DE1544113A1 - Method and device for regenerating an adsorbent - Google Patents
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Description
DR, E. WIEGAND 2000 HAMBURG 1, · * 10· W MÖNCHEN BALLI-NDAMM-2.6DR, E. WIEGAND 2000 HAMBURG 1, · * 10 · W MÖNCHEN BALLI-NDAMM-2.6
DIH-ING. W. NIEMANN telefon= 330475 DIH-ING. W. NIEMANN phone = 330475
HAMBURG - 1C//11OHAMBURG - 1C // 11O
IU 22 470/66 A/Wo IU 22 470/66 A / week
Rimer tYlanufaeturing Company, Limited, Ulhitchurch, Cardiff, Wales (England)Rimer tYlanufaeturing Company, Limited, Ulhitchurch, Cardiff, Wales (England)
Verfahren und Vorrichtung zum Regenerieren eines Adsorptionsstoffes« Method and device for regenerating an adsorbent «
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Regenerieren eines adsorbierenden Stoffes, beispielsweise wenn gasförmige Mischungen durch das kontinuierliche Entfernen eines oder mehrerer Komponenten aus einem Gasstrom fraktioniert werden. Insbesondere ist das Verfahren auf den Regenerationszyklus des bekannten Verfahrens zum Absorbieren und dadurch Trennen von Komponenten eines Gasstromes vermittels einer Berührung mit einem absorbierenden Material anwendbar, und diejenigen absorbierenden Stoffe, die allgemein im Gebrauch sind, sind Silikagel, Aluminiumoxyde, harte Glasperlen mit mikrofein« poröser Struktur aus kiesslgurähnlicher Substanz und Molekularsiebe,The invention relates to a method and a Device for regenerating an adsorbent substance, for example when gaseous mixtures through the continuous Removing one or more components from a gas stream are fractionated. In particular, that is Method on the regeneration cycle of the known method for absorbing and thereby separating components of a gas stream by means of contact with a absorbent material is applicable, and those absorbent materials which are commonly in use are Silica gel, aluminum oxides, hard glass beads with a microfine, porous structure made from a substance similar to pebbles and Molecular sieves,
Die haute bekannten Verfahren des Trocknens von Strömen au· komprimierter Luft und gasförmigen WischungenThe most well-known methods of drying Flow of compressed air and gaseous wipes
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und weiterhin von l/erfahren der Abtrennung von Verschmutzungen oder Hauptbestandteilen, beispielsweise Sauerstoff, Wasserstoff, Stickstoff und Kohlendioxyd in diesen Strömen verfallen allgemein in zuiei Kategorien, soweit sie sich auf das System beziehen, das für die Regeneration dee Adsorptionsmittel verwendet ujirde Nämlichj uiärmefreie Regeneration oder Reaktivierung des adsorbierenden Materials, uiie es beispielsweise in der britischen Patentschrift Nr0 850 443 beschrieben ist sowie ein älteres bekanntes Verfahren bei welchem an das Adsorptionsmaterial vermittels Elektrizität, Gas oder Wasserdampf erhitzer Uiärme angelegt wird. Die beiden obengenannten Systeme haben ihre ihnen eigenen Nachteile· Die obengenannte wärmefreie Technik erfordert einen Gegenstrom des fließenden Hauptproduktee in sehr bemerkenswerten Proportionen, wie durch die Gleichung dargestellt ist, die in der britischen Patentschrift Nr. 850 Seite 5 gegeben ist. Dies stellt einen vollständig verlorenen Teil dee komprimierten Hauptbestandteiles dar, und bei der Anwendung von Trocknung von komprimiertem Gas wird dae gesamte Verfahren weniger wirtschaftlich je niedriger der Druck ist, wie durch die vorgenannte Gleichung dargestellt ist.and further by l / out the separation of dirt or major constituents, such as oxygen, hydrogen, nitrogen and carbon dioxide in these streams fall generally in zuiei categories, as they relate to the system, the dee for the regeneration of adsorbents used ujird e Nämlichj uiärmefreie regeneration or reactivation of the adsorbent material, as described, for example, in British Patent No. 0 850 443 and an earlier known method in which heat is applied to the adsorbent material by means of electricity, gas or steam. Both of the above systems have their own drawbacks. The above heat-free technique requires countercurrent flow of the main flowing product in very remarkable proportions, as shown by the equation given in British Patent No. 850 page 5. This represents a completely lost part of the main compressed component, and when using compressed gas drying, the lower the pressure the less economical the whole process becomes, as shown by the above equation.
Die Nachteile der Reaktivierung durch Wärm· eind hauptsächlich die Kosten der Verwendung von Urne für die Reaktivierung und die Notwendigkeit dt· Kühlen« de· adsorbierenden Wateriale bevor ·■ wirk···) und wijttehaftlieh The disadvantages of reactivation by heat and mainly the cost of using urns for reactivation and the need to cool down the adsorbent materials before actually and economically
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Feuchtigkeit adsorbieren kann oder eine Trennung von Gasen erreichen läßt. Dieses Verfahren benötigt daher lange Trocknungs-Arbeitsvorgänge, so daß Zeit vorhanden ist, das Adsorptionsmittel zu erwärmen und dann abzukühlen. Dies erfordert mehr Adsorptionsmittel und eine größere und infolgedessen teurere Auerüstung zur Aufnahme des Adsorptionsmittel. Can adsorb moisture or separate gases can achieve. This method therefore requires long drying operations, so that there is time heat the adsorbent and then cool it. This requires more adsorbent and larger and consequently more expensive equipment to contain the adsorbent.
Das Trocknen durch Abkühlen von komprimierter Luft oder anderen gasförmigen Strömen wird weiter ebenfalls benutzt, und, obgleich es von Interesse ist, den Wirkungsgrad des Verfahrens der vorliegenden Erfindung mit dem Wirkungsgrad des Trocknens durch Kühlen zu vergleichen, sind die beiden methoden , soweit es ihre Arbeitsweise betrifft, natürlich vollständig verschieden voneinander.Drying by cooling compressed air or other gaseous streams is further also and, although of interest, the efficiency of the process of the present invention with the Comparing the efficiency of drying by cooling are the two methods as far as their working methods are concerned concerns, of course, completely different from each other.
In seinem allgemeinsten Konzept besteht die Erfindung in einem Verfahren zum Regenerieren eines adsorbierenden Stoffes nach der Verwendung des adsorbierenden Stoffes zum Trocknen oder Fraktionieren einer gasförmigen Mischung, und das Verfahren besteht darin, den Druck in einem Behälter, der das adsorbierende material enthält unter den Atmosphären-Druck zu reduzieren, und das Adsorptionsmittel durch die Einwirkung des Vakuums zu regenerieren.In its most general concept, the invention consists in a method of regenerating an adsorbent material after using the adsorbent material for drying or fractionating a gaseous mixture, and the process consists in increasing the pressure in a container, which contains the adsorbent material to reduce under atmospheric pressure, and the adsorbent regenerate through the action of the vacuum.
Vorzugsweise bildet das Regenerationsverfahren einen Teil eines Trocknungsverfahrene oder des Fraktiontarens gasförmiger Mischungen, wobei wenigstens zwei ein Adeorptionemit tel enthaltende Behälter oder Kessel verwendet werden,Preferably the regeneration process forms part of a drying process or fraction taring gaseous Mixtures, at least two of which have adsorption tel containing containers or boilers are used,
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von denen das eine oder das andere vermittels Einwirkung des Vakuums regeneriert wird, während das andere jeweils zum Trocknen oder Fraktionieren der gasförmigen Mischung durch Adsorption verwendet wird. $it Druckluft arbeitende Trocknungsanlagen, welche zwei Kessel oder zwei Behälter verwenden, vcn denen der eine die komprimierte Luft durch Adsorption von Wasserdampf trocknet, während das andere regeneriert wird, sind bekannt und werden daher im einzelnen nicht beschriebene Diese Trocknungsanlage! enthalten Ventile, die entweder von Hand oder gemäß einem Zeitzyklus automatisch betätigbar sind, so d'aö zu geeigneten Zeitpunkten eine Überuechselung in den Funktionen der beiden Behälter vorgenommen werden kann. Zum selbsttägigenden Arbeiten sind pneu in atische oder elektrische Steuer- oder Regel-Mittel für die Umschalt-Ventile verwendbar.one or the other of which by means of action the vacuum is regenerated, while the other is used to dry or fractionate the gaseous mixture is used by adsorption. $ with compressed air Drying plants which use two kettles or two tanks, one of which has compressed air through Adsorption of water vapor dries while the other is being regenerated are known and will therefore be described in detail not described this drying system! contain valves, which can be operated either manually or automatically according to a time cycle, so d'aö at suitable times a change in the functions of the two containers can be made. To work independently there are pneumatic or electrical control or regulating means can be used for the switchover valves.
Ein beliebiger wirtschaftlicher Zeitzyklus, um sich den einzelnen Erfordernissen der Anuendung anzupassen, kann bei dem Verfahren der Erfindung verwendet werden, und als idealer Kompromiss haben sich 10 bis 20 MinutenAny economic time cycle to yourself adapt to the individual requirements of the application, can be used in the method of the invention, and the ideal compromise is 10 to 20 minutes
·.·. η erwiesen, wenn Druckluft und gasförmige üflischung getrocknet werden, wobei die üblichen obengenannten Adsorptionsmittel verwendet werdeni, während für die Abtrennung von Gasen der ZeitzyklUE auf 4D bis 120 Sek. in Abhängigkeit von der Art und des Prozentgehaltes der Komponenten oder der Verschmut/unysbestnndteile, die in dem Gasstrom abgetrennt uiLM den so] Jen, vorkürzt werden kann«·. ·. η proven when compressed air and gaseous oil mixture are dried the usual adsorbents mentioned above are used, while for the separation of gases the Time cycle on 4D up to 120 seconds depending on the type and the percentage of the components or the contamination / unys-constituent parts, which can be cut off in the gas stream and can be shortened to so] Jen «
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Da die Regeneration des Adsorptionsmittels vorgenommen utarden kann, ohne daß die Verwendung won Wärme oder von Rückstrom oder einer Reinigung notwendig istf ist das Verfahren billig, und es tritt kein Abfall oder Verlust des primären Fli80eczeugnisses ein. Infolgedessen wird eine sehr große Verbilligung der Uiartungs- oder Arbeitskosten gegenüber der vorgenannten Regenerationsmethoden erhalten. Eine Vorrichtung zum Trocknen von Gasen mit weniger Abnutzung und Beanspruchung der Ventile kann überdies zufolge eines weniger häufigen Überwechselungszyklus geschaffen sein als es bei anderen ohne UJärmsjarbeitenden Fraktionierverfahren möglich ist. Natürlich kann, mann es gewünscht wird, sine Erwärmung oder ein Rückstrom zusätzlich zu der Regeneration durch Vakuum verwandet werden, jedoch wurde gefunden, daß befriedigende Ergebnisse erhalten werden können, wenn eine Regeneration allein durch Vakuum benutzt wird.Since the regeneration of the adsorbent can utarden made without the use of heat or won by backflow or cleaning is necessary for the method is cheap, and there is a no waste or loss of primary Fli80eczeugnisses. As a result, a very large reduction in maintenance or labor costs compared to the aforementioned regeneration methods is obtained. Apparatus for drying gases with less wear and tear on the valves can also be provided as a result of a less frequent changeover cycle than is possible with other non-annoying fractionation processes. Of course, if desired, heating or backflow can be used in addition to regeneration by vacuum, but it has been found that satisfactory results can be obtained using regeneration by vacuum alone.
Das Verfahren der Erfindung verwendet vorzugsweise sin Teil« oder Grobvakuum, welches an das gesättigte Adsorptionsmaterial in einem vollständig geschlossenen Behälter ohne die Verwendung irgendeines Reinigungsgases oder äußerer Uiarme angelegt wird, und der Gas» oder Feuchtigkeitsgehalt des Adsorptionsmittels wird einfach durch da· Arbeiten de· Vakuums bii zu einem Zustand reduziert, in welchem ·· geeignet ist, Feuchtigkeit zu ed-•orbieren und oder selektiv Gase zu entfernen unmittelbar The method of the invention preferably uses a partial or rough vacuum which is applied to the saturated adsorbent material in a fully closed container without the use of any purge gas or external arms, and the gas or moisture content of the adsorbent is increased simply by operating the vacuum bii reduced to a state in which ·· is suitable to ed- • orieren moisture and / or selectively to remove gases immediately
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wenn der Gasstrom auf den genannten Behälter in Übereinstimmung mit einem vorher ausgewählten Umschaltzyklus umgeschaltet ujir'd, wobei zwei oder mehr Behälter benutzt uierden.when the gas flow to said container is switched in accordance with a preselected switching cycle ujir'd using two or more containers.
Das zum Regenerieren des Adsorptionsmittels verwendete Vakuum kann über einen weiten Bereich verändert und in Übereinstimmung mit dem Ausmaß der Sepefcation von Gasen und / oder des erforderlichen Trocknungsausmaßes eingestellt werden. Diese Einstellung kann dadurch vorgenommen werden, daß eine kleine (Klenge des fließenden Primär-Erzeugnisees in den Behälter zurücksickert, der das zu regenerierende Adsorptionsmittel enthält. Bei einer abgewandelten Ausführungsform kann diese Einstellung durch Gas vorgenommen werden, das aus einer anderen Quelle erhalten wird, oder durch eine Einstellung, die an einer Pumpe vorgenommen wird, welche das Vakuum erzeugt.That used to regenerate the adsorbent Vacuum can be varied over a wide range and in accordance with the degree of sepefcation of gases and / or the required degree of drying will. This adjustment can be made by inserting a small (sound of the flowing primary product in seeps back into the container containing the adsorbent to be regenerated. In a modified embodiment, this setting can be made by gas obtained from another source or by an adjustment made on a pump, which creates the vacuum.
Das Ausmaß der Einsparung an laufenden Kosten kann mit Bezug auf den Wegfall äußerer Wärme im Vergleich zu den bekannten methoden, bei denen Ulärmeregeneratian verwendet wird, leicht erkannt werden. Das Einsparen an laufenden Kosten kann ebenfalls leicht erkannt werden, wenn da· vor« liegende Verfahren mit dem vorgenannten wMffmeloten Regenerationeverfahren verglichen wird, welche· ein Rückströmen vermittels der primären fließenden Erzeugnisse· verwendet*The extent of the savings in running costs can be compared with the elimination of external heat known methods in which Ulärmeregeneratian is used will be easily recognized. The savings in running costs can also be easily recognized if lying process is compared with the aforementioned wMffmeloten regeneration process, which · a backflow by means of the primary flowing products · used *
Weiterhin ist ersichtlich, daß in «einer *inf«ch*ten Auerührungefarm de» Verfahren dar E*rfi.nduftg da?in bitten!*It can also be seen that in "an * inf" ch * th Implementation farm de »procedure to ask for E * rfi.nduftg! *
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ein Adsorptionsmittel in einem Behälter zu regenerieren) indem an den Behälter ein Teilvakuum angelegt wird, und zum Trocknen mit etwa 1,4 m Druckluft je Minute bei ca, 24 hat sich herausgestellt, dai3 eineVakuumpumpe von etwa 1/2 P.S. eine Regeneration des Adsorptionsmaterials zu einem Ausmaß ermöglicht, wobei dem ein nachfolgendes Trocknen des primären Fließmittels einen Teupunkt von mehr als minus 30° C bei Atmosphären-Druck ergibt. Natürlich kann statt der Verwendung einer Vakuumpumpe ein Dampfinjektor oder eine andere bekannte Vakuumvorrichtung verwendet ujerdeno to regenerate an adsorbent in a container) by applying a partial vacuum to the container, and for drying with about 1.4 m compressed air per minute at approx to an extent that subsequent drying of the primary flux will result in a dew point greater than minus 30 ° C at atmospheric pressure. Of course, instead of using a vacuum pump, a steam injector or other known vacuum device may be used or the like
Die Erfindung ist am vorteilhaftesten für Adso'ptionsvorrichtungen anwendbar, die zwei oder mehr Behälter vertuenden, die im Zyklus arbeiten, um eine kontinuierliche Fraktionierung zu ergeben, die Erfindung kann jedoch bei einer abgewandelten Ausführungsform an einer Adsorptionsvorrichtung mit einem einzigen Behälter angewendet werden, wobei die Fraktioniertätigkeit während der Regeneration unterbrochen ist«The invention is most advantageous for adsorption devices applicable to the two or more tanks working in cycle to make a continuous one Fractionation, but the invention can be applied in a modified embodiment to an adsorption device with a single container, whereby the fractionation activity is interrupted during regeneration «
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nach« stehend auf die Zeichnung Bezug genommen, welche an Hand eines Ausführungsbeispieles ein Schema eines Trockners mit komprimierter Luft widergibt«For a better understanding of the invention, according to « reference is made to the drawing, which shows a diagram of a dryer with an exemplary embodiment compressed air reflects "
Der Trockner enthält zwei behälter QdBr Kessel 1 und 2, welche mit einem Trocknungsmittel gefüllt sind, und welche durch ein Rührwerk, wie dargestellt, miteinander verbundenThe dryer contains two containers QdBr boiler 1 and 2, which are filled with a desiccant, and which are connected to one another by an agitator, as shown
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Feuchtes komprimiertes Gas tritt in die Anlage vermittels eines Rohres 3 ein und tritt in den Behälter 1 durch ein Ventil 4 ein» Weitere Ventile 5 und 6 sind geschlossen, und ein Ventil 7 ist offene Zu trocknende Luft geht durch das Entfeuchtungsmaterial in dem Behälter 1 hindurch und ujird dehydratisiert und geht durch ein Rück« schlagventil 8 und ein Auslaßrohr 9 heraus, Weitere Rückschlagventile 11, 12 und 13 bleiben geschlosseneMoist compressed gas enters the system by means of a pipe 3 and enters the container 1 through a valve 4 »Further valves 5 and 6 are closed, and a valve 7 is open. Air to be dried passes through the dehumidifying material in the container 1 through and get dehydrated and go through a back " check valve 8 and an outlet pipe 9 out, more check valves 11, 12 and 13 remain closed
Eltuua 10 see. vor dem festgelegten t-nde des Trocknungszyklus wird das Ventil 7 geschlossen und das Ventil 14 geöffnet, um den behälter 2 über das Rückschlagventil 13 und ein Ventil 14 dnter Druck zu setzen, das dann geschlossen ujirdo Ds η η wird das Ventil 5 geöffnet und das Ven· til 4 yeschlcssen, und Luft wird durch den behälter 2 für den nächsten Trocknungszyklus verteilt.Eltuua 10 see. before the specified day of the drying cycle, valve 7 is closed and valve 14 is closed opened in order to put the container 2 under pressure via the check valve 13 and a valve 14, which is then closed ujirdo Ds η η the valve 5 is opened and the valve to 4 close, and air is passed through the container 2 for distributed over the next drying cycle.
Die Luft, die sich nun in dem im wesentlichen feuchten Trocknungsmittel in dem Behälter 1 befindet, uiird durch das Ventil 6 zur Atmosphäre herausgelassen, melchüs geöffnet wird, und das Gas und freie Feuchtigkeit durch ein Rückschlagventil 15 hindurch herausläßt. Eine nun arbeitende Vakuumpumpe 16 schließt dann das Ventil 15 und erzeugt in dem Behälter 1 einen Unterdruck, uiorauf sich eine Adsorption des feuchten Dampfes aus dem Trocknungsmittel ergibt, und sie vuird in einem Seperator 17 aufgefangen oder durch die Vakuumpumpe lü zur AtmosphäreThe air that is now in the essentially humid Desiccant is located in the container 1, uiird let out through the valve 6 to the atmosphere, melchüs is opened, and lets out the gas and free moisture through a check valve 15 therethrough. One now working vacuum pump 16 then closes the valve 15 and generates a negative pressure in the container 1, uiorauf adsorption of the moist steam from the desiccant results and it takes place in a separator 17 collected or by the vacuum pump lü to the atmosphere
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geleitete Per erzeugte Unterdruck regeneriert das Trocknungsmittel rechtzeitig für den nächsten Trocknungszyklus. The negative pressure generated by the Per regenerates the Desiccant in good time for the next drying cycle.
Abänderungen sind möglich. Beispielsweise kann ein Wasserdampfinjektor zum Auslassen oder eine weitere äußere Vakuumquelle statt der Vakuumpumpe 16 vorgesehen sein. Ein Vakuumpuffertank zum Speichern kann vorgesehen sein, um die notwendige Kapazität der Vakuumpumpe zu reduzieren, oder die Vakuumpumpe kann zeitlich so eingestellt sein, daß sie im erforderlichen Fall intermittierend arbeitet. Das System der Ventile kann verändert werdenoChanges are possible. For example, a steam injector can be used for discharging or another external one A vacuum source may be provided instead of the vacuum pump 16. A vacuum buffer tank for storage can be provided, to reduce the necessary capacity of the vacuum pump, or the vacuum pump can be timed so that that it works intermittently when necessary. The system of valves can be changed o
Eine Einstellung des Systems kann auf einfache Weise erreicht werden, und die am besten geeignete Zeitstellvorrichtung sind ein kleiner elektrisch betätigter Zeitstellmotor und eine Reihe von Nocken, weiche Mikro~ schalter betätigen, um die Sequenz der Ventilarbeitsvorgänge über den Zeitzyklus zu geben.Adjustment of the system can be achieved in a simple manner, and the most suitable timing device are a small electrically operated timing motor and a series of cams, soft micro ~ Operate the switch to set the sequence of valve operations to give over the time cycle.
Dps System kann natürlich ebenfalls zum Trocknen von Gasen, die nicht Luft sind, verwendet werden. Da» Arbeiten der Anlage zum Trennen von Gasen ist grundsätzlich das gleiche, wie wenn es zum Trocknen verwendet wird, Dedooh wird in. den Behältern ein geeignetes Adsorptionsmittel verwendet, um selektiv den gewünschten Bestandteil oder die gewünschte Komponente zu adsorbieren. Die Hersteller solcher Adsorptionsmittel kennen die Affinität verschiedener Typen und Grade von Trocknungemitteln für bestimmte Gase undDps system can of course also be used for drying Gases other than air can be used. There »work the system for separating gases is basically the same as when it is used for drying, Dedooh a suitable adsorbent is used in the containers, to selectively adsorb the desired ingredient or component. Manufacturers of such Adsorbents know the affinity of different types and degrees of desiccants for certain gases and
009827/U85009827 / U85
BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
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Es kann Uorkehrung für die Verwendung von Reinigungsluft zum Reinigen bzw. Bespülen der Behälter getroffen werden, obgleich ein solches Reinigen im Hinblick auf die Desorption unnötig ist, welche durch das Vakuum ermöglicht wird, lüenn Vorkehrung für die Verwendung von Reinigungeluft getroffen ist, können Heizmittel für sie vorgesehen sein.Provision can be made for the use of cleaning air to clean or rinse the containers although such cleaning is unnecessary in view of the desorption made possible by the vacuum provision will be made for the use of purifying air is taken, heating means can be provided for them.
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