DE478453C - Verfahren zur Anreicherung von Gasen und Daempfen in Gasgemischen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Anreicherung von Gasen und Dämpfen in Gasgemischen Man kann durch selektive Adsorption mittels Körper von großer Oberflächenausdehnung eine Anreicherung von Gasen und Dämpfen in Gasgemischen erreichen. Um dieses bekannte Adsorptionsverfahren zur fabrikatorischen Gewinnung von Gasbestandteilen nutzbar zu machen, bedarf es einer Austreibung der adsorbierten Gaskomponenten und einer Wiederherstellung des für eine erfolgreiche Adsorption geeigneten Zustandes des aktiven Materials. Das ist praktisch gleichbedeutend mit einer abwechselnden Erhitzung und Wiederabkühlung des aktiven Materials, da aktives Material, welches bei einer gewissen niederen Temperatur mit adsorbierten Gasen beladen ist, das adsorbierte Gas mehr oder weniger weitgehend freigibt, wenn es erhitzt wird.
• Vorliegende Erfindung bezweckt, die Gewinnung von Gas- oder Dampfkomponenten aus Gemischen auf dem Wege über die selektive Adsorption durch aktives Material auf einfache Art möglichst wirtschaftlich durchzuführen und erreicht den Zweck durch die Vereinigung folgender beider, abwechselnd anzuwendender Verfahren. Das eine von ihnen besteht darin, daß man durch den Adsorptionsraum (oder die Adsorptionsräume) solche heiße Gase hindurchtreibt, welche durch den Anreicherungsprozeß bereits angereichert sind. Bei einer solchen Arbeitsweise braucht man nur das aus dem Adsorptionsraum ausgetriebene Gas in dem heißen Zustand, in dem es ausgetrieben wird, in Reserve zu halten und einer zusätzlichen Rufheizung zu unterwerfen, um nach Beendigung einer Adsorptionsperiode in dem gleichen Adsorptionsraum, aus dem das Gas ausgetrieben wurde, oder auch in einem anderen Adsorptionsraum eine weitere Portion adsorbierten Gases auszutreiben, und man vermeidet die Einführung von Fremdgas in den Adsorptionsbehälter. Das bei jeder Austreiboperation im L?berschuß über das die Austreibung bewirkende Gas gewonnene, an dem zu gewinnenden Bestandteil des Gasgemisches angereicherten Gas, kann abgeleitet und gegebenenfalls für weitere Verwendung aufgespeichert werden.
• Bezüglich der Ausnutzung des Wärmeinhalts des aus dem Adsorptionsraum ausgetriebenen Gases besitzt dieser Teil des Verfahrens Ähnlichkeit mit der bekannten Benutzung von nicht kondensierbaren Gasen im Kreislauf bei Destillationsprozessen als Heizgas; es besteht aber die zusätzliche Wirkung der Vermeidung der Einführung eines Gases in den Reaktionsraum, welches seiner Beschaffenheit nach verschieden von dem Stoff ist, auf dessedGewinnung es bei der Reaktion abgesehen ist.
• Um dem Vorteil der Benutzung von heißem, angereichertem Gas zum Austreiben des adsorbierten Gases voll in die Erscheinung treten zu lassen, ist hiermit nach der Erfindung ein zweites Verfahren vereinigt, darin bestehend, daß man auch zum Kaltblasen des Reaktionsraumes nach dem Austreiben des adsorbierten Gases Gas benutzt, welches an der zu gewinnenden Gaskomponente angereichert ist.
• Eine Einrichtung zur Durchführung der Erfindung ist auf der beiliegenden Zeichnung veranschaulicht.
• Mit a ist der mit dem Adsorptionsstoff, z. B. mit Kohle, gefüllte Adsorptionsturm bezeichnet. b1 ist der Gaserhitzer und b2 der Gaskühler. Die Zu- und Abführung der zu behandelnden Gase sowie der Lauf derselben durch die Anlage wird durch Ventilatoren bewirkt, die mit cl, c2 und c3 bezeichnet sind. dl ist ein Überdrucktopf, der zur Entfernung der angereicherten Gase dient, und d2 ist ein Unterdrucktopf, der selbsttätig Frischgase in das System eintreten läßt. Mit e ist der Gasometer bezeichnet, der die angereicherten Gase sammelt. Alle diese Apparate sind durch Rohrleitungen miteinander verbunden, die in geeigneter Weise - durch Ventile oder Schieber abgesperrt werden können.
• Bei dem auf der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Arbeitsweisen möglich, die beide in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fallen.
• In beiden Fällen saugt der Ventilator cl das Gas von der Erzeugungsstelle an und drückt es in den Adsorptionsturm a, der auf der für die Adsorption günstigsten Temperatur gehalten wird. In ihm wird der anzureichernde Bestandteil aus dem Gasgemisch von dem Füllstoff vorzugsweise adsorbiert, während die von jenem befreiten Gase zu beliebiger Verwertung abgeführt werden. Sobald der Füllstoff genügend mit dem anzureichernden Gasbestandteil abgesättigt ist, wird der Turm a sowohl gegen den Ventilator cl als auch gegen die Ableitung abgesperrt, und es beginnt nun die Austreibung des Gases aus dem Füllstoff. Zu diesem Zweck werden die den Adsorptionsturm a gegen den Gaserhitzer b1 absperrenden Ventile geöffnet und der Ventilator c2 angestellt. In dem Röhrensystem des Gaserhitzers b1 befinden sich aus der vorhergehenden Arbeitsperiode herrührende, bereits angereicherte Gase von hoher Temperatur, die nun in den Adsorptionsturm a hineingetrieben werden. Dadurch wird dieser erhitzt, und die adsorbierten Gase gehen teilweise infolge der Temperaturerhöhung, -teilweise aber auch mitgerissen durch das strömende Gas aus dem Füllstoff hinaus. Sie werden durch den Ventilator c2 oben abgesaugt und in den Gaserhitzer b1 geschickt, wo eine weitere Aufwärmung stattfindet. Von hier gehen sie dann wiederum durch den Adsorptionsturm a, und dieser Kreislauf wiederholt sich so lange, bis die adsorbierten Gase aus dem Füllstoff ausgetrieben sind. Hierbei entsteht natürlich ein Überdruck in dem System, der bewirkt, daß der Überdrucktopf dl das angereicherte Gas selbsttätig in den Gasometer e befördert. Sobald sich dieser Überdruck ausgeglichen hat, ist auch die größte Menge des in dem Adsorptionsturm a aDgereicherten Gases entfernt, und es folgt nun die Abkühlungsperiode dieses Turmes, um ihn für die nächste Anreicherungsperiode vorzubereiten.
• Zur Abkühlung des Turmes a schließt man zunächst die Ventile, die nach dem Gaserhitzer b1 führen. Darauf öffnet man die Ventile der Leitungen nach dem Gaskühler b2 und stellt dann den Ventilator c3 an. Dadurch werden die in dem Röhrensystem des Gaskühlers b2 befindlichen, aus einer früheren Arbeitsperiode herrührenden kalten Gase im Kreislauf durch den Adsorptionsturm a getrieben. Sie kühlen denselben schnellt ab, wobei ein Unterdruck entsteht, der dadurch ausgeglichen wird, daß der Unterdrucktopf d2 selbsttätig Frischgase von der Erzeugungsstelle in den Kreislauf eintreten läßt. Diese Frischgase leiten das Anreicherungsverfahren der nächsten Periode in dem Adsorptionsturm a schon wieder ein, wenn dessen Temperatur so weit heruntergegangen ist, daß eine Adsorption möglich ist. Sobald die normale Arbeitstemperatur wieder erreicht ist, wird der Gaskühler b2 von dem Adsorptionsturm a abgetrennt, und nun setzt die eigentliche Anreicherungsperiode durch Zuführung von Frischgas durch den Ventilator cl wieder ein.
• An- Stelle dieses Kreislaufes zur Abkühlung des Adsorptionsturmes a kann man auch Frischgase dazu benutzen, die man durch den Ventilator cl ansaugt und durch den Turm rr treibt. Der Ventilator c3 saugt diese Gase an und treibt sie durch die Kühlvorrichtung b2 in einen zweiten Adsorptionsturm (auf der Zeichnung nicht dargestellt), wo die Anreicherung stattfindet. Während also der erste Turm auf die erforderliche Arbeitstemperatur abgekühlt wird, werden die diese Kühlung bewirkenden Frischgase in einem zweiten Turm angereichert.
• Je nach der Art der durch Adsorption zu gewinnenden Gase kann es unter Umständen empfehlenswert sein, die Rohgase einer Vorbehandlung bzw. Vorreinigung, gegebenenfalls auch durch Adsorption, zu unterwerfen, um daraus Bestandteile zu entfernen, welche geeignet sind, die Leistung des Adsorptionsturms, in welchem das zu gewinnende Gas angereichert werden soll, zu beeinträchtigen.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: r. Verfahren zur Anreicherung von Gasen und Dämpfen in Gasgemischen durch Überleiten letzterer über adsorbierende Stoffe, dadurch gekennzeichnet, daß man angereicherte Gase abwechselnd und im Kreislauf durch eine Heizvorrichtung bzw. durch eine Kühlvorrichtung und durch den Adsorptionsraum (oder die Adsorptionsräume) führt, wobei die heilten angereicherten Gase die adsorbierten Gase aus den adsorbierenden Stoffen austreiben, während die kalten angereicherten Gase, die durch das Abtreiben hocherhitzte Kohle wieder auf die Temperatur zurückbringen, die für den neuen Adsorptionsprozeß erforderlich ist.
2. 2. Verfahren nach Anspruch z, dahin abgeändert, daß man durch einen Adsorptionsraum zur Abkühlung desselben kalte Frischgase leitet, die man dann mit den Restgasen aus dem Adsorptionsraum in einem zweiten Adsorptionsraum auffängt.