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BESCHREIBUNG
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Trocknungsverfahren und -einrichtung Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Entfeuchten oder Trocknen eines Strömungsmittels, z.B. eines Gases wie Luft,
die mit einem Absorptions- oder Bindemittel in Berührung gebracht wird, das durch
Wärme regeneriert wird.
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Ein Strömungsmittel, beispielsweise ein Gas wie Luft kann durch Abkühlen
getrocknet werden, wobei die Feuchtigkeit kondensiert oder durch Absorption, wobei
die Feuchtigkeit durch ein Trockenmittel wie Silikagel (Kieselgel) oder Lithiumchlorid
absorbiert wird. Je nach Anwendung können bestimmte Eigenschaften wichtiger sein
als andere. Ein seit kurzem äußerst wichtig gewordener Faktor ist der wirtschaftliche
Einsatz von Energie. Daher besteht die größere Notwendigkeit als jemals zuvor, eine
energiearme Trocknung zu erreichen Das Trockenmittel wird durch Erwärmen regeneriert,
um den absorbierten Wasserdampf auszutreiben. Die Wärme kann vollständig durch die
Luft, zugeführt werden, die auch dazu dient, das verdampfte Wasser zu beseitigen.
Wegen der ziemlich niedrigen spezifischen Wärme von Luft hat dies im Gefolge, daß
die Luft auf verhältnismäßig hohe Temperaturen wie 100-1500C erwärmt werden muß.
In diesem Fall wird auch das Trockenmittel auf verhältnismäRB hohe Temperaturen
erwärmt, was Verluste bedingt. Eine weitere Folge ist, daß die abziehende heiße
feuchte Regenwationsluft einen beschränkten Wassergehalt aufweist, der insofern
zu Verlusten führt, als nicht nur Wasserdampf, sondern ein großer Anteil der warmen
Luft mit diesem abgegeben wird.
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Die Verluste können dadurch verringert werden, daß die zum Verdampfen
des Wassers dienende Wärme von anderen Quellen zugeführt wird als von der für die
Abfuhr des
Dampfes verwendete Luft. Die Regenerationstemperatur
kann herabgesetzt werden, wobei durch Einbau von Wärmeschlangen in das Trockenbett
dhef Wassergehalt der feuchten Luft erhöht werden kann. mob' jedoch dieses Verfahren
angewandt wurde, war der Kontakt zwischen dem Trockenmittel und den Wärmeschlangen
schlecht, wobei das angestrebte Ergebnis nur teilweise erzielt wurde.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, ein Verfahren und eine
Einrichtung zum Entfeuchten zu schaffen, welches die vorstehend erwähnten Nachteile
bekannter Verfahren vermeidet.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das zu trocknende Strömungsmittel
über eine Seite einer Fläche geleitet wird, auf der ein Trockenmittel aufgebracht
ist, wobei das Strömungsmittel von der zweiten Seite der Fläche ferngehalten wird,
die zur Regenerierung des Trockenmittels mit der notwendigen Wärme versorgt wird.
Die zur Verdampfung erforderliche Wärme wird auf einer Seite des Trocken- oder Absorptionsmittels
aufgebracht,und die Feuchtigkeit wird auf der anderen Seite abgegeben.
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Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Beschreibung
enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfindungswesentlicher Bedeutung sein.
Die Zeichnungen zeigen: Fig. 1 einen Seitenriß eines erfindungsgemäßen Destillations-
oder Extraktionsturms mit Einzelheiten; Fig. 2 eine schematische Darstellung von
zwei Extraktionstürmen nach Fig. 1, die in eine Trockneranlage eingebaut sind; Fig.
3 eine schematische Darstellung wie Fig. 1, wobei eine Wärmepumpe in die Anlage
aufgenommen ist;
Fig. 4 eine schematische Darstellung wie Fig. 3,
jedoch verdoppelt, d.h. mit vier Extraktionstürmen und zwei Wärmepumpen.
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Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Destillations- oder Extraktionsturm
10, der den früheren Extraktionstürmen insoweit überlegen ist, als er für eine wirkungsvolle
Wärmeübertragung zwischen dem Trockenmittel und dem Wärmemittel sowie für eine wirkungsvolle
Feuchtigkeitsübertragung zwischen dem Trockenmittel und der Lfift sorgt; er weist
eine Rohrschlange 12 mit Flanschen 144 die ebenan so wie die Rohrschlange 12/der
Außenseite mit einem Trockenmittel 16 beschichtet sein #nnen.Das zu entfeuchtende
oder zu trocknende Strömungsmittel, beispielsweise ein Gas wie Luft wird über die
Außenseite des Extraktionsturmes 10 geleitet, wie es durch den Pfeil 18 in Fig.
1 gezeigt ist, während das Regenerationsmittel in die Rohrschlange 12 eingeführt
wird (s. Pfeil 20) und sowohl das Rohr 12 als auch die Flanschen 14 erwärmt.Daher
wird Feuchtigkeit an einer Seite, nämlich der Außenseite des Trockenmittels 16 abgegeben,
während die zur Verdampfung erforderliche Wärme auf der anderen Seite des Trockenmittels
zugeführt wird, d.h. auf der mit den Flanschen 14 in Kontakt stehenden Seite und,
falls zutreffend, mit den Rohren 12.
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Die Erfindung beruht somit darauf, daß das Trockenmittel auf einer
großen Fläche-bei guter Wärmeübertragung an die Oberfläche verteilt wird. Daher
muß das Trockenmittel so aufgebracht werden, daß möglichst viel Wärme an die Flansche
14 und, bei Bedarf, an das oder die Rohre 12 übertragen wird. Um die größtmögliche
Fläche für das Trockenmittel zu erzielen, können die Flanschen so ausgeformt sein,
daß ihre Oberfläche erhöht wird, z.B.
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durch Prägen, Zapfen, Kämme oder wie in der Detailzeichnung oben rechts
in Fig. 1, Bleche mit kammartigen Graten 22, die zwischen den Flanschen 14 angeordnet
sein können, wobei auch die Oberflächen der Bleche 22 mit Trockenmittel beschichtet
sein können. Beim erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel sind die Flansche 14 waagerecht
angeordnet, um die Wirkung des Gewichtes auf das Trockenmittel 16 zu vermeiden,
es ist jedoch offensichtlich, daß die Flansche auch nach Bedarf senkrecht angeordnet
sein können. Das Trockenmittel kann von einem beliebigen bekannten Typ wie Salz
oder dergleichen sein und kann auf die Oberflächen des Extraktionsturms 10 durch
ein beliebiges Beschichtungsverfahren aufgebracht oder aufgeklebt werden.
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Beispielsweise kann eine Absorptionsschicht aufgebracht werden, die
mit einer Salzlösung behandelt werden oder, wenn die Flansche aus Aluminium sind,
mit Tonerde.
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Ein nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren gefertigter Extraktionsturm
kann sehr kompakt gestaltet sein, und außerdem kann das Wärme- oder Regnerierungsströmungsmittel,
das durch die Rohranlage 12 geleitet wird, unter Druck gesetzt werden, wodurch sich
ein größere Vielseitigkeit für die Aufstellung der Einrichtung und die Wahl des
Wärme- und Kühlungsmittels ergibt.
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Eine praktische Ausführung des erfindungsgemäßen Extraktionsturms
ist in Fig. 2 dargestellt, worin zwei Extraktionstürme 10a, 10b in herkömmlicher
Weise angeordnet sind, so daß ein Extraktionsturm 10b regeneriert wird, während
der andere zum Trocknen eines Strömungsmittels eingesetzt wird, das im vorliegenden
Beispiel als feuchte Betriebsluft angenommen wird. Die Betriebsluft wird von unten
über eine Ansaug- oder
Einlaßleitung 24 eingeführt und gelangt über
ein Dreiwegeventil 26 zur Leitung 28 rechts am Extraktionsturm 10a, von wo sie über
die Flanschen und die Rohrleitungen strömt die wie oben beschriebenJmit einem Trockenmittel
beschichtet sind, wobei die Feuchtigkeit in der Betriebsluft durch das Trockenmittel
aufgenommen wird. Stromab vom Extraktionsturm 10a, setzt sich die Leitung 28 bis
zu einem Dreiwegeventil 30 fort, wo die getrocknete Luft über die Auslaßleitung
32 abströmt. Die Luftleitung 34 für die linke Betriebsluft, die dem anderen Extraktionsturm
10b dient, ist jetzt durch die Ventile 26, 30 gesperrt, so daß die Leitung 34 nicht
von Luft durchströmt wird.
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Die Regenerationsluft wird in den Regenerationskreis über einen Einlaß
36 und ein Dreiwegeventil 38 eingespeist und an eine Leitung 40 abgegeben, die links
mit dem Extraktionsturm lob verbunden ist, wobei die Regenerationsluft das Trockenmittel
an diesem Extraktionsturm überstreicht. Die für die Regeneration erforderliche Wärme
wird, wie erwähnt, über die Rohranlage 12b des Extraktionsturms 10b zugeführt. Die
feuchte Regeneratknsluft wird über ein Dreiwegeventil 44 an den Auslaß 46 abgegeben.
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Wenn die Unterlage oder das Bett des auf den Extraktionsturm 10a aufgebrachten
Trockenmittels feuchtigkeitsgestättigt und das Bett am Extraktionsturm 10b regeneriert
ist, werden die vorstehend beschriebenen Luftströme durch Neueinstellung aller Dreiwegeventile
26, 32, 38 und 44 umgekehrt. Die Betriebsluft fließt dann über die Leitung 34 zum
Extraktionsturm 10b, während die Regenerationsluft dem rechten Extraktionsturm 10a
über die Leitung 42 und die zur Regeneration erforderliche Wärme über die Rohranlage
12a eingespeist werden.
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Da die zur Regenerierung erforderliche Wärme in der möglichst wirkungsvollen
Weise auf die Extraktionstürme 10a, 10b über die Rohranlage 12a, 12b einwirkt, können
der Regenerationsluftstrom und die Regenerationstemperatur stark vermindert werden.
Die Wärme kann von jeder geeigneten Quelle geliefert werden. Wegen der niedrigeren
Regenerationstemperatur können auch geringwertige Wärmeerzeuger wie Abfall- oder
Sonnenwärme eingesetzt werden.
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Der als Trockenstufe eingesetzte Extraktiosturm 10a kann natürlich
auch dadurch abgekühlt werden, daß ein Kühlmittel durch die Rohranlage 12a geleitet
wird. Zu diesem Zweck können die Extraktionstürme 10a, 10b natürlich mehrere getrennte
Rohranlagen für den Umlauf verschiedener Strömungsmittel wie ein Heiz- und ein Kühlmittel
aufweisen anstelle eines Wechselbetriebs in derselben Rohranlage. Die Extraktionstürme
10a, 10b können auch mit einer normalen Kühlschlange zum Vorkondensieren der Feuchtigkeit
verbunden werden. Das Abkühlen bewirkt einen Anstieg der relativen Feuchtigkeit
der Luft, die mit dem Trockenmittel in Berührung kommt, wodurch die Feuchtigkeitsaufnahmekapazität
des Trockenmittels erhöht wird. Wenn abgekühlt wird,kann eine niedrigere Regenerationstemperatur
gewählt werden als wenn keine Kühlung verwendet wird, ohne den Feuchtigkeitsgehalt
der abziehenden trockenen Luft zu erhöhen. In vielen Fällen ist es auch ein Vorteil,
daß die trockene Luft kalt sei.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Fig.
3 wird eine Wärmepumpe in Verbindung mit einer Anlage nach Fig. 2 verwendet. Gemeinsame
Teile der Ausführungsbeispiele der Fign. 2 und 3 tragen dieselben Bezugszeichen.
Zwischen die Extraktionstürme 10a, lOb der Fig. 3 ist eine Wärmepumpe 48 geschaltet,
die über Dreiwegeventile 50, 52 an ein Ende der Rohranlage 12a, 12b der einzelnen
Extraktionstürme angeschlossen ist, wobei
die anderen Enden der
Rohranlage über ein überlaufventil 54 miteinander verbunden sind. Damit bilden die
Wärmepumpe und die Extraktionstürme eine normale Wärmepumpenanlage, wobei die Extraktionstürme
10a, 10b als Verdampf er und Kühler dienen.
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Die Wärmepumpenanlage erzeugt genügend Wärme zur Regenerierung des
Trockenmittels am Extraktionsturm 10a, während das Trockenmittel des Extraktionsturms
10b abgekühlt wird. Durch Umstellen der Dreiwegeventile 50, 52 wird der Betriebsablauf
der Extraktionstürme 1Oa, 10b umgekehrt, wie es anhand der Fig. 2 beschrieben wurde.
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Der Einsatz der Wärmepumpe meidet weitgehend die Verluste, die aus
dem Wechsel zwischen den beiden Betriebsabläufen entstehen, d.h., daß die Wärmepumpe
dazu verwendet werden kann, den Überhang nahe Null zu halten.
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Eine Kühlung des Trockenmittels ermöglicht es, die Regenerationstemperatur
und den Regenerationsfluß zu vermindern.
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Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel erhöht sich der Feuchtigkeitsgehalt
beim Umschalten der Extraktionstürme 10a, 10b, da es einzige Zeit erfordert, den
Extraktionsturm, der für die Entfeuchtung eingesetzt wird, abzukühlen. Dieser Nachteil
wird bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel vermieden, das zwei Anlagen
der in Fig. 3 gezeigten Art enthält, d.h., daß jeder Extraktionsturm 10a, 10b mit
seiner eigenen Wärmepumpe 48a, 48b sowie mit einem anderen Extraktionstrum 10c,
10b verbunden ist, der jeweils an die andere Seite der Rohranlage angeschlossen
ist. Die anderen mit dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 und 3 gleichen Teile tragen
dieselben Bezugszeichen.
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Die Vorteile des erfindungsgemäßen Extraktionsturms sind folgende:
Er kann aus nicht brennbaren Stoffen hergestellt werden; er widersteht hohen Drücken
der durchlaufenden Strömungsmittel; er kann wärme- und kältefest gebaut werden;
er weist gegenüber bekannten Extraktionstürmen eine überlegene Wärmeübertragung
auf, kann leicht hergestellt und kompakt ausgelegt werden.
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Außer den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind noch
weitere möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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