DE2461562B2

DE2461562B2 - Gasadsorbergefäß

Info

Publication number: DE2461562B2
Application number: DE2461562A
Authority: DE
Inventors: Kenneth Calvin Kather; Michael Frederick Patterson
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1973-12-28
Filing date: 1974-12-27
Publication date: 1978-03-16
Also published as: US3925041A; JPS532829B2; JPS5098479A; FR2255937B1; DE2461562C3; FR2255937A1; IT1030088B; CA1034055A; GB1491029A; DE2461562A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Gasadsorbergefäß mit einem starren Außengehäuse, einem darin untergebrachten Adsorberbett, einer sich gegen die Innenfläche des Gehäuses und die Außenfläche des Adsoiberbettes anlegenden Adsorberbettabstützung, sich durch die Bodenwand und die obere Wand des Gehäuses hindurcherstreckenden Gaskanälen und einer an der Gehäuseinnenwand anliegenden Isolierschicht.

Es ist bekannt (US-PS 19 89 206), bei einem solchen Gasadsorbergefäß die Isolierschicht zwecks elektrischer Isolation des Adsorberbettes gegenüber den Gefäßwänden und/oder Masse aus einem Gummi-Isoliermaterial auf einer Textilunterlage auszubilden.

Bei Adsorptionsanlagen läßt man im allgemeinen die Adsorption im Gasadsorbergefäß fortschreiten, bis ein vorbestimmter Bruchteil der Adsorptionsmittelkapazitat ausgenutzt ist. Das adsorbierte Gas wird dann aus dem Adsorptionsmittel ausgetrieben, indem der Systemdruck rasch abgesenkt und/oder die Systemtemperatur erhöht wird. Da die Adsorption in der Regel von der Temperatur stärker als vom Druck abhängt, wird in vielen Fällen mit einem Temperaturkreisprozeß gearbeitet, um adsorbiertes Gas aus dem Adsorptionsmittelsubstrat auszutreiben.

Es ist bekannt, bei mit einem Wärmekreisprozeß

arbeitenden Adsorptionssystemen für das der Regenerierungdienende Aufwärmen einen erhitzten Gasstrom Jurch das Adsorberbett hindurchzuleiten und anschließend das Bett durch einen kalten Gasstrom abzukühlen. Hat das Gasadsorbergefäß massive Metallwände, bewirken die hohen Wärmekapazitäten, daß sich die Wände innerhalb vernünftiger Zeitdauern nicht in geeigneter Weise aufheizen und abkühlen. Daher neigt der nahe den Gefäßwänden befindliche Teil des Bettes dazu, auf einer Temperatur zu verharren, die sich von der Temperamr des übrigen Teils des Bettes unterscheidet und die für erhebliche Zeitspannen während dem Abkühlen und der Adsorption höher sowie während der dem Regenerieren dienenden Aufheizung niedriger ist. infolgedessen wirkt die Gefäßwand während der Adsorption als Wärmequelle sowie während der Regenerierung als Wärmesenke. Der Wärmesenkeneffekt erfordert eine erhöhte Regenerationsdauer, um das Adsorptionsmittel nahe der Wand zu regenerieren; wird die Taktdauer ohne Rücksicht auf den Wandeffekt festgelegt, kann es vorkommen, daß keine brauchbare Regenerierung erzielt wird. Auf Grund des Wärmequelleneffektes ist die Adsorption nahe der Wand schwach, so daß sich die Adsorptionsfront in diesen Bereichen rascher durch das Bett hindurchbewegt. Wird dieser Wandeffekt bei der Wahl der Taktdauer nicht berücksichtigt, kann es während der Adsorptionsphase frühzeitig zu einem Durchbruch von Verunreinigungen kommen. Zieht man diesen Effekt aber in Betracht, muß die Taktdauer verkürzt werden; die Ausnutzung des Bettes ist nur gering.

Bei Tieftemperaturanlagen, beispielsweise Vorreinigern von Luftzerlegungsanlagen zum Abtrennen von Kohlenstoffdioxid, Wasserdampf und Kohlenwasserstoffen bei Raumtemperatur wirken nicht nur die metallischen Gefäßwände als Wärmesenke und Wärmequelle, sondern dringt außerdem in das Gefäß während der Adsorption ständig Wärme ein, weil die Einsatzluft eine Temperatur hat, die für gewöhnlich etwas unterhalb der Außentemperatur liegt. Es ist daher vorteilhaft, das Adsorberbett mittels einer Wärmeisolatson gegenüber der Wand zu isolieren. Die Prozeßkosten für das Aufheizen und Kühlen eines nicht isolierten Gefäßes machen nämlich in Verbindung mit den nachteiligen Auswirkungen auf die Adsorptionsmittelkapazität infolge der Wärmequellen- und Wärmesenkeneigenschaften das nicht isolierte Gefäß wirtschaftlich uninteressant. Der starke Einfluß der Temperatur auf die Adsorptionsmittelkapazität begünstigt zwar eine thermische Regenerierung gegenüber einer Druckregenerierung, führt aber zu erheblichen Nachteilen, falls ein merklicher Teil des Bettes während des Kreisprozesses den vorgesehenen Temperaturbereich nicht voll durchläuft. So können die auf die Wandwärmekapazität zurückzuführenden Effekte eine Erhöhung der Adsorberbettgröße bis zu 30% erfordern. Das größere Bett kann verbunden mit den höheren Anforderungen bezüglich der Erwärmung und Abkühlung der Gefäßwände den für die Regenerierung erforderlichen Gasdurchsatz um 50% gegenüber einem isolierten Gefäß erhöhen.

Es ist bekannt, das Eindringen von Wärme in das Vorreinigergefäß von Tief temperatur-Luftzerlegungsanlagen durch eine Wärmeisolation an der Außenseite des Gefäßes zu verhindern. Auf diese Weise läßt sich jedoch das inerte Wärmeproblem nicht lösen. Derartige Gefäße arbeiten vielmehr mit vergleichsweise niedrigen Adsorptions-Gesamtwirkungsgraden, wobei die Wirkungsgrade in den Wandbereichen des Adsorberbettes besonders schlecht sind. Die Ausbildung einer gleichförmigen Temperatur im Bett kann während der Adsorption eine beträchtliche Zeitdauer, in einigen Fällen bis zu einem Viertel des gesamten Arbeitsspiels, erfordern.

Im Falle einer inneren Wärmeisolation derartiger Gefäße liegt die Hauptgeschwindigkeit darin, das Gas daran zu hindern, das Adsorberbett durch die Isolation

ίο hindurch zu umgehen. Das Nebenstromverhältnis, definiert als die Gasdurchflußmenge durch die Wärmeisolation dividiert durch die Gasdurchflußmenge durch das Adsorberbett erlaubt eine Beurteilung der Wirksamkeit von inerten Isolationsanordnungen, wenn es mit maximal zulässigen Konzentrationen an selektiv abgetrennten Bestandteilen des Einsatzgases in dem das Adsorberbett verlassenden Strom in Bezug gebracht wird. Bei einer Luftzerlegungsanlage, die ein gasförmiges Produkt in Form von 1090 t 02/Tag liefert (bei einer Durchflußmenge der Einsatzluft von 1,94· 10⁵m'/h), kann bei einer maximal zulässigen (!^-Konzentration in dem das Adsorberbett verlassenden Gasstrom von 0,03 ppm der obere Grenzwert für das Nebenstromverhältnis bei beispielsweise ungefähr 1/13 000 und vorzugsweise bei ungefähr 1/30 000 liegen. In qualitativer Hinsicht erfordert dieser Wert des Nebenstromverhältnisses einen Isolationsaufbau, der für einen hohen Widerstand (geringe Durchlässigkeit) gegenüber dem Gasstrom sorgt.

Es ist bekannt, zur Wärmeisolation von aufrecht stehenden Adsorberbetten eine lotrechte zylindrische Innenverkleidung aus rostsicherem Stahl zu verwenden, die am Oberteil des Gefäßes aufgehängt ist, und den Raum zwischen der Innenverkleidung und den Gefäßwänden mittels Glasfasermatten zu isolieren. Durch dichte Anbringung des Endes der Stahlinnenverkleidung an der Oberseite des Gefäßes wird die Ausbildung eines Nebenstroms verhindert. Weil die Wärmeleitfähigkeit der Stahlinnenverkleidung recht hoch ist, muß diese aber so dünn sein, daß das Adsorberbett nicht den starken Wärmeeffekten ausgesetzt ist, die mit der äußeren Gefäßwand verbunden sind. Dies führt zu konstruktiven Problemen, da es schwierig ist, derartige Innenverkleidungen für einen Wärmekreisprozeß und für einen auf Bettdruckabfall zurückzuführenden inneren Unterdruck auszulegen und gleichwohl die gewünschte geringe Materialstärke zu erreichen. Daneben ist eine solche Anordnung mechanisch kompliziert und kostspielig. Die geschilderte Art der Innenverkleidung ist noch problematischer bei einem waagerecht liegenden Gefäß, weil es äußerst schwierig ist, eine Innenverkleidung für große geometrische Abmessungen und bei mehr oder minder unregelmäßiger Gestalt zu konstruieren, die den thermischen Beanspruchungen standhält, die bei großen überstrichenen Temperaturbereichen auftreten.

In der Praxis hängt die konstruktive Ausgestaltung eines Adsorbergefäßes, ob nun waagerecht oder lotrecht angeordnet, von der erforderlichen Querschnittsfläche des Bettes ab. Aus Transportgründen hat der Durchmesser des Adsorbergefäßes in der Praxis einen oberen Grenzwert von im allgemeinen etwa 4 m. Dementsprechend liegt der zulässige maximale Adsorberbettdurchmesser bei ungefähr 3,7 m. Wird der oben erläuterte Aufbau bei Adsorberbetten für Tieftemperatur-Luftzerlegungsanlagen angewendet, die eine Kapazität von mehr als 270 bis 450 t 02/Tag haben, kann sich der Bettdurchmesser von 3,7 m als unzureichend

erweisen, um den gewünschten Arbeitspunkt (prozentuale Annährung an die Ausbildung eines Fließbettes) zu erreichen. Um gleichwohl den erforderlichen Querschnitt zu erzielen, müssen mehrere aufrecht stehende Gefäße parallel geschaltet oder muß auf eine waage- > rechte Bettausbildung übergegangen werden. Mehrere aufrecht stehende Gefäße sind in der Regel wesentlich kostspieliger als einzelne waagerecht angeordnete Gefäße. Bei großvolumigen Tieftemperatur-Luftzcrlegungsanlagen stellen daher waagerecht angeordnete Luftvorreinigergefäße die zweckmäßigste Ausbildung dar.

Unabhängig von der geometrischen Auslegung und der Ausrichtung eines für einen Wärmekreisprozesses bestimmten Gasadsorbcrgefäßes soll die inerte Wärmeisolationsanordnung das Adsorberbett gegen die thermischen Effekte schützen, die auf die Gefäßwand und das Eindringen von Wärme zurückzuführen sind. Sie soll außerdem verhindern, daß wesentliche Anteile des Einsatzgases das Adsorberbett umgehen. Die Wärmeisolation muß den für die Regenerierung des Adsorptionsmittels charakteristischen Temperaturen, der darauf zurückzuführenden Expansion und Kontraktion gegenüber der Adsorbergefäßwand und den Druckänderungen standhalten, die mit der zyklischen Temperaturänderung verbunden sind. Die Wärmeisolation muß außerdem an die Gefäßkonstruktion anpaßbar sein. Da Adsorbergefäße überlicherweise mit gebogenen Wänden ausgestattet sind, muß eine Wärmeisolation benutzt werden, die an diese Krümmung angepaßt werden kann,

Die üblicherweise verwendeten Wärmeisolatoren lassen sich allgemein in zwei Gruppen einteilen, und zwar auf der einen Seite an Ort und Stelle ausgeformte Werkstoffe, die sich der geometrischen Form des Trägers während des Einbaus anpassen, und auf der anderen Seite starre vorgeformte Werkstoffe. Eine mittels Zement festgelegte, an Ort und Stelle ausgeformte Isolation könnte angesichts der gekrümmten Flächen als attraktive Lösung bei Adsorbergefäßen für thermische Kreisprozesse erscheinen. Die meisten der zu dieser Kategorie gehörenden Faserwerkstoffe sind jedoch zu porös; sie würden für Luftzerlegungsanwendungen übermäßig hohe Nebenstromverhältnisse verursachen. Gewisse Zementwerkstoffe haben zwar eine brauchbar niedrige Durchlässigkeit, aber relativ hohe Dichte und hohe Wärmeleitfähigkeit. Außerdem schrumpfen viele dieser Zemente während der Aushärtung, so daß es zu Rißbildungen kommen kann. Des weiteren können Wärmerisse während des Durchlaufens der Wärmezyklcn entstehen.

Zahlreiche starre vorgeformte Isolierstoffe haben einen mehr als ausreichenden Strömungswiderstand und würden zu niedrigen Nebcnstromverhältnissen führen. Es ist jedoch schwierig, sie an die gekrümmten Flächen des Adsorbergcfäßes anzupassen. Eine maschincllc Bearbeitung oder eine vorausgehende Formgebung für die starre Isolation derart, daß ein exakter Sitz an den Gefäßwänden erreicht wird, scheidet aus Kostcngründen aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein bO Gasadsorbergefäß mit interner Wärmeisolation zu schaffen, das im Bereich der Wärmcisolalion ein niedriges Nebenstromverhältnis hat und das gleichwohl verhältnismäßig einfach und kostensparend aufgebaut werden kann. Das Gefäß soll sich für liegenden Einsatz. M insbesondere tür (lic Vorreinigung von F.insalzluit in 1 mi;¹ ei 1 I icl t cmpeiii t nt-1.11 Il Zerlegungsanlage η.

Diese Aufgabe wird beim Gasadsorbergefäß der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Isolierschicht als kompressible Faserschicht aus wärmeisolierendem Werkstoff mit einem Faserdurchmesser von weniger als 20 μιη und einer Porosität im nichtkomprimierten Zustand von mehr als 0,95 ausgebildet ist, daß die Faserschicht von der Innenseite her durch mehrere starre vorgeformte, innerhalb der Faserschicht sitzende, ebene Platten aus wärmeisolierendem Werkstoff mit einer Durchlässigkeit von weniger als 14,2 m² · bar, bezogen auf Luft von 2I"C, abgedeckt ist, wobei die vorgeformten Platten seitlich und an den Enden aneinander anstoßend angeordnet sind und die querlaufenden Spalte zwischen ihrer Außenfläche und der Gehäuseinnenfläche nicht größer als 12,7 mm sind, und daß die aus der Faserschicht und den vorgeformten Platten bestehende Anordnung derart an Ort und Stelle gehalten und nach außen gegen die Gehäuseinnenfläche angepreßt ist, daß das Verhältnis der Dichte der Faserschicht im zusammengedrückten Zustand zur Dichte der Faserschicht im nicht zusammengedrückten Zustand mindestens 1,5 beträgt.

Bei einem solchen Gasadsorbergefäß werden im wesentlichen gleichförmige Temperaturprofile am Adsorberbett während der Adsorption und der Regenerierung trotz der zyklischen Temperaturänderungen aufrechterhalten. Es lassen sich extrem niedrige Nebenstromverhältnisse erreichen, beispielsweise ein Nebenstromverhältnis von 1/40 000. Das Gasadsorbergefäß nach der Erfindung kann ferner verhältnismäßig einfach und kostensparend montiert werden; alle erforderlichen Einzelteile stehen handelsüblich zur Verfügung.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die vorgeformten Platten in mehreren Reihen ausgerichtet, die senkrecht zu der Richtung des Gasstromes durch das Adsorberbett verlaufen, wobei die einander anstoßenden Enden der Platten parallel zu der Gasströmungsrichtung liegen und in quer benachbarten Reihen gegeneinander in Querrichtung versetzt sind. Dadurch wird Gas, das in eine zur Gassirömungsrichtung parallele Stoßfuge eindringt, zur Rückkehr in das Adsorberbett gezwungen.

Um für eine besonders geringe Gasdurchlässigkeit zu sorgen, liegt vorzugsweise der Faserdurchmesser der kompressiblen Faserschicht unter ΙΟμπι, ist die Porosität der kompressiblen Faserschicht in nicht zusammengedrücktem Zustand größer als 0,98 und beträgt das Verhältnis der Dichte der kompressiblen Faserschicht im zusammengedrückten Zustand zur Dichte im nicht zusammengedrückten Zustand mindestens 4,0.

Ein brauchbarer Sitz der Platten läßt sich mit beschränktem Aufwand dadurch erzielen, daß die Außenseite der vorgeformten Platten mindestens teilweise entsprechend der Innenfläche des starren Außengehäuses profiliert ist.

Extrem niedrige Nebenstromverhältnisse lassen sich erreichen, wenn die kompres.siblc Faserschicht aus Glasfasern mit einem Faserdurchmesser von 1,0 μ in hergestellt ist und im nicht zusammengedrückten Zustand eine Porosität von 0,99b hat.

Als besonders zweckmäßig erwiesen sich starre vorgeformlc Platten aus glasfaserverstärktem Kalziumsilikat, die eine Durchlässigkeit von 0,09 m^J/h · bar, bezogen .Ulf l.ufl von 21"C, haben.

Im Hinblick auf das erwünschte niedrige Neben-

Stromverhältnis beträgt die Gasdurchlässigkeit der vorgeformten Platten vorteilhafterweise höchstens Vioo der Gasdurchlässigkeit der kompressiblen Faserschicht.

Bei vorgegebenem Nebenstromverhältnis kann eine noch höhere Gasreinheit dadurch erzielt werden, daß zwischen den aneinander anstoßenden Seiten von vorgeformten Platten in den einander in Querrichtung benachbarten Plattenreihen Gasumlenk- und -sperrglieder zum Zurückleiten von das Adsorberbett umgehendem Gas in das Adsorberbett vorgesehen sind. Derartige Gasumlenk- und -sperrglieder können einfach aus Metallfolien oder -blechen bestehen, die am einen Ende an der Gehäuseinnenfläche gasdicht befestigt sind und sich nach innen zwischen die aneinander anstoßenden Seiten der vorgeformten Platten erstrecken, während das andere Ende benachbart dem Adsorberbett liegt.

Um Einsatzgas möglichst wirkungsvoll an einem Umgehen des Adsorberbettes zu hindern, ist vorteilhafterweise eine kompressible faserförmige Wärmeisolation mindestens zwischen den aneinander anstoßenden Enden benachbarter vorgeformter Platten angeordnet. Die quer verlaufenden Spalte zwischen der Gehäuseinnenfläche und der Außenfläche der vorgeformten Platten sind vorzugsweise höchstens 1,59 mm groß.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein waagerecht liegendes Gasadsorbergefäß,

Fig. 2 einen Querschnitt des Gasadsorbergefäßes entsprechend der Linie 2-2 der Fig. 1,

Fig. 3 in größerem Maßstab einen Teil der Darstellung nach Fig. 2, wobei die Montage der kompressiblen Faserschicht und der starren vorgeformten Wärmeisolationsplatten an der Seite der Gehäuseinnenwand zu erkennen ist,

Fig. 4 drei Stufen der bevorzugten Art der Anbringung der Wärmeisolationsanordnung an der Gehäuseinnenwand,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines für das waagerecht angeordnete Gasadsorbergefäß nach Fig. 1 geeigneten unteren Gasverteilers, wobei einzelne Teile weggeschnitten sind.

Fig. 6 einen Querschnitt des Gasverteilers nach Fig. 5,

Fig. 7 ein schematisches Fließschema für eine als Vorreiniger einer Tieftemperatur-Luftzerlegungsanlage bestimmten Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 8 im Aufriß einen Schnitt durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes aufrecht stehendes Gasadsorbergefäß, wobei Teile weggeschnitten sind, um das Adsorberbett und die das Adsorberbett umgebende Wärmeisolation erkennen zu lassen, und

F i g. 9 in größerem Maßstab eine Teildarstellung der Anordnung nach Fig.8, die Einzelheiten des internen Isolationssystems entsprechend einer weiteren Abwandlung der Erfindung erkennen läßt, wobei Gasumlenkungen vorgesehen sind, um den das Adsorbcrbclt umgehenden Gasstrom zum Adsorberbett zurückzulei- <>o ten.

Die F i g. 1 und 2 zeigen einen Längsschnitt und einen Querschnitt eines Gasadsorbcrs, der sich eignet, Luft von atmosphärischen Verunreinigungen zu reinigen, bevor eine Tieftempcratur-Luftzcrlegung erfolgt. Das μ Gasadsorbergefäß weist ein zylindrisches Außcngehüusc 10 auf, das im allgemeinen aus McIhII, beispielsweise Kohlenstoffstahl, gefertigt ist, und dessen Längsachse A-A waagerecht verläuft. Die gegenüberliegenden Ender des Gehäuses 10 sind mittels gewölbter Stirnseiten 11 verschlossen. Ein Adsorberbett 12, das beispielsweise aus stückigen Körpern aus Natriumzeolith-X (13X' besteht, befindet sich innerhalb des Außengehäuses IC und erstreckt sich vom einen zum anderen Ende desselben.

Zur Abstützung des Adsorberbettes 12 ist eine mehrlagige Auflage 13 aus einem Gitter und Tragroster vorgesehen, die unterhalb des Bettes sitzt und die Adsorptionsmittelteilchen holt. Die Auflage 13 wire ihrerseits von mehreren in Längsrichtung in Abstanc voneinander angeordneten Trägern 14, die sich quei zum Außengehäuse erstrecken, sowie von Trägerab-Stützungen 15 gehalten, die gegen die Gehäuseinnenflä ehe anliegen. Gasdurchiässe 17 reichen durch die obere Wand des Gehäuses hindurch. Ein Gasverteiler Ii verbindet untere Gasdurchlässe 16 über eine untere Kammer 19a mit der Unterseite des Adsorberbettes 12 während ein Gasverteiler 20 die oberen Gasdurchiässe 17 über eine obere Kammer 196 mit der Oberseite des Adsorberbettes verbindet. Einsatzgas wird durch die unteren Gasdurchlässe hindurch eingeleitet und ströini über den Gasverteiler 18 von unten in das Adsorberbeti 12 ein; es durchläuft das Adsorberbett in Aufwärtsrichtung, wobei die selektiv abtrennbaren Komponenter abgeschieden werden. Das nichtadsorbierte Gas gelang! durch die Oberseite des Adsorberbettes und die obere Kammer 196 hindurch zum Gasverteiler (oder KoMektor) 20 und verläßt das Außengehäuse über die oberer Gasdurchlässe 17. Der Einsatzgasstrom kann auch umgekehrt werden. Erhitztes Spülgas, das der Desorption der selektiv abtrennbaren Komponenten dient wird vorzugsweise im Gegenstrom zu dem zuvoi eingespeisten Einsatzgas durch das Adsorberbett 12 hindurchgeleitet.

Innerhalb des Gehäuses 10 werden zwei Arten vor Wärmeisolationen benutzt. Eine kompressible Faserschicht 21 mit einem Faserdurchmesser von weniger al« 20 μηι und einer Porosität im nicht zusammengedrückten Zustand von mindestens 0,95 liegt in der in Fig.; veranschaulichten Weise an der Innenfläche de; Gehäuses an. Mehrere starre vorgeformte Platten 22 sitzen innerhalb der kompressiblen Faserschicht 21 unc decken diese von der Innenseite her ab. Die Platten sine im wesentlichen eben. Sie haben zweckmäßigcrwcisc eine quadratische oder rechteckige Form und crstrck ken sich in Längsreihen vom einen zum anderen Ende des Adsorberbettes 12. Außerdem kann die obere Kammer 196 in der in F i g. 1 veranschaulichten Weist mit Hilfe einer Faserisolation 91, die an die Gehäuse innenwand angeklebt ist, wärmeisoliert sein. Der Zwecl· dieser Isolation besteht darin, Wärmcvcrluste währcne der thermischer. Regenerierung zu vermindern.

Die starren vorgeformten Platten 22 sollten eine Wärmeleitfähigkeit von weniger als 0,13 W/Km be einer Temperatur von 177'¹C haben; ihre Gasdurchlä.s sigkeit beträgt vorzugsweise nicht mehr als '/ux derjenigen des zusammengedrückten Fascrmaterials Die vorgeformten starren Platten können vor/.tigswcisi aus glasfaserverstärktem kolloidalem Kalziumsilika gefertigt sein. Zu anderen geeigneten Werk:;tol'l'ei gehören wärmcbestiindige Werkstoffe auf der Basis vor Silizium- und Aluminiumoxiden, wie Aluminiumsilikat Magnesiumsilikat, Aluminiumoxid und Magnesiumaluminat. Um die vorliegend erforderlichen nicclrigci Gasdurchlässigkeiten zu erzielen, sind elio Platten 22 vorzugsweise aus einem Gefiige aus kolloidaler

Teilchen gefertigt, d. h. Teilchen mit Abmessungen von weniger als I μηι. Faserverstärkungen können zweckmäßig sein, um Platten von ausreichend hoher Festigkeit zu erhalten, die den beim Einbau erforderlichen Druckkräften widerstehen.

Mit geschlossenen Zellen versehene starre Schaumstoffe, beispielsweise Glasschaumstoffe, eignen sich bei gewissen Ausführungsformen für die starren Platten 22: sie sind jedoch hinsichtlich der Temperatur- und Druckbeanspruchbarkeit begrenzt. Sie sollten infolgedessen nur in Adsorbern eingesetzt werden, in denen der Arbeitsdruck unterhalb der Druckfestigkeit des Werkstoffes liegt, die im allgemeinen weniger als 13,8 bar beträgt. Außerdem sind geschlossene Zellen aufweisende Schaumstoffe häufig auf Temperaturwerte beschränkt, die unterhalb der gewünschten Regenerationsheiztemperatur des Adsorbers liegen. Aus diesen Gründen eignen sich die zur Zeit auf dem Markt befindlichen Schaumstoffe mit geschlossenen Zellen nicht für Luftvorreiniger-Adsorber der vorliegend beschriebenen Art.

Obwohl die starren vorgeformten Platten 22 durch maschinelle Bearbeitung oder Gießen mit profilierten Außenflächen versehen werden konnten, um sich der Gehäuseinnenfläche genau anzupassen, d. h. parallel zu dieser zu verlaufen, ist ein solches Vorgehen aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und Flexibilität nicht zufriedenstellend. Durch eine rohe Formgebung oder Profilierung der Außenfläche der starren Platten 22 läßt sich dagegen ein brauchbarer Sitz an der Innenfläche jo des Gehäuses 10 bei sehr beschränktem Aufwand erzielen. Dies kann entsprechend Fig. 3 beispielsweise in der Weise erreicht werden, daß die Kanten der Platten abgeschrägt werden, um den Spalt zwischen der Außenfläche der starren Platte und der Gehäuseinnen- a fläche möglichst kleinzuhalten. Mit anderen Worten, die Außenfläche der starren vorgeformten Platten 22 wird mindestens teilweise in eine der Gehäuseinnenfläche entsprechende Form gebracht.

Eine Wärmeisolation aus kompressiblem Faserwerkstoff kann auch zwischen mindestens den im wesentlichen parallel zur Richtung des Gasstromes verlaufenden aneinanderstoßenden Enden benachbarter starrer vorgeformter Platten 22 vorgesehen werden, um das Einsatzgas möglichst weitgehend an einer Umgehung 4i des Adsorberbettcs 12 zu hindern. Bei der kompressiblen Isolation an den Stoßstellen der Platten handelt es sich vorzugsweise um die Außenkanten der kompressiblen Faserschicht 21, die in den in Fig. 4a —c veranschaulichten Weise umgebogen werden. >o

Die mit Faserisolation gefüllten Stöße zwischen den aneinanderstoßenden Enden der starren Platten 22 sind vorzugsweise nicht breiter als der Querspalt /wischen der Guhüuscinncnflächc und der Außenfläche der Planen 22, d.h. nicht größer als 12,7mm und v> vorzugsweise nicht größer als 1,59 mm.

Es sind geeignete Mittel erforderlich, um die aus der kompressiblen Faserschicht 21 und des starren vorgeformten Platten 22 bestehende Anordnung an Ort und Stelle zu halten und gegen die Innenfläche des Gehäuses ho IO anzupressen, wie dies beispielsweise in den Fig. 3 und 4a —c, veranschaulicht ist. Diese Mitlei umfassen vorzugsweise Stehbolzen 24 oder entsprechende vorstehende Teile, die an der Gehäuseinnenflache befestig!, beispielsweise angeschweißt, sind, ferner b^r> Unierleg- oder llalteschciben 25 und Befestigungselemente oder Muttern 26. Bei der Montage wird die komnrcssiblc Faserschicht 21 zunächst über den Stehbolzen 24 gebracht und dann von diesem durchstoßen, worauf die starre vorgeformte Platte 22 aufgelegt wird, die gleichfalls mittels des Stehbolzens durchstoßen wird.

Die kompressible Faserschicht ist vorzugsweise mit Bezug auf die starre vorgeformte Platte 22 derart bemessen, daß mindestens die äußeren Enden der Faserschicht, die parallel zur Richtung der Gasströmung im Adsorberbett verlaufen, über die Enden der starren Platte 22, diese überlappend eine ausreichende Strecke vorstehen, um bei der Endmontage der Mehrkomponenten-Wärmeisolationsanordnung von den anstoßenden Enden benachbarter vorgeformter Platten gehalten und gegen diese angepreßt zu werden. Bei einer derartigen räumlichen Auslegung werden die Enden der kompressiblen Faserschicht 21 zu der oben erläuterten faserigen Wärmeisolation zwischen den aneinanderstoßenden Enden von in Längsrichtung benachbarten starren vorgeformten Platten 22. Statt dessen können auch gesonderte Streifen aus kompressiblem Fasermaterial zwischen die aneinander anstoßenden Enden von starren vorgeformten Platten 22 eingelegt werden. Es versteht sich, daß es zur Erzielung der gewünschten Gassperre zwischen aneinanderstoßenden Enden von in Längsrichtung benachbarten starren Platten nicht notwendig oder zweckmäßig sein kann, überlappende Enden der kompressiblen Faserschicht unter beiden benachbarten starren Platten 22 vorzusehen, die den Stoß bilden. Beispielsweise erstreckt sich bei der Ausfülirungsform nach Fig.4c nur die linke Seite der kompressiblen Schicht 21 nach außen über die darüberliegende starre vorgeformte Platte 23 hinaus. Bei Anordnungen, die ein verhältnismäßig hohes Nebenstromverhältnis, beispielsweise ein Verhältnis von 1/5000, zulassen, kann es sich außerdem als nicht erforderlich erweisen, eine kompressible Faserisolation zwischen aneinanderstoßenden Enden von starren vorgeformten Platten 22 vorzusehen. Andererseits wird dort, wo niedrige Nebenstromverhältnisse, beispielsweise Verhältnisse in der Größenordnung von 1/40 000, erforderlich sind, vorzugsweise mit einer derartigen kompressiblen Faserisolation gearbeitet.

Die mit einer öffnung für den Stehbolzen 24 versehene Haltescheibe 25 wird dann über die Innenseite der starren vorgeformten Platte 22 gelegt, um die Druckbelastung großflächig zu verteilen und die Bruchgefahr kleinstmöglich zu halten. Dann wird auf die Haltescheibe 25 eine Druckkraft ausgeübt, die ausreicht, um die Dichte der kompressiblen Faserschicht 21 auf mindestens das l,5fache und vorzugsweise auf mindestens das 4fache der Dichte im nicht zusammengedrückten Zustand zu erhöhen. Die Muttern 26 halten die Anordnung in der gewünschten Weise zusammengepreßt.

Die kompressible Faserschicht 21 und die starren vorgeformten Platten 22 haben vorzugsweise eine quadratische oder rechteckige Form. Sie sind in einem solchen Fall in mehreren längs verlaufenden Reihen ausgerichtet, die entsprechend Fig. 1 vom einen zum anderen Ende der Gehäuseinnenfläche verlaufen. Dabei sind vorzugsweise die ancindcr anstoßenden Enden 27 und 28 innerhalb von in Querrichtung benachbarten Reihen 29 bzw. 30 in Querrichtung gegeneinander versetzt. Die aneinander anstoßenden Enden 27 und 28 liegen im wesentlichen parallel zur Richtung des das Adsorberbe'il durchlaufenden Gasstromes (ob dieser nun von unten nach oben oder von oben nach unten gerichtet ist). Dadurch, daß die quer verlaufenden Stöße,

die von solchen aneinanderstoßenden Enden gebildet werden, über die gesamte Isolationsanordnung hinweg gegeneinander versetzt werden, gerät Gas, das in einen bestimmten Stoß einströmt, in eine Sackgasse; dieses Gas wird zur Rückkehr in das Adsorberbett gezwungen (zwecks selektiver Adsorption mindestens einer Komponente), weil kein damit in Verbindung stehender Stoß vorhanden ist. Fig. I läßt erkennen, daß in der zur Richtung des Gasstromes senkrechten Längsrichtung (parallel zur Gehäuselängsachse x-x) die aneinander anstoßenden Seiten von in Längsrichtung benachbarten starren vorgeformten Platten vorzugsweise miteinander ausgerichtet sind, um den Aufbau zu vereinfachen. Die Gasströmung durch diese Längsstöße ist vernachlässigbar klein, da im Adsorberbett 12 in Längsrichtung keine Druckgradienten vorliegen.

Im Falle der Vorreinigung von Luft vor einer Tieftemperatur-Luftzerlegung ist, wie aus dem folgenden Beispiel hervorgeht, das Nebenstromverhältnis von äußerster Wichtigkeit. Für eine 1090 t O₂/Tag liefernde Luftzerlegungsanlage, die 1.94· IO⁵mVh Einsatzluft mit 4,4°C und 21,7 bar verarbeitet, die 390 ppm CO₂. Wasserdampf beim Sättigungswert und kleine Mengen an Kohlenwasserstoffen enthält, sei ein Nebenstromverhältnis im Vorreiniger-Adsorberbett angenommen, das den obenerwähnten Höchstwert von 1/13 000 hat. Die Kohlendioxidkonzentration in dem den Adsorber verlassenden Gasstrom beträgt in einem solchen Fall 0,03 ppm. Selbst bei dieser niedrigen Konzentration würden jährlich ungefähr 8.8 kg CCK in die Tieftemperaturanlage gelangen; die Wassermenge in dem vorgereinigten Einsatzgas wäre noch wesentlich höher. Diese Verunreinigungen verstopfen schließlich die Öffnungen der Destillationsböden derart, daß die Anlage außer Betrieb gesetzt, aufgetaut und heiß gespült werden muß. Mit der Anordnung nach der Erfindung lassen sich Nebenstromverhältnisse von nur 1/40 000 erreichen, wodurch die Menge der sich ansammelnden Verunreinigungen auf ungefähr Ui des früher als akzeptabel erscheinenden Wertes herabgesetzt wird.

Die kompressible Faserschicht aus wärmeisolierendem Werkstoff muß Fasern aufweisen, deren Durchmesser kleiner als 20 μιη und vorzugsweise kleiner als ΙΟμηι ist. Im nicht zusammengedrückten Zustand muß die Porosität größer als 0,95 und vorzugsweise größer als 0,98 sein. Im eingebauten Zustand soll die Faserschicht derart zusammengepreßt sein, daß das Verhältnis ihrer Dichte im zusammengedrückten Zustand zur Dichte im nicht zusammengedrückten Zustand mindestens 1,5 und vorzugsweise mindestens 4,0 beträgt. Jede dieser Eigenschaften ist wichtig, um für eine Isolationsanordnung mit geringer Gasdurchläs.ugkeit zu sorgen. Hohe Durchlässigkeiten führen notwendigerweise zu hohen Nebenstromverhältnissen.

Wärmeisolationslagen aus Fasermaterial gelten allgemein als verhältnismäßig hoch durchlässig, d. h. sie haben von Natur aus einen porösen Aufbau. Durch Verwendung von Fasern mit verhältnismäßig kleinem Durchmesser wird der Strömungswiderstand der Isolation wesentlich erhöht, was zu kleineren Durchlässigkeiten führt. Außerdem müssen die Fasern durch Zusammendrücken in eine dichte Packung gebracht werden können. Bekanntlich sind gewisse nicht zusammengedrückte Faserlagen mit verhältnismäßig hoher Dichte schwieriger zusammenzupressen und haben relativ dichte Werkstoffe eine vergleichsweise geringe Porosität. Diese Beziehung kann ausgedrückt werden als:

Porosität = 1 —

scheinbare Dichte
wahre Dichte

wobei die scheinbare Dichte die Dichte des Werkstoffes mit den Hohlräumen und die wahre Dichte eine Kenngröße des Werkstoffes ohne Hohlräumen ist.

Wenn die Porosität der Faserlage nahe dem unteren Grenzwert des brauchbaren Bereiches, d. h. nahe 0.95, liegt, ist auch das Verhältnis der Dichte der Lage im zusammengedrückten Zustand zur Dichte im nicht zusammengedrückten Zustand verhältnismäßig klein; es muß dann im Rahmen der Erfindung mindestens 1,5 betragen. Wie im folgenden noch näher erläutert ist, liefert eine Ausführungsform mit Faserschichten aus Fasern mit einem Durchmesser von 1,0 um, die im nicht zusammengedrückten Zustand eine Porosität von 0,957 hat und mit einem Dichtekompressionsverhältnis von 1,5 einmontiert ist, ein Nebenstromverhältnis von 1/15 000, was für gewisse Gasadsorptionssystemc brauchbar sein kann, aber für die Luftvorreinigung für Tieftemperatur-Luftzerlegungsanlagen höher als er wünscht ist. Im allgemeinen sollte die Porosität der Faserschicht sehr hoch sein, um hohe Dichtekompressionsverhältnisse erzielen zu können. Dementsprechend wird vorzugsweise mit einer Porosität im nicht zusammengedrückten Zustand von mehr als 0,98 und einem Dichteverhältnis von mindestens 4,0 gearbeitet.

Die kompressiblen Faserschichten bestehen vorzugsweise au¹· Glasfasern, doch können auch andere

jo Werkstoffe wie Asbest, Aluminiumoxid-Siliziumoxid und Nylon, verwendet werden, falls sie in Form von Faserschichten zur Verfügung stehen, die einen geeigneten Faserdurchmesser und die gewünschte Porosität haben und die im montierten Zustand auf das

j5 gewünschte Dichteverhältnis zusammengedrückt werden können.

Die starren vorgeformten Platten sollen so angeordnet und aufgebaut sein, daß die Querspalte (G in F i g. 3) zwischen der Gehäuseinnenfläche und der Außenseile der starren Platten eine Abmessung von 12,7 mm nicht überschreiten. Dies ist erforderlich, um das Nebenstromverhältnis ajf einem brauchbar niedrigen Wert zu halten, da die Durchlässigkeit der Isolation von der Querschnittsfläche für den Gasdurchtritt und damit von der Breite des verfügbaren Strömungskanals abhängt. Der Spalt C ist so klein wie möglich zu hallen. Der obere Grenzwert von 12,7 mm erfordert die Verwendung eines hochwirksamen kompressiblen Fasermatcrials als Schicht 21, d.h. eines Materials mit einer niedrigen Durchlässigkeit von nicht mehr als 1420 m-'/h · bar, bezogen auf Luft von 21"C. Der Spall G ist vorzugsweise nicht größer als 1,59 mm.

Die Fig. 5 und 6 zeigen im einzelnen einen geeigneten unteren Gasverteiler 18 (F ig. I). Der obere Gasverteilcr 20 (Fig. 1) ist im wesentlichen gleich aufgebaut. Jeder Verteiler umfaßt vorzugsweise mehrere Teilbaugruppen, beispielsweise die Teilbaugruppen 28;) bis 2%( in Fig. 1. Diese Teilbaugruppen sind in Längsrichtung Ende an Ende zusammenstoßend mitein-

ho ander ausgerichtet und in zweckentsprechender Weise untereinander verbunden. Eine mit Perforationen 30;i versehene gekrümmte Platte 29,-; reicht vom einen zum linderen Ende jeder der Teilbimgriippcn 28.7 bis 28/i wobei die mit Flanschen versehenen .Seilen 31 gegen die

hi oberen mit Flanschen versehenen .Seiten 32 von Abstützungen 33 anliegen. Die Platte 29,j und die Abstützung 33 werden mittels Schraube und Mutier 34 zusammengehalten. Ein Gitter 35 liegt über der

perforierten Platte 29.7 und ist mit dieser verbunden. Eine waagrechte Platte 36 ist nur für die Verteilerbaugruppen 28i> und 28e vorgesehen, die über den unterer, Gasdurchlässen 16 (Fig. 1* sitzen. Die Platte 36 weist Perforationen 37 auf und hat die Aufgabe, Gas über die volle Länge des Verteilers 18 umzulenken und damit für eine gleichförmige Gasströmung zu sorgen. Für diesen Zweck wird die Platte 36 mittels einer Abstützung 41 über der Innenfläche des Gehäuses 10 gehalten. Eine perforierte Versteifung 40 ist mit benachbarten Platten 29a verschraubt und verbindet auf diese Weise nebeneinanderliegende Teilbaugruppen des Verteilers. Im Berieb kann Einsatzgas über die unteren Gasdurchlässe eintreten und in den Verteiler 18 einströmen. Das Gas tritt dann in gleichförmiger Weise durch die Perforationen 30a in der gekrümmten Platte 29a sowie durch das Gitter 35 hindurch. Das Einsatzgas wird auf diese Weise in Quer- und Längsrichtung über die Unterseite des Adsorberbettes verteilt (Fig. 1) und durchsiröm! das Adsorberbett nach oben.

F i g. 7 zeigt ein schematisches Fließschema eines mit Gasadsorbergefäßen der erläuterten Art versehenen Vorreinigers für eine Tieftemperatur-Luftzerlegungsanlage. Komprimierte und gekühlte Einsalzluft tritt über eine Leitung 50 mit einer Temperatur von 4,4°C und einem Druck von 17,2 bis 20,7 bar ein. Zur Abtrennung von Kondenswasser wird sie über einen Phasenscheider

51 geleitet. Das Kondenswasser tritt über einen Abfluß

52 aus. Zwei waagerecht angeordnete Adsorber 53 und 54 sind vorgesehen, um CO2, Wasserdampf und Kohlenwasserstoffe aus der Einsatzluft abzutrennen, bevor diese in dem Tieftemperaturabschnitt der Luftzerlegungsanlage verarbeitet wird. Die Adsorber 53,54 sind derart parallel geschaltet, daß dann, wenn der eine Adsorber Einsatzluft verarbeitet, der andere Adsorber gereinigt wird. Die Einsatzluftleitung 50 ist mit Einlaßleitungen 55, 56 verbunden, in denen Einlaßventile 57 bzw. 58 liegen. Es sei angenommen, daß zunächst der Adsorber 53 Einsatzluft verarbeitet, die über die Einlaßleitung 55 und das Ventil 57 zum Adsorber 53 gelangt. Die Einsatzluft kann beispielsweise 390 ppm CO2 zusammen mit Spurenmengen an Kohlenwasserstoffen enthalten und ist mit Wasser gesättigt. In dem Adsorber 53 werden die Verunreinigungen mit Hilfe eines Adsorptionsmittels, beispielsweise Natriumzeolith X, abtrennt, so daß ein Produktgasstrom erhalten wird, der die folgende Zusammensetzung hat: CO2 = 0,25ppm (maximal), H2O=—73°C Taupunkt bei 0,98 bar und Kohlenwasserstoffe unterhalb einer feststellbaren Konzentration. Der Produktgasstrom gelangt in eine Auslaßleitung 59 mit Absperrventil 60. Mittels eines Filters 61 werden gegebenenfalls vorhandene Schmutzpartikel beseitigt. Die gefilterte Produktluft wird über eine Leitung 62 zu dem Tieftemperaturabschnitt der Luftzerlegungsanlage geleitet, wo sie in Sauerstoff und Stickstoff getrennt wird.

Während der erste Adsorber 53 Einsatzluft verarbeitet, sind das Einlaßventil 58 des zweiten Adsorbers, ein Ventil 63 in einer Spülgasauslaßleitung 64, ein Ventil 83 in einer Wiederaufdrückleitung 82 und ein Ventil 85 in einer Druckminderungsleitung 84 geschlossen. Der zweite Adsorber 54 wird mit Abfallstickstoff gereinigt, der vorzugsweise aus der Tieftemperatur-Luftzerlegungsanlage angeliefert wird. Der Stickstoff wird mit 10⁰C und 1,0 bar über eine Leitung 65 einem Gebläse 66 zugeführt und verläßt dieses mit 1,5 bar und 52°C, um über eine Leitung 67 und ein in dieser Leitung liegendes Ventil 68 zu einer Heizvorrichtung 69 zu gelangen. Der Stickstoff wird dort auf 316'C erhitzt. Er gelangt dann über die Leitung 67 zur Spülgaseinlaßleitung 80, in der ein Absperrventil 81 liegt. Das Spülgas tritt in den zweiten Adsorber 54 über eine Leitung 70 am Luftaustrittsende des Adsorbers ein. Die Verunreinigungen werden desorbiert.

Das mit Verunreinigungen beladene Spülgas verläßt den Adsorber über die Leitung 56; es gelangt über die Spülgasauslaßleitung 64 und ein Ventil 71 zu einer Spülgasauslaßleitung 72, um von dort in die Atmosphäre abgelassen oder zu einer Weiterverarbeitungsstelle geleitet zu werden.

Nachdem sämtliche Verunreinigungen desorbiert sind, wird das Ventil 68 geschlossen, während ein Ventil 73 in einer parallel zur Heizvorrichtung liegenden Umgehungsleitung 74 geöffnet wird, so daß das Spülgas durch Wärmeaustausch mit Kühlwasser gekühlt wird, das einen Durchlaß 75 eines Austauschers 76 durchströmt. Das Stickstoff gas gelangt dann mit 32° C über die Leitung 67 und die .Spülgaseinlaßleitung 80 zum Einsatzgai-Austrittsende des Adsorbers 54, der auf 38°C gekühlt wird. D^s über die Leitung 56 austretende Stickstoffgas verläßt die Anordnung über die Leitung

72. Nach Abschluß der Kühlphase des Adsorbers 54 wird das Ventil 73 geschlossen; das Stickstoffspülgas wird unmittelbar in die Atmosphäre abgeleitet.

Der Adsorber 54 wird jetzt mit Einsatzluft wieder aufgedrückt. Dazu wird das Ventil 83 teilweise geöffnet.

Da das Auslaßventil 77 des Adsorbers 54 in der Leitung 70 ein Rückschlagventil ist, wird der Adsorber 54 auf den Einsatzgasdruck von 17,2 bis 20,7 bar wieder aufgedrückt; infolge der Adsorptionswärme erwärmt sich der Adsorber auf ungefähr 66⁰C.

j<5 Wenn die Regeneration abgeschlossen ist, wird der Adsorber 54 auf die Adsorptionsphase umgeschaltet, während der zuvor auf Betrieb geschaltete Adsorber 53 auf Regeneration umgeschaltet wird. Das Einlaßventil 57 wird geschlossen, so daß der gesamte Einsatzluftstrom zum Ventil 58 und über die Leitung 56 zum Adsorber 54 gelangt. Beim Umschalten des ersten Adsorbers 53 auf die Regenerationsphase muß zunächst eine Druckminderung von dem hohen Adsorptions-Arbeitsdruck auf den niedrigen Regenerationsdruck erfolgen, der nahe dem Atmosphärendruck liegt. Dazu wird das Ventil 85 geöffnet; es erfolgt eine Lüftung des Gefäßes über die Spülgasauslaßleitung 72. Danach wird das Ventil 68 geöffnet. Als Abgas anfallender Stickstoff wird erhitzt und gelangt über die Leitung 67, die daran anschließende Spülgaseinlaßleitung 80 und ein Absperroder Rückschlagventil 79 zu dem Einsatzgas-Auslaßende des Adsorbers 53; dieser wird analog der für den Adsorber 54 beschriebenen Weise regeneriert.

Für eine Einsatzluftdurchflußmenge von 1,94 · 10⁵m³/h und eine Stickstoffdurchflußmenge von 2,3 · 104 mVh sind in der nachfolgenden Tabelle die Taktfolge und die Taktdauern zusammengestellt, die bei der zuvor beschriebenen Luftvorreinigungsanlage verwendet wurden.

Tabelle
Taktfolge

Taktdauer
Std.-Min.

Adsorber I

Adsorber II

0:00 bis 0:10
0:10 bis 1:45

Adsorption
Adsorption

Druckminderung Heizen*)

Fortsetzung	Adsorber I	Adsorber I!
Taktdauer
Std.-Min.	Adsorption	Kühlen
1 : 45 bis 3 :45	Adsorption	Wiederauf
3 : 45 bis 4 : 00		drücken
	Druckminderung	Adsorption
4: 00 bis 4: 10	Heizen*)	Adsorption
4: 10 bis 5:45	Kühlen	Adsorption
5 : 45 bis 7 :45	Wiederauf	Adsorption
7 : 45 bis 8 : 00	drücken

*) Die Heizdauer schließt eine Zeitverzögerung der Heizvorrichtung von 15 min ein.

Die bei der oben beschriebenen Ausführungsform verwendeten Adsorber sind weitgehend ähnlich der in den F i g. 1 bis 3, 5 und 6 veranschaulichten Anordnung. Das zylindrische Außengehäusc 10 ist aus 38 mm dickem Kohlenstoffstahl aufgebaut und hat eine Länge von ungefähr 9,75 m sowie einen Durchmesser von ungefähr 3,96 m. Jeder Adsorber enthält 29 500 kg Natriumzeolith X-Teilchen (Teilchengröße 1,68 bis 2,38 mm). Das Adsorbcrbctt 12 ist so angeordnet, daß seine Oberseite ungefähr 0,59 m über der waagerechten Mittelachse x-x liegt. Die komprcssible Faserschicht 21 der Wärmeisolation wird von einzelnen Glasfasern mit einem mittleren Durchmesser von 1 μιη gebildet: Ihre Dichte im nicht zusammengedrückten Zustand beträgt 9,6 kg/m³ bei einer Nennstärke von 12,7 mm und einer Oberflächendichte von 0,12 kg/m². Eingebaut werden die Faserschicht 21 ausreichend stark zusammengedrückt, um ein Dichteverhällnis von ungefähr 8 zu erzielen. In dem zylindrischen Teil der Adsorber zwischen den Stirnseiten 11 sind die starren vorgeformten Platten 22 305 mm lang, 152 mm breit und 38 mm dick. Sie sind in Längsreihen angeordnet, wobei die aneinanderstoßenden Enden innerhalb von einander in Querrichtung benachbarten Reihen gegeneinander um ungefähr 152 mm in Querrichtung versetzt sind, !m Bereich der Stirnseilen, wo eine gleichförmige Krümmung auftritt, sind die starren vorgeformten Platten 152 mm lang, 152 mm breit und 38 mm dick. In den Bereichen zwischen dem zylindrischen Mantel und den gleichförmig gewölbten Stirnseiten ist der Krümmungsradius sehr klein und ändert sich der Krümmungsradius sehr rasch, so daß es notwendig ist, die Platten durch Abschrägen und Kürzen von Hand anzupassen. Die obengenannten Schicht aus Glasfasern mit 1 μιη Durchmesser wird auch als Wärmeisolation zwischen den aneinander anstoßenden Enden der starren Platten 22 verwendet; die Querspalten haben eine Abmessung von ungefähr 1,59 mm. Gasumlenkungen, wie sie im folgenden in Verbindung mit Fig. 9 beschrieben sind, wurden in den Längsstößen zwischen benachbarten Längsreihen der starren Platten vorgesehen.

Der oben beschriebene Vorreiniger arbeitete ausgezeichnet. Die vorgereinigte Luft wurde nach dem Anfahren mittels eines Infrarot-Analysators ständig bezüglich des CO₂-Gehalts überwacht. Sämtliche COj-Konzentrationen lagen unterhalb des analytischen Grenzwertes des Instrumentes. Dies läßt erkennen, daß die Wärmeisolation des Vorreinigers für im wesentlichen gleichförmige Temperaturprofile sorgt und die Durchflußmenge des das Adsorberbett umgehenden Gases klein hält.

Fig. 8 zeigt im Aufriß einon Schnitt durch eint andere Ausführungsform des Gasadsorbers nach dei Erfindung, wobei ein starres zylindrisches Außengehäu se 110 vorgesehen ist, dessen Längsachse YY irr wesentlichen lotrecht steht. Ein derartiges Adsorberge faß eignet sich für die Vorreinigung von Luft ir klein volumigen Tieftemperatur-Luftzerlegungsanlagen beispielsweise Anlagen unterhalb des Bereichs von 27i bis 454 t/Tag. Eine weitere bevorzugte Anwendung eines derartigen Adsorbers ist die Abtrennung vor Schwefeldioxid in dem Verfahren gemäß US-PS 38 29 560, wo Schwefeldioxid in dem den Säureadsorbei einer nach dem Kontaktverfahren arbeitenden Anlage zur Herstellung von Schwefelsäure verlassenden Medium in einem Festbett aus einem Adsorptionsmittel ir Form eines Molekularsiebes adsorbiert, aus dem Adsorptionsbett mit heißem, trockenem, saucrstoffhaltigern Gas ausgewaschen und zwecks weiterer Verarbeitung zu der Anlage zurückgeleilet wird.

Der gezeigte aufrech! siehende Adsorber weist einen unteren Gasdurchlaß 116, der durch die Bodenwand 111 hindurchreicht, sowie einen durch eine obere Endwand 118 hindurchführenden oberen Gasdurchlaß 117 auf. Ein Adsorberbctl 112 befindet sich innerhalb des Außengchäuses 110. Es wird von einer mehrlagigen Auflage 113 aus einem Gitter und Tragrosten abgestützt, die unterhalb des Bettes sitzt und ihrerseits von mehreren, in Querrichtung in Abstand voneinander angeordneten Trägern 114 abgestützt ist. Die Träger 114 verlaufen senkrecht zur Achse V- Y quer durch das Gehäuse und legen sich gegen die Gehäuseinnenfläche an. Eine mehrschichtige Lage 200 aus Gittern und Rosten kann auch an der Oberseite des Adsorberbettes vorgesehen und in zweckentsprechender Weise an der Gehäusewand befestigt sein. Gasverteiler, wie sie bei dem liegend angeordneten Gefäß nach F ί g. 1 vorgesehen sind, sind bei dieser Ausführungsform infolge der regelmäßigen Geometrie, d. h. des kreisförmigen Querschnittes des zylindrischen Gehäuses und des Adsorberbettes, nicht erforderlich. Das Einsatzgas kann ebenso wie bei der zuvor erläuterten Ausführungsform von unten nach oben oder von oben nach unten strömen Das zur Regenerierung verwendete Spülgas wird vorzugsweise zwecks Desorption der selektiv abgetrennten Komponenten im Gegenstrom zu dem zuvor eingeführten Einsatzgas durch das Adsorberbetl hindurchgeleitet.

Die bei dem aufrecht stehenden Gefäß um das Adsorberbett herum angeordnete Isolationsanordnung

so kann zweckmäßigerweise ebenso aufgebaut sein, wie dies oben in Verbindung mit der Ausführungsform nach den F i g. 1 bis 4 beschrieben ist. Sie weist mehrere starre vorgeformte Platten 122 aus wärmeisolierendem Material mit einer Durchlässigkeit von weniger als 14,2 m²/h · bar (bezogen auf Luft von 21°C) auf, die innerhalb einer kompressiblen wärmeisolierenden Faserschicht angeordnet sind und diese abdecken. Die Faserschicht besteht aus Fasern mit einem Durchmesser von weniger als 20 μιη und hat im nicht zusammenge-

bo drückten Zustand eine Porosität von mehr als 0,95.

Die starren ebenen Platten sind seitlich und an den Enden aneinanderstoßend derart angeordnet, daß Querspalte zwischen der Gehäuseinnenfläche und der Außenfläche der starren Platten nicht größer als

h5 12,7 mm sind. Wie veranschaulicht, sind die starren Platten in mehreren Reihen ausgerichtet, die senkrecht zur Richtung des Gasstromes durch das Bett verlaufen, wobei sich die aneinanderstoßenden Enden im wesentli-

805 511/31!

chen parallel zur Richtung des Gasstroms erstrecken. Die Ausrichtung der Platten erfolgt derart, daß die Enden 127 und 128 von Phtten in Reihen 129 und 130, die einander in Querrichtung benachbart sind, gegenseitig in Querrichtung versetzt sind, so daß Gas, das durch die betreffenden Stöße hindurchzuströmen sucht, keinen Durchgang findet Das Gefäß ist ferner im Bereich der oberen und unteren Sammelkammer mit einer Faserisolation 191 ausgestattet, die an der Innenwand des Gefäßes über Stehbolzen und Befesti- iu gungselemente 210 festgelegt ist. Diese Isolation dient der Herabsetzung von Wärmeverlusten während der thermischen Regeneration des Adsorberbettes. Um das Betriebsvcrhalien des Adsorbers zu überwachen, sind Gasprobenentnahmestellen 201, 202 und 203 vorgesehen, die sich durch die Gehäusewand und die Innenisoiation hindurch in das Adsorberbett hineinerstrecken. Ein abnehmbarer Deckel 204, der an seiner nach innen gerichteten Oberfläche 205 mit einer Faserisolation und einer starren vorgeformten Isolation aus Plattenmaterial versehen ist, erlaubt einen Zulritl zum Gefäß und periodische Wartungsarbeiten.

Fig.9 zeigt in größerem Maßstab einen Ausschnitt der Anordnung nach Fig.8, aus dem Einzelheiten der Innenisolation zu erkennen sind. Bei dieser abgewandelten Ausführungsfomi sind der Umlenkung und Absperrung des Gasstromes dienende Mittel zwischen den aneinander anstoßenden Seiten der vorgeformten Platten in den einander in Querrichtung benachbarten Reihen vorgesehen, um das Adsorberbett umgehende jo Gas wieder in das Adsorberbett zu lenken. Wie veranschaulicht, liegen die starren vorgeformten Platten 122 über der kompressiblen Faserisolation 121. Die so gebildete Verbundanordnung wird, ähnlich wie dies oben in Verbindung mit Fig.4 erläutert ist, mit Hilfe von Stehbolzen 124, Unterleg- oder Haltescheiben 125 und Befestigungselementen oder Muttern 126 zusammengedrückt und an der Innenwand des Gehäuses festgelegt. Die Gasumlenkung und -sperre weist Metallfolien 227 auf, deren eines Ende mittels Klebstreifen 228 mit der Gehäuseinnenfläche gasdicht verbunden ist. Die Metallfolienstücke sitzen zwischen den aneinander anstoßenden Seiten der vorgeformten Platten. Sie reichen von der Gehäuseinnenfläche nach innen in Richtung auf das Adsorberbett, wobei das dem mittels Klebstreifen festgelegten Ende entgegengesetzte freie Ende 229 im wesentlichen benachbart dem Adsorberbett liegt.

Funktionsmäßig stellt die oben erläuterte Sperre sicher, daß Gas, das in die Faserisolationsschicht zwischen den starren vorgeformten Platten und der Gehäuseinnenfläche eindringt und durch diese Schicht hindurchströmt, zurück in das Adsorberbett geleitet wird, um die selektiv adsorbierbaren Komponenten abzutrennen. Die Sperre wird zweckmäßigerweise während der Montage der Isolationsanordnung angebracht, während nacheinander benachbarte Reihen aufgebaut werden. Sie kann, falls erwünscht, in den Stoßen vorgesehen werden, die quer zur Gasströmungs ■ richtung verlaufen, um die Konzentration der selektiv adsorbierbaren Komponenten in dem den Adsorber verlassenden gereinigten Gasstrom zu senken. Eine derartige Gasumlenkung stellt kein Zwangsmerkmal der Erfindung dar, erlaubt es jedoch, bei Adsorbergefäßen der vorliegend beschriebenen Art, eine höhere Gasreinheit bei vorgegebenem Nebenstromverhältnis zu erzielen. Vorzugsweise werden dünne Metallfolien verwendet, beispielsweise Folien aus rostsicherem Stahl von 0,05 bis 0,08 mm Stärke. Die Gassperre kann aber auch aus jedem anderen zweckentsprechenden Werkstoff gefertigt sein, der niedrige Wärmeleitfähigkeit und Durchlässigkeit hat. Die Sperre kann an der Gehäuseinnenfläche auf beliebige zweckentsprechende Weise befestigt werden, beispielsweise mit Hilfe von Klebestreifen, Klebstoffen und Dichtstoffen, die die erforderliche Wärmefestigkeit und einen geeigneten Widerstand gegenüber dem Gasstrom haben.

Die Bedeutung der verschiedenen Erfindungsmerkmale ergab sich anschaulich aus einer Folge von Versuchen, die im folgenden näher erläutert sind.

Bei dem ersten Versuch bestand die kompressible Faserschicht der Wärmeisolation aus im nicht zusammengedrückten Zustand 4,8 mm dickem Glasfilz mit einem mittleren Faserdurchmesser von 1,0 μιη und einer Porosität von 0,957 (Dichte 96 kg/m³), der unter Erzielung eines Dichteverhältnisses von 1,5 auf 3,2 mm zusammengedrückt wurde. Die starre vorgeformte Platte der Wärmeisolation bestand aus asbestfaserverstärktem Ka/ziumsi/ikat mit einer Dichte von 176 kg/m¹, einer Wärmeleitfähigkeit von 0,069 W/Km bei einer Temperatur von 1,7°C, und einer Durchlässigkeit von 0,09 ni²/h · bar, bezogen auf Luft von 21°C. Die einzelnen Platten waren 152 mm breit, 914 mm lang und 12,7 mm dick. Sie hatten leicht abgeschrägte Kamen. Die Anordnung war im wesentlichen in der in Fig. 3 veranschaulichten Weise aufgebaut; sie hatte einen Querspalt C von ungefähr 3,2 mm, der auf Grund eines auf die Mutter 26 der Kompressionsanordnung ausgeübten Drehmoments von 0,18 bis 0,21 kpm zurückzuführen war. Es wurde eine 1,22 m· 1,22111 große gekrümmte Kohlenstoffstahlplatte mit einer Wandstärke von 6,3 mm einem Krümmungsradius von 1,8 m benutzt. Das Nebenstromverhältnis betrug 1/15 000, was eine leichte Verbesserung gegenüber dem Wert darstellt, der bisher annehmbar für die Luftvorreinigung bei Tieftemperalur-Luftzerlegungsanlagen betrachtet wurde.

Bei dem zweiten Versuch entsprach die kompressible Faserschicht der Wärmeisolation derjenigen des ersten Versuches, mit der Ausnahme, daß die Porosität 0,996 (bei einer Dichte von 9,6 kg/m³) betrug und die nicht zusammengedrückte Matte 12,7 mm dick war.

Die starren vorgeformten Platten und die Versuchsanordnung waren die gleichen wie beim ersten Versuch; die Anordnung wurde jedoch mit einem Drehmoment von 0,21 kp · m zu einer Schichtstärke der kompressiblen Schicht von 1,59 mm zusammengedrückt, was gegenüber dem Dichteverhältnis von 1,5 des ersten Versuches einem Dichteverhältnis von 8,0 entspricht. Das mittlere Nebenstromverhältnis war beim zweiten Versuch außerordentlich gering; es betrug nur 1/40 000. Ein Vergleich der vorstehend geschilderten Versuche läßt erkennen, daß sich die benutzten Werkstoffe im wesentlichen dadurch unterscheiden, daß die kompressible Faserschicht des ersten Versuches eine höhere Dichte und eine geringere Anfangsstärke hatte. Obwohl man annehmen sollte, daß die beim ersten Versuch verwendete Isolation auf Grund ihrer niedrigeren Anfangsdicke den Vorteil bietet, daß der Nebenstromquerschnitt sehr kleingehalten wird, läßt andererseits die hohe Dichte des Materials keine wesentliche Kompression zu. Aus diesem Grunde konnte sich der Werkstoff der geometrischen Form des Spaltes nicht ausreichend anpassen; der erhaltene Spalt blieb groß. Bei dem zweiten Versuch war die Materialstärke größer. Die niedrige Dichte erlaubte jedoch ein

stärkeres Zusammenpressen. Die Schicht kunnie sich an die geometrische Form gut anpassen. Infolgedessen wurde eine Nebenstronifläche (Spalt) erhalten, die nur halb so groß wie im ersten Versuch war. Es wurde ein niedriges Nebenstromverhältnis(I/40 000) er fielt.

Mit Hilfe des dritten und des vierten V -.-suches wurde die Wirksamkeit der Anordnung nach der Erfindung untersucht, nachteilige thermische Wandeinllüsse auf das Betriebsverhalten eines Adsorberbettes auszuschalten. Das aus rostsicherem Stahl bestehende Gehäuse hatte einen Innendurchmesser von 360 mm bei einer Wandstärke von 3,2 mm. Es war mit Probenentnahmestellen in Abständen von 152 mm ausgestattet und enthielt ein 0,91 m hohvs Bett aus Natriumzeolith-X-Teilchen (Teilchengröße 1,68 bis 2,38 mm). Luft, die 1150 ppm CO2 und 1600 ppm H2O enthielt, wurde in einer Menge von 153 ni^J/h durch das Bett hindurchgeleitet. Die Adsorptionsbedingungen wurden auf 4,5 bar und 2,8°C festgelegt. An den verschiedenen Meßstellen wurden die COi-Konzentrationen ermittelt, um das ßetriebsverha/ten des Bettes zu bestimmen.

Infolge der Gehäusegeometrie war es nicht möglich, eine Innenisolation entsprechend der Erfindung vorzusehen. Es erfolgte ein Vergleich auf Grund eines nichtisolierten hohlen Füllkastens, der aus einer 6,3 mm dicken Kohlenstoffstahlplatte aufgebaut war, der 0,91 m lang, 0,30 m breit und 88.9 mm tief war und der in das Adsorberbett eingesetzt wurde. Während der Adsorptionsphase war das Bett einem thermischen Wärmequelleneffekt sowohl von der Gehäusewand als auch von dem Füllkasten ausgesetzt.

Bei dem vierten Versuch wurde der hohle Füllkasten durch eine Anordnung ersetzt, die aus einer Stahlplatte von 0,91 m Länge, 0,30 m Breite und 12,7 mm Dicke bestand, die mit einer Isolationsanordnung aus einer kompressiblen Faserschicht und einer starren vorgeformter Platte bestand, deren Aufbau derjenigen der Isolationsanordnung des zweiten Versuchs entsprach. Die asbestverstärkten Kalziumsilikatplatten waren 38 mm dick. Die Anordnung wurde ausreichend stark zusammengepreßt, um ein Dichteverhältnis der Glasfaserschicht von 8.0 zu erzielen. Das heißt, die Schichtstärke wurde von 12,7 mm auf 1,59 mm vermindert. Die Anordnung war in der vorstehend erläuterten und in den Fig. 3 und 4 veranschaulichten Weise aufgebaut, mit der Ausnahme, daß die starren vorgeformten Platten nicht profiliert waren; es wurde vielmehr eine flache Metallplatte verwendet. Die so erhaltene wärmeisolierte Plattenanordnung umfaßte das gleiche Metallgewicht und nahm im Adsorberbett das gleiche Volumen ein, wie der metallische Füllkasten des dritten Versuchs.

Während des vierten Versuchs wurde Luft unter den gleichen Prozeßbedingungen durch das Adsorberbett hindurchgeleitet wie während des dritten Versuchs. Der Vergleich erfolgte an Hand von Messungen der Kohlenstoffdioxid-Durchbruchdauern. Ein quantitatives Maß für die Wirksamkeit des Adsorberbettes wurde dadurch erhalten, daß die CCh-Durchbruchdauer an der Produktprobenstelle durch die CCVDurchbruchdauer an der Gasprobensteüe dividiert wurde, die sich ganz oben am Bett in Abstand von festen Oberflächen befand. Infolge des frühzeitigen COvDurchbruchs in dem nahe von metallischen Oberflächen liegenden Bereich liegt dieser Wert stets unter 100%. Dabei lagen die Leistungsgrade für den nichtisolierten Füllkasten des dritten Versuchs bei COi-Konzentrationen des abströmenden Gases von 2 bis 7 ppm im Mittel bei 67,2%, während die Leistungsgrade für die nichi.isolierie Platte für den gleichen COvKonzentrationsbereich im Mittel 75% betrugen. Obwohl diese experimentellen Leistungsgrade infolge der thermischen Wandeffekte nicht übermäßig hoch sind, zeigt der Leistungsgradunterschied die Vorteile der Erfindung bei der Ausschaltung von thermischen Effekten, die mit metallischen Oberflächen verbunden sind.
Zusammenfassend ist festzuhalten, daß bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in Form eines Luftvorreiniger-Adsorbergefäßes ein starres zylindrisches Außengehäuse vorgesehen wird, dessen Längsachse im wesentlichen waagerecht verläuft. Im mittleren Teil des Gehäuses befindet sich ein vom einen zum anderen Ende des Gehäuses reichendes Adsorberbett aus Natriumzeolith-X. Es sind Abstützungen für das Adsorberbett vorgesehen, die sich gegen die Gehäuseinnenfläche und die Außenfläche des Adsorberbettes anlegen. Luftdurchlässe reichen durch die Bodenwand und die obere Wand des Gehäuses hindurch. Luftverteiler sorgen für eine Verbindung zwischen den Luftdurchlässen und der Unter- und Oberseite des Adsorberbettes über dessen volle Länge, um dafür zu sorgen, daß die Luft im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Gehäuses durch das Adsorberbeti hindurchströmt. Eine kompressible Glasfaserschicht aus wärmeisolierendcm Werkstoff mit einem Faserdurchmesser von ungefähr 1,0 1 im und einer Porosität von ungefähr 0,996 im nicht zusammengedrückten Zustand ist gegen die Innenfläche

jo des Gehäuses angelegt. Mehrere starre vorgeformte, im wesentlichen ebene Platten aus einer Wärmeisolation in Form von glasfaserverstärktem Kalziumsilikat mit einer Durchlässigkeit von ungefähr 0,09 m²/h · bar, bezogen auf Luft von 21°C, sitzen innerhalb der kompressiblen Glasfaserschicht und decken diese ab. Die starren vorgeformten Platten stoßen an ihren Enden und Seiten aneinander an. Ihre Außenflächen sind mindestens teilweise entsprechend der Innenfläche des zylindrischen Außengehäuses profiliert. Die zwischen der Gehäuseinnenfläche und der Außenfläche der starren vorgeformten Platten gebildeten Querspalte sind nicht größer als ungefähr 1,53 rnrn. Die vorgeformten Piaiien sind in mehreren Längsreihen ausgerichtet, wobei die aneinander anstoßenden Enden innerhalb von in Querrichtung benachbarten Reihen gegeneinander quer versetzt sind. Eine kompressible Glasfaserisolation befindet sich ferner zwischen mindestens den aneinander anstoßenden Enden benachbarter vorgeformter Platten, die im wesentlichen parallel zu der Richtung verlaufen, in der die Luft das Adsorberbett durchströmt.

Es sind ferner Mittel vorgesehen, um die aus der

kompressiblen Glasfaserschicht und den vorgeformten glasfaserverstärkten Kalziumsilikatplatten bestehende Anordnung an Ort und Stelle zu halten und nach außen gegen die Gehäuseinnenfläche derart anzupressen, daß das Verhältnis der Dichte der kompressiblen Faserschicht im zusammengedrückten Zustand zur Dichte dieser Schicht im nicht zusammengedrückten Zustand mindestens gleich 4 ist.

Die Erfindung ist vorstehend speziell in Verbindung mit der Vorreinigung von Luft für eine Tieftemperatur-Luftzerlegung sowie mit der Rückgewinnung von Schwefeldioxid aus den bei der Schwefelsäureherstellung anfallenden Gasströmen erläutert. Das vorliegende G;*:ndsorbergefäß eignet sich jedoch auch für andere th· iische Kreissysteme, bei denen mit der Gefäßwand veruundene thermische Wandeffektc unterdrückt werden müssen, um einen übermäßigen Durchbrnrh von

2t

Verunreinigungen während der Adsorptionsphase zu verhindern. Zu diesen Systemen gehören Anlagen zur Beseitigung von Stickstoffoxiden aus den bei der Salpetersäureherstellung anfallenden Abgasen, zum Trocknen von Glühgasen, zur Abtrennung von CO₂ und ■-> Wasser aus Erdgas vor der Zerlegung sowie zur Reinigung von anderen Gasströmen aus leichten Kohlenwasserstoffen, wie Äthan, Propan und Äthylen.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gasadsorbergefäß mit einem starren Außengehäuse, einem darin untergebrachten Adsorberbett, einer sich gegen die Innenfläche des Gehäuses und die Außenfläche des Adsorberbeties anlegenden Adsorberbettabstützung, sich durch die Bodenwand und die obere Wand des Gehäuses hindurcherstrekkenden Gaskanälen und einer an der Gehäuseinnenwand anliegenden Isolierschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht als kompressible Faserschicht (21,121) aus wärmeisolierendem Werkstoff mit einem Faserdurchmesser von weniger als 20 μπι und einer Porosität im nichtkomprimierten Zustand von mehr als 035 ausgebildet ist, daß die Faserschicht von der Innenseite her durch mehrere starre vorgeformte, innerhalb der Faserschicht sitzende, ebene Platten (22, 122) aus wärmeisolierendem Werkstoff mit einer Durchlässigkeit von weniger als 14,2 m²/h · bar, bezogen auf Luft von 21° C, abgedeckt ist, wobei die vorgeformten Platten seitlich und an den Enden aneinander anstoßend angeordnet sind und die quer verlaufenden Spalte zwischen ihrer Außenfläche und der Gehäuseinncnfläche nicht größer als 12,7 mm sind, und daß die aus der Faserschicht und den vorgeformten Platten bestehende Anordnung derart an Ort und Stelle gehalten und nach außen gegen die Gehäuseinnenfläche angepreßt ist, daß das Verhältnis der Dichte der Faserschicht im zusammengedrückten Zustand zur Dichte der Faserschicht im nicht zusammengedrückten Zustand mindestens 1,5 beträgt.

2. Gasadsorbergefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgeformten Platten (22, 122) in mehreren Reihen (29, 30, 129, 130) ausgerichtet sind, die senkrecht zu der Richtung des Gasstromes durch das Adsorberbett (12, 112) verlaufen und daß die aneinander anstoßenden Enden der Platten parallel zu der Gasströmungsrichtung liegen und in quer benachbarten Reihen gegeneinander in Querrichtung versetzt sind.

3. Gasadsorbergefäß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserdurchmesser der kompressiblen Faserschicht (21, 121) unter 10 μιη liegt.

4. Gasadsorbergefäß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Porosität der kompressiblen Faserschicht (21,121) in nicht zusammengedrücktem Zustand größer als 0,98 ist.

5. Gasadsorbergefäß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Dichte der kompressiblen Faserschicht (21, 121) im zusammengedrückten Zustand zur Dichte im nicht zusammengedrückten Zustand mindestens 4,0 beträgt.

6. Gasadsorbergefäß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseite der vorgeformten Platten (22, 122) mindestens teilweise entsprechend der Innenfläche des starren Außengehäuses (10,110) profiliert ist.

7. Gasadsorbergefäß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die kompressible Faserschicht (21, 121) aus Glasfasern mit einem Faserdurchmesser von 1,0 μπι hergestellt ist und im nicht zusammengedrückten Zustand eine

Porosität von 0,996 hat.

8. Gasadsorbergefäß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die starren vorgeformten Platten (22,122) aus glasfaserverstärktem Kalziumsilikat gefertigt sind und eine Durchlässigkeit von 0,09 m'/h · bar, bezogen auf Luft von 2 Γ C, haben.

9. Gasadsorbergefäß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdurchlässigkeit der vorgeformten Platten (22, 122) höchstens '/ioo der Gasdurchlässigkeit der kompressiblen Faserschicht (21,121) beträgt.

10. Gasadsorbergefäß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den aneinander anstoßenden Seiten von vorgeformten Platten (122) in den einander in Querrichtung benachbarten Plattenreihen (129,130) Gasumlenk- und -Sperrglieder (227) zum Zurückleiten von das Adsorberbett (112) umgehendem Gas in das Adsorberbett vorgesehen sind.

11. Gasadsorbergefäß nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasumlenk- und -sperrglieder aus Metallfolien oder -blechen (227) bestehen, die am einen Ende an der Gehäuseinnenfläche gasdicht befestigt sind und sich nach innen zwischen die aneinander anstoßenden Seiten der vorgeformten Platten (122) erstrecken, während das andere Ende (229) benachbart dem Adsorberbett (112) liegt.

12. Gasadsorbergefäß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine kompressible faserförmige Wärmeisolation mindestens zwischen den aneinander anstoßenden Enden benachbarter vorgeformter Platten (22) angeordnet ist.

13. Gasadsorbergefäß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichne! daß die quer verlaufenden Spalte zwischen der Gehäuseinnenfläche und der Außenfläche der vorgeformten Platten (22,122) höchstens 1,59 mm groß sind.