DE891836C

DE891836C - Verfahren zur Adsorption von Wertstoffen aus wertstoffarmen Gasdampfgemischen

Info

Publication number: DE891836C
Application number: DEF3848D
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dipl-Ing D Kiesskalt; Herbert Dr Quednau
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1941-03-30
Filing date: 1941-03-30
Publication date: 1953-10-01

Description

Bei dem Adsorptionsverfahren zur Gewinnung von Wertstoffen aus wertstoffarmen Gasdampfgemischen unter Verwendung eines Kaltgasmaschinenprozesses nach Patent 876 736 werden die zu gewinnenden Gasbestandteile in der Druckstufe eines vor- und nachgeschalteten Kaltgasmaschinenprozesses unter gleichzeitiger Anwendung von Kälte derart durch Adsorption herausgenommen, daß die Kälte durch die Entspannung des Ausgangsgases gewonnen und durch Wärmeaustausch auf das Eingangsgas übertragen wird.
Das Verfahren zielt also darauf ab, in den Adsorbern X und Y (vgl. Abb. I) bei herabgesetzter Temperatur und erhöhtem Druck, also z. B. bei 4 atü und - zo0 C, eine erhöhte Beladung zu erreichen.
In dieser Zeichnung ist I eine Rohrleitung für die Zufuhr des zu behandelnden Gasgemisches und A ein Kompressor zu dessen Verdichtung. Die Kompressionswärme wird durch einen mit Kühlwasser betriebenen Kühler K abgeführt. Hierauf tritt die gesamte Gasmenge in den Wärmeaustauscher W, in dem sie im Gegenstrom durch das Abgangsgas heruntergekühlt wird, das die Anlage durch die Rohrleitung II verläßt. X ist ein gerade in Betrieb stehender Adsorber. Das von schweren Bestand- Verfahren zur Adsorption von Wertstoffen aus wertstoffarmen Gasdampfgemis chen teilen befreite Gas, beispielsweise von Äthylen und anderen schweren Kohlenwasserstoffen befreites Kokereigas, wird durch einen nachgeschalteten Wasserkühler L von der Adsorptionswärme befreit und in der Entspannungsmaschine B auf etwa Normaldruck entspannt. Die Entspannungsmaschine B gibt mechanische Arbeit möglichst adiabatisch an den Eingangskompressor A ab, wodurch das Ausgangsgas sich stark abkühlt. Zur Ausnutzung dieser Kälte für das Adsorptionsverfahren wird die Ausgangsgasmenge durch den Wärmeaustauscher W im Gegenstrom zu dem komprimierten Eihgangsgas geführt. Der Kompressor A und die Entspannungsmaschine B sind auf einer Welle angeordnet, die mit einer Kraftmaschine C gekuppelt ist.
Nach Beladung des Adsorbers X wird auf den entladenen Adsorber Y umgeschaltet und das Adsorptionsmittel in dem Adsorber X von dem Wertstoff befreit; der Wertstoff gelangt in einen -Gasbehälter G. Mit einem Gebläse V werden aus diesem Behälter bereits gewonnene Wertstoffe herausgenommen, in einem Erhitzer E erwärmt und zum Austreiben des Wertstoffrestes aus dem Adsorber X benutzt. Der gewonnene Wertstoff wird bei III entnommen.
Ausschlaggebend für die wirtschaftliche Durchführung dieses Verfahrens ist die Erzielung größtmöglicher Beladungshöhe der Aktivkohle bei gleichzeitig geringstem Kraftaufwand der Antriebsmaschine C des Verdichters A in jedem Arbeitsspiel. Man muß hierzu während jedes Arbeitsspieles die Gastemperatur in dem jeweils adsorbierenden Adsorber von höheren Temperaturen gleitend auf tiefere Temperaturen senken, ferner die Strömungsgeschwindigkeit des Gases in diesem Adsorber von höheren Werten auf kleinere Werte bringen und schließlich den Teil druck des zu adsorbierenden Gases von kleinen Werten auf höhere bringen. Das Neue liegt also darin, daß sich Temperatur, Strömungsgeschwindigkeit und Teildruck gleitend bewegen (Gleittemperatur-Gleitströmung-Gleitdruck-Verfahrenj .
Erfindungsgemäß wird dieses Regelverfahren in besonders einfacher und zweckmäßiger Weise derart ausgeführt, daß die Entspannungsmaschine B ein Einlaßventil erhält, das mit einer veränderlichen und einstellbaren Füllung eingestellt werden kann. Es ist dabei gleichgültig, ob diese veränderliche Füllung etwa durch eine Ausklinksteuerung oder durch Drehschieber oder sonst aus dem Dampfmaschinenbau bekanntgewordene Einrichtungen herbeigeführt wird.
In der Abb. 2 der Zeichnung ist R das Einlaßventil mit Füllungsregelung, die durch eine Kurvenscheibe S zeitlich abhängig vom Beladungsfortschritt während einer Arbeitsperiode eingestellt wird. Die Kurvenscheibe selbst kann nach einem bestimmten Fahrplan von Hand eingestellt werden, sie kann aber auch in einfachster Weise durch ein Uhrwerk betätigt werden. Die Kurvenscheibe beeinflußt die Füllung der Entspannungsmaschine zeitlich in solcher Weise, daß zu Beginn der Adsorption mit großer Füllung gefahren wird. Dadurch wird der Druck hinter dem Verdichter=4 klein, d. h. auch die Arbeitsaufnahme des Verdichters wird im wirtschaftlichen Sinn erniedrigt.
Dadurch wird auch mit der Verringerung des Entspannungsverhältnisses des Gases in der Entspannungsmaschine B die Temperatur weniger erniedrigt. Da jeweils einer der Adsorber X und Y entladen ist, also das Wertgas zunächst begierig aufnimmt, wird der Vorgang trotzdem ablaufen, ohne von außen eine große Energiezufuhr zu erfordern.
Die zunächst noch hohe Aktivität der Adsorberfüllung läßt auch ohne weiteres die vergrößerte Strömungsgeschwindigkeit im Adsorber zu, die mit der Herabsetzung des Druckes verbunden ist. Wenn der Adsorber dann allmählich die Beladung erreicht, die dem später geringeren Teildruck des zu adsorbierenden Gases entspricht, so wird durch die Kurvenscheibe S allmählich die Füllung durch das Ventil R verringert. Dadurch steigen der Druck und der Kompressionsaufwand, während gleichzeitig die Strömungsgeschwindigkeit bei wachsendem Teil druck des Wertgases sinkt. Alle diese Einflüsse wirken darauf hin, daß nun der Adsorber noch steigend eine zusätzliche Ladung aufnimmt und aktiver erscheint.
Die Art und Schnelligkeit dieser Zustandsänderung kann durch die Wahl der Kurvenscheibenform beliebig geändert werden; sie richtet sich nach der Art und dem Alterungszustand der Kohle, nach der Art und Idem Zustand des zu adsorbierenden Gases und des Ausgangsgases, ferner nach der Dauer der Adsorptionsperiode, nach der Bauart der Adsorptionsanlage, nach den Kühlwasserverhältnissen usw. Die Füllungsänderung der Entspannungsmaschine B kann erforderlichenfalls auch durch Drehzahl- oder Füllungsänderung des Verdichters A unterstützt werden, wodurch sich dann auch das in der Zeiteinheit durchströmende Gasgewicht in beliebigen Grenzen zeitlich verändern läßt.
Die vorbeschriebene Regelungsart führt außer zu einem Höchstwert für die Beladung der Kohle bei kleinstem Kraftaufwand auch zu einer praktisch vollkommenen Adsorption bis zum plötzlichen Durchbruch, da die Strömungsgeschwindigkeit und die Temperaturen am Schluß der Adsorptionsperiode niedrig sind, während der Teil druck des zu adsorbierenden Gases hoch ist.

Claims

PATENTANSPRUCHE: I. Weitere Ausbildung des Verfahrens zur Adsorption von Wertstoffen aus wertstoffarmenGasdampfgemischen nach Patent 876 736, dadurch gekennzeichnet, daß die Entspannungsmaschine (B) einen an sich bekannten Füllungsregler erhält, der die Gastemperatur, die Strömungsgeschwindigkeit und den Teildruck des zu adsorbierenden Gases im Adsorber (X oder Y) während der Adsorptionsperiode derart verändert, daß das zu gewinnende Gas zu Beginn bei niedrigerem Druck, höherer Strömungs- geschwindigkeit und höherer Temperatur als am Ende eines jeden Arbeitsspieles adsorbiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch ge- -kennzeichnet, daß zur Unterstützung der Füllungsregelung der Entspannungsmaschine (B) das durch die Adsorptionsanlage in der Zeiteinheit hindurchströmendeGasgewicht durch Füllungs- und/oder Drehzahländerung des Verdichters (A) während der Adsorptionsperiode geändert wird.