DE1769924C - Vorrichtung zur adsorptiven Stoff trennung bei stromenden Medien - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur ad- mittels in besonders einfacher Weise bewirkt werden sorptiven Stofftrennung bei strömenden Medien, be- kann.

stehend aus einer Anzahl zu wenigstens einem Ad- Zur Lösung dieser Aufgabe ist die eingangs ge-

sorptionsbett zusammengefaßter, adsorptionsmittel- nannte Vorrichtung gemäß der Erfindung dadurch gefüllter dünnwandiger Rohre, die, mit einer gemein- 5 gekennzeichnet, daß das Adsorptionsbelt aus einer samen Mediumzufuhr- und -abfuhrleitung verbun- Anzahl einzeln austauschbarer, vorgefertigter rohrden, austauschbar in einem gemeinsamen Gehäuse förmiger, adsorptionsmittelgefüllter Adsorptionsuntergebracht sind und bei denen zur Regeneration patronen besteht, deren DurchströmwMerstand für des beladenen Adsorptionsmittels die Rohrwandung das Medium durch entsprechende Kalibrierung der taktweise erwärmbar und abkühlbar ist. io Mediumeinlaß- bzw. -auslaßöffnung auf gleichen

Bei einer bekannten Vorrichtung zur adsorptiven Wert eingestellt ist und die mittels eigener Medium-Reinigung von Gasen, insbesondere von Schutzgas zufuhr- und -abfuhranschlüsse lösbar in an sich beideutsche Auslegeschrift 1 244 720) sind adsorptions- kannter Weise parallel und gegebenenfalls hintereinmittelgefüllte Röhren zu röhrenwärmetauscherartigen ander geschaltet sind, und daß die elektrisch isoliert selbständigen Baueinheiten zusammengefaßt, die aus- 15 gehalterten Adsorptionspatronen mit ihrem aus elektauschbar in ein gemeinsames Gehäuse eingesetzt trisch leitendem Material bestehenden Rohrmantel sind. Die einzelnen Röhren sind hierzu bündelweise in einem taktweise einschaltbaren elektrischen Heizendseitig mit einer oberen und unteren Kammer ver- Stromkreis liegen und das Adsorptionsmittel durch schweißt, wobei diese beiden Kammern mit Gaszu- einen über den Mantel fließenden elektrischen Strom und -abfuhrleitungen verbunden sind. Bei einer sol- 20 erwärmbar ist.

chen röhrenwärmetauscherartig aufgebauten Bauein- Die Unterteilung des Adsorptionsbettes bis zu den

heit ist es schwierig, sicherzustellen, daß das Adsorp- einzelnen rohrförmig ausgebildeten Adsorptionstionsmittel in den einzelnen Röhren gleichmäßig mit patronen als kleinste Herstellungs- und Baueinheiten Gas beaufschlagt wird. Dies rührt daher, daß durch erlaubt eine Massenfertigung mit allen Vorteilen der das Einfüllen des Adsorptionsmittels der Strömungs- 25 rationellen Herstellung und Qualitätskontrolle. Selbst widerstand der Röhren in ungleichmäßiger Weise große Anlagen können auf Grund der bekannten verändert wird, so daß trotz der Verwendung gleich und eng tolerierten Eigenschaften sowie des genau langer und gleich dimensionierter Rohre nach dem eingehaltenen Durchströmwiderstandes jeder einzel-Einfüllen des Adsorptionsmittels nicht mehr gewähr- nen Patrone exakt vorausberechnet werden. Aus den leistet ist, daß alle adsorptionsmittelgefüllten Röhren 30 Einzelpatronen lassen sich ohne Beschränkung die gleichen Durchströmwiüerstanu aufweisen. verschiedensten Adsorptionssysteme, wie Einbett-,

Um die volle Beladekapazität des Adsorptionsmit- Zweibett-, Dreibettsystem usw., aufbauen. Die neue tels ausnutzen zu können, muli aber jedes einzelne elektrische Beheizung der Patronen gewährleistet eine Rohr den genau gleichen Durchströmwiderstand für sehr gleichmäßige Erwärmung, die den Vorteil einer das Gas aufweisen, weil die einzelnen Rohre grup- 35 sehr exakten Steuerungsmöglichkeit hat. Durch entpenweise an gemeinsame Mediumzufuhr- und -ab- sprechende elektrische Schaltung der Rohrmäntel der fuhrleiUingen angeschlossen sind. Um die Adsorp- einzelnen Adsorptionspatronca läßt sich tier elektionsbetten klein zu halten, soll bei der Regenerierung frische Gesamtwiderstand der zusammengeschalteten des beladenen Adsorptionsmittels durch einen Tem- Rohre auf einen ausreichend großen Wert bringen, puraturzyklus dessen Takt möglichst kurz sein. Dies 40 Bei den verhältnismäßig großen Adsorptionsmittelbedingt jedoch, daß die befüllte Rohrlänge bis in behältern, wie sie bei bekannten Anlagen bisher Verden Bereich um einen Meter und darunter reduziert Wendung fanden, scheidet wegen des zu geringen werden soll. Damit wird der Durchströmwiderstand elektrischen Widerstandes dieser Behälter eine elekdes Adsorptionsmittel für das durchströmende Me- frische Beheizung nämlich durchweg aus. Die Kühilium so gering, daß die übrigen Strömungswider- 45 lung der Adsorptionspatronen erfolgt im übrigen stünde, die durch die Gestaltung und durch gelcgent- zweckmäßigerweise mit Luft, so daß sich eine beliche zufällige herstcllungsbcdingte Unregelmäßigkcl· sonders einfache Anlage ergibt,
ten auftreten, die Glcichverteilung des zugeführ- Eine solche für eine neue Vorrichtung bestimmte

ten Mediums auf die einzelnen Rohre beeinträch- Adsorptionspatrone ist erfindungsgemäß dadurch getigen. 5° kennzeichnet, daß sic aus einem adsorptionsmittel-

Ziel der firfindung ist es, eine Vorrichtung der gefüllten dünnwandigen Rohrstück mit einem kleinen ciiifüinys genannten Art /u schaffen, die es gestattet, lichten Durchmesser besteht, das beidseitig durch genau definierte Betriebsdaten bei einfacher, sicherer sein Sieb und eine ein Anschlußfitting oder -rohr für Voraiisbcrcchnung und Konstruktion in optimaler die Mediumzu- oder -abfuhrleitung aufweisende Anpassung an die jeweiligen Betriebserfordernisse 55 Kappe verschlossen ist, die mit dem Rohrstück vahcr/usicllcn und gleichzeitig zu gewährleisten, daß kuumdicht verbunden ist. Die aus tiefgebogenem die Buluduktipuzitüt des gesamten verwendeten Ad- Blech bestehenden Kappen können zweckmaßigersorpiionsmillels in optimaler Weise ausnutzbar ist. weise mit einem Kragen auf die Rohrstückenden auf* Duriiher hinaus sollen Herstellung und Beheizung der gepreßt und dort verlötet sein. Bei zeolithischen Ad-Vorrichtung mit geringen Kosten und Zeitaufwand 60 sorptionsmittel!! liegt der lichte Innendurchmesser des verbunden sein, wobei gewährleistet sein muß, daß die Adsorptionspatrone bildenden Rohrstuckes in der die crziclburen Tukl/citcn zur Regenerierung des bc- Größenordnung von 10 bis 30 mm, weil eingehende I ade nc η Adsorptionsmittel» kurz gehalten werden Überlegungen gezeigt haben, daß sich innerhalb die· körnten, während die Adsorptionsbclten selbst sich scs vcrhiiltnismäQig kleinen Durchmesserbereiches durch einen geringen Rnumbcdnrf auszeichnen. 65 optimale Verhältnisse hinsichtlich der Abstimmung Schließlich hat die Erfindung noch zum Ziel, einen einer kurzen Durchwärmungszeit auf der einen Seite Weg /11 weisen, wie die im Rahmen dieses Tempera- und eines annehmbaren Nutz*Totmasscn*Verhältnis· lur/yklus erforderliche Erwärmung des Adsorptions- scs auf der anderen Seite erzielen lassen. Bei einem

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lichten Durchmesser von 20mm können hierbei bei- Patronen jeweils gleich sind. Während in Fig.4 das

spielsweise Taktzeiten von 15 Minuten verwirklicht Anschlußrohr IO jeweils ein Stück in die Kappe 8

werden, hineinragt, wäre es auch denkbar, die dem Anschluß-

Die so aufgebauten Adsorptionspatronen können rohr 10 bzw. einem an dessen Stelle vorzusehenden in der Praxis mit einem oder zwei Standarddurch- 5 Anschlußfitting zugeordnete Gaseinlaß- bzw. -ausmessern herstellt werden, womit sich den unterschied- laßöffnung bei 12 in entsprechender Weise zu kalilichsten Aufgaben gerecht werden läßt. brieren, so daß diese den Durchströmwiderstanü

Weitere vorteilhafte Merkmale und Eigenschaften bestimmt, wobei das einen etwas größeren lichten

sowohl der neuen Vorrichtung als auch der hierfür Durchmesser aufweisende Anschlußrohr oder -fitting

verwendeten Adsorptionspatronen ergeben sich aus io dann auf die Kappe 8 stumpf aufgesetzt ist.

der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungs- Die einzelnen Adsorptionspatronen S sind auf

beispieles des Gegenstandes der Erfindung, wie es in einer Seite mittels Verbindungsleitungen 13 zu haar-

der Zeichnung veranschaulicht ist. In der Zeichnung nadeiförmigen Doppelpatronen zusammengefaßt, die

zeigt nach Abnahme des Deckels 2 von oben her in das

F i g. 1 eine Vorrichtung gemäß der Erfindung zur 15 Gehäuse I einsetzbar sind. Dadurch wird erreicht,

adsorptiven Stofftrennung bei Gasen, wie sie insbe- daß alle Anschlüsse für die Gaszu- und -ableitung

sondere zur Reinigung von Schutzgas für Industrie- im Bereiche des Gehäusedeckels 2 liegen, wie dies an

öfen bestimmt ist, im axialen Schnitt, in einer Seiten- HanJ von Fig. 6 im einzelnen noch erläutert wer-

ansicht, den wird.

Fig. 2 das Adsorptionsbett der Vo^rrichtung nach ao Die Rohrstücke 6 der einzeln.η Adsorptionspatro-

F i g. 1 in der Draufsicht, nen S weisen einen lichten Innendurchmesser in der

Fig. 3 das Adsorptionsbett nach Fig. 2 geschnit- Größenordnung von 10 bis 30 mm auf. Sie bestehen

ten längs der Linie IH-III der Fig. 2 in einer Seiten- in der Regel aus Stahl, doch wäre es auch denkbar,

ansicht, insbesondere in Fällen, in denen nicht dis im weite-

Fig. 4 das Adsorptionsbett der Vorrichtung nach 25 ren noch zu erläuternde elektrische Beheizung vorge-

Fig. 1 im Ausschnitt, im axialen Schnitt, in einei sehen ist, andere Materialien hierfür zu verwenden,

Seitenansicht und in einem anderen Maßstab, abgesehen davon, daß naturgemäß auch ein korro-

Fig. 5 eine Einzelheit des Adsorptionsbettes nach sionsbeständiger Überzug erforderlichenfalls vorge-

Fig. 3 im Ausschnitt in einer Seitenansicht und in sehen werden kann,

einem anderen Maßstab, 30 Die einzelnen Adsorptionspatronen 5 sind mittels

F i g. 6 das Adsorptionsbett der Vorrichtung nach Platten 14, 15 aus einem elektrisch isolierenden Ma-F i g. 1 in der Draufsicht unter Veranschaulichung terial in dem Gehäuse 1 derart parallel nebeneinander der Gaszufuhr- und -abfuhrleitungen in einem ande- verlaufend gehaltert, daß sie gegenüber der Gehäuseren Maßstab und wandung elektrisch isoliert sind, während zur elek-

F i g. 7 die Anordnung nach F i g. 6 im axialen 35 trischen Isolation gegenüber dem Deckel 2 aus elek-

Schnitt in einer Seitenansicht und in einer Teildar- trischem Isoliermaterial bestehende Di rchführungen

!teilung gesehen in Richtung der Pfeile VII-VII der 16 für die Gaszu- bzw. -abfuhrrohre 10 vorgesehen

F i g. 6. sind. Die Rohrstücke 6, d. h. die Rohrmäntel der Ad-

Die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung zur adsorp- Sorptionspatronen 5, sind durch elektrisch leitende liven Stofftrennung bei Gasen besteht aus einem Ge- 4" Verbindungen in Gestalt von Kupferlaschcn 17, 18 häuse 1 mit wärmeisolierter Wandung, das oben elektrisch in Reihe bzw. parallel geschaltet. Über Andurch einen Deckel 2 verschlossen ist und in das schlußklemmen 19, 20 sind sie sodann in einen nicht Unten seitlich ein Gebläse 3 einmündet, auf dessen weiter dargestellten elektrischen Heizstromkreis einDruckseite eine Rückschlagklappe 4 vorgesehen ist. geschaltet, der es gestattet, taktweise elektrischen In dem Gehäuse 1 ist eine Anzahl rohrförmigen ad- 45 Strom durch die Rohrmäntel der Adsorptionspatrosorptionsmittelgefüllter vorgefertigter Adsorptions- nen 5 zu schicken und diese dadurch auf eine für die patronen 5 parallel nebeneinander verlaufend ange- Desorption günstige Temperatur zu bringen, wenn im ordnet, die zusammen ein oder mehrere Adsorptions- Rahmen eines Temperaturzyklus das beladene Adbetten bilden. Die Adsorptionspatronen 5 bestehen sorptionsmittel wieder regeneriert werden soll. Die jeweils aus einem dünnwandigen Stahlrohrstück 6, in 50 auf die Desorption folgende Rückkühlung des Addern eine zeolithische Adsorptionsmittelfüllung sich Sorptionsmittels auf die für die Beladungen günstige befindet, die durch beidseitig an der Rohrstückstirn- Temperatur geschieht nach Abschalten des über die teitc angeordnete Siebe 7 (Fig. 4) gehalten ist. Der Rohrmäntel der Adsorptionspatronen fließenden cndscilige Abschluß der Rohrstücke 6 geschieht Stromes mit Hilfe des Gebläses 3, das einen an den durch eine aus tief|>ezogenem Blech bestehende und 55 Adsorptionspatronen 5 nach oben streichenden Kiihl-On beiden Röhrstiickenden vorgesehene konische luftstrom erzeugt, der über Kanäle 211 das Gehäuse 1 Kappe 8, die mit einem Kragen 9 auf das zugeordnete verläßt, welche durch Rückschlagklappen 22 nach Rohrstückendc aufgepreßt und dort insbesondere in- außen abschließbar sind. Da die Airhorptionspatroduktiv verlötet ist. .leder der Kappen 8 ist mit einem nen S vakuumdicht verschlossen sand, wäre cinu Anschlußrohr 10 für die Gaszu- oder -abfuhr ver- 60 Rückkühlung auch mittels eines Flüssigkeitski eissehen, das mit der Kappe ebenso wie diese mit dem laufes möglich, falls dies im Einzelfalle erwünscht Röhrst lick 6 vakuumdicht verbunden ist. Die Anord- wäre.

nung ist hierbei derart getroffen, daß durch ent- Die Gaszu- bzw. -abfuhrleitungen 10 sind in der sprechende Kalibrierung der dem Anschlußrohr 10 insbesondere aus den Fig. 6 und 7 ersichtlichen jeweils zugeordneten Öasein- bzw. -auslaßöffnungen 65 Weise mittels flexibler, aus einem elektrisch isolierender DurchströmwiJf rstand für das Gas in engen den Material bestehender Schläuche 23 jeweils mit Grenzen festliegt, während die Abmessungen und die Stichleitungen 24, 25 verbunden, welche ihrerseits in bei 11 angedeutete AdsorptionsmiUelfüllurtg bei allen Sammelleitungen einmünden, von denen eine — bei-

spielsweise für die Oaszufuhr — in F i g. 6 bei 26 dargestellt ist.

Während im vorstehenden ein Ausführungsbeispiel einer Adsorptionsvorrichtung beschrieben worden ist, das insbesondere zur Reinigung von Schutz- gas für Industrieöfen bestimmt ist, dem vorzugsweise Wasserdampf und CO₂ entzogen werden muß, läßt sich die erfindungsgemäße Adsorptionsvorrichtung natürlich auch für andere Zwecke verwenden, bei denen es auf eine adsorptive Stofftrennung ankommt. Hierbei ist die Anwendung nicht auf gasförmige Medien beschränkt, vielmehr kann sie auch — bei Wahl entsprechender Adsorptionsmittel — zur Stofftrennung bei flüssigen Medien vorgesehen werden. Auch der Gedanke der erläuterten elektrischen Beheizung der Adsorptionspatronen durch direkten Stromfluß in den Rohrmänteln ist nicht von der speziellen Gestalt der Adsorptionspatronen abhängig, er ist vielmehr für eine ganze Reihe von Anwendungsfällen denkbar, wie sie sich bei der Regeneration des Ad- to sorptionsmittels mittels eines Temperaturzyklus bei solchen Adsorptionsvorrichtungen ergeben.

Da die einzelnen Adsorpt onspatronen mittels der elektrischen Verbindungslaschen 18 und der Verbindungsleitungen 13 jeweils zu Doppelpatronen 7usam- mengefaßt sind, die im wesentlichen haarnadelförmig gestaltet sind, können sie, wie bereits erwähnt, einfach von der Deckelseite her in das Gehäuse eingesetzt werden, ohne daß irgendwelche Montagearbeiten im Bereiche des Gehäusebodens vonnöten wären. Es braucht dort somit auch keine Montageöffnung od. dg!, vorgesehen zu werden. Die elektrische Schal tung der Doppelpatronen mittels der Laschen 17 ist bei eingesetzten Patronen von außen her leicht möglich, was in gleichem Maße auch für die Anbringung der Schläuche 23 gilt. Hierbei wäre es auch denkbar, die Verbindungslaschen 17 entgegen der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform außerhalb des Gehäuses 1. d. h. oberhalb des Deckels 2, vorzusehen, was unter Umständen noch eine Montageerleichte- ♦<> rung mit sich bringt. Ersichtlich sind die einzelnen Patronen umgekehrt auch in entsprechend einfacher Weise wieder aus dem Gehäuse 1 herausnehmbar, wenn dies notwendig wird. In Fig. 2 schließlich sind noch die elektrischen Verbindungslaschen 17 besonders deutlich zu ersehen, wobei die Rohrmäntel der einzelnen Patronen gruppenweise derart geschaltet sind, daß zum Anschluß an ein Drehstromnetz die einzelnen Gruppen I, II, III mit ihren Anschlüssen 19 wahlweise im Stern oder im Dreieck geschähet werden können.

Claims (9)

1. Patentansprüche:

   I. Vorrichtung zur adsorptiven Stofftrennung bei slrömenden Medien, bestehend aus einer Anzahl zu wenigstens einem Adsorptionsbett zusammengefaßter, adsorptionsmittelgefüllter dünnwandiger Rohre, die, mit einer gemeinsamen Mediumzufuhr- und -abfuhrleitung verbunden, austauschbar in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind und bei denen zur Regeneration des beladenen Adsorptionsmittels die Rohrwandung taktweise erwärmbar und abkühlbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorp- tionsbett aus einer Anzahl einzeln austauschbarer, vorgefertigter rohrförrniger adsorptionsmittelgefüllter Adsorptionspatronen (5) besteht, deren Durchströmwiderstand für das Medium durch entsprechende Kalibrierung der Mediumeinlaß- bzw. -auslaßöffnung auf gleichen Wert eingestellt ist und die mittels eigener Mediumzufuhr- und -abfuhranschliissc (It) lösbar in an sich bekannter Weise parallel und gegebenenfalls hintereinander geschaltet sind, und daß die elektrisch isoliert gehalterten Adsorptionspatronen (5) mit ihrem aus elektrisch leitendem Material bestehenden Rohrmantel (6) in einem taktweise einschaltbaren elektrischen Heizstromkreis liegen und das Adsorptionsmittel (11) durch einen über den Mantel fließenden elektrischen Strom erwärmbar ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorptionspatronen (5) durch flexible Leitungen (13, 23) miteinander verbunden sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Mediumzu- und -abfuhrleitungcn Schläuche (23) aus elektrisch isolierendem Material sind.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gc kennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Verbind Algen (17 bzw. 18) der Rohrmäntel (6 außerhalb des die Adsorptionspatronen (5) um gebenden gemeinsamen Gehäuse (1) angeordnet sind.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch cc kennzeichnet, daß die einzelnen Adsorptvi^ patronen (S) nebeneinanderliegend in dem < e im gebenden Gehäuse (1) elektrisch isoliert si! ^;u- 1 sind und an das Gehäuse(1) unten cm ι .':<..<< (3) angeschlossen ist, dessen geförderte 1 ■■·!· .-iN Kühlmittel an den Adsorptionspatronciu5 ent langstreicht und im Bereiche des cntgcpeno<et7-ten Gehäuseendes über Rückschlagklappen (.221 aus dem Gehäuse (1) austritt.
6. 6. Adsorptionspatrone für eine Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem adsorptionsmittelgefüllten dünnwandigen Rohrstück (6) mit einem kleinen lichten Durchmesser besteht, das beidseitig durch ein Sieb (7) und eine ein Anschlußfitting oder -rohr (10) für die Mediumzu- oder -abfuhrleitung aufweisende Kappe (8) verschlossen ist, die mit dem Rohrstück ^ ft) vakuumdicht verbunden ist.
7. 7. Adsorptionspatrone nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß der lichte Durchmesser des Rohrstückes (6) in der Größenordnung von 10 bis 30 mm liegt.
8. 8. Adsorptionspatrone nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die aus tiefgezogenem Blech bestehenden Kappen (8) mit einem Kragen (9) auf die Rohrstückenden (6) aufgepreßt und dort verlötet sind.
9. 9. Adsorptionspatrone nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei zumindest jeweils einer der Kappen (8) die dem Anschlußfitting oder -rohr (10) zugeordnete Mediumeinlaß- bzw -auslaßöffnung (12) einen den Durchströmwiderstand bestimmenden eng tolerierten Durchmessei aufweist.

   Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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