DE3901363A1 - Verfahren zum kontinuierlichen reinigen von gasen von mitgefuehrten beladestoffen sowie vorrichtung zu seiner durchfuehrung - Google Patents
Verfahren zum kontinuierlichen reinigen von gasen von mitgefuehrten beladestoffen sowie vorrichtung zu seiner durchfuehrungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Reinigen
von Gasen von mitgeführten Beladestoffen, bei dem das beladene Gas
durch Adsorbermaterialien, die um eine Rotationsachse herum
angeordnet sind und zumindest im wesentlichen radial durchströmt
werden, hindurchgeleitet wird, wobei die Beladestoffe am
Adsorbermaterial festgehalten werden und die Adsorbermaterialien
als Adsorberbett um die Rotationsachse herum gedreht werden, sowie
im Zuge der Drehbewegung die Beladung - gegebenenfalls nach
Inertisierung - durch Spülung mit einem strömenden Medium,
insbesondere Heißgas oder Dampf, desorbiert und das desorbierte
Adsorbermaterial vor der Neubeladung nach Bedarf gekühlt und/oder
getrocknet wird, und weiterhin die Drehbewegung vorzugsweise
intermittierend durchgeführt wird, wobei die An- und Abströmung
des Adsorbermaterials jeweils über einen zumindest in einer
Erstreckung im wesentlichen parallel zur Rotationsachse und/oder
zum Adsorberbett verlaufenden Raum erfolgt, der axial angeströmt
und/oder passiert wird; sowie eine Vorrichtung zu seiner
Durchführung.
Derartige Verfahren und Vorrichtungen sind z.B. aus der DE-AS 15 44 036
und der DE-PS 25 34 068 bekannt, wobei in der letzteren Druckschrift
Anordnungen mit horizontaler und auch mit vertikaler Drehachse
beschrieben sind.
Diese bekannten Anordnungen setzen entweder ein geschlossenes Gehäuse
voraus oder sind sonst apparativ kompliziert, da sie gesonderte
Umkehrleitungen außerhalb der Adsorberkästen erfordern.
Erfindungsgemäß werden diese Nachteile vor allem dadurch vermieden,
daß die Strömungsrichtung unmittelbar am Adsorberbett umgekehrt
wird; mit anderen Worten erfolgt die Anströmung des Adsorberbetts
in einer Richtung und die Abströmung vom Adsorberbett in der
Gegenrichtung.
Demgemäß ist das erfindungsgemäße Verfahren vor allem dadurch
gekennzeichnet, daß An- und Abströmrichtung bezüglich des
Adsorberbetts zumindestens im wesentlichen gegeneinander gerichtet
sind.
Vorzugsweise erfolgt dabei die Anströmung des Adsorberbetts über
einen sich in Anströmrichtung verjüngenden Anströmraum.
Zur gleichmäßigen Ausnutzung des Adsorberbetts über seine gesamte
Länge wird vorteilhaft im Anströmraum das Gas über Strömungs-
und/oder Druckregeleinbauten, insbesondere Verteilereinbauten wie
Verteilersiebe, Lochbleche und/oder Umlenkbleche, geführt.
Insbesondere bei Anströmräumen mit gleichem Querschnitt über deren
Länge und Dampfdesorption wird günstig Desorptionsfluid in den
Anströmraum über eine sich entlang des Anströmraums erstreckende
Düsenkette im wesentlichen radial eingebracht, wobei vorzugsweise
die Abgabeöffnungen der Düsenkette zumindest im wesentlichen
rechteckig sind.
Die erfindungsgemäße Adsorbereinheit zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens mit zylindrisch um eine Rotationsachse
herum angeordnetem, insbesondere in axial verlaufenden Zellen
angeordnetem Adsorbermaterial mit axialer An- und Abströmung und
radialer Durchströmung, die im Betrieb - insbesondere intermittierend
- gedreht werden, ist vor allem dadurch gekennzeichnet, daß entlang
des Adsorbermaterials An- und Abströmräume mit
Strömungsrichtungsumkehr zwischen An- und Abströmrichtung an der
Adsorberbettoberfläche vorgesehen sind.
Vorzugsweise sind Zu- und Ableitungen für die Beladung und
Desorption, sowie vorzugsweise auch für die Inertisierung, Kühlung
und/oder Trocknung des Adsorbermaterials, an einer Stirnseite des
Zylinders angeordnet.
Günstig können sich von der Anströmseite weg verjüngende Abströmräume
vorgesehen sein, wobei sich insbesondere die Anströmräume im Zuge
ihrer Längserstreckung in Axialrichtung von der Anströmseite weg
auf etwa 1/5 bis 1/10 ihres Querschnitts, insbesondere auf 15 bis
18%, verjüngen.
In den Anströmräumen sind vorteilhaft Druck- und/oder
Strömungsverteiler, insbesondere Siebe, Lochbleche und/oder
Leitbleche, vorgesehen.
Weiterhin kann in den Anströmräumen jeweils mindestens eine sich
entlang des Anströmraums erstreckende Düsenkette zur Einbringung
von Desorptionsfluid, insbesondere Dampf, vorgesehen sein,
insbesondere dann, wenn die Anströmräume über ihre Länge
unveränderten Querschnitt aufweisen, wobei vorteilhaft Düsenketten
mit zumindest im wesentlichen rechteckigen Abgabeöffnungen vorgesehen
sind.
Vorteilhaft sind die Anströmräume und die Abströmräume zumindest
im wesentlichen gleich ausgebildet und verlaufen symmetrisch zum
Adsorberbett.
Bevorzugt wird eine Ausführungsform, bei der mindestens 50% des
Zylinderumfangs der Adsorbereinheit zur gleichzeitigen Beladung
mit Beladestoffe enthaltendem Gas vorgesehen sind, wobei zur
gleichzeitigen Beladung mehrerer Adsorberzellen günstig Ringkanäle
vorgesehen sind, die die gewünschte Zellenanzahl erfassen.
Als Heißgas zur Desorption der Beladung, die beispielsweise aus
flüssigen Lösungsmitteln besteht, kommt vor allem gegenüber der
Beladung bei Desorptionstemperatur inertes, also mit dieser nicht
reagierendes Gas in Frage, z.B. Rauchgas oder auch andere Gase,
die vorzugsweise im Kreislauf geführt werden.
Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren an Hand eines
Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zu seiner
Durchführung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben,
in der Fig. 1 eine schematische Seitenansicht und Fig. 2 eine
schematische, teilweise geschnittene Draufsicht auf einen
Rotationsadsorber darstellt, wobei der Einfachheit halber lediglich
die Gasführungen zum Beladen und Desorbieren dargestellt sind.
Üblicherweise können zusätzlich Gasführungen zum Inertisieren,
Kühlen und/oder Trocknen des Adsorbermaterials vorgesehen sein.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform mit Dampflanzen zum Desorbieren.
Auf einem Maschinenfundament 1 ist eine Tragplatte 2 für die
verschiedenen Gasführungen vorgesehen sowie darüber ein Adsorberrad
3, das im Betrieb um die vertikale Achse 4 herum durch einen Antrieb
- vorzugsweise intermittierend, es ist jedoch auch eine
kontinuierliche Drehbewegung bekannt - gedreht wird und mit
Adsorberkästen 5 bestückt ist, die auf einer Dicht- und Tragplatte
6 aufsitzen. Die Dicht- und Tragplatte 6 wird im folgenden kurz
Dichtplatte oder Dichtscheibe genannt. Das Adsorberrad 3 ist
weiterhin hydraulisch heb- und senkbar ausgebildet.
Die Adsorberkästen 5, die an der Peripherie des Adsorberrades 3
angeordnet sind, erstrecken sich von der Dichtscheibe 6 weg parallel
zur Rotationsachse 4 und weisen ein zentrales Adsorberbett 7,
beispielsweise mit Aktivkohlefüllung in körniger oder Mattenform,
sowie einen radial inneren An- bzw. Abströmraum 8 und einen radial
äußeren An- bzw. Abströmraum 9 auf, die sich von der Dichtscheibe
6 zum freien Ende der Adsorberkästen 5 hin verjüngen. Die
Dichtscheibe 6 weist mit den An- bzw. Abströmräumen 8, 9
korrespondierende Öffnungen 10, 11, auf, so daß das Adsorberbett
7 durch die Dichtscheibe 6 hindurch anströmbar ist. Am Ende jedes
Adsorberkastens 5 ist ein Deckel 12 und in der Dichtscheibe 6 ein
entsprechender, nicht dargestellter Deckel vorgesehen, die zum
Austausch des Adsorbermaterials dienen.
Im Betrieb des Rotationsadsorbers dichten die unterhalb der
Dichtscheibe 6 an diese herangeführten Gasführungen an der
Dichtscheibenunterseite ab. In Fig. 1 sind die dazu nötigen
Dichtungen 13 und 14 schematisch als Kreise am oberen Ende der
Gasführungen eingezeichnet. Dabei sind sogenannte Andockdichtungen,
d.h. solche, die während der Drehbewegung des Adsorberrades 3 nicht
anliegen und erst nach Stoppen des Rades an dieses herangefahren
werden bzw. das Adsorberrad an diese herangefahren wird, bei
kontinuierlichem Betrieb z.B. dann möglich, wenn mit zwei
Adsorbereinheiten gefahren wird, die versetzt geschaltet sind.
Weiterhin besteht die Möglichkeit, Dichtungen einzusetzen, deren
Anpreßdruck während der Drehbewegung des Rades herabgesetzt wird,
z.B. Lippendichtungen, die durch einen aufblasbaren Schlauch
angedrückt werden, und auch Dichtungen mit konstanter Dichtwirkung
werden praktisch angewendet, z.B. federnd angepreßte
Dichtmaterialstreifen, Rippen, Stege geeigneten Profils, hydraulische
Dichtungen mit Schwerflüssigkeit u.dgl.
In Fig. 1 ist im linken Teil die Beladung des Adsorberbetts 7 und
im rechten Teil die Desorption der Beladung zu erkennen, wobei die
Desorption im Gegenstrom zur Beladungsrichtung erfolgt.
Durch die Leitung 15 wird Rohgas herangeführt, passiert die Öffnung
11 in der Dichtplatte 6, den radial äußeren Raum 9, der hier der
Anströmraum ist, das Adsorberbett 7, wo es seine Beladung an das
Adsorbermaterial abgibt, und wird als Reingas über den radial inneren
Raum 8, der hier der Abströmraum ist, die Öffnung 10 in der
Dichtplatte 6 und die Leitung 16 abgeführt.
Zur Desorption wird heißes Regenerationsgas (es ist schematisch
an den Doppeldichtungen 14 zu erkennen, das bei der Regeneration
besser gedichtet werden muß) über die Leitung 17 und die Öffnung
10 in der Dichtplatte 6 dem radial inneren Raum 8, der hier der
Anströmraum ist, zugeführt, passiert das Adsorberbett 7, aus dem
es die Beladung desorbiert und wird über den radial äußeren Raum,
der hier der Abströmraum ist, die Öffnung 11 in der Dichtplatte
6 und die Leitung 18 zur Weiterverarbeitung, z.B. zur Auskondensation
seiner Beladung, abgeführt.
Aus Fig. 2 erkennt man, daß bei der Beladung des Adsorbermaterials
mehrere Adsorberkästen 5 gleichzeitig angespeist werden, während
jeweils nur ein Adsorberkasten durch Desorption regeneriert wird.
Die Gasführung ist dabei als Strömungskasten ausgebildet, wobei
der Zuführleitung 15 für das Rohgas sowie der Abführleitung 16 für
das Reingas jeweils ein Ringkanal 15 a, 16 a zugeordnet ist, der die
gewünschte Anzahl Adsorberkästen 5 erfaßt.
Aus Fig. 2 läßt sich eine symmetrische Anordnung zwischen An- und
Abführleitung sowie den zugeordneten Ringkanälen erkennen;
insbesondere auf der Anströmseite kann es zur Erzielung einer
gewünschten Druckabfallverteilung über die erfaßten Adsorberkästen
aber wünschenswert sein, eine asymmetrische Anspeisung vorzusehen.
Zur Erzielung einer gleichmäßigen Ausnützbarkeit des Adsorberbettes
über seine gesamte Länge im Adsorberkasten verjüngen sich die An-
bzw. Abströmräume 8 und 9 von der Dichtplatte 6 weg in Richtung
ihres freien Endes; es sind jedoch auch andere Ausbildungen möglich.
In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, in diesen Räumen
Verteilereinbauten vorzusehen, um eine gewünschte Druckverteilung
und lokale Strömungsverteilung in diesen Räumen zu erzielen. Diese
Verteilereinbauten können z.B. Leitbleche, Umlenkschaufeln, Stau-
und Verteilersiebe, Lochbleche od.dgl. sein und sind dem
Strömungstechniker geläufig. In Fig. 1 erkennt man Stau- und
Verteilersiebe 19 in der Nähe der Dichtplatte 6, die u.a. ein
besseres Durchströmen des unteren Bettbereiches ermöglichen, in
dem häufig Kondensatbildung auftritt.
In Fig. 3 ist ausschnittsweise ein Adsorberkasten 5 gezeigt, bei
dem sich der Querschnitt von An- bzw. Abströmraum 8, 9 über seine
Länge nicht ändert. Man erkennt, daß im radial inneren Raum 8 eine
Dampflanze 20 angeordnet ist, die von der Seite der Dichtscheibe
6 oder vom gegenüberliegenden Ende her gespeist wird und aus der
über Düsen 21 Dampf direkt auf das Adsorberbett gerichtet wird.
Die Düsen 21 haben vorzugsweise rechteckigen Auslaßquerschnitt.
Die Fig. 3 ist eine um 90° gedrehte Darstellung, die Anordnung
entspricht Fig. 1.
Die Erfindung ist auf die dargestellten und beschriebenen
Ausführungsformen nicht beschränkt. So z.B. kann man ohne weiteres
auch wie bekannt im Gleichstrom beladen und desorbieren. Weiterhin
müssen die Adsorberkästen keinen symmetrischen Querschnitt aufweisen
und auch ihre Form muß nicht im wesentlichen ein Trapez sein, wie
dies allerdings aus Fig. 2 ersichtlich ist.
Eine vertikale Drehachsenanordnung, d.h. stehende oder hängende
Adsorberkästen (Fig. 1 und Fig. 2 auf den Kopf gestellt) wird aus
verschiedenen Gründen bevorzugt, ist aber nicht zwingend, wie aus
dem Stand der Technik bekannt. Stehende oder hängende Adsorberkästen
erlauben eine bessere Kondensatableitung, eine bessere Befüllung
und Entleerung der Betten und auch besseren Zugang zu den Dichtungen.
Selbstverständlich können auch die Durchtritte 10, 11 durch die
Dichtplatte 6 nicht nur kreisrunden Querschnitt aufweisen.
Claims (17)
1. Verfahren zum kontinuierlichen Reinigen von Gasen von
mitgeführten Beladestoffen, bei dem das beladene Gas durch
Adsorbermaterialien, die um eine Rotationsachse herum angeordnet
sind und zumindest im wesentlichen radial durchströmt werden,
hindurchgeleitet wird, wobei die Beladestoffe am Adsorbermaterial
festgehalten werden und die Adsorbermaterialien als Adsorberbett
um die Rotationsachse herum gedreht werden, sowie im Zuge der
Drehbewegung die Beladung - gegebenenfalls nach Inertisierung -
durch Spülung mit einem strömenden Medium, insbesondere Heißgas
oder Dampf, desorbiert und das desorbierte Adsorbermaterial vor
der Neubeladung nach Bedarf gekühlt und/oder getrocknet wird, und
weiterhin die Drehbewegung vorzugsweise intermittierend durchgeführt
wird, wobei die An- und Abströmung des Adsorbermaterials jeweils
über einen zumindest in einer Erstreckung im wesentlichen parallel
zur Rotationsachse und/oder zum Adsorberbett verlaufenden Raum
erfolgt, der axial angeströmt und/oder passiert wird, dadurch
gekennzeichnet, daß An- und Abströmrichtung bezüglich des Adsorberbetts
zumindestens im wesentlichen gegeneinander gerichtet sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Anströmung des Adsorberbetts über einen sich in Anströmrichtung
verjüngenden Anströmraum erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß im Anströmraum das Gas über Strömungs- und/oder
Druckregeleinbauten, insbesondere Verteilersiebe, Lochbleche und/oder
Umlenkbleche, geführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß in den Anströmraum Desorptionsfluid, insbesondere
Dampf, über eine sich entlang des Anströmraums erstreckende
Düsenkette im wesentlichen radial eingebracht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das
Desorptionsfluid in einen über seine Längserstreckung mindestens
im wesentlichen gleichen Querschnitt aufweisenden Anströmraum
eingebracht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,
daß das Desorptionsfluid über zumindest im wesentlichen rechteckige
Abgabeöffnungen der Düsenkette eingebracht wird.
7. Adsorbereinheit mit zylindrisch um eine Rotationsachse herum
angeordnetem, insbesondere in axial verlaufenden Zellen angeordnetem
Adsorbermaterial mit axialer An- und Abströmung und radialer
Durchströmung, die im Betrieb - insbesondere intermittierend -
gedreht werden, dadurch gekennzeichnet, daß entlang des
Adsorbermaterials An- und Abströmräume (8, 9) mit
Strömungsrichtungsumkehr zwischen An- und Abströmrichtung an der
Adsorberbettoberfläche vorgesehen sind.
8. Adsorbereinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß Zu- und Ableitungen (15, 16, 17, 18) für die Beladung und
Desorption, sowie vorzugsweise auch für die Inertisierung,
Kühlung und/oder Trocknung des Adsorbermaterials, an einer Stirnseite
des Zylinders angeordnet sind.
9. Adsorbereinheit nach Anspruch 7 oder 8, dadurch
gekennzeichnet, daß sich von der Anströmseite weg verjüngende
Anströmräume (8, 9) vorgesehen sind.
10. Adsorbereinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Anströmräume (8, 9) im Zuge ihrer Längserstreckung in
Axialrichtung von der Anströmseite weg auf etwa 1/5 bis 1/10 ihres
Querschnitts, insbesondere auf 15 bis 18%, verjüngen.
11. Adsorbereinheit nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß in den Anströmräumen (8, 9) Druck- und/oder
Strömungsverteiler (19), insbesondere Siebe, Lochbleche und/oder
Leitbleche, vorgesehen sind.
12. Adsorbereinheit nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß in den Anströmräumen (8, 9) jeweils mindestens
eine sich entlang des Anströmraums erstreckende Düsenkette (20)
zur Einbringung von Desorptionsfluid, insbesondere Dampf, vorgesehen
ist.
13. Adsorbereinheit nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß die Anströmräume (8, 9) über ihre Länge
unveränderten Querschnitt aufweisen.
14. Adsorbereinheit nach Anspruch 12 oder 13, dadurch
gekennzeichnet, daß Düsenketten (20) mit zumindest im wesentlichen
rechteckigen Abgabeöffnungen (21) vorgesehen sind.
15. Adsorbereinheit nach einem der Ansprüche 7 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß die Anströmräume (8, 9) und die
Abströmräume (8, 9) zumindest im wesentlichen gleich ausgebildet
sind und symmetrisch zum Adsorberbett (7) verlaufen.
16. Adsorbereinheit nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens 50% des Zylinderumfangs der
Adsorbereinheit zur gleichzeitigen Beladung mit Beladestoffe
enthaltendem Gas vorgesehen sind.
17. Adsorbereinheit nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
daß Ringkanäle (15 a, 16 a) vorgesehen sind, die die gewünschte Anzahl
von Adsorberzellen (5) erfassen.
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