DE704350C - Verfahren zum Wiederbeleben von Adsorptionsmitteln - Google Patents

Description

• Verfahren zum Wiederbeleben von Adsorptionsmitteln Großoberflächige Körper von der Art des Kieselsäuregels, Aluminiumoxydgels oder der Aktivkohle werden in der chemischen Industrie unter anderem zur Trocknung von Gasen oder zur Gewinnung von flüchtigen Substanzen aus Gasen auf dem Wege der Adsorption benutzt. In jedem Falle folgt auf die Beladung des Adsorptionsmittels eine Regenerierung, um Gel oder Kohle wieder in den aktiven Zustand überzuführen. Diese Regenerierung ist entweder mit leiner Glewinnung des wertvollen adsorbierten Stoffes verbunden oder geschieht bei wertlosen Substanzen, wie z. B. Wasser, ohne dessen Abscheidung.
• Die Austreibung der adsorbierten Stoffe aus dem Adsorptionsmittel kann in bekannter Weise durch Behandlung mit Wasserdampf, überhitztem Lösemitteldampf, mit Heißluft, heißen Gasen, Abgasen u. dgl. geschehen. Es ist auch bekannt, die Wiederbelebung durch einen Gaskreislauf vorzunehmen. Das letztere Verfahren, das vor allem beim Trocknen von Industriegasen, wie Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Ferngas usw., weniger bei Lufttrockenanlagen in Anwendung kommt, sei an Hand der beiliegenden Zeichnung (Abb. A) näher erklärt: Der Adsorber, z.B. ein zylindrischer Behälter mit einer Kieselgeischicht zwischen zwei Siebböden, diene zur Trocknung von Wasserstoffgas. Während des Trockenprozesses tritt das nasse Wasserstoffgas durch den Schiebera von unten in den Adsorber qeill und passiert die Kieselgdschicht. Hierbei gibt das Gas seinen Wassergehalt an das hygroskopische Adsorptionsmittel Kieselgel ab, und das Trockengas verläßt durch Schieber b die Anlage in die Verbrauchsleitung.
• Wenn das Gel mit Wasser gesättigt ist, verliert es seine Trockenwirkung und muß wiederbelebt werden. Zu diesem Zwecke wird das aufgenommene Wasser durch eine Wärmebehandlung aus dem Gel wieder ausgetrieben.
• Man schaltet durch Schließen der Schieber a und b den Adsorber aus dem Trockenbetrieb aus, öffnet die Schieber c und d, setzt den Ventilator V in Betrieb und schaltet den Erhitzer E und den Kühler JC ein. Dieses ganze System ist mit Wasserstoffgas gefüllt, wel ches vermittels des Ventilators V durch den Adsorber gefördert wird.
• Man regeneriert mit dem Wasserstoffgas selbst und nicht etwa mit Heißluft, um zu keiner Zeit ein explosives Gemisch in der Anlage zu haben.
• Das von dem Ventilator geförderte Wasserstoffgas wird im ErhitzerE auf 180 bis 200 erwärmt, das heiße Gas tritt oben in den Adsorber A ein und verdunstet bei seinem Durchgang durch das Gel das darin enthaltene Wasser. Bei dieser Wasserverdunstung wird Wärme verbraucht, und das Gas kühlt sich ab, erfahrungsgemäß zu Beginn auf etwa 6o C. Dieses warme, mit dem verdunsteten Wasser beladene Gas tritt dann in den Kühler !C ein, wo es gekühlt wird.
• Durch diese Kühlung scheidet sich das Wasser aus, welches durch ein SiphonrohrS oder einen Kondenstopf aus der Anlage entfernt wird. Das gekühlte Gas wird wieder vom Ventilator aufgenommen und von neuem über den Erhitzer geschickt usf., bis das Kieselgel ganz ausgetrocknet, also regeneriert ist. Da bei steigt die Temperatur des aus dem Kieselgel austretenden Gases ständig und kann zum Schluß die Temperatur des eintretenden Gases annehmen. Da beim Durchgang durch den Kühler der gesamte Wärmeinhalt des Gases vernichtet wird, muß es im Erhitzer wieder von neuem auf die Regeneriertemperatur erwärmt werden. Durch diese für die Wasserabscheidung erforderliche abwechselnde Kühlung und Erhitzung des Gases ist die Wärmebilanz eine sehr ungünstige. Die dem Gase im Erhitzer zugeführte Wärmemenge wird nur zu etwa So bis 6oob für den gewünschten Zweck nutzbar gemacht.
• Beispiel I Es seien 100 kg Kieselgel, welche 20 kg Wasser adsorbiert enthalten. durch Heißluft von i8o- C zu regenerieren. Welcher Wärmeaufwand ist notwendig? Wärmebedarf 1. iookg Gel sind von 20 auf 160° zu erwärmen: 1o0.(160-20.0.25 = 3500 WE 2. kg Wasser sind zu verdunsten: 20 . 610 = 12 200WE 3. Lösung der Adsorption: etwa 100 . 25 = 2 500WE (pro Kilogramm Gel etwa 25 WE) 4. Erwärmung von etwa 300 kg Eisenapparatur: 300 . (160 - 20) . 0,1 = 4200'vE Sa. 22400WE + 10% für Wärmeverluste 2 240 WE 24 640 WE.
• Erfahrungsgemäß beträgt die mittlere Abkühlung der Heißluft beim Durchgang durch das Gel etwa 90 . Bezeichnet x das zur Regenerierung notwendige Luftvolumen und ist die spezifische Wärme der Luft = o,3 I, so besteht die Beziehung: x go . 0,31 = 24,640, da die vom Luftvolumen x abgegebene Wärmemenge gleich der von der Anlage aufgenommenen Wärmemenge ist. Hieraus ergibt sich das Luftvolumen x zu 880 cm, weiches also im Erhitzer von 20 auf 1800 erwärmt werden muß. Die hierzu notwendige Wärmemenge beträgt: 880- (18020) .0,31 = 43 648 WE. Die Ausnutzung der Wärme geschieht also nur zu etwa 56% der Theorie, wenn wir obigen Wert von 24 640 WE als theoretisch notwendige Wärmemenge bezeichnen.
• Um die Wärmebilanz zu verbessern, hat man auch vorgeschlagen, unter Verzicht auf vollständige Abscheidung des Adsorbates durch eine unvollständige Kühlung des umlaufenden Gases dessen Wärmeinhalt zum Teil wenigstens zu erhalten.
• Diesen bekannten, in wärmewirtschaftlicher Beziehung wenig befriedigenden Arbeitsweisen gegenüber zeichnet sich das vorliegende Verfahren wesentlich dadurch aus, daß unter Beibehaltung des beschriebenen Gaskreislaufes das verdampfte Adsorbat abgeschieden wird, ohne daß das Trägergas abgekühlt wird. Dieses Ziel wird dadurch erreicht, daß, wie in Abb. B dargestellt, in Verbindung mit dem Gaskreislauf, jedoch nicht im Gasstrom selbst, sondern in einer Abzweigung liegend, gekühlte Flächen angeordnet werden. Das heiß aus dem Adsorber kommende Gas wird mit derselben Temperatur wieder dem Erhitzer zugeführt, so daß die erforderliche Aufheizung sich mit fortschreitender Regenerierung immer geringer gestaltet.
• Lediglich die Wärmemenge, die im Adsorber für die Verdampfung des Adsorbates verbraucht, also ihrem wirklichen Bestimmungszwecke zugute gekommen ist, muß aufgebracht werden, so daß der für die Regenerierung notwendige Wärmebedarf sich auf die theoretische Menge beschränkt.
• Die Abscheidung des verdampften Adsorbates, z. B. Wasser, durch den in einer Abzweigung liegenden Kühler ist bei diesem Verfahren dadurch bedingt, daß die Wasserdampfspannung im heißen Gasstrom höher ist als an den gekühlten Flächen des Kühlers und zur Ausgleichung dieses Spannungsunterschiedes Wasserdampf aus dem Gasstrom in den Kühler wandert, wo er durch Kondensation aus dem System entfernt wird.
• Beispiel l Im Adsorber befanden sich 10 kg Kieselgel, 3 bis 5 mm Korngröße, welche mit 250/0 Äthanol beladen waren. Die Temperatur hinter dem Erhitzer betrug ständig 135 bis I400 C; die Temperatur hinter dem Adsorber war zu Beginn 300 und stieg dann im Verlauf von I Stunde 40 Minuten ständig an. Nach Erreichung von 900 war die Regeneration beendet, da keine Alkoholabscheidung im Kühler mehr stattfand. Im ganzen schieden sich hierbei 2,15 kg Äthanol ab, Sentsprechend 86 Wo der Gesamtmenge; das restliche Äthanol verbleibt als Restbeladung im Kieselgel.
• Beispiel 2 Der Adsorber war mit iokg Kieselgel, 3 bis 5 mm Korngröße, welche mit 20010 Wasser und 10 Wo Benzol beladen waren, beschickt. - Die Temperatur hinter dem Erhitzer, also die Eintrittstemperatur des Kreislaufgases in das Kieselgel, betrug 1350 c.
• Die Austrittstemperatur aus dem Gel stieg im Verlauf von 2 Stunden 10 Minuten auf go° C an. Dabei schieden sich im Kühler 1,90 kg Wasser und 0,9 kg Benzol ab.
• Beispiel 3 Der Adsorber war mit 5 kg Aktivkohle, die mit 15 Wo Aceton beladen war, beschickt.
• Die Temperatur des Kreislaufgases betrug beim Eintritt in die A-Kohle 110° C. Die Temperatur hinter dem Adsorber war zu Beginn 250 C und stieg innerhalb 1 Stunde 20 Minuten auf 750 Dabei schieden sich im Kühler 0,60 kg Aceton ab.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zum Austreiben der von Adsorptionsmitteln aufgenommenen Stoffe mit im Kreislauf über einen Erhitzer geführten Gasen, dadurch gekennzeichnet, daß das durch die heizen Gase verdampfte Adsorbat in einer Abzweigung des Gaskreislaufes, in der gekühlte, vom Gas selbst nicht durchströmte Flächen angeordnet sind, ohne gleichzeitige Kühlung des Trägergases abgeschieden wird.