JP2004531377A - 水分を負荷されたプロセス空気を再生するための方法及びこの方法を実施するための装置 - Google Patents

Abstract

水分を負荷された乾燥カートリッジを再生するための方法が記載されており、この方法では、大気が、２２０〜３００°Ｃに加熱され、再生すべき乾燥カートリッジ（２４ａ，２４ｂ）に供給される。引き続く乾燥カートリッジ（２４ａ，２４ｂ）の再冷却は、乾燥されたプロセス空気から分岐させられた部分空気流により行なわれる。更に、この方法を実施するために適した装置が記載されている。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念による水分を負荷された乾燥カートリッジを再生するための方法並びに請求項５によるこの方法を実施するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多数の製造プロセスにおいては、特に合成物質処理においては、初期製品及び／又は中間製品が、次処理の前に乾燥されなければならない。この場合、乾燥工程のために使用されるプロセス空気は、初期製品及び／又は中間製品から除去された水分を蓄積される。基本的に、このようにして生じる水分を負荷された暖かいプロセス空気は、確かに未処理で環境へと放出され、新鮮空気によって置換され得る。しかしながら、エネルギ需給関係に鑑み、またこれによりコストの理由からも、このような解決策は除外される。
【０００３】
合成物質顆粒を処理する場合は、−上で既に言及したように−合成物質顆粒を処理又は次処理の前に乾燥することが必要である。これは、合成物質顆粒をこのために設けられた容器内を貫流する乾燥した温風（プロセス空気）によって行なわれ、この空気は、水分を先ず吸収し、次に、引き続き再び吸収された水分から解放されなければならない。
【０００４】
これについて、水分を蓄積されたプロセス空気は、除湿のために、再生プロセスに支配される。この場合、除湿は、分子篩を備えている乾燥カートリッジ内で行なわれ、これらの乾燥カートリッジ内では、連行される水分がプロセス空気に吸着される。
【０００５】
基本的に、このような複数の平行に接続されている乾燥カートリッジが使用される。少なくとも１つの乾燥カートリッジが乾燥段階で作業している間、同時に、並行に接続された１つ又は複数の乾燥カートリッジは、この乾燥カートリッジ内で吸着される水分から解放され、これにより新しい乾燥段階のために再生される。
【０００６】
従来技術によれば、例えば、乾燥カートリッジの再生をいわゆる直流の原理で行なうこと、即ち、乾燥カートリッジ内の流動方向が、プロセス空気のための乾燥段階で、また乾燥カートリッジの再生段階で常に同方向にされていることが公知である。
【０００７】
いわゆる逆流の原理では、乾燥カートリッジの再生中の乾燥カートリッジ内での流動方向は、乾燥プロセス中の流動方向とは反対にされている。
【０００８】
逆流の原理の利点は、明らかに僅かな再生中のエネルギ消費にある。乾燥プロセス中の乾燥カートリッジが、プロセス空気からの水分を吸収している間、この乾燥カートリッジは、流動方向に連続的に漸進的に加湿される。流動方向に移動する「湿った／乾燥した」の分岐前線が生じる。このようにして生じる乾燥カートリッジを経て移動する「湿った／乾燥した」の分岐前線が、乾燥カートリッジの端部に到達するまでの適当な時に、乾燥すべきプロセス空気の流動は、安全帯域もしくはバッファ帯域を確保して、他の乾燥カートリッジへと切り替えられなければならない。このようにして、時間的な中断を有することなく、乾燥した帯域が使用可能であり、従って、連続的な中断のない乾燥プロセスが進行し得ることが保証されている。
【０００９】
逆流−再生においては、未だ残留する乾燥カートリッジの乾燥した領域が、今や、出発点として利用され、この出発点から、接続する完全に湿った乾燥カートリッジの領域も、連続的に一貫して前述の乾燥カートリッジの加湿とは逆方向に再び乾燥される。「湿った／乾燥した」の分岐前線は、今や、その元の運動方向とは反対に戻るように移動する。
【００１０】
これに対して、予め説明した直流再生においては、当初残留する乾燥した乾燥カートリッジの領域が、「湿った／乾燥した」の分岐前線によって飲み込まれ、先ずもう一度、「湿った／乾燥した」の分岐前線の流動方向で前方に接続された乾燥カートリッジの領域からの水分を吸収する。
【００１１】
最後に、部分的に、「バイパス方法」も適用され、この方法では、乾燥カートリッジの再生が、全時間にわたってプロセス空気の部分量によって行なわれる。この場合、プロセス空気の約１５〜２０％が、主流から分岐させられ、約２２０〜３００°Ｃに加熱され、再生すべき乾燥カートリッジに供給される。乾燥プロセスの終了後、再生すべき乾燥カートリッジに付設されたヒータは遮断され、分岐させられたプロセス空気の空気流によって、再生された乾燥カートリッジは、約６０°Ｃに冷却される。このようにして十分に温度が低下させられた場合に始めて、再生すべき乾燥カートリッジ内の分子篩は、再び完全に有効となる。この場合、もちろん、恒常的に流出するプロセス空気の部分量は、新鮮空気として循環回路内へと収容されなければならず、従って、プロセス空気は、ある程度の規模で付加的に水分を負荷され、乾燥プロセス中にある乾燥カートリッジは、急速に水分で飽和させられる。
【００１２】
従来技術が知らしめるように、再生の機能性及び効率を改善する多くの努力がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の基本にある課題は、できるだけ僅かな機器の費用で、比較的僅かなエネルギの消費でも最適な乾燥カートリッジの再生を可能にする、乾燥カートリッジのための再生方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この解決は、請求項１の特徴によって行なわれる。
【００１５】
この方法の有利な形態は、後続の従属請求項から分かる。
【００１６】
方法を実施するための有利な装置は、請求項５並びに帰属する従属請求項から分かる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明を、以下で、図面の図に関連させて詳細に説明する。
【００１８】
図１において、縁取りされた右側の領域１０は、乾燥容器１２を示し、この乾燥容器には、その下の領域において、ヒータ１１から来るプロセス空気が供給される。プロセス空気は、乾燥すべき顆粒を貫流し、乾燥容器１２の上の領域においてこの乾燥容器から再び流出する。その際、フィルタ１３を介して、プロセス空気は送風機１４に達し、そこから、プロセス空気は、乾燥領域２０へと更に導かれる。
【００１９】
プロセス空気のためのこの乾燥領域２０には、少なくとも２つの乾燥カートリッジ２４ａ及び２４ｂが配設されており、これらの乾燥カートリッジには、弁２２ａもしくは２２ｂを介して、乾燥すべきプロセス空気が供給され得る。
【００２０】
第１の段階では、乾燥カートリッジ２４ｂに、弁２２ｂを介して乾燥すべきもしくは除湿すべきプロセス空気が供給される。乾燥カートリッジ２４ｂ内に配設された分子篩を貫流している間、プロセス空気内に含有された水分は、分子篩内に吸着される。分子篩内には、完全に湿らされた入口領域と引き続く乾燥した領域とが存在する。
【００２１】
この場合、「湿った／乾燥した」の分岐前線は、連続的に、乾燥カートリッジ２４ｂの流入領域から流出領域へと移動する。
【００２２】
同時に行なわれる乾燥カートリッジ２４ａ内での乾燥工程の間、第１の方法段階では、送風機２１により、弁２３ａ及びヒータ２５ａを介して高温の大気が供給される。ヒータ２５ａにより約２２０〜３００°Ｃに加熱された新鮮空気は、再生すべき乾燥カートリッジ２４ａに、プロセス空気の流動方向とは逆方向に、下から上へと移動する「湿った／乾燥した」の分岐前線が乾燥カートリッジ２４ａの上の領域に達するまでの間、供給される。「湿った／乾燥した」の分岐前線が乾燥カートリッジ２４ａの上の領域に達した場合、第２の方法段階が導入される。ヒータ２５ａは遮断され、弁２３ａは、今や、約６０°Ｃの乾燥されたプロセス空気が乾燥カートリッジ２４ａの再乾燥及び冷却のために、再生すべきこの乾燥カートリッジ２４ａ内へと導入され、しかも、乾燥すべきプロセス空気のために定められている方向とは反対に導入されるように逆転される。
【００２３】
上で述べた進行においては、プロセス空気のための乾燥プロセス中にある乾燥カートリッジ２４ｂの「湿った／乾燥した」の分岐前線が、その流出領域に達するまでの適当な時に、弁２２ａ，２２ｂ，２３ａ、及び２３ｂが、乾燥すべきプロセス空気がもはや乾燥カートリッジ２４ｂにではなく、予め再生された他方の乾燥カートリッジ２４ａに供給され、今や、この乾燥カートリッジを上から下へと貫流するように制御されることが重要である。
【００２４】
予め述べた工程は、今や、乾燥カートリッジ２４ｂと２４ａとの間で交換される役割と共に進行する。
【００２５】
更に、この実施例に図示された２つの乾燥カートリッジ２４ａ及び２４ｂの代わりに、別のカートリッジを設けることもできる。一方ではプロセス空気の乾燥プロセスのため、また他方では乾燥カートリッジ２４ａもしくは２４ｂの再生プロセスのための乾燥カートリッジ２４ａ及び２４ｂの耐用期間が異なっている場合は、この耐用期間が、乾燥サイクルもしくは再生サイクル中にある乾燥カートリッジの数を相応に選択することによって考慮され得る。
【００２６】
乾燥カートリッジ２４ａ，２４ｂの再生工程が、乾燥工程と比べて比較的急速に進行するので、再生が行なわれた後、引き続く再生された乾燥カートリッジの冷却段階は、既に、冷却すべき再生されたこれらの乾燥カートリッジの乾燥機能のために、しかも場合によっては、１つ又は複数の他の乾燥カートリッジに対して平行に利用され得る。
【００２７】
即ち、約２２０〜３００°Ｃの熱風で行なわれる乾燥カートリッジ２４ａもしくは２４ｂの乾燥の後、この乾燥カートリッジは、約６０°Ｃの温度に冷却されなければならない。何故なら、このように温度が下げられた場合に始めて、乾燥カートリッジ２４ａ，２４ｂの分子篩が、再びその完全な効果を得るからである。
【００２８】
再冷却工程のために、熱交換器が設けられ得る。このような熱交換器によれば、利用されない乾燥カートリッジ２４ａ，２４ｂの再生からの熱エネルギは、乾燥物のための乾燥空気流へと移行され得る。しかしながら、特に僅かな乾燥温度を有する乾燥物において、これは、問題になり得る。熱交換器の能力の低減装置は、又はそれどころかクーラさえも、必要になり得る。
【００２９】
大気を部分的もしくは独占的に使用する場合、再生の品質−特に冷却段階の間の−は、大気の空気水分にも依存する。これは、図２における吸着等温線によって明らかになる。
【００３０】
プロセス空気は、このプロセス空気が乾燥カートリッジ２４ａもしくは２４ｂの再生の目的のためにこの乾燥カートリッジを経て導かれるまでは、約２２０〜３００°に、しかしながら特に２５０°Ｃに加熱される。これにより、水の結合力は、乾燥カートリッジ２４ａ，２４ｂ内の分子篩のために解除される。水は、再生空気によって吸収され得る。エネルギは、消費される。図２には、分子篩が、状態Ａ１で存在する。全乾燥カートリッジ２４ａ，２４ｂがもはやいかなる水も放出しない時点は、乾燥カートリッジの流出側での温度経過によって確認されえる。この時点で、温度は、−図３が知らしめるように−明らかに急速に上昇する。
【００３１】
公知の方法では、分子篩が、図２による図における値Ａ２に達する。しかしながらまた、この状態は、外部環境状態にも依存する。専ら外気により作業をする方法では、状態Ａ２しか得られないので、乾燥機の露点は、明らかに、状態Ｂ２が得られる本特許による方法におけるよりも高い。原因は、分子篩における残留水分である。
【００３２】
乾燥カートリッジ２４ａ，２４ｂの冷却のため、プロセス空気から分岐させられた部分空気流が利用される。これにより、僅かにプロセス空気の露点だけに依存する再生のための結果が得られる。プロセス空気のための一定の露点を得るための努力がなされて、十分に達成されるので、再生の結果も、実際に一定である。
【００３３】
使用される再生のためのエネルギは、上で既に説明した広範な逆流の原理を選択することによって最適化されている。
【００３４】
再生の際は、外気が、再生送風機２１により吸入され、適当な弁位置２３ａによって再生ヒータ２５ａに供給され、そこで加熱される。この場合、再生空気の加熱は、約２２０〜３００°Ｃへと行なわれる。このようにして加熱された空気は、再生すべき乾燥カートリッジ２４ａに達する。そこでは、加熱された空気が、乾燥カートリッジ２４ａからの水分を吸収する。この場合、分子篩が高い温度では僅かな水しか吸収できないという事実が利用される。水を負荷された空気は、適当な弁位置２２ａによって環境へと放出される。
【００３５】
その際、次の方法段階では、再生ヒータ２５ａが遮断され、空気流は、既に乾燥されたプロセス空気が乾燥カートリッジ２４ａの再冷却のための約５０〜６０°Ｃの温度で使用されるように制御される。
【００３６】
分子篩内に蓄積される熱と関連して、乾燥カートリッジ２４ａの再乾燥が行なわれる。再乾燥は、外部環境条件に依存しない。分子篩は、水含有量と関係して新しい低い水準を得るための努力をする。図２では、分子篩が、今や、状態Ｂ１もしくは−全熱が調達されている場合には−状態Ｂ２で、存在する。
【００３７】
空気の流動は、弁２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂにより、再生された乾燥カートリッジ２４ａが再びプロセス空気の乾燥のために使用され得るように制御され得る。まさに相応に、この工程は、乾燥カートリッジ２４ｂと交互に経過する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】合成物質顆粒を乾燥するための、また分子篩によって合成物質顆粒の乾燥プロセスにおいて加湿されたプロセス空気を再生するための装置の原理図を示す。
【図２】分子篩の吸着等温線を示す。
【図３】再生中の温度経過のグラフを示す。
【符号の説明】
【００３９】
１０ 領域
１１ ヒータ
１２ 乾燥容器
１３ フィルタ
１４ 送風機
２０ 乾燥領域
２１ 送風機
２２ａ，２２ｂ 弁
２３ａ，２３ｂ 弁
２４ａ，２４ｂ 乾燥カートリッジ
２５ａ，２５ｂ ヒータ

Claims (6)

1. 逆流の原理で水分を負荷された乾燥カートリッジを再生するための方法において、
   大気が、約２２０〜３００°Ｃに加熱され、乾燥カートリッジ（２４ａ，２４ｂ）に、この乾燥カートリッジを乾燥するために逆流で供給され、引き続く乾燥カートリッジ（２４ａ，２４ｂ）の再冷却が、乾燥されたプロセス空気から分岐させられた部分空気流により行なわれることを特徴とする方法。
2. 大気が、２６０°Ｃに加熱されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 部分空気流による再冷却が、約５０〜６０°Ｃの温度で行なわれることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 再生された乾燥カートリッジが、その比較的短い再生時間の後、冷却段階では既に再びプロセス空気を乾燥するために利用されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の方法を実施するための装置において、
   乾燥カートリッジ（２４ａ，２４ｂ）が存在し、これらの乾燥カートリッジが、一方では、第１の３ウエイ弁（２２ａ，２２ｂ）によってこれらの弁の間に配設された横断方向接続部と、他方では、第２の３ウエイ弁（２３ａ，２３ｂ）によってこれらの弁の間に配設された横断方向接続部と、接続されており、その際、第２の３ウエイ弁（２３ａ，２３ｂ）が、直接ではなく、それぞれ１つのヒータ（２５ａ，２５ｂ）を介して、付属の乾燥カートリッジ（２４ａ，２４ｂ）と接続されていることを特徴とする装置。
6. 送風機（２１）が存在し、この送風機を介して、大気が、第２の３ウエイ弁（２３ａ，２３ｂ）の間の接続部へと導入可能であることを特徴とする請求項５に記載の装置。

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