ITUD20090018U1

ITUD20090018U1 - "DEVICE FOR GAS TREATMENT, IN PARTICULAR FOR NATURAL GAS OR BIOGAS DRYING"

Info

Publication number: ITUD20090018U1
Application number: IT000018U
Authority: IT
Inventors: Roland Ulf
Original assignee: Helmholtz Zentrum Fuer Umweltforsch Ung Gmbh Ufz
Priority date: 2008-09-11
Filing date: 2009-09-10
Publication date: 2010-03-12
Also published as: SK5588Y1; DK200900139U3; ES1071151U; FR2935616B3; AT11393U1; SK962009U1; FR2935616A3; DE202008012371U1; CZ20413U1; UA48850U; HU0900172V0; RU94874U1; PL118471U1; PL65610Y1; ES1071151Y; HU3715U

Description

DESCRIZIONE del brevetto per modello di utilità DESCRIPTION of the utility model patent

Avente per titolo: Having as title:

Dispositivo per il trattamento di gas, in particolare per l'essiccazione di gas naturale o biogas Gas treatment device, especially for drying natural gas or biogas

Descrizione Description

Base del trovato Basis of the finding

Il trovato riguarda un dispositivo per il trattamento di miscele di gas con lo scopo della rimozione dei componenti selezionati, contenente un letto di sostanze solide con un componente adsorbente, che è in grado di arricchire almeno temporaneamente questi componenti, che si trova almeno parzialmente nello zona di influenza di almeno un elettrodo per l'introduzione di energia ad alte frequenze (HF), che è collegato di nuovo, preferibilmente mediante una rete di adattamento elettronica, con una sorgente di tensione di alte frequenze, per riscaldare il letto fisso per via dielettrica. In particolare il dispositivo può essere impiegato per l'essiccazione di gas, preferibilmente gas naturali e biogas, rimuovendo in una prima fase l'acqua dal flusso di gas per via adsorbente, ed in un'ulteriore fase rimuovendo l'acqua dal letto fisso mediante termodesorbimento, dove il letto fisso viene riscaldato direttamente per via dielettrica, mediante energia ad alte frequenze. La separazione delle sostanze mediante adsorbimento e la successiva rigenerazione termica del materiale adsorbente è un processo ampiamente diffuso nella tecnica dei procedimenti chimici. In particolare, questo compito si pone nel caso del trattamento di gas naturali e biogas, per poter immettere questi ultimi secondo la specificazione tecnica nelle reti di somministrazione di gas esistenti. L'essiccazione di gas è obbligatoria ad esempio, per impedire i fenomeni di condensazione nel caso dell'aumento della pressione. Inoltre, si può pervenire ad una corrosione indesiderata, mediante la cooperazione dell'acqua e di altri componenti gassosi (per esempio H2S nel caso di biogas). L'utilizzo tecnico di gas naturali e biogas richiede inoltre in molti casi la rimozione di composti solfati, anidride carbonica o ossigeno come pure di altri componenti. Per l'essiccazione di gas sono a disposizione, secondo lo stato della tecnica, in linea di massima soprattutto tre principi di procedimento: il procedimento di condensazione, i processi di essiccazione di gas di adsorbimento ed assorbimento come ad esempio il lavaggio di glicole. Il dispositivo conforme al trovato è in relazione con i procedimenti di adsorbimento per la separazione dei gas. Il principio base consiste in questo caso nel fatto che i corrispondenti componenti gassosi sono legati dall'adsorbente. Ciò avviene di norma a temperatura relativamente bassa, per lo più a temperatura ambiente. Come risultato, un flusso di gas lascia il letto di sostanze solide, in cui è esaurito il componente corrispondente. Per garantire una conduzione del processo quasicontinua, il componente adsorbente deve essere rigenerato nuovamente. I procedimenti stabiliti a tale scopo si basano sul desorbimento tramite abbassamento della pressione o aumento della temperatura. Dopo la rigenerazione ed espulsione delle sostanze desorbite, il letto fisso è nuovamente a disposizione per la purificazione di adsorbimento risp. separazione di gas. The invention relates to a device for the treatment of gas mixtures with the aim of removing the selected components, containing a bed of solid substances with an adsorbent component, which is capable of at least temporarily enriching these components, which is at least partially in the area of influence of at least one electrode for introducing high frequency energy (HF), which is connected again, preferably by means of an electronic matching network, with a voltage source of high frequencies, to heat the fixed bed by dielectric . In particular, the device can be used for drying gas, preferably natural gas and biogas, by removing the water from the gas stream by adsorbing in a first phase, and in a further phase by removing the water from the fixed bed by means of thermodesorption, where the fixed bed is heated directly by dielectric, using high frequency energy. The separation of substances by adsorption and the subsequent thermal regeneration of the adsorbent material is a widely used process in the art of chemical processes. In particular, this task arises in the case of the treatment of natural gas and biogas, in order to be able to introduce the latter according to the technical specification into the existing gas supply networks. Gas drying is mandatory, for example, to prevent condensation phenomena in the case of an increase in pressure. Furthermore, undesired corrosion can occur through the cooperation of water and other gaseous components (for example H2S in the case of biogas). The technical use of natural gas and biogas also requires in many cases the removal of sulphate compounds, carbon dioxide or oxygen as well as other components. According to the state of the art, there are basically three process principles available for drying gases: the condensation process, the drying processes of adsorption and sorption gases such as glycol washing. The device according to the invention relates to the adsorption processes for the separation of gases. The basic principle here consists in the fact that the corresponding gaseous components are bound by the adsorbent. This usually occurs at a relatively low temperature, mostly at room temperature. As a result, a gas stream leaves the bed of solids, in which the corresponding component is exhausted. To ensure an almost continuous process run, the adsorbent component must be regenerated again. The procedures established for this purpose are based on desorption by lowering the pressure or increasing the temperature. After regeneration and expulsion of the desorbed substances, the fixed bed is again available for the adsorption purification resp. gas separation.

Una ulteriore possibilità di rimozione di determinati componenti gassosi da una miscela consiste in ciò, nel convertire per via reattiva queste sostanze. A tale scopo sono impiegate di norma reazioni catalitiche. Un esempio è la rimozione delle tracce di ossigeno da un gas naturale o biogas, con l'utilizzo di un catalizzatore di metalli preziosi, che catalizza l'ossidazione. Questo processo ha luogo per lo più a temperatura aumentata. Il dispositivo conforme al trovato deve servire inoltre, in un letto di sostanze solide, che serve al trattamento delle miscele di gas, ad apportare energia efficiente ad avviare i processi di desorbimento e di reazione. I procedimenti di cambiamento di temperatura sono stabiliti tecnicamente, tuttavia il riscaldamento dei letti di sostanze solide è più complicato rispetto al riscaldamento dei mezzi fluidi, poiché la conduzione termica all'interno del letto di norma è più ridotta. Così, il trasferimento di calore fra le particelle è limitato, poiché esso avviene preferibilmente mediante le superfici di contatto. Se calore è introdotto mediante pareti o elementi riscaldanti, allora la conduzione di calore agisce in modo limitante sulle superfici limite nel riporto. In alternativa, i letti di sostanze solide sono riscaldati mediante il flusso del gas vettore. Qui tuttavia è la bassa capacità termica del gas ad essere limitante per i tassi di riscaldamento raggiungibili. La concentrazione delle sostanze nocive liberate è accoppiata al flusso del gas vettore necessario per il riscaldamento. Ciò porta in molti casi ad una rarefazione indesiderata. Ad esempio, l'ossidazione catalitica successiva delle sostanze nocive organiche, che avviene dall'adsorbente mediante riscaldamento, può avvenire sulla base della rarefazione non più per via autotermica, cioè in modo efficiente dal punto di vista energetico. Una rigenerazione termica con vapore acqueo, che viene utilizzato spesso nel caso di carbone attivo caricato con sostanze organiche, non è idonea per le presenti applicazioni per il trattamento dei gas. Il riscaldamento dielettrico diretto dei mezzi solidi è discusso da alcuni anni come alternativa innovativa e promettente rispetto ai procedimenti convenzionali. Il vantaggio essenziale di questo procedimento consiste nel fatto, che l'immissione energetica non è accoppiata ad un mezzo ausiliario fluido (per esempio un flusso di gas vettore), bensì avviene direttamente „priva del flusso di sostanze“. Finora il riscaldamento a micro-onde (MO) si poteva affermare tuttavia solo in alcuni settori. Causa di ciò è il fatto che l'omogeneità dei profili della temperatura raggiunti solo per piccoli volumi (nell’ambito di cm<3>) è accettabile, e che per molti mezzi le penetrazioni della radiazione a MO sono troppo ridotte per un impiego tecnico. Inoltre, le matrici contenenti acqua modificano le loro caratteristiche dielettriche in modo significativo, con l'umidità che si modifica. Inoltre, nell'ambito delle microonde la possibilità dell'accoppiamento energetico è accoppiata in sostanza per lo più alla presenza di acqua. Ciò fa sì, che i materiali essiccati o i materiali con ridotta umidità non possono spesso essere riscaldati con le microonde. Inoltre di norma, durante il processo, non è possibile accoppiare in modo sempre efficiente le onde elettromagnetiche, con umidità dell'adsorbente che si modifica. Il risultato è di regola una riflessione delle onde elettromagnetiche dopo l'essiccazione del materiale, cosicché l'energia emessa non conduce più al riscaldamento del letto fisso. Il compito del presente trovato è di superare gli svantaggi descritti secondo lo stato della tecnica ed approntare un dispositivo, che permette di riscaldare i letti di sostanze solide di materiali diversi con un'umidità e polarità variabile, in modo efficiente dal punto di vista energetico e all'occorrenza in modo omogeneo, per consentire processi diversi avviati per via termica, come il desorbimento in genere, la rigenerazione di letti fissi utilizzati per l'essiccazione di gas in particolare, come pure le trasformazioni catalitiche delle sostanze adsorbite. Il compito del trovato è risolto secondo la rivendicazione indipendente. Le sottorivendicazioni comprendono le forme preferenziali di realizzazione. Secondo il trovato, è approntato un dispositivo per la separazione dei componenti di una miscela di gas, per mezzo di adsorbimento in un letto di sostanze solide, che comprende un corpo cavo a tenuta di gas, che forma uno spazio di reazione per l'adsorbimento, un letto di sostanze solide disposto nel corpo cavo a tenuta di gas, che è idoneo ad adsorbire almeno uno dei componenti gassosi almeno parzialmente, una prima apertura, che è idonea ad immettere la miscela di gas nel corpo cavo a tenuta di gas, una seconda apertura, che è idonea a scaricare la miscela di gas dal corpo cavo a tenuta di gas, ed almeno un elettrodo, che è collegato con un generatore di alte frequenze (HF), in cui almeno un elettrodo è una parte del corpo cavo a tenuta di gas e/o almeno una parte di almeno un elettrodo è disposta all'interno del letto di sostanze solide, e in cui un sensore di umidità è posizionato confinante con la seconda apertura nel letto di sostanze solide. Il termine „a tenuta di gas“ è inteso qui e in ciò che segue in modo tale, che il flusso di gas parassitario, che lascia involontariamente il contenitore, è molto ridotto rispetto al flusso di gas che entra attraverso le apposite aperture. In particolare, il flusso di gas che lascia involontariamente il contenitore comprende meno del 10 %, preferibilmente meno del 3 %, in modo ancor più preferibile meno dello 0,3 % del flusso di gas che entra attraverso le apposite aperture. Secondo il trovato, la disposizione è costituita quindi da un'area del reattore, che presenta almeno un ingresso ed almeno un'uscita per il flusso di gas ed in cui è disposto un letto di sostanze solide, che può adsorbire almeno parzialmente almeno uno dei componenti gassosi. Il letto di sostanze solide si trova almeno parzialmente nella zona di influenza di almeno un elettrodo, che è collegato di nuovo con un generatore di alte frequenze. Fra almeno un elettrodo e il generatore di alte frequenze è disposta preferibilmente una rete di adattamento elettronica, che permette l'allineamento dell'impedenza variabile del letto di sostanze solide alla resistenza interna del generatore di alte frequenze. Preferibilmente la prima apertura e la seconda apertura sono disposte opposte l'una all'altra sul corpo cavo a tenuta di gas. Sulla prima apertura possono essere disposti a scelta dei mezzi per convogliare la miscela di gas, e sulla seconda apertura dei mezzi per scaricare la miscela di gas. I mezzi per convogliare e per scaricare la miscela di gas sono conformati in modo tale, che essi sono idonei a realizzare un flusso continuo di gas. La prima e la seconda apertura sul corpo cavo a tenuta di gas servono essenzialmente alla adduzione e alla rimozione del flusso di gas. Pertanto, la sezione trasversale delle aperture è relativamente piccola rispetto alla superficie complessiva del corpo cavo. L'area della sezione trasversale della prima o seconda apertura è preferibilmente più piccola rispettivamente del 20 %, preferibilmente più piccola rispettivamente del 10 %, in modo ancor più preferibile più piccola rispettivamente del 5 % rispetto alla superficie del corpo cavo a tenuta di gas. Secondo il trovato, il corpo cavo può presentare ulteriori aperture, ad esempio per l'introduzione di sensori o simili. Il corpo cavo a tenuta di gas è riempito con il letto di sostanze solide secondo il trovato almeno per il 50 %, preferibilmente per il 70 %, in modo ancor più preferibile per il 90 %. Nel caso del letto di sostanze solide ,si tratta preferibilmente di un letto sfuso di particelle fisse. In altre varianti preferenziali, sono impiegate tuttavia anche sostanze solide come corpi di formatura in ceramica, in modo particolarmente preferito corpi a celle. In questo contesto sono idonee in linea di massima tutte le disposizioni che realizzano un sufficiente contatto del flusso di gas con il corpo solido. In seguito, viene utilizzato tuttavia per tutte le opzioni il concetto uniforme letto di sostanze solide. In una disposizione preferenziale, almeno un elettrodo è disposto in tal modo nel corpo cavo a tenuta di gas, che è disposto almeno per il 50 %, preferibilmente almeno per il 70 %, in modo ancor più preferibile almeno per il 90 %, nel letto di sostanze solide o lungo il letto di sostanze solide. Quindi, secondo il trovato almeno un elettrodo mette sotto carico il letto di sostanze solide, lungo la sua estensione spaziale più ampia almeno per il 50 %, preferibilmente almeno per il 70 %, in modo ancor più preferibile almeno per il 90 %. In un'ulteriore disposizione preferenziale, almeno un elettrodo è disposto in senso perpendicolare rispetto all'asse del corpo del reattore. In questo caso almeno un elettrodo secondo il trovato occupa almeno il 50 %, preferibilmente almeno il 70 %, in modo ancor più preferibile almeno il 90 % della sezione trasversale del letto di sostanze solide. In una forma di realizzazione preferenziale, nel caso del corpo cavo a tenuta di gas si tratta nella sua forma esterna di un cilindro. In un'ulteriore forma di realizzazione preferenziale, si tratta di un parallelepipedo. Le forme preferenziali di realizzazione sono caratterizzate inoltre dal fatto che, la sezione trasversale in senso perpendicolare rispetto alla direzione di flusso essenzialmente non si modifica sul reattore (preferibilmente meno del 30 %, in modo ancor più preferibile meno del 10 %). Il trovato non è tuttavia legata in linea di massima ad una forma determinata del corpo cavo a tenuta di gas e quindi del letto di sostanze solide, sono possibili anche altre geometrie a piacere, senza che la funzionalità delle disposizioni venga limitata. La superficie di fondo e superficie di copertura del corpo cavo a tenuta di gas cilindriforme sono congegnate in una forma di realizzazione preferenziale come elementi costruttivi isolanti, in cui gli elementi costruttivi isolanti possono essere anche conformati perforati e possono quindi essere permeabili ai gas. In modo isolante significa in questo contesto, che la conduttività ad alte frequenze dei materiali è trascurabile. In un'ulteriore forma di realizzazione preferenziale, la prima apertura o la seconda apertura sono disposte sulla superficie di fondo (isolante) risp. superficie di copertura (isolante) del corpo cavo a tenuta di gas, cilindriforme, risp. queste aperture sono realizzate attraverso materiali perforati nella loro totalità. In una variante preferenziale conforme al trovato, almeno un elettrodo con il corpo cavo, in particolare con la schermatura risp. il rivestimento esterno del reattore, è collegato in modo da condurre l'elettricità. In una variante preferenziale conforme al trovato, il corpo cavo o una parte del corpo cavo corrisponde essa stessa all'elettrodo conforme al trovato. In un'altra forma di realizzazione preferenziale, almeno un elettrodo rappresenta una superficie di fondo del corpo cavo cilindriforme o a parallelepipedo. Preferibilmente, questo elettrodo può essere conformato in modo permeabile ai gas o perforato. Gli elettrodi sono impiegati preferibilmente a coppie. Secondo il trovato, gli elettrodi sono alimentati poi con una tensione alternata ad alte frequenze, in cui uno degli elettrodi è denominato elettrodo freddo ed un elettrodo è denominato elettrodo caldo. Con elettrodo freddo si definisce in questo caso l'elettrodo di messa a terra. In una variante particolarmente preferita, l'elettrodo freddo è collegato in modo da condurre l'elettricità con il rivestimento esterno del corpo cavo risp. il rivestimento esterno rappresenta esso stesso l'elettrodo freddo. In un'ulteriore forma di realizzazione del trovato, sono previsti più di due elettrodi, che sono alimentati con una tensione alternata ad alte frequenze. Sono previsti preferibilmente un elettrodo caldo e più elettrodi freddi. Gli elettrodi freddi e caldi sono preferibilmente collegati con la rete di adattamento elettronica e fra i due elettrodi si trova il letto di sostanze solide o almeno una parte del letto di sostanze solide. Come elettrodi sono impiegati preferibilmente gli elettrodi a barra o a disco. In una forma di realizzazione particolarmente preferita del trovato, sono utilizzati elettrodi a disco paralleli. Gli elettrodi a disco paralleli garantiscono ai letti di sostanze solide omogenei un profilo della temperatura con gradienti ridotti, e sono quindi idonei nel modo migliore ad un riscaldamento omogeneo. Secondo il trovato gli elettrodi possono essere disposti anche in senso coassiale. Una disposizione coassiale è idonea nel modo migliore, per ridurre l'irradiazione elettromagnetica nell'ambiente. In questo caso il letto di sostanze solide si trova fra un elettrodo rivestito cilindrico esterno, che è collegato preferibilmente come elettrodo freddo, e un elettrodo interno a barra o tubolare, che funge preferibilmente da elettrodo caldo. La disposizione rappresenta quindi un condensatore cilindrico. Sebbene l'intensità del campo elettrico decrescente in senso radiale verso l'esterno porti ad un riscaldamento eterogeneo, può essere garantita attraverso processi di trasferimento del calore nel letto fisso, una costanza di temperatura sufficiente sul letto fisso. La selezione della geometria degli elettrodi, di cui sono possibili ancora ulteriori varianti, è determinata attraverso i requisiti del rispettivo processo (omogeneità di temperatura necessaria, requisiti meccanici per la disposizione, tassi di riscaldamento da conseguire ecc.). I due elettrodi sono separati preferibilmente attraverso elementi costruttivi isolanti, eventualmente perforati. Gli elettrodi sono collegati secondo il trovato con il generatore di alte frequenze, che mette a disposizione tensioni ad alte frequenze con una frequenza fra 1 e 50 MHz, mediante una rete di adattamento elettronica, la cosiddetta Matchbox. La rete di adattamento elettronica consente l'allineamento dell'impedenza variabile del letto di sostanze solide alla resistenza interna del generatore di alte frequenze, quindi una conduzione senza riflessioni dell'energia ad alta frequenza dall'alternatore al letto di sostanze solide. Quindi a differenza degli impianti a microonde convenzionali, esiste la possibilità di un riscaldamento del letto di sostanze solide altamente efficiente dal punto di vista energetico, e l'energia ad alta frequenza rilasciata può essere convertita quasi completamente in calore del processo. In particolare, si preferisce l'utilizzo di frequenze che sono rilasciate per l'impiego per i settori industriale, scientifico e medico, come ad esempio le frequenze ISM di 13,56 o 27 MHz. Preferibilmente inoltre, la disposizione contiene almeno un sensore di temperatura ottico che è collegato con un apparecchio di misurazione. Preferibilmente inoltre, nella zona di afflusso e/o nello zona del flusso di provenienza della miscela di gas si trovano dei sensori per la caratterizzazione della composizione di gas. In una variante preferita delle disposizioni, i singoli sensori e gli apparecchi di misurazione sono collegati con un personal computer con sistema di guida del processo. In una variante preferenziale del dispositivo prima dell'estremità del letto di sostanze solide è posizionato un sensore di umidità, che rileva la condizione di carico dell'adsorbente ed indica una scarica incombente del fronte di caricamento dell'acqua. A further possibility of removing certain gaseous components from a mixture consists in the reactive conversion of these substances. For this purpose, catalytic reactions are usually used. An example is the removal of traces of oxygen from a natural gas or biogas, with the use of a precious metal catalyst, which catalyzes oxidation. This process mostly takes place at an increased temperature. The device according to the invention must also serve, in a bed of solid substances, which serves for the treatment of gas mixtures, to supply efficient energy to start the desorption and reaction processes. The processes for changing the temperature are technically established, however, the heating of the solid substance beds is more complicated than the heating of the fluid media, since the thermal conduction inside the bed is usually more reduced. Thus, the heat transfer between the particles is limited, since it preferably takes place via the contact surfaces. If heat is introduced through walls or heating elements, then the heat conduction acts in a limiting manner on the boundary surfaces in the fill. Alternatively, the solids beds are heated by the flow of the carrier gas. Here, however, it is the low heat capacity of the gas that is limiting for the attainable heating rates. The concentration of the released harmful substances is coupled to the flow of the carrier gas necessary for heating. This leads in many cases to an unwanted rarefaction. For example, the subsequent catalytic oxidation of harmful organic substances, which occurs from the adsorbent by heating, can take place on the basis of the rarefaction no longer autothermally, i.e. in an energy-efficient way. Thermal regeneration with water vapor, which is often used in the case of activated carbon loaded with organic substances, is not suitable for the present gas treatment applications. Direct dielectric heating of solid media has been discussed for some years as an innovative and promising alternative to conventional processes. The essential advantage of this process is that the energy input is not coupled to a fluid auxiliary medium (eg a flow of carrier gas), but takes place directly "without the flow of substances". Until now, however, microwave heating (MW) could only be established in a few sectors. The cause of this is the fact that the homogeneity of the temperature profiles reached only for small volumes (in the range of cm <3>) is acceptable, and that for many media the penetrations of the radiation at MO are too low for a technical use. . Furthermore, water-containing matrices change their dielectric characteristics significantly, with humidity changing. Furthermore, in the context of microwaves, the possibility of energy coupling is essentially coupled to the presence of water. This means that dried materials or materials with reduced humidity cannot often be heated with microwaves. Furthermore, electromagnetic waves cannot always be coupled efficiently during the process, with the humidity of the adsorbent changing. The result is usually a reflection of the electromagnetic waves after drying of the material, so that the emitted energy no longer leads to the heating of the fixed bed. The object of the present invention is to overcome the disadvantages described according to the state of the art and to prepare a device, which allows to heat the beds of solid substances of different materials with a variable humidity and polarity, in an efficient way from the energy and homogeneously if necessary, to allow different processes initiated by thermal means, such as desorption in general, the regeneration of fixed beds used for gas drying in particular, as well as the catalytic transformations of the adsorbed substances. The aim of the invention is solved according to the independent claim. The subordinate claims include the preferred embodiments. According to the invention, a device is provided for separating the components of a gas mixture, by means of adsorption in a bed of solid substances, which comprises a gas-tight hollow body, which forms a reaction space for adsorption. , a bed of solid substances arranged in the gas-tight hollow body, which is suitable for adsorbing at least one of the gaseous components at least partially, a first opening, which is suitable for introducing the gas mixture into the gas-tight hollow body, a second opening, which is suitable for discharging the gas mixture from the gas-tight hollow body, and at least one electrode, which is connected to a high frequency (HF) generator, in which at least one electrode is a part of the hollow body at gas tightness and / or at least a part of at least one electrode is disposed within the solids bed, and in which a moisture sensor is positioned adjoining the second opening in the solids bed. The term "gas-tight" is understood here and in what follows in such a way that the flow of parasitic gas, which leaves the container unintentionally, is very small compared to the flow of gas entering through the appropriate openings. In particular, the gas flow that involuntarily leaves the container comprises less than 10%, preferably less than 3%, even more preferably less than 0.3% of the gas flow entering through the appropriate openings. According to the invention, the arrangement therefore consists of an area of the reactor, which has at least one inlet and at least one outlet for the gas flow and in which a bed of solid substances is arranged, which can at least partially adsorb at least one of the gaseous components. The solid matter bed is at least partially in the zone of influence of at least one electrode, which is again connected to a high-frequency generator. An electronic matching network is preferably arranged between at least one electrode and the high-frequency generator, which allows the variable impedance of the bed of solid substances to be aligned with the internal resistance of the high-frequency generator. Preferably, the first opening and the second opening are arranged opposite each other on the gas-tight hollow body. Means for conveying the gas mixture can be arranged on the first opening, and means for discharging the gas mixture on the second opening. The means for conveying and discharging the gas mixture are shaped in such a way that they are suitable for providing a continuous flow of gas. The first and second openings on the gas-tight hollow body essentially serve to add and remove the gas flow. Therefore, the cross section of the openings is relatively small with respect to the overall surface of the hollow body. The cross-sectional area of the first or second opening is preferably respectively 20% smaller, preferably 10% smaller, respectively, even more preferably 5% respectively smaller than the surface of the gas-tight hollow body. According to the invention, the hollow body can have further openings, for example for the introduction of sensors or the like. The gas-tight hollow body is filled with the bed of solids according to the invention at least for 50%, preferably for 70%, even more preferably for 90%. In the case of the bed of solids, it is preferably a loose bed of fixed particles. In other preferred variants, however, solid substances such as ceramic molding bodies, particularly cellular bodies, are also used. In this context, in principle, all arrangements which provide sufficient contact of the gas flow with the solid body are suitable. However, the uniform solid bed concept is then used for all options. In a preferential arrangement, at least one electrode is thus arranged in the gas-tight hollow body, which is arranged at least 50%, preferably at least 70%, even more preferably at least 90%, in the bed of solids or along the bed of solids. Therefore, according to the invention at least one electrode puts under load the bed of solid substances, along its widest spatial extension for at least 50%, preferably at least 70%, even more preferably at least 90%. In a further preferential arrangement, at least one electrode is arranged perpendicular to the axis of the reactor body. In this case at least one electrode according to the invention occupies at least 50%, preferably at least 70%, even more preferably at least 90% of the cross section of the bed of solid substances. In a preferential embodiment, in the case of the gas-tight hollow body, it is a cylinder in its external form. In a further preferred embodiment, it is a parallelepiped. The preferential embodiments are further characterized in that the cross section perpendicular to the flow direction essentially does not change on the reactor (preferably less than 30%, even more preferably less than 10%). However, the invention is not generally linked to a determined shape of the gas-tight hollow body and therefore of the bed of solid substances, other geometries as desired are also possible, without limiting the functionality of the arrangements. The bottom surface and covering surface of the cylindrical gas-tight hollow body are designed in a preferential embodiment as insulating constructive elements, in which the insulating constructive elements can also be shaped perforated and can therefore be permeable to gases. Insulating means in this context, that the high frequency conductivity of the materials is negligible. In a further preferred embodiment, the first opening or the second opening are arranged on the (insulating) base surface resp. (insulating) covering surface of the hollow body gas-tight, cylindrical, resp. these openings are made through materials perforated in their entirety. In a preferred variant according to the invention, at least one electrode with the hollow body, in particular with the shield resp. the outer casing of the reactor is connected to conduct electricity. In a preferred variant according to the invention, the hollow body or a part of the hollow body itself corresponds to the electrode according to the invention. In another preferential embodiment, at least one electrode represents a bottom surface of the cylindrical or parallelepiped hollow body. Preferably, this electrode can be gas-permeable or perforated. The electrodes are preferably used in pairs. According to the invention, the electrodes are then supplied with an alternating voltage at high frequencies, in which one of the electrodes is called a cold electrode and an electrode is called a hot electrode. In this case, the cold electrode is defined as the grounding electrode. In a particularly preferred variant, the cold electrode is connected in such a way as to conduct electricity with the outer casing of the hollow body resp. the outer jacket itself represents the cold electrode. In a further embodiment of the invention, more than two electrodes are provided, which are supplied with an alternating voltage at high frequencies. A hot electrode and several cold electrodes are preferably provided. The cold and hot electrodes are preferably connected to the electronic matching network and between the two electrodes lies the solid substance bed or at least part of the solid substance bed. The rod or disc electrodes are preferably used as electrodes. In a particularly preferred embodiment of the invention, parallel disk electrodes are used. Parallel disc electrodes ensure a temperature profile with low gradients for homogeneous solids beds and are therefore ideally suited for homogeneous heating. According to the invention, the electrodes can also be arranged in a coaxial direction. A coaxial arrangement is best suited to reduce electromagnetic radiation in the environment. In this case, the solid matter bed is located between an outer cylindrical coated electrode, which is preferably connected as a cold electrode, and an inner rod or tubular electrode, which preferably serves as a hot electrode. The arrangement therefore represents a cylindrical capacitor. Although the intensity of the electric field decreasing in the radial direction towards the outside leads to a heterogeneous heating, a sufficient temperature constancy on the fixed bed can be guaranteed through heat transfer processes in the fixed bed. The selection of the electrode geometry, of which still further variants are possible, is determined by the requirements of the respective process (necessary temperature homogeneity, mechanical requirements for the arrangement, heating rates to be achieved, etc.). The two electrodes are preferably separated by insulating construction elements, possibly perforated. The electrodes are connected according to the invention to the high-frequency generator, which provides high-frequency voltages with a frequency between 1 and 50 MHz, by means of an electronic matching network, the so-called Matchbox. The electronic matching network allows for the alignment of the variable impedance of the solids bed to the internal resistance of the high frequency generator, thus a reflection-free conduction of the high frequency energy from the alternator to the solids bed. So unlike conventional microwave systems, there is the possibility of highly energy efficient solid bed heating, and the released high frequency energy can be converted almost completely into process heat. In particular, it is preferred to use frequencies that are released for use for the industrial, scientific and medical sectors, such as the ISM frequencies of 13.56 or 27 MHz. Preferably furthermore, the arrangement contains at least one sensor of optical temperature which is connected with a measuring apparatus. Furthermore, preferably, sensors for characterizing the gas composition are located in the inflow area and / or in the area of the flow of origin of the gas mixture. In a preferred variant of the arrangements, the individual sensors and measuring devices are connected to a personal computer with process guidance system. In a preferential variant of the device, a humidity sensor is positioned before the end of the bed of solid substances, which detects the load condition of the adsorbent and indicates an impending discharge of the water loading front.

In modo opzionale nell'afflusso al reattore o nello zona d'ingresso del reattore si trova un mezzo per l'aggiunta e/o il dosaggio di un mezzo di conduzione. Il mezzo per l'introduzione di un mezzo di conduzione può essere impiegato all’avvio di un impulso termocromatografico. Come mezzo di conduzione viene utilizzata preferibilmente l'acqua. L'impulso termocromatografico non è idoneo solo per il termodesorbimento di componenti gassosi organici adsorbiti o per l'iniziazione di una reazione catalizzata. L'impulso termocromatografico può anche essere impiegato per i processi di essiccazione, quando il letto di sostanze solide non è stato caricato fino al raggiungimento della capacità di caricamento. In questo caso l'iniezione di acqua e l'impulso che si sviluppa possono condurre ad uno scarico addizionale di acqua dal letto fisso. Optionally, a means for adding and / or dosing a conducting medium is located in the reactor inflow or in the reactor inlet zone. The means for introducing a conduction medium can be used at the start of a thermochromatographic pulse. Water is preferably used as the conduction medium. The thermochromatographic pulse is not suitable only for the thermo-absorption of adsorbed organic gaseous components or for the initiation of a catalyzed reaction. The thermochromatographic pulse can also be used for drying processes, when the solid substance bed has not been loaded until the loading capacity is reached. In this case the injection of water and the impulse that develops can lead to an additional discharge of water from the fixed bed.

Come materiali del letto di sostanze solide sono utilizzate sostanze preferibilmente di adsorbimento, come il carbone attivo, la zeolite di struttura diversa o l’ossido metallico poroso, come pure miscele di questi. Essi presentano preferibilmente un'elevata porosità con ampie superfici specifiche (tipicamente più di 100 m<2>/g, in modo preferenziale più di 200 m<2>/g). In molti casi a questi materiali è miscelato un legante prima della pressatura, per conseguire una migliore stabilità meccanica. In seguito questi materiali miscelati vengono denominati tuttavia per motivi di semplificazione, componenti ad adsorbimento attivo. In una variante preferenziale per l'essiccazione di gas si tratta di zeolite idrofila, sono particolarmente preferite in questo caso la zeolite 3A, 4A, 4A, NaY e 13X. In un'altra variante preferenziale, sono utilizzati materiali idrofobi per la rimozione dei materiali idrofobi, come ad esempio i legami organici non polari dal flusso di gas. E’ particolarmente preferito qui l'impiego di un materiale del letto di sostanze solide, che contiene zeoliti Y dealluminate, con rapporto elevato di Si/Al. Nel caso di una conversione reattiva prevista dei componenti gassosi adsorbiti precedentemente è vantaggioso l'impiego di un componente catalizzatore addizionale nel letto di sostanze solide. Come catalizzatori sono impiegati ad esempio i metalli preziosi, preferibilmente il platino, o la perovskite o altri materiali ossidici. I catalizzatori sono preferibilmente applicati su materiali vettori porosi. Questi materiali porosi presentano tipicamente una porosità fra 0,2 e 0,7. La sostanza solida, che è utilizzata come adsorbente e/o come catalizzatore, è in particolare un granulato o altro materiale sfuso, dove i diametri dei grani si trovano preferibilmente nell'ambito millimetrico. Secondo il trovato sono particolarmente adatte le dimensioni dei grani nell'ambito da 0,1 fino a 10 mm, preferibilmente da 1 fino a 5 mm, in modo ancor più preferibile da 1 fino a 3 mm. Preferibilmente, un componente gassoso inorganico o organico viene rimosso dalla miscela di gas. Ad esempio possono essere rimossi dalle miscele di gas da purificare l'anidride carbonica, l'ossigeno o i composti solforici. In modo particolarmente preferito, il dispositivo conforme al trovato è impiegato per l'essiccazione delle miscele di gas. La sostanza rimossa in modo particolarmente preferito è pertanto l'acqua. La rigenerazione dell'adsorbente può avvenire per esempio mediante onde radio, in cui può essere conseguita una riduzione della pressione. In questa forma di realizzazione del trovato, il dispositivo comprende ulteriormente un mezzo per la produzione di onde radio. Il dispositivo descritto oltrepassando lo stato della tecnica permette una serie di opzioni applicative, di cui alcune vengono descritte in modo esemplare in seguito, per descrivere la funzione del dispositivo e il ruolo dei singoli componenti più in dettaglio. É inteso, che questo trovato non è limitata ai dispositivi, composizioni e condizioni specifici, come sono descritti qui, poiché questi ultimi possono variare. É inteso inoltre, che la terminologia utilizzata al presente serve esclusivamente allo scopo della descrizione delle forme di realizzazione particolari, e non deve delimitare l'estensione di protezione del trovato. Come utilizzata al presente nella specificazione comprensiva delle rivendicazioni pendenti, le forme di parola al singolare, come per esempio "uno", "una", "il", "la“ racchiudono la corrispondenza al plurale, se il contesto non prestabilisce in modo inequivocabile qualcosa di diverso. Ad esempio il riferimento ad "un mezzo per il dosaggio di un mezzo di conduzione“ contiene un singolo mezzo o più mezzi, che possono di nuovo essere identici o diversi. Il dispositivo permette modi diversi di immissione energetica e in particolare il riscaldamento del letto fisso e la realizzazione di profili della temperatura diversi. In particolare, è possibile riscaldare il letto fisso rispetto alle alternative secondo lo stato della tecnica in modo omogeneo e non collegato al gas vettore, in cui possono essere trattati anche volumi tecnicamente rilevanti nella scala del litro e del metro cubo. Il volume del letto delle sostanze solide in un dispositivo conforme al trovato ammonta preferibilmente da 0,001 fino a 100 metri cubi, preferibilmente da 0,01 fino a 10 metri cubi. Inoltre è tuttavia possibile anche come opzione, come già descritto, avviare con l'iniezione di un mezzo di conduzione, un impulso di flusso di sostanze -temperatura accoppiato che attraversa il letto fisso, un cosiddetto impulso termocromatografico. A tale scopo, è avviato nel flusso di gas un mezzo di conduzione, preferibilmente acqua, ed almeno parzialmente adsorbito sul materiale del letto fisso. Ciò conduce ad un adsorbimento intensificato dell’energia ad alte frequenze nella corrispondente zona del letto fisso, il che porta di nuovo ad un riscaldamento intensificato. In tal modo, si perviene al desorbimento del mezzo di conduzione e all'ulteriore trasferimento con il flusso di gas. Se si raggiungono zone del letto fisso più fredde, allora avviene nuovamente un adsorbimento e un surriscaldamento locale. Questo processo prosegue continuamente, finché l'impulso termocromatografico ha percorso il letto fisso e raggiunge l'uscita del reattore. L'aumento selettivo della temperatura consente di conseguire i processi desiderati per via termica, come ad esempio la rigenerazione del letto fisso nel caso dell'essiccazione di gas, o la separazione dei gas di adsorbimento e la conversione catalitica dei componenti gassosi adsorbiti, in modo altamente efficiente dal punto di vista energetico. As materials of the bed of solid substances, preferably adsorption substances are used, such as activated carbon, zeolite of different structure or porous metal oxide, as well as mixtures of these. They preferably have a high porosity with large specific surfaces (typically more than 100 m <2> / g, preferably more than 200 m <2> / g). In many cases, a binder is mixed with these materials before pressing to achieve better mechanical stability. In the following, however, these mixed materials are referred to as active adsorption components for reasons of simplification. In a preferred variant for gas drying it is hydrophilic zeolite, the zeolite 3A, 4A, 4A, NaY and 13X are particularly preferred in this case. In another preferred variant, hydrophobic materials are used for the removal of hydrophobic materials, such as for example non-polar organic bonds from the gas stream. Particularly preferred here is the use of a bed material of solid substances, which contains dealluminated Y zeolites, with a high ratio of Si / Al. In the case of an expected reactive conversion of the previously adsorbed gaseous components, it is advantageous to use an additional catalyst component in the solid substance bed. For example, precious metals are used as catalysts, preferably platinum, or perovskite or other oxidic materials. The catalysts are preferably applied to porous carrier materials. These porous materials typically have a porosity between 0.2 and 0.7. The solid substance, which is used as an adsorbent and / or as a catalyst, is in particular a granulate or other bulk material, where the grain diameters are preferably within the millimeter range. According to the invention, grain sizes in the range from 0.1 to 10 mm, preferably from 1 to 5 mm, and even more preferably from 1 to 3 mm, are particularly suitable. Preferably, an inorganic or organic gaseous component is removed from the gas mixture. For example, carbon dioxide, oxygen or sulfur compounds can be removed from gas mixtures to be purified. In a particularly preferred way, the device according to the invention is used for drying gas mixtures. The substance most preferably removed is therefore water. The regeneration of the adsorbent can take place for example by radio waves, in which a pressure reduction can be achieved. In this embodiment of the invention, the device further comprises a means for producing radio waves. The device described going beyond the state of the art allows a series of application options, some of which are described in an exemplary way below, to describe the function of the device and the role of the individual components in more detail. It is understood that this invention is not limited to specific devices, compositions and conditions, as described herein, since the latter may vary. It is further understood that the terminology used herein serves exclusively for the purpose of describing the particular embodiments, and must not delimit the scope of protection of the invention. As used herein in the specification including the pending claims, the word forms in the singular, such as "one", "a", "the", "la" enclose the correspondence in the plural, if the context does not unambiguously predict something different For example the reference to "a medium for dosing a conducting medium" contains a single medium or several mediums, which may again be identical or different. The device allows different ways of energy input and in particular the heating of the fixed bed and the creation of different temperature profiles. In particular, it is possible to heat the fixed bed with respect to the alternatives according to the state of the art in a homogeneous way and not connected to the carrier gas, in which also technically relevant volumes in the liter and cubic meter scale can be treated. The volume of the bed of solid substances in a device according to the invention is preferably from 0.001 to 100 cubic meters, preferably from 0.01 to 10 cubic meters. It is however also possible as an option, as already described, to initiate by the injection of a conduction medium, a coupled substance flow pulse passing through the fixed bed, a so-called thermochromatographic pulse. For this purpose, a conducting medium, preferably water, and at least partially adsorbed on the material of the fixed bed, is introduced into the gas flow. This leads to an intensified adsorption of energy at high frequencies in the corresponding area of the fixed bed, which again leads to intensified heating. In this way, desorption of the conducting medium and further transfer with the gas flow is achieved. If colder areas of the fixed bed are reached, then adsorption and local overheating occurs again. This process continues continuously, until the thermochromatographic pulse has passed through the fixed bed and reaches the outlet of the reactor. The selective increase in temperature makes it possible to achieve the desired processes by thermal means, such as the regeneration of the fixed bed in the case of gas drying, or the separation of the adsorption gases and the catalytic conversion of the adsorbed gaseous components, so highly energy efficient.

Breve descrizione delle figure Brief description of the figures

Figura 1 Dispositivo conforme al trovato per il trattamento dei gas, in particolare per l'essiccazione dei gas naturali o biogas. Figure 1 Device according to the invention for the treatment of gases, in particular for the drying of natural gas or biogas.

Figura 2 Geometrie degli elettrodi preferenziali per la realizzazione del riscaldamento dielettrico di un letto di sostanze solide. Figure 2 Geometries of the preferred electrodes for the realization of the dielectric heating of a bed of solid substances.

Figura 3a Essiccazione di gas sopra un letto di sostanze solide della zeolite 13X, a temperatura ambiente. Figure 3a Drying of gas over a bed of solids of zeolite 13X, at room temperature.

Figura 3b Rigenerazione termica del letto fisso (zeolite 13X) mediante riscaldamento ad alte frequenze. Figure 3b Thermal regeneration of the fixed bed (zeolite 13X) by high frequency heating.

Figura 4a Essiccazione di gas sopra un letto sfuso di zeolite NaY, a temperatura ambiente. Figura 4b Rigenerazione termica del letto fisso (zeolite NaY) mediante riscaldamento ad alte frequenze. Figure 4a Gas drying over a bulk bed of NaY zeolite, at room temperature. Figure 4b Thermal regeneration of the fixed bed (NaY zeolite) by high frequency heating.

Un esempio di realizzazione per la disposizione conforme al trovato è contenuto in Figura 1. La Figura 1 mostra un dispositivo conforme al trovato, per l'essiccazione di gas con i seguenti componenti. Un corpo cavo 1 parallelepipedo è riempito con un letto di sostanze solide 4. Attraverso una prima apertura 2, una miscela di gas scorre nel letto di sostanze solide 4. Attraverso una seconda apertura 3, il gas essiccato lascia il corpo cavo 1. Un elettrodo 6 caldo è posizionato nel centro del letto di sostanze solide 4, lungo l'asse longitudinale del corpo cavo 1. Un elettrodo freddo 5 rappresenta parzialmente il rivestimento esterno del corpo cavo 1 parallelepipedo. Come superficie di fondo e superficie di copertura del parallelepipedo, sono disposti gli elementi costruttivi perforati 14, che isolano uno contro l'altro gli elettrodi 5 e 6. Gli elettrodi 5 e 6 sono collegati mediante una rete di adattamento elettronica 7, con un generatore d'alte frequenze 8 per l'alimentazione di tensione ad alte frequenze. Mediante un sensore di temperatura ottico 9, che è collegato con un apparecchio di misurazione 10, viene controllata la temperatura nel letto di sostanze solide 4. Prima della seconda apertura 3, poco prima che il gas lasci nuovamente il letto di sostanze solide 4, è posizionato un sensore di umidità 15. I sensori per la caratterizzazione della composizione di gas 12 sono previsti sia nell'afflusso come pure nel flusso di provenienza del gas. I singoli sensori e gli apparecchi di misurazione sono collegati con un personal computer 13 con sistema di guida del processo. Un mezzo per il dosaggio di un mezzo di conduzione 11, per l'iniziazione di un impulso termocromatografico, è disposto all'inizio del letto di sostanze solide 4. La Figura 2 mostra le geometrie degli elettrodi preferenziali, per la realizzazione del riscaldamento dielettrico del letto di sostanze solide 4. Gli elettrodi a disco paralleli possono essere disposti in senso parallelo alla direzione di flusso. In questo caso, l'elettrodo caldo 6 è disposto nel letto di sostanze solide. Il rivestimento esterno del corpo cavo 1 rappresenta parzialmente l'elettrodo freddo 5 (Figura 2a). La Figura 2b mostra una variante alternativa. Gli elettrodi a disco paralleli sono disposti in senso verticale alla direzione di flusso, il letto di sostanze solide 4 è posizionato fra gli elettrodi. Il flusso di gas raggiunge e lascia il letto di sostanze solide 4, scorrendo attraverso gli elettrodi 5 e 6. Inoltre, gli elettrodi 5 e 6 sono conformati in modo permeabile ai gas risp. perforati. Gli elettrodi a disco paralleli garantiscono ai letti di sostanze solide omogenei un profilo della temperatura con gradienti ridotti, e sono quindi idonei nel modo migliore per un riscaldamento omogeneo. In un'ulteriore forma di realizzazione, gli elettrodi sono disposti in senso coassiale (Figura 2c). L'elettrodo caldo, a barra o tubolare 6 è racchiuso in questo caso dall'elettrodo rivestito freddo 5. Il letto di sostanze solide 4 si trova fra l'elettrodo rivestito 5 e l'elettrodo interno 6. Una disposizione coassiale di questa struttura è adatta nel modo migliore, per ridurre l'irradiazione elettromagnetica nell'ambiente. An example of embodiment for the arrangement according to the invention is contained in Figure 1. Figure 1 shows a device according to the invention, for drying gas with the following components. A hollow body 1 parallelepiped is filled with a bed of solids 4. Through a first opening 2, a gas mixture flows into the bed of solid substances 4. Through a second opening 3, the dried gas leaves the hollow body 1. An electrode 6 is positioned in the center of the bed of solid substances 4, along the longitudinal axis of the hollow body 1. A cold electrode 5 partially represents the outer covering of the hollow parallelepiped body 1. The perforated construction elements 14 are arranged as the bottom surface and the covering surface of the parallelepiped, which isolate the electrodes 5 and 6 against each other. The electrodes 5 and 6 are connected by means of an electronic adaptation network 7, with a generator high frequency 8 for high frequency voltage supply. By means of an optical temperature sensor 9, which is connected to a measuring device 10, the temperature in the solids bed 4 is monitored. Before the second opening 3, just before the gas leaves the solids bed 4 again, it is a humidity sensor 15 is positioned. The sensors for characterizing the gas composition 12 are provided both in the inflow as well as in the flow of origin of the gas. The individual sensors and measuring devices are connected to a personal computer 13 with process guidance system. A means for dosing a conduction medium 11, for the initiation of a thermochromatographic pulse, is arranged at the beginning of the bed of solid substances 4. Figure 2 shows the geometries of the preferential electrodes, for the realization of the dielectric heating of the solid matter bed 4. Parallel disc electrodes can be arranged parallel to the flow direction. In this case, the hot electrode 6 is arranged in the bed of solid substances. The outer covering of the hollow body 1 partially represents the cold electrode 5 (Figure 2a). Figure 2b shows an alternative variant. The parallel disc electrodes are arranged vertically to the flow direction, the solid substance bed 4 is positioned between the electrodes. The gas flow reaches and leaves the bed of solids 4, flowing through the electrodes 5 and 6. Furthermore, the electrodes 5 and 6 are shaped in a gas permeable manner resp. perforated. Parallel disc electrodes provide homogeneous solids beds with a temperature profile with low gradients, and are therefore ideally suited for homogeneous heating. In a further embodiment, the electrodes are arranged coaxially (Figure 2c). The hot, rod or tubular electrode 6 is enclosed in this case by the cold coated electrode 5. The solid matter bed 4 is located between the coated electrode 5 and the inner electrode 6. A coaxial arrangement of this structure is suitable in the best way, to reduce electromagnetic irradiation in the environment.

Esempio di applicazione 1 Application example 1

Nell'esempio di applicazione 1, il dispositivo è utilizzato per questo, per essiccare un flusso di gas in un certo periodo e successivamente il letto adsorbente, che è composto da una zeolite di tipo 13X, di rigenerare per via termica attraverso il riscaldamento omogeneo per mezzo di energia ad alte frequenze. La Figura 3 mostra i risultati. Nella prova di laboratorio sono state impiegati 0,8 g della zeolite 13X con una grossezza dei grani fra 1 e 3 mm. La zeolite è stata caricata sul flusso di gas, fino ad un'umidità media di 6,4 Ma.-%, mediante ciò un flusso di gas essiccato ha lasciato il letto (Figura 3a). Nel presente caso, il letto è stato fatto parzialmente traboccare, per poter osservare meglio il desorbimento. Questo modo di procedere differisce da quello che è da preferire nella pratica dell'essiccazione dei gas. Qui, un passaggio del letto fisso dovrebbe essere perseguito con un contatto possibilmente buono fra il flusso di gas da essiccare e le particelle adsorbenti. Il leggero aumento della temperatura nel caso dell'essiccazione è da ricondurre al calore di adsorbimento dell'acqua sulla zeolite. La grandezza m rappresenta il flusso di massa dell'acqua, TCampioneindica la temperatura del campione su un punto di misurazione nel centro del letto di sostanze solide. La differenza fra il valore di ingresso mprimae mdopo, corrisponde quindi all'efficienza di essiccazione. Durante la fase di rigenerazione (essiccazione termica del letto fisso), il campione è riscaldato mediante onde radio (potenza complessiva del sistema ca. 100 W, perdite elevate a causa della piccolezza dell'apparecchiatura). L'aumento della temperatura è stato uniforme sul campione, ed è stato raggiunto in modo relativamente rapido un valore soglia di ca. 150°C (Figura 3b). A questa temperatura sono risultati uno scarico di acqua efficiente dal letto fisso ed un'essiccazione rigenerativa dell'adsorbente 13X, che può essere impiegato ancora ulteriormente per l'essiccazione di gas. Nel caso di questa prova, l'umidità residua della zeolite ammontava a ca.1,6 Ma.-%. In application example 1, the device is used for this, to dry a gas flow over a certain period and subsequently the adsorbent bed, which is composed of a 13X type zeolite, to regenerate thermally through homogeneous heating for medium of high frequency energy. Figure 3 shows the results. In the laboratory test 0.8 g of zeolite 13X were used with a grain size between 1 and 3 mm. The zeolite was loaded onto the gas stream, up to an average humidity of 6.4 Ma .-%, whereby a dried gas stream left the bed (Figure 3a). In the present case, the bed was partially overflowed, in order to better observe the desorption. This procedure differs from that which is to be preferred in the practice of gas drying. Here, a fixed bed passage should be pursued with as good a contact as possible between the flow of gas to be dried and the adsorbent particles. The slight increase in temperature in the case of drying is due to the adsorption heat of the water on the zeolite. The quantity m represents the mass flow of water, Tsample indicates the temperature of the sample at a measurement point in the center of the solid bed. The difference between the input value mbefore and mdopo therefore corresponds to the drying efficiency. During the regeneration phase (thermal drying of the fixed bed), the sample is heated by radio waves (total system power approx. 100 W, high losses due to the smallness of the equipment). The temperature rise was uniform across the sample, and a threshold value of approx. 150 ° C (Figure 3b). At this temperature, an efficient water discharge from the fixed bed and a regenerative drying of the adsorbent 13X resulted, which can be used still further for gas drying. In the case of this test, the residual moisture of the zeolite amounted to approximately 1.6 Ma .-%.

Esempio di applicazione 2 Application example 2

Nell'esempio di applicazione 2 è impiegato ugualmente il dispositivo conforme al trovato, per deumidificare un flusso di gas e rigenerare l'adsorbente dopo la scarica dell'acqua, sulla base del raggiungimento della capacità di caricamento dell'adsorbente per via termica. In questo esempio la rigenerazione è realizzata con l’avvio di un impulso termocromatografico. La Figura 4 mostra i risultati. In questo caso è stata caricata una zeolite NaY (5,7 g, grossezza dei grani da 1 a 2 mm) a temperatura ambiente. Il caricamento terminale ammontava a ca.26 Ma.-%. La Figura 4a mostra chiaramente l'efficiente essiccazione, finché dopo il raggiungimento della capacità di caricamento a ca. 800 min, è da registare la scarica dell'acqua e viene raggiunta l'umidità di ingresso anche all'uscita del reattore. L'aumento leggero delle temperature di più punti di misurazione, nel letto di sostanze solide intorno a 5 fino a 10 K è da ricondurre di nuovo all'entalpia di adsorbimento che si sta sprigionando. Gli indici di temperatura contrassegnano la posizione dei sensori nel letto fisso, nella direzione di flusso. L'aumento successivo delle temperature con il calore di adsorbimento caratterizza il progredire del fronte d'acqua nel letto zeolitico. La rigenerazione dell'adsorbente avviene con onde radio, dove all'inizio del letto fisso si sviluppa un impulso termocromatografico, che percorre come fronte di temperatura il riporto. L'aumento della temperatura selettivo nell'impulso (ca. 100 K sui due primi punti di misurazione, rappresentati in Figura 4b) consente un’essiccazione del letto fisso particolarmente efficiente dal punto di vista energetico. L'umidità residua centrale della zeolite dopo l'essiccazione ammontava a 1,5 Ma.-%, il che permette un'ulteriore essiccazione di gas. All'occorrenza, possono essere ottenute anche umidità residue più basse dell'adsorbente. In the application example 2 the device according to the invention is also used to dehumidify a gas flow and regenerate the adsorbent after the water has been discharged, on the basis of reaching the loading capacity of the adsorbent by thermal means. In this example, the regeneration is carried out by starting a thermochromatographic pulse. Figure 4 shows the results. In this case, a NaY zeolite (5.7 g, grain size 1 to 2 mm) was loaded at room temperature. Terminal loading amounted to approx. 26 Ma .-%. Figure 4a clearly shows the efficient drying, until after reaching the loading capacity at approx. 800 min, the water discharge is to be recorded and the inlet humidity is also reached at the reactor outlet. The slight increase in temperatures of several measuring points in the solids bed around 5 to 10 K is again due to the resulting adsorption enthalpy. The temperature indices mark the position of the sensors in the fixed bed, in the direction of flow. The subsequent increase in temperatures with the heat of adsorption characterizes the progress of the water front in the zeolite bed. The regeneration of the adsorbent takes place with radio waves, where a thermochromatographic impulse develops at the beginning of the fixed bed, which runs through the carryover as a temperature front. The selective temperature increase in the pulse (approx. 100 K on the first two measurement points, represented in Figure 4b) allows a particularly energy-efficient drying of the fixed bed. The central residual moisture of the zeolite after drying amounted to 1.5 Ma .-%, which allows for further gas drying. If necessary, even lower residual moisture of the adsorbent can be obtained.

Elenco dei riferimenti List of references

1 Corpi cavi 1 Hollow bodies

2 prima apertura 2 first opening

3 seconda apertura 3 second opening

4 Letto di sostanze solide 4 Solids bed

5 elettrodo freddo 5 cold electrode

6 elettrodo caldo 6 hot electrode

7 rete di adattamento elettronica 7 electronic adaptation network

8 generatore di alte frequenze 8 high frequency generator

9 sensore di temperatura ottico 9 optical temperature sensor

10 Apparecchio di misurazione 10 Measuring device

11 Mezzi per il dosaggio di un mezzo di conduzione 11 Means for dosing a conducting medium

12 Sensore per la caratterizzazione della composizione di gas 12 Sensor for the characterization of the gas composition

13 Personal computer 13 Personal computer

14 elementi costruttivi perforati 14 perforated construction elements

15 Sensore di umidità 15 Humidity sensor

m Flusso di massa dell'acqua m Mass flow of water

<T>Campione<temperatura del campione><T> Sample <sample temperature>

Claims

Claims 1.- Device for the separation of the components of a gas mixture, by adsorption on a bed of solid substances, and the possibility of thermal regeneration of the bed of solid substances including: - a hollow body (1), which forms a space for adsorption, - a bed of solid substances (4) arranged in the hollow body (1), which is suitable for adsorbing at least one of the gaseous components, at least partially, - a first opening (2), which is suitable for introducing the gas mixture into the hollow body (1), - a second opening (3), which is suitable for discharging the gas mixture from the hollow body (1) and - at least an electrode (5, 6), which is connected to a high frequency (HF) generator (8) with a frequency between 1 and 50 MHz, characterized in that at least one electrode (5, 6) forms at least a part of the gas-tight hollow body (1) and / or is connected to the latter so as to conduct electricity and / or at least a part of at least an electrode (5, 6) is arranged inside the bed of solids (4) and that a humidity sensor (15) is positioned adjacent to the second opening (3), in the bed of solids (4). 2.- Device according to Claim 1, characterized in that the bed of solid substances (4) fills the gas-tight hollow body (1) at least by 50%, preferably by 70%, even more preferably for 90%. 3.- Device according to one of the preceding claims, characterized in that the first opening (2) and the second opening (3) are arranged opposite each other on the gas-tight hollow body (1). 4.- Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one means for conveying the gas mixture is arranged on the first opening (2). 5.- Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one means for discharging the gas mixture is arranged on the second opening (3). 6. A device according to Claim 4 or Claim 5, characterized in that the means for conveying and the means for discharging the gas mixture are shaped to provide a continuous gas flow. 7.- Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one electrode (5, 6) puts under load the bed of solid substances (4) along its widest spatial extension for at least 50%, preferably at least for 70%, even more preferably at least 90%. 8.- Device according to one of the preceding claims, characterized in that the gas-tight hollow body (1) is shaped as a cylinder or parallelepiped. 9. A device according to Claim 8, characterized in that at least one electrode (5, 6) forms the bottom surface of the cylindrical hollow body or parallelepiped (1). 10.- Device after Claim 8 or 9, characterized in that at least one electrode (5, 6) is gas permeable and / or perforated. 11. Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one electrode (5, 6) is connected to a means for supplying a voltage at high frequencies. 12.- Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one electrode (5, 6) is a disk electrode. 13. Device according to one of claims 1 to 12, characterized in that at least one electrode (5, 6) is a rod electrode. 14.- Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device has two electrodes (5, 6). 15. A device according to Claim 14, characterized in that one of the two electrodes is a cold ground electrode (5) and one of the two electrodes is a hot electrode (6). 16.- Device according to Claim 14 or 15, characterized in that the electrodes (5, 6) are arranged in a parallel direction. 17. Device according to claim 14 or 15, characterized in that the electrodes (5, 6) are arranged in a coaxial direction. 18. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device has more than two electrodes (5, 6). 19.- Device according to claim 18, characterized in that the device has a hot electrode (6) and several cold electrodes (5). 20.- Device according to one of claims 15 to 19, characterized in that the cold electrode (5) is connected in such a way as to conduct electricity with the hollow body (1). 21.- Device according to one of claims 15 to 20, characterized in that the cold electrode (5) is at least 50%, preferably at least 70%, even more preferably at least 90% of the hollow body a gas seal (1) itself. 22.- Device according to one of the preceding claims, characterized in that an optical temperature sensor (9) is arranged in the solid substance bed (4). 23. Device according to claim 22, characterized in that the optical temperature sensor (9) is connected to a measuring apparatus (10). 24. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a sensor (12) for characterizing the gas mixture is arranged on the first opening (2) and / or on the second opening (3) in the gas flow. 25.- Device according to one of the preceding claims, characterized in that the high frequency generator (8) prepares a voltage with a frequency of 13.56 or 27 MHz. 26.- Device according to one of the preceding claims, characterized in that a means for adding a conduction medium (11) is arranged adjacent to the first opening (2), for the initiation of a thermochromatographic pulse. 27.- Device according to claim 26, characterized in that the conduction medium (11) is water. 28.- Device according to one of the preceding claims, characterized in that the bed of solid substances (4) is an adsorbent material, preferably activated carbon, zeolite of different structure, porous metal oxide or mixtures thereof. 29.- Device according to claim 28, characterized in that the adsorbent material is hydrophilic, preferably a hydrophilic zeolite, in particular zeolite 3A, zeolite 4A, zeolite NaY or zeolite 13X. 30.- Device according to claim 28, characterized in that the adsorbent material is hydrophobic, preferably a dealluminated Y zeolite, with a high Si / Al ratio. 31.- Device according to one of claims 28 to 30, characterized in that the adsorbent material has a high porosity with specific surfaces larger than 100 m <2> / g, preferably larger than 200 m <2> / g . 32.- Device according to one of claims 28 to 31, characterized in that the adsorbent material is bulk material, with a grain size ranging from 0.1 to 10 mm, preferably from 1 to 5 mm, in a manner that more preferable from 1 to 3 mm. 33.- Device according to one of the preceding claims, characterized in that the component adsorbed by the gas flow is an inorganic or organic gas, preferably carbon dioxide, oxygen, volatile organic bonds or sulfuric compounds and / or water. 34.- Device according to one of the preceding claims, characterized in that the bed of solid substances (4) contains a catalyst. 35. Device according to claim 34, characterized in that the catalyst is a precious metal, preferably platinum or palladium, or a perovskite. 36.- Device according to claim 34 or 35, characterized in that the catalyst is applied on porous carrier materials with a porosity between 0.2 and 0.7. 37.- Device according to one of the preceding claims, characterized in that the volume of the bed of solid substances (4) amounts from 0.001 to 100 cubic meters, preferably <0.01 to 10 cubic meters, even more so preferable from 0.1 to 10 cubic meters.>