DE1619851B2 - Vorrichtung zum trocknen von komprimiertem gas - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trocknen von komprimiertem Gas mit einem Wärmeaustauscher zur Kühlung und einem Kondensator zur Vortroeknung und mit einem eine Sorptionszone und eine Desorptionszone aufweisenden Trockner.

Beim Komprimieren eines Gases erhöht sich der Dampfdruck der im Gas enthaltenen Feuchtigkeit und damit die Taupunkttemperatur des Gases, die beim Ansteigen über die Umgebungstemperatur ein Kondensieren der Feuchtigkeit zur Folge hat. Um zu vermeiden, daß die kondensierte Feuchtigkeit oder Eisbildung zu Betriebsschwierigkeiten führen, ist es bekannt, das komprimierte Gas zu trocknen. Dabei durchströmt das zu trocknende Gas die Sorptionszone eines Trockners (US-PS 31 76 446) und wird vor Eintritt in die Sorptionszone von dem Gasstrom ein Teilstrom abgezweigt, der durch die Desorptionszone des Trockners geführt wird, um den Trockner zu regenerieren, worauf anschließend die Feuchtigkeit aus dem Teilluftstrom in einem Kondensator entfernt wird und der Teilluftstrom mit dem Hauptstrom vor Eintritt in den Trockner wieder vereinigt wird. Gegebenenfalls kann der Teilluftstrom vor Eintritt in die Desorptionszone erwärmt werden. Diese Anlage hat energiemäßig einen verhältnismäßig geringen Wirkungsgrad, da der Druck des Teilluftstromes reduziert wird und nach dem Kondensator ein Verdichter vorgesehen ist, der den Druck im Teilluftstrom so weit erhöht, daß die Vereinigung mit dem Hauptstrom möglich ist. Trotzdem ist der Druckunterschied des Gases in der Sorptionszone und der Desorptionszone des Trockners noch verhältnismäßig hoch, so daß hohe Anforderungen an die Dichtungen gestellt werden müssen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht deshalb darin, die Vorrichtung so auszubilden, daß komprimiertes Gas in einfacher Weise mit hohem Wirkungsgrad getrocknet werden kann.

Diese Aufgabe ist bei der Vorrichtung der eingangs geschilderten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß für die aus der Sorptionszone austretende Gasmenge eine Zweigleitung für einen Teilstrom vorgesehen ist, dje über den Wärmeaustauscher zu der Desorptionszone des Trockners und anschließend zu der Leitung mit dem komprimierten Gas führt.

Dadurch, daß die Teilluftmenge zum Regenerieren des Trockners von der Hauptstrommenge nach Austritt aus der Sorptionszone abgezweigt wird, läßt sich ein hoher Trocknungswirkungsgrad erzielen. Der Druckverlust im Teilstrom ist verhältnismäßig gering. Die Vorrichtung ist verhältnismäßig einfach im Aufbau sowie im Betrieb. Ferner läßt sich der Taupunkt des getrockneten Gases mit einfachen Mitteln automatisch innerhalb eines Bereiches von wenigen Graden halten, unabhängig vom Druck und vom Taupunkt des Gases vor der Kompression. Dadurch, daß der Teilstrom nach Abzweigung vom Hauptstrom über den Wärmeaustauscher geführt wird, wird die Teilstrommenge aufgeheizt, um den Trocknungswirkungsgrad zu erhöhen, während gleichzeitig die Temperatur des in die Vorrichtung gelangenden komprimierten Gases verringert wird, so daß dieses nahe an den Sättigungspunkt gelangt und damit dessen Entfeuchtung im Kondensator eine größere Wirksamkeit erlangt. Eine Wärmezufuhr von außen ist nicht erforderlich.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist ( zwischen dem Kondensator zur Vortroeknung und der Sorptionszone ein Wärmeaustauscher zur Erwärmung des komprimierten Gases angeordnet. Dadurch wird die relative Feuchtigkeit des vom Kondensator kommenden Gases etwas verringert und eine Tröpfchen- oder Nebelbildung vermieden. Anschließend gelangt das Gas in die Sorptionszone, so daß ein zu starkes Anfeuchten des Trockners vermieden wird.

Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal führt die Zweigleitung über eine Strahlpumpe in die Leitung mit dem komprimierten Gas. Durch die Strahlpumpe wird eine Selbstregelung erzielt. Steigt die Durchflußgeschwindigkeit des zu trocknenden Gases, so wird eine größere Teilluftmenge angesaugt. Damit wird das Verhältnis von Teilluft- und Hauptluftstrom auf einen bestimmten Wertgehalten.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt:
F i g. 1 eine schematische Darstellung der Vorrichtung zum Trocknen und

Fig. IA eine abgeänderte Ausführungsform.
In Fig. 1 ist eine Vorrichtung 10 zum Trocknen über eine Leitung 26 an einen Kompressor 12 angeschlossen. Das komprimierte Gas strömt zunächst durch mehrere Wärmeaustauscher 20, 22. und 24 und gibt hierbei Wärme ab, bis es bis nahe an die Taupunkttemperatur abgekühlt ist und die relative Feuchtigkeit etwa 100% beträgt, d. h., sich der Sättigung annähert.

Anschließend gelangt das komprimierte Gas in der

Leitung 26 zu einem Öldampfabscheider 27 in Form eines Filters und anschließend in einen Kondensator 28 zur Vortroeknung, dessen Kühlschlangen 30 von einer Kühlflüssigkeit durchflossen sind. Die. kondensierte Feuchtigkeit wird am Boden des Kondensators über eine Leitung 32 abgezogen.

Über die Leitung 34 gelangt das komprimierte Gas zurück in den Wärmeaustauscher 22 und wird dort durch das in der Leitung 26 strömende Gas etwas aufgeheizt. Dadurch wird die relative Feuchtigkeit des Gases in der Leitung 34 etwas verringert und damit eine Tröpfchen- oder Nebelbildung des aus dem Kondensator kommenden Gases vermieden und damit einer Zerstörung des Trockners 38 entgegengewirkt.

Der Trockner 38 besteht im wesentlichen aus einer vom Motor 40 angetriebenen Trommel, die in eine Sorptionszone 42 und eine Desorptionszone 44 unterteilt ist. Über die Leitung 36 gelangt das Gas aus dem Wärmeaustauscher 22 in die Sorptionszone 42 des Trockners 38. Nach seinem Austritt wird von der Leitung 36, 50 eine Zweigleitung 48 abgezweigt. Die Leitung 50 führt zum Wärmeaustauscher 24 und von dort zu einem Luftbehälter 14, an den die Verbraucher angeschlossen sind. Wie schon erwähnt, wird das komprimierte Gas in der Leitung 26 in dem Wärmeaustauscher 24 auf eine Temperatur abgekühlt, die näher an der Taupunkttemperatur liegt, so daß der Kondensator 28 eine größere Feuchtigkeitsmenge aus dem komprimierten Gas entfernen kann.

In der Sorptionszone 42 des Trockners ist die Taupunkttemperatur des Gases auf einen sehr niedrigen Wert herabgesetzt worden. Der aus der Leitung 36, 50 abgezweigte Teilstrom gelangt über die Zweigleitung 48, über den Wärmeaustauscher 20 und die Zweigleitung 46 in die Resorptionszone 44 des Trockners 38. Der Teilstrom wird also in dem Wärmeaustauscher 20 erwärmt, besitzt also eine hohe Temperatur und einen ) sehr niedrigen. Dampfdruck, so daß der Trockner wirksam regeneriert wird.

Nachdem das Gas des Teilstroms Feuchtigkeit aus der Desorptionszone 44 entfernt hat, gelangt es durch die Leitung 46 zu einer in der Leitung 26 liegenden Strahlpumpe 51, die zwischen dem Kompressor 12 und dem Kondensator 28 angeordnet ist. Der Teilstrom wird so vor dem Kondensator 28 wieder mit dem Hauptstrom vereinigt. In dem Ausführungsbeispiel ist die Strahlpumpe 51 zwischen den Wärmeaustauschern 20 und 22 angeordnet. In der Leitung 46 liegt ferner ein Ventil 52, mit dem das Verhältnis der Teilstrommenge zur Gesamtmenge des Gases geregelt werden kann. Damit sind unterschiedliche Taupunkte und unterschiedliche Gesamtmengen einstellbar.

Das Gas des Teilstroms besitzt im wesentlichen den gleichen Druck und das gleiche Volumen wie die gesamte Gasmenge, hat aber einen wesentlich geringeren Taupunkt. Der Trockner 38 bewirkt nicht eine völlige Entfernung der Feuchtigkeit. Vielmehr besteht die Aufgabe des Trockner 38 in Verbindung mit dem \ Kreislauf darin, Feuchtigkeit aus einer großen Gasmenge zu absorbieren und diese Feuchtigkeit an eine kleinere Gasmenge abzugeben. Auf diese Weise ist es möglich, die Taupunkttemperatur des die Anlage verlassenden Gases in einem wesentlich stärkeren Maße herabzusetzen, als dies mit einem Kondensator allein möglich ist. Darüber hinaus wird durch die Konzentration der Feuchtigkeit einer großen Gasmenge in einer kleineren Gasmenge die Taupunkttemperatur der kleineren Gasmenge in einem solchen Maße erhöht, daß der Kondensator die Feuchtigkeit besser entfernen kann.

In der Tat ermöglicht es die Anlage, den Ausgangstaupunkt deutlich unterhalb der Temperatur des Kondensatorkühlmittels selbst herabzusetzen. Dies ist besonders wichtig, da das Kondensatorkühlmittel das einzige Element in der Anlage ist, welches Feuchtigkeit extrahiert. Tatsächlich war es möglich, bei Luft mit einem Taupunkt von 58°C eine Herabsetzung des Taupunktes bis unter -29°C bei Verwendung eines Kondensator-Kühlwassers von 14°C Eintrittstemperatur zu erzielen. Dies ist insbesondere deshalb wichtig, weil dann, wenn die obige Kondensation zum Zwecke der Entfeuchtung angewandt wird, eine Taupunktherabsetzung unter 0°C undurchführbar wird. Der Grund hierfür besteht darin, daß die aus den Gasen herausgezogene Feuchtigkeit sofort an den Kondensatorkühlschlangen friert und deren Wärmeübergang und die freie Gasströmung durch den Kondensator beeinträchtigt. Durch den geschilderten Kreislauf wird dagegen die Funktion des Trockners auf die Funktion des Kondensators derart abgestimmt, daß beide in einem besonders wirksamen Betriebsbereich arbeiten.

Ein weiterer Vorteil liegt in der Aufheizung der Gase niedrigerer Temperatur aus dem Kondensator 28 in dem Wärmeaustauscher 22, wobei die frisch komprimierten, heißen Gase in der Leitung 26 auf einen Zustand abgekühlt werden, bei dem eine Kondensation vorgenommen werden kann. Folglich sind nur geringe Mengen von Kühlmittel in den Kühlschlangen 30 erforderlich, um die Temperatur der Gase ohne Kondensation auf die Taupunkttemperatur herabzusetzen. Da die Temperatur beim Eintritt dieser Gase in den Kondensator 28 nahe an die Taupunkttemperatur herangebracht ist, bewirkt die von dem Kondensatorkühlmittel hervorgerufene Abkühlung mehr und mehr eine Kondensation der Feuchtigkeit aus den Gasen. Das heißt, der Kondensator kann den größten Teil seines Wärmeableitvermögens für die Entfernung der latenten Wärme statt für die Entfernung der fühlbaren Wärme einsetzen. Darüber hinaus benötigt die Anlage außer für die im Kondensator vorgesehene Abkühlung keine weitere Wärmeenergie; außer der Antriebsenergie für die Drehung des Trockners 38 wird keine mechanische Energie benötigt.

Bei der abgewandelten Ausführungsform nach Fig. IA werden die getrockneten Gase, die durch den Sorptionssektor 42 des Trockners 38 hindurchgegangen sind, nicht auf die Teilleitungen 48 und 50 aufgeteilt, sondern vielmehr durch die Leitung 36 zum Wärmeaustauscher 24 geleitet. Danach werden sie in zwei Zweige 16a und 46a aufgeteilt. Über den Zweig 16a strömt ein Teil der Gase zum Behälter 14, wä.hrend der andere Teil der Gase durch die Leitung 46a in den Wärmeaustauscher 20 für eine weitere Aufheizung geleitet wird; danach wird dieser Teil über die Leitung 46 durch die Desorptionszone 44 des Trockners 38 zurückgeleitet. Der nunmehr mit Feuchtigkeit beladene Teil der Gase wird an der Strahlpumpe 51 in das ankommende Gas in der Leitung 26 eingeführt. Es ist ersichtlich, daß bei dieser Ausführungsform die getrockneten Gase in Reihe durch die Wärmeaustauscher 24 und 20 strömen, so daß ein thermisch wirksamerer Wärmeübergang zwischen den heißen ankommenden Gasen und diesen kühleren, jetzt getrockneten Gasen erreicht wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Trocknen von komprimiertem Gas mit einem Wärmeaustauscher zur Kühlung und einem Kondensator zur Vortroeknung und mit einem eine Sorptionszone und eine Desorptionszone aufweisenden Trockner, dadurch gekennzeichnet, daß für die aus.der Sorptionszone (42) austretende Gasmenge eine Zweigleitung (46,48) für einen Teilstrom vorgesehen ist, die über den Wärmeaustauscher (20) zu der Desorptionszone (44) des Trockners und anschließend zu der Leitung (26) mit dem komprimierten Gas führt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kondensator (28) zur Vortroeknung und der Sorptionszone (42) ein Wärmeaustauscher (22) zur Erwärmung des komprimierten Gases angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweigleitung (46, 48) über eine Strahlpumpe (51) in die Leitung (26) mit dem komprimierten Gas führt.