DE3226502C2 - Verfahren zum Trocknen eines Strömungsmittels und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zum Trocknen eines Strömungsmittels und Vorrichtung zur Durchführung des VerfahrensInfo
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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 (9)
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,
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