DD236678A1

DD236678A1 - Vorrichtung zur adsorption und zur desorption von gasen

Info

Publication number: DD236678A1
Application number: DD27570385A
Authority: DD
Inventors: Siegfried Westmeier; Juergen Schmidt; Juergen Klemm; Jochen Berg; Simone Wiezorrek; Horst Fuhrmann; Elke Thielemann; Eberhard Fischer; Norbert Hirschfeld
Original assignee: Leuna Werke Veb
Priority date: 1985-04-29
Filing date: 1985-04-29
Publication date: 1986-06-18

Abstract

Ziel der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Adsorption und eine Vorrichtung zur Desorption von Gasen, die es erlauben mit geringem regeltechnischen und manuellen Aufwand zu arbeiten. Die Aufgabe, Vorrichtungen zu entwickeln, die nach der Adsorption eine vollstaendige Regeneration ermoeglichen, wird geloest, indem jeder einzelne Adsorber einer Adsorptionseinrichtung aus einem Gehaeuse, dessen Deckel und Unterteil miteinander verbunden sind und einem Adsorbentienbehaelter besteht, der fest mit dem Gehaeusedeckel verbunden ist. Diese Aufgabe wird weiterhin geloest, indem jede einzelne Desorptionskammer aus einem Gehaeuse besteht, in dessen Unterteil sich der Behaelter mit dem zu regenerierenden Adsorbentien und der Adsorberdeckel befinden. Die Erfindung dient der Luftreinigung.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Adsorption und eine Vorrichtung zur Desorption von Gasen an Adsorbentien mit vergleichsweise langer Standzeit, eingesetzt bei der Reinigung von Analysenluft in Labors und medizinischen Einrichtungen, sowie bei der Reinigung geringer Mengen schwach verunreinigter Gase und Gasgemische.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Adsorber werden zur Gewinnung gewünschter oder zur Entfernung ungewünschter Stoffe aus flüssigen oder gasförmigen Stoffströmen benutzt. Hierbei erfolgt eine mehr oder minder selektive Anreicherung der entsprechenden Substanzen oder Substanzgemische durch eine unterschiedliche Adsorbierbarkeit einzelner Komponenten und/oder Adsorptionsfähigkeit der Adsorbentien. Abhängig von Druck, Durchsatz, Temperatur und Zusammensetzung der Stoffe und/oder der Adsorbentien erfolgt eine zeitlich zunehmende Beladung der Adsorbentien bis zu deren Sättigung und folgenden ungehinderten Durchgang der unerwünschten Komponenten. Die Arbeitsfähigkeit der Adsorber wird durch eine anschließende Desorption mittels Temperaturerhöhung und/oder Druckabsenkung mit oder ohne Verwendung eines Spülgases wieder hergestellt. Zur Gewährleistung einer-ständigen Betriebsbereitschaft der Adsorptionsanlage sind für jede Adsorptionsstufe 2 bis 4 Adsorber notwendig. Das jeweilige Umschalten erfordert einen umfangreichen Regelaufwand, der bei mehreren hintereinandergeschalteten Adsorberstufen günstigerweise durch einen Prozeßrechner gesteuert wird. Ein derartiger Aufwand ist nur bei größeren Produktionsanlagen gerechtfertigt. Entscheidend für die Ökonomie derartiger Anlagen ist ein günstiges Verhältnis von Stoffdurchsatz und Menge der Adsorbentien. Adsorptionsphase und Regenerierungsphase sind dabei von etwa gleicher Dauer bzw. die Adsorptionsphase beträgt zeitlich die Hälfte bis ein Viertel des zur Regeneration notwendigen Zeitumfanges, so daß ein häufiges Umschalten der Adsorber notwenig ist. Bei geringen Stoffströmen und/oder geringen Mengen an adsorbierbaren Stoff mengen im zu reinigenden Gas- oder Flüssigkeitsstrom erfolgt eine realtiv langsame Beladung. Dadurch wird für die Adsorbentien eine lange Standzeit erhalten. Die Regeneration erfolgt in solchen Fällen meist durch Ersatz des Adsorbermaterials oder durch Ausheizen des losen Adsorbermaterials in Öfen.

Beide Vorgehensweisen sind für Adsorber mit langen Standzeiten ökonomisch ungünstig. Im ersten Fall ist der Regelaufwand unvertretbar hoch und die für eine vollständige Adsorption notwendige Temperaturerhöhung ist nur durch ein Aufheizen des Gasstromes bzw. jedes einzelnen Adsorbers möglich. Die hierzu notwendigen Aufwendungen sind ebenfalls sehr hoch. Im zweiten Fall kann der Aus- und Einbau zu Undichtheiten der Anlage, sowie durch Ausbau, Ausheizen und Einbau zur Schädigung des Adsorbermaterials führen. Außerdem tritt durch allseitigen Luftkontakt nach der Regeneration eine sofortige Wasserbeladung der Adsorbentien auf.

Ziel der Erfindung

Der Erfindung liegt das Ziel zugrunde, eine Vorrichtung zur Adsorption und eine Vorrichtung zur Desorption zu entwickeln, die es erlauben, mit geringem regeltechnischen und manuellen Aufwand zu arbeiten.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe besteht dari ^Vorrichtungen zu entwickeln, die nach der Adsorption eine schonende und vollständige Regeneration (Desorption) der Adsorber einer ein-oder mehrstufigen Adsorptionsanlage erlauben.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Adsorption von Gasen, bestehend aus einer Adsorptionseinrichtung mit zwei oder mehreren Adsorbern, gelöst, indem erfindungsgemäß jeder einzelne Adsorber aus einem Gehäuse, dessen Deckel 3 und Unterteil 5 miteinander verbunden sind, und einem Behälter 2 mit Adsorbentien besteht, der fest mit dem Deckel des Adsorbergehäuses verbunden ist, wobei die Leitungen 4 fest mit dem Unterteil 5 verbunden sind.

Es ist günstig, wenn Deckel 3 und Behälter 2 durch eine Schraubverbindung leicht lösbar miteinander verbunden sind. Vorteilhaft ist es, wenn Deckel 3 und Behälter 2 unlösbar miteinander verbunden sind und der Behälter 2 einen lösbaren Boden besitzt.

Diese Aufgabe wird weiterhin durch eine Vorrichtung zur Desorption von Gasen, bestehend aus einer Desorptionseinrichtung

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mit einer oder mehreren Desorptionskammern, gelöst, indem erfindungsgemäß jede einzelne Desorptionskammer aus einem Gehäuse besteht, in dessen Unterteil 6 sich der Behälter 2 mit den zu regenerierenden Adsorbentien und der Adsorberdeckel 3 befinden, wobei die Leitungen 9 fest mit dem Unterteil 6 verbunden sind.

Die Vorteile der Erfindung liegen darin, daß eine Regeneration der Adsorber einer Adsorptionsanlage mit geringem regeltechnischen und manuellem Aufwand nach vorgebbarer Standzeit der Adsorbentien möglicht ist, daß das Adsorbermaterial beim Aus- und Einbau in den Adsorber und während der Regeneration mechanisch nicht belastet wird, daß in einer Desorptionseinrichtung nacheinander mehrere Behälter mit gleichen oder unterschiedlichen Absorbentien regeneriert werden können, daß die Regeneration in der separat arbeitenden Desorptionseinrichtung durch Wahl der jeweils günstigsten Regenerationsbedinungen, durch geeignet Wahl der Temperatur, des Druckes und der Art und Strömungsrichtung des Spulgases erfolgt und durch Vermeidung von Luftkontakt keine bzw. eine sehr geringe Beladung des Adsorbers während der Zeit des Adsorberwechsels erfolgt.

Ausführungsbeispiele Beispiel 1 *

Die Adsorptionseinrichtung besteht aus zwei oder mehreren Adsorbern. Die Adsorber (Figur 1) besteht aus einem Gehäuse und einem Behälter 2 mit Adsorbentien.

Der Deckel 3 des Gehäuses ist mit dem Gehäuseunterteil 5 verbunden. Die Leitungen 4 sind mit dem Unterteil 5 fest verbunden.

Es ist möglich, daß der Deckel 3 oder der Behälter 2 durch eine Schraubverbindung leicht lösbar miteinander verbunden sind.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß Deckel 3 und Behälter 2 unlösbar miteinander in Verbindung stehen, daß jedoch der Behälter 2 einen lösbaren Boden besitzt.

Beide Varianten wurden ausprobiert und eignen sich gleich gut zum Adsorbentienwechsel und zur Erstbefüllung mit Adsorbentien.

Beispiel 2

Die Desorptionseinrichtung besteht aus einer oder mehreren Desorptionskammern.

Jede einzelne Desorptionskammer (Figur 2) besteht aus einem Gehäuse mit einem Unterteil 6. Dieses Unterteil ist zur Aufnahme des Behälters 2 mit den zu regenerierenden Adsorbentien und des Adsorberdeckels 3 geeignet. Die Rohrleitungen 9 sind fest mit dem Unterteil 6 verbunden.

Eine Regeneration der Adsorbentien ist auf diese Weise mit geringem regeltechnischen und manuellen Aufwand möglich.

Beispiel 3

Das folgende Beispiel bezieht sich auf die Brennluftreinigung für Prozeßgaschromatographen und die Erzeugung schadstofffreier klinisch reiner trockner Druckluft.

Beim ersten Verfahren wird vorzugsweise vorgereinigte und vorgetrocknete Druckluft über eine oder mehrere doppelt ausgelegte Adsorber, danach über eine oder mehrere katalytische Reinigungsstufen und schließlich zur Entfernung des Reaktionsprodukte über einen oder mehrere doppelt ausgelegte Adsorber geleitet und danachals hoch reine Druckluft dem jeweiligen Prozeßgaschromatographen zugeleitet. Die Adsorber und Katalysereaktoren sind entsprechend den Ausgangskonzentrationen der unerwünschten Komponenten in der Eingangsluft und der geforderten Reinheit der gereinigten Druckluft ausgelegt. Bedingt durch den unterschiedlichen Grad der Verunreinigungen in der Luft erfolgt eine unterschiedliche Belastung der einzelnen Adsorber. Damit ergeben sich unterschiedliche Anforderungen an die Standzeiten der Adsorber und die Art und Weise der Regeneration. Die jeweiligen Standzeiten der Adsorber liegen zwischen 8 Tagen und mehreren Monaten. Die Regeneration erfolgt nach einem in vorangegangenen Versuchen festgelegten Zyklus.

Die'Desorptionseinrichtung kann wahlweise mit einer oder zwei Desorptionskammern betrieben und nacheinander zur Regeneration der Adsorbentien aus mehreren Adsorptionsanlagen eingesetzt werden. Die Desorption erfolgt bei den jeweils in vorherigen Versuchen ermittelten optimalen Regenerationsbedingungen.

Beim zweiten Verfahren wird Umgebungsluft mittels eines geeigneten Kompressors verdichtet, luftgekühlt und durch Kondensation entfeuchtet, über mehrere doppelt ausgelegte Adsorberstufen vorgereinigt, in einer katalytischen Reinigungsstufe von Schwefelverbindungen gereinigt, in einer nachgeschalteten Feinreinigungsstufe über eine mehrstufige jeweils doppelt ausgelegte Adsorptionseinrichtung vom Wasser und Kohlendioxid befreit und dem jeweiligen Verwendungszweck entsprechend abgegeben. Die Regeneration erfolgt parallel jeweils an einem dritten Satz mit Adsorbentien gefüllter Behälter, die nach einer vorher in Versuchen ermittelten festgelegten Zeit mit geringstem manuellen Aufwand ausgetauscht werden. In einer Desorptionseinrichtung können mehrere Adsorbentienbehälter nacheinander regeneriert werden. Sie werden nach der Regenerierung bis zu ihrem Einbau in die Adsorptionseinrichtung in gasdichten Behältern aufbewahrt. Durch die Verwendung eines dritten Satzes von Adsorberbehältern ist ein hohes Maß an Sicherheit der Anlage gegeben. Es ist fast ständig eine Reserveweg für die Adsorption betriebsbereit, so daß eine Überlastung durch eventuelle Fremdgaseinbrüche in die Lüftungsanlage oder die Raumluft und die damit verbundene Beladung der Adsorber schnell überwunden werden kann.

Claims

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Erfindungsanspruch:

1. Vorrichtung zur Adsorption von Gasen, bestehend aus einer Adsorptionseinrichtung mit zwei oder mehreren Adsorbern, gekennzeichnet dadurch, daß jeder einzelne Adsorber aus einem Gehäuse, dessen Deckel (3) und Unterteil (5) miteinander verbunden sind, und einem Behälter (2) mit Adsorbentien besteht, der fest mit dem Deckel des Adsorbergehäuses verbunden ist, wobei die Leitungen (4) fest mit dem Unterteil (5) verbunden sind.
2. Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß Deckel (3) und Behälter (2) durch eine Schraubverbindung leicht lösbar miteinander verbunden sind.
3. Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß Deckel (3) und Behälter (2) unlösbar miteinander verbunden sind und daß der Behälter (2) einen lösbaren Boden besitzt.
4. Vorrichtung zur Desorption von Gasen, bestehend aus einer Desorptionseinrichtung mit einer oder mehreren Desorptionskammern, gekennzeichnet dadurch, daß jede einzelne Desorptionskammer aus einem Gehäuse besteht, in dessen Unterteil (6) sich der Behälter (2) regenerierenden Adsorbentien und der Adsorberdeckel (3) befinden, wobei die Leitungen (9) fest mit dem Unterteil (6) verbunden sind.

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