DE2922616A1 - Einrichtung zur adsorptions-gastrocknung im kontinuierlichen wechselbetrieb - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Adsorptions-Gastrocknung im kontinuierlichen Druckwechselbetrieb Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur adsorptiven Druckgastrocknung im kontinuierlichen Betrieb, mit zwei abwechselnd auf Trocknung und auf Regeneration arbeitenden Adsorbern, von denen jeweils der eine mittels pneumatischer Wechselventile an den Eingangs- und Ausgangsseiten der Adsorber in den Trocknungsstromkreis vom Verdichter zum Verbraucher einzuschalten ist, während eine Drossel verbindung zwischen den Ausgangsseiten der Adsorber sowie magnetische Abblasventile an den Eingangsseiten der Adsorber gestatten, jeweils den anderen Adsorber mit einem Teilstrom entspannten Trockengases zu regenerieren, wobei, unter Heranziehung von Steuerimpulsen eines Zeitschaltwerks, durch Schließen des Abblasventils des auf Regeneration arbeitenden Adsorbers und Uffnen des Abblasventils des auf Trocknung arbeitenden Adsorbers die Umschaltung der pneumatischen Wechselventile ausgelöst wird.
• Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art erfolgt die Umschaltung in der Weise, daß das Zeitschaltwerk nach Ablauf der eingestellten Betriebsdauer jeweils das Abblasventil der drucklos arbeitenden Regenerationskammer schließt, so daß sich dort über die Drossel verbindung der Betriebsdruck aufbauen kann, und sogleich anschließend das Abblasventil der unter Betriebsdruck stehenden Trocknungskammer öffnet, so daß sich diese entspannt, worauf durch die so herbeigeführte Umkehrung der Druckverhältnisse beiderseits der Umschaltventile diese automatisch in ihre anderen Stellungen gedrückt werden.
• Hierbei ist der Schalttakt am Zeitschaltwerk auf eine Betriebsdauer eingestellt, die gerade ausreicht, um bei maximaler Belastung bzw. Entnahme im Verbrauchskreis das Gasvolumen Qmax zu trocknen, auf das die Trockenmittelfüllung der Adsorber abgestellt ist. Diese Betriebsdauer ist verhältnismäßig niedrig, weil mit Oberflächenadsorption gearbeitet wird Entsprechend ist die Drossel verbindung so bemessen, daß der abgezweigte Teilstrom getrockneten Gases innerhalb der eingestellten Betriebsdauer das vollbeladene Trockenmittel zu regenerieren vermag. So beträgt in einem konkreten Fall die Betriebsdauer 5 min und der Teilstrom 0,15 Qmax bei einem Betriebsdruck von 7 bar.
• Diese bekannte Einrichtung hat jedoch den folgenden Nachteil. Die Höchstbelastung tritt praktisch kaum auf, vielmehr ist der tatsächliche Gasdurchsatz innerhalb der fest eingestellten Betriebsdauer meist wesentlich geringer und liegt in der Regel bei 30 ,.... 70% von Qmax, so daß das Trockenmittel entsprechend niedriger beladen wird. Andererseits besitzt die für die Regeneration abgezweigte Trockengasmenge, die vom gleichbleibenden Betriebsdruck im Trocknungszweig und vom festen Durchlaß der Drossel abhängt, stets den konstanten Wert R = 1,033 Qmax (worin p der Betriebsüberdruck in bar ist).
• p +1 Daher wird für die Regeneration in der Regel nur ein Bruchteil der abgezweigten Gasmenge genutzt, so daß relativ hohe Gasverluste und Energiekosten entstehen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Regenerationsgasmenge R der tatsächlich verbrauchten Durchflußmenge Q anzupassen und dadurch die Energiekosten zu senken Diese Aufgabe wird nach dem Grundgedanken der Erfindung dadurch gelöst, daß bei einer Einrichtung zur adsorptiven Druckgastrocknung der eingangs angegebenen Art dem pneumatischen Wechselventil an den Eingangsseiten der Adsorber ein messendes Organ vorgeschaltet ist, das den Gasdurchsatz des auf Trocknung arbeitenden Adsorbers erfaßt und in Abhängigkeit davon die Betriebszeiten bzw. Gasdurchsätze der beiden Adsorber derart aufeinander abstimmt, daß in den auf Regeneration arbeitenden Adsorber keine überschüssige Trockengasmenge abgezweigt wird.
• Gemäß einer ersten Ausführungsform der Einrichtung nach der Erfindung ist das messende Organ ein Gaszähler, dessen Summierwerk auf eine gewünschte Durchsatzmenge einstellbar und vorzugsweise auf die maximale Durchsatzmenge eingestellt ist und bei Erreichen derselben durch Impulsgabe das Uffnen des magnetischen Abblasventils des auf Trocknung arbeitenden Adsorbers bewirkt, nachdem zuvor das auf die tatsächliche Regenerationsdauer eingestellte Zeitschaltwerk das magnetische Abblasventil des auf Regeneration arbeitenden Adsorbers geschlossen hat.
• In diesem Fall ist also die Betriebsdauer der jeweiligen Trocknungskammer in Abhängigkeit vom Gaszähler veränderlich, nämlich vorzugsweise so bemessen, daß der maximale Durchsatz Qmax erreicht wird, so daß dann auch die Regenerationskammer mit der maximalen Regenerationsgasmenge R beaufschlagt werden kann, wobei jedoch die Betriebsdauer der Regenerationskammer in Abhängigkeit vom Zeitschaltwerk auf dem erforderlichen festen Wert gehalten wird, die praktisch stets kleiner als die Betriebsdauer der Trocknungskammer ist, welche bei schwacher Entnahme unter Umständen erheblich länger in Betrieb bleibt.
• Abweichend hiervon sieht die Erfindung weiterhin vor, daß das messende Organ, statt zu summieren, den momentanen Sasdurchfluß erfaßt und statt der festen Drossel ein verstellbares Drosselventil vorgesehen ist, das in Obereinstimmung mit dem erfaßten Durchfluß laufend verstellt wird.
• So kann entweder dem Umschaltventil am Eingang der Adsorber eine Meßblende vorgeschaltet sein, deren Druckdifferenz etwa über einen pneumatisch angekoppelten Regler das Drosselventil im Uffnungs- und Schließungssinne verstellt.
• Oder es kann als messendes Organ eine Steuerklappe im Gasstrom liegen, die unter dessen Einwirkung veränderliche Ausschläge macht, welche etwa über eine mechanische Regelanordnung das Drosselventil entsprechend beeinflußt.
• In diesen beiden Fällen wird bei verminderter Gasentnahme auch die Regeneration mit einem entsprechend kleineren Teilstrom betrieben, so daß die beiden magnetischen Abblasventile mit gleicher Betriebsdauer arbeiten, also beide vom Zeitschaltwerk kurz nacheinander betätigt werden können, jedoch diesmal ohne daß ein kostspieliger Mehrverbrauch an Regenerationsgas erfolgt.
• Nachstehend ist die Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert; in diesen zeigen schematisch Fig. 1 eine bekannte Einrichtung, Fig. 2 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung, Fig. 3 und 4 zwei Abwandlungen derselben, Fig. 5 eine zweite Ausführungsform und Fig. 6 eine dritte Ausführungsform der Einrichtung nach der Erfindung.
• Die in Fig. 1 wiedergegebene bekannte Adsorptions-Trocknungseinrichtung mit Druckwechselbetrieb umfaßt zwei Adsorber Al und A2, die abwechselnd als Trocknungskammer und als Regenerationskammer arbeiten. Das zu trocknende Gas wird unter dem vorgesehenen Betriebsdruck über das pneumatisch gesteuerte Wechselventil Ve an den Eingängen der Adsorber in einen derselben, zum Beispiel in den Adsorber A2, eingeleitet. In diesem wird das Gas auf einen Drucktaupunkt von mindestens -400C (233 K) getrocknet, worauf es über das pneumatisch gesteuerte Wechselventil Va an den Ausgängen der Adsorber in das Verbrauchsnetz gelangt.
• Ein der Regeneration dienender Teilstrom des getrockneten Gases wird an einer Düse bzw. Drossel FE auf Atmosphärendruck entspannt und über das zu regenerierende Trockenmittel im Adsorber Al geleitet, aus dem es über das magnetisch gesteuerte Abblasventil S1 und einen Schalldämpfer Dl gesättigt austritt.
• Die für die Regeneration über die Drossel FE laufend abgezweigte Gasmenge hängt vom Betriebsdruck und von der Bemessung der Drossel ab, ist also konstant. Dabei liegt der Bemessung der Drossel die Annahme zugrunde, daß der trocknende Adsorber A2 bei Höchstentnahme arbeitet und demnach das von der Trockenmittelfüllung zu verarbeitende maximale Gasvolumen Qmax in der kürzestmöglichen Betriebsdauer durchgesetzt wird, innerhalb welcher auch die Regeneration durchgeführt sein muß.
• Die Trocknung in A2 und die Regeneration in Al werden daher nach Ablauf dieser am Zeitschaltwerk M eingestellten Betriebsdauer beendet, indem durch Stromimpulse von M das magnetische Abblasventil S1 geschlossen und kurz darauf das magnetische Abblasventil S2 geöffnet wird. Der damit verbundene Druckanstieg in Al und Druckabfall in A2 bedeuten eine Umkehrung der Druckverhältnisse beiderseits der Wechselventile Ve und Va, die somit pneumatisch umgeschaltet werden. Infolgedessen setzt nunmehr in Al die Trocknung und in A2 die Regeneration ein.
• Im Zeitschaltwerk M treibt ein Synchronmotor über ein Getriebe Nockenscheiben mit justierbarer Kontaktgabe an, die durch Stromimpulse die magnetischen Abblasventile S1 und S2 ansteuern und so den Betriebstakt festlegen. Da es sich beim Druckwechselbetrieb, der ohne Wärmeanwendung - Heat-Less -arbeitet, um eine Oberflächenadsorption mit kurzen Beladezeiten handelt, beträgt die Taktdauer für den einzelnen Adsorber etwa 10 min, das heißt 5 min Trocknung und 5 min Regeneration.
• Die erfindungsgemäße Ausführungsform der Einrichtung nach Fig. 2 unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen Einrichtung dadurch, daß die beiden magnetischen Abblasventile S1 und S2 einmal von einem Gaszähler Z aus, dessen Summierwerk mit einem Impulsgeber versehen ist, über ein Stromstoßrelais c abwechselnd betätigt werden können und außerdem von je einem Zeitschaltwerk T1 bzw. T2 abhängig sind. Hierbei ist die Anordnung so getroffen, daß, wenn das zuvor etwa in A2 voll beladene Trockenmittel in Al fertig regeneriert ist, dessen Abblasventil Sl vom Zeitschaltwerk T1 geschlossen wird, so daß sich in diesem Adsorber der Betriebsdruck einstellt. Dieser Zustand bleibt dann über eine gewisse, unter Umständen längere Zeit bestehen, bis der auf Trocknung arbeitende Adsorber A2 die am Gaszähler Z voreingestellte Gasmenge #zugeführt erhalten hat, worauf dessen Abblasventil S2 vom Gaszähler Z aus über das Stromstoßrelais c geöffnet wird und der Adsorber sich entspannt.
• Zu diesem Zeitpunkt erfolgt, wie oben beschrieben, die Umschaltung der Wechselventile Ve und Va, worauf jetzt der Adsorber Al mit nassem Gas und der Adsorber A2 mit einem Teilstrom getrockneten Gases beaufschlagt werden.
• Hier ist dieser Teilstrom zwar wiederum darauf abgestellt, daß die Regeneration in Al während der kürzestmöglichen Betriebsdauer erfolgen muß, innerhalb der das Gesamtvolumen bei Höchstentnahme in A2 durchgesetzt werden kann. Doch wird dieser Teilstrom nunmehr nach erfolgter Regeneration unterbunden, so daß trotz fortgesetzter Beladung des Trockenmittels in A2 kein überschüssiger Verbrauch an Regenerationsgas in Al mehr stattfinden kann.
• In Fig. 3 und 4 sind zwei Abwandlungen der Einrichtung der Fig. 2 gezeigt, bei denen statt des vom gesamten Gasstrom beaufschlagten Zählers ein Teilstromzähler irgend einer bekannten Bauform vorgesehen ist, im Nebenschluß zu einer Meßblende oder einem Ventil, die die Hauptmenge des Gasstroms durchlassen, so daß der Zähler entsprechend kleiner ausfallen kann. Die Blende B2 und das Ventil V2 vor dem Teilstromzähler Z1 verkörpern den Eigenwiderstand desselben und können in dieser Form auch entfallen. Die einstellbaren Ventile Vl und V2 in Fig. 4 anstelle der festen Blenden B1 und B2 in Fig. 3 ermöglichen die Anpassung des Zählers Z1 an beliebige Gashauptströme.
• Der Teilstromzähler Zl ist, wie der Zähler in Fig. 2, im Anschluß an das Summierwerk mit einem Impulsgeber versehen, der über ein Stromstoßrelais c das Uffnen des magnetischen Abblasventils S2 oder S1 des jeweils auf Trocknung arbeitenden Adsorbers A2 bzw. Al bewirkt, während das Schließen des auf Regeneration arbeitenden Adsorbers Al bzw. A2 vom zugeordneten Zeitschaltwerk T1 bzw. T2 aus erfolgt.
• Die Ausführungsformen gemäß Fig. 5 und 6 stimmen darin überein, daß die feste Drossel durch ein regelbares Drosselventil FE1 bzw. FE2 ersetzt ist, das die für die Regeneration abgezweigte Gasmenge gleichartig bzw. proportional zum Hauptgasstrom verändert.
• Dies geschieht gemäß Fig. 5 mit Hilfe einer dem Eingangswechselventil Ve vorgeschalteten Meßblende B, die über einen etwa pneumatisch angekoppelten Regler H das Drosselventil FE1 verstellt.
• Stattdessen ist gemäß Fig. 6 dem Eingangs-Wechselventil Ve eine Steuerklappe K vorgeschaltet, die Strömungsänderungen durch änderung ihres Ausschlagwinkels erfaßt, welche etwa über eine mechanische Kopplung K1-K2 das Drosselventil FE2 regelt.
• In beiden Fällen sind die magnetischen Abblasventile S1 und S2 der beiden Adsorber vom Zeitschaltwerk M abhängig, von dem sie nach einem festen Arbeitstakt im erforderlichen Sinn betätigt, also geöffnet oder geschlossen werden, wobei als Betriebsdauer für beide Adsorber vorzugsweise die Zeit zugrunde gelegt ist, die für die Beladung und Regeneration der Trockenmittelfüllung bei Vollbelastung ausreicht bzw. erforderlich ist. Diese Betriebsdauer kann hier für Trocknung und Regeneration gleich groß sein, ohne daß ein unnötiger Mehrverbrauch an Regenerationsgas eintreten kann, weil die Menge desselben stets proportional zur Menge des Trocknungsgases eingestellt wird.
• Die Erfindung schließt auch die Möglichkeit ein, die Erfassung der tatsächlich verbrauchten Gasmenge gemäß den Einrichtungen nach Fig. 2, 3 und 4 auch bei Leerseite

Claims (7)

1. Adsorptionstrocknern mit Wärmeregeneration einzusetzen.

   Patentansprüche 1. Einrichtung zur adsorptiven Druckgastrocknung im kontinuierlichen Betrieb, mit zwei abwechselnd auf Trocknung und auf Regeneration arbeitenden Adsorbern, von denen jeweils der eine mittels pneumatischer Wechselventile an den Eingangs- und Ausgangsseiten der Adsorber in den Trocknungszweig vom Verdichter zum Verbraucher einzuschalten ist, während eine Drosselverbindung zwischen den Ausgangsseiten der Adsorber sowie magnetische Abblasventile an den Eingangsseiten der Adsorber gestatten, jeweils den anderen Adsorber mit einem Teilstrom entspannten Trockengases zu regenerieren, wobei, unter Heranziehung von Steuerimpulsen eines Zeitschaltwerks, durch Schließen des Abblasventils des auf Regeneration arbeitenden Adsorbers und Uffnen des Abblasventils des auf Trocknung arbeitenden Adsorbers die Umschaltung der pneumatischen Wechselventile ausgelöst wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem pneumatischen Wechselventil (Ve) an den Eingangsseiten der Adsorber (Al, A2) ein messendes Organ vorgeschaltet ist, das den Gasdurchsatz des auf Trocknung arbeitenden Adsorbers erfaßt und in Abhängigkeit davon die Betriebszeiten bzw. Gasdurchsätze der beiden Adsorber aufeinander abstimmt, derart, daß in den auf Regeneration arbeitenden Adsorber keine überschüssige Trockengasmenge abgezweigt wird.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das messende Organ ein Gaszähler (Z) ist, dessen Summierwerk auf eine gewünschte Durchsatzmenge einstellbar und vorzugsweise auf die maximale Durchsatzmenge eingestellt ist und bei Erreichen derselben durch Impulsgabe das Uffnen des magnetischen Abblasventils (S2 oder S1) des auf Trocknung arbeitenden Adsorbers (A2 oder Al) bewirkt, und daß den Adsorbern (Al, A2) auf die tatsächliche Regenerationsdauer einstellbare und vorzugsweise auf die minimale Regenerationsdauer eingestellte Zeitschaltwerke (Tl, T2) zugeordnet sind, von denen jeweils das Zeitschaltwerk (Tl oder T2) des auf Regeneration arbeitenden Adsorbers (Al oder A2) nach Ablauf der eingestellten Dauer das magnetische Abblasventil (S1 oder S2) desselben schließt. (Fig. 2)
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Gaszähler ein parallel zu einer Meßblende (B1) angeordneter Teilstromzähler (kl), dem gegebenenfalls eine weitere Blende (B2) vorgeschaltet ist, dient. (Fig. 3)
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Gaszähler ein parallel zu einem einstellbaren Ventil (V1) angeordneter Teilstromzähler (Zl), dem gegebenenfalls ein weiteres Ventil (V2) vorgeschaltet ist, dient, womit der Teilstromzähler (Zl) an beliebige Hauptströme anpassbar ist. (Fig. 4)
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das messende Organ eine Meßblende (B) ist, deren Druckdifferenz über einen Regler (H) die als Drosselventil (FEl) ausgebildete Drossel zwischen den Ausgangsseiten der Adsorber entsprechend der Zu- und Abnahme der Gasströmung durch den auf Trocknung arbeitenden Adsorber (A2 oder Al) im Uffnungs- bzw. Schließungssinne verstellt, während ein beiden Adsorbern gemeinsames Zeitschaltwerk (M) in dem eingestellten Arbeitstakt das magnetische Abblasventil (S1 oder S2) des regenerierenden Adsorbers (Al oder A2) schließt und das magnetische Abblasventil (S2 oder S1) des trocknenden Adsorbers (A2 oder Al) öffnet. (Fig. 5) 6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das messende Organ eine vom Hauptgasstrom beaufschlagte Steuerklappe (K) ist, die Strömungsänderungen durch Anderung ihres Ausschlagwinkels erfaßt, welche etwa über eine mechanische Kopplung (Kl-K2) die als Drosselventil (FE2) ausgebildete Drossel zwischen den Ausgangsseiten der Adsorber regelt und diese entsprechend der Zu- und Abnahme der Gasströmung durch den auf Trocknung arbeitenden Adsorber (A2 oder Al) im Uffnungs- bzw.

   Schließungssinne verstellt, während ein beiden Adsorbern gemeinsames Zeitschaltwerk (M) in dem eingestellten Arbeitstakt das magnetische Abblasventil (S1 oder S2) des regenerierenden Adsorbers (Al oder A2) schließt und das magnetische Abblasventil (S2 oder S1) des trocknenden Adsorbers (A2 oder A1) öffnet. (Fig.
6. 6)
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorber für Tiefenadsorption im Trocknungszweig und für Wärmeregeneration im Regenerationszweig eingerichtet bzw. zu betreiben sind