DD284163A5 - Vorrichtung zur adsorptiven gasreinigung und gastrennung - Google Patents

Abstract

Die Vorrichtung zur adsorptiven Gasreinigung und Gastrennung mit segmentiertem Adsorberbett und hohem effektiven Querschnitt wird eingesetzt zur Entfernung adsorbierbarer Komponenten aus Gasen und Gasgemischen und bei der Zerlegung von Gasgemischen aus unterschiedlich stark adsorbierbaren Komponenten. Der Adsorber besitzt ein in einzelne, untereinander durch Rohre verbundene kegelmantelaehnliche Kammern unterteiltes Adsorberbett, dessen einzelne Kammern lamellenartig uebereinander angeordnet sind, wobei die Zwischenraeume zwischen diesen Kammern als Gaszufuehrungs- bzw. Gasabfuehrungswege zu den Adsorberkammern dienen. Der Adsorber kann im eingebauten Zustand mit Adsorbentien befuellt und entleert werden und besitzt ein guenstiges Verhaeltnis von effektiv durchstroemten Adsorberquerschnitt zum Gesamtvolumen des Adsorbers. Die einzelnen Kammern sind thermisch und lokal von der Behaelterwand getrennt. Die Desorption erfolgt energiesparend. Der Druckverlust im Adsorber ist gering. Die Durchstroemung erfolgt in radial-vertikaler Richtung. Fig. 1{Gasreinigung; Gastrennung; Adsorberbett, segmentiert; Kammern, kegelmantelaehnlich; Zwischenraeume; Desorption, energiesparend; Druckverlust, gering; Durchstroemung, radial-vertikal}

Description

Titel der Erfindung

Vorrichtung zur adsorptiven Basreinigung und ßastrennunq

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung ward ^ngewandi bsi der Entfernung tomponenten aus Gasen und Gasgsmischen, bei der Zerlegung vor Gasgemischen in ihre Lint erifCl· ι e?d 3 л с h start atlporbieröaren r Opponenten' oder l· omponentengem i=>che und rur die adsorptive Gewinnung von a-isorbierbaren Substanzen aus einem Gasstrom»

Char<M 1,3! i=ti| Η» -. i:o! ЛПП !-"»n Star des der Трсг.піі·

B?i der ad?'irpUv?n ^с-'еіплдипд oder Trennung von Gasen sowie der Rttcl· gewinnung fluchtiger Substanzen au= einem Gasstrom wird das unt'--f=-i. TiOdJ ir'it? Adsnroi j onsverhciJ tpn der π η reinen ья№ лп F Э'= torpi?""obfer ^f J ach·= π au= ιε-η j tz ^l_. r'hh^ngi ] ;gii jrn:! чгч! ' i,ii|>"-.itui· öei" Gase uzw. Ьаьдеітіінс ht^ ei-^olgt eint⁵ ;cj.LJ icn zunehiT'eride Hü3 -.tdung dar Аііз.-гЬ-зпЬеп bis zu deren Sattigunq. Die Aufnahinefahig! pi t ?inps Ad^orher=· hs^ng·! darüber hinaus jedoch auch von der Art der verwende !-pn Ac! »or ben Ьхе-л selbst, von der ί cn:snfcraticn d<~r im 3asstrom en LhaJ tenen adsorbierbaren t omponentpn, sowie von dt?r Seschwmdigt eit des die Ad=orberschuttung durchströmenden Gasstromes ab. Langsame Durchstr omungsgeschwmdigkei ten ergeben lange K ontal·tzexten und damit eine bessere Ausnutzung der Adsorbentien, sie bedingen jedoch vergleichswiese große effektive Adsorberquer— schnitte und damit erhebliche Behältergroßen.

Eir.e Fi-hohung de-=, effet tiv-en Adsorberquerschnittes wurde durch den übergang vom <з;;іа1 durchströmten Voi lraumadsorber zum sogenannten Ouerstromadborber erreicht (GB 14^1029, DE 24Ы562, DD 213356 b Die

größere Oberflache und die in Durchstromrichtung geringere Schutttiefe verringern den Drucl·verlust im Adsorber und erlauben eine leichtere und schnellere Regenerierung. Nachteilig beim Vollraumadsorber und im geringeren Ma(Be beim Querstromadsorber sind die schlechtere Regenerierbar eit der behal terviandnahen Adsorbentienschichten bei einer thermischen Regeneration, weil diese Schichten schlechter durchströmt und von der kalten Adsorberwand beeinflußt werden. Nachteilig ibt ebenfalls das auch bejm Cfuerstromadsorber noch relativ geringe Verhältnis von durchstromtem Querschnitt und Volumen des Adsorbers (relativer spezifischer Querschnitt ^, was zu relativ großen und hohen Adsorberbehai tern zwingt mit ungunstigen Verhaltnissen beim ßefullen des Adsorberbettes mit Adsorbentien

Der er-tgenanntr Manqel wird beseitigt, indem Ad'sorben 1ι nn?chuttung und Pehal t^i'Wend des Adtoi be rs thermisch mittels einer speziellen Warmeisolation getrennt werden ( DE 295<J983, DD 158744, FR 7442993)„ Dae sich durch eine aufrechte Stellung des Adsorber— behalters »ergebenden Nichte Lie werden durch eine horizontale Anofdnunq d<-s AdFor Ьрг behal ter<~ Ье-г qleirhze 11 j ge*" Neigung d&r Schuttschicht der Adsorber) tien gegen aie Horizontals unx.<=r Verwendung einpr großpr^n Anrah] von Einfüllstutzen an der Ob^rspits de<* Adsorberhettes behoben ( DE 3633583, DE 3436408). Micht behoben werden fann nut einer derartigen Ausführung der geringe relative spezifische Querschnitt äer so aufgebauten Adsorber

Aus diesem ßrunde wurde vorgeschlagen, die-Adsorbentien an speziell geformten l·orpern zwischen gasdurchlässigen Wanden anzuordnen, deren Flache großer a3s азе des jeweiligen Adsorberquerschittes ist( DE 3505391 ).

Die damit erreichbaren Vergrößerungen des relativen spezifischen Querschnittes sind jedoch gering. Nachteilig ist außerdem, daß bei den genannten Ausfuhrungsformen keine lexchte Beful!barteit und Entleerung der Adsorber mit und von Adsorbentien g-egeben ist.

In weiteren Ausfuhrungsfarmen ist das Adsorberbett in Form eines Hohl Zylinders angeordnet und wird in der Regel von auPen nach innen durchströmt ( DE 2210fc72, EP 110349, US 4544384 j

Vorteilhaft bei diesen Formen sand die räumliche und Lher ли sehe Trennung des Adsarberbettes von der Aasorberwend mit der dadurch gegebenen thermischen Ipolatjon bei der Regenera i л on, der gegenuber dem Oui?rstromadsorber größere spezifische Querschnitt und die leichte Adsorbentienbeful1barl·езt und -entleerung.

Nachteilig bieabt weiterhin ein Гиг viele Emsatrf al Ie und beim übergang zu groperi BrhaJ terdimens j anen immer ungünstiger· werdender relativer spezifischer Querschnitt.

In weiteren modifizierten Ausfuhrungsformen ohne рппгіиіч) le An-v'ening der дчоя.с ':r ι sehen Grundveriislt^rn."-3e wprden di-r-'i fornb,.! ihnn йИіе^г-> hohJzy'jndribchen (iiit ыг.рт ι ,or 1 I· e-xje'¹ "oi- migen rfd'-nrberbett und der dadurch in der Adsorberachse möglich gewordenen Anordnung der BasTTufuhrungs- und Gasaofuhrungsleitungen bessere S-cro.mingsvf-ri-.altn lsss im Adsorber trrpj cn t { bIF 2^Z=Uo, DE ""'i i uZa7 ) „ Nachteil Cj b J ei ..it jedoch w;*- t?r.ij|-, ί1·-τ οοκί nnqff. ^rI: -; - · ± r- - ?? ,' ,· -lati/e ьры^і fische? Querschnitt.

2 j el dr-»r Fr

Es ist das /jel der Erfindung, bei der adsorptiven Basreinigung und Gastrennung den Öruclverlust im Adsorber durch Erhöhung des relativen spezifischen Querschnittes des Adsorbens zu sent-en, eine energiesparende Regenerierung der Adsorbentien zu ermöglichen und die Einfüllung und Entleerung der Adsorbentien im eingebauten Zustand zu gewährleisten.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung lag dia Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, welche erlaubt, adsorptiv mit minimalen Druckverlust einen Sasgemischstrom zu trennen bzw. einen Rohgasstrom zu reinigen und die Regeneration der Adsorbentien mit geringstmöglichen energetischen Aufwand durchzuführen ,sowie einen Adsorbentienwe?chsel im eingebauten Zustand zu gewährleisten.

Die Aufgabe wird geloest durch eine Vorrichtung zur adsorptiven Gasreinigung und Gastrennung, bestehend aus einem thermisch und lokal von der Behälterwand getrennten, aus einzelnen Kammern bestehenden Adsarberbett, je einer Rohgaszuführung und Produkt- bzw. Restgasabführung und Vorrichtungen zum Einfüllen und Entleeren der Adsorb e η t i e" η s owie rohrf о rmigsn Zw i s с h e η k t. ü с к en jwisc i~ г? η d e η m i t Adsorbentien gefüllten Kammern derart, dap die mit Adsortaentien gefüllten Kammern des Adsorberbettes eine kegelmantelähnliche Gestalt besitzen mit einer Neigung des KegeinsniEi:-,, dir· über dem Sc hut twin V- <? I der Adsorbentien liegt, wobei die Adsorbentien zwischen gasdurchlässigen Mantelflächen angeordnet =:ind, die Kammern an den Stirnseiten jedoch durch gasundurchlässige Flächen begrenzt werden und jeweils zwei übereinander1 legende Kammern derart ein Paar bilden, daß der zwischen ihnen bestehende Ringspalt an den Stirnseiten gegen die Baseintrittsseite gasundurchlässig gestaltet, zur Gasaustrittsseite hin aber offen ist und mehrere dieser Paare von Kammern so übereinander angeordnet sind, da'ß der zwischen den Paaren vorhandene Ringspalt an den Stirnseiten zur Gasaustrittsseite hin gasundurchlässig verschlossen, zur Gaszuführungsseite hin aber offen ist, und daß die zwischen den mit Adsorbentien gefüllten Kammern am inneren und äußeren Radius angeordneten rohrförmigen Zwischensücke diese miteinander verbin-

den, wobei. die unterhalb der untersten f amme г angebrachten Zwischpnstucke eine verbindung mit d&r Enieerungsvornchtung fur Adiorbentien herstellen, wahrend die oberste l· ammer direi- t über einen rohrformjgen Fo-test= mit der Einf ul i /o^ri chtung fur Aclsoröentisn verbunden ist,

mub fuehrungsbeisp'.e]

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausf uehrunqsbeir»piel und

den dajugehoerigen 1 Z&i'/nnunqün η-At? Kt r <?rJ reuter t.

F ig·. 1 zeigt im Längsschnitt den schema ti se hen Aufbau einer Vor— rjchtlmg ^v zur л^'ыгр! :v?n Lu * tg m типа (r-asfu^l-'Mri ;:nt-Bfjr lent b'J-fHr,." tJLCjnspna=iir· ι

Γις. 2 neigt am Längsschnitt e-nen Teil des Arisorberbettes mit den rohrförmigen Übergangs stud en zwischen den Adsorption si •ifTHT-ei' <>

~ ig ι ' 'afigi iin ~'> :i ^. r":*·! -chr.-.T.titJrctt di^r. fnor Jr,u*"i3 rj -1 --J-,-^- formiger, uhe°"gang3 = tuci r :міісіип dan нгі-ісі"^t "j" sf- ідгег^гі

P *Э I S- ρ JL ι3 1

Entsprechend der Fig.i i = t in einem :y]iridri=rhen Adsorberbehalter I mit der Gassingangsleitung 2 und GasausgangsJ eitung 3 das aus einreinen kecje Imantelahnl ic hen l· ammern 4 bestehende Adsorberbett untereinander durch rohrförmig© Zwischenstücke 5 und 6 so miteinander verbunden, daß die Adsorbents.en 7 beim Befullen über die Einfüllvorrichtung S in alle fammern und beim Entleeren aus rillen l· атдагп in die En ч J sprungsvomciitung ^ gelangen I onnsn, wobei rier Msijurujsvuni ?! des l· egel mantel => 10 der 1-ammern großer als oder mindestens genau ьо grofJ ist wie der Scnut twi n!· el d&r Adsor-

bentien 7 und gasdurchlässig gestaltet ist, wahrend die Stirnseiten 11 und 12 der I ammern gasundurchlässig gestaltet sind» Zwei dieser Jammern sind jeweils so übereinander angeordnet, daß zwischen ihnen ein Ringspalt 13 verbleibt, der an der Stirnseite zur Gaseintrittsseite 14 hin gasundurchlässig, an der Stirnseite zur Gasaustrittsseite 15 hin aber offen ist. Zwei dieser Paare von I aramern sind so übereinander angeordnet, daß zwischen diesen Paaren ebenfalls ein Ringspalt 16 vorhanden ist, der an der Stirnseite zur Gasaustrittsseite 17 hin gasundurchlässig verschlossen, an der Stirnseite nur Gaseintrittsse.! te 18 hin jedoch cffen ist. Das Gas gelangt so über dia Gaseingangsleitung 2, den Ringspalt Io bzw. über den oberhalb der obersten l·ammer befindlichen Raum 19 und den unterhalb der untersten f эшічрг befindlichen Raum 10 durch die jewL'ilb №іч"ЬЬчг⁴.еп mit Adsorbentipn ^T cjefu] 3 f«=n 1 smirern 4 durch die Ringspalte 13 zur Gasausgangsleitung 3.

Entsprechend Fig. 2 und 3 sind die rohrförmigen Verbmdungsl· anale 5 und 6 ζ wi Ci" her ι den Adior ρ t Lonxl аг.даегп 4 зт, ausgebildet .ma ѵегі"Е-л11, da'"i ri j e> Ads orösnti&n brdirgt durch аде- Ntigung "it.·? f «immer η beim Bciulien der Ad-^згЬег I βχηϋ b:w. sehr gar ing= und üdmit unschädliche Hohlräume balden und beim Entleeren bis auf verneuil assigbare Restmengen entfernt wprden können. Eine eventuelle \ Dfnpr essmr· dt?% Wsor beröe*. t?s wird durch Mach* utschen einer ausreichenden Menge? von Adsorbent ie>n aus der entsprechend ausgelegten Einfüllvorrichtung B ausgeglichen.

Bedingt durch den großen effel-tiven Querschnitt des Adsorberbe ttes ward die Stromungsgeschwmdigl· ез t des Gases starl· verringert und eine wirtungsvolIe Entfernung der adsorbierbaren Luft-romponenten Kohlendioxid, Azetylen und niedere Kohlenwasserstoffe erreicht

Eventuell im Eingangsgasstrom befindliche feste Partikel, wie Staub und У ohlenda o;:idschnee, gelangen durch die starte Verringerung der Stromungsgeschwindigl eit und die Schrägste!lung

der Kammern nicht oder entsprechend weniger auf die Oberfläche des Adsorberbettes«

Die Regeneration erfolgt durch Abstellen des Adsorbers und Einspeisen von heißer und trockener Steuerluft in die Sasausgangsleitung 3 und Abführung der Regenerationsluft durch die Baseingangsleitung 2,

Die Vorrichtung dient der Reinigung kalter Luft in einer Luftzerlegungsanlage. Die Adsorption erfolgt dabei bei -170 grd C und ca» 0,65 MPa und die Desorption bei Si 1ikagelfüllung bei ISO grd C, bei Füllung mit. Zeolit 1OX bei 230 grd C und jeweils bei 0,1 MPa. Das Verhältnis von Adsorptions- zu "Desorptionszeit ist von der Beladung der Luft mit Schadkomponenten abhängig, beträgt aber im Normalfsi 1 etwa 30:1.

Claims (2)

1. Patentansprueche

   I.Vorrichtung zur adsorptiven Basreinigung und Baetrennung, bestehend aus einem thermisch und lokal von der Behälterwand getrennten, aus einseinen Kammern bestehenden Adsorberbet't, Gasleitungen zur Baszuführung und Gasabführung und Vorrichtungen zum Einfüllen und Entleeren der Adsorbentien sowie rohrförmigen Zwischenstücken zwischen den mit Adsorbentien gefüllten Kammern, gekennzeichnet dadurch, daß die mit Adsorbentien gefüllten Kammern (4) des Adsorberbettes eine kegelmantelähnliche Gestalt besitzen mit einer Neigung des Kegelmantels (1O)₅ die über dem Schüttwinkel der Adsorbentien liegt, wobei die Adsorbentien zwischen den gasdurchlässigen Mantelflächen (10) angeordnet sind, die Kammern an den Stirnseiten (11;12) jedoch durch eine gasundurchlässige Fläche begrenzt werden und jeweils zwei übereinander liegende Kammern derart ein Paar bilden, daß der zwischen ihnen bestiih^nde Finqspa1t (13) an den Stirnseiten gegen die Gaseintrittsseite gasundurchlässig gestaltet, zur Gasaustrittsseite hin гчЬ<=г ölten if.t und mehrere dieser Fetare vor. Kammern so übereinander angeordnet, sind, daß der zwischen den Paaren vorhandene Ringspalt (16) an den Stirnseiten zur Gasabführungsseite gasundurchlässig verschlossen, zur Gaszuführungsseite hin aber offen ist, und daß die zwischen den mit Adsorbentien gefüllten Kammern am äußeren und inneren Radius angeordneten rohrförmigen Zwischensücke (5;6) diese miteinander verbinden» wobei die unterhalb der untersten Kammer angebrachten Zwischenstücke eine Verbindung mit der Enleerungsvorrichtung (9) für Adsorbentien herstellen, während die oberste Kammer direkt über einen rohrförmigen Fortsatz mit der Einfüllvorrichtung (B) für Adsorberrtien verbunden ist.
2. 2.Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der zwischen den mit Adsorbervtien gefüllten Kammern und der Behälterwand vorhandene und mit der Gaseingängsleitung verbundene Ringspalit Basruführungslej tung für die mit Adsorbentien gefüllten Kammern ist und ein in Achsrichtung angeordnetes an den Sasausführungsspalten offenes Rohr als Produkt- bzw. Restgasabführ.ung dient.

   Hierzu 2t S6bt&h Zeichnung.