DE3139369C2

DE3139369C2 - Adsorptionsfilter mit Desorptionseinrichtung

Info

Publication number: DE3139369C2
Application number: DE3139369A
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl.-Phys. 4600 Dortmund Winter
Original assignee: Rekuperator KG Dr-Ing Schack & Co 4000 Duesseldorf De; Rekuperator Kg Dr Ing Schack & Co 4000 Duesseldorf
Current assignee: Rekuperator KG Dr-Ing Schack & Co 4000 Duesseld
Priority date: 1981-10-03
Filing date: 1981-10-03
Publication date: 1985-11-21
Also published as: CA1187818A; FR2513903A1; GB2106798B; DE3139369A1; US4460466A; JPH0353008B2; GB2106798A; FR2513903B1; JPS58131120A

Abstract

Die wasserfreie Rückgewinnung von Desorbaten aus Adsorptionsfiltern wird nicht allein durch Desorption mit Wasserdampf verhindert, sondern auch schon durch an den Adsorptionsmitteln aus dem zu reinigenden Gas bzw. der zu reinigenden Luft adsorbierten Wasser, das bei der Desorption ebenfalls mit ausgetrieben wird. Es hat sich nun gezeigt, daß es möglich ist, das Desorbat wasserfrei zurückzugewinnen, wenn das gasförmige Desorptionsmittel vor Eintritt in den als Kondensator ausgebildeten Kühler in einem Wassersorptionsfilter mit wasserselektiv wirkendem Adsorptionsmittel vorgetrocknet wird. Den Sorptionswasserspeicher sowie den Kondensator-Kühler umgehende Bypässe erlauben auch Betriebszustände, die über die normale Desorption hinausgehen, nämlich Desorption mit erhöhter Temperatur zum Austreiben schwerflüchtiger Restbeladungen sowie reaktivierende Desorptionen. In besonderer Ausführung läßt sich der Sorptionswärmespeicher mit dem Kondensator-Kühler kombinieren, eine Ausführungsform, die besonders für Rückgewinnungsgeräte einsetzbar ist.

Description

Adsorptionsfilter verläßt und dem Adsorptionstrockner zuströmt Durch die daraus resultierende Temperaturbelastung des adsorptiven Trockners wird jedoch noch vo/ Desorptionsende Wasserdampf freigesetzt, was letztendlich dazu führt, daß gegen Desorptionsende gewonnene Desorbat-Fraktionen wasserhaltig sein können. Dies gilt besonders dann, wenn ein Gemisch von Stoffen unterschiedlichen Siedeverhaltens adsorbiert wurde. Die hochsiedenden Fraktionen werden nämlich erst gegen Ende des Desorptionsprozesses desorbiert, also zu eLior Zeit, wo der Ternperaturdurchbruch bereits erfolgt ist und der adsorptive Trockner einer steigenden Wärmebelastung ausgesetzt ist

Hier setzt die Aufgabe ein, die der Erfindung zugrunde liegt und nach der eine gattungsgemäße Vorrichtung angegeben werden soll, mit der der adsorptive Trockner auch nach Durchbruch der Wärmeübergangsfront im Bereich seiner Arbeitstemperatur ohne aufwendige Regelungen gehalten werden kann und daß — nach einer weiteren Aufgabenstellung — eine für Kompaktanlagen geeignete Ausführangsform vorgeschlagen werden sol!; darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, die Vorrichtung so vorzuschlagen, daß sie wirtschaftlich herstellbar und betriebssicher betreibbar ist

Zur Lösung der Aufgabe wird nach der Erfindung vorgeschlagen, daß in der Leitung des Desorptionskreislaufs zwischen dem Adsorptionsfilter und dem Kondensator ein Sorptionswasserspeicher mit einer Schüttschicht aus wasserselektivem Adsorptionsmaterial und einem dieser Schüttschicht vorgeschalteten regenerativen Wärmespeicher vorgesehen ist Durch diese Anordnung kann sichergestellt werden, daß einmal der während der Desorption ausgetriebene Wasserdampf vom Selektiv-Wasserdampf adsorbierenden Adsorptionsmaterial aufgenommen wird und daß das gasförmige Desorptionsmittel mit dem ausgetriebenen Desorbat daher mit so niedrigem (Wasser-)Taupunkt dem Kondensator zugeleitet wird, daß im Kühler praktisch nur wasserfreies Desorbat anfällt. Der vorgeschaltete regenerative Wärmespeicher hält dabei die Temperatur konstant. Dies ist wichtig, da die Wärmeübergangszone im Adsorptionsfilter im allgemeinen etwas schneller läuft als die Desorptionsfront und mit einem Temperaturanstieg des gasförmigen Desorptionsmittels noch vor Beendigung der Desorption zu rechnen ist. Zu diesem Zeitpunkt ist aber der regenerative Wärmespeicher noch kalt. Die Wärme des Desorptionsmittels kann sich somit nicht nachteilig auf das Adsorptionsvermögen des nachgeschalteten wasserselektiven Adsorptionsmaterials im Sorptionswasserspeicher auswirken. Als wasserselektive Adsorptionsmaterialien können im Sorptionsspeicher Schüttschichten aus gekörntem Siliciumdioxid-GeI, gekörnten zeolithischen Molekularsieben oder gekörntem Aluminium-Oxid-Gel vorgesehen werden. Diese drei Substanzen sind typische wasserselektive Adsorptionsmaterialien, die für diesen Einsatzfall besonders geeignet sind, da sie im Gegensatz zu anderen Trocknungsmitteln mit organischen Desorbaten, vorzugsweise mit ausgetriebenen Lösemitteln, nicht reagieren und diese wesentlich schlechter als Wasser adsorbieren. Darüber hinaus sind diese drei Trockungsmittel körnig und sie behalten auch bei Sättigung mit Wasser ihre körnige Struktur. Schließlich können sie in einfacher Weise durch Temperaturerhöhung regeneriert werden.

Weiter wird vorgeschlagen, daß der regenerative Wärmespeicher eine Schüttschicht aufweist, die auf ein unmittelbar auf der Schüttschicht des wasserselektiven Adsorptionsmaterials aufliegendes Siebblech aufgebracht ist Regenerative Wärmespeicher setzten im Gegensatz zu rekuperativen Wärmespeichern eine Speichermasse voraus. Diese Speichermasse kann in Form eines Gitterwerks eingebracht ssin, sie kann aber auch — so wie hier vorgeschlagen — als Schüttschicht ausgebildet werden. Das Ausbilden als Schüttschicht hat den wesentlichen Vorteil, daß die Herstellung des regenerativen Wärmespeichers einfach und wirtschaftlich ist

ίο Durch die Art des Anordnens der Schüttschicht auf einen direkt auf dem wasserselektiven Adsorptionsmaterial aufliegenden Siebblech wird ein raumsparender Aufbau erreicht, wobei das Siebblech ein Einsinken der massenreichen Teile der geschütteten Wärmespeichermasse wirksam verhindert

Eine Weiterbildung ist dadurch gegeben, daß als Wärmespeichermaterial eine Steinschüttung, vorzugsweise eine Quarzkies-Schüttung der Körnung Vio mm vorgesehen ist Als einfaches Wärmespeichermaterial haben sich Kies- und Schotterschüttungen bewährt. Bei der Auswahl des Materials kommt es auf die Masse und die spezifische Wärmekapazität an. Als günstige Materialien haben sich dabei Basalt- oder Granitschotter erwiesen; als besonders vorteilhaft stellt sich jedoch der Einsatz von Quarzkies-Schüttungen mit einer Quarzkies-Körnung von Vio mm heraus.

Weiter wird vorgeschlagen, daß die Masse des Wärmespeichermaterials als das 0,5—3fache, vorzugsweise das 2fache der Masse des wasserselektiven Adsorptionsmaterials ist und daß die im Wärmespeicher angeordnete Schüttschicht aus wasserselektivem Adsorptionsmaterial ein Volumen von 15% bis 35%, vorzugsweise von 25% des Volumens der im Adsorptionsfilter vorhandenen Schüttschicht an Adsorptionsmaterial aufweist. Die Massen- bzw. Volumeneingrenzung nach diesem Vorschlag beruht auf den Erkenntnissen, daß das gesamte im Adsorptionsmaterial des Adsorptionsfilters adsorptiv gespeicherte Wasser vom Wasserspeicher aufgenommen werden muß und daß die Wärmeübergangsfront schneller und steiler durch das Adsorptionsfilter läuft als die Desorptionsfront. Die mit dem gasförmigen Desorptionsmittel vor Ende der Desorption transportierte Wärme wird bei dem vorgeschlagenen Masseverhältnis von der Wärmespeichermasse aufgenommen, ohne daß wesentliche überschüssige Kapazität noch zur Verfugung stünde. Dies ist wesentlich, da nach Ende der Desorption des Adsorptionsmaterials im Adsorptionswasserspeicher mit der im gasförmigen Desorptionsmittel vorhandenen Wärmeenergie desorbiert und das dabei freigesetzte Wasser wieder in das abgekühlte Adsorptionsmaterial des Adsorptionsfilters zurücktransportiert werden soll. Dazu wird bereits vor Desorptionsende die Wärmezufuhr über den Wärmetauscher abgeschaltet und die Desorption mit der Restwärme aus dem Adsorptionsmaterial im Adsorptionsfilter weitergeführt Die bereits desorbierten Schichten kühlen dabei ab und sind, wenn die Temperaturfront die Wärmespeichermasse vor dem Sorptionswasserspeicher durchlaufen hat, bereit, das aus dem Wasserspei-

so eher ausgetriebene Wasser aufzunehmen.

Weiter wird vorgeschlagen, daß ein den Kondensator überbrückender Bypass vorgesehen ist, der eine den Bypass verschließende Klappe enthält. Mit diesem Vorschlag ist es möglich, während der Austreibungsphase des Wassers aus dem Sorptionswasserspeicher den Kondensator zu umgehen und so ein Auskondensieren des Wassers wirksam zu verhindern. Dies ist besonders dann interessant, wenn als Adsorptionsmittel im Ad-

Sorptionsfilter Aktivkohle eingesetzt ist, die bei so hoher Temperatur desorbiert wurde, daß ihr Wassergehalt verschwindend klein ist. Bei derartig trockenen Aktivkohlen besteht die Gefahr der Selbstentzündung, wenn das Adsorptionsfilter wieder auf Adsorbieren umgeschaltet wird und in der Schüttschicht stellenweise noch Restwärme vorhanden ist, wozu zusätzlich durch den exothermen Adsorptionsvorgang Wärme freigesetzt wird. Die damit eintretende Temperatursteigerung kann bei extrem trockenen Kohlen örtlich die Zündtemperatur überschreiten und eine Zündung der Kohle bewirken. Dieser Bandgefahr wird durch den Rücktransport des Wassers, das so nicht im Kondensator nachkondensiert wird, vorgebeugt

Weiter wird vorgeschlagen, daß ein den Sorptionswasserspeicher überbrückender Bypass vorgesehen ist, der eine den Bypass verschließende Klappe enthält. Dadurch wird erreicht, daß der Wasserspeicher umgangen werden kann, wenn die Desorption des Wassers aus der Aktivkohle des Adsorptionsfilters vor der Desorption der Lösemittel beendet ist. Nach Beendigung der Desorption der Lösemittel, angezeigt durch das Ausbleiben weiteren Kondensatanfalls, kann durch öffnen der Klappe der Sorptionswasserspeicher wieder in den Kreislauf des gasförmigen Desorptionsmittels eingeschaltet werden, um das in ihm gespeicherte Wasser auszutreiben und der Aktivkohle im Adsorptionsfilter wieder zuzuführen.

In einer besonderen Ausführungsform wird vorgeschlagen, daß der Sorptionswasserspeicher mit der Schüttschicht des Wärmespeichers und der Schüttschicht des wasserselektiven Adsorptionsmaterials im Kondensatorgehäuse angeordnet ist Durch diese Anordnung ergibt sich eine besonders raumsparende Kompaktbauweise, die den Einsatz der Vorrichtung auch in kompakten Rückgewinnungsgeräten ermöglicht

Darüber hinaus wird vorgeschlagen, daß der Kühler des Kondensators ringförmig mit senkrecht angeordneten Kühlflächen ausgebildet ist, daß der Kühler mit einer zentralen Zuströmung versehen ist und daß eine die Abströmseite des Kühlers abdeckende, anhebbare Ringplatte mit zentralem, in die Zuströmung eingreifendem Stutzen vorgesehen ist die im angehobenen Zustand mit einem oberen und im abgesenkten Zustand mit einem unteren Ringflansch dichtend zusammenwirkt Durch diese Ausbildung ist es möglich, im Kondensator das mit Desorbat und Wasser beladene gasförmige Desorptionsmittel zu trocknen und dabei einen gegen Ende der Desorptionsphase möglichen Durchbruch der Temperaturfront aufzufangen; es ist aber auch möglich, die Kondensation des nach Ende der Desorption des Adsorptionsfilters aus dem Sorptionswasserspeicher ausgetriebenen Wassers, das wieder dem Adsorptionsfilter zuzuführen ist im Kondensator dadurch zu verhindern, daß die abgesenkte Ringplatte die Austrittsöffnung des Kühlers verschließt und die Abströmöffnung des Desorptionskreislaufs für das das ausgetriebene Wasser mitführende gasförmige Desorptionsmittel freigibt Geringfügige Kondensationen durch Diffusion durch den zentralen Stutzen sind dabei vemachlässigbar.

Das Wesen der Erfindung wird anhand der F i g. 1 und 2 näher erläutert Dabei zeigt

F i g. 1 ein verfahrenstechnisches Schaltbild der Vorrichtung und

F i g. 2 einen Schnitt durch das untere Ende des mit einem Sorptionswasserspeicher versehenen Kondensators.

Die F i g. 1 zeigt ein in Form eines liegenden Kessels ausgebildetes Adsorptionsfilter 1 mit der darin enthaltenen Schüttschicht 1.1 eines Adsorptionsmittels, die auf einen — nicht näher bezeichneten — Rost aufgebracht ist. Das zu reinigende Rohgas wird dem Adsorptionsfilter über die Leitung 4 zugeführt, die mit der Klappe 4.1 absperrbar ist. Das im Adsorptionsfilter 1 gereinigte Reingas strömt über die Leitung 5 ab, die ebenfalls eine Absperrklappe 5.1 enthält. Die Absperrklappen 4.1 und 5.1 sind in der gezeichneten Betriebsstellung »Desorption« geschlossen. Es versteht sich von selbst, daß diese Klappen erhöhten Dichtheitsanforderungen unterliegen und daß sie u. U. als Doppelklappen mit einem unter

Schutzgas-Oberdruck gehaltenen Zwischenraum ausgebildet sein können.

An das Adsorptionsfilter 1 ist die Desorptionseinrichtung angeschlossen, die im wesentlichen aus dem Fördergebläse 2 für das gasförmige Desorptionsmittel, einem die Aufheizung des gasförmigen Desorptionsmittels bewirkenden Wärmetauscher 3 sowie einem als Kondensator für das zurückzugewinnende Desorbat ausgebildeten Kühler 21, dem ein Sorptionswasserspeicher 11 vorgeschaltet ist, ausgebildet ist. Diese Apparate werden durch die Leitungen 6,7,8,9 und 10 mit dem Adsorptionsfilter verbunden, wobei es ohne Bedeutung ist, ob diese Leitungen in die Gaszuführungsleitung bzw. Gasabführungsleitung 4 bzw. 5 münden oder direkt mit dem Behälter des Adsorptionsfilters 1 verbunden sind.

Nahe dem Adsorptionsfilter sind in den Leitungen 6 und 10 Klappen 6.1 und 10.1 angeordnet, die in der dargestellten Betrie'osstellung »Desorption« geöffnet sind und den Durchfluß des gasförmigen Desorptionsmittels erlauben.

Der Kühler 21 enthält ein Kühlflächenpaket 22, das vom mit Desorbat beladenen Desorptionsmittel durchströmt wird und an dessen vorteilhafterweise senkrecht gestellten Kühlflächen sich das auskondensierte Desorbat niederschlägt Dieses auskondensierte Desorbat tropft in den unteren Raum des Kühlers 21 ab und kann über die Leitung 29 abgezogen werden. Die Leitung 29 ist dabei mittels eines Hahnes 29.1 verschließbar. Die Kühlung erfolgt durch von außen herangeführtes Kühlmittel, das von einem Kältesatz geliefert wird, das aber auch in einem Wärmepumpenkreislauf geführtes und im Kühler verdampfendes Kältemittel sein kann. Eine besonders raumsparende Bauweise des Kühlers ergibt sich dadurch, daß die Leitung 7 konzentrisch in den als Kondensator ausgebildeten Kühler 21 eingeführt wird und konzentrisch das Kühlflächenpaket durchsetzt Dieses Kühlflächenpaket wird in dieser Anordnung vorteilhafterweise ais Rohrbündeikühier ausgebildet, wobei der Zwischenraum zwischen den Rohren vom Kühlmittel durchströmt wird. Eine andere mögliche Bauart ist die Ausbildung des Kühlpakets als Rohrflächenkühler, bei dem konzentrisch zueinander angeordnete Rohrabschnitte die Kühlflächen bilden, mit denen die etwa längs Mantellinien ausgerichteten, das Kühlmittel führenden Leitungen wärmeleitend in Verbindung stehen.

Darüber hinaus sind selbstverständlich auch noch andere Anordnungen denkbar.

Dem als Kondensator ausgebildeten Kühler 21 ist der Sorptionswasserspeicher 11 vorgeschaltet wobei beide Apparate durch die Leitung 7 miteinander verbunden sind. Der Sorptionswasserspeicher enthält eine Adsorptionsmittelschicht 12 mit einem Adsorptionsmittel, das bevorzugt das stark polare Wasser adsorbiert Solche selektiven Adsorptionsmittel sind beispielsweise Silika-

gel, zeolithische Molekularsiebe oder gekörntes Aluminiumoxid-Gel. Diese wasserselektiv wirkende Adsorptionsmittelschicht ist auf einem — nicht näher bezeichneten — Rost 14.1 aufgebracht und mit einem zweiten — ebenfalls nicht näher bezeichneten — Rost 14.2 abgedeckt. Beide Roste bestehen vorzugsweise aus Lochblechen, wobei gegebenenfalls das untere Lochblech mit einem Drahtgewebe abgedeckt ist, dessen Maschenweite kleiner ist als die Körnung des wasserselektiven Adsorptionsmittels. Auf dem oberen Rost befindet sich ein regenerativer Wärmespeicher, für den gitterförmige Aufbauten ebenso möglich sind wie die in F i g. 1 dargestellte Schüttschicht 13. Da der Strömungswiderstand der Schüttschicht nicht so hoch werden soll, ist es vorteilhaft, die Körnung des Wärmespeichermaterials im Bereich von ⁵/Ίο mm zu halten. Für die Wärmespeicherung sind die Masse des eingebrachten Wärmespeichermaterials und dessen spezifisches Wärmespeichervermögen maßgebend. Über die Eigenschaft des Wärmespeichers hinaus soll das Material auch weder von hoher Temperatur beeinflußt noch vom Desorptionsmittel oder vom Desorbat angegriffen werden. In einfachster Weise wird dies von nicht porösem Gestein erfüllt, etwa von entsprechend gebrochenem Schotter aus Granit oder Basalt Besonders vorteilhaft hat sich dabei Quarzkies erwiesen, der aufgrund seiner Form zwar keine so dichte Packung wie bei gebrochenem Schotter möglich erlaubt, dessen glatte Flächen in Verbindung mit dem »Porenvolumen« aber einen geringen Strömungswiderstand gewährleisten.
Parallel zum Sorptionswasserspeicher ist ein Bypass

15 angeordnet, der eine V erbindung von der Leitung 7 zur Leitung 3 herstellt und die Umgehung des als Kondensator ausgebildeten Kühlers 21 erlaubt Dieser Bypass ist mittels einer Klappe 15.1 absperrbar. Solange die Desorption betrieben wird und solange Desorbat anfällt wird das gasförmige Desorptionsmittel zur Kondensation des Desorbats durch den Kühler geleitet. Nach Beendigung der Desorption des Adsorptionsmittels im Adsorptionsfilter 1 jedoch fällt kein Desorbat mehr an; es beginnt vielmehr im Anschluß daran die Desorption des Sorptionswasserspeichers. Um eine Kondensation des dabei ausgetriebenen Wasserdampfes im Kondensator 21 zu vermeiden, ist es zweckmäßig, in diesem Betriebszustand die Klappe 15.1 zu öffnen und so die Strömung direkt vom Sorptionswasserspeicher zum Kreislaufgebläse freizugeben. Es ist dabei selbstverständlich auch möglich, die Klappe 15.1 so in die Rohrverzweigung der Leitungen 7 und 15 zu legen, daß eine direkte Umschaltung vorgenommen wird und die Klappe 15.1 dann den kondensatorseitigen Abgang der Leitung 7 sperrt

Ebenso ist zum Sorptionswärmespeicher ein Bypass

16 vorgesehen, der mittels der Klappe 16.1 absperrbar ist Dieser Bypass ist dann von Bedeutung, wenn das im Adsorptionsmittel des Adsorptionsfilters 1 gespeicherte Wasser vor Beendigung der Desorption bereits vollständig ausgetrieben ist, der Wasserdampf-Partialdruck also stark abnimmt In diesem Falle kann das mit Wasser beladene wasserselektive Adsorptionsmaterial im Sorptionswasserspeicher allein aufgrund des kleinen äußeren Wasserdampf-Partialdrucks Wasserdampf abgeben, der dann unerwünschterweise im Kondensator 21 zusammen mit dem Desorbat auskondensieren würde. Dies kann vermieden werden durch Öffnen der den Bypass 16 absperrenden Klappe 16.1. Es versteht sich von selbst, daß auch hier die Klappe 16.1 als Umschaltklappe beispielsweise am Eintritt der Leitung 6 in'den Sorptionswasserspeicher 11 so ausgebildet werden kann, daß entweder der Eintritt in den Sorptionswasserspeicher bei gesperrter Leitung 16 freigegeben ist oder daß die Leitung 16 bei gesperrtem Eintritt in den Sorptionswasserspeicher 11 freigegeben ist.

Die F i g. 2 zeigt eine Darstellung einer besonderen Ausführungsform, bei der Sorptionswasserspeicher und Kondensator in einem Gehäuse 21.1 untergebracht sind. Das gemeinsame Gehäuse 21.1 enthält dabei den zylinderringförmigen, als Kondensator ausgebildeten Kühler 22 mit der zentralen Zuströmung 24. Das von den Kühlflächen ablaufende Kondensat sammelt sich im unteren Teil und kann durch den Stutzen 29 abgezogen werden. Der Anschluß 8 führt schließlich weiter zum Kreislaufgebläse 2. Im oberen Teil des Gehäuses 21.1 ist der — nichi dargestellte — regenerative Wärmetauscher vorgesehen; unterhalb von ihm befindet sich die wasserselektiv wirkende Adsorptionsmittelschicht 12, die auf dem Rost 14.1 aufliegt. Das durch die Schüttschichten strömende gasförmige Desorptionsmittel sammelt sich unterhalb des Rostes in einem Gassammeiraum 23.1, der nach unten durch eine Ringscheibe 25 mit in den Zuströmstutzen 24 reichenden Überströmstutzen 25.1 versehen ist. Diese Ringscheibe 25 ist hebbar; im gezeichneten Zustand liegt sie an einem oberen Flanschring 26 dichtend an. Dabei strömt das gasförmige Desorptionsmittel mit dem Desorbat aus dem Gassammelraum 23.1 direkt in den Zuströmstutzen 24, von da aus aufwärts durch den als Kondensator ausgebildeten Kühler 22 in einen zweiten zylinderringförmigen Gassammelraum 23.2, der mit der Leitung 8 direkt in Verbindung steht. Bei abgesenkter Ringscheibe 25, die sich in diesem Zustand dichtend gegen den Ringflansch 27 ■ legt, bildet sich eine direkte Verbindung zwischen dem Gassammeiraum 23.1 und dem Abströmstutzen 8 aus; dadurch wird die Wirkung des Bypasses 15 ohne zusätzliche Rohrleitung erzielt. Der Stutzen 25.1 kann dabei so lang ausgebildet werden, daß er bis nahezu an die Innenwand des Bodens des Gefäßes 21.1 reicht Steht hier noch ein nicht abgelassener Rest auskondensierten Desorbats, bildet sich so ein Tauchverschluß aus, der die Wirkung dieses Bypasses sichert. Für den den Wassersorptionsspeicherteil umgehenden Bypass 16 kann dabei eine äußere Rohrleitung vorgesehen werden, die von der Einströmung in den kombinierten Sorptionswasserspeicher/Kondensator-Kühler abgehend zum Gassammeiraum 23.1 geführt ist und dort durch die Außenwand des Behälters 21.1 geführt ist
Die beschriebene Vorrichtung gestattet in einfacher Weise die Durchführung des Verfahrens gemäß der DE-OS 29 42 959. Die Vorrichtung ermöglicht das wasserfreie Zurückgewinnen eines Desorbats. Darüber hinaus hat sich überraschenderweise gezeigt, daß auch eine Hydrolyse wasserempfindlicher organischer Ester, etwa Essigsäure-Ester, bei der Verwendung dieser Vorrichtung nicht beobachtet werden kann: Das zurückgewonnene Kondensat ist praktisch essigsäurefrei. Das rückgewonnene Desorbat kann ohne zusätzlichen Aufwand wieder eingesetzt werden. Eine Verschiebung der Zusammensetzung zu leichter siedenden Bestandteilen — etwa dadurch, daß schwerer siedende, als Restbeladung im Adsorptionsmittel des Adsorptionsfilters zurückbleiben — kann durch Erhöhung der Desorptionstemperatur vermieden werden. Ist mit dem Auftreten höher siedender Bestandteile zu rechnen, kann es daher zweckmäßig sein, einen zusätzlichen Wärmetauscher in der Leitung 10 vorzusehen, der im Endstadium der Desorption das gasförmige Desorptionsmittel überhitzt Auf

diese Art kann auch eine reaktivierende Desorption durchgeführt werden. Bei der bis zu höheren Temperaturen geführten Desorption zeigt sich ein weiterer Vorteil des Wassersorptionsspeichers umgehenden Bypasses: In diesen Fällen ist mit einem Temperaturdurchbruch zu rechnen, d. h. die Temperaturfront hat das Adsorptionsmittelbett im Adsorptionsfilter 1 vor Beendigung der Desorption durchsetzt. Der Temperaturanstieg des aus dem Adsorptionsfilter austretenden gasförmigen Desorptionsmittels könnte Wasser aus dem Sorptionswasserspeicher in einer Betriebsphase austreiben, in der dies noch nicht erwünscht ist; dies wird wirksam durch die Umgehung des Sorptionswasserspeichers verhindert. Bei der reaktivierenden Desorption gilt für den Sorptionswasserspeicher das eben Gesagte. Zusatzlieh kommt hier hinzu, daß auch der Kondensator-Kühler vor einer Temperaturüberhöhung zu schützen ist. Hier ist es der Bypass 15 bzw. die die Strömung durch das Kühlerpaket unterbrechende, abgesenkte Platte 25, die den Kondensator-Kühler vor unerwünschter Überhitzung schützt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

1 2 densators (21) ringförmig mit senkrecht angeordne- Patentansprüche: ten Kühlflächen ausgebildet ist, daß der Kühler (22) mit einer zentralen Zuströmung (24) versehen ist

1. Adsorptionsfilter mit Gaszuführungs- und Gas- und daß eine die Abströmseue des Kühlers (22) ababführungsleitung sowie mit einer Desorptionsein- 5 deckende, hebbare Ringplatte (25) mit zentralem, in richtung zum Regenerieren des beladenen Adsorp- die Zuströmung (24) eingreifendem Stutzen (23.1) tionsfilters und Rückgewinnung des Desorbats vorgesehen ist, die im angehobenen Zustand mit eidurch Kondensation, mit einem ein inertes, gasför- nem oberen und im abgesenkten Zustand mit einem miges Desorptionsmittel im Kreislauf fördernden unteren Ringflansch (26, 27) dichtend zusammen-Kreislaufgebläse, einem dem Adsorptionsfilter in 10 wirkt

Desorptionsrichtung vorgeschalteten Wärmetauscher, einem dem Adsorptionsfilter in Desorptions-

richtung nachgeschalteten Kondensator und mit diese Bauelemente zu einem Apparatekreis mit dem

Adsorptionsfilter verbindenden Rohrleitungen, wo- 15 Die Erfindung betrifft einen Adsorptionsfilter mit bei sowohl die Gaszuführungs- und Gasabführungs- Gaszuführungs- und Abführungsleitung sowie mit einer leitung als auch die Rohrleitungen der Desorptions- Desorptionseinrichtung zum Regenerieren des beladeeinrichtung nahe dem Adsorptionsfilter mit Klappen nen Adsorptionsfilters und Rückgewinnung des Desorso versehen sind, daß bei der Desorption die Gaszu- bats durch Kondensation, mit einem ein inertes, gasförführungs- und die Gasabführungsleitung abgesperrt 20 miges Desorptionsmittel im Kreislauf fördernden Kreis- und die Rohrleitungen des Desorptionskreislaufs ge- laufgebläse, einem dem Adsorptionsfilter in Desorpöffnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß tionsrichtung vorgeschalteten Wärmetauscher, einem in der Leitung (6, 7) des Desorptionskreislaufs zwi- dem Adsorptionsfilter in Desorptionsrichtung na 'hgeschen dem Adsorptionsfilter (1) und dem Kondensa- schalteten Kondensator und mit diese Bauelemente zu tor (21) ein Sorptionswasserspeicher (11) mit einer 25 einem Apparatekreis nat dem Adsorptionsfilter verbin-Schüttschicht (12) aus wasserselektivem Adsorp- denden Rohrleitungen, wobei sowohl die Gaszufühtionsmaterial und einem dieser Schüttschicht (12) rungs- und Gasabführungsleitung als auch die Rohrleivorgeschalteten regenerativen Wärmespeicher vor- tungen der Desorptionseinrichtung nahe dem Adsorpgesehenist. tionsfüter mit Klappen so versehen sind, daß bei der

2. Adsorptionsfilter nach Anspruch 1, dadurch ge- 30 Desorption die Gaszuführungs- und Gasabführungsleikennzeichnet, daß der regenerative Wärmespeicher tung abgesperrt und die Rohrleitungen des Desorpeine Schüttschicht (13) aufweist, die auf ein unmittel- tionskreislaufs geöffnet sind.

bar auf der Schüttschicht (12) des wasserselektiven Aus der DE-PS 7 04 350 ist die Desorption eines Ad-

Adsorptionsmaterials aufliegendes Siebblech (14.2) sorptionsfilters mit einem in einem Kreislauf geführten

aufgebracht ist. 35 gasförmigen Desorptionsmittel bekannt, wobei die

3. Adsorptionsfilter nach Anspruch 1 oder 2, da- Rückgewinnung des Desorbats in einer Kühltasche vordurch gekennzeichnet, daß als Wärmespeichermate- gesehen ist, ohne daß das gesamte, im Kreislauf stirörial eine Steinschüttung, vorzugsweise eine Quarz- mende gasförmige Desorptionsmittel in einem Desorkies-Schüttung der Körnung ⁵/io mm vorgesehen ist. batkondensator abgekühlt wird. Die Rückgewinnung

4. Adsorptionsfilter nach einem der Ansprüche 2 40 erfolgt ohne Rücksicht auf die Art des Desorbats durch oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die im Sorp- Dampfdruckabsenkung in der Kühltasche und durch tionswasserspeicher (11) angeordnete Schüttschicht Diffusionstransport aus dem das Desorbat enthaltenden

(12) aus wasserselektivem Adsorptionsmaterial ein Kreislaufgas in das, in der Kühltasche befindliche, gas-Volumen von 15% bis 35%, vorzugsweise von 25% förmige Desorptionsmittel. Der Desorbatanfall wird dades Volumens der im Adsorptionsfilter (1) vorhande- 45 bei allein dadurch bestimmt, daß in der Kühltasche die nen Schüttschicht (1.1) an Adsorptionsmaterial auf- Sättigungsgrenztemperatur der einzelnen Desorbatweist und daß die Masse des Wärmespeichermateri- komponenten unterschritten wird und Desorbat ausals das 0,5—3fache, vorzugsweise das 2fache der in fällt. Die Geschwindigkeit richtet sich dabei nach den der Schüttschicht (12) des wasserselektiven Adsorp- durch die Fusion bestimmten Transportvorgängen. Ein tionsmaterials vorhandenen Masse ist. so Ausfallen von Wasser kann bei diesem Verfahren nicht

5. Adsorptionsfilter nach einem der Ansprüche 1 verhindert werden.

bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Konden- Aus der DE-OS 29 42 959 ist die wasserfreie Rückgesator (21) überbrückender Bypass (15) vorgesehen winnung eines Desorbats im Grundsatz bekannt. Dabei ist, der eine den Bypass (15) verschließende Klappe wird das im Kreislauf geführte gasförmige Desorptioins-(15.1) enthält. 55 mittel, bevor es in den Desorbatkondensator eintritt, in

6. Adsorptionsfilter nach einem der vorstehenden einem selektiv auf Wasserdampf abgestimmten adsorp-Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein tiven Trockner getrocknet. Das so getrocknete desorden Sorptionswasserspeicher (11) überbrückender bathaltige gasförmige Desorptionsmittel wird dann in Bypass (16) vorgesehen ist, der eine den Bypass (16) einem Desorbatkondensator unter die Sättigungsgrenzverschließende Klappe (16.1) enthält. 60 temperatur abgekühlt, wobei das Desorbat ausfällt. Die

7. Adsorptionsfilter nach einem der vorstehenden Geschwindigkeit des Desorbatanfalls richtet sich, da das Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte gasförmige Desorptionsmittel den als Desor-Sorptionswasserspeicher (11) mit der Schüttschicht batkondensator wirkenden Kühler durchsetzt, allein

(13) des Wärmespeichermaterials und der Schutt- nach dessen Kälteleistung. Die dynamisch ablaufenden schicht (12) des wasserselektiven Adsorptionsmate- 65 Vorgänge während der Desorption des AdsorptionsFilrials im Kondensatorgehäuse (21.1) angeordnet ist. ters führen jedoch dazu, daß das gasförmige Desorp-

8. Adsorptionsfilter nach Anspruch 6 oder 7, da- tionsmittel bereits vor Desorptionsende aufgeheizt, also durch gekennzeichnet, daß der Kühler (22) des Kon- mit einem erheblichen Anteil an fühlbarer Wärme, das