DE3226502C2

DE3226502C2 - Verfahren zum Trocknen eines Strömungsmittels und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE3226502C2
Application number: DE19823226502
Authority: DE
Inventors: Ernst Gunnar Wilhelm von Enebyberg Döbeln
Original assignee: Carl Munters AB
Current assignee: Carl Munters AB
Priority date: 1981-07-16
Filing date: 1982-07-15
Publication date: 1985-05-15
Also published as: SE431615B; JPS5824322A; SE8104411L; DE3226502A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Trocknen eines Strömungsmittels, beispielsweise eines Gases wie Luft, die mit einem durch Wärme regenerierten Trockenmittel in Berührung kommt. Das zu entfeuchtende Strömungsmittel wird über eine Rohrschlange oder eine ähnliche Anordnung geleitet, die als Träger für das Trockenmittel dient. Mittel, welche den Zustand des Trockenmittels beeinflussen, können über die Innenseite der Rohrschlange oder ähnlicher Anordnungen eingespeist werden.

Description

F i g. 4 eine schematische Darstellung wie F i g. 3, jedoch mit vier Extraktionstürmen und zwei Wärmepumpen.

F i g. 1 zeigt eine Rohrschlange für einen Destillations- oder Extraktionsturm 10, der den früheren Extraktionstürmen insoweit überlegen ist, als er für eine wirkungsvolle Wärmeübertragung zwischen dem Trokkenmittel und dem Wärmemittel sowie für eine wirkungsvolle Fc-uchtigkeitsübertragung zwischen dem Trockenmittel und der Luft sorgt. Die Rohrschlange 12 ist mit Flanschen 14 versehen, die ebenso wie die Rohrschlange 12 an der Außenseite mit einem Trockenmittel 16 beschichtet sind Das zu trocknende Strömungsmittel, beispielsweise ein Gas wie Luft, wird über die Außenseite des Extraktionsturmes 10 geleitet, wie es durch den Pfeil 18 in F i g. 1 gezeigt ist, während ein Wärmemittel in die Rohrschlange 12 eingeführt wird (s. Pfeil 20) und sowohl das Rohr 12 als auch die Flanschen 14 erwärmt. Daher wird Feuchtigkeit an einer Seite, nämlich der Außenseite des Trockenmittels 16 abgegeben. während die zur Verdampfung erforderliche Wärme auf der anderen Seite des Trockenmittel zugeführt wird, d. h. auf der mit den Flanschen 14 in Kentakt stehenden Seite und, falls zutreffend, mit den Rohren 12.

Die Erfindung beruht somit darauf, daß das Trocken· mittel auf einer großen Fläche bei guter Wärmeübertragung an die Oberfläche verteilt wird. Daher muß das Trockenmittel so aufgebracht werden, daß möglichst viel Wärme an die Flansche 14 und, bei Bedarf, an das oder die Rohre 12 übertragen wird. Um die größtmögliehe Fläche für das Trockenmittel zu erzielen, können die Flanschen so ausgeformt sein, daß ihre Oberfläche erhöh: wird. ζ. B. durch Prägen. Zapfen, Kämme oder wie in der Detailzeichnung oben rechts in F i g. 1. Bleche mit kammartigen Graten 22, die zwischen den Flanschen 14 angeordnet sein können, wobei auch die Oberflächen der Bleche 22 mit Trockenmittel beschichtet sein können. Beim erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel sind die Flansch" 14 waagerecht angeordnet, um die Wirkung des Gewichtes auf das Trockenmittel 16 zu vermeiden, es ist jedoch offensichtlich, daß die Flansche auch nach Bedarf senkrecht angeordnet sein können. Das Trockenmittel kann von einem beliebigen bekannten Typ wie Salz oder dergleichen sein und kann auf die Oberflächen des Exiraktionsturms ¹O durch ein beliebiges Beschichtungsverfahren aufgebracht oder aufgeklebt werden.

Beispielsweise kann eine Absorptionsschicht aufgebracht werden, die mit einer Salzlösung oder wenn die Flansche aus Aluminium sind, mit Tonerde behandelt wird.

Fm nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren gefertigter Extraktionsturm kann sehr kompakt gestallet sein, und auGerdem kann das Wärmemitiel. das durch die Rohranlage 12 geleitet wird, unter Druck geset/t werden, wodurch sich eine größere Vielseitigkeit fur die Aufstellung der Einrichtung und die Wahl des Warmemittels ergibt.

(ine praktische Ausführung des erfindungsgemäßen Exiraktionsturms ist in Fig.2 dargestellt, worin zwei Extraktionstürme 10a, 106 in herkömmlicher Weise angeordnet sind, so daß ein Extraktionsturm 10£> regeneriert wird, während der andere zum Trocknen eines Strömungsmittels eingesetzt wird, das im vorliegenden Beispiel als feuchte Betriebsluft angenommen wird. Die Betriebsluft wird von unten über eine Ansaug- oder Einlaßleiliing 24 eingeführt und gelangt über ein Dreiwegeventil 26 zur Leitung 28 rechts am Extraktionsturm 10a, von wo sie über die Flanschen und die Rohrleitungen strömt, die, wie oben beschrieben, init einem Trokkenmittel beschichtet sind, wobei die Feuchtigkeit in der Betriebsluft durch das Trockenmittel aufgenommen wird. Stromab vom Extraktionsturm 10a, setzt sich die Leitung 28 bis zu einem Dreiwegeventil 30 fort, wo die getrocknete Luft über die Auslaßleitung 32 abströmt. Die Luftleitung 34 für die linke Betriebsluft, die dem anderen Extraktionsturm 106 dient, ist jetzt durch die Ventile 26, 30 gesperrt, so daß die Leitung 34 nicht von Luft durchströmt wird.

Die Regenerationsluft wird in den Regenerationskreis über einen Einlaß 36 und ein Dreiwegeventil 38 eingespeist und an eine Leitung 40 abgegeben, die links mit dem Extraktionsturm 106 verbunden ist. wobei die Regenerationsluft das Trockenmittel an diesem Extraktionsturm überstreicht. Die für die Regeneration erforderliche Wärme wird, wie erwähnt, über die Rohranlage 126 des Fxtraktionsturmes 106 zugeführt. Die feuchte Regenerationsluft wird über ein Π- ..wegeventil 44 an den Auslaß 46 abgegeben.

Wenn die Unterlage oder das Bett des auf den Extraktionsturm 10d aufgebrachten Trockenmittels feuchtigkeitsgesättigt und das Bett am Extraktionsturm 106 re genen°rt ist, werden die vorstehend beschriebenen Luftströme durch Neueinstellung aller Dreiwegeventile 26,32,38 und 44 umgekehrt. Die Betriebsluft fließt dann über die Leitung 34 zum Extraktionsturm 106, während die Regenerationsluft dem rechten Exiraktionsturm 10a über die Leitung 42 und die zur Regeneration erforderliche Wärme über die Rohranlage 12a eingespeist werden.

Da die zur Regenerierung erforderliche Wärme in der möglichst wirkungsvollen Weise auf die Extraktionstürme 10a, 106 über die Rohranlage 12a. 126 einwirkt, können der Regenerationsluftstrom und die Regenerationstemperatur stark vermindert werden. Die Wärme kann von jeder geeigneten Quelle geliefert werden. Wegen der niedrigeren Regenerationstemperatur können auch geringwertige Wärmeerzeuger wie Abfall- oder Sonnenwärme eingesetzt werden.

Der als Trockenstufe eingesetzte Extraktionsturm 10a kann natürlich auch dadurch abgekühh werden, daß ein Kühlmittel durch die Rohranlage 12a geleitet wird. Zu diesem Zweck können die Extraktionstürme 10a, 106 natürlich mehrere getrennte Rohranlagen für den Umlauf verschiedener Strömungsmittel wie ein Heiz- und ein Kühlmittel aufweisen anstelle eines Wechselbetriebs in derselben Rohranlage. Die Extraktionstürme 10a. 106 können auch mit einer normalen Kühlschlange zum Vorkondensieren der Feuchtigkeit verbunden weHen. Das Abkühlen bewirkt einen Anstieg der relativen ^ceu.h igkeit der Luft, die mit dem Trockenmittel in Berührung kommt, wodurch die Feuchtigkeitsaufnahme· kapazität des Tiockenmittels erhöht wird. Wenn abgekühlt wird, kann eine niedrigere Regenerationstemperatur gewählt werden als wenn keine Kühlung verwendet wird, ohne de;i Feuchtigkeitsgehalt der abziehenden trockenen Luft zu erhöhen. In vielen Fällen ist es auch ein Vorteil, daß die trockene Luft kalt sei.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiül der Erfindung nach F i g. 3 wird eine Wärmepumpe in Verbindung mit einer Anlage nach F i g. 2 verwendet. Gemeinsame Teile der Arsführungsbeispiele der Fig.2 und 3 tragen dieselben Bezugszeichen. Zwischen die Extraktionstürme 10a, 106 der F i g. 3 ist eine Wärmepumpe 48 geschaltet, die über Dreiwegeventile 50,52 an ein Ende der Rohranlage 12a, 126 der einzelnen Extraktionstür-

me angeschlossen ist, wobei die anderen Enden der Rohranlage über ein Überlaufventil 54 miteinander verbunden sind. Damit bilden die Wärmepumpe und die Extraktionstürme eine normale Wärmepumpenanlage, wobei die Extraktionstürme 10a, 10£> als Verdampfer und Kühler dienen.

Die Wärmepumpenanlage erzeugt genügend Wärme zur Regenerierung des Trockenmittels am Extraktionsturm 10a, während das Trockenmittel des Extraktionsiurms 10£> abgekühlt wird. Durch Umstellen der Drei-Wegeventile 50, 52 wird der Betriebsablauf der Extraktionstürme 10a, 106 umgekehrt, wie es anhand der F i g. 2 beschrieben wurde. Der Einsatz der Wärmepumpe meidet weitgehend die Verluste, die aus dem Wechsel zwischen den beiden Betriebsabläufen entstehen, is d. h.. daß die Wärmepumpe dazu verwendet werden kann, den Oberhang nahe Null zu halten. Eine Kühlung des Trockenmittels ermöglicht es. die Regenerationstemperatur und den RegenerationsfluD zu vermindern.

Bei dem in F i g. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel erhöht sich der Feuchtigkeitsgehalt beim Umschalten der Extraktionstürme 10a, 10ö, da es einige Zeit erfordert, den Extraktionsturm, der für die Entfeuchtung eingesetzt wird, abzukühlen. Dieser Nachteil wird bei dem in F1 g. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel vermieden, das zwei Anlagen der in F i g. 3 gezeigten Art enthält, d. h., daß jeder Extraktionsturm 10a, Wb mit seiner eigenen Wärmepumpe 48a, 486 sowie mit einem anderen Extraktionsturm 10c. 106 verbunden ist, der jeweils an die andere Seite der kuhranlage angeschlossen ist. Die anderen mit dem Ausführungsbeispiel der F i g. 2 und 3 gleichen Teile tragen dieselben Bezugszeichen.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Extraktionsturms sind folgende: Er kann aus nicht brennbaren Stoffen hergestellt werden; er widersteht hohen Drücken der durchlaufenden Strömungsmittel; er kann wärme- und kältefest gebaut werden; er weist gegenüber bekannten Extraktionstürmen eine überlegene Wärmeübertragung auf, kann leicht hergestellt und kompakt ausgelegt werden.

Außer den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind noch weitere möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

45 50

60

65

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Trocknen eiDes Strömungsmittels, beispielsweise eines Gases wie Luft, wobei dieses mit einem durch Wärme regenerierten Trockenmittel in Berührung kommt, dadurch gekennzeichnet, daß das zu trocknende Strömungsmittel über die Außenseite einer Rohrschlange oder eines Extraktionsturmes geleitet wird, die Außenseite als Träger für das durch ein beliebiges Beschichtungsverfahren aufgebrachte oder aufgeklebte Trockenmittel dient, und daß die für die Regenerierung des Trockenmittels erforderliche Wärme, die den Zustand des Trockenmittels beeinflußt, laufend oder im auswechselnden Betrieb in das Innere der Rohrschlange geleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Wärme in das Innere der Rohrschlange geleitet wire» während Luft über die Außenseite geleitet wird, um die Feuchtigkeit vom Trockenmittel abzuführen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kühlmittel in das Innere der Rohrschlange geleitet wird, während das zu trocknende Strömungsmittel überd,e Außenseite geleitet wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Trockenmittel zur Entfeuchtung eines Strömungsmittels, beispielsweise eines Gases wie Luft, gekennzeichnet durch Leitun, -·η (18) für die Zufuhr des zu trocknenden Stömungsmittels auf die Außenseite einer Rohrschlange (1 }. auf die das Trokkenmittel (16) aufgebracht ist. sowie durch Leitungen (12), welche Wärme der Innenseite des Trockenmittels (16) oder dessen Träger (14) zuführen.

5- Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine mit Flanschen (14) versehene Rohrschlange (10) aufweist und an eine Wärmequelle angeschlossen ist. während eine Le·- tungsanlage (28,34) vorgesehen ist. um das zu trocknende Stromungsmittel über die Außenseite der Flansche (14) zu lenken.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche (14) der Rohrschlange (10) solche Formen aufweisen, die ihre Oberfläche vergrößern, einschließlich von zwischen den Flanschen (14) angeordneten, mit Kammkanten versehenen Blechen (22).

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß zwei Rohrschlangen (10a, \0b) an eine gemeinsame Leitungsanlage (28, 34) angeschlossen sind, um das zu trocknende Strömungsmittel an die Außenseiten der Rohrschlangen (10a. \0b) heranzuführen, wobei Dreiwegeventile (26, 30) vorgesehen sind, um die Leitungsanlage (28, 34) wechselnd mit den beiden Rohrschlangen (10a, 106,) zu verbinden

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn· zeichnet, daß eine Wärmepumpe (48) die Rohrschlangen (10a, 1Oi^ abwechselnd mit Wärme und Kälte versorgt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wärmespeicher wie ein Wassertank an die Rohrschlange (10a, 10b) angeschlossen ist.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen eines Strömungsmittels, beispielsweise eines Gases wie Luft mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmalen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Ein Strömungsmittel, beispielsweise ein Gas wie Luft kann in bekannter Weise (DE-OS 23 10 068) durch Abkühlen getrocknet werden, wobei das zu trocknende heiße Gas über eine von Kühlmittel durchströmte

ίο Rohrschlange geleitet wird. Anschließend wird die Rohrschlange durch Hindurchleiten von Wärme von Kondensaten befreit Andererseits ist es bekannt, ein Strömungsmittel durch \bsorption zu kühlen, wobei die Feuchtigkeit durch ein Trockenmittel wie Silikagel (Kieselgel) oder Lithiumchlorid absorbiert wird Je nach Anwendung können bestimmte Eigenschaften wichtiger sein als andere. Ein seit kurzem äußerst wichtig gewordener Faktor ist der wirtschaftliche Einsatz von Energie. Daher besteht die größere Notwendigkeit als jemals zuvor, eine energiearme Trocknung zu erreichen.

Das Trockenmittel wird durch Erwärmen regeneriert, um den absorbierten Wasserdampf auszutreiben. Die Wärme kann vollständig durch die Luft zugeführt werden, die auch dazu dient, das verdampfte Wasser zu beseitigen. Wegen der ziemlich niedrigen spezifischen Wärme von Luft h?» dies im Gefolge, daß die Luft auf verhältnismäßig hohe Temperaturen wie 100—150⁰C erwärmt werden muß. In diesem Fall wird auch das Trockenmittel auf verhältnismäßig hohe Temperaturen erwärmt, was Veriaste bedingt. Eine weitere Folge ist. daß die abziehende heiße feuchte Regenerationsluft einen beschränkten Wassergehalt aufweist, der insofern zu Verlusten führt, als nicht nur Wasserdampf, sondern ein großer Anteil der warmen Luft mit diesem abgegeben wird.

Die Verluste können dadurch verringert werden, daß die zum Verdampfen des Wassers dienende Wärme von anderen Quellen zugeführt wird als von der für die Abfuhr des Dampfes verwendete Luft. Lie Regenerationstemperatur kann herabgesetzt werden, wobei durch Einbau von Wärmeschlangen in das Trockenbell der Wassergehalt der feuchten Luft ernöht werden kann. Obwohl jedoch dieses Verfahren angewandt wurde, war der Kontakt zwischen dem Trockenmittel und den Wärmeschlangen schlecht, wobei das angestrebte F.rgebnis zur teilweise erzielt wurde.

Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, ein Verfahren und eioe Vorrichtung zum Trocknen /u schaffen, mit dem bessere Ergebnisse erzielt werden.

Diese Aufgabe wird durch ux im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelost.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Fixtraktionsturms sind folgende: F.r kann aus nicht brennbaren Sloffen hergestellt werden; er widersteht hohen Drucken der durchlaufenden Stromungsmittel; er kann wärme und kältefest gebaut werden; er weist gegenüber bekannten Extraktionstürmen eine überlegene Warme übertragung auf, kann leicht hergestellt und kompakt ausgelegt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Rohrschlange eines Extraktionsturmes,

Fig.2 eine schematische Darstellung von zwei Extraktionstürmen nach Fig. 1,

Fig.3 eine schematische Darstellung ähnlich Fig. 1 mit einer Wärmepumpe,