Bettes bei jeder Adsorptionsstufe nicht beeinträchtigt.
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Die Vorrichtung B entzieht dem Regenerationsstrom Wärme und speichert
diese Wärme im System -auf, bis die folgende Adsorptions- oder Entwässerungsstufe
erfolgt. Während der anschließenden Adsorptionsstufe wird die gespeicherte Wärme
durch den ersten Teil des Hauptgasstromes aufgenommen, so daß lie Vorrichtung B
abgekühlt wird und für die nächste T'egenerationsstufe bereit ist. Die Vorrichtung
B kont--olliert die Regenerationswärme und verhindert, daß diese Wärme die Adsorption
bzw. Entwässerung stört.
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Durch die Verwendung dieser Vorrichtung wird die Verwendung von Wärmeaustauschern
unnötig gemacht. die die Regenerationswärme aus dem System an ein Medium außerhalh
der Vorrichtung abführen.
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Die Erfindung ist für die gewöhnlichen und gebräuchlichen Entwässerungsvorrichtungen
anwendbar. und Fig. 4 veranschaulicht die Anwendung bei einer derartigen Vorrichtung.
In dieser Figur ist zu ersehen, daß ein zweiter Trockenturm A' zusammen mit dem
Trockenturm
A verwendet wird. Dieser zweite Turm besitzt einen Wärmeaustauscher B', der in der
gleichen Weise wie die Vorrichtung B gebaut ist. Die Abscheidungsvorrichtung 27,
die beliebig gebaut sein kann, ist mit der Zuleitung 23 verbunden und entfernt die
freien Flüssigkeiten aus dem Hauptgasstrom. Wenn der Turm A sich in der Adsorptionsstufe
befindet, fließt der Hauptgasstrom durch die Abscheidungsvorrichtung 27, den Wärmespeicher
B und den Trockenturm A und tritt durch das Ausflußrohr 14 aus. Gleichzeitig wird
das Regenerationsgas durch die Leitung 28, welche mit der Leitung 14 des Turmes
A' in Verbindung steht, eingeführt, und das Regenerationsgas wird durch die Zuleitung
23' nach außen geführt. So befindet sich der Turm A' in der Regenerationsstufe,
während sich der Turm A in der Adsorptionsstufe befindet.
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Wenn der Gasstrom angestellt wird, fließt der Hauptgasstrom von der
Zuleitung 23 und der Abscheidungsvorrichtung 27 durch die Zuleitung 23 a zum Wärmespeicher
B' und Turm A', so daß sich der Turm A' in der Adsorptions- oder Entwässerungsstufe
befindet. Dabei werden die verschiedenen Ventile angestellt, um das Regenerationsgas
abwärts durch den Turms und den Wärmespeicher B zum Gasausfluß 23' zu führen. Es
ist zu ersehen, daß während der Regeneration der Wärmespeicher B' dem Regenerationsgas
Wärme entzieht, jedoch bei der nachfolgenden Adsorptions- oder Entwässerungsstufe
diese ron der Vorrichtung B' gespeicherte Wärme auf den Hauptgasstrom übertragen
und dadurch abgeführt wird.
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In den Fig. 1 bis 4 ist der Wärmespeicher B als getrennte, in einem
eigenen Gefäß oder Gehäuse 20 angebrachte Vorrichtung dargestellt. Die VorrichtungB,
die ein Wärme absorbierendes Material enthält, kann jedoch auch im Trockenturm selbst
angebracht werden, und eine derartige Konstruktion ist aus Fig. 5 zu ersehen. Aus
dieser Figur kann entnommen werden, daß die Trocknungsmittelpackung C im oberen
Teil des Gefäßes 10a und die die Vorrichtung B darstellenden Platten 21 und 22 im
unteren Teil des Gehäuses in einem über dem Einfluß rohr 13 a liegenden Gebiet angebracht
sind. Es ist klar, daß die im Trockenturm angebrachte Vorrichtung in der gleichen
Weise wirkt, da diese Vorrichtung während der Regenerationsstufe in der Durchfluß
richtung unterhalb der Trocknungsmittelpackung liegt, während sie während der Adsorptions-
oder Entwässerungsstufe in der Durchfluß richtung vor der Trocknungsmittelpackung
liegt.
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Um die Wärmebelastung der Vorrichtung B zu vermindern und um diese
so klein wie möglich zu gestalten, kann es vorteilhaft sein, die Trocknungsmittelpackung
innerhalb des Gefäßes anders anzuordnen, und eine solche Variante wird in Fig. 6
gezeigt. In diesem Fall besitzt der Trockenturm ein Gefäß 30, das durch die Verschlüsse
31 und 32 an seinen Enden verschlossen ist. Im Gefäß ist axial ein ringförmiges
Gehäuse 33 angebracht, welches das Trocknungsmittel in Form des Trocknungsmittelbettes
C enthält. Die Wand des Gehäuses 33 enthält eine geeignete Isolierung 34, und zwischen
dem Gehäuse und der inneren Wand des Gefäßes 30 ist ein ringförmiger Durchfluß raum
35 vorgeschen Mit der Gefäßwandung ist ein Einfluß rohr 36 verbunden. das mit dem
unteren Ende des ringförmigenDurchflußraumes35 verbunden ist. Das obere Ende des
ringförmigen Durchflusses steht durch die Öffnungen 37 im oberen Ende des Gehäuses
in Verbindung mit dem oberen Teil der Trocknungsmittelpackung, und der Hauptgasstrom
fließt durch die
Packung und einen durchlochten Träger 38 hindurch
in den unteren Raum des Gefäßes hinab, aus welchem er durch das Ausflußrohr 39 austritt.
So geht der Hauptgasstrom vom Einfluß rohr 36 durch den ringförmigen Durchflußraum
35 aufwärts und dann durch das Trocknungsmittelbett C abwärts und schließlich durch
das Rohr 39 nach außen.
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Zur Regeneration des Bettes ist am Boden des Ge-Gefäßes 30 ein Einfluß
rohr 40 für das Regenerationsgas vorgesehen, und dieses fließt durch das Bett aufwärts,
dann durch den ringförmigen Durchfluß 35 abwärts und durch das Einflußrohr36 nach
außen. Der Wärme speicher B ist mit der Leitung 36, welche in das Gefäß 30 reicht,
verbunden, und das andere Ende des Wärmespeichers ist mit der Hauptzuleitung 23
verbunden.
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Beim Betrieb einer Vorrichtung gemäß Fig. 6 wird in der Regenerationsstufe
das Regenerationsgas durch das Einfluß rohr 40 eingeführt. und dieses fließt durch
das Trocknungsmittelbett C nach oben, wobei Feuchtigkeit aus dem Trocknungsmittel
aufgenommen wird.
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Nach Verlassen des oberen Endes des Trocknungsmittelbettes fließt
das heiße Regenerationsgas durch den begrenzten ringförmigen Durchfluß 35 abwärts,
so daß das Regenerationsgas in sehr innigem Kontakt mit der Gefäßwand gehalten wird.
Da die Wand nicht isoliert ist. tritt eine Wärmeübertragung ein, und ein Teil der
Wärme des Regenerationsgefäßes wird an die Atmosphäre abgeführt. Gegebenenfalls
können radiale ringförmige Wärmeableitungsrippen 41 an der Außenwand des Gefäßes
30 angebracht werden. welche die Abführung der Wärme an die Atmosphäre erleichtern.
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Durch die Berührung des heißen Regenerationsstromes mit der Gehäusewand
wird der Strom teilweise abgekühlt und so die Wärmebeladung der Vorrichtung B vermindert.
Wenn der Gasstrom das Gehäuse durch das Einfluß rohr 36 verläßt, fließt er durch
die Vorrichtung B. welche. wie ohen beschrieben. dem Strom Wärme entzieht. Diese
Warme wird durch das im Wärmespeicher B befindliche Material gespeichert, bis später
der Hauptgasstrom in das Gefäß 30 in der Adsorptions- und Entwässerungsstufe einfließt.
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Der Wärmespeicher B kann auch in einer Adsorptions- und Entwässerungsanlage
verwendet werden. in der die Trocknungsmittelbetten in einer einzigen Gesamtaiilage
angeordnet sind und die Kammern, in denen sich diese Betten befinden. in dauernder
Verbindung untereinander stehen. In den Fig. 8 und 9 ist die Anwendung der vorliegenden
Erfindung bei derartigen Vorrichtungen dargestellt. Ein zentrales Gefäß 50, das
mit seiner Achse in einer horizontalen Ebene angel bracht sein kann. besitzt an
einem Ende einen Trokkenturm D und am anderen Ende einen zweiten Trokkenturm D'.
Die Türme D und D' sind in der Form des in Fig. 6 dargestellten Turmes gebaut und
bestehen aus einem Gefäß 30, einer Trocknungmittelpackung C, einem ringförmigen
Durchflußraum 35, einem Einflußrohr 36. einem Ausflußrohr 39 und einem Einlaß 40
fiir das Regenerationsgas. Das horizontale Gefäß 50 wie auch die Trocknungstürme
D und D' sind vorzugsweise an einem gemeinsamen Rahmen 51 hefestigt, so <laß
sie ein einheitliches Ganzes bilden. Das Gefäß 50 besitzt ein Rinflußrohr für den
Hauptgasstrom. welches diesen in eine Ahscheidungskammeer 53 leitet. die im Mittelteil
des Gefäßes angebracht ist. Unterhalb der Abscheidungskammer ist ein ftißförmiger
Flüssigkeitshehälter 54 angebracht. der die freien. in der hammer53 abgeschiedenen
Flüssigkeiten aufnimmt.
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Ein Schwimmer 55. der ein Ventil 56 für ein Ausflußrohr fiir Kohlenwasserstoffe
57 regelt. ist in dem T;'liisii. eitshehälter angebracht. und durch diesen
wird der
flüssige, sich im Behälter ansammelnde Kohlenwasserstoff abgezogen. Ebenso ist ein
ähnlicher Schwimmer 58, der ein Ventil 59 für ein Ausfluß rohr für Wasser regelt,
im Behälter 54 angebracht, und dieser regelt den Abfluß des Wassers. Zwischen der
Abscheidungskammer 53 und dem Trockenturm D ist eine Koagulierpackung 61 angebracht
und zwischen dieser Packung und dem Gefäßende 53 sind die den Wärmespeicher B bildenden
Platten 21 und 22 angeordnet. Eine ähnliche Koagulierpackung 62 und ein weiterer
Wärmespeicher B sind am anderen Ende des Gefäßes zwischen der Abscheidungskammer
53 und dem Turm D' angebracht.
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Wird eine derartige Vorrichtung betrieben und ist dabei der Trockenturm
D in der Adsorptionsstufe und der Turm D' in der Regenerationsstufe, so wird der
Hauptgasstrom durch das Einflußrohr 52 eingeführt und prallt an die Ablenkungsvorrichtung
64 in der Ahscheidungskamer 53. wobei die vom Strom mitgeführten freien Flüssigkeiten
niedergeschlagen werden. Der Hauptstrom fließt dann durch Koagulierpad<ung 61
den Wärmespeicher B und den Trockenturm D. in dem die Adsorption und Entwässerung
stattfindet. Beim Durchgang durch Vnrrichtung B nimmt der Hauptstrom die in dieser
Vorrichtung von der hervorgehenden Regeneration gespeicherte Wärme auf, wobei jedoch.
wie bereits ausgeführt, die Wärmeübertragung von der Vorrichtung B auf den Hauptstrom
die Entwässerung praktisch nicht beeinträchtigt. da im Hauptstrom keine freien Flüssigkeiten
vorhanden sind. Es tritt lediglich, wie bereits erwähnt, ein momentaner Anstieg
der Temperatur des Hauptstromes auf.
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Zur gleichen Zeit, wie der Hauptgasstrom durch Turm D fließt, wird
ein heißes Regenerationsgas durch die Zuleitung 40 in den Turm D' eingeführt und
die Trocknungsmittelpackung regeneriert. Das heiße Regenerationsgas fließt durch
den ringförmigen Durchfluß raum .35 an der Gefäßwand nach unten, wobei ein Teil
der Wärme durch die Wand und die Rippen 41 falls derartige angebracht sind. an die
Atmosphäre abgeführt wird. Dann fließt das heiße Gas durch die Vorrichtung B, wobei
diesem durch Berührung mit den Platten 21 und 22 Wärme entzogen wird und eine Kondensation
und Abtrennung der Flüssigkeiten in diesem Strom eintritt. Der Regenerationsstrom
fließt dann durch die Koagulierpackung 62 in die Abscheidungskammer 53 und vermischt
sich mit dem eintretenden Hauptstrom. Das Mischen des Hauptstroines mit dem Regenerationsstrom
kann je nach der Temperatur des Stromes ein weiteres Abkühlen des Stromes hewirken.
so daß weitere Flüssigkeiten kondensiert und abgeschieden werden. DieLänge des ringförmigen
Durchflusses 35 des Trockturmes sowie die Größe der Vorrichtung B sind so bemessen,
daß der Regenerationsstrom abgekühlt wird und die mitgeführten Flüssigkeiten niedergeschlagen
werden. wenn der Regenerationsstrom die Koagulierpackung 61 erreicht hat und mit
dem Hauptgasstrom in den zweiten Wärmespeicher R geführt wird.
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Es wird hemerkt. daß eine Vorrichtung gemäß Fig. 8 und 9 ein einheitliches
Ganzes ist und die Trockentürme in dauernder Verhindung untereinander stehen und
es nicht notwendig ist. ein Ventil- und Kontrollsvstem vorzusehen. welches ein wechselndes
Durchfließen zuerst durch einen Turm und dann durch einen anderen Turm bewirkt.
wie es für die gewöhnlichen. in Fig. 4 dargestellten Vorrichtungen notwendig ist.
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Bei dieser Art von Vorrichtungen wird das Regenerationsgas so abgekühlt.
daß es mit dem Gas des Hauptstromes vermischt und aus der Vorrichtung zusammen
mit
dem Hauptgasstrom entfernt werden kann, ohne die Adsorption oder Entwässerung zu
stören.
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Es ist z war nicht unbedingt notwendig, jedoch vorteilhaft, wenn
die Troclonungsmittelpackungen mit ihren Achsen in einer vertikalen Ebene liegen,
und in Fig. 10 ist eine Modifikation der in Fig. 8 und 9 dargestellten Vorrichtung
gezeigt. In einer solchen modifizierten Bauart ist ein Gefäß 50a vorgesehen, das
dem Gefäß 50 gemäß Fig. 8 ähnlich ist. Dieses besitzt eine zentrale Abscheidungskammer
mit Wärmespeichern B an beiden Seiten. Das Gefäß 50a ist genügend lang, um die Anbringung
von Trocknungsmittelpackungen C an beiden Seiten des Gefäßes zu erlauben. Jede Packung
kann so angeordnet sein, daß der Fluß des Regenerationsgases durch einen ringförmigen
Durchflußraum 35a zwischen Packung und Gefäßwand hindurchgeht, bevor er zum benachbarten
Wärmeaustauscher fließt.
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Diese Form wird in der gleichen Weise betrieben wie die in den Fig.
8 und 9, und der einzige Unterschied besteht darin, daß die Trocknungsmittelpackungen
in einer horizontalen anstatt in einer vertikalen Ebene angebracht sind.
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Wie hereits bemerkt, kann die Vorrichtung B aus irgendeinem Material
zur Wärmeabsorbierung bestehen und kann zahlreiche Formen besitzen. In den Fig.
11 und 12 ist eine modifizierte Form B1 veranschaulicht. In dieser Form werden keine
kreisförmigen Platten verwendet, sondern radiale Platten 70. Diese Platten erstrecken
sich der Länge nach im Gefäß 20 und sind in radialen Flächen um eine zentraleFührung
71 angeordnet.
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In Fig. 13 ist eine Vorrichtung B2 gezeigt, die aus einem Gehäuse
20 besteht und eine aus kugelförmigen Teilen 72 bestehende Metallmasse oder ein
anderes Material für eine Wärmespeicherung enthält.
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Diese Teile werden durch geeignete Siebe oder perforierte Metallplatten
73 gehalten. In den Fig. 14 und 15 wird eine Vorrichtung B3 gezeigt, die ein Gehäuse
20 besitzt. in dem eine Vielzahl von Längsstäben 74 angebracht ist. Die Vorrichtungen
B2 und B3 besitzen zwischen den Teilen 72 oder den zylindrischen Stäben 74 liegende
Räume. die einen Durchflußraum flir das Gas bilden. Solange eine genügende Masse
an Metall in der Vorrichtung B enthalten ist. um Wärme zu entziehen und diese bis
zur nachfolgenden Stufe zu speichern. sind die für die vorliegende Erfindung notwendigen
Zwecke erfüllt. In allen erfindungsgemäßen Formen wird die Vorrichtung B so angebracht,
daß sie während der Regenerationsstufe unterhalb der Trocknungsmittelpackung liegt.
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In der deutschen Patentschrift 608 464 wird einVerfahren beschrieben,
dessen Hauptziel die Ausniitzung der Wärme von Abgasen aus Adsorptionsprozessen
ist.
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Das im Adsorber adsorbierte Material, z. B. Benzol, wird mittels eines
Spülgases, z. B. Wasserdampf, abgetrieben. das nach dem Durchgang durch das Adsorptionsmittel
durch einen Wärmespeicher geleitet wird. wo ihm Wärme entzogen wird. Anschließend
wird ein trockenes Gas, z. B. Luft, in entgegengeetzter Richtung durch die Vorrichtung
geleitet, das zuerst im Wärmespeicher erwärmt wird und dann die Feuchtigkeit aus
dem Adsorptionsmittel entfernt.
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In der deutschen Patentschrift 843 544 wird ein Verfahren zur Gewinnung
adsorbierbarer Gase usw. beschrieben, bei dem z. B. Lösungsmittel aus der Luft gewonnen
werden. Das zu reinigende Gas wird dabei zuerst durch einen Wärmespeicher und dann
ein feuchtes Adsorptionsmittel hindurchgeleitet. In dem Adsorptionsbett wird das
Gas von den zu adsorbierenden Gasen und Dämpfen befreit, dagegen jedoch mit dem
im
Adsorptionsmittel enthaltenen Wasser beladen, so daß am Austrittsende ein feuchtes
Gas erhalten wird.
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In der deutschen Patentschrift 846095 wird ein Adsorptionsverfahren
beschrieben, bei dem der Hauptgasstrom gleichzeitig als Regenerationsgasstrom dient.
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Der Gas strom wird hierbei durch einen Wärmespeicher geleitet, dem
er Wärme entzieht, dann in einer Heizvorrichtung erhitzt und dann zur Regeneration
des ersten Adsorptionsmittels verwendet. Das abgetriebene adsorbierte Material wird
dann durch ein zweites Adsorptionsbett geleitet, wo das verdampfte Material adsorbiert
wird. Anschließend wird das Gas durch eine zweite Heizvorrichtung und einen zweiten
Wärmespeicher geleitet und dann abgeleitet. Wenn das zweite Adsorptionsbett gesättigt
ist, wird die Richtung des Gasstromes umgekehrt. Auch in diesem Verfahren liegt
also der Wärmespeicher an der entgegengesetzten Stelle wie in der vorliegenden Vorrichtung.
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Aus diesen bekannten Verfahren konnte das vorliegende, einen erheblichen
technischen Fortschritt mit sich bringende Verfahren zur Entwässerung von Naturgas
nicht abgeleitet werden.
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PATENTANSPROCHE: 1. Verfahren zur Entwässerung von Naturgas und/oder
Abscheidung kondensierbarer Kohlenwasserstoff-Komponenten aus demselben durch Adsorption,
wobei der Hauptgasstrom zur Entfentung der adsorbierbaren Komponenten zuerst durch
ein Adsorptionsbett fließt, bis die Sättigung dieses Bettes bis zu einem vorbestimmten
Grad erreicht ist, und dann zur Regeneration dieses Bettes ein erhitzter Regenerationsstrom
durch dieses durchgeführt wird, und wobei die Adsorptions- und Regenerationsstufe
abwechseln, dadurch gekennzeichnet, daß die Entziehung und Speicherung der Wärme
aus dem Regenerationsstrom nach dessen Durchgang durch das Bett bewirkt wird, die
aufgespeicherte Wärme während der nächsten Adsorptionsstufe auf den Hauptgasstrom
übertragen und diese Wärme mit dem Hauptgasstrom entfernt wird.