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Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von wertvollen oder zur Ausscheidung
von unerwünschten Stoffen aus gasförmigen Mitteln mit Hilfe von Adsorptionsmitteln
Bei kontinuierlichen Verfahren zur Gewinnung von wertvollen oder zur Auss,cheidulng
von unerwünschten Stoffen aus Luft oder anderen Gasen mit Hilfe von Adsorptionsmitteln
werden die Adsorptionsmittel nacheinander durch die Behandlungsräume geführt, in
denen die Beladung der Adsorptionsmittel und das Austreiben der adsorbierten Stoffe
aus den beladenen Adsorptionsmitteln erfolgt. Aus dem untersten Behandlungsraum,
in dem gewöhnlich die Desorption oder Regenerierung durchgeführt wird, oder einem
darunterliegenen Bunker werden die Adsorptionsmittel wieder in den obersten Behandlungsraum
zurückgegeben, der entweder der Adsorptionsraum oder ein der Adsorption vorgeschalteter
Trockner ist. Zwischen dem Trockner und dem Adsorptionsraum kann auch noch ein Kühler
für die Adsorptionsmittel vorgesehen sein.
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Nach der Erfindung wird auf dem Wege des Adsorptionsmittels vom untersten
zum obersten Behandlungsraum die Austreibung der adsorbierten Stoffe aus dem Adsorptionsmittel
durchgeführt.
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Das Adsorptionsmfttel kann dabei in Schichten oder in geschlossenem
Strom kontinuierlich oder schubweise durch die Behandlungsräume, d. h. die Adsorption
und die Desorption und gegebenenfalls die Trocknung oder die Trocknung und Kühlung,
wandern oder aber auch in Behältern, wie Kassette
ten, Töpfen od.
dgl. ruhend, durch die Behandlungsräume oder einen Teil derselben geführt werden.
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Beispielsweise wird nach der Erfindung für die Zurückführung ein
Kanal von rundem oder anderem Querschnitt verwendet, in dem etwa nach Art eines
Becherwerkes Förderelemente bewegt werden können, die das Adsorptionsm;ittel aufnehmen.
Die Förderelemente dichten gegen die Kanalwandung ab, so daß einerseits das Adsorptionsmittel
nicht zwischen dieser und den Förderelementen abwärts fallen und daß andererseits
sich an den Wandungen keine bevorzugte Dampfströmung ausbilden kann.
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Der Boden der Förderelemente, der das Adsorptionsmittel trägt, ist
gasdurchlässig. DerAustreibedampf durchströmt nacheinander die Adsorptionsmittelschich,ten,
die sich auf den einzelnen Förderelementen befinden, während diese s Adsorptionsmittel
aufwärts führen. Die ausgetriebenen Stoffe und ein Teil des Austreibedampfes - ein
anderer Teil kondensiert in dem Adsorptionsmittel und wird von diesem zurückgebiialten
- werden unten aus dem Kanal, z. B durch die hier gelochte Kanalwand, abgezogen
und der Kondensationseinrichtung-zugeführt. Die Beschicknng der Förderelemente'und
ihre Entleerung kann in bekannter Weise erfolgen.
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Zweckmäßig -wird dafür gesorgt, daß der zur Desorption angewendete
Dampf oder das Regenerationsmittel nicht aus dem Desorptionskanal in die anschließenden
Behandlungsräume gelangen kann, z. B. werden die gasdurclilässigen Böden, auf denen
das Adsorptionsmittel während der Förderung durch den Desorptions- bzw. Regenerationsraum
ruht, so ausgebildet, daß das gas- oder dampfförmige Mittel nur in einer Richtung,
zweckmäßig nur von oben nach unten, hind'urchtreten kann.
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Beispielsweise werden in den Böden Durchirittsöffnungen od. dgl. mit
Rückschlagventilen oder Klappen vorgesehen, die bei Änderung der Bewe gungsrichtung
der Förderelemente in Tätigkeit treten.
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Die Förderelemente können aber auch behälterähnlich ausgebildet,
z. B. mit Seitenwänden derart versehen sein, daß bei der tSberfüh,r.ung des beladenen
Adsorptionsmittels auf die Förderelemente das Adsorptionsmittel diese nur etwa bis
zu ihrem obersten Rand füllt und das Adsorptionsmittel auf seinem Weg durch den
aufsteigenden Teil des Desorptionskanals nicht mit den Kanalwänden in Berührung
tritt. Dadurch wird der Antrieb des Adsorptionsmittels vermindert. Diese behälterähnlichen
Förderelemente können des weiteren auch so -ausgebildet sein, daß ihre Seitenwände
gasdicht aufeinanderpassen. Sie bilden dann während der Aufwärtsbewegung einen gasdichten
Abschluß nach außen, so daß sich eine besondere Ummantelung des Desoyptionsraumes
erübrigt.
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In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen
Vorrichtung beispielsweise dargestellt.
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Abb. I ist ein schematischer senkrechter Schnitt durch eine Ausführungsform,
bei der die Desorption bzw. Regenerierung des Adsorptionsmittels in einem nach Art
eines Becherwerkes ausgebildéten Kanal erfolgt; die Abb. 2, 3, 4 und 5 zeigen Einzelheiten
der verwendeten Förderelemente; Abb. 6 ist ein senkrechter Schnitt durch eine andere
Ausführungsform der erfindlungsgemäBen Vorrichtung; in Abb. 7 ist eine Vorrichtung
zur Überführung des Adsorptionsmittels von einem Behandlungsraum in einen anderen
darunterliegenden in vergrößertem Maßstab dargestellt.
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Die Adsorptionskolonne nach Abb. I besteht aus dem Trockner 1 und
dem Adsorber 2. Zwischen Trockner und Adsorber kann auch noch ein Kühler 3 angeordnet
sein. Die Desorption erfolgt in einem Teil der Einrichtung 4, die gleichzeitig zur
Förderung des Adsorptionsmittels aus dem Adsorber in den Trockner oder einen dem
Trockner vorgeschalteten Bunker (in der Zeichnung nicht dargestellt) dient. Durch
die Einrichtung 4 werden die Förderelemente 5, die in bekannter Weise z. B. an einer
Gliederkette oder einem Seil 6 befestigt sind, im Kreislauf hindurchbewegt. 7 sind
die Einrichtungen für die Beschickung der Förderelemente mit Adsorptionsmittel-
und 8 die Einrichtungen für die Entleerung der Förderelemente.
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Die Förderelemente werden in endloser Folge durch den Antrieb g in
bekannter Weise kontinuierlich oder intermittierend bewegt. jedes Förderelement
besteht aus zwei Bodenplatten 10 und II, die in bekannter Weise mi,teinander verbunden
sind. Die PlattenIo und II schließen mit elastischen Dichtlippen 12 gegen die Wandung
des Förderkanals ab. In den Platten 10 und 11 sind mehrere Kanäle I3' und 14 vorgesehen,
die in zwischen den Platten liegende Hohlräume führen. In jedem Hohlraum befinden
sich eine Kugel od. dgl. I5, die sich bei Drehung,des Förderelemenlts um 900 nach
links (oberste Stellung der Förderelemente), wie aus Abb. 4 ers.-ichtlich, vor die
Mündung der Ka-Kanäle 14 legt und bei Drehung der Förderelemente um I800, d. h.
bei deren Bewegung nach unten, die Kanäle 13 schließt (Abb. 2). Dadurch wird eine
zuverlässige Absperrung tder Gasatmosphären zwischen dem der Desorption dienenden
Teil des Kanals 4 einerseits und den Behandlungsräumen I und 2 andererseits erreicht.
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Wie Abb. 5 zeigt, können die Förderelemente auch topfförmig ausgebildet
sein, z. B. derart, daß die Seitenwände der Töpfe, die ebenfalls mit Dich tungslippen
I2 versehen sind, so weit emporgezogen sind, daß die Töpfe bei der Aufwär-tsbewegung
durch den Kanal 4 unmittelbar aufeinanderliegen.
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Dadurch wird, insbesondere bei weicheren Adsorptionsmitteln, der Abrieb
während der Förderung verringert.
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Das Adsorptionsmittel durchwandert in ständigem Strom den Trockner
I, den Kühler 3, der in manchen Fällen auch fehlen kann, und den Adsorher 2 und
gelangt mit den adsorhierten Stoffen beladen durch die Füllvorrichtung 7 auf die
Förderelemente 5. Die Füllvorrichtung 7 besteht aus
einer trichterförmigen
Zuführung I6, die jalousieartig oder auch nach Art der Abzugsvcrrichtung nach dem
Patent 883 598 und Patent 922 345 ausgebildet ist, und ringsum im Förderkanal 4
angeordneten Schlitzen 7I, durch die das beladene Adsorptionsmittel auf die Förderelemente
fällt.
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Werden topfartige Förderelemente angewendet, so wird die Anordnung
so getroffen, daß die Töpfe nur bei Aufwärtsbewegung dicht übereinanderliegen, bei
der Abwärtsbewegung dagegen Abstände voneinander haben. Um den Adsorptionsmittelabrieb
so gering wie möglich zu halten, werden die Förderelemente, insbesondere dort, wo
sie die Wandungen des Kanals berühren, zweckmäßigerweise aus temperaturbeständigem,
elastischem Material, beispielsweise Kunstkautschuk, hergestellt.
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Im aufsteigenden Teil des Desorptionskanals 4 strömt der Austreibedampf
oder das Regenerierungsmittel von oben nach unten durch die Adsorptionsmittelschichten.
Er wird bei I7 durch die an dieser Stelle perforierte und von einem Gehäuse I8 umgebene
Kanalwand zugeführt. Die desorbierten Stoffe werden in ähnlicher Weise am unteren
Ende des Kanals durch die hier ebenfalls perforierte Kanalwand in das diese umgebende
Gehäute 19 abgeführt und in bekannter Weise, z. B. in dem Kondensator 20, niedergeschlagen.
In dem Abscheider 72 werden sie vom Kondenswasser und gegebenenfalls unkondensierbaren
Gasen getrennt.
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32, 33 und 34 sind die entsprechenden Ableitungen.
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Das regenerierte Adsorptionsmittel wird aus den Förderelementen entleert,
wenn diese sich an der Rutsche 21 vorbeibewegen. An dieser Stelle ist die untere
Kanalwand durchbrochen. Von der Rutsche 21 gelangt das Adsorptionsmittel über denVerteiler
22 in den Fülltrichter23, der in den Trockner I mündet. Der Trockenraum I ist von
dem Kühlraum 3 durch die Durchlaufvorrichtung 28, z. B. nach dem Patent 883 598
oder 909 567, getrennt. Nachdem es die Trocknung und Kühlung durchwandert hat, tritt
das Adsorptionsmittel durch den Trichter 24 in den Adsorber 2 ein. An Stelle des
Trichters kann auch eine Einrichtung ähnlich der zwischen Trocknung und Kühlung
angeordneten verwendet werden. Die zu behandelnden Gase gelangen in den Adsorber
durch die Leitung 25 und strömen, von den abzuscheidenden Stoffen befreit, durch
die Leitung 26 ab. Ein Teil dieser Gase kann als Kühlmittel und gegebenenfalls Trockenmittel
verwendet werden. Er wird dann durch die Leitung 27 in den Kühlraum 3 geleitet.
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Aus dem Kühlraum 3 tritt er durch die Durchlaufvorrichtung 28 in den
Trockenraum I über. Dabei wird er erwärmt; z. B. wird ihm heißes Gas zugemischt,
das z. B. auch aus der Leitung 26 entnommen und im Erhitzer 29 erhitzt werden kann.
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Aus dem Trockenraum I strömt das Gas durch die Leitung 30 und den
Kühler3I ab, um z.B. zusammen mit dem in dem Adsorber behandelten Gas abgeführt
zu werden. Es kann auch im Kreislauf für die Kühlung und Trocknung wieder verwendet
werden. Für die Kühlung und Trocknung können aber auch andere als die aus dem Adsorber
abgeführten Gase od. dgl. benutzt werden. Nach Abb. I ist der absteigende Teil der
Fördereinrichtung zentral durch die Adsorptionskolonne geführt. Daraus ergibt sich
eine einfache Beschickungseinrichtung.
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Es ist aber auch möglich, die Förder- und Desorptionseinrichtung außerhalb
der Adsorptionskolonne anzuordnen oder die ganze Förder- und Desorptionseinrichtung
4 in die Adsorptionskolonne zu legen. Dabei wird zweckmäßig der Desorptionsteil
der Fördereinrichtung isoliert, um unerwünschte Wärmeübertragungen, insbesondere
im Adsorber und gegebenenfalls Kühler, zu vermeiden.
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In der Vorrichtung nach Abb. 6 wird das im Adsorber 41 beladene Adsorptionsmittel
durch die Austragsvorrichtung 42 in Kassetten 43 runden oder eckigen Querschnittes
eingefüllt, die von der endlosen Transportkette 44 schrittweise bewegt werden. Ist
eine Kassette 43 unter dem Adsorber 41 mit beladenem Adsorptionsmittel gefüllt,
so wird sie mittels der Transportkette 44 unter die Desorptionskolonne 45 gefahren,
wobei gleichzeitig die nächste Kassette unter die Austragsvorrichtung 42 gebracht
wird. Gleichzeitig wird von der Förderkette 44 die oberste in der Säule 45 stehende
Kassette über den Trockner 46 gefahren. Dann werden alle in der Desorptionssäule
45 befindlichen Kassetten um eine Kassettenhöhe mittels der Vorrichtung 47, die
in bekannter Weise ausgebildet sein kann, gehoben, und es werden die zuvor gelösten
Anschlüsse 48 und 49 für die Dampfzufuhr und 50 für die Abführung der ausgetriebenen
Stoffe geschlossen. Die ausgetriebenen Stoffe gelangen durch die Abführung 50, die
nach außen durch eine Tauchung 52 abgeschlossen ist, und die Leitung 51 in den Kondensator
53. Das im Kondensator 53 gebildete Kondensat wird in dem Abscheider 54 in Kondenswasser
und Kondensat und gegebenenfalls nicht kondensierbare Gase od. dgl. getrennt; diese
Produkte können durch die Leitungen 62, 63, 64 abgeführt werden.
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Aus der über dem Trockner 46 befindlichen Kassette wird das Adsorptionsmittel
durch Offnen des Bodens oder durch Kippen od. dgl. entleert und im Trockner in bekannter
Weise durch einen über den Erhitzer 55, die Kreislaufleitungen 56, 57 und den. Kühler
58 geführten Gaskreislauf behandelt, wobei als Trockenmittel das aus dem Adsorber
4I durch die Leitung 59 abströmende Gas oder ein Teil desselben oder andere geeignete
Gase verwendet werden können.
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Das zu behandelnde Gas wird dem Adsorber bei 60 zugeführt. 65 ist
die Ableitung für das im Adsorber behandelte Gas. Die über dem Trockner 46 entleerte
Kassette wird beim nächsten Fördervorgang von der Kette 44 weitergeführt und durch
die folgende ersetzt. Aus der Stellung über dem Trockner wandern die Kassetten schrittweise
unter die Austragsvorrichtung des Adsorbers, um erneut mit beladenem Adsorptionsmittel
gefüllt zu werden.
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Die Seitenwände der Kassetten sind so eingerichtet, daß sie in der
Säule 45 sich gasdicht überein ander legen.
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Die Austragsvorrichtungen aus dem Trockner und dem Adsorber können
vorteilhaft auch als drehbare Elemente 6I ausgebildet sein. In der in Abb. 7 dargestellten
Lage schließt eine der tellerförmig ausgebildeten Seitenwände eines solchen Elementes
den Ausfluß des Adsorptionsmi'ttels aus dem Behälter 69- ab. Wird sie aus ihrer
waagerechten Lage um 450, z. B. um eine waagerechte Achse 66, in die punktiert gezeichnete
Lage gedreht, so kann das Adsorptionsmittel über die beiden obersten, jetzt schräg
liegenden Seitenwände 67- und 68 in den Behälter 70 abwärts fließen. Beim Austrag
kann das Abschlußelement auch ständig in einer Richtung oder hin und her gedreht
werden.