NO830654L - Fremgangsmaate og apparat for reduksjon av konsentrasjonen av en gass i en gassblanding - Google Patents

Description

Apparater for gasstørking ved hjelp av tørkemidler har

vært markedsført i mange år og brukes i stor utstrekning over hele verden. Den vanlige apparattypen har to skikt med tørkemiddel, hvor det ene skiktet blir regenerert,

mens det andre skiktet brukes i tørkeprosessen. Gassen som skal tørkes går gjennom det ene tørkemiddelskiktet i en retning i tørkesyklusen, og så når tørkemidlet ventelig har adsorbert så meget fuktighet at det er fare for at utløpsgassen ikke får det nødvendige lave fuktighetsinnholdet, blir innløpsgassen ved bestemte tider koblet inn på det andre skiktet, og det brukte skiktet blir regenerert ved hjelp av varme og/eller ved hjelp av evakuering og/eller ved at rensende utløpsgass føres gjennom skiktet, vanligvis i motsatt retning.

De apparater for gasstørking ved hjelp av tørkemidler som

er på markedet idag er av to hovedtyper, nemlig den type som reaktiveres ved hjelp av varme, hvor varme tilføres for å regenerere det brukte tørkemidlet etterat tørkesyklusen er avsluttet, og den andre varmeløse typen, hvor det etterat tørkesyklusen er avsluttet ikke tilføres varme for å regenerere det brukte tørkemidlet, men som baserer seg på

bruk av en rensende strøm av tørr gass, vanligvis utløps-

gass fra det skiktet som er i tørkesyklusen, som føres gjennom det brukte skiktet ved for lavt trykk, samtidig som det foretas hyppige omkoblinger for derved å ta vare på adsorbsjonsvarmen som bidrar til regenereringen av det brukte skiktet. Bruken av rensegass ved regenereringen og med lavere trykk enn det gassen har ved tørkingen er imidlertid ikke begrenset til en varmeløs tørker, men ble i mange år brukt i varmereaktiverte tørkere før den varmeløse tørker-typen kom.

Begge tørkertypene blir drevet med faste tørkesykluser og regenereringsykluser, som vanligvis varer like lengé, og syklustiden blir fastsatt i avhengighet av tørkemidlets volum og fuktighetsinnholdet i den innkommende luften. Syklustiden blir fastlagt til en mye kortere tid enn det man ellers kunne tillate, for at man alltid skal være sikker på at fuktighetsinnholdet i utløpsgassen tilfredsstiller systemets fordringer. Når tørkesyklusen pågår blir tørke midlet etter hvert mere og mere rettet fra innløpsenden mot utløpsenden, og blir følgelig stadig mindre i stand til å adsorbere fuktighet som føres gjennom midlet med innløpsgassen. Fjerning av fuktighet fra innløpsgassen avhenger av gasstrømmens størrelse, av graden av fuktighets-adsorbsjon og av fuktighetsinnholdet i adsorbsjonsmidlet og dessuten av temperatur og trykk i gassen inne i skiktet. Adsorbsjonshastigheten i tørkemidlet kan synke når tørke-midlet blir fylt av fuktighet. Da fuktighetsinnholdet i innløpsgassen ssjelden er konstant, kan belastningene lagt på tørkemiddelskiktet variere, noen ganger svært hurtig og noen ganger innen vide grenser. Følgelig må en fast tid for tørkesyklusen alltid være kort nok til å gi en sikkerhetsmargin for fuktighetsfjerning ved maksimalt fuktighetsinnhold i innløpsgassen, og dette betyr at en fast syklustid må være ganske kort, slik at man er sikker på at den er avsluttet før den tilgjengelige gjenværende fuktighetskapasitet i skiktet er sunket for lavt. Dette betyr selvfølgelig at i gjennomsnittssyklusen blir skiktets fuktighetskapasitet dårlig utnyttet.

Levetiden for et tørkemiddel som blir oppvarmet ved regenereringen er i stor grad avhengig av hvor ofte regenerering foretas. Det er blant fagfolk en tommelfingerregel som sier at et tørkemiddelskikt er god for et visst antall regenereringer og ikke noe mer. Det er derfor åpenbart at den effektive levetiden for et skikt blir unødvendig for-kortet når ved hver tørkesyklus fuktighetskapasiteten ikke utnyttes effektivt. Den manglende evne til full utnyttelse av skiktets hele kapasitet i enhver tørkesyklus betyr dessuten, og dette gjelder både varmereaktiverte og varmeløse tørkere, at volumet av tørkemiddelskiktet må være større enn det som ellers var nødvendig, for at man kan ha den nødvendige reservekapasiteten for å adsorbere tilfeldige ekstreme fuktighetsmengder i den innkomne gassen i løpet av den faste tiden som tørkesyklusen består av.

Iheffektiv utnyttelse av fuktighetskapasiteten fører også

til en betydelig sløsing med rensegass i hver syklus. Rensegassen blir normalt tappet av fra utløpsgassen i den hensikt å regenerere et brukt skikt og reduserer følgelig produksjonen av utløpsgass. Hver gang et skikt overføres fra tørkesyklusen til regenereringssyklusen blir et rense-gassvolum tilsvarende det åpne volumet av skiktets beholder tømt ut og går dermed tapt. Kortere sykluser medfører større rensegasstap enn lengre sykluser.

Slike tap er spesielt store i de varmeløse tørkerne, fordi disse krever mye hyppigere omkoblinger mellom de to syklusene. I virkeligheten blir valget mellom en varmeregnerert ogeen varmeløs tørker ofte diktert av den nødvendige syklusfrekvens. Skarstrøm beskriver i U.S. patent nr. 2.944.627, av 12.7.1960, en type varmeløs tørker som skal representere en forbedring i forhold til de som er beskrevet noen år tidligere i U.S. patent nr. 2.800.19 7, av 23.7.19 57, tilhørende Wynkoop,

og i de britiske patenter nr. 633.137 og nr. 677.150. Skarstrøm viste at med en meget hurtig veksling mellom adsorpsjon og desorpsjon i de respektive soner, kunne desorbsjonssyklusen effektivt brukesadsorbsjonsvarmennfor å regenerere det brukte tørkemidlet. Skarstrøm foreslo følge-lig at adsorbsjonssyklusen ikke skulle overskride to tre minutter og fortrinnsvis være mindre enn ett minutt, og aller helst mindre enn 20 sekunder. Slike syklustider er selvfølgelig kortere enn de som er angitt i Wynkoop's patent, idet de sistnevnte var i størrelsesorden 30 minutter eller mere, slik som vist i diagrammet i fig. 2, eller de syklustider fra fem til 30 minutter som er angitt i Britisk patent nr. 633.137. Britisk patent nr. 677.150 viste at adsorbsjonssyklusen og desorbsjonssyklusen ikke nødvendigvis må-være like lange.

Ulempen med Skarstørm-systemet er imidlertid det store rensegassvolumet som går tapt i hver syklus, og dette tapet er mye større ved syklustider på f.eks. 10 sekunder, sammenlignet med de 5 til 30 minutter ifølge det britiske patentet og 30 minutter eller mere ifølge Wynkoop<1>s patent. Ved de korte sykluser som Skarstrøm foreslår blir selvfølgelig kapasiteten i tørkemiddelskiktet svært dårlig utnyttet,

men når de ikke"blir tilført noe varme for å regenerere midlet, blir det mere viktig å bevare den varmen som er frigjort i skiktet ved adsorbsjonen, slik at varmen forblir i skiktet for bruk ved regenereringen, ellers ville det bli umulig å oppnå en effektiv regenerering av adsorbsjonsskiktet i regenereringssyklusen.

Tørkere er blitt utstyrt med fuktighetsdefeektorer i utløps-ledningen for å måle duggpunktet i den utløpende gassen. Fordi disse detektorene reagerer langsom og er forholdsvis ufølsomme ved de lavere duggpunkter, har imidlertid slike innretninger ikke vært brukt, og de kan heller ikke brukes, for å bestemme omkoblingstidspunktet i en tørker hvor det ønskes at utløpsgassen av lavt duggpunkt eller har lav relativ fuktighet. Grunnen er at når detektoren har registrert fuktighet i utløpsgassen, har fuktighetsfronten allerede brutt gjennom skiktet.

I henhold til oppfinnelsen i U.S. patent nr. 3.448.561,

av 10.6.19 69, og tilhørende Seibert og Verrando, er det frembragt en fremgangsmåte og et apparat for tørking av gasser hvor det er mulig å utnytte fuktighetskapasiteten i tørkemiddelskikt effektivt, ved at regenereringen av skiktet bare foretas når fuktighetsbelastningen i skiktet krever det, slik at det oppnås optimal effektivitet under bruk. I hver adsorbsjonssyklus kan tørkemidlet bringes til den grensen for fuktighetskapasitet hvor regenerering kan utføres ved de tilstedeværende regenereringsforhold,

med eller uten anvendelse av varme, og med eller uten bruk av redusert trykk. Ifølge oppfinnelsen blir dette gjort

mulig ved at man påviser fuktighetsfrontens bevegelse fremover i skiktet, som viser seg ved fuktighetsinnholdet i den gassen som tørkes, og stopper tørkecyklusen når fuktighetsfronten har nådd et forutbestemt punkt i skiktet, like før fronten bryter ut av skiktet. Dette kan gjøre automatisk ved at man i tørkeskiktet anordner midler for å avføle fuktighetsinnholdet i gassen som tørkes, og midler som reagerer på fuktighetsinnholdet og stopper tørkesyklusen hver gang et forutbestemt fuktighetsnivå i den gassen som skal tørkes nås i dette målepunktet.

Fuktighetsfrontens fremoverbevegelse i et tørkemiddelskikt, når dette gradvis adsorberer fuktighet, er et velkjent fenomen i denne tørketeknikken og er beskrevet i mange patenter, blant annet i Skarstrøms U.S. patent nr. 2.944.627.

I den største delen av tørkesyklusen vil tørkestoffet effektivt ta opp fuktighet fra gassen som passerer over det. Når stoffets adsorbsjonskapasitet nærmer seg 0, vil imidlertid fuktighetsinnholdet i gassen som passerer over det stige brått. Hvis fuktighetsinnholdet, duggpunktet eller den relative fuktighet i gassen blir målt og verdiene satt opp i diagram med en tidsakse, vil denne vanligvis plutselige stigning i fuktighetsinnholdet sees som en endring i hellingsvinkelsen, og det økende fuktighetsinnholdet vil deretter raskt nærme seg fuktighetsinnholdet i innløpsgassen. Den resulterende S-formede delen til kurven representerer fuktighetsfronten, og hvis denne måles langs skiktets lengde,vil man finne at fronten beveger seg fra innløpsenden til utløpsenden i skiktet etter hvert som adsorbsjonssyklusen skrider frem. Målet er å stoppe syklusen før fronten eller hellingsforandringen i kurven når frem til enden av skiktet, da stigningen deretter skjer så raskt at man neppe kan forhindre at apparatet leverer gass med uønsket høyt fuktighetsinnhold.

Ifølge oppfinnelsen til Seibert med flere, forhindrer man dette ved at fuktighetsfronten oppdages på et punkt tilstrekke lig langt fra utløpsenden, slik at tørkesyklusen kan avsluttes før fronten har nådd denne utløpsenden. Hvordan dette gjøres ser man tydeligst i fig. 1 eller 8 i U.S.

patent nr. 3.448.561.

Fig. 1 viser en serie kurver for tørking av fuktig gass med 9©% relativ fuktighet og med temperaturer i området 38 til 21°C, hvor duggpunktet for gassen som tørkes er tegnet inn over tiden, målt ved en serie punkter X 30 cm fra utløpsenden av skiktet, ved en serie punkter Y 15 cm fra utløpsenden av skiktet, og endelig ved utløpet av skiktet. Fig. 8 er lignende, men blir oppnådd ved å bruke 12 følere på forskjellige punkter mellom skiktets endepunkter, og viser hvordan fuktighetsfronten beveger seg"fremover fra innløpet til utløpet av skiktet ved 90% relativ fuktighet og temperatur på 38°C.

Data for fig. 1 og 8 ble oppnådd i luft ved et ledningstrykk på 6,3 kg/cm 3 og en overflatehastighet på 15,2 m/min. Det ble brukt kiselgel som tørkemiddel i 137 cm langt skikt med diameter 30 cm. Disse data er imidlertid typiske for det man får ved bruk av hvilket som helst tørkemiddel og hvilke som helstaådsorbsjonsbetingelser.

Prinsippet med fremgangsmåten ved denne oppfinnelsen er

å oppdage fuktighetsfronten og stansesyklusen før forandringen i hellingen S i denne fronten har nådd utløpsenden, det vil i fig. 1 si før ca. 5 1/2 time syklustid for kurve I, ca.

9 1/4 times syklustid for kurve II, ca. 15 timers syklus-

tid for kurve III, ca. 2 3 timers syklustid for kurve IV og i fig. 8 før ca. 5 1/2 times syklustid.f Kurvene i fig. 1 viser at dette kan gjøres ved at syklusen representert ved kurve I stoppes hver gang duggpunktnivået i punkt X^i skiktet stiger fra - 73°C opp til, men ikke over, -2 3°C, og ved punktet Y

opp til, men ikke over, -43°C. I tilfellet vist ved kurve II, stoppes syklusen hver gang duggpunktet eller fuktighetsnivået

har steget fra -68°C opp til, men ikke over, ca. -12°C ved punkt X2og ca. -32°C ved punkt Y2. På kurve III er duggpunktene ca. -26°C ved Y_ og -1°C ved • På kurve IV er duggpunktene -17,7°C ved Y^og-=-l°C ved X^. Alle disse duggpunktene kan detekteres ved hjelp av tilgjengeligeut-

styr for fuktighetsmåling.

Den praktiske vanskeligheten som er forbundet med denne fremgangsmåten kommer av den iboende unøyaktighet og upålitelighet til eksisterende fuktighetsmålere. Disse innretningene er kompliserte, kostbare og vanskelig å holde i stand. De har også et begrenset duggpunktområde som de kan måle.

En annen vanskelighet er at foran fuktighetsfronten går temperaturfronten eller varmefronten gjennom skiktet. Som et resultat av dette kan temperaturfronten bryte ut av skiktet, med tap av varme som burde tas vare på for regenereringen, før fuktighetsfrontens fremskridelse blir detektert.

I henhold til foreliggende oppfinnelse er det frembragt en fremgangsmåte og et apparat for tørking av gasser, hvor det er mulig ikke bare å utnytte effektivt fuktighetskapasiteten i tørkemiddelskiktet, men også å bevare i skiktet den varme som blir frigjort ved adsorbsjonen til bruk ved regenereringen, ved at temperaturfrontens bevegelser fremover i skiktet detekteres og at regenerering bare iverksettes når temperaturfronten har nådd et forutbestemt punkt i skiktet. Da temperatur fronten går frem gjennom skiktet på samme måte som fuktig-hetsf ronten, men samtidig går foran fuktighetsfronten, vil følgelig regenereringen iverksettes bare når fuktighetsbelastningen i skiktet krever det. I hver adsorbsjonscyklus kan adsorbsjonsmidlet bringes til den grense for fuktighetskapasitet hvor regenerering kan utføres ved de tilstedeværende regenereringsbetingelser, enten disse inbefatter bruk av redusert trykk eller ikke. Når man således i henhold til oppfinnelsen detekterer temperaturfrontens fremmarsj inne i skiktet og stopper adsorbsjonssyklusen når temperaturfronten har nådd et forutbestemt punkt i skiktet, kan både temperaturfronten og fuktighetsfronten forhindres fra å

bryte ut av skiktet. Dette kan utføres automatisk ved at det i tørkemiddelskiktet i tilstrekkelig avstand fra ut-løpsenden anordnes midler for måling av temperaturen i skiktet, samt temperaturavhengige midler som stanser adsorbsjonssyklusen når en forutbestemt temperatur eller temperaturgradient når frem til disse målemidlene i skiktet.

Eksistensen og bevegelsen av en temperaturfront som følger fuktighetsfronten gjennom et skikt tørkemiddel når dette gradvis opptar fuktighet, er ikke tidligere kjent på dette adsorbsjonstørkeområde. U.S. patent nr. 2.561.441, av 24.7.1951, tilhørende Lou, erkjenner at når et adsorbsjonsmiddel opptar fuktighet fra gass som passerer over midlet, blir adsorbsjonsvarme frigjort og skiktet oppvarmet. Denne varmen blir imidlertid ført bort fra tørkemiddelskiktet ved hjelp av den utløpende gassen, og blir ikke brukt til måling av metningsgraden i skiktet. Det Lou patentet foreslår er å fortsette adsorbsjonssyklusen inntil utløpsgassen har samme temperatur som innløpsgassen. På det tidspunktet er det ikke noen merkbar adsorbsjonsvarme å føre bort, og adsorbsjonen har forlengstoopphørt på grunn av metningen i skiktet. Både temperaturfronten og fuktighetsfronten har brutt ut av skiktet, anlegget leverer våtgass og syklusen er stoppet altfor sent.

Man har nu oppdaget at temperaturfrontens fremgang i tørke-middelskiktet kan registreres nøyaktig, fordi denne frem-gangen gir seg tilkjenne ved et fall frigitt adsorbsjonsvarme i skiktet, hvilket fall inntreffer når tørkemidlets kapasitet nærmer seg metning. Da adsorbsjonsvarme ikke lenger blir frigitt, vil som et resultat temperaturen i skiktet enten slutte å stige eller faktisk synke. Hvis temperaturen i skiktet måles og resultatene settes opp grafisk relativt tiden, vil denne plutselige avflatningen eller synkningen i temperatur ses som en endring i hellingsvinkel, og da mindre fuktighet adsorberes, vil fuktighetsinnholdet i utløpsgassen stige og raskt nærme seg fuktighetsinnholdet i den innløpende gassen. Den resulterende endring i skråning, enten det er et horisontalt forløp eller en kul på kurven, vil i virkeligheten representere temperaturfronten. Hvis denne måles over skiktets lengde, vil man finne at den bebeger seg fra innløpsenden til utløpsenden når adsorbsjonssyklusen skrider frem. Ifølge oppfinnelsen stoppes derfor syklusen før temperaturfronten har nådd enden av skiktet, fordi deretter kan man neppe forhindre tap av varme, som burde tas vare på for regenereringen, og levering av gass med uønsket fuktighetsinnhold.

I henhold til oppfinnelsen forhindres dette ved at temperaturfrontens fremoverbevegelse registreres i et punkt i skiktet som er tilstrekkelig langt fra utløpsenden til at tørkesyklusen kan stanses før temperaturfronten eller fuktighetsfronten når utløpsenden. Hvordan dette gjøres er tydeligst vist på fig. 1 til 4.

Fig. 1 viser fuktighetsfrontens og temperaturfrontens fremrykking i et tørkemiddelskikt når gass tørkes i en tørker uten oppvarming, idet temperaturfronten går foran fuktighetsfronten. I en slik tørker uten varmeinnretning er temperaturen i tørkemiddelskiktet kaldere enn innløpsgassens temperatur ved syklusens begynnelse, noe som skyldes den avkjølende virkning på skiktet som fordampningen av adsorbert gass har ved regenereringen. Den innstrømmende gassen blir således avkjølt, og i begynnelsen har utløpsgassen lavere temperatur enn innløpsgassen. Når adsorbsjonen fortsetter blir adsorbsjonsvarme og kondensasjonsvarme frigjort og temperaturen i skiktet stiger. Gassen som går gjennom skiktet varmes opp og utløpsgassens temperatur stiger. Når skiktet nærmer seg metning vil temperaturen enten slutte å stige eller synke. Den resulterende hellingsforandring i temperaturkurven viser enten et flatt parti eller en kul eller hump, og disse kurvedelene indikerer den fremre kant av tempera-turf ronten og den nær etterfølgende fuktighetsfronten.

Fig. 2A viser temperaturprofilen gjennom tørkemiddelskiktet i fig. 1, langs lengden av skiktet.

Fi

Fig. 2B viser temperaturprofilen gjennom området11 A" i ffig. 2A.

Begge figurene viser den begynnende oppvarming av skiktet på grunn av de varmere innløpsgasser, temperaturstigningen på grunn av at adsorbsjonsvarmen blir frigjort og gassens kjøl-ende effekt etter metningen når temperaturfronten beveger seg nedover gjennom skiktet. Fig.3 viser de samme virkninger i en varmeregenerert tørker. I dette tilfelle er temperaturen i skiktet til å begynne med varmere enn innløpsgassen, noe som skyldes de høyere temperaturer ved regenereringen og ufullstendig kjøling.

Fig. 4 er et temperaturprofil gjennom området "B" i fig. 3

og viser den innledende avkjølingen av skiktet ved hjelp av innløpsgassen, temperaturstigningen når adsorbsjonsfronten passerer, og gassens avkjølende virkning etter metningen når temperaturfronten beveger seg nedover gjennom skiktet.

Data for fig. 1 til 4 blir oppnådd i luft med 80% relativ fuktighet ved 38°C. Disse data er typiske for det man får med hvilket som helst tørkemiddel og hvilke som helst adsorbsjonsbetingeIser.

Prinsippet med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er å oppdage temperaturfronten og stanse syklusen før endringen i stigningen S for temperaturfronten (og derfor også fuktig-hetsf ronten) har nådd frem til utløpsenden. Kurvene i fig. 1 til 4 viser at dette kan gjøres ved at syklusen stoppes så snart temperaturen i skiktet enten flater ut eller begynner å synke.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen blir således konsentrasjonen av en første gass, i en blanding av denne ved en annen gass, redusert til under en maksimums grensekonsen-trasjon i den andre gassen, ved at blandingen føres fra den ene til den andre enden av et skikt av et adsorbsjonsmiddel, som har større affinitet til den første gassen, slik at den første gassen adsorberes fra blandingen og det dannes en utløpende gasstrøm hvor konsentrasjonen av den første gassen er under nevnte maksimumsverdi, og hvor det i skiktet dannes en konsentrasjonsgradient av den første gassen som synker fra den ene enden til den andre når adsorbsjonen skrider frem, og en økende konsentrasjon av den første gassen i den andre gassen definerer en konsentrasjonsfront som beveger seg fremover i skiktet fra en ende til den andre enden etterhvert som adsorbsjonskapasiteten derfor synker, hvor adsorbsjonsvarme blir frigjort i skiktet etterhver som adsorbsjonen av den første gassen skrider frem, og hvor varmefrigjøringen først stiger, deretter flater ut og til sist synker når midlet blir mettet med første gassen, hvor adsorbsjonsvarmen danner en temperaturfront i adsorbsjonsskiktet som gjenspeiler temperaturforandringen i skiktet,

idet temperaturen gradvis stiger når adsorbsjonen av den første gass i skiktet pågår, deretter flater ut og endelig synker litt etter litt når adsorbsjonen av den første gassen i skiktet stopper opp, og ved registrering av temperaturfrontens fremoverbevegelse i skiktet i form av en temperaturforandring i skiktet, og deretter, når temperaturendringen i skiktet har nådd en forutbestemt verdi, svarende til en valgt metningsgrad i skiktet med hensyn til den første gassen, stanses tilførsel av gassblanding til kontakt med skiktet før temperaturfronten kan forlate skiktet, og således før den maksimale tillate konsentrasjonen av den første gassen i den andre gassen kan bli overskredet.

Foreliggende oppfinnelse er anvendelig i systemer hvor hele adsorbsjonsskiktet eller deler av skiktet blir varmet opp for å bevirke regenerering, i systemer hvor det ikke blir til-ført varme for regenerering, i systemer hvor regenereringen blir utført ved redusert trykk, i systemer hvor det brukes en strøm av rensegass og i systemer hvor to eller flere av disse trekkene er kombinert.

Et ytterligere trekk ved foreliggende oppfinnelse er at fullstendiggjøringen av regenereringen kan måles ved hjelp av temperaturfronten eller temperaturgradienten i skiktet. Regenerering krever varme, som er adsorbert som adsorbsjonsvarme, for å desorbere den første gassen fra skiktet, noe som bevirker en avkjøling etterhvert som desorbsjonen skrider frem. Når desorbsjonen er fullført, vil skiktet beholde den varmemengde som måtte være igjen. Som en følge av dette kan den fullførte regenereringen påvises ved hjelp av en tempera-turf ront som beveger seg gjennom skiktet, når temperaturløpet flates ut hvis det ikke tilføres varme ved regenereringen, slik som ved systemer uten varmeinnretninger, eller temperaturen stiger hvis det dreier seg om et varmeregenerert system.

Da regenereringssyklusen ikke behøver å vare like lenge som adsorbsjonssyklusen, og i de fleste tilfelle heller ikke gjør det, kan det regenererte skiktet avlukkes og varmetilførsel, rensegasstilførsel, evakuering eller hvilket som helst annet regenereringssystem som brukes, stanses når regenereringen er fullført. Den gjenværende del av syklustiden kan f.eks. brukes til avkjøling av det regenererte skiktet, slik at dette har en passende temperatur for effektiv adsorbsjon når strømmen av innløpsgass flyttes til dette skiktet.

Gassfraksjoneringsapparatet ifølge oppfinnelsen omfatter

som de vesentlige komponenter et adsorberende skikt, som er egnet for periodiske regenereringer, fortrinnsvis i motstrøm, samt ett eller flere temperaturfølende midler plasert i skiktet, for registrering av temperaturfrontens ankomst ved

et punkt i skiktet som er plasert tilstrekkelig langt fra skiktets utløpsende, slik at det blir mulig å stoppe syklusen før adsorbsjonsfronten kan forlate skiktet.

Om det er ønsket kan apparatet omfatte midler for tilførsel av varme ved regenereringen. Slike midler kan strekke seg gjennom hele skiktet, eller de kan være begrenset til den del av adsorbsjonsskiktet som har det høyeste innhold av den første gassen, i størrelsesorden 20% eller mere av kapasiteten, ved slutten av adsorbsjonssyklusen, dvs. bare den delen som først får kontakt med innstrømmende gass i adsorbsjonssyklusen. I dette tilfelle blir resten av adsorbsjonsskiktet ikke oppvarmet ved regenereringen, og det er følgelig heller ingen oppvarmingsmidler her. Den ikke oppvarmede delen av skiktets volum kan følgelig være så stort man ønsker. Vanligvis blir fra en fjerdedel til tre fjerdedeler, fortrinnsvis mellom en tredjedel og to tredjedeler, av volumet oppvarmet.

I virkeligheten vil den ikke oppvarmede delen av et slikt skikt være et reserveskikt, som det i den normale adsorbsjonssyklusen ikke er behov for i det hele tatt, og hvor adsorbsjonsmidlet i alle tilfelle bare er beregnet på en forholdsvis liten adsorbsjon, dvs. mindre enn 20% av kapasiteten med hensyn til den første gassen, men er til-stede for å forhindre levering av utløpsgass med uønsket høyt innhold av den første gassen i de sjeldne tilfelle hvor denne første gassen ikke er tilstrekkelig adsorbert i den delen av skiktet som har oppvarmingsmidler. Adsorbsjonskapasiteten for den første gassen i skiktets reserve-del er så lite benyttet at reserveadsorbsjonsmidlet blir regenerert av en rensegasstrøm enten denne er oppvarmet eller ikke, og eventuelle mengder av den første gassen som blir ført fremover fra denne delen ved hjelp av rensegass-strømmen blir selvfølgelig effektivt fjernet fra skiktet etter passering gjennom den oppvarmede delen av dette.

Selv om apparatet ifølge oppfinnelsen kan bestå av et ad-sorbs jonsskikt , anvendes i det foretrukne apparatet to slike skikt, plasert i egnede beholdere, som er knyttet til ledninger for mottagelse av gass som skal fraksjoneres og for levering av utgående gass. Ett av skiktene kan være innkoblet for adsorbsjon mens det andre blir regenerert, og således kan et to-skikts system gi en kontinuerlig strøm av den utgående gassfraksjonen.

Apparatet kan også omfatte en kontrollventil eller strupeventil for å redusere trykket ved regenereringen, samt flereleddsventiler for å omkoble strøm av innkommende gass mellom skiktene og for å motta gasstrømmen ut fra disse. Dessuten kan en måleventil eller strupeventil anordnes for

å skille ut en del av utløpsgassen, som skal brukes som rensegass og strømme i motsatt retning gjennom det skiktet som regenereres.

Temperaturmålingsmidlene kan måle temperaturen i enhver del av adsorbsjonsskiktet.

Til en viss grad blir plaseringen av temperaturfølerne bestemt av den utløpende gassens hastighet gjennom skiktet, slik at føleren får tid til å reagere på temperaturforandringen før temperaturfronten har gått gjennom hele skiktet. Som en generell regel må følermidlene plaseres lenger fra utløpsenden dess høyere strømningshastigheten er, slik at man er sikker på å oppdage temperaturfronten tidsnok til å forhindre den i å forlate skiktet og gå inn i det systemet som blir kondisjonert.

Temperaturmåleutstyrets art og plaseringen av selve føleren i skiktet blir valgt slik at man kan oppdage en del av temperaturfronten, og bruke denne som mål for når syklusen skal avsluttes i tide og å gi et signal før temperaturfronten eller adsorbsjonsfronten kan forlate skiktet.

Den nødvendige sikkerhetsmarginen for et bestemt system kan enkelt bestemmes empirisk, idet man samler data og setter disse inn i kurveformer som vist på fig. 1 og fig. 3 for det spesielle systemet som skal brukes. Dette kan fagfolk gjøre uten å utøve oppfinnelsen.

Bestemmelsen av den tid adsorbsjonsfronten trenger for å

bryte gjennom hele adsorbsjonslaget kan gjøres ved hjelp av følgende ligning:

Her er:

SCFM = Strømningshastighet i normalkubikkmeter pr. min.

(21°C, 1 atm.)

M = Adsorbsjonskapasitet for det oppløste

Mg = Likevektskapasitet ved innløpstemperatur og relativ

fuktighet

M = Gjenværende konsentrasjon av oppløst stoff i adsorbsjonsmidlet

pb = Adsorbsjonsmiddeltetthet i løs masse (g/cm 3)

Ax = Skiktets tverrsnittsareal, (cm 2)

L = Aktiv skiktlengde eller regenerert skiktlengde (cm)

po = Fluidumtetthet (g/cm 3)

Y = Tid for gjennombrytningen av adsorbsjonen (min.)

W = Forholdet mellom første og andre gass ved innløpet (g/g)

T- = Korreksjonsfaktor for ikke lineærtsammenheng mellom isoterm og ikke-isoterm adsorbsjon.

T = (M/M )

I cl

Ma = Likevektskapasitet ved den temperaturen og relative

fuktighet som hersker i adsorbsjonssonen

C = Reduksjonsfaktor for konsentrasjon av oppløst stoff

C = -2,0287 Log (c^/c ) - 1,221 [1 - ( cj./ cQ)]

= Konsentrasjon av oppløst stoff ved utløpet cq = Konsentrasjon av oppløst stoff ved innløpet

(samsvarende enheter)

H, = Høyde av masseoverføringsenheten, (cm).

Den temperaturfølende innretning vil vanligvis omfatte en følersonde, som i den ene enden er åpen ved adsorbsjonsskiktet og i den andre enden er åpen mot atmosfæren, mens den temperaturfølende komponenten eller føleren er anbragt i skiktet og gjengir på en direkte måte temperaturen i skiktet.

Føleren som gjengir temperaturen kan være elektrisk, mekanisk eller kjemisk eller en kombinasjon av disse, men den er fortrinnsvis innrettet til å gjengi temperaturendringer og bruke disse til å styre passende ventiler, slik at adsorbsjonssyklusen kan stanses, og innløps og utløpsgassene kan kobles om fra en tank til den andre, når utløpsgassen har nådd sitt maksimale innhold av den første gassen.

Den tiden det tar før innholdet av den første gassen i ut- løpsgassen når opp til et forutbestemt nivå har direkte sammenheng med adsorbsjonskapasiteten og innholdet av den første gassen i adsorbsjonsmaterialet. Når gassen beveger seg fremoverklangs adsorbsjonsskiktets lengde, blir innholdet av den første gassen gradvis mindre, i samsvar med adsorbsjonsgraden av denne første gassen i adsorbsjonsmaterialet, og mere og mere adsorbsjonsvarme blir frigjort. Da adsorbsjonsgraden av nevnte første gass i adsorbsjonsmidlet er avhengig av mengden av den første gassen, gass-trykket, temperaturen og gassens strømningshastighet og bestemmer graden av varmefrigjøring, vil det være åpenbart at for en gitt temperatur og et gitt trykk på innløpsgassen vil det forutbestemte nivå for første gass i utløpsgassen, hvor omkobling skal settes i verk, først nåes når innholdet av første gass i adsorbsjonsmidlet og temperaturen i adsorbsjonsmidlet også har nådd et forutbestemt nivå.

Det er følgelig mulig ifølge oppfinnelsen å justere adsorbsjonssyklusens lengde nesten nøyaktig etter innholdet av den første gassen i adsorbsjonsmidlet, og således effektivt utnytte middelets kapasitet méd hensyn til den første gassen i hver tørkesyklus, og dette uten at det oppstår fare for at enten temperaturfronten eller adsorbsjonsfronten skal bryte igjennom.

Følgelig vil gassfraksjoneringsapparatet ifølge oppfinnelsen brytes helt frem til en forutbestemt belastning av den første gassen i hver eneste adsorbsjonssyklus. Dette betyr at hvis innholdet av nevnte første gass i innløpsgassen varierer, vil lengden av adsorbsjonssyklusen også bli tilsvarende justert. Resultatet er at en adsorbsjonssyklus ikke blir avsluttet før det er nødvendig, og unød-vendige regenereringer av adsorbsjonsmidlet blir eliminert. Det blir således også unødvendig å bygge inn en reserve-kapasitet i adsorbsjonsmidlet. Da adsorbsjonssyklusen avhenger av kapasiteten i det anvendte volum, vil et mindre volum adsorbsjonsmiddel sammenlignet med tidligere teknikk være tilstrekkelig. Samtidig vil volumet at rensegassen som

går tapt i hver cyklus bli holdt på et absolutt minimum.

I virkeligheten vil gassfraksjoneringsapparatet ifølge oppfinnelsen automatisk regulere adsorbsjonssyklusene etter det behovet som innholdet av den første gassen i innløps-gassen representerer, og følgelig kan fraksjoneringsapparatet ifølge oppfinnelsen kalles et behovsstyrt fraksjoneringsapparat.

På den annen side behøver ikke regenereringssyklusen automatisk være like lang som adsorbsjonssyklusen, og er det fortrinnsvis heller ikke. Til forskjell fra de fleste slike fraksjoneringsapparater kan, fordi adsorbsjonssyklusen kan forlenges vesentlig alt etter behovet, regenereringssyklusen være tidsstyrt eller temperaturstyrt og avsluttes når regenereringen er fullført, selv om adsorbsjonssyklusen fortsettes. Dette sikrer også at rensegasstrømmen og varmen som er brukt ved eventuell oppvarming av skiktet ikke går til spille når det ikke lenger er behov for disse ting. Regenereringssyklusen kan knyttes til temperatur-føleren, slik at syklusen stanses når temperaturforløpet flater ut eller begynner å avta, noe som indikerer at varme til desorbsjon ikke lenger tas opp, og før adsorbsjonssyklusen er slutt, hvis dette intreffer før den tidsfastsatte regenereringssyklusen er fullført. Temperaturføleren kan også knyttes til tidsinnstillingen for regenereringssyklusen på en slik måte at den ikke kan avslutte adsorbsjonssyklusen før regenereringen er fullført. Hvilke av disse systemene som anvendes vil være avhengig av forholdene ved systemet.

Den tid som temperaturfronten i adsorbsjonssyklusen trenger for å bryte gjennom hele adsorbsjonsskiktet kan bestemmes ved bruk av følgende formel

Her er:

L = Adsorbsjonsskiktets lengde i m

U = Fluidumets overflatehastighet i m/min.

p ° = Fluidumtetthet i g/cm3

C = Fluidumets spesifikke varme i joule/kg masse og

P °C

Y a = Adsorbsjonstiden i minutter

Pk= Adsorbsjonsmidlets tetthet i løs masse, g/cm

C , = Adsorbsjonsmidlets spesifikke varme i joule/kg

masse og C

C = Reduksjonsfaktor for temperaturen

h = Varmeoverføringskoeffisienten i joule/min. og m<2>

°C

a = Adsorbsjonsmidlets ytre overflateareal i

2 3

m /m av skiktet.

Reduksjonsfaktoren "C" for temperaturen utledes fra tempera-turreduksjonsforholdet og feilfunksjonen:

C = [(2X-1)/ (-erf)]<2>,

hvor:

X<=>(t2-t1)/(ta-t1) hvor:

t2= sluttemperatur ved utløpet i C

t^= innløpstemperatur (eller skikttemperatur) i C t = temperatur i adsorbsjonssonen i C.

Hvilken som helst type temperaturregistrerende komponent eller føler kan brukes i forbindelse med oppfinnelsen.

Utflatningen eller synkningen i adsorbsjonsskikttemperaturen som følger med passeringen av temperaturfronten, i både det oppvarmingsfrie systemet og varmeregenereringssystemet, kan greit og pålitelig registreres ved hjelp av hvilke som helst av et antall enkle temperaturmåleinnretninger, så som termo-elementer, termistorer og temperaturtransduktorer. Disse kan brukes på mange måter for å styre omkoblingen i systemet.

Tilgjengelig temperaturregistreringsutstyr omfatter eksempel-vis :

1. Temperaturtransoluktor med integrert krets

2. Termistor

3. Platina motstandstermometer (RTD)

4. Termoelement

5. Bimetallisk temperaturbryter.

Typene (1), (2) og (3) kan alle betraktes som temperaturtransduktorer, fordi de alle viser temperaturen som en funksjon av elektrisk motstand eller elektrisk strøm.

I et fraksjoneringsapparat uten varmetilførsel er det tre grunnleggende metoder til å registrere passasjen av tempera-turf ronten, selv om andre metoder eller kombinasjoner av disse metodene kan tenkes. 1. Bryterutløsning når skikttemperaturen minus innløps-temperaturen (Tmaks ~ T1, )<e>rliken forutbestemt verdi, vanligvis mellom 0,1 og 11,1°C, eller sagt på en annen måte, når skikttemperaturen stiger til en verdi lik innløpstemperaturen pluss en forutbestemt verdi,

som vanligvis er mellom 0,1 og 11,1°C.

2. Bryterutløsning når det registreres en positiv,konstant temperatur eller en negativ temperaturgradient som funksjon av tiden. 3. Bryterutløsning når det registreres en temperaturstig-ning eller en temperaturreduksjon av en viss størrelse, vanligvis mellom 0,1 og 11,1°C, etterat man har nådd en bestemt skikttemperåtur i tørkeperioden.

I et gassfraksjoneringsapparat uten varmetilførsel kan det positive, konstante temperaturforløpet eller den negative temperaturgradienten eller hellingen AT/At, dvs. begynnelsen til en temperaturendring, brukes til å styre den fremste gasstrøm som er nødvendig for å regenerere skiktet etter omkobling til et annet skikt i et tokammersystem. Ved slike fraksjoneringsapparater uten varmetilførsel er det best å la adsorbsjonssyklusen være konstant, uten hensyn til belastningen av den første gassen, for å unngå tap av adsorbsjonsvarmen. Derfor kan det tidspunktet da temperaturforandringen eller gradienten opptrer (t) brukes ved beregningen av den nødvendige rensegassmengde som kreves for fullstendig regenerering. Hvis temperaturføleren er montert eller plasert i det området hvor temperaturfronten (etter beregninger) skal være ved slutten av tørkeperioden, kan den nødvendige nevnte gassmengde beregnes etter følgende enkle ligning:

I Qp = Qf(tf/t)

hvor:

Qp = faktisk rensegassmengde (normalkubikkmeter)

Q~= beregnet rensegassmengde (normalkubikkmeter)

t = tid frem til endring i temperaturgradient (sek.) t^ = adsorbsjonssyklustid (sekunder).

En annen metode som kan brukes i et fraksjoneringsapparat uten varmetilførsel er å opprettholde en bestemt rensegass-strøm, f.eks. gjennom en strømningsåpning, under regenereringen, og regulere eller avpasse rensestrømtiden i avhengighet av det tidspunktet (t) hvor den negative temperaturgradienten forekommer. Det er også bedre å mon-tere temperaturføleren på et sted hvor temperaturfronten passerer før syklusens slutt, f.eks. fra 25 til 75% av sykluslengden, og avpasse rensingen som en funksjon av tidspunktet når fronten faktisk passerer føleren, slik at hvis fronten passerer tidligere enn beregnet,kan ekstra rensegass settes inn, og hvis fronten passerer senere enn beregnet,kan rensegassmengden reduseres. Hvis man f.eks. antar at rensegassåpningen er dimensjonert for å holde rensegasstrømmen i 75% av regenereringsperioden under maksimale forhold (slik at 25% er igjen for gjenopprettelse av overtrykk) og plaserer temperaturføleren der hvor temperaturfronten skulle passere etter 1/2 syklustiden for adsorbsjon under maksimale belastningsbetingelser, kan den nød-vendige rensetid eller syklustid beregnes etter følgende enkle ligning:

II tp = 1,5 (tf-t),

hvor:

t = rensetid i sek.

P

'€j = adsorbsjonssyklusens varighet i sek.

t = tiden frem til endring i temperaturgradien i sek.

I et fraksjoneringsapparat uten varmetilførsel bør det anvendes maksimal mengde rensegass hvis man ikke registrerer noen endring i gradienten, fordi dette indikerer at temperaturfronten er på følerens nedstrømsside. Maksimal rensegasstrøm vil eventuel bevirke at temperaturfronten beveger seg inn i følerens område. Hvis man ikke registrerer noen endring i gradienten, bør "t" settes lik "0" i begge ligningene I og II, og Q Per da bare begrenset av strømnings-regulatoren og "tp" begrenset til "t^" minus tiden for gjenoppretning av overtrykket.

Andre metoder til å bestemme de nødvendige rensegassmengder, ved hjelp av en temperaturføler som overvåker temperaturfrontens stilling, vil være åpenbare for fagfolk på området.

Ifølge en tredje metode er systemet utstyrt med innløstempera-turføler og en føler i hvert tørkemiddelskikt nær innløps-endene. Følerne i skiktene er plassert slik at temperaturfronten vil passere dem etter 25% av adsorbsjonsperioden under normale driftsbetingelser. Hvis fronten passerer en føler tidligere enn 25% av adsorbsjonsperioden, f.eks. ved ekstra store strømningsmengder eller unormalt høyt innhold av den første gassen, vil tidsbryteren for rensingen gi ekstra rensetid. Hvis på den annen side innholdet av den første gassen er lite, vil temperaturfronten passere føleren senere enn de 25% av adsorbsjonsperioden, noe som resulterer i kortere rensetid ved regenereringen.

I et varmeregenerert gassfraksjoneringsapparat kan tempera-turfølere brukes på samme måte som hygrometerføleren beskrevet i U.S. patent nr.3.448.561. I varmeregenererte fraksjoneringsapparater er syklustiden vanligvis mye lenger sammenlignet med apparater uten varmetilførsel. Adsorbsjonssyklusen kan økes slik at den svarer til apparatets belastning med hensyn til den første gassen. Temperatur-føleren kan plaseres i det området hvor temperaturfronten etter beregningen skal være før adsorbsjonsfronten bryter igjennom ved utløpet. Dette området er normalt mellom 1/2

og 3/4 av skiktets lengde regnet fra utløpet. Når det inntrer en temperaturgradient (etter avkjølingsperioden i starten), blir skiktene koblet om og det fuktige skiktet regenerert i en bestemt tidslengde. Det regenererte skiktet blir deretter holdt utkoblet inntil temperaturføleren indikerer at det andre skiktet er fullstendig utnyttet.

Deretter vil skiktene på ny bli omkoblet.

Både ved de varmeregenererte og de varmeløse tørkerne kan

en innløpstemperaturføler brukes for å indikere en forandring i den innstrømmende gassens forhold, noe som kunne påvirke tydningen av måleverdiene i skiktet. En plutselig endring i innløpsforholdene kan skape forandringer i temperaturgradienten ved en føler plasert i skiktet, og således feil-aktig indikere passering av temperaturfronten. Måleren for innløpstemperaturen kan brukes for å korrigere denne feilen ved å varsle føleren i skiktet om en kommende falsk indikasj on.

Mange innretninger, både mekaniske og elektriske, kan brukes til å overføre en endring i temperaturgradient til et styrings- signal for regenerering. Når det gjelder elektriske innretninger kan man enten bruke et enkelt digitalt elektronisk system, eller en mikroprosessor.

Apparatet ifølge oppfinnelsen er vist i de medfølgende tegninger, hvor: Figur 5 er et skjematisk riss av en to-skikts tørker, uten varmetilførsel, i henhold til oppfinnelsen, Figur 6A er et skjematisk koblingsdiagram for temperatur-registrerings- og driftskontrollkretsen i den tørkeren som er vist på fig. 5, Figur 6B er et blokkdiagram som viser driftssekvensen til den kamstyrte tidsbryteren i fig. 6A som styrer omkoblingen mellom skiktene, og Fig 7 er et skjematisk riss av en to-skikts varmeregenerert tørker i henhold til oppfinnelsen. Figur 8 er et diagram som viser tørkeskiktets temperatur-forløp over tiden for de fire tørkesykluser for hvilke de enkelte data er oppgitt i Eksempel 1, og Figur 9 er et diagram som viser tørkeskiktets temperatur-forløp over tiden for de fire tørkesykluser for hvilke de enkelte data er oppgitt i Eksempel 2.

Tørkeren vist på fig. 5 og 6 består av to tørkemiddeltanker I og II. Disse tankene er anordnet vertikalt. Hver tank inneholder et skikt 1 av tørkemiddel, så som kieselgel eller aktivert aluminiumoksyd. I hver tank I og II er dessuten anordnet påfyllings- og tømmingsåpninger 8 hhv. 9 for på-fylling og tømming av tørkemiddel i tankene.

Det er kun nødvendig med to ledninger, som forbinder de to tankene sied topp og bunn, for innføring av inngående gass inneholdende fuktighet som skal fjernes, og for levering av tørr utløpende gass, som etter passasje gjennom tørkeren er befridd for fuktighet, sammen med nødvendig ventilutrust-ning for å koble strømmene av innløpsgass og utløpsgass til og fra hver tank.

Ledningen 2 fører fuktig inngående gass til den firedelte innløpsventilen 4, som omfatter ventilene A, B, C, og D.

Den ene av ventilene A, B leder strømmen av innløpsgass

til en av to innløpsledninger 5 og 6, idet en av disse ledningene 5 og 6 alltid leder innløpsgassen til toppen av en tank I eller II, mens den andre av ledningene 5 og 6, i avhengighet av ventilene C og D, fører en rensende strøm av regenereringsgass ut til atmosfæren via ledningen 11 og lyddemperen 12.

Ved bunnen av hver tank er det en bærer 7 for tørkemidlet

og laget av en perforert metallsylinder, som holder tørke-middelskiktet tilbake i tankene I og II. Utløpsledninger 13 og 14 fra bunnen av tankene I og II, fører til et par tilbakeslagsventiler 15 og 16 med kuler. Innløpsventilen 4 blir styrt av det temperaturavfølingssystemet som er vist på fig.6, som vil bli beskrevet senere.

Utløpsventilene 15 og 16 er trykkdrevne. En av kulene,

15' eller 16', i utløpsledningen til den innkoblede tanken I eller II forskyves ved innkoblingen og oppstartingen av strømmen i ledningene 13 eller 14, mens den andre av kulene 15' og 16' ved denne innkoblingen beveger seg mot sitt sete og stenger den andre av ledningene 13 og 14, som fører til den av tankene I eller II som gjennomgår regenerering ved redusert trykk, slik åt den største del av utløps-strømmen går via utløpsledningen 17.

I hver utløpsledning 13 og 14 er anordnet en filtersikt 10 som kan fjernes og består av et nett av sintret rustfri stål- tråd. Filterets oppgave er å holde tilbake eventuelle tørke-middelpartikler som måtte være ført ut av skiktet 1 forbi tørkemiddelbæreren 7, og å holde utløpsventilene 15 og 16 og resten av systemet rent for slike partikler.

Fra ventilene 15 og 16 går leveringsledningen 17 for tørr utløpsgass for levering av den tørkede gassen fra tørkeren til det systemet som skal forsynes med gassen. I ledningen 17 kan det være plasert en fuktighetsmåler H, men dette er valgfritt og måleren kan utelates.

Ved ventilen 4A og 4B er der en temperaturføler T , i tank I en annen temperaturføler TS^og i tank II en tredje tempera-turf øler TS2.

En tverrledning 19 med trang passasje forbinder utløpsled-ningene 13 og 14, går utenom ventilene 15 og 16 når den ene av disse er lukket, og leverer en strøm av renset gass til den av ledningene 13 eller 14 som fører til den utkoblede tanken. Ledningen 19 har på grunn av den lille diameteren en trykkreduserende virkning, ettersom nedstrømstidens trykk er redusert til atmosfærisk trykk når en av renseventilene C og D er åpen, og ledningen utmåler volumet av rensegass-strømmen som tappes av utløpsgassen ved ventilene 15 eller 16 for regenerering av den brukte tanken. Utløpsventilene C og D for rensegass styrer strømmen av denne, via ledninger 11 og 12, ifølge signaler fra temperaturfølingssystemet som åpner og lukker ventilene etter behov. Det kan også tilføyes en trykkmåler som måler trykket i ventilene C og D og således angir regenereringstrykket i hver tank når regenereringen pågår.

Hvis tanken I til venstre er i tørkesyklusen og tanken II til høyre er i regenereringssyklusen, er ventilene 4A og D åpne, mens ventielene 4B og C er lukket, og driften av tørkeren er slik: våt innstrømmende gass, med et trykk på f.eks. 7,0 kg/crn^, i en mengde av 8,64 m^/min. og mettet ved 2 6,6°C, kommer inn gjennom innløpsledningen 2, passerer ventilen 4A (ventilen 4B er lukket) og går inn på toppen av den første tanken I, går deretter nedover gjennom tørkemiddelskiktet I, som f.eks. består av kiselgel eller aktivert aluminiumoksyd, forbi temperaturføleren 1TS og ned i bunnen av tanken, deretter gjennom filteret 10, ledningen 13 og ventilen 15 til utløpsledningen 17 for tørr gass. Utløpsgassen leveres der med et trykk på 7,0 kg/cm 2 og i en mengde av 7,50 m 3/min. duggpunktet er -73°C. Kulen 16" forhindrer at tørr gass kommer inn i ledningen 14 med unntak av det som passerer ledningen 19. Denne utmålte resten av tørr utløpsgass, nemlig 1,14 m 3/min. tappes av gjennom ledningen 19, hvor trykket reduseres til atmosfærisk trykk, og går deretter gjennom ledningen 14 til bunnen av den andre tanken II, som nu er i regenereringssyklusen. Rensegassen strømmer oppover gjennom tørkemiddelskiktet 1, går ut på toppen gjennom ledningen 6 og deretter gjennom ventilen 4D, til ledningen 11 og lyddemperen 12, hvorfra den strømmer ut i atmosfæren.

Da den tiden hvert skikt er i tørkesyklusen normalt er mye lengre enn den tiden det tar å regenerere et brukt skikt, blir utløpsventilene 4 C og D for rensegassen, styrt slik ved hjelp av temperaturfølingssystemet at de bare er åpne den tiden som er nødvendig for fullstendig regenerering av tørkemidlet. Etter utløpet av denne tiden stenges ventilene av, og den regenererte tanken II blir så automatisk og langsomt satt under overtrykk igjen via ledningen 19.

Syklusen fortsetter inntil den fastsatte syklustiden er ut-løpt, hvoretter tidsbryteren kobler om ventilene 4A og B, slik at våt gass føres inn gjennom innløpsrøret 2 og ledningen 6 til toppen av tanken II, mens tilbakeslagsventilen 16 veksler slik at ledningen 14 åpnes, hvoretter tilbakeslagsventilen 15 veksler, slik at ledningen 13 lukkes, slik at tørr utløpsgass nu kan strømme fra bunnen av tanken II til leveringsledningen 17 for tørr gass, mens ledningen 13 er lukket, unntatt strømmen av rensegass som går utenom ventilen 15 via tverrledningen 19, men nu i motsatt retning. Rensegasstrømmen går via ledningen 13 til bunnen av tanken I, som nu er i regenereringssyklusen, videre oppover gjennom skiktet til ledningen 5, gjennom ventilen 4C, ledningen 11 og lyddemperen 12, hvor gassen strømmer ut i atmosfæren. Denne syklusen fortsetter helt til regenereringssyklusen er fullført, hvoretter temperaturfølersystemet lukker utløps-ventilen 4C for rensegassen. Følgelig vil ledningen 19 langsomt gjenopprette trykket i tanken I. Systemet arbeider videre med tanken II i tørkesyklusen helt til den fastsatte syklustiden er utløpt, hvoretter tidsbryteren snur om ventilene 4A og 4B, og syklusen begynner på nytt.

Vanligvis blir tørkesyklusen utført med gass ved overatmos-færisk trykk i størrelsesorden 1,05 til 24,5 kg/cm 2.

Den trange passasjen i tverrledningen 19 i kombinasjon med utløpsventilene 4C og 4D for rensegass sikrer at regenereringssyklusen blir utført ved et vesentlig lavere trykk enn det trykket man har når adsorbsjonssyklusen blir utført.

Temperaturmålings- og driftskontrollkretsen vist på fig.6A har to kamtidsbrytere 1CT for å styre omkoblingen fra ett kammer til det andre, og for å styre adsorbsjonssyklusen i tid. Egnede kamtidsbrytere er Cramer nr. CTB-2B-526, Bristol Saybrook nr. Cll og Eagle Signal nr. MP2.

Cam 1CT1 starter omkobling når det utkoblede regenererte kammer på ny er satt under overtrykk.

Cam 1CT2 fullfører omkoblingen ved at strømmen skiftes fra det innkoblede kammer til det regenererte kammeret.

De fire solenoidventilene A, B, C og D styrer stillingene til innløpsventilen 4 og er parallelkoblet til kammen 1CT2.

Solenoiden A styrer innløpsventilen til det venstre kammeret, hvilken ventil normalt er åpen, (N/0).

Solenoiden B styrer innløpsventilen til det høyre kammeret og er også normalt åpen (N/0).

Solenoiden C styrer utløpsventilen for rensegass fra det venstre kammeret, og denne ventilen er normalt lukket (N/C).

Solenoiden D styrer utløpsventilen for rensegass fra det

høyre kammeret, og også denne ventielen er normalt lukket (N/C).

Egnede solenoidventiler er Gould Allied nr. 3M781 og Asco nr. 8262C46.

Der er også to enkle kamtidsbrytere, 2 CT og 3CT som bestemmer den nødvendige rensetid og styrer rensegasstrømmens varighet ved regenereringen.

Tidsbryteren 2CT styrer rensingen av venstre kammer og tidsbryteren 3CT styrer rensingen av det høyre kammeret.

Egnede enkle kamtidsbrytere er Bristol Saybrook nr. Cll, Cramer nr. CTB-2C-526 og Eagle Signal nr. MP2.

To sperrereleer, 2CRL og 3CRL, stiller tilbake tidsbryterne 2CT og 3CT.for rensegasstyringen.

Releet 2CRL tilbakestiller kontrollkretsen for venstre

kammers rensing og releet 3CRL tilbakestiller kontrollkretsen for høyre kammers rensing.

Egnede sperrereleer er Clark Control nr. 7302SML og Potter og Brumfield nr. KUB.

Det er anordnet tre styringsreleer 1CR, 4CR og 5CR, av hvilke 1CR sammen med kamtidsbryteren 1CT1 betjener kontrollkretsen for rensegassutstrømningen, 4CR starter driften av tidsbryteren 3CT for styring av høyre kammers rensing, og 5CR starter driften av tidsbryteren 2CT for styring av venstre kammers

rensing.

Egnede styringsreléer er Potter og Brumfield nr. R10E1W2, Square D nr. 3501 og G.E. nr. CR120L02 2002.

Fire brytere, 2CT1, 3CT1 og 2CT2 og 3CT2, styrer energi-seringen av solenoidene C og D og kamtidsbryterne 2CT hhv. 3CT.

Der er også to temperaturbryterenlTS og 2TS som opphever sperringen i, eller frigjør, sperrereléene 2CRL1 og 3CRL1 når temperaturfronten (og sammen med denne adsorbsjonsfronten) passerer temperaturfølerne TS^hhv. TS2i den ene eller andre retningen.

Bryteren 1TS stopper tidsbryteren for styring av venstre kammers rensning og bryteren 2TS stopper tidsbryteren for styring av høyre kammers rensing.

Egnede temperaturbrytere er United Electric nr Jll,

Omega nr. 8000 og Burlington nr. B-1C.

Som man kan se av fig. 6B er det et antall dreiestillinger for kammen i tidsbryteren 1CT og i hver av disse stillingene er virkemåten av de mange komponentene forskjellig.

I den følgende beskrivelse av driftssekvensen, er det totalt 8 trinn, og disse trinnene er nummerert i samsvar med trinn-nummereringen øverst i diagrammet på fig. 6B.

Trinn 1;

Ved kamtidsbryterens startstilling (0°) åpnes bryteren 1CT1 og avbryter driften av styringsreléet 1CR, som avenergiseres, hvoretter 1CR1 kobles inn. Bryteren 1CT2 forblir sluttet og energiserer den tilknyttede kretsen.

Sperrereléspolen 2CRL blir således energisert og 2CRL1 kobles inn.

Tidsbryteren 2CT forblir energisert og starter tidssummeringen. Bryterne 2CT2 og 2CT1 er sluttet.

Relespolen 4CR forblir også energisert og styringsreléet 4CR er sluttet.

Tidsbryteren 3CT blir energisert og koblet inn. Bryterne

3CT2 og 3CT1 er sluttet.

Solenoiden A forblir energisert gjennom bryteren 1CT2, og innløpsventilen for venstre kammer forblir lukket. Solenoidene B, C og D er avenergisert, innløpet og utløpet i kammer I er lukket og kammeret blir satt under overtrykk igjen, mens innløpsventilen til kammer II er åpen og utløps-ventilen er temperaturfølerstyrt og lukket.

Temperaturbryterne 1TS og 2TS er begge åpne og forblir også åpne helt til de tilhørende temperaturfølerne TS^og TS2

blir påvirket.

Trinn 2:

Etterat kammen har dreiet seg 30°, vil 1CT2 åpne kretsen,

slik at solenoiden A blir avenergisert, noe som åpner inn-løpsventilen til det venstre kammeret I, slik at dette kammeret I kommer i adsorbsjonssyklus.

Solenoiden B blir energisert, noe som stenger innløpsventilen til det høyre kammeret II, slik at dette høyre kammer II kobles fra for regenerering. Solenoiden D blir energisert, noe som åpner utløpsventilen for rensegass i høyre kammer slik at dette kammeret kan regenereres.

Tidsbryteren 2CT løper fortsatt og summerer tiden.

Tidsbryteren 3CT løper fortsatt, idet den nu får kraft fra sperrereléet 3CRL1, og bryteren 4CR1 åpnes.

Trinn 3:

Vi forutsetter nu at temperaturfronten passerer temperatur-føleren i tørkemiddelskiktet. Temperaturforløpet vil nu flate ut og deretter synke, hvorpå temperaturbryteren for venstre kammer frigjøres. Følgelig vil det sperrereléet som frigir reléspolen 2CRU bli energisert og bryter 2CRL1 bli frigitt (eller innkoblet). Tidsbryteren 2Ct blir avenergisert og stanser summeringen av tiden, mens bryterne 2CT2 og 2CT1 åpnes.

Tidsbryteren 3CT fortsetter å gå, og forholdende for solenoidene forblir uendret.

Trinn 4;

Når tidsbryteren for rensingen stanser åpnes bryterne 3CT2 og 3CT1, mens tidsbryteren 3CT blir avenergisert og stanser.

Solenoiden D blir også avenergisert, slik at utløpsventilen for det høyre kammeret II lukkes og regenereringen i dette høyre kammeret stanser.

Trinn 5:

Etterat kammen har rotert 180°, sluttes bryteren 1CT1. Reléspolen 1CR blir da energisert og 1CR1 kobles inn. Reléspolen 3CRL blir energisert og 3CRL1 kobles inn. Tidsbryteren 3CT blir energisert og begynner tidssummeringen. Bryterne 3CT2 og 3CT1 sluttes.

Reléspolen 5CR blir energisert og bryteren 5CR1 sluttes. Tidsbryteren 2CT blir energisert og bryterne 2CT2 og 2CT1 sluttes.

Solenoidene A og B forblir uendrede og derfor vil adsorbsjonen fortsette i venstre kammer, mens det høyre er frakoblet.

Solenoidene C og D er begge avenergisert, følgelig vil

det høyre kammeret som regenereres på ny bli satt under overtrykk. Temperaturbryteren 1TS åpnes.

Trinn 6;

Etter en kamrotasjon på 210° kobles 1CT2 inn.

Solenoiden B blir avenergisert og åpner innløpet i det høyre kammeret, slik at dette høyre kammeret kommer i adsorbsj onssyklus.

Solenoiden A blir energisert og lukker innløpet til det venstre kammeret, slik at dette blir frakoblet.

Solenoiden C blir energisert, slik at utløpsventilen for rensegass i venstre kammer åpner og starter rensegasstrømmen gjennom dette venstre kammeret for regenerering.

Tidsbryteren 3CT fortsetter å summere tid.

Tidsbryteren 2CT fortsetter å gå og får nu kraft gjennom sperrereléet 2CRL1, og bryteren 5CR1 åpnes.

Trinn 7;

Det høyre kammeret fortsetter nu i sin adsorbsjonssyklus helt til temperaturfronten (og sammen med denne adsorbsjonsfronten) passerer temperaturføleren i skiktet. Dette utløser temperaturbryteren i høyre kammer, hvorpå tidsbryteren 3CT avenergiseres og stopper tidssummeringen. Reléspolen 3CRU

for opphevelse av sperring blir energisert, sperrereléet 3CRL1 utløst (eller innkoblet), og 3CT2 og 3CT1 åpnes.

Tidsbryteren 2CT fortsetter å gå, og med solenoidene skjer det ingen forandringer.

Trinn 8:

Det venstre kammeret fortsetter regenereringen helt til tidsbryteren 2CT for rensing løper ut, hvorpå bryterne 2CT2 og 2CT1 åpnes.

Tidsbryteren 2CT blir avenergisert og stanser.

Solenoiden C avenergiseres og lukker utløpsventilen for venstre kammer, slik at regenereringen opphører i dette venstre kammeret.

Hele syklusen er nu avsluttet<p>g en ny syklus starter med samme trinnrekkefølge som beskrevet ovenfor.

Figur 6B viser den foran beskrevne driftssekvens i grafisk form.

Den mikrobølgeregenererte tørkeren som er vist på figur 7 består av to tanker 110 og 111, som begge ved endepartiene har innløpsåpninger 102 hhv. 103, og ved de motsatte ende-partier utløpsåpninger 104 hhv. 105. Tvers over innløps-åpningene og utløpsåpningene i begge tankene er det en understøttelsessikt 106 av rustfritt stål, enten i form av trådduk eller i form av en perforert stålplate, og hensikten er å holde tørkemiddelpartiklene tilbake i tankene under gasstrømmen i begge retninger, samt å forhindre overføring av mikrobølgeenergi, enten oppover eller nedover.

I détte tilfelle er tankene fylt med aktivert aluminiumoksyd som tørkemiddel, men det kan også anvendes en molekylærsikt, slik som Na^2 [Al°2) X2 ^Si02^ 12^ ^H2° eHer en kiselgel. Tørkemiddelpartiklene er jevnt dekket av grafitt, i form av en hinne som er noen tusendels millimeter tykk, og som utgjør ca. 0,01% av vekten.

Tankene 110 og 111 er knyttet sammen ved hjelp av et lednings-sytem, som sikrer tilførsel av innløpsgass, som skal tørkes, til innløpsåpningen i hvert skikt, samt bortføring av tørket gass fra utløpsåpningen i hvert skikt, idet ledningssystemet også har ledninger som kan føre rensegass, tappet av fra utløpet til toppen av hvert skikt for regenerering av skiktet, samt for å la gassen strømme ut i atmosfæren etter å ha forlatt bunnen i hvert skikt. Dette systemet består av en tilførselsledning 120 for våtgass, hvilken ledning fører våt gass til omkoblingsventilen 121, som har fire løp, og deretter gjennom enten ledningen 122 eller ledningen 12 3

til toppen av tankene 110 hhv. 111. Lignende lednings-forbindelser 124 og 125 strekker seg mellom utløpene fra de to tankene. Gasstrøm langs disse ledningene fram til utløpsledningen 126 styres av tilbakeslagsventilene 127 og 128. En annen ledning 129 knytter sammen ledningene 124

og 125 via en rensegassutmålene og trykkreduserende åpning 130, som styrer volumet av den rensegassen som tappes av fra den tørre utløpsgassen for regenerering av det tørke-skiktet som er i regenereringsyklusen. Ledningen 129 fører rensegasstrøm gjennom åpningen 130 til utløpene 104 og 105

i tankene 110 og 111. En utløpsledning 136 for rensegass knytter sammen ledningene 122 og 12 3 via utløpsventilene 134 og 135, for utlufting til atmosfæren via avløpsledningen 137 og luddemperen 138.

Tørkerne er beregnet på regenerering ved hjelp av mikro-bølgeenergi, som tilføres adsorbsjonsskiktet i hver tank. Anordningen som frembringer mikrobølgeenergi er plasert mellom de to tankene og består av en mikrobølgegenerator 140, en forover reflekterende monitor 141, en mikrobølge-isolator 142 og en omkobler 143 for bølgeføring, som leder mikrobølgeenergien gjennom en av de to bølgeføringene 144

og 145, gjennom avstemningsorganéne 14 6 og 147, gjennom trykkåpningene 148 og 149, hvorfra mikrobølgeenergien via overgangsseksjonen 150 og 151 går inn i en av de to tankene 110 og 111.

Hver tank 110 og 111 har også en temperaturføler 152 og 153 knyttet til et styringssystem tilsvarende det som er vist på figurene 6A og 6B.

Hvis tankenellO er i tørkesyklusen og tanken 111 i regenereringssyklusen, er tørkerens virkemåte som følger:

Våt gass med ledningstrykk fra 1,75 til 24,5 kg/cm 2 som

kommer inn gjennom ledningen 120 blir avledet av ventilen 121 inn i ledningen 12 2 til tanken 110, og går der nedover gjennom skiktet 109 til utløpet, hvorfra den føres via ledningen 124 forbi den åpne ventilen 127 til utløpsledningen 126. Ventilene 128 og 134 er stengt og forhindrer strømning i ledning 12 5 fra ledning 12 4, unntatt det som passerer via ledningen 129 og åpningen 130, og forhindrer strømning i ledning 136 fra ledning 122, når ventilen 135 er åpen,

slik at rensegasstrømmen fra tanken 111 kan gå til avløps-ledningen 137. En del av utløpsgassen går gjennom ledningen 129 og åpningen 130, hvor trykket blir redusert til atmosfærisk trykk på grunn av den åpne ledningen 137, og inn i ledningen 125 til bunnen 105 i den andre tanken 111, som nå er i regenereringssyklusen, og gassen går derfra oppover gjennom skiktet 109 til innløpsåpningen 103 og videre gjennom ledningen 136, og blir ført ut i atmosfæren gjennom rense-gassutløpsledningen 137 og lyddemperen 138.

Mens dette pågår blir det i mikrobølgegeneratoren 140 produsert mikrobølgeenergi, som blir ledet gjennom forover-refleksmonitoren 141 og isolatoren 142 frem til omkoblingsinnretningen 143, hvor-r>mikrobølgene blir rettet mot tanken 111 gjennom føringen 145, avstemningsorganet 14 7, trykkåpningen 149 og overgansseksjonen 151. Mikrobølgeenergien blir tatt opp av det mikrobølgeabsorberende stoffet, nemlig grafitten, som igjen overfører energien til vannet som inne-holders i tørkemidlet, og vannet blir drevet ut i form av vanndamp.

Strømmen av rensegass blir utmålt og trykkavlastet ved hjelp av åpningen 130, går via ledningene 129 og 125 inn i tanken 111 ved utløpsåpningen 105 og blåser den desorberte vanndampen ut av tanken 111, gjennom innløpsåpningen 103, ut-løpsventilen 135 i ledningen 136 til avløpsledningen 137 og demperen 138, hvor den strømmer ut i atmosfæren. Når alt vannet er drevet ut av tanken 111, vil en stor prosentvis andel av mikrobølgeenergien bli reflektert tilbake gjennom bølgeføringen 151 mot mikrobølgegeneratoren 140. Filtrene 106 ved innløpene og utløpene vil forhindre energien i å forsvinne i noen andre retninger. Monitoren 141 vil registrere den store prosentandelen reflektert energi, og vil derfor koble ut mikrobølgegeneratoren 140. Temperatur-føleren 153 har nøyaktig samme funksjon som i apparatet vist på fig. 5, nemlig å koble om tankene når temperaturfronten (og sammen med denne adsorbsjonsfronten) passerer føleren.

Når tanken 111 er regenerert (noe som blir oppdaget ved det foran beskrevne systemet), stenges ventilen 135, slik at trykket i tanken 111 kan stige igjen. En forut bestemt midre tidsperiode gir tilstrekkelig tid for gjenopprettelse av trykket i tanken 111. Deretter fortsetter tanken 110

i adsorbsjonssyklusen inntil temperaturfronten har passert føleren 152 hvorpå omkoblingsventiibén 121 blir dreiet 180°, slik at den avleder innløpsgass til ledning 123 og frem til toppen av den andre tanken 111, som nu kommer i tørke-syklusen, samtidig som ventilene 127 og 135 lukkes og ventilen 128 åpnes. Ventilen 134 blir nu åpnet for å av-laste trykket i tanken 110 og åpne rensesystemet mot atmosfæren. Rensegassen føres nu gjennom ledningen 129, åpningen 130 og ledningen 12 4 frem til bunnen 104 i tanken 110, idet denne tanken nu er i regenereringssyklusen. Samtidig med at ventilen 121 kobles om blir også mikrobølgegeneratoren 140 startet, og de mikrobølger som frembringes rettes gjennom den fremoverreflekterende monitoren 141 og isolatoren 142 inn mot omkoblingsinnretningen 143. Denne innretningen vil

nu rette mikrobølgene inn i tanken 110, gjennom føringen 144, avstemningsorganet 146, trykkåpningen 148 og overgangsseksjonen 15© inn i adsorbsjonsskiktet 109. Mikrobølge-energien blir tatt opp av den mikrobølgeabsorberende grafitten, som overfører energien til vannet som inneholdes i tørkemidlet 109 i tanken 110, og vannet blir drevet ut i form av vanndamp. Rensegassen som kommer via åpningen 130, ledningene 129 og 12 4 inn ved bunnen av tanken 110, blåser den desorberte vanndampen ut av tanken 110 gjennom innløpsåpningen 102, utløpsventilen 134, ledningene 136 og 137 og lyddemperen 138 og ut i atmosfæren.

Når alt vannet er drevet ut av tanken 110 vil en stor prosentandel av energien bli reflektert tilbake gjennom bølgefølingen tilbake til mikrobølgegeneratoren. Siktene 106 ved innløp og utløp vil forhindre energien i å forsvinne i noen andre retninger. Monitoren 141 vil registrere den store prosentandelen reflektert energi og vil automatisk koble ut generatoren. Deretter blir igjen ventilene 121, 127, 128, 134 og 135 sjaltet om ved slutten av adsorbsons-syklusen, noe som registreres av temperaturføleren, og hele syklusen gjentas.

Hver gang tanken 110 eller 111 er i regenereringssyklusen blir mikrobølgegeneratoren 140 startet opp, og tørkemiddel-skiktet blir desorbert når det blir utsatt for en rense-gasstrøm i et tilstrekkelig langt tidsrom for fullstendig regenerering. Dette tidsrommet kan være betydelig kortere enn tørkesyklusens varighet, som selvfølgelig ikke bestemmes av en fast syklustid, men av fuktighetsnivået i gassen i skiktet, slik som angitt tidligere. Etter fullført regenerering blir mikrobølgegeneratoren slått av.

Rensegasstrømmen fortsetter bare en tid tilstrekkelig til

å avkjøle tørkemiddelskiktet ned til romtemperaturen, for ved denne temperaturen er adsorbsjonen mest effektiv, og deretter blir også rensegasstrømmen slått av automatisk når

utløpsventilene 134 og 135 stenges, noe som medfører at det brukte skiktet igjen settes under overtrykk og blir klart for neste syklus. Normalt vil det ta fra en halv til en helttime å regenerere et brukt skikt fullstendig,

og et tidsrom fra 1/2 til 1 time er også tilstrekkelig til å avkjøle det. Andre tidsrom kan selvfølgelig være aktuelle, idet dette vil være avhengig av hvilket tørkemiddel som anvendes.

Et system for styring av regenereringen basert på oppdagelsen av temperaturfrontens passasje i skiktet anvender fire temperaturtransduktorer i hvert skikt. En transduktor Tl ligger ved toppen av adsorbsjonsskiktet og tranduktoren

T4 er plasert midt inne i skiktet. De gjenværende to tranduktorer T2 og T3, er plasert mellom de to førstnevnte og med like innbyrdes avstander. Disse fire tranduktorene gir inngangssignaler til en analog krets som består av for-sterkere og motstander. Utgangssignalene fra analogkretsen er som følger:

Utgang 1 er en vending (positiv eller negativ) som er

proporsjonal med

Utgang 2 er proporsjonal med

En endring i hellingsvinkel svarende til temperaturfronten

i området til transduktorene T2og/eller T3blir registrert ved sammenligning av temperaturene i de to tilgrensende transduktorer. Dette systemet vil vise et negativt utgangs-signal hvis en endring i hellingsvinkel, eller en kul på temperaturkurven, går inn i eller forlater det aktuelle området.

Disse to utgangsspenningene kan sammenlignes med fastsatte grenser og brukes til å drive enkle logiske porter for styring av gassfraksjoneringsapparater, eller brukes i forbindelse med et mikroprosessorsystem for styringen.

En av fordelene ved dette systemet er at en kontinuerlig temperaturgradient som skyldes oppvarming eller avkjøling av omgivelsene oppheves ved hjelp av analogkretsen.

Gassfraksjoneringsapparatet i henhold til oppfinnelsen kan brukes sammen med en hvilken som helst type adsorbsjonsmiddel som er i stand til å adsorbere en første gass, så som fuktighet, fra en annen gass eller flere andre gasser. Aktivert kull, aluminiumoksyd, kiselgel, magnesiumoksyd, forskjellige andre metalloksyder, leire, valgejord, benkull, Mobilperler og tilsvarende fuktighetsadsorberende sammensetninger kan brukes som adsorbsjonsmiddel.

Molekylærsikter kan også brukes, fordi de i mange tilfelle har fuktighetsfjernende egenskaper. Denne type materialer omfatter zeolitter, både naturlige og syntetiske, hvor porene kan variere i diameter fra noen ongstrøm til 12 til 15A eller mere. Chabasitt og analcitt er eksempler på naturlige zeolitter som her kan brukes. De syntetiske zeolitter som kan brukes omfatter de som er beskrevet i U.S. patenter nr. 2.442.191 og 2.306.610. Alle disse stoffene er velkjente som tørkemidler og detaljbeskrivelsen av disse kan man finne i litteraturen.

De gassfraksjoneringsapparater som er beskrevet og vist på tegningene er alle beregnet på regenerering ved hjelp av rensegass som strømmer i motsatt retning av den innløpende gassen. Det er velkjent at dette er den beste måten å utnytte et adsorbsjonsskikt på. Når en gass går gjennom et adsorbsjonsskikt i en retning vil innholdet av den første gassen i skiktet gradvis bli mindre, og normalt vil den siste mengden av første gass ha blitt adsorbert ved skiktets utløpsende. Det er derfor bare naturlig for fagmannen å innføre den regenererende rensegassen fra utløpsenden, for derved å forhindre at den første gassen drives fra et skiktparti med større metning til et parti med mindre metning, noe som ville forlenge den nødvendige sy.klustiden for regene reringen. Hvis rensegassen blir innført ved utløpsenden, vil den første gassen som befinner seg her, selv om det kan dreie seg om små mengder, bli fjernet av rensestrømmen og fraktet mot skiktets andre ende. Skiktet blir således progressivt regenerert fra utløpsenden, og alt som finnes av den første gassen blir ført kortest mulig avstand gjennom skiktet før det kommer ut ved innløpsenden. I noen tilfelle kan det likevel være ønskelig å kjøre rensestrømmen i samme retning som strømmen av innløpsgass. Ifølge oppfinnelsen er det mulig å bringe innholdet av den første gassen i adsorbsjonsmidlet opp til et meget høyt nivå,

mye høyere enn det som normalt er mulig, noe som skyldes den beskyttende virkningen til temperaturfølerne, som gjør det mulig å stenge av gasstrømmen på et tidspunkt som mere nøyaktig svarer til nivået av den første gassen, sammenlignet med det som hittil har vært mulig. Når skiktet i mange tilfelle er bragt nær opp til metningspunktet gjennom hele skiktet, vil det følgelig utgjøre en liten forskjell om rensegasstrømmen kommer inn ved innløpsenden eller ut-løpsenden, og begge driftsmåtene kan brukes ved oppfinnelsen, selv om selvfølgelig regenerering i motstrøm foretrekkes i de fleste tilfelle.

Apparatet som er vist på tegningene har fra en til fire temperaturfølere pr. tank. To, tre eller flere følere pr. tank vil sikre driften selv om det skulle opptre feil ved en eller flere følere i gruppen. Følerne kan plaseres ved ulike nivåer i skiktet, slik at depprogressivt kan følge temperaturfrontens passasje gjennom hele skiktet, i en retning i adsorbsjonssyklusen og i den samme eller motsatte retningen i regenereringssyklusen. Som nevnt tidligere vil, når adsorbsjonssyklusen pågår, temperaturfronten gradvis bevege seg fra innløpsenden til utløpsenden i skiktet. Derfor vil selvfølgelig temperaturfrontens passasje påvirke en føler som er langt fra utløpsenden tidligere enn en føler som er nærmere utløpsenden. To følere som har en betydelig avstand fra hverandre vil bli påvirket på ulike tidspunkter, og dette faktum kan brukes for å iverksette forskjellige trinn i syklusen, så som regenerering og gjenopprettelse av trykket, til ulike tider.

For regenereringssyklusen er det således mulig å anvende en føler i et punkt langt fra skiktets utløpsende, f.eks. halv-veis inne i skiktet, for å oppdage fronten ved tidspunktet A i syklusen, og bevirke utkobling av varmeinnretninger i det skiktet som regenereres, slik at utkobling kan skje tidlig nok til at skiktet som regenereres avkjøles før det kobles inn i tørkersyklusen. En annen og mellomliggende føler kan brukes for å bevirke stenging av utløpsventilen for rensegass, slik at det regenererte skiktet igjen kan bli satt under overtrykk. En tredje føler i den bortre enden av skiktet kan påvirke omkobling mellom de to sykluser og avslutning av tørkesyklusen. I dette tilfelle er det selv-følgelig ikke behov for tidsbrytere, og syklustiden for regenerering styres ikke av noen tidsbryter, men av en føler.

Føleren inne i adsorbsjonsskiktet kan plaseres ved hvilken som helst dybde innen skiktets diameter, men avstanden fra utløpet er avhengig av gasshastigheten og temperaturen,

som påvirker hastigheten og konturen til temperaturfronten i skiktet. Andre faktorer er, som tidligere forklart, innholdet av den første gassen i innløpsgassen og det innholdet eller nivået som utløser føleren.

Den nøyaktige plaseringen av føleren i skiktet er bestemt av en av to faktorer, nemlig den tiden det tar å regenerere skiktet og at frontens gjennombrytning ved utløpsenden skal forhindres. Det er derfor klart at føleren må plaseres og justeres slik at den vil registrere temperaturfronten før innholdet av første gass i utløpsgassen blir for stort, og det under de ugunstigste betingelser med hensyn til strøm-ningsmengder og temperatur. Føleren må imidlertid også plaseres slik at den mengden av første gass som kan mette skiktet tilstrekkelig til å utløse følerelementet kan

desorberes i den tid som står til rådighet for regenerering.

I en tørker hvor regenereringstiden ikke øker proporsjonalt med vanninnholdet i skiktet, så som en tørker uten varme-tilf ørsel, må således r en føler plaseres nærmere innløps-enden, og skiktet betraktes som oppbrukt ved et lavere innhold av tørr gass i skiktet, sammenlignet med en oppvarmet tørker.

Som det er slått fast tidligere, kan, når man tar visse faktorer i betraktning, den riktige plaseringen av føleren, foråt denne skal oppdage temperaturfronten i rett tid og stanse adsorbsjonssyklusen under alle adsorbsjonsforhold bestemmes empirisk ved at man samler data for apparatet og setter disse opp i diagramform, slik som vist i fig. 1 til 4.

De følgende eksempler representerer etter oppfinnerens opp-fatning en foretrukket fremgangsmåte for drift av et tørke-system ifølge oppfinnelsen.

Eksempel 1

En toskikts tørker, uten varmetilførsel, av den typen som

er vist på fig. 5, har to tørkeskikt, som begge er 1,27 m lange og 0,21 m i diameter og inneholder aktivert aluminiumoksyd, ble brukt til å tørke luft med 90% relativ fuktighet ved innløpstemperaturer på fra 37,7°C til 21,1°C og ved et trykk på 6,3 kg/cm 2. Luftens overflatehastighet var 16,7 m/min. I hvert skikt ble plasert en føler for refe-ransetemperaturen midt inne i skiktet, og to temperatur-

følere X og Y, som reagerte på temperaturer ca. 1,0°C over temperaturen i midtsonen, ble plasert i skiktet, med X 0,3 m fra utløpet og Y 0,15 m fra utløpet av skiktet. Dessuten ble en temperaturføler Z plasert ved utløpet av skiktet,

i den hensikt å registrere temperaturfrontens gjennombryting av skiktet.

Data for de enkelte tørkesykluser, som hadde innløpstempera-turer på 37,7°C, 32,2°C, 2 6,6°C og 21,1°C og som ble avsluttet når søkeren Y reagerte, er satt opp i tabell I. Det fremgår tydelig av de enkelte data at følerne X og Y begge ble påvirket for å stoppe tørkesyklusen ved tidspunkter hvor fuktighetsinnholdet i utløpsgassen var sikkert, og at dette skjedde godt før temperaturfrontens gjennombrudd, fordi føleren Z aldri ble påvirket. Det går også klart frem av de enkelte syklustider at følerne gjorde det mulig å justere sykluslengden etter variasjoner i den innløpende lufts fuktighetsinnhold, slik at tørkemidlets levetid kan økes ved å redusere antall regenereringer vesentlig.

Kurvene i fig. 8 viser forandringene i skikttemperaturen over tiden. For å sikre levering av utløpsgas med riktig fuktighetsinnhold måtte man, hvis tørkeren var innstilt på tidsfastsatte syklusintervaller, fastsatt tørkerintervallet til ca. 4 minutter, for å hindre gjennombryting av fronten ved 37,7°C, slik som vist i kurve I, fordi hvis syklusen hadde løpt utover dette ville adsorbsjonsvarmen blitt ført ut av skiktet sammen med utløpsgassen. Dette ville ha betydd at tørkerskiktene måtte reaktiveres før det var nødvendig i de tilfelle som er representert ved kurvene II, III og IV.

Det er derfor tydelig at hvis fuktighetsinnholdet i innløps-gassen blir ytterligere redusert, eller hvis strømnings-mengdene blir redusert, vil syklustiden bli forlenget tilsvarende. Det kan tenkes syklustider på 60 minutter eller mere.

Eksempel 2

En toskikts varme-reaktivert tørker av den type som er vist på fig. 7 har to tørkemiddelskikt, som begge er 96,5 cm lange og har 31,5 cm diameter, og inneholdende 64,5 kg kiselgel, ble brukt til å tørke luft med 40% relativ fuktighet, temperatur på 37,7 C og trykk på 6,3 kg/cm ved innløpet. Strømningsmengden var 8,33 m 3/min, svarende til en overflatehastighet på 15,8 m/min. Fire temperaturfølere, A, B, C og D, med innbyrdes avstand på ca. 15 cm som angitt i tabell II, ble plasert i hvert skikt. Temperaturføleren D ble plasert ved skiktets utløp for å registrere temperaturfrontens gjennombrytning ut av skiktet. Temperaturfølerne registrerte temperaturfrontens fremmarsj fra innløpet til utløpet ved at temperaturen ble målt i hver posisjon. Tempe-raturdata oppnådd av de enkelte temperaturmålerne A, B, C og D i de enkelte posisjoner er satt opp som diagram relativt tiden i kurvene I, II, III og IV i fig. 9. Duggpunktet ved utløpet altfor lavt til å kunne fremstilles grafisk,

men fuktighetsinnholdet ved utløpet og i milliondeler er satt opp i tabell III relativt tiden, og helt frem til slutten av forsøket. Forsøket ble avsluttet når frontens gjennombrudd ga seg til kjenne ved fuktighetsinnhold i utløpsgassen fra 15 til 300 milliondeler.

Gjennombruddet ved utløpsenden skjedde når fuktighetsinnholdet i utløpsluften overskred 15 milliondeler ca. fire timer etter forsøkets begynnelse. Det er åpenbart at følerne A til C ble påvirket tidlig nok til å hindre gjennombruddet, og at slike følere kan plaseres på ethvert sted i skiktet for å registrere fuktighetsfrontens ankomst til dette stedet. Syklusen kunne således ha vært avsluttet ved enhver valgt temperatur i ethvert valgt sted i skiktet, for å sikre levering av utløpsgass med ønsket fuktighetsinnhold.

Selv om oppfinnelsen er beskrevet med hovedvekt på en

tørker med tørkemiddel og en fremgangsmåte for tørking av gass, er det åpenbart for fagfolk på området at apparatet med et passende valg av adsorbsjonsmiddel kan brukes til separering av en eller flere gasser fra en gassblanding.

I et slikt tilfelle kan den adsorberte komponenten også fjernes fra adsorbsjonsmidlet ved hjelp av varme, og hvis det ønskes, i tillegg en trykkreduksjon ved regenereringen. Fremgangsmåten kan således brukes for utskilling av hydrogen fra en strøm av oljehydrokarboner eller andre gass-blandinger inneholdende det samme, for utskilling av oksygen fra nitrogen, for utskilling av olefiner fra mettede hydro-karboner og lignende. Fagfolk på området er kjent med de adsorbsjonsmidler som kan brukes for disse formål.

I mange tilfelle kan adsorbsjonsmidlet for fjerning av fuktighet i luft også brukes til adsorbsjon av en eller flere gasskomponenter fra en gassblanding. Dette gjelder blanttannet aktivert kull, glassull, adsorberende bomull, metalloksyder og leirearter, som attapulgitt og bentonitt, valkejord, benkull samt naturlig og syntetisk zeolitt. Zeolittene er spesielt effektive ved fjernelse av nitrogen, hydrogen og olefiner, f.eks. etylen eller propylen, fra en blanding med propan og høyere paraffinhydrokarboner, eller buten eller høyere olefiner. Valget av zeolitt avhenger av materialets porestørrelse. Den tilgjengelige litteratur viser den selektive adsorbsjonsevne til de tilgjengelige zeolitter, slik at valget av materiale får et spesielt formål er ganske enkelt og danner ingen del av foreliggende oppfinnelse.

I noen tilfelle kan adsorbsjonsmaterialet brukes til utskilling av mange stoffer i en eneste gjennomgang? F.eks. vil aktivert aluminiumoksyd adsorbere både vanndamp og karbondioksyd, i motsetning til mobilperler som bare ville adsorbere vanndamp i en slik blanding.

Apparatene som brukes for disse formål vil være de samme

som de som er beskrevet og vist på fig. 5 og 7, og pro-

sessen blir også som beskrevet, bare modifisert etter mengdeforholdene av de deler som skal separeres, og trykket, temperaturen og volumet til det aktuelle adsorbsjonsmidlet.

Det er imidlertid klart at fremgangsmåten er spesielt anvendelig ved tørking av gasser, og dette er derfor den foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte for å redusere konsentrasjonen av en første gass, f.eks. vanndamp, i en blanding av denne medden andre gass, til under en tillatelig maksimumskonsentrasjon i den andre gassen, karakterisert ved at blandingen føres i kontakt med og fra den ene til den andre enden av et adsorbsjonsmiddelskikt, hvilket adsorbsjonsmiddel har en større affinitet til den første gassen, så som vanndamp, og adsorberer den første gassen slik at det dannes en utgående gasstrøm med en konsentrasjon av den første gassen under nevnte maksimumsverdi, idet det i skiktet dannes en konsentrasjonsgradient for den første gassen som synker gradvis fra den ene til den andre enden når adsorbsjonssyklusen skrider frem,og en økende konsentrasjon av den første gassen i den andre gassen definerer en konsentrasjonsfront som beveger seg fremover i skiktet fra den ene til den andre enden etterhvert som adsorbsjonskapasiteten derfor synker, idet det i adsorbsjonsskiktet dannes en temperaturfront hvor temperaturen i skiktet endrer seg, først gradvis stigende når adsorbsjonen av den første gassen i skiktet pågår, deretter stagnerende og gradvis synkende når adsorbsjonen av den første gassen i skiktet opphører, at temperaturfrontens fremrykking i skiktet registreres og deretter, når temperaturendringen i skiktet har nådd en forutbestemt verdi svarende til en valgt metningsgrad i skiktet med hensyn til den første gassen, stanses strømmen av gassblanding gjennom skiktet før enten temperaturfronten eller konsentrasjonsfronten kan bevege seg ut av skiktet, og således før den maksimale tillatte konsentrasjon av den første gassen i den andre gassen kan bli overskredet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den første gassen desorberes fra skiktet ved hjelp av en rensegasstrøm, som har lav konsentrasjon av nevnte første gass og går gjennom skiktet og underkaster dette en høy nok temperatur til å desorbere nevnte første gass, og/eller et trykk som er lavere enn det trykket hvor adsorbsjonen settes i verk, hvoretter adsorbsjonssyklusen og desorbsjonssyklusen gjentas i rekkefølge.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at strømmen av gassblanding i kontakt med skiktet stanses automatisk når temperaturfronten har beveget seg i en forutbestemt lengde gjennom skiktet.

4. Apparat for å redusere konsentrasjonen av en første gass, f.eks. vanndamp, i en blanding av denne med en andre gass, til under en tillatelig maksimumskonsentrasjon av en første gass i den andre gassen, karakterisert ved at apparatet omfatter en sammenstilling av en beholder, som innvendig har et kammer for et tørkemiddelskikt med større affinitet til den første gassen, så som vanndamp, en ledning for å levere innlø psgass til et innløp i nevnte skikt, en ledning for å levere utløpsgass fra utløpet av nevnte skikt, temperaturfølende midler i skiktet i en slik posisjon at skikttemperaturen kan måles for å bestemme temperaturfrontens fremrykking i et forutbestemt punkt, som er tilstrekkelig langt fra skiktets utløpsende for å forhindre at temperaturfrontens fremre kant forlater skiktet, midler beregnet på å sende et signal når det oppstår en forutbestemt temperaturendring i skiktet svarende til temperaturfrontens fremrykking, og midler for å stenge den innløpende gasstrømmen som reaksjon på dette signalet.

5. Apparat ifølge krav 4, karakte rii sert ved at temperaturføleren er valgt fra en termistor, en temperaturtransduktor med integrert krets, en platina motstandstermistor, et termoelement, og en bimetallisk temperaturbryter.

6. Apparat ifølge krav 4, karakterisert ved at adsorbsjonsskiktet har fire temperaturtransduk torer, idet en transduktor er plasert ved toppen av adsorbsjonsskiktet, en transduktor midt i skiktet og de øvrige tro transduktorer mellom de førstnevnte og med lik innbyrdes avstand.

7. Apparat ifølge krav 4, karakterisert ved at det omfatter i det minste to temperaturtransduktorer som gir inngangssignaler til en analog krets, omfattende driftsforsterkere og motstander, en utgang fra den analoge kretsen i form av en spenning, som er propor sjonal med

, og en annen utgang proporsjonal med

, idet en endring i hellingsvinkel svarende til temperaturfronten ved transduktorene kommer frem ved sammenligning av temperaturene til de to transduktorene.

8. Apparat ifølge krav 7, karakterisert ved at de to utgangsspenninger sammenlignes med fastsatte grenser og brukes til å drive logiske porter for styring av gassfraksjoneringsapparatet.

9. Apparat ifølge krav 7, karakterisert ved at de to utgangsspenninger sammenlignes med fastsatte grenser og brukes i forbindelse med en mikroprosessor.