DE2127138B2

DE2127138B2 - Feuchtigkeitsabsorbierendes material und feuchtigkeitsaustauscher fuer gasfoermige mittel

Info

Publication number: DE2127138B2
Application number: DE19712127138
Authority: DE
Inventors: Per Gunnar Lidingö Norbäck (Schweden)
Original assignee: Carl Munters AB
Current assignee: Carl Munters AB
Priority date: 1970-06-08
Filing date: 1971-06-01
Publication date: 1976-12-09
Also published as: DE2127138A1; JPS55167421U; JPS578900Y2; US3807149A; GB1351527A; FR2096024A5; SE350329B

Description

Bekannte Feuchtigkeitsaustauscher sind aus einem mit durchgehenden Durchlässen für die gasförmigen Mittel versehenen Träger aufgebaut, der mit feuchtigkeitsabsorbierenden Substanzen versehen ist. Der Träger ist vorzugsweise aus dünnen Schichten zusammengesetzt, die aus Zellulose, Asbest. Kunststoff oder Faserglas bestehen. Der Werkstoff der Schichten soll in erster Linie faserig sein, d. h. aus feinen Fasern zusammengesetzt oder mit solchen belegt sein.

Zur Bildung der durchgehenden Durchlässe im Träger können ebene und gewellte Schichten abwechsclnd aufeinanderfolgen, können die Schichten zu Wabenmustern geformt oder mit Ausbauchungen oder anderen Abstandhaltcrn versehen sein, die dafür sorgen, daß sich die Schichten in einem Abstand voneinander befinden. Die Schichten können spiralförmig zu einem zylindrischen Körper gewickelt sein. Falls die Schichten in Berührung miteinander stehen, können sie an den Verbindungsstellen miteinander verbunden sein.

Solche Träger sind z. B. aus den deutschen Patentschriften Nr. Il 66 079 und 12 52 571 und der DT-AS 12 62 548 bekannt. Regenerative Feuehiigkeitsaustauscher sind ferner mit einem Gehäuse .nil Einlassen und Auslässen für das /11 entfeuchtende Gas, wie die Nutzkift, und für das Regeneriergas, wie erwärmte Luft, verschen. Die Durchlässe des Trägers werden dann abwechselnd mit Einlassen und Auslässen für die Nutzluft bzw. das Regeneriergas in Verbindung gebracht. Der Träger kann rotieren, wobei er sich mit niedriger Geschwindigkeit zwischen der Entfeuchtungszone und der Regenerierzonc des Feuchtigkeitsaustau- schers bewegt. Denkbar ist aber auch, daß der Träger ortsfest ist, während eine Umsteuerung der Strömung der beiden Gase durch Ventile o. dgl. herbeigeführt wird. Der Feuchtigkeitsaustauscher läßt sich auch in einer Klimaanlage verwenden, wie z. B. aus der DT-PS 11 73 224 bekannt ist.

Da der Träger in sich jedenfalls nur ein unbedeutendes Vermögen zur Aufnahme von Feuchtigkeit besitzt,

wird er mit einem feuchtigkeitsabsorbierenden Stoff versehen. Es ist bekannt, hierfür feingepulvertes Kieselsäuregel zu verwenden. Ferner ist es bekannt, den Träger mit einem hygroskopischen Salz, wie Lithiumchlorid, -bromid oder Kalziumchlorid zu imprägnieren. Ein solches Salz kann im Verhältnis zu seinem Eigengewicht eine große Menge Feuchtigkeit aufnehmen, die daher, wenn das Salz mit z. B. 10 Gew.-% in einem Träger aus Asbestpapier enthalten ist, 25 bis 50, ja sogar bis zu 100% des Gewichts des Trägers ausmachen kann. Jedoch fehlt derartigen Salzen eine ausgeprägte Fähigkeit zu weitgehender Tieftrocknung. Lithiumchlorid vermag z. B. Luft nur bis zu 1 bis 2% relativem Feuchtigkeitsgehalt zu trocknen, ist aber andererseits in der Lage, auch bei sehr hohen Dampfdrücken noch Wasserdampf aus der Luft zu absorbieren.

Eine andere bekannte Gattung von feuchtigkeitsabsorbierenden Stoffen stellen die sog. Molekularsiebe dar, die künstlich hergestellte, kristallinische, metallhaltige Aiuminiumsilikate sein können, die für Adsorption durch Entzug ihres Hydratwassers aktiviert worden sind. Derartige Molekularsiebe erhalten eine sehr feine Porigkeit und haben eine starke Affinität für Wasser. Die Poren des Molekularsiebes weisen in hohem Grade gleichmäßige Größe molekularer Größenordnung auf, was ihnen ein hohes Adsorptionsvermögen innerhalb eines begrenzten Bereichs der relativen Feuchtigkeit des Gases erteilt.

Molekularsiebe bestehen aus kristallinischen Zeolithen, die die Grundformel

M₂InO ■ Al₂O₃ · ^SiO₂ ■ .KH₂O

haben, in der M ein Kation und η die Wertigkeit ist. Trotz einer gewissen Ähnlichkeit in der Zusammensetzung sind sie völlig verschieden von amorphen Aluminiumsilikaten des Geltyps, die gewöhnlich als Zeolithen bezeichnet und zum Weichmachen von Wasser benutzt werden. Den letztgenannten Stoffen fehlt jegliche auf die Molekülgröße basierte Selektivität. Als Beispiel für solche Zeolithen, die sich mit Vorteil für Enlfeuchtungszwecke einsetzen lassen, seien zwei Sorten genannt, die im Handel mit folgenden Zusammensetzungen erhältlich sind:

Na,₂(AIO₂),₂(SiO₂)i₂ · 27H₂O
Na₈₆ (AlO₂MSiO₂)IOb · 276H₂O

In der erstcren können die Natriumionen durch 6 Kalziumionen ersetzt werden.

Ein feuchtigkeitsabsorbierender Stoff der vorbeschriebenen Art läßt sich auch als festes, feines Pulver aus kristallinischen Aluininiumsilikaten mit Alkalimetallen oder Erdalkalimetallen, dem das Hydratwasser entzogen worden ist, darstellen. Sie können aus natürlichen oder künstlichen Zeolithen oder Molekularsieben bestehen.

Die Substanz kann als Pulver in die Faserstoffaufschwemmung, aus der der Träger, wie das Zellstoffoder Asbestpapier, hergestellt wird, eingemischt werden; sie kann aber auch dem fertigen Papier zugesetzt werden, nachdem der Träger aufgebaut ist. Die Menge der zugeführten Substanz kann bis zu 10 bis 50% des Gewichts des Trägers und mehr betragen.

Gemäß der Erfindung werden als feuchtigkeitsabsorbierende Substanzen ein hygroskopisches Salz zusammen mii einem Molekularsieb verwendet, wobei das Salz das größere Aufnahmevermögen in bezug auf die

Menge an Feuchtigkeit besitzt. Das Molekularsieb hat dabei die Sünderwirkung, ein Gas, wie Luft, auf einen sehr niedrigen relativen Feuchtigkeitsgehalt von unter 0,1% trocknen zu können. Dagegen vermag das Molekularsieb im Vergleich mit dem Salz nur begrenzt Feuchtigkeit aufzunehmen und daher ergänzen sich gemäß der Erfindung die beiden Substanzen in außerordentlich vorteilhafter Weise. Das Salz besorgt sozusagen die Grobentfeuchtung der Luft, während das Molekularsieb die abschließende Trocknung auf einen sehr niedrigen Feuchtigkeitsgehalt übernimmt. Die beiden Substanzen können gleichmäßig über den ganzen Träger verteilt sein, obgleich es besonders vorteilhaft ist, diesen in zwei Zonen aufzuteilen, nämlich in eine erste Zone, die zuerst von dem zu trocknenden Gas bzw. der zu trocknenden Luft durchströmt wird und die mit dem Salz imprägniert ist. und in eine zweite Zone an der Auslaßseite des Kanals, die mit dem Molekularsieb imprägniert wird. In Strömungsrichtung des Gases kann die erste Zone eine größere Länge aufweisen als die zweite Zone. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsforni sind zwei Träger hintereinander vorgesehen, von denen derjenige, der als erster von der zu trocknenden Luft durchstrichen wird, mit dem Sulz und der nachfolgende mit dem Molekularsieb imprägniert ist. Die beiden Träger können mit ungleicher Geschwindigkeit umlaufen

Wenn Schichten mit einer Stärke von einem Zehntel oder einigen wenigen Zehnteln eines Millimeters aus Zellulose- oder Asbestfasern bestehen, ist es wichtig, daß ihre mechanische Festigkeit, insbesondere in feuchtem Zustand, verbessert wird, und theses laßt sich, wie aus den obengenannten Patentschriften hervorgeht, durch Aufbringen einer oder mehrerer wasserlöslicher Komponenten, wie Wasserglas und Kal/iumehlurid, die zusammen einen unlöslichen Niederschlag aiii der Faserstruktur bilden, erzielen. Asbestpapier enthält organische Bestandteile, um den erforderlichen Zusammenhalt der Asbestfasern herbeizuführen. Diese Bestandteile werden nach dem Aufbau des Ausuuischerkörpcrs durch Wegbrennen beseitigt, wie aus der DT-PS 12 52 571 hervorgeht.

Claims

Patentansprüche: 21

1. Verwendung eines hygroskopischen Salzes zusammen mit einei.i Molekularsieb als feuchtigkeitsabsorbierende Substanz auf einem einen Feuchtigkeitsaustauscher für gasförmige Mittel bildenden, mit durchgehenden Durchlässen für die Mittel versehenen Träger, wobei das Salz das größere Aufnahmevermögen in bezug auf die Menge an Feuchtigkeit besitzt.

2. Feuchtigkeitsaustauscher unter Verwendung der feuchtigkeitsabsorbierenden Substanz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Salz überwiegend oder ganz in der eingangs von dem zu trocknenden Gas durchströmten Zone des Trägers vorgesehen ist und das Molekularsieb überwiegend oder ganz in der ausgangsseitig von dem Gas durchströmten Zone des Austauschkörpers vorgesehen ist.

3. Feuchtigkeitsaustauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zonen in je einem Träger vorgesehen sind und beide mit unterschiedlichen Drehzahlen angetriebenen Träger im Gasstrom hintereinander angeordnet sind.