WO2010006566A1 - Vorrichtung und verfahren zum separieren von gasgemischen - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to an apparatus and a method for separating gas mixtures by means of activated carbon and the use thereof.
- EP 336 254 A1 describes a device for disposing of propellants and refrigerants, wherein a comminution chamber, which can be charged with the material to be disposed of and has the means by which the propellants and / or refrigerants can be released, is flowed through by a fluid , The fluid stream is connected after exiting the crushing chamber by means of a conduit with at least one cooler stage, in which the propellant and / or refrigerant is auskondensierbar.
- the object of the invention is to provide an apparatus and a method for separating gas mixtures, which allow a high efficiency over the entire life.
- a device according to the preamble according to the invention that is arranged in a gas-tight container with a gas inlet and a gas outlet for the gases to be absorbed by a heat transfer medium plate heat exchanger and the container with activated carbon can be filled.
- the temperature of the activated carbon can be controlled very precisely at any time. It is thus possible both to cool the activated carbon during the absorption process and to heat it via the circulating in the plate heat exchanger heat transfer medium during the desorption process, which increases the efficiency of both the absorption process and the desorption process. Since the heating is indirect, the absorption capacity of the activated carbon is not reduced by absorbed water. It has been found in the invention that the service life of the activated carbon is significantly longer than in devices according to the prior art. In addition, the regeneration time is very short due to the direct energy input into the activated carbon.
- a preferred embodiment of the invention is that the plates of the plate heat exchanger are arranged vertically.
- the vertically arranged plates cause a forced flow of the gas to be absorbed, which also increases the efficiency of the device.
- the gas inlet for the gases to be absorbed in the lower region of the container and the gas outlet for the gases to be absorbed in the upper region of the container is arranged.
- the gas flow direction is reversed: the fresh gases enter through the gas outlet for the gases to be absorbed and the gas-air mixture leaves the container by the gas inlet for the gases to be absorbed.
- a development of the invention consists in that the inlet for the heat transfer medium in the lower region and the outlet of the heat transfer medium is arranged in the upper region of the container.
- a gas-tight container in which a heat transfer medium by a plate heat exchanger is arranged and which is filled with activated carbon is introduced via a gas inlet to be separated gas mixture, a gas fraction in the activated carbon is and the rest of the gas mixture through a gas outlet leaves the container again and wherein the activated carbon is cooled during the absorption process by circulating in the plate heat exchanger heat transfer medium.
- a development of the invention is that the heat transfer medium is water.
- the heat transfer medium during the desorption process is superheated water.
- the device according to the invention in a perspective view and in side view
- Fig. 3 is a perspective view of the plate heat exchanger.
- the device according to the invention comprises a gas-tight container 1 with a gas inlet 2 and a gas outlet 3 for the gases to be absorbed.
- the gas inlet 2 for the gases to be absorbed is arranged in the lower region of the container 1 and the gas outlet 3 for the gases to be absorbed in the upper region of the container 1. During the absorption process, therefore, the gases to be absorbed flow through the container 1 from bottom to top.
- the plates 5 are arranged vertically. Furthermore, the container 1 is filled with activated carbon, which surrounds the plate heat exchanger 4.
- the inlet 6 for the circulating in the plate heat exchanger 4 heat transfer medium which is, for example, water
- the outlet 7 of the heat transfer medium is arranged.
- activated carbon can be very precisely tempered, being cooled during the absorption process and heated during the desorption by circulating in the plate heat exchanger 4 hot or superheated water.
- the direct energy input into the activated carbon allows a short regeneration time. After the first loading of the container 1 with activated carbon, it can be gently dewatered by maintaining a temperature of 105 ° C before the first absorption process takes place.
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Separieren von Gasgemischen mittels Aktivkohle sowie die Verwendung derselben. Um eine Vorrichtung zum Separieren von Gasgemischen zu schaffen, die über die gesamte Lebensdauer einen hohen Wirkungsgrad ermöglichen, wird im Rahmen der Erfindung vorgeschlagen, daß in einem gasdichten Behälter mit einem Gaseintritt und einem Gasaustritt für die zu absorbierenden Gase ein von einem Wärmeträgermedium durchflossener Plattenwärmetauscher angeordnet ist und der Behälter mit Aktivkohle füllbar ist. Hierdurch kann die Aktivkohle sehr präzise temperiert werden, womit ein hoher Wirkungsgrad und kurze Regenerierzeiten möglich werden.
Description
BESCHREIBUNG
Vorrichtung und Verfahren zum Separieren von Gasgemischen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Separieren von Gasgemischen mittels Aktivkohle sowie die Verwendung derselben.
Die EP 336 254 Al beschreibt eine Einrichtung zur Entsorgung von Treib- und Kältemitteln, wobei eine Zerkleinerungskammer, die mit dem zu entsorgenden Gut beschickbar ist und die Mittel aufweist, durch welche die Treib- und/oder Kältemittel freisetzbar sind, von einem Fluid durchströmt ist, wobei der Fluidstrom nach Austritt aus der Zerkleinerungskammer mittels einer Leitung mit mindestens einer Kühlerstufe verbunden ist, in der das Treib- und/oder Kältemittel auskondensierbar ist.
Aus der EP 433 638 Bl ist eine Anlage zum Entsorgen von teilentsorgten Kühlgeräten, insbesondere zum Entsorgen von Fluorchlorkohlenwasserstoff-haltigem PUR-Schaum, bekannt, die ein gasdicht schließbares und unter Unterdruck betreibbares Entsorgungssystem umfaßt, in welchem die Kühlgeräte in einer mehrstufigen Zerkleinerungsanlage zerkleinert werden, wonach der PUR-Schaum von anhaftenden Stoffen befreit wird. Anschließend wird der PUR-Schaum in einem Mahlwerk zu Pulver vermählen, wobei die Zellen des PUR- Schaumes zerstört werden und der gesamte Fluorchlorkohlenwasserstoff freigesetzt wird. Das Gas-Luft-Gemisch wird gefiltert und dann mittels eines Kompressors verdichtet und in eine Kondensationskammer gefördert. Das in Kältestufen auskondensierte Fluorchlorkohlenwasserstoff-Wasser-Gemisch wird aus dem Sammler in geeignete Transportbehälter geleitet. Zum Erreichen einer möglichst vollständigen Rückgewinnung des Fluorchlorkohlenwasserstoff-Gases werden die an mehreren Stellen aus der Anlage abgesaugte Abluft und nicht kondensiertes Fluorchlorkohlenwasserstoff-Gas aus dem Sammler in im Wechsel arbeitende Aktivkohlefilter geleitet.
Bei Aktivkohlefiltern gemäß dem Stand der Technik erfolgt in der Regel die Desorption mittels Heißdampf, was zum einen gefährlich ist und zum anderen die Aufnahmefähigkeit der Aktivkohle aufgrund des aufgenommenen Wassers vermindert.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Separieren von Gasgemischen zu schaffen, die über die gesamte Lebensdauer einen hohen Wirkungsgrad ermöglichen.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einem gasdichten Behälter mit einem Gaseintritt und einem Gasaustritt für die zu absorbierenden Gase ein von einem Wärmeträgermedium durchflossener Plattenwärmetauscher angeordnet ist und der Behälter mit Aktivkohle füllbar ist.
Durch den in dem Behälter angeordneten Plattenwärmetauscher ist eine gleichmäßige Temperierung der um diesen angeordneten Aktivkohle sichergestellt und die Temperatur der Aktivkohle kann jederzeit sehr präzise gesteuert werden. Es ist dadurch sowohl möglich, die Aktivkohle während des Absorptionsvorganges zu kühlen als auch sie über das in dem Plattenwärmetauscher zirkulierende Wärmeträgermedium während des Desorptionsvorganges zu beheizen, was den Wirkungsgrad sowohl des Absorptionsvorganges als auch des Desorptionsvorganges erhöht. Da die Beheizung indirekt erfolgt, wird die Aufnahmekapazität der Aktivkohle nicht durch aufgenommenes Wasser vermindert. Es hat sich im Rahmen der Erfindung gezeigt, daß die Standzeit der Aktivkohle deutlich länger ist als bei Vorrichtungen gemäß dem Stand der Technik. Zudem ist die Regenerierzeit aufgrund des direkten Energieeintrages in die Aktivkohle sehr kurz.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Platten des Plattenwärmetauschers vertikal angeordnet sind.
Durch die vertikal angeordneten Platten wird eine erzwungene Strömung des zu absorbierenden Gases bewirkt, was ebenfalls den Wirkungsgrad der Vorrichtung erhöht.
Es ist vorteilhaft, daß der Gaseintritt für die zu absorbierenden Gase im unteren Bereich des Behälters und der Gasaustritt für die zu absorbierenden Gase im oberen Bereich des Behälters angeordnet ist.
Während des Desorptionsvorganges wird die Gaslaufrichtung umgekehrt: Die Frischgase treten durch den Gasaustritt für die zu absorbierenden Gase ein und das Gas-Luftgemisch verläßt den Behälter durch den Gaseintritt für die zu absorbierenden Gase. Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß der Eintritt für das Wärmeträgermedium im unteren Bereich und der Austritt des Wärmeträgermediums im oberen Bereich des Behälters angeordnet ist.
Im Rahmen der Erfindung liegt auch ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff, wobei in einen gasdichten Behälter, in welchem ein von einem Wärmeträgermedium durchflossener Plattenwärmetauscher angeordnet ist und welcher mit Aktivkohle befüllt ist über einen Gaseintritt das zu separierende Gasgemisch eingebracht wird, eine Gasfraktion in der Aktivkohle gespeichert wird und der Rest des Gasgemischs durch einen Gasaustritt den Behälter wieder verläßt und wobei durch das in dem Plattenwärmetauscher zirkulierende Wärmeträgermedium die Aktivkohle während des Absorptionsvorganges gekühlt wird.
Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß während des Desorptionsvorganges die Laufrichtung der Gase umgekehrt wird und die Aktivkohle durch das in dem Plattenwärmetauscher zirkulierende Wärmeträgermedium beheizt wird.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß das Wärmeträgermedium Wasser ist.
In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, daß das Wärmeträgermedium während des Desorptionsvorganges überhitztes Wasser ist.
Es ist ebenfalls zur Erfindung gehörig, daß nach dem Befüllen des Behälters mit Aktivkohle diese durch ein Temperieren auf ca. 105°C schonend entwässert wird, bevor die erste Absorption erfolgt.
Im Rahmen der Erfindung liegt auch die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung oder des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Separieren von Fluorchlorkohlenwasserstoff- Wasser-Gemischen.
Nachfolgend wird ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen
Fig. Ia und Ib die erfindungsgemäße Vorrichtung in perspektivischer Darstellung und in Seitenansicht,
Fig. 2a und 2b Schnitte A-A und B-B zu den Fig. Ia und Ib,
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung des Plattenwärmetauschers.
Wie aus den Fig. Ia, Ib, 2a, 2b und 3 ersichtlich, umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung einen gasdichten Behälter 1 mit einem Gaseintritt 2 und einem Gasaustritt 3 für die zu absorbierenden Gase. Der Gaseintritt 2 für die zu absorbierenden Gase ist im unteren Bereich des Behälters 1 und der Gasaustritt 3 für die zu absorbierenden Gase im oberen Bereich des Behälters 1 angeordnet. Während des Absorptionsvorganges durchfließen somit die zu absorbierenden Gase den Behälter 1 von unten nach oben.
In dem Behälter 1 ist ein von einem Wärmeträgermedium durchflossener Plattenwärmetauscher 4 angeordnet, dessen Platten 5 vertikal angeordnet sind. Weiterhin ist der Behälter 1 mit Aktivkohle befüllt, die den Plattenwärmetauscher 4 umgibt.
Im unteren Bereich des Behälters ist der Eintritt 6 für das in dem Plattenwärmetauscher 4 zirkulierende Wärmeträgermedium, bei dem es sich beispielsweise um Wasser handelt, und im oberen Bereich des Behälters 1 ist der Austritt 7 des Wärmeträgermediums angeordnet. Über dieses Wärmeträgermedium kann die in dem Behälter 1 befindliche Aktivkohle sehr präzise temperiert werden, wobei sie während des Absorptionsvorganges gekühlt und während des Desorptionsvorganges durch in dem Plattenwärmetauscher 4 zirkulierendes heißes oder überhitztes Wasser beheizt wird. Der direkte Energieeintrag in die Aktivkohle ermöglicht eine kurze Regenerierzeit.
Nach dem erstmaligen Befallen des Behälters 1 mit Aktivkohle kann diese durch Halten einer Temperatur von 105°C schonend entwässert werden, bevor der erste Absorptionsvorgang erfolgt.
Claims
1. Vorrichtung zum Separieren von Gasgemischen, dadurch gekennzeichnet, daß in einem gasdichten Behälter (1) mit einem Gaseintritt (2) und einem Gasaustritt (3) für die zu absorbierenden Gase ein von einem Wärmeträgermedium durchflossener Plattenwärmetauscher (4) angeordnet ist und der Behälter (1) mit Aktivkohle füllbar ist.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (5) des Plattenwärmetauschers (4) vertikal angeordnet sind.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaseintritt (2) für die zu absorbierenden Gase im unteren Bereich des Behälters (1) und der Gasaustritt (3) für die zu absorbierenden Gase im oberen Bereich des Behälters (1) angeordnet ist.
4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintritt (6) für das Wärmeträgermedium im unteren Bereich und der Austritt (7) des Wärmeträgermediums im oberen Bereich des Behälters (1) angeordnet ist.
5. Verfahren zum Separieren von Gasgemischen, dadurch gekennzeichnet, daß in einen gasdichten Behälter (1), in welchem ein von einem Wärmeträgermedium durchflossener Plattenwärmetauscher (4) angeordnet ist und welcher mit Aktivkohle befüllt ist über einen Gaseintritt (2) das zu separierende Gasgemisch eingebracht wird, eine Gasfraktion in der Aktivkohle gespeichert wird und der Rest des Gasgemischs durch einen Gasaustritt (3) den Behälter (1) wieder verläßt und wobei durch das in dem Plattenwärmetauscher (4) zirkulierende Wärmeträgermedium die Aktivkohle während des Absorptionsvorganges gekühlt wird.
6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß während des Desorptionsvorganges die Laufrichtung der Gase umgekehrt wird und die Aktivkohle durch das in dem Plattenwärmetauscher (4) zirkulierende Wärmeträgermedium beheizt wird.
7. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das
Wärmeträgermedium Wasser ist.
8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das
Wärmeträgermedium während des Desorptionsvorganges überhitztes Wasser ist.
9. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Befallen des Behälters (1) mit Aktivkohle diese durch ein Temperieren auf ca. 1050C schonend entwässert wird, bevor die erste Absorption erfolgt.
10. Verwendung der Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 bis 4 oder des Verfahrens gemäß den Ansprüchen 5 bis 9 zum Separieren von Fluorchlorkohlenwasserstoff- Wasser-Gemischen.
Applications Claiming Priority (2)
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Country Status (1)
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|---|---|
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3213933A (en) * | 1963-04-29 | 1965-10-26 | Union Carbide Corp | Plate and fin type heat exchanger |
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-
2008
- 2008-11-12 WO PCT/DE2008/001855 patent/WO2010006566A1/de active Application Filing
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