DE2616999B2 - Adsorptionsvorrichtung - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Adsorptionsvorrichtung zum Abtrennen von dampf- oder gasförmigen Verunreinigungen
aus einem Luft- oder Gasstrom mit einem in einem Sorptionsfilterbehälter angeordneten Sorptionsfilter, das mit je einem mit Absperrklappen versehenen
Anschlußstutzen für den Rohgaseintritt und für den Reingasaustritt in den Leitungszug des zu reinigenden
Luft- oder Gasstromes eingebaut ist und das über mittels Klappen absperrbare Desorptionsmittelleitungen
mit einem Desorptionsmittelkreis, der ein Gebläse und eine Mischkammer mit einem vorgeschalteten
Inertgaserzeuger enthält, verbunden ist
Adsorptionsvorrichtungen entsprechend dieser Gattung haben bei der Reinigung von Abgasen und von
Abluft dort Bedeutung erlangt wo organische Stoffe, so etwa Lösemittel oder auch Stoffe, die durch das
Auslösen von Geruchseindrücken als besondere Belästigungen für die Nachbarn des Emittenten darstellen,
anfallen. Derartige Stoffe durch Adsorption abzuscheiden, ist durch die dafür eingesetzten Lösemittelrückgewinnungsanlagen
bekannt. Ebenso ist bekannt Ge- μ ruchsstoffe durch Adsorption aus Abluft bzw. Abgas zu
entfernen. Das Problem der Desorption wird daher durch die bekannte Wasserdampfdesorption bei den
Lösemittelrückgewinnungsanlagen, durch Rauchgasdesorption oder durch Desorption mit speziell dazu
erzeugtem Inertgas durchgeführt Typisch dafür sind Verfahren und Vorrichtungen, wie sie beispielsweise in
der DE-OS 20 30153, in der DE-OS 22 31 640 oder in der DE-OS 22 48 267 beschrieben werden. In diesen
Fällen wird das Sorptionsfilter nach Erreichen einer gewissen Beladung mit adsorbierbaren Stoffen nach
Umschalten aus dem Abgas(-luft-)strom herausgenommen und mit einem aus stöchiometrischer Verbrennung
von Kohle, Koks oder Kohlenwasserstoffen hergestellten
Inertgas desorbiert Zweckmäßigerweise wird zum Verbessern des Ausspülens dieses Inertgas im Kreislauf
geführt ein Teil des mit Desorbat beladenen Inertgases abgezweigt und entweder einer thermischen Nachverbrennung
oder einem Kühler zugeführt
Das abgezweigte Gas wird durch frisch erzeugtes Inertgas ersetzt das die Wärmeenergie, die zur
Desorption benötigt wird, als fühlbare Wärme mitbringt Da bei den zuletzt genannten Verfahren die
Desorptionstemperatur, bis in sehr hohe Temperaturbereiche von über 5000C gesteigert wird, greifen sowohl
das Kohlendioxid als auch vorhandener Wasserdampf, etwa durch Cracken des Sorbats, zurückbleibenden
Kohlenstoff an, und es wird somit eine aktivierende Desorption vor allem dann erreicht wenn das Sorbens
Aktivkohle eingesetzt ist Für das Durchführen des Verfahrens sind zwei wesentliche Bedingungen zu
erfüllen: einmal muß das im Kreislauf geführte Inertgas besonders gegen Ende der Desorption gekühlt werden,
und zum anderen muß das Sorptionsfilter, das desorbiert wird, hinreichend dicht gegenüber dem
übrigen System abgeschlossen sein, um ein Eindringen von Sauerstoff wirksam zu unterbinden. Diese Bedingungen
werden durch Einsatz eines Kühlers im Inertgaskreislauf sowie durch den Einbau von dicht
schließenden Klappen in dem Rohgaseintritt und dem Reingasaustritt des Sorptionsfilters zwar erfüllt jedoch
ist mit dem Temperaturwechsel, dem Kühler und Klappen ausgesetzt sind, eine erhebliche Materialbeanspruchung
verbunden, und es kann nicht ausgeschlossen werden, daß sich, bedingt durch den Temperaturwechsel,
Undichtigkeiten einstellen, die das Eindringen von Sauerstoff ermöglichen und so den einwandfreien
Ablauf des Desorptionsvorganges einschließlich des auf die Desorption folgenden Kühlens infrage stellen.
Darüber hinaus muß der Sorptionsfilterbehälter in seiner Statik für die bei den auftretenden hohen
Temperaturen ausgelegt sein.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, derartige Nachteile durch eine vorteilhafte Ausbildung
der Adsorptionsvorrichtung zu überwinden. Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Adsorptionsvorrichtung dadurch gelöst daß der Sorptionsfilterbehälter
von einem von einem gasförmigen Kühlmittel durchströmten Ringspalt und einem mit einer Wärmeisolierung
versehenen Außenmantel umgeben ist. Weitere Ausgestaltungen der Vorrichtung bestehen
darin, daß am oberen Ende des Sorptionsfilterbehälters mindestens drei gleichmäßig über den Umfang des
Außenmantels angeordnete Abströmöffrcungen vorgesehen sind, die in einer bevorzugten Ausführungsform
mit selbsttätig öffnenden Jalousieklappen verschlossen sind, und daß an den Anschlußstutzen mit Ventilen
versehene Gaszuführungsstutzen vorgesehen sind, die über Leitungen mit einem Schutzgaserzeuger verbunden
sind.
Die Figur soll die erfindungsgemäße Adsorptionsvorrichtung
näher erläutern, wobei sie im Schaltzustand »Kühlen und Desorption« dargestellt ist Das Sorptionsfilter ist ein Ringschichtfilter mit dem Sorptionsfilterbehälter
1 und der Sorptionsmittelschicht 2. Die Sorptionsmittelschicht besteht aus den das Sorptions-
mittel schichtförmig haltenden zylinderförmigen Stützmitteln,
z. B. aus Siebblechen 2.1 und 23, sowie der sich ci-zwischen befindlichen zylinderringförmigen Sorptionsscliüttung
Z2. Ein Anschlußstutzen 3.1 für den Rohgaseintritt und ein Anschlußstutzen 3.2 für den
Reingasaustritt ermöglichen den Einbau des Sorptionsfilters in den Leitungszug des zu reinigenden Gases. In
dem Anschlußstutzen 3.1 bzw. 3.2 sind Doppelabsperrklappen 3.11 und 3.12 bzw. 3.21 und 3.22 vorgesehen, mit
denen das Sorptionsfilter gegenüber der das Gas zu- bzw. abführenden Leitung abgesperrt werden kann. An
dem Anschlußstutzen 3.1 bzw. 3.2 befinden sich mit Ventilen versehene Gaszuführungsstutzen 33 bzw. 3.4,
die eine Verbindung mit den sich im abgesperrten Zustand zwischen den Klappen 3.11 und 3.12 bzw. 3.21
und 3.22 bildenden Pufferräumen herstellen. Ober die
Leitungen 11.1 und 11.2 sind diese Gaszuführungsstutzen mit einem Schutzgaserzeuger 11 verbunden, und das
von diesem Schutzgaserzeuger erzeugte Schutzgas kann den Pufferräumen zugeführt werden. Eine
zusätzliche, ebenfalls mit einem Ventil versehene Leitung 113 stellt eine Verbindung zwischen dem
Schutzgaserzeuger 11 und dem Sorptionsfilter mit dem
Desorptionsmittelkreislauf her. Den Sorptionsfilterbehälter 1 umgibt ein von einem gasförmigen Kühlmittel,
im Regelfall von Luft, durchströmter Ringspalt S und ein
Außenmantel 6, der mit einer, einen unerwünschten Wärmeabfluß unterbindenden Wärmeisolierung 7 versehen
ist Ein Kühlmittelgebläse 8 drückt in Betriebsphasen, in denen gekühlt werden soll, das Kühlmittel
durch die Anschlußleitung 9 in den Ringspalt 5. Mindestens drei gleichmäßig über den Umfang des
Außenmantels 6 angeordnete, mit einer Jalousie 10.1 verschlossenen Abströmöffnungen 10, die bei Überdruck
im Ringspalt 5 öffnen, lassen das Kühlmittel abströmen. Dadurch wird auch bei Ausfall des
Kühlmittelgebläses 8 eine Notkühlung auch dann möglich, wenn der Sorptionsfilterbehälter 1 unzulässig
hoch erhitzt wird.
Der Desorptionsmittelkreis besteht aus einem Inertgaserzeuger
4.1, einer Mischkammer 4.2, einem Desorptionsmittelgebläse 43 und den mittels Klappen
431 und 4.71 absperrbaren Desorptionsmittelleitungen
43, 4.6 und 4.7; eine Anschlußleitung 4.8 gestattet das
Ableiten des mit Desorbat beladenen Desorptionsmittels zu einer Nachbehandlung, etwa einer thermischen
Nachverbrennung oder einer Kondensation. Der Inertgaserzeuger 4,1 und der Schutzgaserzeuger ti
werden, wenn die Erzeugung des sauerstofffreien Desorptionsmittels und des inerten Schutzgases durch
stöchiometrische Verbrennung eines Brennstoffs erfolgt, über die Leitungen 12.1 und 12.2 mit Brennstoff
und mit Verbrennungsluft versorgt.
Zum Betrieb dieser Vorrichtung wird nach der
Erfindung der zu reinigende Gasstrom durch das oder — bei größeren Gasströmen bei höheren Konzentrationen
an adsorbierbaren Stoffen — durch die Sorptionsfilter geleitet, bis das eingesetzte Sorptionsmine! bis zu
einem gewissen Grad mit adsorb'erten Stoffen, dem Sorbat, beladen ist Werden mehrere Sorptionsfilter
parallel nebeneinander betrieben, wird das Verfahren zweckmäßigerweise so eingerichtet, daß dieser Sättigungszustand
bei den einzelnen Einheiten nicht gleichzeitig eintritt Das gesättigte Sorptionsfilter wird
dann durch Schließen der Klappen 3.11, 3.12, 3.21 und
3.22 aus dem Gasstrom genommen. Der Schutzgaserzeuger U wird gezündet, und das von ihm erzeugte
Schutzgas wird durch die Leitungen 11.2 und 113 bei
geöffneten Ventilen in die Pufferräume zwischen den Klappen 3.11 und 3.12 bzw. 3.21 und 3.22 eingespeist
Gleichzeitig kanu fiber die Leitung 11-1 bei geöffnetem Ventil inertes Schutzgas in das System Soprtionsfilter/DesDrptionsitnittelkreis
eingeführt, und so eine Sauerstoffverarmung dort erreicht werden, eine Maßnahme,
die dann vorteilhaft ist, wenn das Sorbat niedrig siedende und leicht entzündbare Bestandteile enthält
Danach wird der Inertgaserzeuger 4.1 in Betrieb
ίο genommen und das Desorptionsmittelgebläse 43
angelassen. Das von Inertgaserzeuger 4.1 erzeugte heiße Inertgas wird vom Desorptionsmittelgebläse 43
angesaugt und in der Mischkammer 4.2 zuerst mit kalter
und durch die Schutzgaseinspeisung sauerstoffarmer Luft, später mit einem Gemisch aus Inertgas und
gasförmigem Desorbat gemischt und über die Leitung
4.7 dem Innenraum der Sorptionsmittelschicht zugeführt Es strömt durch die Sorptionsmittelschicht
desorbiert diese und heizt sie auf, sammelt sich im Außenraum und strömt durch die Leitung 43 wieder
zum Desorptionsmittelgebläse 43. Durch stets zuströmendes frisch erzeugtes Inertgas, frei werdendes Desorbat
und infolge der zunehmenden Temperatur, nimmt das Gasvolumen im Desorptionsmittelkreis zu, und der
absolute Druck in ihm steigt entsprechend. Dieser Überdruck läßt nun einen ihm entsprechenden Teil des
Inertgas/Desorbat-Gemisches über die Leitung 4.8 einer Nachbehandlung, sei es durch Nachverbrennung
oder durch Abkühlung und Kondensation, zufließen.
Diese Desorption wird so lange betrieben, bis das Sorbens frei voiii Sorbat ist und auch die gewünschten
Eigenschaften hinsichtlich seines Adsorptionsvermögens wiedererlangt hat Dies ist im Regelfall dann
erreicht wenn die gesamte Sorptionsmittelschicht auf eine entsprechend hohe Temperatur aufgeheizt ist und
die Temperatur im Außenraum des Ringschichtfilters sprunghaft ansteigt.
Nach Beendigung der Desorption wird der Inertgaserzeuger 4.1 abgeschaltet, der Desorptionsmittelkreis
jedoch weiter betrieben. Die vom Desorptionsmittel aus dem Sorbens abgeführte fühlbare Wärme wird mit Hilfe
der durch dem Ringspalt 5 bewirkten Kühlung abgeführt; dazu ist das Kühlmittelgebläse 8 in Betrieb,
und das durch den Ringspalt 5 strömende gasförmige Kühlmittel entnimmt dem System durch die Wand des
Sorptionsfilterbiüh alters 1 hindurch Wärme. Da dem
Sorptionsmittelkreislauf nach beendeter Desorption kein frisch erzeugtes Inertgas mehr zugeführt wird, und
da während des auf die Desorption folgenden Kühlens
so die Temperatur des Desorptionsmittels durch den Wärmeabfluß ständig sinkt würde ein Unterdruck
entstehen, der unter Umständen sauerstoffhaltige Luft über die Leitung 4.7 zurücksaugen könnte. Dies wird
durch die Schutzgaszufuhr über flie Leitung 11.1
51) verhindert, durch die sauerstofffreies Schutzgas so in
das System eingespeist wird, daß ein Unterdruck nicht auftreten kann. Ist die Kühlung beendet, werden die
Schutzgaserzeujrer abgeschaltet, die Ventile in den Leitungen 11.1,, 11.2 und 113 geschlossen, das
bo Desorptionsmittelgebläse 43 stillgelegt und die Klappen
in den Leitungen 43 und 4.7 geschlossen. Durch
öffnen der Doppel klappen 3.11,3.12 und 3.21,3.22 wird
das Sorptionsfilter wieder zur Reinigung des zu reinigenden Gases in den Gasstrom geschaltet
fi5 Die Ausbildung der Vorrichtung zur Adsorption von
in Sorptionsfiltern adsorbierbaren dampf- oder gasförmigen Verunreinigungen aus Luft oder anderen Gasen
nach der Erfindung hat den Vorteil, daß der
Sorptionsfilterbehälter auch bei der aktivierenden Desorption, die bei Verwendung von Aktivkohle als
Sorbens bis zu Temperaturen von um 8000C geführt
wird, kaum Temperaturen von über etwa 6000C annimmt, und so in seiner Statik nicht für die
Temperaturen konstruiert zu werden braucht, die an sich für die aktivierende Desorption nötig wären. Das
Verfahren zum Durchführen der Desorption mit einer Inertisierung der Pufferräume zwischen den die Zu-
bzw. Abfuhr des zu reinigenden Gases absperrenden Doppelklappen sowie die mögliche Vorinertisierung des
Systems Sorptionsfilter/Desorptionsmittelkreis erlaubt ein sicheres Einleiten der Desorption auch bei niedrig
siedenden und leicht zündenden Stoffen. Und schließlich ist der Betriebszustand Kühlen durch das Auffüllen des
sich durch die Temperaturverringerung verkleinernden Gasvolumens im System auch bei Verwendung brennbarer
Sorbentien, wie Aktivkohle, sicher zu beherrschen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Adsorptionsvorrichtung zum Abtrennen von dampf- oder gasförmigen Verunreinigungen aus
einem Luft- oder Gasstrom mit einem in einem Sorptionsfilterbehälter angeordneten Sorptionsfilter,
das mit je einem mit Absperrklappen versehenen Anschlußstutzen für den Rohgaseintritt und für den
Reingasaustritt in den Leitungszug des zu reinigenden Luft- oder Gasstromes eingebaut ist und das
über mittels Klappen absperrbare Desorptionsmittelleitungen mit einem Desorptionsmittelkreis, der
ein Gebläse und eine Mischkammer mit einem vorgeschalteten Inertgaserzeuger enthält, verbunden
ist, dadurch gekennzeichnet, daß der is Sorptionsfilterbehälter (1) von einem gasförmigen
Kühlmittel durchströmten Ringspalt (5) und einem mit einer Wärmeisolierung (7) versehenen Außenmantei
(6) umgeben ist
2. Adsorptionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Ende des
SorptionsFilterbehälters (1) mindestens drei gleichmäßig über den Umfang des Außenmantels (6)
angeordnete Abströmöffnungen (10) vorgesehen sind.
3. Adsorptionsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abströmöffnungen
(10) mit selbsttätig öffnenden Jalousieklappen verschlossen sind.
4. Adsorptionsvorrichtung nach einem der An-Sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den
Anschlußstutzen (3,1; 3,2) mit Ventilen versehene Gaszuführungsstutzen (33; 3,4) vorgesehen sind, die
über Leitungen (11,1; 11,2; 11,3) mit einem
Schutzgaserzeuger (11) verbunden sind.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
EGA | New person/name/address of the applicant | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |