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Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung der von Adsorptionsmitteln
aufgenommenen Stoffe.
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ÄVerden beladene Adsorptionsmittel, wie aktive Kohle, Gele u. dgl.,
erhitzt, so werden bekanntlich die adsorbierten Stoffe aus ihrer Bindung gelöst,
so daß sie von den Adsorptionsmitteln getrennt werden können und diese von neuem
verwendbar werden. Die Wärmebehandlung zwecks Wiederbelebung kann in der Weise ausgeführt
werden, <lai3 die Gefäße, die das beladene Adsorptionsmittel enthalten. von außen
beheizt rverden, oder es wird hierfür Innenbeheizung verwendet, die entweder unter
anwendung des elektrischen Stroms oder unter Benutzung eines dampf- oder gasförmigen
Heizmiftels erfolgen kann. Hierbei kann das Adsorptionsmittel engt leder in ruhenden
Schichten behandelt werden, oder es kann in kontinuierlichtem oder diskontinuierlichem
Strome durch die Regeneriervorrichtung geführt werden.
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Bei den bisher bekannten Verfahren zur Regeneration von Adsorptionsmitteln
ist es indessen nicht möglich, die Erhitzung des Adsorptionsmittels so gleichmäßig
vorzunehmen, daß alle Schichten des :Ndsorptionsmittels stets dieselbe Temperatur
haben. Die ungleichmäßige Erhitzung der einzelnen Schichten des Adsorptionsmittels,
die sich praktisch nicht vermeiden läßt, hat zur Folge, daß die in den heißeren
Schichten frei werdenden Stoffe an den kälteren Schichten wieder kondensieren. Wenn
dann im weiteren Verlauf des Wiederbelebungsvorgangs auch diese Schichten auf die
erforderliche Temperatur gebracht sind, ist gewöhnlich bereits eine mehr oder weniger
starke Überhitzung der anderen Partien eingetreten, durch die die Güte des Adsorptionsmittels
und die der adsorbierten Stoffe beeinträchtigt wird. Ferner wird durch die Kondensation
der zuerst ausgetriebenen Stoffe an den kälteren Schichten eine feuchte WIasse gebildet,
so daß das Adsorptionsmittel zu Klumpen zusammenballt. Das hat zur Folge, daß diese
Partien nur unvollständig und unter Anwendung verhältnismäßig großer NVärmemengen
regeneriert werden können. Bei bewegten Systemen kann insbesondere diese Klumpenbildung
eine Verstopfung der Apparatur zur Folge haben.
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Die Erfindung hat den Zweck, diese bei der Regeneration auftretenden
Übelstände zu beseitigen. Sie besteht darin, daß die in den einzelnen Teilen der
Regeneriervorrichtung frei werdenden Stoffe möglichst schnell und auf dem kürzesten
Wege aus der Regeneriervorrichtung entfernt werden, so daß sie nicht mit anderen
kälteren Schichten des Adsorptionsmittels in Berührung treten und hier kondensiert
werden können. Durch das Verfahren gemäß der Erfindung wird eine xvesentliche Verbesserung
der Ausbeute der adsorbierten Stoffe, eine vollständigereÄViederbelebung des Adsorptionsmittels,
eine Verringerung der Betriebskosten und eine bedeutende Erhöhung der Betriebssicherheit
erreicht.
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Der Erfindungsgedanke soll im folgenden an Hand der Abb. 1 bis 5
erläutert werden, in denen für das Verfahren gemäß der Er-Bindung geeignete Vorrichtungen
beispielsweise dargestellt sind. a ist die Regeneriervorrichtung, die in den in
\bb. 1 und 2 dargestellten Fällen auch gleichzeitig als Adsorber verwendet werden
kann, b ist das Adsorptionsmittel, c1, c2, c3... sind die Zuleitungen für das Heiz-
bzw.
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Spülmittel, f1, f2, f3... sind Räume, aus denen die aus der adsorptiven
Bindung gelisten Stoffe bzw. ein Gemisch dieser mit dem Ileiz- oder Spülmittel durch
die Leitungen g, g1, g2 einem oder mehreren Kondensatoren h, h1, h2 zugeführt werden.
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In Abb. I ist a ein Behälter, der gleicllzeitig als Adsorptions und
Regeneriervorrichtung verwendbar und mit einem Adsorptionsmittel b gefüllt ist.
Bei der Adsorption wir das Adsorptionsmittel in bekannter Weise durch Zufuhr der
zu reinigenden Stoffe mittels des Hahnes d unter Abfuhr durch Hahn i aufgeladen.
Zum Zwwcke der Regeneration wird darauf in irgendeiner Weise das Adsorptionsmittel
erhitzt, so daß die adsorbierten Stoffe frei werden. Gemäß der Erfindung werden
diese frei werdenden Gase oder Dämpfe in Sammelräumen f1, f2, f3 aufgefange, die
in dem Behälter a derart angeordnet sind, daß die Destillate nicht durch anders
temperierte Schichten des Adsorptionsmittels geführt zu werden brauchen, sondern
von der Stelle ihrer Bildung fast unmittelbar durch diese Sammelräume und die Leitungen
g1, g2, g3 nach dem Kondensator h abströmen können. Durch diese Anordnung wird erreicht,
daß die kälteren Sch@ch-@en des Adsorptionsmittels trocken bleiben.
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Abb. 2 zeigt eine Regeneriervorrichtung, die entweder mit Außenbeheizung
oder durch direkte oder indirekte elektrische Innenheizung betrieben wird Die Beladung
des Adsorptionsmittels kann hier in derselben Weise, wie früher beschrieben, geschehen.
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Zur schnelleren Entfernung der bei der Regeneration frei werdenden
Stoffe aus dem Behälter a wird zweckmäßig ein Spülmittel verwendet, das durch die
Leitungen e, e1 und e2 und die Verteiler c1, c2 eingeleitet und zusammen mit den
frei werdenden Gasen durch die Sasmmelräume f1, f2, f3 und die Leitungen g1, g2,
g3 dem Kondensator h zuströmt. Durch die Verwendung des Spülmittels wird erreicht,
daß die frei werdenden Stoffe mit erhöhter Geschwindigkeit aus der Regeneriervorrichtung
entfernt werden, so daß sie nicht unnötig überhitzt und thermischen Zersetzungen
ausgesetzt werden.
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.\bb. 3 zeigt die Anwendung der Erfindung auf ein bewegtes System.
Bei diesem wird das in einem Adsorber k beladene Adsorptionsmittel während der Regeneration
durch die Regeneriervorrichtung bewegt. Dieser wird beispielsweise durch die Heizkammer
m die erforderliche Wärme zugeführt. Die bei der ERhitzung frei werdenden Stoffe
werden in ähnlicher Weise, ivie vorher beschrieben, unter Anwendung eines bei c1
und c2 einströmenden Spülmittels durch den Sammelraum f und die Leitung g dem Kondensator
h zugeführt. Das auf dem Wege durch den Regenerierraum a wiederbelebte Adsorptionsmittel
wird bei d entweder dauernd oder portionsweise aus der Apparatur ausgetragen.
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In demselben Maße fließt dem Regenerierraum frisch beladenes Adsorptionsmittel
aus dem Adsorber zu.
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Statt das Asdsorptionsmittel von oben nach unten durch den Regenerierraum
zu führen, kann natürlich audch jede andere Bewegungsrichtung gewählt werden. So
kann z. B. mittcls geeigneter Vorrichtungen das Adsorptionsmittel in entgegengesetztem
Sinne oder horizontal bewegt werden.
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Bei der Wiedergewinnung von adsorbierten Stoffgemischen können entsprechend
den verschiedenen Siedepunkten derselben mehrere Ausführungsstellen derart angeordnet
werden, daß in getrennten Kondensatoren h1, h2 sofort die gewünschten Fraktionen
erhalten werden. En derartiges Ausführungsbeispiel der Erfindung ist aus Abb. 4
ersichtlich, die im übrigen die beschriebene Unordnung zeigt.
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In derselbenÄVeise wie bei schachtförmigen Regenerierräumen läßt
sich das Verfahren gemäß der Erfindung auch anwenden, wenn als Regeneriervorrichtung
ein Röhrensystem benutzt wird. Diese Apparatur ist in Abb. 5 dargestellt. Das beladene
Adsorptionsmittel gelangt aus dem Adsorber oder Bunker k durch die Blende n in den
Regenerierraum, der in der Hauptsache aus in die Böden r cingesetzten Röhrenbündeln
besteht. die in einer heizkammer m angeordnet sind. Beim Durchgang durch die Röhren
a1, a2, a3...
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Wird das Adsorptionsmittel durch Erhitzung, die auch durch elektrische
Energie bewirkt werden kann, von den adsorbierten Stoffen befreit. Nach erfolgter
Wiederbelebung wird es bei d ausgetragen und kann von neuem verwendet werden. Die
im unteren heißeren Teil des Röhrensystems aus ihrer adsorptiven Bindung gelösten
Stoffe steigen empor bis zu den Räumen f, aus denen sie durch die Leitung g zum
Kondensator lt abströmen.
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Auch hier bewirkt diese Anordnung, daß diese Stoffe nicht mit den
kälteren Schichten des Adsorptionsmittels in Berührung treten können. Das Sp2lmittel
wird der Regeneriervorrichtung durch die Verteilerräume c1 und c2
zugeführt.
Es durchströmt das Adsorptionsmittel in der Richtung von c1 nach f und von c2 nach
f und beschleunigt so die Abführung der in den beiden Teilen des ltegenerators frei
werdenden Stoffe nach dem Kondensator.
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Als Spülmittel kann gemäß der Erfindung eitt beliebiges inertes Gas
oder Gasgemisch verwendent werden, z. B. Kohlensäure, Stickstoff U. dgl. Um die
Beschaffungskosten für tlas Spülmittel auf ein Minimum zu bringen, wird gemäß der
Erfindung das nach dem Kondensator strömende Spülmittel aufs neue komprimiert und
dem IQegenerationsprozeß durch die Leitung e, e1, e2 zugeführt, wobei natürlich
Spülgasverluste ersetzt werden müssen. Durch die Führung des Spülmittels im Kreislauf
wird außerdem der Verlust an Destillat vermieden, der als Sättigungsgehalt des durch
den Kondensator strömenden Spül gases bei dessen Abführung ins Freie eintreten würde.
Gleichzeitig kann das Gebläsel, das den Spülgaskreislauf betreibt, eine Steigerung
des Effekts einerseits der Regeneration, anderseits der Kondensation herbeiführen
dadurch, daß es zwischen die betreftenden Apparaturteile geschaltet und so in dem
beheizten System einen Unterdruck und in dem gekühlten System (Kondensator) einen
Überdruck erzeugt.
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Bei Anwendung eines Spülmittels ist es vorteilhaft, die Wärmezufuhr
zur Regeneriervorrichtung zwangsmäßig von der Spülgaszufuhr abhängig zu machen.
Dadurch wird crreicht, daß die Wärmezufuhr, die bei Aussetzen des Spülgasstroms
eine Brandgefahr herbeiführen könnte, selbsttätig unterbrochen wird, wenn die Spülgasquelle
versagt.
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Es kann dies in einfacher Weise z. B. dadurch erreicht werden, daß
das Spülgas mittels eines Explosionsmotors o erzeugt wird, der gleichzeitig das
-zur Verbrennung des Heizmittels notwendige Frischluftgebläse sowie den Spülgaskreislauf
antreibt. Bei Anwendung dieser Kupplung im Zusammenhang mit der in Abb. 5 dargestellten
Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens wird die für den Regeneriervorgang gerade
notwendige Menge an Explosionsgas in dem Wäscher q gereinigt, worauf sie durch die
Leitung p in den Spülgaskreislauf eingeführt wird.
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Die Sammelräume f und die Verteilerraume c werden bei Verwendung
eines Röhrensystems für den Regenerationsvorgang hergestellt, indem man die untersten
Enden der in die Böden t- dicht eingefügten Röhren auf eine bestimmte Entfernung
über die Unterseite der Böden hinausragen läßt. Die Hohlräume werden dann von der
Unterseite der betreffenden Böden, der Außenfläche der überstehenden Rohrenden und
den Böschungsflächen des Adsorptionsmittels begrenzt.
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Diese Anordnung kann natürlich ailch bei allen anderen Adsorptionsverfahren,
Trockenverfahren u. dgl. "Anwendung finden.
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Aus der Verwendung des Spülgases gemäß der Erfindung läßt sich noch
ein weiterer Voteil ableiten. wird nämlich das beladene Adsorbens der Regeneriervorrichtung
aus einem Adsorber o. dgl. zugeführt, so kann es vorkommen, daß in den Hohlräumen
zwischen den Teilchen des Adsorptionsmittels sich ein brennbares Gasgemisch befindet.
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Dieses schädliche Gasgemisch kann also leicht in die beheizte Zone
gelangen, wo es eine ernste Entzündungsgefahr bedeutet. Gemäß der Erfindung ist
diese dadurch ausgeschlossen, daß das in die Hohlräume c, cl, c2 eingespeisteSpülgas,
das natürlich sauerstofffrei gewählt wird, zum Teil nach dem Adsorber k abströmt.
Hierdurch wird eine Absperrung der beiden verschiedenen Gaszonen bewirkt, ohne daß
der Durchgang des Adsorptionsmittels behindert ist. Um die bei diesem Verfahren
nach dem Adsorber verloren gehenden Spülmittclmengen möglichst klein zu halten und
trotzdem das Adsorptionsmittel vor seinemEintritt in die beheizte Zone zuverlässig
durchzuspülen, wird es in einem dünnen Faden durch die Blende lot geleitet. In analoger
Weise wird das in den Regenerierraum eingespeiste Spülmittel, auch nach der anderen
Seite abströmend, ein Eindringen von atmosphärischer Luft in das beheizte System
durch die Austragöffnung d ausschließen.