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Zum Trocknen von Gasen werden Verfahren benutzt, die grundsätzlich in zwei Gruppen geteilt werden können.
Die eine Gruppe dieser Verfahrensweisen beruht darauf, dass man die Feuchtigkeit aus den Gasen durch Ausfrieren entfernt, also die Gase auf Temperaturen unter 0"abkühlt, wodurch das in ihnen ent- ! haltende Wasser in Form von Eis ausgeschieden wird.
Die andere Gruppe bringt die zu trocknenden Gase mit hygroskopischen Körpern in Berührung, die aus den Gasen in diesen etwa enthaltene Feuchtigkeit aufnehmen.
Ein auf diesem Prinzip fussendes Verfahren benutzt eine Feuehtigkeit aufsaugende Flüssigkeit und lässt diese aus dem Behälter durch eine poröse, waagrecht angeordnete Wand nach unten hindurchtreten in einen evakuieren Gasdurchströmraum. Die als Feuchtigkeit aufsaugende Flüssigkeit verwendete Schwefelsäure regnet kontinuierlich durch den Gasdurchströmraum, unabhängig davon, ob sie sich mit Feuchtigkeit sättigt oder nicht. Der Durchtritt der Schwefelsäure durch die waagrechte Trennwand ist lediglich durch die Druckdifferenz zwischen dem oberen Aufnahmeraum für die Säure und dem unteren Gasdurchströmraum sowie die Eigenschaften (Porosität, Dicke) der Trennwand bestimmt.
Infolgedessen muss dafür gesorgt werden, soll das bekannte Verfahren wirtschaftlich sein, dass das zu trocknende Gas auch mit gleichbleibender Geschwindigkeit durch den Durchströmraum hindurchströmt und der sekundlieh gleichbleibenden Berieselung durch die Schwefelsäure ausgesetzt ist. Eine Anpassung an den schwankenden Feuchtigkeitsgehalt des Gases ist ausgeschlossen.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, das den Grundgedanken der zweiten der hier auseinandergesetzten Gruppen benutzt. Es ermöglicht erstmalig, in einem technischen Verfahren die trockene Wirkung höehstkonzentriertrr Schwefelsäure voll auszunutzen. Dies ist gleichbedeutend damit, dass die konzentrierte Schwefelsäure in der kleinsten, theoretischen Menge angewendet werden kann. Das
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Die Erfindung besteht darin, dass die Druckdifferenz an beiden Seiten einer abschüssigen Trennwand so gross gewählt ist, dass sieh eine Schwefelsäurehaut an der unbenetzten Wandfläche haftend ansammeln kann, die bei Verdünnung durch Wasseraufnahme aus dem Gase abfliesst und die dann das Naehdiffundieren der Schwefelsäure aus dem angrenzenden Raum zulässt.
Die konzentrierte Schwefelsäure tritt durch die poröse Wand hindurch und sammelt sieh im anderen Raum an der abschüssigen Wand haftend an, bildet also eine Flüssigkeitsschieht bzw.-Haut geringster Dicke, welche das weitere Übertreten von Schwefelsäure aus dem ersten Raum in den zweiten verhindert. Wenn jedoch zu trocknende Gase durch diesen zweiten Raum entlang der Trennwand strömen, so wird aus ihnen Feuchtigkeit von der an der Wand adhärierenden Haut konzentrierter Schwefelsäure aufgenommen. Diese Flussigkeitsschicht wird hiebei verdünnt und fliesst schliesslich ab an der abschüssigen Wand, sobald ungefähr der höchste Verdünnungsgrad erreicht ist, bei dem die trocknende Wirkung konzentrierter Schwefelsäure aufhört.
Es ist eine überraschende Feststellung der Erfinder, dass eine dünne Haut konzentrierter Schwefelsäure an einer Fläche gerade dann zu adhärieren aufhört, wenn der erwähnte Verdünnungsgrad erreicht ist.
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mehr frische konzentrierte Schwefelsäure aus den anderen Raum durch die Wand hindurchtreten und ersetzt im gleichen Masse die hinreichend verdünnte und darum abfliessende Schwefelsäure als diese durch Feuchtigkeitsaufnahme aus dem zu trocknenden Gase verdünnt und zum Abfliessen gebracht wurde.
Sorgt man nun dafür, dass der erste Raum stets hinreichend mit konzentrierter Schwefelsäure
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vollständig abgebrauchte Schwefelsäure, die also ihre trocknende Wirkung vollständig verloren hat, abfliesst, während anderseits selbsttätig ein Ersatz der abfliessenden Schwefelsäure durch, vollkommen konzentrierte Schwefelsäure erfolgt, die nunmehr ihrerseits restlos für die Trocknung ausgenutzt wird.
Ersichtlich werden hiedurch einerseits die hier auseinandergesetzten Nachteile der bisherigen technischen Verfahren beseitigt, anderseits aber ein Verfahren geschaffen, das zur Trocknung von Gasen beliebiger Mengen angewendet werden kann und absolut selbsttätig wirkt.
Die Erfindung sei nunmehr an Hand der schematischen Ausführungsbeispiele der Zeichnung erläutert : Fig. 1 zeigt im Schnitt eine schematische einfachste Ausführungsform einer Einzelvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung. Fig. 2 zeigt im Schema die Zusammensehaltung
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zu trocknen.
In Fig. 1 ist 1 ein Zylinder aus Glas, Blei oder einem anderen geeigneten Stoff, der von konzentrierter Schwefelsäure nicht angegriffen wird. B ist ein Rohr aus Kohle, Graphit, Ton oder einem anderen porösen für Schwefelsäure durchlässigen Stoff, der aber wiederum von ihr nicht angegriffen wird. C ist ein Gefäss, in den konzentrierte Schwefelsäure bis zu einer bestimmten Höhe dauernd vorhanden ist ; beispielsweise kann der Zufluss konzentrierter Schwefelsäure von 660 Bé durch rinen Schwimmer oder eine andere geeignete Vorrichtung in dieses Gefäss so geregelt werden, dass die Schwefelsäure in ihm stets das gleiche Niveau behält. Das Gefäss C ist durch einen Zulauf D, z.
B. aus Glas-oder Bleiröhren mit dem Zylinder 1 verbunden, so dass also auch in dem Ringraum zwischen der Zylinderwandung des Gefässes A und der Aussenwandung des Rohres B höchstkonzentrierte Schwefelsäure stets im gleichen Niveau stehen muss wie im Gefäss C. Das Rohr Bist flüssigkeitsdicht aus dem unteren Abschluss des Zylinders. 1 herausgeführt und mÜndet in ein Gefäss E ein, das an höherer Stelle ein Zuführungsrohr G für das zu trocknende Gas und an möglichst tiefer Stelle einen Abfluss oder Überlauf F besitzt.
Das zu trocknende Gas tritt also durch das Rohr G in den Raum B ein, gelangt aus diesem in das Innere des Rohres B und tritt aus diesem bei 1 wieder aus.
Die Teile A, B und E sollen im Folgenden als ein"Trocknungselement"bezeichnet werden. Ein solches Troeknungselement wirkt nun in folgender Weise : Die im Ringraum zwischen der Innenwandung des Gefässes Il und der Aussenwandung des Rohres B stehende höchstkonzentrierte Schwefelsäure dringt
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Die Erfinder haben nun festgestellt, dass eine solche dünnste Schicht das weitere Nachströmen bzw. Durchdringen konzentrierer Schwefelsäure aus dem Raum 1 in den Raum B verhindert.
Es mag dies auf die Wirkung von Oberflächenspannungen und Adhäsionskraft höchstkonzentrierter Schwefelsäure zurückzuführen sein, obwohl die Erfinder keine wie immer geartete wissenschaftliche Erklärung für die von ihnen beobachteten und festgestellten Tatsachen geben wollen.
Wird nun Gas zugelassen und strömt es durch das Rohr B, enthält es ferner Feuchtigkeit (Wasser), so wird diese Feuchtigkeit aus dem Gas gierig von der Schwefelsäurehaut an der Innenseite des Rohres B adsorbiert, so lange, bis die adhärierende Schwefelsäure auf den hier früher erwähnten Grad verdünnt ist. Sobald dieser Verdünnungsgrad erreicht ist, bei dem also die Schwefelsäure ihre trocknende Wirkung erfahrungsgemäss verliert, hört sie auf, an der Innenwand des Rohres B zu haften und fliesst vielmehr an ihr nach unten und schliesslich in das Gefäss E aus, an dessen Boden sie sich ansammelt und schliesslich durch den Abfluss oder Überlauf F abfliesst.
Gleichzeitig tritt aber wiederum konzentrierte Schwefelsäure aus dem Raum. 4 durch das Rohr B hindurch und ersetzt sofort die abfliessende, verdünnte Schwefelsäure.
Somit tritt in der Trocknung der durchströmenden Gase keine wie immer geartete Unterbrechung ein, sondern diese gelangen andauernd mit einer wirkungsvollen Schicht troeknungsfähiger, entsprechend konzentrierter Schwefelsäure in Berührung. Anderseits übt die Schwefelsäure, als Haut an der Innenwandung des Rohres B, so lange ihre trocknende Wirkung aus, bis jener Verdünnungsgrad erreicht ist,
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vollständig für die Trocknung ausgenutzt.
Derart wird ein kontinuierliches Verfahren durchgeführt, bei dem sich einerseits, konzentrierte Schwefelsäure nach Abbrauch für die Trocknungswirkung selbsttätig ersetzt, anderseits aber diese Troeknungswirkung der Schwefelsäure in denkbar vollständigstem Masse ausgenutzt wird. Wie früher erwähnt, wollen sich die Erfinder auf irgend eine wissenschalftiche Erklärung des beschriebenen Vorgangs nicht festlegen. Es mag sein, dass auch die Art der Oberfläche und der Zusammensetzung des verwendeten Materials aus dem das Rohr B besteht, für die jedenfalls beobachtende Wirkung massgebend ist.
Diese Wirkung trat jedenfalls auf, wenn Röhren verwendet wurden, die aus einem Gemisch von Graphit und Kohle bestehen und in der Art hergestellt sind. wie die handelsüblichen Heizrohre für elektrische Ofen.
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dass das bei 1 ausströmende Gas noch nicht vollständig getrocknet ist. Es ist dann nur notwendig, das Gas zwecks vollständiger Trocknung durch ein oder mehrere gleichartige ..Trocknungselemente" durchzuleiten. Die Geschwindigkeit, mit welcher die verbrauchte Schwefelsäure dann in den einzelnen hintereinander liegenden, von dem zu trocknenden Gas durchströmten Trocknungselementen abtroft, wird dann von Trocknungselement zu Trocknungselement immer kleiner werden, bis schliesslich im letzten Troeknungselement kein merkbares Abtropfen mehr stattfindet.
Dies ist dann ein Zeichen dafür, dass das Gas vollständig getrocknet ist. Die abtropfende Schwefelsäure wird aber in sämtlichen trocknungselementen das gleiche spezifische Gewicht besitzen.
Die von den Wänden abtropfende Schwefelsäure wird, wie früher auseinandergesetzt, stets
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das Rohr B hindurch ersetzt. Die Diffusionsgeschwindigkeit wird grösser, wenn ein feuchteres Gas durch das Rohr B geleitet wird und somit die an seiner Innenseite anhaftende Schwefelsäure rascher verdünnt und zum Abtropfen gebracht wird ; die Diffusionsgeschwindigkeit wird geringer und jede Diffusion hört schliesslich auf. wenn weniger feuchtes Gas durch das Rohr B geleitet wird bzw. bereits vollständig trockenes Gas durchströmt oder der Gasstrom unterbrochen wird. Ebenso wird. bezogen auf gleichen Feuchtigkeitsgehalt, die Diffusionsgesehwindigkeit steigen und fallen mit der Zu-und Abnahme der Durchströmgeschwindigkeit des betreffenden Gases.
Somit wird ohne jede Hilfsvorrichtung und ohne jede Wartung absolut selbsttätig erstmalig der Zustrom der Schwefelsäure in den Trocknungsraum b geregelt und diese bis zur Erschöpfung ihrer trocknenden Wirkung ausgenutzt.
An der Geschwindigkeit, mit der die verbrauchte Schwefelsäure im Trocknungselement abtropft, kann jederzeit das richtige Funktionieren des Troeknungselementes kontrolliert werden. Beispielsweise
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(aus Glas) gemacht sein.
Reicht wegen zu grosser Gasmenge oder Geschwindigkeiten oder Feuchtigkeitsgehalte oder aus sonst einem Grunde ein einzelnes Trocknungselement nicht aus, so können mehrere solcher Trocknungselemente beliebig zusammengesehaltet werden.
Fig. 2 zeigt im Schema eine entsprechende Trocknungsanlage. Es sind dort einzelne Trocknungs-
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beispielsweise durch die Leitung G' in das erste Gefäss E, aus diesem durch das erste Rohr B und wird in diesem bis auf einen gewissen Grad getrocknet, worauf es durch die Überleitung 7 in das zweite Gefäss E übertritt und nunmehr das zweite Trocknungselement durchströmt, wo es weiterhin getrocknet wird, hierauf durchfliesst das Gas nacheinander die nachgeschalteten Trocknungselemente, bis es schliesslich im letzten Trocknungselement vollständig getrocknet ist und in die Leitung !'übertritt, aus der es wieder
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der Fig. 1 beschrieben ist.
Ebenso können die Gefässe E einer jeden Reihe durch Rohre F miteinander verbunden sein, die schliesslich in einen gemeinsamen Ablauf ausmünden.
Beobachtet man nun. dass in irgend einem Trocknungselement der Reihe keine Schwefelsäure abtropft, so ist dies ein Zeichen dafür, dass die Trocknung des Gases in dem vorhergehenden Trocknungs-
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aber durchaus nicht, auch die Leitungen D bzw. F zu solchen nachgeschalteten folgenden TrocknungselementendurchgleichfallsnichtgezeichnetAbsperrorganeihrerseitsabsperren.
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Eine solche Absperrung ist gleichfalls nicht notwendig, weil, wie früher auseinandergesetzt, eine selbsttätige Sperrung des Übertritts der konzentrierten Schwefelsäure aus dem Raum A in den Raum B durch die nicht abtropfende Schwefelsäureschicht stattfindet, wenn die letztere mangels Feuehtigkeitsaufnahme aus dem bereits vollständig trockenen Gas nicht verdünnt wird und deshalb auch nicht abfliesst.
Man wird demnach praktisch so verfahren, dass man zunächst nur eine der beiden Reihen 1 oder 11 einschaltet. Beobachtet man dann, dass im letzten Gefäss oder in mehreren der letzten Gefässe der Reihe keine Schwefelsäure abtropft, so wird man entweder diese Reihe unverändert wirken lassen, oder aber das zweite oder die folgenden Trocknungselemente am Ende der Reihe, in denen keine Schwefelsäure abtropft, abschalten und die Leitung l des ersten dieser Troeknungselemente mit der Leitung l'verbinden.
Beobachtet man hingegen, dass in sämtlichen Trocknungselementen Schwefelsäure abtropft, so wird man auch die Reihe 11 parallel schalten, so dass sich das Gas in beide Reihen in irgendeinem gewünschten und einstellbaren Verhältnis verteilt. Wenn dann zumindest in dem letzten Trocknungselement einer jeden der beiden Reihen keine Schwefelsäure mehr abtropft, so ist dies ein sicheres Zeichen dafür, dass eine vollständige Trocknung des Gases stattgefunden hat. Sollte auch hiedurch das gewünschte Ziel nicht erreicht sein, so ist die Anlage zu vergrössern und es sind an Stelle von zwei parallelen Reihen entweder drei oder mehrere anzuordnen oder es ist die Zahl der hintereinander geschalteten Troeknungselemente in einer oder mehreren Reihen entsprechend zu vergrössern.
Die Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung ist selbstverständlich nicht an die dargestellten Ausführungsbeispiele irgendwie gebunden. So ist es durchaus nicht notwendig, nur eine einzige Trockenröhre B in einem Behälter A anzuordnen, sondern man kann selbstverständlich eine ganz beliebige Anzahl solcher Trocknungsröhren in einem einzigen entsprechend grossen, oben offenen Gefäss A anordnen, das mit konzentrierter Schwefelsäure gefüllt ist.
Ebenso kann man mehrere solcher Röhren B nicht nur in Parallelschaltung, sondern auch in Hintereinanderschaltung durch ein einziges Gefäss A hindurchführen, wobei wiederum die früher erwähnten Schaltungsmöglichkeiten durch Umwegleitungen und Abschlussorgane geschaffen werden können, und schliesslich ist selbstverständlich die Durchführung der Erfindung durchaus nicht auf die Anwendung von Röhren und zylindrischen Gefässen beschränkt, sondern die beiden Räume, in deren einem konzentrische Schwefelsäure enthalten ist und durch deren anderen das Gas hindurchgeleitet wird, können jede beliebige Gestaltung erhalten und müssen voneinander nur durch eine gemeinsame poröse Trennungswand getrennt sein.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Trocknen von Gasen, die an porösen Wänden vorbeigeführt werden, die an ihrer der Gasströmung abgewandten Seite von konzentrierter Schwefelsäure benetzt sind, dadurch, gekennzeichnet, dass die Druckdifferenz an beiden Seiten der abschüssigen Trennwand so gross gewählt ist, dass sich eine Schwefelsäurehaut an der unbenetzten Wandfläche haftend ansammeln kann, die bei Verdünnung durch Wasseraufnahme aus dem Gase abfliesst und die dann das Naehdiffundieren der Schwefelsäure aus dem angrenzenden Raum zulässt.