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Verfahren zum Trocknen und Kühlen von Adsorbentien Bei der Durchführung
von Adsorptionsprozessen, bei denen Gase oder Dämpfe zum Zwecke ihrer Abscheidung
und Gewinnung mittels Adsorbentien, wie z. B. Aktivkohle, behandelt werden, erfolgt
die Abtreibung der adsorbierten Stoffe von den Adsorbentien üblicherweise unter
Anwendung von Wasserdampf. Die von der Wasserdampfbehandlung feuchten-Adsorbentien
werden anschließend durch Behandlung mit heißen Gasen getrocknet und danach durch
Hindurchleiten eines Kühlgases wieder auf Adsorptionstemperatur gebracht. Zur Trocknung
und Kühlung kann ein beliebiges Gas, beispielsweise Luft, oder auch ein geeignetes
Abgas, beispielsweise das Abgas eines in Beladung befindlichen Adsorbers, verwendet
werden. Die Ttodrnung und Kühlung kann in einmaligern Durchgang des Trocknungs-
bzw. Kühlgases durch den Adsorber erfolgen. Die Gase können aber auch im Kreislauf
geführt werden. So ist es beispielsweise bekannt, zur Trocknung undKühlung einen
Teil der Abgase eines in Beladung befindlichen Adsorbers durch einen ausgedämpften
Adsorber im Kreislauf zu führen und hierbei in der Trockenperiode laufend eine Zwischenerhitzung,
in der Kühlperiode dagegen eine Zwischenkühlung des Gases vorzunehmen. Auch ist
es bekannt, von zwei oder mehreren Adsorbern den oder die in Beladung befindlichen
Adsorber überzubeladen und die Abgase dieserAdsorber von Beginn der Überbeladung
an zur Trocknung und zur Kühlung durch ausgedämpfte Adsorber zu führen.
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Wird nun die Trocknung und Kühlung in der Weise ausgeführt, daß ein
oder mehrere zu trocknende Adsorber und ein oder mehrere zu kühlende Adsorber bintereinandergeschaltet
werden und das Trocken- bzw. Kühlgas unter Zwischenerhitzung bzw. Zwischenkühlung
durch die hintereinandergeschaltetenAdsorber geführt wird, so tritt in Fällen, in
denen die Trocknungsfähigkeit des Trocknungsgases aus irgendeinem Grund vermindert
ist, ein Nachteil insofern ein, als die Kühlung früher beendet ist als die Trocknung.
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Trotzdem muß aber, da Trocknung und Kühlung durch die Hinterereinanderschaltung
zeitlich voneinander abhängig sind, wegen der längeren Trockenperiode über die an
sieb bereits beendete Kühlperiode hinaus noch weitergekühlt werden. Dieser Mißstand
ist beispielsweise dort gegeben. wo die- Trocknung unter Druck ausgeführt wird,
wie dies bei der Behandlung von kohlenwasserstoffhaltigen Gasen der Fall ist. die
bei der Drucksynthese anfallen. Auch bei der Behandlung von Erdgasen tritt dieser
Mißstand auf, falls das Erdgas unter Druck weiterverwendet werden soll, Diese Verhältnisse
hat man beim Arbeiten mit hintereinandergesrbalteten Adsorbern bisher als unvermeidbar
angesehen und dementsprechend die damit verbundenen Nachteile. wie größere Anlagekosten,
Energie-, Wärme-, Zeitverluste usw., als unabänderlich hingenommen. Weiterhin bestehen
diese Schwierigleiten bei der Reinigung von unter Druck stehenden Industriegasen.
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Demgemäß besteht die Erfindung darin, daß beim Trocknen und Kühlen
von Adsorbentien in hintereinandergeschalteten Adsorbern zur Trocknung des oder
der zu Trocknen den Adsorber eine größere Gasmenge angewendet wird als zur gleichzeitigen
Kühlung des oder der zu kühlenden Adsorber. Hierdurch wird erreicht, daß die Trockenperiode
gleich oder nur wenig größer als die Kühlperiode wird.
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Durch die Erfindung wird der vorgeschilderte Mangel beim Trocknen
und Kühlen mit hintereinandergeschalteten Adsorben beseitigt. Die fiir die Trocknung
und Kühlung erforderliche- Gesamtzeit wird hierbei ganz erheblich verkürzt, und
infolgedessen werden gegenüber der bisherigen Arbeitsweise unerwartete Ersparnisse
erzielt.
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Das Verfahren der Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnungen
an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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In den Fig. 1 bis 4 sind mit A1, A2 and A3 Adsorber bezeichnet. Mit
E bzw. E1 und E2 sind Erhitzer und mit K bzw. K1 und K2 sind Kühlet bezeichnet.
G und G2 sind Gebläse.
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L ist eine Umgehungsleitung. V1 und V2 sind Ventile. Zu den dargestellten
Anlagen gehört naturgemäß noek ein weiterer Adsorber, der nicht gekennzeichnet ist,
da es hier nur auf die Gasführung zum Zwecke der Trocknung und Kühlung ankommt.
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Wenn (vgl. z. B. Fig. I) angenommen wird daß sich der Adsorber A1
in der Beladung der Adsorber ii in der Trocknung und Ad-Adsorber 4 in der Kühlung
befinden, so geht die Trocknung und Kühlung gallz allgemein wie folgt vor sich:
Das Rohgas tritt in Richtung des eingezeichneten Pfeiles in den Adsorber A1 ein.
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Das aus diesem austretende Abgas strömt über den Erhitzer E durch
den Adsorber A2, der gerade ausgedämpft ist und durch das erhitzte Gas getrocknet
wird. Von dem Adsorber A2 gelangt das Gas über den Kühler K in den Adsorber A3,
den as bei seinem Durchgang kühlt und den es in Richtung des Pfeiles wieder verläßt.
Bei dieser Arbeitsweise wird zur Trocknung die gleiche Gasmenge wie zur Kühlung
aufgewendet. Die daraus sich eigebenden Nachteile sind weiter oben dargelegt.
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Der vorstehend beschriebenen Arbeitsweise gegenüber kann nun gemäß
Fig. 1 erfindungsgemäß in der Weise gearbeitet werden; daß von der Hauptgasleitung
ein Teil des durch die Anlage geführten Gases über die Leitung abgezweigt und mit
Hilfe eines Gebläses G durch den Adsorber @ ll und über den Erhitzer E im Kreislauf
geführt wird. Hierdurch wird erreicht, daß die Gasmenge, die pro Kilogramm Adsorptionsmittel
für die Trocknung zur Anwendung liommt, um ein Vielfaches höher ist als die pro
Kilogramm Adsorptionsmittel in der gleichen Zeit zul Kühlung aufgewendete, was eine
erhebliche Abkürzung der Trockenperiode bedeutet.
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Eine weitere Ausführungsmöglichkeit der Erfindung zeigt Fig. 2, Bei
der hier dargestellten Anlage ist zwischen den Adsorbern A2 und % sowohl ein Kühler
K als auch ein Erhitzer E2 vorgesehen. Durch Ventile V1 und V2 kann das von A2 strömende
Gas über den Kühler K nach Belieben durch den Erhitzer E2 oder um den Erhitzer herurn
dem Adsorber A3 zugeführt werden. Mit dieser Anlage wird erfindungsgemäß in der
Weise gearbeitet, dal, das Gas zunächst unter Einschaltung beider Erhitzer durch
die Anlage hindurchgeführt wird. Nach erfolgter Fertigtrocknun des Adsorbers A3,
welcher in der vorhergehenden Schaltperiode an Stelle von A2 bereits vorgetrocknet
wurde, wird das Gas über das Ventil V2 um den Erhitzer herumgeführt, so von nun
an erst gekühltes Gas durch den Xdsorber A3 bis zur Beendigung der Schaltperiode
hindurchströmt. Auf diese ÄVei wird auch hier zur Trocknung insgesamt ein höhere
Gasmenge durch den Adsorber A3 geführt als znrl',ühlung, da zu Beg.iiin der Kühlperiode
zuerst eine Nachtrocknung des Adsorbers A3 erfolgt.
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Zur Verwirklichung des Erfindungsgedankens kann man auch in der Weise
arbeiten. daß in dem zur Trocknung und zur Kühlung zur Verfügung stehenden Zeitraum
zuin Zwecke der Trocknung eine größere Gasmenge als zur Kühlung im Kreislauf geführt
und hierbei die im Kreislauf geführte Gasmenge dem Hauptgasstrom überlagert wird,
d. h. als besonderer Teilstrom zusätzlich zur Nfeiige des Hauptgasstromes durch
den oder
die zu trocknenden Adsorber geführt wird.
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Ausführungsmöglichkeiten dieser Arbeitsweise sind in den Fig. 3 und
4 wiedergegeben.
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Im Gegensatz zu der in den Fig. 1 und 2 gewählten Verfahrensanordnung
ist in Fig. 3 der Adsorber A2 als Kühladsorber und der Adsorber A3 als Trockenadsorber
geschaltet.
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Nach Fig. 3 spielt sich das Verfahren wie folgt ab: Hinter den Adsorbern
A und As wird je eine Gasmenge vom Hauptgasstrom abgezweigt. Von diesen wird die
eine Gas menge über die Leitung 2, die andere über die Leitung 3 im Kreislauf geführt.
Zu gleicher Zeit wird, damit -die Gasmenge ,des Hauptgasstromes durch die Abzweigung
der Gasmengen nicht verringert wird, die Gebläsewirkung entsprechend erhöht. Infolgedessen
fließt nunmehr durch die Hauptgasleitung die gleiche Gasmenge wie zu Beginn des
Prozesses und gleichzeitig über die Kreislaufleitungen 2 und 3 eine konstante Kreislaufgasmenge,
d. h. also, es sind dem Hauptgasstrom abgezweigt hinter A2 und A3 konstante Gaskreisläufe
überlagert.
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DieseKreislaufgasströmesindnun erfindungsgemäß so bemessen, daß die
Gasmenge des Trockengaskreislaufes 3 größer, beispielsweise doppelt so groß ist
als die des Kühlgaskreislaufes 2.
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Bei der Anlage nach Fig. 4 ist ebenfalls ein Hauptgasstrom vorgesehen,
und es wird auch hier mit überlagerten Kreislaufmengen getrocknet und gekühlt. Die
Verschiedenheit in den Gasmengen, die zum Trocknen und Kühlen dienen, wird hier
jedoch in anderer Weise erreicht. Der Hauptgasstrom läuft auch hier über Adsorber
A1, Gebläse G, Adsorber A2, Kühler K2, Erhitzer E,- und Adsorber Aa durch die Anlage.
Die Trocknung und Kühlung wird hier jedoch durch eine bestimmte Gasmenge bewirkt,
die hinter A3 abgezweigt und in Richtung des Pfeiles über G, Er, A2, K, - und A3
dem Hauptgasstrom überlagert wird. Ist das Gas eine Zeitlang in dieser Weise geführt,
so wird über die gestrichelte Leitung a der Erhitzer E. umgangen, so daß die Aufheizung
des Gases vor Eintritt in den Adsorber unterbleibt. Infolgedessen wird von nun an
erst Adsorber gekühlt, während vorher beide Adsorber n, und A3 getrocknet wurden.
Die Trocknung und Kühlung in dieser Weise wird fortgesetzt, bis die Umschaltung
erfolgt. Die Folge dieser Arbeitsweise ist, daß dieTrockengasmenge, die durch einen
Adsorber hindurchgeführt wird, trotz gleicher Schaltzeiten in jeder Arbeitsperiode
größer ist als die Kühlgasmenge. Das Verhältnis kann durch früheres oder späteres
Abschalten des Erhitzers E2 beliebig eingestellt werden.