DE1544065A1 - Adsorptionsvorrichtung - Google Patents

Description

• Adsorptionsvorricntun ; Die Erfindung betrifft eine Adsorptionsvorrichtung f'ür Gase aus hintereinandergeschalteten Adsorbereinheiten und Wcirmeaustauschereinheiten.
• Adsorptionsvorrichtungen dieser Art werden zur Adsorption von Gasen verwendet, bei denen grosse adsorptions- und/oder Zerfallswärmen auftreten und bei denen demzuf'olge zur Erreichung eines guten Adsorptionsgrades zwischen den einzelnen Adsorptionsstufen gekühlt werden muss. Die bekannten Adsorptionsvorricntungen bestehen aus selbständigen Baukörpern, die durch ein Leitungssystem fUr den Transport des Gases untereinander verbunden ist. Diese Bauweise ist aber nicht nur sehr aufwendig, weil sie für jeden Kbrper ein besonderes Gehäuse eriordert, sondern beansprucht auch eine relativ grosse Grundfläche, die bei dem gedrängten Aufbau der modernen chemischen und kerntechnischen Anlagen, innerhalb derer diese Vorrichtungen gewöhnlich eingesetzt wordene nicht vorhanden ist. Sollen die einzelnen Eaukörper dagegen übereinander angeordnet werden, so ist dafür ein besonderes Gestange als Halterung erforderlich, an dem die Baukörper aufgehängte bzw. in dem sie gelagert werden können. Aber auch dieses Gestänge muss eigens gefertigt werden, und erhöht damit die Anlagenkosten. Einen nicht unwesentlichen fertigungstechnischen Aufwand stellen in diesern Zusammenhang die zwischen den Verbindungsleitungen und den Stirnflächen der Adsorber und Warmeaustauscher anzubringenden Übergangsstücke dar, die, soll eine günstige Gasbeaufschlagung der einzelnen Vorrichtungen erreicht werden, konisch ausgebildet und speziell angepass-werden mussen.
• Durch diese nachteilige Bauweise wird in dem ganzen System ein Druckverlust erzeugt, der gewöhnlich nur durch Einbau zusätzlicher und kostspieliger Druckerhöhungsvorrichtungen überwunden werden kann.
• Diese Nachteile werden bei dem Erfindungsgegenstand dadurch beseitigt, dass die zur Gasstromrichtung gekehrten Stirnflächen 3 der Adsorbereinheiten l und Wärmeaustauschereinheiten 2 ohne Trennwand und Querschnittsverengung ineinander übergehen, und dass die in dieser Weise miteinander in Verbindung stehenden Aöscrbereinheiten von einem gemeinsamen Aussenmantel 4 umgeben sind.
• Durch diese fortschrittliche Bauweise wird eine Zusammenfassung der Adsorber-und Warmeaustauschereinheiten erreicht, derart, dass der Gasstrom unmittelbar von der einen in die andere Baueinheit übertritt, wodurch nicht nur die Bedingung einer Richtungsänderung des Gasstromes entfällt, wie sie bei den bekannten hintereinandergeschalteten Vorrichtung dann gegeben istj wenn die Einzelaggregate aus Gronder, der Raumerspa@@ @t ihren Längsachsen parallel zueinander angeordnet sindj sondern auch eine bessere Gasbeaufschlagung und damit gunstigere Ausnutzung der eingebauten Adsorptions-und Heizflächen erzielt werden.
• Die einzelnen Baueinheiten lassen sich beispielsweise durch Verschweissenoder durch Verschrauben über Flansche so miteinander verbinden, dass sie einen gemeinsamen Aussenmantel besitzen.
• Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Vorrichtung besteht darin, dass sie die Anordnung der Adsorbereinheiten und Wärmeaustauschereinheiten in beliebiger Reihenfolge ermöglicht, wobei die Adsorbereinheiten auch mit verschiedenen Adsorptionsmitteln, z. B. Silikagel, Aktivkohle und Molekularsieben, gefUllt sein können. So lassen sich die verschiedenen Einheiten sowohl abwechselnd hintereinander-als auch in Gruppen nach dem Baukastenprinzip hintereinanderschalten, wodurch allen verfahrenstechnischen Gegebenheiten Rechnung getragen werden kann.
• Gemäss einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes sind die Kühlmittel durchströmten Rohre der Wärmeaustauschereinheiten quer zur Strbmungsrichtung des Gases angeordnet, wodurch in einfacher Weise die Verwirklichung des Kreuzstromprinzips ermöglicht wird.
• Dabei können die eingebauten Rohre zur Verbesserung des Wärmeübergangs vorzugsweise mit Quer-oder Lkngsrippen versehen sein.
• Da der freie Querschnitt eines solchen WSrme~ austauschers auch bei der dichtest möglichen Packung der eingebauten Rohre gewdhnlich grdsser ist as derjenige der angrenzenden, die gleichen äusseren Abmessungen aufweisenden Adsorber, hat sich als vorteilhaft erwiesen, durch Einbau besonderer Verdrkngungskörper in die Wärmeaustauscher deren freien Querschnitt so zu verkleinern, dass eine wesentliche Geschwindigkeitssteigerung des durchtretenden Gases und damit ein turbulenter Stromungszustand erreicht wird, der einen besseren Wärme-Ubergang zur Folge haut, Dadurch wird es möglich, auf die dichteste Packung der Rohre zu verzichten und eine wesentliche Einsparung an eingebauter Heizfläche zu erzielen.
• Die Anordnung der Verdrängungskorper, die beispilsweise-hohl sein und aus Blech bestehen können, innerhalb eines Wärmeaustausehers ist an sich beliebig, jedoch vorzugsweise zur Erzielung einer möglichst gleichmassigen Beaufsehlagung der Rohre mit Gas symmetrisch zur Aggregatachset Ausserdem hat es sich zur Verringerung des Druckverlustes als günstig erwiesen, die Verdrängungskörper an den Anström-und Abstromseiten des Gases tropfenförmig auszubilden ader zumindest abzurunden.
• In der Zeichnung sind Ausführungsbeispile der Erfindung schematisch dargestellt. Es sind : Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer aus Adsorbereinheiten und Wärmeaustauschereinheiten bestehendenBaugruppe..
• Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der längs der Linien A-B und C-D geschnittenen Baugruppe in Fig. 1, ohne Gasein-und Gasaustrittsstutzen und Aussenmantel und Fig. 3 eine Ansicht eines geschnittenen Wärmeaustauschers in Richtung E in Fig. 2 mit einem eingebauten Verdrängungskdrper, Die in Fig. 1 dargestellte Baugruppe besteht aus je zwei abwechselnd hintereinandergeschalteten Adsorbereinheiten 1 und Wärmeaustauschereinheiten 2, die an den aufeinanderstossenden Kanten 15 so miteinander verschweisst sind, dass sie einen gemeinsamen gasdichten Aussenmantel 16 bilden, der beispielsweise aus Stahlblech besteht. An den beiden Enden der Baugruppe sind mittels Flansche 12 Ubergangsstücke 10 angebracht, die durch die Flanschdichtungen 17 gasdicht mit der Baugruppe in Verbindung stehen. Die Ubergangsstücke 10 verjüngen sich zum Gaseintrittsende 8 und Gasaustrittsende 9 bis auf die Durchmesser der angeschlossenen, nicht dargestellten Rohrleitungen, mit denen sie durch die Flansche 11 verbunden sind. Die Rohre 5 der Wärmeaustauscher 2 sind quer zu der durch Pfeile angedeuteten Gasdurchstromungsrichtung angeordnet und liegen parallel zueinander. Dem somit in jeder Einheit befindlichen Rohrregister 7 wird über die seitlichen Taschen 13 und die daran befestigten Rohrstutzen 14 Kühlmittelflüssigkeit zugeführt bzw. entnommen..
• Der Darstellung in Fig. 2 ist der innere Aufbau der in Fig. 1 gezeigten Baugruppe zu entnehmen. Innerhalb dieser Baugruppe gehen die an sich beliebig langen und untereinander auch nicht unbedingt gleich langen Baueinheiten ohne Trennwände längs der Stirnseiten und ohne Querschnittsverengung ineinander über, wobei Adsorptionsmittel 4, z. B. Aktivkohle, und Rohrregister 7 aufeinander folgen. Damit ist nichet mur eine intensive Kühlung des Gases erreicht, sondern auch eine klare funktionelle Trennung der für eine mit gutem Wirkungsgrad arbeitende Adsorptionsvorrichtung erforderlichen Aggregate.
• Aus Fig. 3 ist die Anordnung eines Verdrängungskörpers 6 zwischen den Rohrreihen einer Wärmeaustauschereinheit zu entnehmen. Der Verdrängungskörper 6 ist bei dieser Ausführungsform ein parallel zu den Rohren angeordneter, von den Wanden 18, 19, 20 umsehlossener, quaderförmiger Körper, der für die Gasströmung einen Totraum darstellt, dessen parallele Wände von der-äusseren Umgrenzung des gasdurchströmten Raumes vorzugsweise eineagleichen Abstand haben. Sein über die gesamte Länge des Wärmeaustauschers konstanter Querschnitt ist so gewahlt, dass bei der bestimmten Gasmenge, mit der der Adsorber in der Zeiteinheit beaufschlagt wird, die Gasströmung im freien Querschnitt des Wärmeaustauschers turbulent ist.
• 11 Patentansprüche 2 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

1. PatentanprUche 1. Adsorptionsvorrichtung fUr Gase, aus hintereinandergeschalteten Adsorbereinheiten und Wärmeaustauschereinheiten, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Gasstromrichtung gekehrten Stirnflächen (3) der Adsorbereinheiten (1) und Wärmeaustauscheinheiten (2) ohne Trennwand und Querschnittsverengung ineinander Ubergehen, und dass die in dieser Weise miteinander in Verbindung stehenden Adsorbereinheiten und Wärmeaustauschereinheiten von einem gemeinsamen Aussenmantel (16) umgeben sind.
2. 2. Adsorptionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Adsorptionsmittel in den Adsorbereinheiten (1) verschiedenartig sind.
3. 3. Adsorptionsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Adsorbereinheiten (1) und Wärmeaustauschereinheiten (2) abwechselnd angeordnet sind.
4. 4. Adsorptionsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, in Gruppen hintereinandergeschaltete Adsorbereinheiten (1) mit mindestens einer Wärmeaustauschereinheit (2) kombiniert sind.
5. 5. Adsorptionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Adsorbereinheiten (1) und Wärmeaustauschereinheiten (2) längs der aneinanderstossenden Seitenkanten (15) ihrer Aussenwände miteinander gasdicht verschweisst sind.
6. 6. Adsorptionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Adsorbereinheiten (1) und Wärmeaustauschereinheiten (2) an den benachbarten Seitenkanten (15) ihrer Aussenwande mit Flanschen (12) versehen sind, die miteinander gasdicht verschraubt sind.
7. 7. Adsorptionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die von Kühlmittel durchströmten Rohre (5) der Wärmeaustauschereinheiten (2) quer zur Strömungsrichtung des aus den Adsorbereinheiten (1) austretenden Gases angeordnet sind.
8. 8, Adsorptionsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeaustauscherrohre (5) berippt sind.
9. 9. Adsorptionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem freien Querschnitt der Wärmeaustauschereinheiten mindestens ein von dem hindurchtretenden Gas angestromter, eine turbulente Gasströmung bewirkender Verdrängungskorper angeordnet ist.
10. 10, Adsorptionsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängungskörper (6) innerhalb der Wärmeaustauschereinheit (2) ein durch die Wände (18, 19, 20) abgetrennter, von dem Gas nicht durchströmter Raum ist.
11. 11. Adsorptbnsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Gasstrom zugewandten und abgewandten Stirnflächen des Verdrängungskörpers (6) abgerundet, vorzugsweise tropfenförmig ausgebildet sind.

    L e e r s e i t e