DE3247528A1 - Verfahren zum trocknen von gas und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zum trocknen von gas und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

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DE3247528A1 DE19823247528 DE3247528A DE3247528A1 DE 3247528 A1 DE3247528 A1 DE 3247528A1 DE 19823247528 DE19823247528 DE 19823247528 DE 3247528 A DE3247528 A DE 3247528A DE 3247528 A1 DE3247528 A1 DE 3247528A1
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Description

Verfahren zum Trocknen von Gas und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen von Gas0 das in einem Hauptstrom durch eine Trockenzone in einem regenerativen Feuchtigkeitaustauschapparat geleitet wirdc, der eine feuchtigkeitabsorbierende Füllmasse S hats die hinter der Trockenzone mit einer Regenerierzone in Verbindung gesetzt wirda in der ein Regeneriergas dazu gebracht wirdj, durch die Füllmasse in Gegenstrom zu dem Hauptstrom hindurchzustreichen. Die Erfindung betrifft auch ein§ Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens» Die Regenerierung erfolgt bei derartigen Feuchtig= keitaustauschapparaten mit einem Regeneriergass das zwecks Erhöhung seiner Feuchtigkeitaufnahmefähigkeit er-' wärmt ist* Bei ortsfesten Feuchtigkeitaustauschapparaten9
bei denen mindestens zwei Betten angewendet werden9 von IB denen das eine regeneriert wird3 während das andere sich in der Trocknungsphase befindets sind für gewöhn! ich beide. Betten mit je einem Heizer ausgerüstet, 'Die- Feuchtigkeit-• aufnähmet ähig.kei t des durch- verschiedene Sektionen des Bettes hindurchstreichenden Regeneriergases wird dabei bei jedem Durchgang infolge der Erwärmung durch die eingebauten Heizer beeinflusst.
Ändere Verhältnisse liegen bei Feuchtigkeitaustauschapparaten .der Bauart vors wo das Bett aus einem Rotorgebilde besteht,, dessen Füllmasse nacheinander mit der Trockenzone und der Regenerierzone dadurch in Verbindung gesetzt wird0 dass der Rotor ständ-ig umläuft. Derartige Feuchtigkeitaustauscherrotoren lassen sich überhaupt nicht oder nur mit Schwierigkeit mit eingabauten Wärmern ausstatten,, und deswegen muss das Regeneriergas vor seinem 3Θ Eintritt in die Füllmasse des Rotors vorgewärmt werden. Eine andere Schwierigkeit besteht darin9 dass sich ein Teil der Regenerierwärme in der Rotormasse ansammelt und lit dsra Rotor in die Trockenzone gelangt und dort abge-
führt wird. Dieser Teil der Regenerierwärme9 der somit für anderes als für' die Verdampfung des Wassers im Rotor verbraucht wird, stellt also einen reinen Verlust dar, und dieser Verlust wird umso grosser, je höher die Regeneriertemperatur ist. Bei Feuchtigkeitaustauschapparaten der Bauart, die ein Bett oder eine Füllmasse in der Form eines Rotors enthalten, lohnt es sich demgemäss nicht, die Regenerierluft auf allzu hohe Temperaturen zu erwärmen, sondern muss statt dessen die Menge der Regenerierluft erhöht und müssen die damit verknüpften Nachteile in Kauf genommen werden. Man kann auch, wie es häufig in der Praxis geschieht, einen Teil der im Rotor angesammelten W^rme abführen, bevor dieser in die Trockenzone eintritt, und zwar durch Einschalten einer sog.
Kühlzone zwischen der Regenerierzone und der Trockenzone, in der ein kleinerer Luftstrom den Rotor kühlt. Die Zielsetzung hierbei ist in erster Linie, dafür zu sorgen, dass
; der Rotor gekühlt wird, 'damit die Trockenluft nicht unnütz erwärmt wird. Man kann auch die von der Kühlluft aufgenommene Wärme dadurch ausnutzen, dass man sie in die Regenerierluft einmischt; dies erfordert jedoch besondere Massnahmen in der' Form eines zusätzlichen Gebläses oder ■ eines zweckgeeigneten Drosselgliedes, was die Vorrichtung verwickelt macht und erheblich verteuert.
Der Hauptzweck der vorliegenden Erfindung ist somit die Schaffung eines Verfahrens, und einer Vorrichtung zum Trocknen'von Gas, wobei die .Regenerierluft dazu-gebracht wird, je Gewichtseinheit eine grössere Menge Feuchtigkeit als herkömmliche Feuchtigkeitaustauschapparate dieser Bauart aufzunehmen. Eine weitere Zielsetzung besteht darin, eine Kühlung der Rotormasse herbeizuführen, bevor diese aus der Regenerierzone in die Trockenzone eintritt, ohne dasszusätzliche Einrichtungen in der Form von Gebläsen oder Drosselgliedern in dem Feuchtigkeitaustauschapparat vorzusehen sind.
Diese' und andere Zwecke oder Zielsetzungen der Erfindung werden dadurch erreicht., dass das Verfahren und die Vorrichtung die in den nachfolgenden Patentansprüchen
angegebenen Kennzeichen erhalten haben.
Die Erfindung soll nachstehend anhand der beigefüg= tens eine bevorzugte Ausführungsform einer-Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens darstellenden Zeichnung näher erläutert werden. Die Zeichnungsfigur zeigt in schematischer Darstellung eine Skizze der wesentlichen Teile einer Trocken- oder Feuchtigkeitaustauschvorrichtung zur Durchführung des Trocknungsvorgangs gemäss der Erfindung.
Die nachfolgende Beschreibung gilt dem Trocknungsappara-t bei der Trocknung von feuchter Luft, wobei angenommen wird, dass auch das Regeneriergas von Luft gebildet ist, wenn auch die Erfindung selbstverständlich nicht hierauf begrenzt ist.
Wie bereits angedeutets sind in der Zeichnungsfigur nur die wesentlichen Teile der Vorrichtung dargestellt, während zur Erzielung grösserer Deutlichkeiten solche Teile, wie das Gehäuse des Apparats und Gebläse zur Erzeugung der jeweiligen Luftströmej, weggelassen sind. Die · Trockenvorrichtung umfasst somit einen mit 10 bezeichneten regenerativen Trockenrotor9 der eine Füllmasse enthält, die beispielsweise aus abwechselnd ebenen, und gewellten ■ dünnen Schichten eines geeigneten Werkstoffs, wie eines Metalls, z.B. Aluminiums oder eines Glasfasermaterials oder eines ähnlichen Stoffs, besteht. Der Werkstoff hat entweder selbst die Fähigkeit^ Feuchtigkeit aufzunehmen, oder/und ist mit einem hygroskopischen Stoff,, beispielsweise Lithiumchlorids imprägniert oder auch mit einem festen Sorptionsmittel, wie einem Molekülsieb, beschichtet. Die abwechselnd ebenen und gewellten Schichten sind spiralförmig aufeinander gewickelt und bilden dadurch den Rotorkörper 10, der dadurch eine grosse Anzahl axialer» zu den beiden Stirnflächen des Rotors offener Kanäle oder Durchlässe erhalten hat. Der Rotor ist bei der gezeigten Ausführungsform mit einem inneren Hohlraum oder einer hohlen Nabe 12 für einen weiter unten näher anzugebenden Zweck ausgeformt. Der Rotor 10 ist für Umlauf in dem nicht dargestellten Gehäuse gelagerte beispiels-
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weise auf ihn an seinem Aussenumfang tragenden Rollen und wird mit geringer Drehzahl in der durch die Pfeile angegebenen Drehrichtung beispielsweise mit Hilfe eines endlosen von einem Motor angetriebenen, um den Aussenumfang des Rotors gelegten Riemens in Umlauf versetzt.
Der zu trocknende Luftstrom, der Haupt! uftstrotn, geht durch den Rotor 10 von links nach rechts in oer Zeichnungsfigur hindurch» wie durch die Pfeile.14 angegeben ist. Die Förderung der Luft in der Richtung 14 durch die Trockenzone des Rotors 10 wird beispielsweise durch ■ eine nicht dargestellte Gebläseeinrichtung bewirkt» Hinter der Trockenzone, in der UmI aufrichtung des Rotors 10 gesehen, ist eine Regenerierzone vorgesehen, in der die von dem Rotor 10 aufgenommene Feuchtigkeit mit Hilfe von vor- · gewärmter Regenerier^uft entfernt wird.
Gemäss der Erfindung sind die Regenerier- und Kühlzonen folgendermassen aufgebaut: Die bei dem Pfeil 16 einströmende Luft wird in zwei Teilströme 18, 20 aufgeteilt. Der eine davon, der Teilstrom 18, der Regeneriergas nach Vorerwärmung mittels eines Wärmers 22 ausmachtj geht durch den Rotor .10 hindurch, während der andere Teilstrom 20', der Kühlgas ausmacht, ohne vorhergehende Er-• wärmung durch den Rotor 10 hinter dem erwärmten Gasstrom 18S in dessen UmIaufrichtung gesehen, hindurchgeht.
Mit Hilfe eines mit Zwischenwänden 26a - 26d unterteilten Stirndeckels 24 ist der Rotor 10 auf in der Technik üblichen Weise in Regenerierzone, Kühlzone und Trockenzona aufgeteilt.
Der als Kühlluft benutzte Teilstrom 2O5 der die FUIlmasse des Rotors vor deren späteren Eintritt in die Trockenzone kühlt, wird während seines Durchgangs durch den Rotor 10 erwärmt, und die auf diese Weise erwärmte Luft wird nach ihrem Durchgang durch 'den Rotorkörper mit dem. Regenerierluftstrom 18 vereinigt. Hierdurch'werden ■ die Tei11uftströme 18, 20 zu einem einzigen Luftstrom 32 in einem Kanal 30 in einem Stirndeckel 28 auf der in aer Zeichnungsfigur linksen Seite des Rotors vereinigt. Der Kanal 30 kehrt diesen Luftstrom 32. auch um und leitet
ihn durch den Hohlraum oder die hohle Nabe 12 zurück. Der rückgewendete und dadurch in die Rotornabe 12 eingeleitete Luftstrom 32 wird mittels eines Warmes 34. erwärmt0 der schematisch als eine im Innern der hohlen Nabe 12 gelegene Heizschlange dargestellt ist. Der in dieser Weise erwärmte Luftstrom 32 wird an der in aer Zeichnungsfigur rechts liegenden Stirnfläche mit Hilfe eines in dem Decke] 24 ausgeformten Kanals 36 noch einmal umgebogen und dazu gebracht., durch den Rotor 10 in einer weiteren9 durch die Zwischenwände 26a und 26b in dem Deckel 24 begrenzten Regenerierzone hindurchzugehen. Diese zweite Regenerierzone ists in der UmI aufrichtung des Rotors 10 gesehen,, vor der ersten-, zwischen den Wänden 26b und 26d des Stirndeckels 24 begrenzten Regenerierzone ausgebildet.
Der Zweck der Massnahmes den Regenerierluftstrom mehrere MaIe5 wie im Äusführungsbeispiel zweimal als Luftströme 18 und 32S durch den Rotor hindurchgehen zu lassen., ist "darin begrün'dets dass er dann eine grössere Menge Feuchtigkeit je kg aufzunehmen vermag., als ein her= kömmlicher Trockner zu leisten .imstande ist,, bei dem die Regenerierluft nur einmal durch den Rotor hindurchströmt.
Nimmt man beispielsweise -an s dass es Luft in einem • Zustand von O0C und 50% relativer Feuchtigkeit zu trocknen gilt und dass die Regenerierluft auch denselben Zustand hat;, kann man bei Benutzung eines herkömmlichen (Einstufen-) Verfahrens zur Regenerierung die Regenerierluft auf beispielsweise 70° erhitzen. Theoretisch gesehen könnte diese Regenerier!uft dann einen Ausgangszustand von 34° und 50% relativer Feuchtigkeit erreichen., wodurch sich die Feuchtigkeitsmenge von etwa 2 g/kg auf 17 g/kg erhöhen würde. ·
Halbiert man nun statt dessen die Menge aer Regenerierluftj, führt aber ebenso viel Wärme zuB diese Warme aber auf zwei aufeinander folgende Stufen verteilt mit gleich grosser Wärmezufuhr in1 jeder Stufe«, stimmt die erste Stufe im wesentlichen mit dem soeben beschriebenen herkömmlichen Trocknungsverlauf Uberein. Dann aber wird diese Lufts aie nach dem Vorgesagten eine Temperatur von
34° hats in der zweiten Stufe noch einmal um 70° auf 104° erwärmt und durch den Rotor geführt,, den sie mit einer Temperatur von 51° und einer Feuchtigkeitsmenge von 41 g/kg verlässt. In der zweiten Trocknungsstufe nimmt also die Regenerierluft 41-17 = 24 g auf, und insgesamt absorbiert die Regenerierluft somit 41-2 = 39 g/kg gegenüber 15 g/kg in dem "herkömmlichen" Fall. Die Regenerierluft nimmt also mehr als 2 χ 15 g/kg auf, und der Trockner besitzt daher eine grössere Leistungsfähigkeit und weist bessere Wirtschaftlichkeit auf dank des Systems mit mehreren aufeinander folgenden Regenerierstufen.
Rein theoretisch könnte man sich selbstverständlich denken, bei Regenerierung in einer Stufe den auf die halbe Menge verminderten Regenerierluftstrom in einer Stufe auf 140° zu erhitzen. Hierbei entstehen jedoch hohe Verluste dadurch, .dass der Teil der Regenerierwärme, der sich bei der Regenerierung in der Rotormasse angesammelt hat und mit dem Rotor in die Trockenzone folgt, von dort einfach weggeleitet wird. Diese Verluste sind der Grund, weswegen es sich nicht lohnt, eine verminderte Menge Regenerierluft auf die in dem Beispiel angegebene Temperatur von 140 zu erwärmen.' · " ' -
Bei. der Regenerierung·in zwei Stufen gemäss der Erfindung wird dagegen die Temperatur auf einem niedrigeren Wert gehalten,, in der ersten Stufe auf 70°, in der zweiten auf 104°. Insgesamt wird die Temperatur im Rotor und damit der Wärmeverlust an die Trockenluft erheblich niedriger als bei dem Fall mit der Temperatur von 140°s so dass weiterhin im Vergleich mit dem herkömmlichen Regenerierverfahren mit dessen im Beispiel vorausgesetzten Temperatur von 70° eine beträchtliche Erhöhung der Leistungsfähigkeit oder eine Verbesserung der Wirtschaftlichkeit zustande kommt.
Die Regenerierung in zwei oder mehr Stufen' gemäss ■ den vorstehenden Ausführungen erbietet grosse Vorteile auch dadurch, dass die Kühlsektorluft 20 mit einem und demselben Gebläse und ohne zusätzlichen Druckabfall parallel zu dem Luftstrom 18 der ersten Regenerierstufe
Λ *■ f
9°
durch den Rotor hindurchgetrieben werden kann, um sich dann mit diesem zu dem Luftstrom 32 zu vermischen und vor der zweiten Regenerierstufe weiter erwärmt, zu werden. In dieser Weise wird die Wärme, die dem Rotor in der Kühlzone entzogen wird5 zurückgeführt und ausgenutzt und kommt der Regenerierung zugute, ohne dass man wie bei herkömmlichen Trocknern mit Regenerierung in einer' Stufe zusätzliche 6ebläses Drosselglieder oder dgl. für die Rückführung der Kühlluft in die Regenerierzone anzuwenden brauchte.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die gezeigte und beschriebene Ausführungsform begrenzts sondern lässt sich in mannigfacher Weise innerhalb des ihr zugrunde liegenden Leitgedankens abwandeln. So kann natürlich die Rückführung von Luft zu der zweiten Regenerierstufe ausserhalb. des Rotors statt durch dessen inneren zentralen Hohlraum 12 hindurch erfolgen. Jedoch ergibt ■ der dargestellte Ausbau der Vorrichtung eine-gedrängte Bauweise;, und zugleich'erhält man die kürzesten Strömungswege. ...
Leersei ie

Claims (7)

  1. QO/ 7 ζ 0Q 0 /i 4 /OZo
    Pa te η tans ρ rüehe
    K Verfahren zum Trocknen von Gass das in einem Hauptstrom durch eine Trockenzone in einem regenerativen Feuchtigkeitaustauschapparat geführt wird0 der einen Körper mit einer feuchtigkeitabsorbierenden Füllmasse hat, die hinter der Trockenzone mit einer Regenerierzone in Verbindung gesetzt wird,, in der ein ausserhalb des Körpers erwärmtes Regeneriergas zum Durchgang durch die Füllmasse in Gegenstrom zu dem Hauptstrom gebracht wird» d a·- durch ge kennzeich netD dass das Regeneriergas nach seinem Durchgang durch die Füllmasse des Feuchtigkeitaustauschapparats ohne durch diese Masse hindurchzuströmen j zurückgeführt und dazu gebracht wirdD nacherneuter Erwärmung durch' die Füllmasse in mindestens einer weiteren Regenerierzone hindurchzuströmen.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch !.,dadurch gekennzeichnet,, dass das Regeneriergas dazu gebracht wird» durch die Füllmas-se in der'Oder den weiteren Regenerierzonen hindurchzustr-ömen s bevor die Füllmasse mit der erstgenannten Regenerierzone in Verbindung gesetzt wird.
  3. 3» Verfahren nach Anspruch 1 oder 2s d a d ure h gekennzeichnet;, "dass parallel zu dem Regeneriergas ein Kühlgas durch die Masse vor deren Wiedereintritt in die Trockenzone geleitet wird und dass das dabei erwärmte Kühlgas mit dem Regeneriergas aus der ersten Reger.erierzone vermischt wird5 bevor dieses erneut erwärmt und in die weitere oder weiteren Regenerierzonen eingeleitet wird.
  4. 4o Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet,, dass das Regeneriergas aus der ersten Regenerierzone durch mindestens einen gesonderter! Kanal in dem Feuchtigkeitaustauschapparat zurückgeisitet wird.
  5. 5. Feuchtigkeitaustauschapparat zum Trocknen von Gas nach einem der Ansprüche 1-4 mit einem Feuchtigkeitaustauschkörper in der Form eines ständig umlaufenden Rotors (10), der eine feuchtigkeitabsorbierende Füllmasse enthält, die Kanäle zum Leiten von Gas zwischen zwei Stirnflächen (24, 28) des Rotors und Trennglieder (26a- -26d, 30) zum Aufteilen dieser Flächen in sektorförmige Trocken- bzw. Regenerierzonen aufweist, wobei das zu trocknende Gas (14) durch die Trockenzone und'vorerwärmtes Regeneriergas (18) durch die Regenerierzone geleitet werden, gekennzeichnet durch ein Kanalsystem (30, 26a, 26b) zur Rückführung des Regeneriergases (18) nach dessen Durchgang durch den Rotor (10), ohne durch die Füllmasse hindurchzugehen, und erneutem Druchleiten dieses Gases durch den Rotor in mindestens einer weiteren Regenerierzone (26a, 26b), wobei Erwärmungsmittel (34) zum Erwärmen des Regeneriergases vor dessen Wiedereintritt in den Rotor (10)- vorgesehen sind.
  6. 6. Apparat nach Anspruch 5, d a d u r c h gekennzeichnet» dass der zylindrische Feuchtigkeitaustaüscherrotor (10) einen zentralen Hohlraum (12) hat, durch den da-s Regeneriergas vor seinem Eintritt in: die weitere Regenerierzone . (26a, 26b) Zurückgeführt wird.
  7. 7. Apparat nach Anspruch 5 oder 6, g e k e η η zeichnet durch Aufteilglieder (26a, 26d) zur Bildung einer Kühlzone, durch die ein Kühlgas (20) durch den Rotor (10) in dessen Umlaufrichtung vor der Trockenzone geleitet wird, und Kanalglieder (30) zum Vermischen dss Kühlgases (20) mit dem Regeneriergas (18) aus den ersten Regenerierzone.
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