DE1419251B2

DE1419251B2 - Adsorptionsapparat

Info

Publication number: DE1419251B2
Application number: DE19591419251
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr 6380 Bad Horn bürg Vollmer Wendhn Schubert Franz Bechthold Jakob 6000 Frankfurt Ruping
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1959-05-02
Filing date: 1959-05-02
Publication date: 1971-07-08
Also published as: GB942261A; NL250983A; DE1419251A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kon- Demgemäß entstehen auch keine Nester von Staubtinuierlichen Gewinnung von Dämpfen aus Gasen, ansammlungen, keine bevorzugten Gaswege und keine z. B. von Lösungsmitteldämpfen aus Abluft gewerb- schleichenden Durchbrüche der zu absorbierenden licher Anlagen durch Adsorption an in sich ruhenden Stoffe. Außerdem erlauben die ruhenden Adsorptionsund ortsfesten Adsorptionsmittelschichten. 5 mittel in ortsfesten Schichten große Schichthöhen,

Viele der bekannten kontinuierlichen Adsorptions- welche den Vorteil großer Betriebsreserven, hoher

verfahren verwenden bewegte Adsorptionsschichten, Ausbeuten und besonders die Nutzbarmachung des

die durch Einleiten von Gasen aufgewirbelt oder bis sogenannten Extraktionseffektes (vgl. deutsche

zur Fließfähigkeit aufgelockert werden und durch die Patentschrift 577 318) bieten, was eine Desorption

eigene Schwere oder mittels pneumatischer Förde- io der adsorbierten Lösemittel mit geringstem Energie-

rung durch die Adsorptionsstufe, die Desorptions- aufwand ermöglicht.

stufe und andere Behandlungsstufen, die der An- Für viele Anwendungsfälle, z. B. bei der Wiederreicherung des Adsorbates, der Trocknung des Ad- gewinnung von Lösungsmitteldämpfen aus der Absorbens usw. dienen, im Kreislauf geführt werden, luft von gewerblichen Betrieben ist eine Zweiteilung

Es sind auch kontinuierlich arbeitende Adsorber 15 des Gesamtvorganges in die Adsorption und die Demit festgepackten Adsorberschichten, die zu einem sorption unter Weglassung von Spül-, Trocken- oder Zellenkörper von deruGestalt eines Hohlzylinders zu- Kühlvorgängen nach der Desorption möglich.. Diese sammengesetzt sind, bekannt. Durch Drehen des Zweiteilung ist auch für Ionenaustauschvorgänge in Hohlzylinders werden die Adsorptionsmittelschichten flüssiger Phase aus der deutschen Patentschrift um seine Achse bewegt und die Anschlußöffnungen 20 846 244 bekannt. Bei der Gasadsorption kann die der einzelnen Adsorber nacheinander an die Zu- Trocknung des durch Ausdämpfen regenerierten Adleitungen und Ableitungen für das zu behandelnde sorbens mit der Adsorption zusammengelegt werden, Gas, für Dampf, für Kühlmittel u. dgl. herangeführt. wenn das zu behandelnde Gas mit erhöhter Tempe-Derartige Trommeladsorber sind mit vertikaler und ratur in den Adsorber eingeführt wird. Diese Erwärhorizontaler Rotationsachse gebaut worden. Dieses 25 mung kann durch Zumischen heißen Inertgases oder Bauprinzip wurde übrigens auch auf Regenerativ- auch in mittelbarem Wärmeaustausch mit Wärme-Wärmeaustauscher angewendet, wobei das Adsorbens speichern erfolgen, die im Adsorber an der Austrittsdurch eine wärmespeichernde Masse ersetzt ist. seite des Desorptionsdampfes, z. B. unterhalb der Ad-

Es ist auch versucht worden, an solchen fest- sorbensschicht liegen (deutsche Patentschriften stehenden Zellenkörpern die Anschlußstutzen der 30 561 179, 608 464). Während der Desorption wird der Zellen auf zentrische Kreise in Ebenen zu verlegen, zunächst kalte Wärmespeicher von dem Dampfsorbatauf denen, wie bei Flachschiebern, drehbare Gegen- gemisch durchströmt. Dieses kondensiert und gibt die stücke angebracht sind, durch welche die Verbindun- freiwerdende Wärme an den Wärmespeicher ab, der gen der Adsorberanschlüsse mit den verschiedenen sich dadurch erwärmt. Beim Durchbruch des reinen Zu- und Ableitungen hergestellt und durch Drehen 35 Dampfes erlangt der Wärmespeicher etwa 100° C. weitergeschaltet werden können. Derartige Konstruk- In der nachfolgenden Adsorption liegt der Wärmetionen eignen sich nur für kleine Anlagen, da die speicher auf der Seite des Rohgaseintrittes. Das Rohgroßen Dichtflächen solcher Umschaltungsorgane bei gas nimmt Wärme aus dem Speicher auf. Diese wird größeren Dimensionen unter den in den einzelnen in der Adsorberschicht zur Verdunstung der dem Anschlüssen herrschenden verschiedenen Tempera- 40 Adsorbens anhaftenden Feuchtigkeit verbraucht. Die türen unzuverlässig sind. Feuchtigkeit zieht mit dem Reingas ab. Trocknung

Der Ersatz dieses Umsehaltschiebers durch einen und Adsorption erfolgen also gleichzeitig. :'

Schaltkasten, in welchem die Durchlässe als durch In Adsorptionsanlagen mit dieser zweiteiligen

Tauchdichtungen gegeneinander abgeschlossene Ka- Arbeitsweise wird aus einer größeren Anzahl von Ad-

näle ausgebildet sind, und der zur Ausführung des 45 sorbern, die mit Wärmespeichern versehen sind, und

Schaltschrittes zunächst gesenkt, dann gedreht und die bezüglich des Durchganges des zu behandelnden

schließlich wieder gehoben wird, hat sich wegen der Gases parallel geschaltet und konzentrisch um eine

verschiedenen Drücke und Temperaturen an den ein- Achse angeordnet sind, jeweils ein Adsorber oder

zelnen Adsorberkammern nicht bewährt. eine Adsorbergruppe zum Ausdämpfen in der dem

Die periodische Umschaltung einzelner fest- 50 Strömungsweg des Rohgases entgegengesetzten Richstehender Adsorber an die verschiedenen Zu- und tung aus der Reihe herausgeschaltet. Durch diese Ableitungen für zu behandelndes bzw. behandeltes Maßnahme wird dem zu behandelnden Gas ein Gas, für Desorptions- und Trockenmittel erfordert großer Strömungsquerschnitt geboten -und- eine eine große Anzahl, von verzweigten Verbindungs- günstige Relation zwischen Querschnitt und.Schüttleitungen sowie viele Sperr- und Umschaltorgane. Da 55 höhe des Adsorbens erreicht, wie sie insbesondere diese Umschaltorgane gruppenweise gleichzeitig be- bei niedrigen Lösungsmittelkonzentrationen, die tätigt werden müssen, ist die automatische Führung unterhalb der Explosionsgrenze liegen, vorteilhaft einer solchen Anlage apparativ umfangreich, teuer ist. Dadurch, daß ein großes Volumen des Adsorbens und störanfällig. in mehreren parallelgeschalteten Teilmengen in der

In der Adsorptionstechnik sind die Eigenarten der 60 Beladung steht, während ein kleines Volumen des diskontinuierlichen Verfahren, in denen mehrere beladenen Adsorbens einer schnellen und intensiven feststehende, mit Adsorptionsmittel gefüllte Behälter Regeneration ohne nachfolgende Trocknung und alternierend in einem Arbeitszyklus an die Zu- und Kühlung unterzogen wird, ist eine wesentliche VerAbleitungen des zu behandelnden Gases, des De- einfachung der Umschaltvorrichtung gegeben, weil Sorptionsmittels, des Kühlmittels u. dgl. angeschaltet 65 stets nur ein Schaltschritt auszuführen ist.
werden, von großem Vorteil. In der ruhenden, fest- Gegenstand der Erfindung ist ein Adsorptionsstehenden Aktivkohleschicht ist die Gefahr der Staub- apparat zur kontinuierlichen Abscheidung von bildung durch Abrieb am Adsorbens am geringsten. Dämpfen aus Gasen an festliegenden Adsorber-

schichten, die zusammen mit wärmespeichernden Schichten in konzentrisch um eine vertikale Achse angeordneten Adsorbern untergebracht sind, die zwei koaxialen gegeneinander gasdichten Kammern mit je einem Anschluß zur Zuleitung bzw. Ableitung des zu behandelnden bzw. des behandelten Gases parallelgeschaltet sind, wobei die Adsorber mittels einer durch die Kammerwände gasdicht geführten drehbaren Welle mit hohlen, als Zu- und Ableitung für das Adsorptionsmittel dienenden Enden und durch von den Hohlteilen der Welle seitlich abzweigenden, mit der Welle starr verbundenen Rohren alternativ in die Adsorption oder Desorption geschaltet werden.

Der erfindungsgemäße Adsorptionsapparat ist dadurch gekennzeichnet, daß die Welle axial verschiebbar ist und daß die mit der Welle starr verbundenen Rohre in federnden Flanschen enden und daß die Mündungen der Adsorberanschlüsse auf zwei in einer Ebene liegenden konzentrischen Kreisen angeordnet sind.

In den Fig. 1 und 2 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung schematisch in einem vertikalen und einem horizontalen Schnitt beispielsweise dargestellt.

Fig. 1 ist eine vollständige Anlage zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in vertikalem Schnitt;

F i g. 2 ist ein horizontaler Schnitt durch die Anlage gemäß F i g. 1 längs der Linie II-II.

In der Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Adsorptionsanlage in einer Ausführungsform dargestellt, welche bei einer gedrängten und nach außen völlig geschlossenen Bauart alle Zusatzgeräte, wie ein Filter, einen Kühler und ein Fördergebläse für das zu behandelnde Gas, sowie einen Kondensator und einen Abscheider für die Aufarbeitung des Desorbat-Dampfgemisches enthält. Diese Zusatzgeräte und das Getriebe für die Drehung der Umschaltwelle sind unterhalb der Adsorberzellen angeordnet.

Acht Adsorber 1, deren Gehäuse kreisringsegmentförmigen Querschnitt haben, sind zu einem Hohlzylinder zusammengesetzt. In jedem Adsorber ruht eine Adsorptionsmittelschicht 2 auf einer Schicht wärmespeichernden Materials 3, das auf einem gasdurchlässigen Boden 4 angeordnet ist. Die Adsorber haben in ihren oberen Stirnseiten zweckmäßig mit Flanschen versehene Öffnungen, die auf einem Kreis liegen.

Auf der Innenseite des von den Adsorbern gebildeten Hohlzylinders hat jeder Adsorber unterhalb des Siebbodens 4 eine seitliche Öffnung 6, von der aus ein Rohr 7 nach oben bis in die Ebene der oberen Adsorberöffnungen hochgezogen ist und dort in einem Flansch 8 endet. Zwischen den Rohren und der Innenwand der Adsorberzellen ist die Tasse 9 einer Tauchdichtung angeordnet. Diese wird durch einen Rohranschluß 10 mit Wasser bis zu dem Überlauf 11 gefüllt.

In der Achse des Hohlzylinders ist die Welle 12 des Schaltorgans angeordnet. Sie besteht aus einem Rohr, das durch eine Wand 13 unterteilt ist. Diese Hohlwelle sitzt auf dem Getriebe 14 und ist am unteren Ende mit Öffnungen 15 versehen und von einer dampfdichten Kammer 16 umgeben, von welcher ein Verbindungsrohr 17 zur Kondensationsanlage seitlich abgezweigt. Die Welle ist in dieser Kammer und am oberen Ende im Deckel des Schaltorgans dampfdicht und drehbar sowie axial beweglich in Stopfbuchsen 18 gelagert.

Auf der Welle ist eine Glocke 19 befestigt, deren zylindrischer Teil in die Tasse 9 eintaucht und die dichte Trennwand zwischen den beiden Schaltorganen bildet. Unterhalb der Glocke münden die von den unteren Adsorberöffnungen ausgehenden Rohre 7. Außerhalb der Glocke liegen die oberen Adsorberöffnungen 5.

Vom oberen Teil der Hohlwelle zweigt ein Rohr 20 seitlich ab, das in einen Federbalg 21 mit dem

Ίο Flansch 22 endet. Dieser Flansch liegt auf dem Kreis der oberen Adsorberöffnungen 5. Unterhalb der Glocke 19 ist ein Kanal 23 angeordnet, der den Federbalg 24 mit dem Flansch 25 und das untere Teil der Hohlwelle verbindet. Der Flansch liegt auf dem Radius der Mündungsflansche 8 der Rohre 7.

In der in den Figuren gezeigten Schaltstellung befindet sich der rechte Adsorber in der Desorption. Der Dampf strömt aus einer nicht dargestellten Leitung durch das obere Teil der Hohlwelle 12 über das Rohr 20 durch den Adsorber abwärts, sodann im Rohr 7 aufwärts und über den Kanal 23 und durch das untere Teil der Hohlwelle durch die öffnungen 15, die Kammer 16 und die Verbindungsleitung 17 zum Kondensator 30. Das Kondensat gelangt durch die Leitung 31 zum Scheider 32 aus welchem als obere Schicht das Desorbat durch Leitung 33, als untere Schicht durch Leitung 34 Wasser abgezogen werden. Wenn der aus der Abluft wiederzugewinnende Stoff ganz oder teilweise wasserlöslich ist, tritt an die Stelle des Abschneiders eine andere bekannte Vorrichtung zur Aufarbeitung des Desorbatwassergemisches.

Die übrigen sieben Adsorber stehen in der Beladung und sind über das Schaltgehäuse bezüglich des Gasweges parallelgeschaltet. Das zu behandelnde Gas tritt durch den Anschluß 40 in die Anlage ein, wird zunächst durch ein Filter 41 und einen Kühler 42 geführt und dann von dem Gebläse 43 in dem Raum unter der Glocke 19 geführt. Aus diesem Raum verteilt es sich auf die Adsorber und strömt durch die Rohre 7 abwärts, durch die wärmespeichernde Masse und das Adsorbens aufwärts, gelangt durch die oberen Adsorberöffnungen 5 in den Raum II zwischen Gehäuse und Glocke und verläßt gereinigt die Anlage über den Stutzen 44.

Zur Umschaltung der Anlage wird die Dampfzufuhr unterbrochen. Dann wird vom Getriebe die Welle angehoben, in die nächste Schaltstellung gedreht und wieder gesenkt.

Der Schaltimpuls wird von einem Konzentrationsmesser 50, welcher das Durchbrechen von zu adsorbierenden Stoffen durch einen Adsorber anzeigt, gegeben. Das Luftprobenahmerohr 51 für dieses Meßgerät ist an einem von der Umschaltwelle ausgehenden Arm 52 befestigt und wird von diesem über die Austrittsöffnungen 5 der Adsorberzellen im Takt der Schaltbewegung hinweggeführt.

Die Darstellung des Armes in der A b b. 1 soll diese Anordnung schematisch zeigen. In der Anlage selbst ist dieser Arm gegenüber dem Rohr 20 um den einer Schaltbewegung entsprechenden Winkel versetzt, derart, daß das Meßgerät dem Verbindungsrohr 20 vorausläuft. Demgemäß wird der Schaltimpuls von dem Meßgerät dann gegeben, wenn in dem der Regeneration am nächsten stehenden Adsorber die optimale Beladung errreicht ist.

Die Zahl der in den erfindungsgemäßen Anlagen eingebauten Adsorber wird zweckmäßig so gewählt,

daß wenigstens ²h bis ³U des insgesamt eingesetzten Adsorptionsmittels in der Beladung stehen, während die übrigen Ve bis ¹Zi der Desorption durch Ausdampfen unterzogen werden. Demgemäß beträgt die Zahl der Adsorber mindestens drei, im allgemeinen sechs bis zwölf.

Um auch bei größeren Anlagen die Geschwindigkeit und Intensität der Regeneration zu gewährleisten, können an jeder Kammer des Schaltorgans zwei seitlich von der Welle abzweigende und eventuell um 180° zueinander versetzte Rohre vorgesehen werden, so daß stets zwei Adsorberzellen in der Desorption stehen.

Claims

Patentansprüche:

1. Adsorptionsapparat zur kontinuierlichen Abscheidung von Dämpfen aus Gasen an festliegenden Adsorberschichten, die zusammen mit wärmespeichernden Schichten in konzentrisch um eine vertikale Achse angeordneten Adsorbern untergebracht sind, die zwei koaxialen gegeneinander gasdichten Kammern mit je einem Anschluß zur Zuleitung bzw. Ableitung des zu behandelnden bzw. des behandelten Gases parallelgeschaltet sind, wobei die Absorber mittels einer durch die Kammerwände gasdicht geführten drehbaren Welle mit hohl als Zu- und Ableitung für das Adsorptionsmittel dienenden Enden und durch von den Hohlteilen der Welle seitlich abzweigenden, mit der Welle starr verbundenen Rohren alternativ in die Adsorption oder Desorption geschaltet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (12) axial verschiebbar ist und daß die mit der Welle starr verbundenen Rohre in federnden Flanschen enden und daß die Mündungen (5, 7) der Adsorberanschlüsse auf zwei in einer Ebene liegenden konzentrischen Kreisen angeordnet sind.

2. Adsorptionsapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorber kreissegmentartig um die Achse angeordnet sind.

3. Adsorptionsapparat nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, gekennzeichnet durch öffnungen (IS) am hohlen unteren Ende der Welle (12) und die das untere Ende der Welle dampfdicht umgebenden Kammer (16) mit einem Verbindungsrohr (17) zur Kondensationsanlage (30).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen