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Adsorber- oder Katalysatoreinheit Die Erfindung betrifft eine Adsorber-
oder Katalysatoreinheit mit mindestens einem Behälter, der eine zwischen einem oberen
und einem unteren Sieb angeordnete Adsorbens-oder Katalysatorschüttung und einen
in die Schüttung mündenden Einfüllstutzen aufweist.
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Adsorber werden zur selektiven Abtrennung einer oder mehrerer Komponenten
aus Gas- oder Flüssigkeitsgemischen eingesetzt. Das Adsorptionsmittel ist in Form
einer Schüttung in dem Behälter angeordnet und wird abwechselnd von dem zu behandelnden
Gas bzw. der zu behandelnden Flüssigkeit und einem Regeneriergas oder einer Regenerierflüssigkeit
durchströmt. Die Schüttung ruht dabei auf einem gas bzw.
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flüssigkeitsdurchlässigem Sieb.
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Aus verfahrenstechnischen Gründen ist in der Regel in dem einen oder
anderen Schritt des Adsorptions-/Regenerierzyklus eine aufwärts gerichtete Strömung
durch das Adsorbensbett erforderlich. Bei bestimmten kritischen Betriebszuständen,
wie beispielsweise beim An- und Abfahren der anlac wobei es aufgrund geringen Druckes
zu erhöhten
Gasgeschwindigkeiten kommt, oder bei Fehlbedienungen
wie z.B. zu schnellem öffnen von Ventilen, wird die Oberfläche des Adsorbensbettes
aufgewirbelt. Dabei wird Abrieb erzeugt oder es wird gar ein Teil des Adsorptionsmittels
mitgerissen, so daß es zu Betriebsstörungen kommt. Analoge Probleme treten bei Katalysatoreinheiten
auf, bei denen der Katalysator in Form einer Schüttung vorliegt. Bei Gas-oder Flüssigphasenreaktionen,
bei denen ein nach oben gerichteter Gas- oder Flüssigkeitsstrom durch das Katalysatorbett
geleitet wird, kommt es ähnlich wie bei Adsorbereinheiten zu einem Aufwirbeln der
Schüttung.
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Aus diesem Grund ist bereits vorgeschlagen worden, auch an der Oberseite
der Adsorbens- oder Katalysatorschüttung ein Sieb anzuordnen, das ein Aufwirbeln
und Mitreissen von Adsorptionsmittelteilchen verhindern soll.
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Allerdings treten beim Einfüllen und beim Setzen der Schüttung während
des Betriebes Hohlräume zwischen der Oberfläche der Schüttung und dem oberen Sieb
auf, so daß weiterhin Teilchen der Schüttung aufgewirbelt werden.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Adsorber- oder
Katalysatoreinheit der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei der mit geringem
fertigungstechnische Aufwand ein Aufwirbeln von Teilchen der Schüttung verhindert
wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Siebe gegen
die Horizontale geneigt sind und die Mündung des Einfüllstutzens im höchsten Bereich
des oberen Siebes liegt.
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Die erfindungsgemäße Neigung der Siebe bewirkt, daß die Teilchen der
Schüttung beim Auftreten von Hohlräumen oder
Setzen der Schüttung
nach unten rieseln, bis sich der Hohlraum im höchsten Bereich der Adsorbens- oder
Katalysator schüttung unterhalb des obersten Abschnittes des oberen Siebes befindet.
In diesem Bereich mündet der Einfüllstutzen, der einen gewissen Vorrat an Adsorptionsmittel-
oder Katalysatorteilchen enthält. Sobald sich ein Hohlraum im obersten Bereich der
Adsorptionsmitte- oder Katalysatorschüttung bildet, rieseln Teilchen aus dem im
Einfüllstutzen befindlichen Vorrat nach und füllen das Adsorptionsmittelw oder Katalysatorbett
wieder auf.
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Durch den Erfindungsgegenstand ist es gelungen, mit einfachen Konstruktionsmitteln
ein fest eingespanntes Adsorptionsmittel- oder Katalysatorbett zu erhalten und ein
Aufwirbeln der Schüttung und damit einen Teilchenabrieb zu verhindern.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes beträgt
der Neigungswinkel der Siebe gegen die Horizontale zwischen 50 und 200, vorzugsweise
zwischen 100 und 150.
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Je nach Beschaffenheit, Form und Größe der Teilchen der Schüttung
reicht ein Neigungswinkel in diesem Bereich aus, um die rieselfähige Schüttung beim
Auftreten von Hohlräumen nachlaufen zu lassen.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes ist
der Behälter zylindrisch ausgebildet und die Siebe besitzen im wesentlichen Kreisform
und erstrecken sich im rechten Winkel zur Längsachse des Behälters.
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Diese Ausführungsform betrifft den sogenannten stehenden zylindrischen
Behälter. Bei vorbekannten Ausführungsformen ist die Behälterlängsachse vertikal
angeordnet und die
Siebe verlaufen horizontal. Erfindungsgemäß ist
nunmehr der Behälter gegen die Vertikale geneigt aufgestellt, wobei der Neigungswinkel
der Behälterlängsachse gegen die Vertikale dem Neigungswinkel der Siebe gegen die
Horizontale entspricht Bei einer anderen bevorzugten Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes
ist der Behälter zylindrisch ausgebildet und die Siebe besitzen im wesentlichen
Rechteckform und erstrecken sich parallel zur Längsachse des Behälters.
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Diese Ausführungsform entspricht dem sogenannten liegenden zylindrischen
Behälter, bei dem die Längsachse horizontal verläuft.
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Es erweist sich als zweckmäßig, wenn gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung
des Erfindungsgegenstandes der Einfüllstutzen durch das obere Sieb geführt ist.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes ist
die Längsachse des Behälters gegen die Horizontale geneigt.
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Bei dieser Ausführungsform sind die Siebe sowohl in Richtung der Längsachse
als auch in Richtung senkrecht dazu gegen die Horizontale geneigt. Diese Anordnung
empfiehlt sich vor allem bei einer großen Längsausdehnung des Behälters, um auch
in Längsrichtung ein Nachrieseln der Schüttung zu gewährleisten. Vorzugsweise beträgt
der Neigungswinkel der Längsachse des Behälters gegen die Horizontale 100 bis 150.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes sind
jeweils zwei zylindrische Behälter mit gegen die Vertikale geneigter Längsachse
spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet.
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Diese Anordnung erweist sich insbesondere bei Adsorbern, die paarweise
betrieben werden, als statisch und optisch für die geneigten Behälter als besonders
günstig.
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Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand
von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Hierbei zeigen: Figur 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Adsorbereinheit; Figur 2 eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Adsorbereinheit;
Figur 3 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Adsorbereinheit; Figur
4 eine Adsorbereinheit mit zwei Behältern.
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Figur 1 zeigt einen stehend angeordneten Adsorber mit einem zylindrischen
Behälter 1, der zwei Stutzen 2 und 3 aufweist, durch die abwechselnd ein zu behandelndes
Gas bzw.
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eine zu behandelnde Flüssigkeit und ein Regeneriergas oder eine Regenerierflüssigkeit
zu- bzw. abgeführt werden.
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Mindestens in einem Schnitt des Adsorptions-/Regenerierzyklus wird
dabei der Behälter 1 entsprechend der Pfeile 11 von unten nach oben durchströmt.
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In dem Behälter 1 ist eine Schüttung 4 aus einem Adsorptionsmittel
angeordnet, die auf einem gas- bzw. flüssig keitsdurchlässigen Sieb 5 ruht. An ihrer
Oberseite ist die Schüttung durch ein Sieb 6 abgeschlossen. Die Siebe 5,
6
besitzen im wesentlichen Kreisform und erstrecken sich senkrecht zur Längsachse
9 des Behälters 1. Typische Abmessungen der Schüttung 4 sind beispielsweise: Durchmesser
1,9m, Höhe 2,6m.
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Der Behälter 1 ist um einen Winkel X gegen die Vertikale geneigt.
Dementsprechend weisen die Siebe 5, 6 einen Neigungswinkel x gegen die Horizontale
auf. Der Winkel beträgt ca. 150.
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Im höchsten Bereich des oberen Siebes 6 mündet ein Einfüllstutzen
8 in die Schüttung 4. Der Einfüllstutzen 8 ist durch das obere Sieb 6 geführt. Der
Einfüllstutzen 8 kann bei einer alternativen Anordnung durch den Stutzen 2 herausgeführt
sein.
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Der Einfüllstutzen 8 dient einerseits zum Einfüllen des Adsoprtionsmittels
und ist nach Beendigung des Einfüllvorganges ebenso wie das Adsorberbett zwischen
den Sieben 5 und 6 mit Adsorptionsmittel gefüllt. Wenn sich die Schüttung 4 während
des Betriebs des Adsorbers absenkt, wandert der sich bildende Hohlraum durch Nachrieseln
der Schüttung in den obersten Bereich des Adsorberbettes, wo der Einfüllstutzen
8 mündet. Das im Einfüllstutzen 8 befindliche Adsorptionsmittel rieselt in das Adsorberbett
nach und füllt dieses auf. Auf diese Weise ist das Adsorberbett stets vollständig
gefüllt.
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Mit dem Bezugszeichen 7 ist eine Wärmeisolierung zwischen der Behälterwand
und dem Adsorberbett bezeichnet.
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Figur 2 zeigt einen Adsorber mit einem liegend angeordneten zylindrischen
Behälter 1 im Querschnitt. Für analoge Bauteile sind hier dieselben Bezugszeichen
wie in Figur 1 verwendet.
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In dem Behälter 1 befinden sich zwei im wesentlichen rechteckige Siebe
5, 6, zwischen denen die Adsorptionsmittelschüttung angeordnet ist. Die Siebe 5,
6 verlaufen parallel zu der senkrecht auf der Zeichenebene stehenden Längsachse
des Behälters 1. Die Siebe 5, 6 sind um einen Winkel X gegen die Horizontale geneigt.
Der Winkel Oc liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 100 und 150.
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Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel 1 ist bei diesem Adsorber der
Einfüllstutzen 8 nicht durch das obere Sieb 6, sondern unmittelbar durch die Außenwand
des Behälters 1 in den oberen Bereich des Adsorberbettes geführt. Selbstverständlich
lassen sich die in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen des Einfüllstutzens
8 gegeneinander vertauschen.
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Figur 3 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer Ausführungsform
des Adsorbers gemäß Figur 2, bei der die Längsachse 9 des Adsorbers um einen Winkel
ß gegen die Horizontale geneigt ist. Der Winkel ß beträgt zwischen 5 und 200. Der
Einfüllstutzen 8 befindet sich am höhergelegenen Ende des Behälters 1.
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Die in den Figuren 1 bis 3 anhand von Adsorbern beschriebenen Erfindungsmerkmale
lassen sich in analoger Weise auf Katalysatoreinheiten übertragen. In diesem Fall
ist in einem Behälter 1 eine Schüttung 4 aus Katalysatorteilchen angeordnet, die
sich zwischen einem oberen Sieb 6 und einem unteren Sieb 5 erstreckt. Der Einfüllstutzen
8 dient einerseits zum Einfüllen der Katalysatorschüttung und enthält andererseits
nach Beendigung des Einfüllvorganges einen gewissen Vorrat an Katalysatorteilchen,
die nach unten nachrieseln und das Katalysatorbett auffüllen, sobald sich##beim
Betrieb der Katalysatoreinheit Hohlräume in dem Katalysatorbett bilden Die Katalysator#inheit
dient
zur Durchführung katalytischer Reaktionen. Die Stutzen 3
und 2 dienen zur Zuführung eines Einsatz stromes bzw. zur Abführung eines Reaktionsproduktes.
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Figur 4 zeigt eine Adsorbereinheit mit zwei Adsorbern gemäß Figur
1, die spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sind. Die Stutzen 2 sind mit einem
Regeneriergaserhitzer 12 verbunden, in dem zum Regenerieren der Adsorber verwendetes
Regeneriergas erhitzt wird. Die symmetrische Anordnung der geneigten Adsorberbehälter
ist statisch besonders günstig. Eine analoge Anordnung zweier Adsorber wird gewählt,
wenn die beiden Adsorber in Serie geschaltet sind. Die Bezugsziffer 12 würde in
diesem Fall eine Verbindungsleitung darstellen.