DE2461562C3 - Gasadsorbergefäl) - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Gasadsorbergefäß mit einem starren Außengehäuse, einem darin untergebrachten
Adsorberbett, einer sich gegen die Innenfläche des Gehäuses und die Außenfläche des Adsorberbettes
anlegenden Adsorberbettabstützung, sich durch die Bodenwand und die obere Wand des Gehäuses
hindurcherstreckenden Gaskanälen und einer an der Gehäuseinnenwand anliegenden Isolierschicht.
Es ist bekannt (US-PS 19 89 206), bei einem solchen Gasausorbergefäß die Isolierschicht zwecks elektrischer
Isolation des Adsorberbettes gegenüber den Gefäßwänden und/oder Masse aus einem Gummi-Isoliermaterial
auf einer Textilunterlage auszubilden.
Bei Adsorptionsanlagen läßt man im allgemeinen die Adsorption im Gasadsorbergefäß fortschreiten, bis ein
vorbestimmter Bruchteil der Adsorptionsmittelkapazitat
ausgenutzt ist. Das adsorbierte Gas wird dann aus dem Adsorptionsmittel ausgetrieben, indem der Systemdruck
rasch abgesenkt und/oder die Systemtemperatur erhöht wird. Da die Adsorption in der Regel von der
Temperatur stärker als vom Druck abhängt, wird in vielen Fällen mit einem Temperaturkreisprozeß gearbeitet,
um adsorbiertes Gas aus dem Adsorptionsmittelsubstrat auszutreiben.
Es ist bekannt, bei mit einem Wärmekreisprozeß
arbeitenden Adsorptionssystemcn für das der Regenerierung
dienende Aufwärmen einen erhitzten Gasstrom durch das Adsorberbeu hindurchzuleiten und anschließend
das Ben durch einen kalten Gasstrom abzukühlen. Hat das Gasadsorbergefäß massive Meiallwände,
bewirken die hohen Wärmekapazitäten, daß sich die Wände innerhalb vernünftiger Zeitdauern nichi in
geeigneter Weise aufheizen und abkühlen. Daher neigt der nahe den Gefäßwänden befindliche Teil des Bettes
dazu, auf einer Temperatur zu verharren, die sich von der Temperatur des übrigen Teils des Bettes unterscheidet
und die für erhebliche Zeitspannen während dem Abkühlen und der Adsorption höher sowie während der
dem Regenerieren dienenden Aufheizung niedriger ist. Infolgedessen wirkt die Gefäßwand während der
Adsorption als Wärmequelle sowie während der Regenerierung als Wärmesenke. Der Wärmesenkeneffekt
erfordert eine erhöhte Regenerationsdauer, um das Adsorptionsmittel nahe der Wand zu regenerieren: wird
die Taktdauer ohne Rücksicht auf den Wandeffekt festgelegt, kann es vorkommen, daß keine brauchbare
Regenerierung erzielt wird. Auf Grund des Wärrmquc!- leneffektes ist die Adsorption nahe der Wand schwach,
so daß sich die Adsorptionsfront in diesen Bereichen rascher durch das Bett hindurchbewegt. Wird dieser
Wandeffekt bei der Wahl der Taktdauer nicht berücksichtigt, kann es während der Adsorptionsphase
frühzeitig zu einem Durchbruch von Verunreinigungen kommen. Zieht man diesen Effekt aber in Betracht, muß
die Takldauer verkürzt werden: die Ausnutzung des Bettes ist nur gering.
Bei Tieftemperaturanlagen, beispielsweise Vorreinigern von Luftzerlegungsanlagen zum Abtrennen von
Kohlenstoffdioxid, Wasserdampf und Kohlenwasserstoffen bei Raumtemperatur wirken nicht nur die
metallischen Gefäßwände als Wärmesenke und Wärmequelle, sondern dringt außerdem in das Gefäß während
der Adsorption ständig Wärme ein, weil die Einsatzluft eine Temperatur hat, die für gewöhnlich etwas
unterhalb der Außentemperatur liegt. Es ist daher vorteilhaft, das Adsorberbett mittels einer Wärmeisolation
gegenüber der Wand zu isolieren. Die Prozeßkosten für das Aufheizen und Kühlen eines nicht isolierten
Gefäßes machen nämlich in Verbindung mit den nachteiligen Auswirkungen auf die Adsorptionsmittelkapazität
infolge der Wärmequellen- und Wärmesenkeneigenschaften das nicht isolierte Gefäß wirtschaftlich
uninteressant. Der starke Einfluß der Temperatur auf die Adsorptionsmittelkapazität begünstigt zwar eine
thermische Regenerierung pegenüber einer Drückregenerierung, führt aber zu erheblichen Nachteilen, falls
ein merklicher Teil des Bettes während des Kreisprozesses den vorgesehenen Temperaturbereich nicht voli
durchläuft. So können die auf die Wandwärmekapazität zurückzuführenden Effekte eine Erhöhung der Adsorberbettgröße
bis zu 30% erfordern. Das größere Bett kann verbunden mit den höheren Anforderungen
bezüglich der Erwärmung und Abkühlung der Gefäßwände den für die Regenerierung erforderlichen
Gasdurchsatz um 50% gegenüber einem isolierten Gefäß erhöhen.
Es ist bekannt, das Eindringen von Wärme in das Vorreinigergefäß von Tieftemperatur-Luftzerlegungsanlagen
durch eine Wärmeisolation an der Außenseite des Gefäßes zu verhindern. Auf diese Weise läßt sich
jedoch das inerte Wärmcproblem nicht lösen. Derartige
Gefäße arbeiten vielmehr mi< vergleichsweise niedrigen Adsorptions-Gesamtwirkungsgraden, wobei die Wirkungsgrade
in den Wandbereichen des Adsorberbeties
besonders schlecht sind. Die Ausbildung einer gleichförmigen Tempzratur im Bett kann während der
Adsorption eine beträchtliche Zeitdauer, in einigen Fällen bis zu einem Viertel des gesamten Arbeitsspiels,
erfordern.
Im Falle einer inneren Wärmeisolation derartiger Gefäße liegt die Hauptgeschwindigkeit darin, das Gas
daran zu hindern, das Adsorberbett durch die Isolation
ίο hindurch zu umgehen. Das Nebenstromverhältnis,
definiert als die Gasdurchflußmenge durch die Wärmeisolation dividiert durch die Gasdurchflußmenge durch
das Adsorberbeu erlaubt eine Beurteilung der Wirksamkeit von inerten Isolationsanordnungen, wenn es mit
maximal zulässigen Konzentrationen an selektiv abgetrennten Bestandteilen des Einsatzgases in dem das
Adsorberbett verlassenden Strom in Bezug gebracht wird. Bei einer Luftzerlegungsanlage, die ein gasförmiges
Produkt in Form von 1090 t Οι/Tag liefert (bei einer
Durchflußmertge der Einsatzluft von 1,94 - 105mJ/h).
kann bei einer maximal zulässigen COi Konzentration
in dem das Adsorberbett verlassenden Gastrom von 0.03 ppm der obere Grenzwert für das Nebenstromverhältnis
bei beispielsweise ungefähr 1/13 000 u^d
vorzugsweise bei ungefähr 1/30 000 liegen. In qualitativer Hinsich: erfordert dieser Wert des Nebenstromverhältnisses
einen Isolationsaufbau, der für einen hohen Widerstand (geringe Durchlässigkeit) gegenüber dem
Gasstrom sorgt.
jo Es ist bekannt, zur Wärmeisolation von aufrecht stehenden Adsorberbetten eine lotrechte zylindrische
Innenverkleidung aus rostsicherem Stahl zu verwenden,
die am Oberteil des Gefäßes aufgehängt ist, und den Raum zwischen der Innenverkleidung und den Gefäß-
J5 wänden mittels Glasfasermatten zu isolieren. Durch
dichte Anbringung des Endes der Stahlinnenverkleidung an der Oberseite des Gefäßes wird die Ausbildung
eines Nebenstroms verhindert. Weil die Wärmeleitfähigkeit der Stahlinnenverkleidung recht hoch ist, muß
diese aber so dünn sein, daß das Adsorberbett nicht den starken Wärmeeffekten ausgesetzt ist, die mit der
äußeren Gefäßwand verbunden sind. Dies führt zu konstruktiven Problemen, da es schwierig ist. derartige
Innenverkleidungen für einen Wärmekreisprozeö und für einen auf Bettdruckabfall zurückzuführenden inneren
Unterdruck auszulegen und gleichwohl die gewünschte geringe Materialstärke zu erreichen. Daneben
ist eine solche Anordnung mechanisch kompliziert und kostspielig. Die geschilderte Art der Innenverklsidung
ist noch problematischer bei einem waagerecht liegenden Gefäß, weil es äußerst schwierig ist, eine
Innenverkleidung für große geometrische Abmessungen und bei mehr oder minder unregelmäßiger Gestall
zu konsti jieren, die den thermischen Beanspruchungen
standhält, die bei großen überstrichenen Temperaturbereichen auftreten.
In der Praxis hängt die konstruktive Ausgestaltung eines Adsorbergefäöes, ob nun waagerecht oder
lotrecht angeordnet, von der erforderlichen Querschnittsfläche
des Bettes ab. Aus Transportgründen hat der Durchmesser des Adsorbergefäßes in der Praxis
einen oberen Grenzwert von im allgemeinen etwa * m. Dementsprechend liegt der zulässige maximale Adsorberbettdurchmesser
bei ungefähr 3,7 m. Wird der oben erläuterte Aufbau bei Adsorberbetten für Tieftemperatur-Luftzerlegungsanlagen
angewendet, die eine Kapazität von mehr als 270 bis 450 t 02/Tag haben, kann sich
der Bettdurchmesser von 3,7 m als unzureichend
erweisen, um den gewünschten Arheilspunkl (prozentiialc
Anniihrungaiulic Ausbildung eines lließbetles)zu
erreichen. Um gleichwohl den erforderlichen Quer
schnitt /ti erzielen, müssen mehrere aufrecht siehende
Ciefiiße parallel geschaltet oder muli auf eine waagerechte
Bellaiisbildimg übergegangen werden. Mehrere
aufrecht stehende Ciefiiße sind in der Kegel wesentlich kostspieliger als ein/eine waagerecht angeordnete
Gefäße. Bei groüvolumigcn Tieftempcratur-Luflzerlc
gungsanlagen stellen daher waagerecht angeordnete l.uftvorreinigergefäße die zweckmäßigste Ausbildung
dar.
Unabhängig von tier geometrischen Auslegung und
tier Ausrichtung eines für einen Wärmekreisprozesses bestimmten GasadsorbergefälJes soll die inerte Wärme
isolationsanordnung das Adsorberbelt gegen die thermischen Effekte schützen, die auf die Ciefiißwand und
tlas Eindringen \on Wiin.ie zurückzuführen sind. Sie soll
außerdem verhindern, daß wesentliche Anteile ties Einsaizgases this Adsorberbelt umgehen Die Warmeisolation
muli den für die Regenerierung ties Adsorplionsmittels
chiiiakterislischeii Temperaturen, der darauf
zurückzuführenden Expansion und kontraklion gegenüber der Adsorbergefiißwand und den Driickän·
derungen standhallen, die mit der zyklischen Tempera
turänderiiiig verbunden sind Die Wärmeisolation muß
außerdem an die Gefäßkonstruklion anpaßbar sein. Da A.i.Di'bergefäße überlicherweise mit gebogenen Wänden
ausgestaltet sind, muß eine Wärmeisoh:,,.,ii ocmitzl
w eitlen.die an these Krümmung angepaßt werden kann.
Die üblicherweise verwendeten Wänneisolaloren
lassen sich allgemein in zwei Gruppen einteilen, und
zwar auf der einen Seite an OrI und Stelle ausgeformte
Werkstoffe, die sich der geometrischen form des Trägers während des Einbaus anpassen, und auf tier
anderen Seile starre vorgeformte Werkstoffe. Eine mittels Zemeni festgelegte, an Ort und Stelle ausgeformte
Isolation könnte angesichts der gekrümmten Hächen als ,ittraktive Lösung bei Adsorbergefiißen für
thermische Kreisprozesse erscheinen. Die meisten der zu dieser Kategorie gehörenden Faserwerkstoffe sind
jedoch zu porös: sie würden für Luftzerlegungsanwcntlungen
übermäßig hohe Nebenstromvcrhällnisse verursachen. Gewisse Zcmcntwerkstoffc haben zwar eine
brauchbar niedrige Durchlässigkeit, aber relativ hohe Dichte und hohe Wärmeleitfähigkeit. Außerdem
schrumpfen viele dieser Zemente während der Aushärtung, so daß es zu Rißbildungen kommen kann. Des
weiteren können Wärmerisse während des Durchlaufens der Wärmezyklen entstehen.
Zahlreiche siarre vorgeformte Isolierstoffe haben einen mehr als ausreichenden Strömungswiderstand
und wurden zu niedrigen Nebenstromverhältnissen führen. Ks ist jedoch schwierig, sie an die gekrümmten
Flächen des Adsorbergefäßes anzupassen. Eine maschinelle Bearbeitung oder eine vorausgehende Formgebung
für die starre Isolation derart, daß ein exakter Sitz an den Gefäßwänden erreicht wird, scheidet aus
Kostengründen aus.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gasadsorbergefäß mit interner Wärmeisolation zu
schaffen, das im Bereich der Wärmeisolation ein niedriges Nebenstromverhältnis hat und das gleichwohl
verhältnismäßig einfach und kostensparend aufgebaut werden kann. Das Gefäß soll sich für liegenden Einsatz,
insbesondere für die Vorreinigung von Einsatzluft in
groß volumigen Tief tempera tür-Luftzerlegungsaniagen.
eignen.
Diese Aufgabe wird beim Gasadsorbergeläß tier
eingangs genannten An cilindungsgemäB dadurch
gelöst, daß die Isolierschicht als kompressible I aseischichl
aus wärmeisolierendem Werkstoff mit einem Faserdurehmesser von weniger als 20 inn und einer
l'orositäl im nichlkomprimierten Zustand von mehr als
(W) ausgebildet iM. daß die Faserschicht von tier
Innenseile her durch mehrere starre vorgeformte, innerhalb der Faserschicht sitzende, ebene l'lalten aus
wärmeisolierendem Werkstoff mit einer Durchlässigkeil
von weniger als 14.2 m- · bar. bezogen auf l.ufl von
21"C". abgedeckt ist. wobei die vorgeformien l'lalten
seitlich und an den Enden aneinander anstoßend
angeordnet sind und die querlaufentlen Spähe zwischen
ihrer Außenfläche und der Gehiiuscinncnllachc nicht größer als 12.7 nun sind, und daß tlie aus tier
Faserschicht und ilen vorgeformien Planen besiehende
Anordnung derart an Ort und Stelle gehalten und nach außen gegen tue Gcliäuseinnenfläche angepreßt ist. daß
■Jas Verhältnis der Dichte tier I aserschichl im
zusammengedrückten Zustand zur Dieme der Faserschicht im nicht zusammengedrückten Zustand inindc
siens 1.5 beträgt.
Hei einem solchen Gasadsorbergefäß werden im
wesentlichen gleichförmige Temperalurprofile am AtI
sorberbell während tier Adsorption und der Regenerierung trotz der zyklischen Teniperauii änderungen'
a"f'"':Jilerhaltcn. Es lassen sich extrem "i^iiige
Nebenstromverhällnisse erreichen, beispielsweise ein
Nebensiromverhällnis von 1/40 000. Das Gasadsorbergefäß
nach der Erfindung kann ferner verhältnismäßig einfach und kostensparend moniier .erden: alle
erforderlichen Einzelleile stehen handelsüblich zur Verfugung.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die vorgeformten Platten in mehreren Reihen ausgerichtet,
die senkrecht zu der Richtung des Gasstromes durch das Adsorberbelt verlaufen, wobei die einander anstoßenden
Enden der Platten parallel /u der Gasströmungsrichtung
liegen und in quer benachbarten Reihen gegeneinander in Querrichtung versetzt sind. Dadurch
wird Gas. das in eine zur Gasströmiingsnchtiing
parallele Stoßfuge eindringt, zur Rückkehr in das Adsorberbett gezwungen.
Um für eine besonders geringe Gasdurchlässigkeit zu sorgen, liegt vorzugsweise der Faserdurchmesser der
kompressiblen Faserschicht unter lOiim. ist die
Porosität der kompressiblen Faserschicht in nicht zusammengedrücktem Zustand größer als 0,98 und
beträgt das Verhältnis der Dichte der kompressiblen Faserschicht im zusammengedrückten Zustand zur
Dichte im nicht zusammengedrückten Zustand mindestens 4.0.
Ein brauchbarer Sitz der Platten läßt sich mit beschränktem Aufwand dadurch erzielen, daß die
Außenseite der vorgeformten Platten mindestens teilweise entsprechend der Innenfläche des starren
Außengehäuses profiliert ist.
Extrem niedrige Nebenstromverhältnisse lassen sich
erreichen, wenn die kompressible Faserschicht aus Glasfasern mit einem Faserdurchmesser von 1,0 μπι
hergestellt ist und im nicht zusammengedrückten Zustand eine Porosität von 0,996 hat.
Als besonders zweckmäßig erwiesen sich starre vorgeformte Platten aus glasfaserverstärktem Kalziumsiükat.
die eine Durchlässigkeit von 0.09 m2/h - bar.
bezogen auf Luft von 210C haben.
Im Hinblick auf das erwünschte niedrige Neben-
sliomverhällnis beträgt die Gasdiirchlässigkeit der
vorgeformten Platten vorteilhafter« eise höchstens 'm»,
der Gasdurchlässig^·!! der kompressiblen Faserschicht.
Hei vorgegebenem Nebenstromvcrhältnis kann eine
noch höhere (jasreinheil dadurch erzielt werden, daß zwischen den aneinander anstoßenden Seilen von
vorgeformten Platten in ilen einander in Querrichtung
benachbarten Plaltenreihen (jasumlenk- und -sperrgliecler
zum Zurückleiten von das Adsorbcrbelt umgehendem Gas in das Adsorberbett vorgesehen sind.
(derartige Ciasiimlenk- und -sperrglieder können einfach
aus Metallfolie!) oiler -blechen bestehen, die am
einen linie an der Gehäuseinnenfläehe gasdicht
befestigt sind und sich nach :.ncr- zwischen die
aneinander auslohenden Seilen der vorgeformten Platten erstrecken, wahl etui das andere LmIe benachbart
dem Adsorberbett liegt.
Ihn l-insatzgas möglichst wirkungsvoll an einem
I !iiigehen des Adsorberbetles zu hiiulern. ist vortcilhal-
'■ .i'.e eine kompressible l'aserlörmige VViirmeisola-Hon
mindcsij;". "vischen den aneinander anstoßenden
Linien benachbarter vorgeformter Planen angeordnet. Die quer verlautenden Spalte zwischen der Gehäuse
innenfläche und der Außenfläche der vorgeformten Planen si ml vorzugsweise höchstens 1.39 mm gmß.
Die l'lrfincluug ist im folgenden an Hand v mi
bevorzugten Ausfiiliriingsbeispielen näher erläutert. In
den /eichnungen zeigt
I i g. I einen Längsschnitt durch ein waagerecht liegendes Ci asadsorbergefäß.
l:ig. 2 einen Querschnitt lies Cjasadsorbergefäßes
entsprechend di:r I .inie 2-2 der I' ig. I.
(■'i g. 3 in größerem Maßstab einen Teil der
Darstellung nach I-'i g. 2. wobei die Montage der kompressiblen laset schicht und der starren vorgeformten
Wärmeisolationsplatten an der Seite der Gehäuseinnenwand zu erkennen ist.
F i g. 4 drei Stufen der bevorzugten Art der Anbringung der Wärmeisolationsanordnung an der
Gehäusein neu w and.
F i g. 5 eint perspektivische Ansicht eines für das waagerecht angeordnete Gasadsorbergefäß nach
Fig. 1 geeigneten unteren Gasvertcilcrs. wobei einzelne Teile weggeschnitten sind.
F i g. 6 einen Querschnitt des Gasverteilers nach F i g. 5.
F i g. 7 ein schematisches Fließschema für eine als Vorreiniger einer Tieftemperatur-Luftzerlegungsanlage
bestimmten Ausführungsform der Erfindung.
F i g. 8 im Aufriß einen Schnitt durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes aufrecht stehendes Gasadsorbergefäß.
wobei Teile weggeschnitten sind, um das Adsorberbett und die das Adsorberbett umgebende
Wärmeisolation erkennen zu lassen, und
F i g. 9 in größerem Maßstab eine Teildarstellung der Anordnung nach Fig. 8. die Einzelheiten des internen
Isolationssystems entsprechend einer weiteren Abwandlung der Erfindung erkennen läßt, wobei Gasumlenkungen
vorgesehen sind, um den das Adsorberbett umgehenden Gasstrom zum Adsorberbett zurückzuleiten.
Die F i g. 1 und 2 zeigen einen Längsschnitt und einen Querschnitt eines Gasadsorbers. der sich eignet. Luft
von atmosphärischen Verunreinigungen zu reinigen, bevor eine Tiefternperatur-Luftzerlegung erfolgt. Das
Gasadsorbergefäß weist ein zylindrisches Außengehäuse 10 auf. das im allgemeinen aus Metall, beispielsweise
Kohlenstoffstahl, gefertigt ist. und dessen Längsachse
v-v waagerecht verläuft. Die gegenüberliegenden Luden des Gehäuses 10 sind mittels gewölbter Stirnseiten Il
verschlossen. Hin Adsoiljcrbett 12. das beispielsweise
aus stückigen Korpern aus Nalriumzeolilh-X (IJX)
besteht, befindet sich innerhalb des Außengehäuses 10
und erstreckt sich vom einen zum anderen F.ndc desselben.
Zur Abstützung des Adsorberbeltes 12 ist eine
mehrlagige Auflage 13 aus einem Gitter und Tragrosten vorgesehen, die unterhalb des Bette
> sitzt und die Adsorplionsmiitelleilchen holt. Die Auflage Π wird
ihrerseits von mehreren in Längsrichtung in Abstand voneinander angeordneten Trägern 14. die sich quer
zum Außengehäuse erstrecken, sowie von Trägerabstüizungen
15 gehalten, die gegen die Gehäuseinnenfläclic
anliegen. Gasdiirchlässe 1/ reichen durch die obere Wand lies Gehäuses hindurch. Lin Gasverteiler 18
verbindet untere Gasdurehliisse 16 über eine untere Kammer I9.f mit der Unterseite des Adsorberbeltes 12.
während ein Gasverteiler 20 die oberen Gasduichlässc
17 über eine obere Kummer 19/' mit der Oberseite des
Adsorberbettes verbindet. Kinsatzgas wird durch die unteren Gasdurehlässe hindurch eingeleitet und strömt
über den Gasverteiler 18 von unten in das Adsorberbet:
12 ein: es durchläuft das Adsorberbett in Aufwärtsriclitting.
wobei die selektiv abtrennbaren Komponenten abgeschieden v. erden. Das nichtadsorbierte Gas gelangt
durch die Oberseile des Adsorberbetles und die obere Kammer 19/j hindurch zum Gasverteiler (oiler Kollektor)
20 und verläßt das Außengehäuse über die oberen Gasdtirehlässe 17. Der Linsatzgasstrom kann auch
umgekehrt werden. Lrhitztes Spülgas, das der Desorption
der selektiv abtrennbaren Komponenten dient, wird vorzugsweise im Gegenstrom zu dem zuvor
eingespeisten fiinsatzgas durch das Adsorberbett 12 hindurchgeleitet.
Innerhalb des Gehäuses 10 werden zwei Arten von Wärmcisolationen benutzt. Eine kompressible Faserschicht
21 mit einem Faserdurchmesser von weniger als 20 um und einer Porosität im nicht zusammengedrückten
Zustand von mindestens 0.95 liegt in der in F i g. 3 veranschaulichten Weise an der Innenfläche des
Gehäuses an. Mehrere starre vorgeformte Platten 22 sitzen innerhalb der kompressiblen Faserschicht 21 und
decken diese von der Innenseite her ab. Die Platten sind im wesentlichen eben. Sie haben zweckmäßigerweise
eine quadratische oder rechteckige Form und erstrekken sich in Längsreihen vom einen zum anderen Ende
des Adsorberbettes 12. Außerdem kann die obere Kammer 196 in der in F i g. 1 veranschaulichten Weise
mit Hilfe einer Faserisolation 91. die an die Gehäuseinnenwand angeklebt ist, wärmeisoliert sein. Der Zweck
dieser Isolation besteht darin, Wärmeverluste während der thermischen Regenerierung zu vermindern.
Die starren vorgeformten Platten 22 sollten eine Wärmeleitfähigkeit von weniger als 0.13 W/Km bei
einer Temperatur von 177"'C haben: ihre Gasdurchlässigkeit beträgt vorzugsweise nicht mehr als Vioo
derjenigen des zusammengedrückten Fasermaterials. Die vorgeformten starren Platten können vorzugsweise
aus glasfaserverstärktem kolloidalem Kalziumsilikat gefertigt sein. Zu anderen geeigneten Werkstoffen
gehören wärmebeständige Werkstoffe auf der Basis von Silizium- und Aluminiumoxiden, wie Aluminiumsilikat.
Magnesiumsiüka!. Aluminiumoxid und Magnesäumalu
minat. Um die vorliegend erforderlichen niedrigen Gasdurchlässigkeiten zu erzielen, sind die Platten 22
vorzugsweise aus einem Gefüge aus kolloidalen
Teilchen gefertigt, d. h. Teilchen mit Abmessungen von
weniger als I um. Faserverslärkungen können zweckmäßig sein, um Platten von ausreichend hoher
Festigkeil zu erhallen, die den beim Einbau erforderlichen
Druckkräften widerstehen.
Mit geschlossenen /eilen versehene starre Schaumstoffe, beispielsweise Glasschaumstoffe, eignen sich bei
gewissen Ausführungsformcn für die starren Platten 22:
sie sind jedoch hinsichtlich der Temperatur- und Druckbeanspruclibarkeit begrenzt. Sie sollten infolgedessen
nur in Adsorbent eingesetzt werden, in denen der Arbeitsdruck unterhalb der Druckfestigkeit des
Werkstoffes liegt, die im allgemeinen weniger als I 3.8 bar betragt. Außerdem sind gesdilcsene /eilen
aufweisende Schaumstoffe häufig auf Temperature erte beschränkt, die unterhalb der gewünschten Regener,ilionsheiziempcrattir
des Adsorbers liegen. Aus diesen Ciründcn eignen sich die zur /eil auf dem Markt
befindlichen Schaumstoffe mit geschlossenen /eilen nicht für Luflvorreiniger-Adsorber der vorliegend
beschriebenen Art.
Obwohl die starren vorgeformten Platten 22 durch maschinelle Bearbeitung oder Gießen mit profilierten
Außenflächen verschen werden konnten, um sich der Gehauseinnenfläche genau anzupassen, d. h. parallel zu
dieser zu verlaufen, ist ein solches Vorgehen aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und Flexibilität nicht
zufriedenstellend. Durch eine rohe Formgebung oder Profilierung der Außenfläche der starren Platten 22 läßt
sich dagegen ein brauchbarer Sitz an der Innenfläche des Gehäuses 10 bei sehr beschränktem Aufwand
erzielen. Dies kann entsprechend K i g. 3 beispielsweise in der Weise erreicht werden, daß die Kanten der
Platten abgeschrägt werden, um den Spalt zwischen der Außenfläche der starren Platte und der Gehäuseinnenfläche
möglichst kleinzuhalten. Mit anderen Worten, die Außenfläche der starren vorgeformten Platten 22 wird
mindestens teilweise in eine der Gehäuseinnenfläche entsprechende Form gebracht.
Eine Wärmcisolation aus kompressiblem Faserwerkstoff
kann auch zwischen mindestens den im wesentlichen parallel zur Richtung des Gasstromes verlaufenden
aneinanderstoßenden F.nden benachbarter starrer vorgeformter Platten 22 vorgesehen werden, um das
F.insatzgas möglichst weitgehend an einer Umgehung des Adsorberbettes 12 zu hindern. Bei der kompressiblen
Isolation an den Stoßstellen der Platten handelt es sich vorzugsweise um die Außenkanten der kompressiblen
Faserschicht 21. die in den in Fig. 4a-c veranschaulichten Weise umgebogen werden.
Die mit Faserisolation gefüllten Stöße zwischen den aneinanderstoßenden Enden der starren Platten 22 sind
vorz.ugsweise nicht breiter als der Querspalt zwischen
der Gehäuseinnenfläche und der Außenfläche der Platten 2Z d.h. nicht größer als 12.7 mm und
vorzugsweise nicht größer als 1,59 mm.
Es sind geeignete Mittel erforderlich, um die aus der kompressiblen Faserschicht 21 und des starren vorgeformten
Platten 22 bestehende Anordnung an Ort und Stelle zu halten und gegen die Innenfläche des Gehäuses
10 anzupressen, wie dies beispielsweise in den Fig. 3
und 4a—c, veranschaulicht ist. Diese Mittel umfassen vorzugsweise Stehbolzen 24 oder entsprechende
vorstehende Teile, die an der Gehäuseinnenfläche befestigt, beispielsweise angeschweißt, sind, ferner
Unterleg- oder Haltescheiben 25 und Befestigungselemente oder Muttern 28. Bei der Montage wird die
komDressible Faserschicht 21 zunächst über den
Stehbolzen 24 gebracht und dann von diesem durchstoßen, worauf die starre vorgeformte Platte 22
aufgelegt wird, cli.· gleichfalls mittels des Stehbolzen«,
durchstoßen wird.
Die kompressible Faserschicht ist vorzugsweise mit
Bezug auf die starre vorgeformie Platte 22 derart bemessen, daß mindestens die äußeren linden der
Faserschicht, die parallel zur Richtung der Gasströmung im Adsorberbett verlaufen, über die Fnden der starren
Platte 22. diese überlappend eine ausreichende Strecke vorstehen, um bei der Endmontage der Mchrkomponenten-Wärmeisolationsanordnung
von den anstoßenden F.nden benachbarter vorgeformter Platten gehalten und gegen diese angepreßt zu werden. Bei einer
derartigen räumlichen Auslegung werden clic Enden tier
kompressiblen Faserschicht 21 zu der oben erläuterten
faserigen Wärmeisolation zwischen ilen aneinanderstoßenden
Enden von in Längsrichtung benachbarten starren vorgeformten Platten 22. Statt dessen können
auch gesonderte Streifen aus kompressiblem Fasermaterial zwischen die aneinander anstoßenden Enden von
starren vorgeformten Platten 22 eingelegt werden. Es versteht sich, daß es zur Erzielung der gewünschten
Gassperre zwischen aneinanderstoßenden Enden von in Längsrichtung benachbarten starren Platten nicht
notwendig oder zweckmäßig sein kann, überlappende Enden der kompressiblen Faserschicht unter beiden
benachbarten starren Platten 22 vorzusehen, die den Stoß bilden. Beispielsweise erstreckt sich bei der
Ausführungsform nach F i g. 4e nur die linke Seite der
kompressiblen Schicht 21 nach außen über die darüberliegcnde starre vorgeformte Platte 23 hinaus.
Bei Anordnungen, die ein verhältnismäßig hohes Nebcnstromverhältnis. beispielsweise ein Verhältnis
von 1/5000. zulassen, kann es sich außerdem als nicht
erforderlich erweisen, eine kompressible l'ascrisolation zwischen aneinanderstoßenden Enden von starren
vorgeformten Platten 22 vorzusehen. Andererseits wird dort, wo niedrige Nebcnstromverhältnisse. beispiclswcise
Verhältnisse in der Größenordnung von 1/40 000. erforderlich sind, vorzugsweise mit einer derartigen
kompressiblen Faserisolation gearbeitet.
Die mit einer Öffnung für den Stehbolzen 24 versehene Halteschcibe 25 wird dann über die
Innenseite der starren vorgeformten Platte 22 gelegt, um die Druckbelastung großflächig zu verteilen und die
Bruchgefahr kleinstmöglich zu halten. Dann wird auf die Haltescheibe 25 eine Druckkraft ausgeübt, die ausreicht,
um die Dichte der kompressiblen Faserschicht 21 auf mindestens das 1.5fache und vorz.ugsweise auf mindestens
das 4fache der Dichte im nicht zusammengedrückten Zustand zu erhöhen. Die Muttern 26 halten die
Anordnung in der gewünschten Weise zusammengepreßt.
Die kompressible Faserschicht 21 und die starren vorgeformten Platten 22 haben vorzugsweise eine
quadratische oder rechteckige Form. Sie sind in einem solchen Fall in mehreren längs verlaufenden Reihen
ausgerichtet, die entsprechend Fig. 1 vom einen zum
anderen Ende der Gehäuseinnenfläche verlaufen. Dabei sind vorzugsweise die aneinder anstoßenden Enden 27
und 28 innerhalb von in Querrichtung benachbarten Reihen 29 bzw. 30 in Querrichtung gegeneinander
versetzt. Die aneinander anstoßenden Enden 27 und 28 liegen im wesentlichen parallel zur Richtung des das
Adsorberbett durchlaufenden Gasstromes (ob dieser nun von unten nach oben oder von oben nach unten
gerichtet ist). Dadurch, daß die quer verlaufenden Stöße,
die \ ijti .olchcn aneinanderstoßenden linden gebildet
weiden, über die gesamte Isolationsanordnung hinweg gegeneinander vcrsel/l weiden, geriii Gas. das in einen
bestimmten .Stoß einströmt, in eine Sackgasse: dieses
• ms wird zur Rückkehr in das Adsorbcrbett gezwungen >
(/weeks selektiver Adsorption mindestens einer Komponente), weil kein damit in Verbindung stehender Stoß
vorhanden ist. F i g. I läßt erkennen, daß in der zur Richtung des Gasstromes senkrechten Längsrichtung
(parallel zur Gchäuselängsachsc v-.v) die aneinander anstoßenden Seiten von in Längsrichtung benachbarten
starren vorgeformten Platten vorzugsweise miteinander ausgerichtet sind, um den Aufbau zu vereinfachen.
Die Gasströmung durch diese l.ängsstößc ist vernachlässigbar
klein, da im Adsorberbell 12 in Längsrichtung r>
keine Druekgrad en.en vorliegen.
Im Falle der Vorreinigung von Luft vor einer
Tieftemperatur-l.uftzerlegung ist. wie aus dem folgen
den Beispiel hervorgehl, das Nebensiromverhältnis von
äußerster Wichtigkeit, Für eine 1090 ι C).>/Tag liefernde >
<> Luft/erlegungsanlage. die 1.94- lO'm'/h Finsal/Iult
mit 4.4" C und ?l.7 bar verarbeitet, die 390 ppm CO>.
Wasserdampf beim Sättigungswert und kleine Mengen an Kohlenwasserstoffen enthält, sei ein Ncbenstromvcr
hältnis im Vorreiniger-Adsorbcrbetl angenommen, ilas 2;
den obenerwähnten Höchstwert von I/I J 000 hat. Die
Kohlendioxidkonzcntralion in dem den Adsorber verlassenden Gasstrom beträgt in einem solchen lall
0.03 ppm. Selbst bei dieser niedriger. Konzentration
wurden jährlich ungefähr 8.8 kg C().> in die Tieficmperatüranlage
gelangen: die Wassermenge in dem vorgereinigten Einsatzgas wäre noch wesentlich höher. Diese
Verunreinigungen verstopfen schließlich die Öffnungen der Dcstillationsböden derart, daß die Anlage außer
Betrieb gesetzt, aufgetaut und heiß gespült werden muß. π g
Mit der Anordnung nach der Erfindung lassen sich Nebenstromvcrhältnisse von nur t/40 000 erreichen,
wodurch die Menge der sich ansammelnden Verunreinigungen auf ungefähr '/i des früher als akzeptabel
erscheinenden Wertes herabgesetzt wird.
Die kompressible Faserschicht aus wärmeisolierendem Werkstoff muß Fasern aufweisen, deren Durchmesser
kleiner als 20 um und vorzugsweise kleiner als 10 μηι ist. Im nicht zusammengedrückten Zustand muß
die Porosität größer als 0.95 und vorzugsweise größer -n
als 0,98 sein. Im eingebauten Zustand soll die Faserschicht derart zusammengepreßt sein, daß das
Verhältnis ihrer Dichte im zusammengedrückten Zustand zur Dichte im nicht zusammengedrückten
Zustand mindestens 1.5 und vorzugsweise mindestens 4.0 beträgt. |ede dieser Eigenschaften ist wichtig, um für
eine Isolationsanordnung mit geringer Gasdurchlässigkeit zu sorgen. Hohe Durchlässigkeiten führen notwendigerweise
zu hohen Nebenstromverhältnissen.
Wärmeisolationslagen aus Fasermaterial gelten allgemein
als verhältnismäßig hoch durchlässig, d. h. sie haben von Natur aus einen porösen Aufbau. Durch
Verwendung von Fasern mit verhältnismäßig kleinem Durchmesser wird der Strömungswiderstand der
Isolation wesentlich erhöht, was zu kleineren Durchlas- w>
sigkeiten führt. Außerdem müssen die Fasern durch Zusammendrücken in eine dichte Packung gebracht
werden können. Bekanntlich sind gewisse nicht zusammengedrückte Faserlagen mit verhältnismäßig
hoher Dichte schwieriger zusammenzupressen und haben relativ dichte Werkstoffe eine vergleichsweise
geringe Porosität. Diese Beziehung kann ausgedrückt werden als:
Porosität = I -I
/ scheinbare Dichte
\ wahre Dichte
\ wahre Dichte
wobei die scheinbare Dichte die Dichte des Werkstoffs
mit den Hohlräumen und die wahre Dichte eine Kenngröße ties Werkstoffes ohne I lohlräumen ist.
Wenn die Porosität der Faserlage nahe den, unteren Grenzwert des brauchbaren Bereiches, d. h. nahe 0,95.
liegt, ist auch das Verhältnis der Dichte der Lage im
zusammengedrückten Zustand zur Dichte im nicht zusammengedrückten Zustand verhältnismäßig klein: es
muß dann im Rahmen der Erfindung mindestens 1.5 betragen. Wie im folgenden noch näher erläutert ist.
liefert eine Ausführungsform mit Faserschichten aus
lasern mit einem Durchmesser von 1.0 um. die im nicht zusammengedrückten Zustand eine Porosität von 0.957
hat und mit einem Dichtekompressionsverhältnis von 1.5 einmontiert ist. ein Nebenstromverhältnis von
1/15 000. was für gewisse Gasadsorptionssvstenic
brauchbar sein kann, aber für die LuftVorreinigung Im·
Tiefiemperatur-l.uft/erleguiigsanlagen höher als erwünscht
ist. Im allgemeinen sollte die Porosität der Faserschicht sehr hoch sein, um hohe Dichtekompressionsverhältnissc
erzielen /11 können. Dementsprechend wird vorzugsweise mit einer Porosität im nicht
zusammengedrückten Zustand von mehr als 0.98 und einem Dichteverhältnis von mindestens 4.0 gearbeitet.
Die kompressiblen Faserschichten bestehen vorzugsweise aus Cilasfasern. doch können auch andere
Werkstoffe wie Asbest. Aluminiumo\id-Siliziumo\id und Nylon, verwendet werden, falls sie in Form von
Faserschichten zur Verfügung stehen, die einen
geeigneten Faserdurchmesser und die gewünschte Porosität haben und die im montierten Zustand auf d.is
gewünschte Dichteverhältnis zusammengedrückt werden können.
Die starren vorgeformten Platten sollen so angeordnet und aufgebaut sein, daß die Querspalte ((<
in I i g. .S) /wischen der Gehäuseinnenfläche und der Außenseite tier starren Platten eine Abmessung von 12.7 mm nicht
überschreiten. Dies ist erforderlich, um das Nebenstromverhältnis auf einem brauchbar niedrigen Wert zu
halten, da die Durchlässigkeit der Isolation von der Querschnittsfläche für den Gasdurchtritt und damit von
der Breite des verfügbaren Strömungskanals ahh .· igt.
Der Spalt G ist so klein wie möglich /11 halten. Der obere Grenzwert von 12.7 mm erfordert die Verwendung
eines hochwirksamen kompressiblen Fasermate· rials als Schicht 21. d. h. eines Materials mit einer
niedrigen Durchlässigkeit von nicht mehr .ils 1420 mVh · bar. bezogen auf Luft von 21 "C. Der Spalt
Cist vorzugsweise nicht größer als 1.59 mm.
Die Fig. 5 und 6 zeigen im einzelnen jinen geeigneten unteren Gasverteiler 18(Fi g. 1). Der obere
Gasverteiler 20 (Fig. 1) ist im wesentlichen gleich aufgebaut, jeder Verteiler umfaßt vorzugsweise mehrere
Teilbaugruppen, beispielsweise die Teilbaugruppen 28;/ bis 28/" in Fig. 1. Diese Teilbaiigruppen sind in
Längsrichtung Ende an Ende zusammenstoßend miteinander ausgerichtet und in zweckentsprechender Weise
untereinander verbunden. Eine mit Perforationen 30;; versehene gekrümmte Platte 29a reicht vom einen zum
anderen Ende jeder der Teilbaugruppen 28a bis 2Sf. wobei die mit Flanschen versehenen Seiten 31 gegen die
oberen mit Flanschen versehenen Seiten 32 von Abstützungen 33 anliegen. Die Platte 29a und die
Abstützung 33 werden mittels Schraube- und Mutter 34 zusammengehalten. Ein Gitter 35 liest über der
lierlorieilcn Plane 29a iiiul ist mil dieser verbunden.
Line waagrechte Plane Ib isi nur für die Verteilerbau
gruppen 2Sb und 28e vorgesehen, die über den unteren
Gasdurchlässen 16 (f"ig. 1) sitzen. Die Platte 36 weist
Perforationen 37 auf und hat die Aufgabe. Gas über die volle Länge des Verteilers 18 umzulenken und damit für
eine gleichförmige Gasströmung zu sorgen. Für diesen Zweck wird die Platte 36 mittels einer Abstützung 41
über der Innenfläche des Gehäuses 10 gehalten. Eine perforierte Versteifung 40 ist mit benachbarten Platten
29a verschraubt und verbindet auf diese Weise nebeneinanderliegende Teilbaugruppen des Verteilers.
Im Berieb kann Einsatzgas über die unteren Gasdurchlässe eintreten und in den Verteiler 18 einströmen. Das
Gas tritt dann in gleichförmiger Weise durch die Perforationen 30a in der gekrümmten Platte 29a sowie
durch das Gitter 35 hindurch. Das Einsatzgas wird auf diese Weise in Quer- und Längsrichtung über die
Unterseite des Adsorberbettes verteilt (Fig. I) und durchströmt das Adsorberbett nach oben.
F i g. 7 zeigt ein schcmatisches Fließschema eines mit
Gasadsorbergefäßen der erläuterten Art versehenen Vorreinigers für eine Tiefteniperatur-Luftzerlegungsanlage.
Komprimierte und gekühlte Einsatzlufi tritt über eine Leitung 50 mit einer Temperatur von 4.4 C und
einem Druck von 17.2 bis 20.7 bar ein. Zur Abtrennung
von 'londensvvasser wird sie über einen Phascnschcider
51 geleitet. Das Kondenswasser tritt über einen Abfluß
52 aus. Zwei waagerecht angeordnete Adsorber 53 und 54 sind vorgesehen, um CO>. Wasserdampf und
Kohlenwasserstoffe aus der Einsatzluft abzutrennen, bevor diese in dem Tieftenipcraiurabschnitt der
l.uftzerlegungsanlage verarbeitet wird. Die Adsorber 53,54 sind derart parallel geschaltet, daß dann, wenn der
eine Adsorber Einsatzluft verarbeitet, der andere Adsorber gereinigt wird. Die Einsatzluftlciiung 50 ist
mit Einlaßleitungen 55, 56 verbunden, in denen Einlaßventile 57 bzw. 58 liegen. Es sei angenommen, daß
zunächst der Adsorber 53 Einsatzluft verarbeitet, die über die Einlaßleitung 55 und das Ventil 57 zum
Adsorber 53 gelangt. Die Einsatzluft kann beispielsweise 390 ppm COj zusammen mit Spurenmengen an
Kohlenwasserstoffen enthalten und ist mit Wasser gesättigt. In dem Adsorber 53 werden die Verunreinigungen
mit Hilfe eines Adsorptionsmittcls. beispielsweise Natrium/eolith X. abtrennt, so daß ein Produktgasstrom
erhalten wird, der die folgende Zusammensetzung hat: COi = 0.25ppm (maximal). H>O=-73JC
Taupunkt bei 0.98 bar und Kohlenwasserstoffe unterhalb einer feststellbaren Konzentration. Der Produktgasstrom
gelangt in eine Auslaßleitung 59 mit Absperrventil 60. Mittels eines Filters 61 werden
gegebenenfalls vorhandene Schmutzpartikel beseitigt. Die gefilterte Produktluft wird über eine Leitung 62 zu
dem Tieftemperaturabschnitt der Luftzerlcgungsanlage
geleitet, wo sie in Sauerstoff und Stickstoff getrennt wird.
Während der erste Adsorber 53 Einsatzluft verarbeitet,
sind das Einlaßventil 58 des zweiten Adsorbers, ein Ventil 63 in einer Spülgasiiuslaßleitung 64. ein Ventil 83
in einer Wiedcraufdrücklcitung 82 und ein Ventil 85 in einer Druekmindcrungsleilung 84 geschlossen. Der
zweite Adsorber 54 wird mit Abfallstickstoff gereinigt, der vorzugsweise aus der Tieftemperatur-Luftzcrlegungsanlage
angeliefert wird. Der Stickstoff wird mit IOC und 1.0 bar über eine Leitung 65 einem Gebläse 66
zugeführt und verlaßt dieses mit 1.5 bar und 52 C. um über eine Leitung 67 und ein in dieser Leitung liegendes
Ventil 68 /i< einer I leizvnrrichtung 69 zu gelangen. Der Stickstoff wird dun auf ilh C erhitzt. Kr gelangt dann
über die Leitung 67 zur Spülgaseinlaßleitung 80. in der ein Absperrventil 81 liegt. Das Spülgas tritt in den
zweiteit Adsorber 54 über eine Leitung 70 am Luftausiritisendedes Adsorbers ein. Die Verunreinigungen
werden desorbiert.
Das mit Verunreinigungen beladene Spülgas verläßt den Adsorber über die Leitung 56: es gelangt über die
ίο Spülgasauslaßleitung 64 und ein Ventil 71 zu einer
Spülgasauslaßlcitung 7Z um von dort in die Atmosphäre abgelassen oder zu einer Weitervcrarbeiiungsstclle
geleitet zu werden.
Nachdem sämtliche Verunreinigungen desorbiert sind, wird das Ventil 68 geschlossen, während ein Ventil
73 in einer parallel zur Heizvorrichtung liegenden Umgehungsleitung 74 geöffnet wird, so daß das Spülgas
durch Wärmeaustausch mit Kühlwasser gekühlt wird, das einen Durchlaß 75 eines Austauschers 76 durchströmt.
Das Stickstollgas gelangt dann mit 32rC über
die Leitung 67 und die Spülgaseinlaßleitung 80 zum Einsalzgas-Austrittsende des Adsorbers 54. der auf
J8'C gekühlt wird. Das über die Leitung 56 austretende
Slicksloffgas verläßt die Anordnung über die Leitung
2--, 72. Nach Abschluß der Kühlphase des Adsorbers 54
wird das Ventil 73 geschlossen: das Stickstoffspülgas wird unmittelbar in dir· Atmosphäre abgeleitet.
Der Adsorber 54 wird jetzt mit Einsatzluft wieder aufgedrückt. Dazu wird das Ventil 83 teilweise geöffnet.
Da das Auslaßventil 77 des Adsorbers 54 in der Leitung
70 ein Rückschlagventil ist. wird der Adsorber 54 auf den Einsatzgasdruck von 17.2 bis 20.7 bar wieder
aufgedrückt: infolge der Adsorptionswärme crwärmi sich der Adsorber auf ungefähr 66°C.
j-, Wenn die Regeneration abgeschlossen ist. wird der
Adsorber 54 auf die Adsorptionsphase umgeschaltet während der zuvor auf Betrieb geschaltete Adsorber 53
auf Regeneration umgeschaltet wird. Das Einlaßventil 57 wird geschlossen, so daß der gesamte Einsatzluft·
strom zum Ventil 58 und über die Leitung 56 zum Adsorber 54 gelangt. Beim Umschalten des ersten
Adsorbers 53 auf die Regenerationsphase muß zunächst eine Druckminderung von dem hohen Adsorptions-Arbeitsdruck
auf den niedrigen Regenerationsdruck erfolgen, der nahe dem Atmosphärendruck liegt. Dazu
wird das Ventil 85 geöffnet: es erfolgt eine Lüftung de* Gefäßes über die Spülgasauslaßlcitung 72. Danach wirt
das Ventil 68 geöffnet. Als Abgas anfallender Stickstofl wird erhitzt und gelangt über die Leitung 67. die darar
-,o anschließende Spülgaseinlaßleitung 80 und ein Absperr
oder Rückschlagventil 79 zu dem Einsatzgas-Auslaßen de des Adsorbers 53: dieser wird analog der für der
Adsorber 54 beschriebenen Weise regeneriert.
Für eine Einsatzluftdurchflußmenge vor 1.94 · lO'mVh und eine Stickstoffdurchflußmenge vor
2.3 · 104m'/h sind in der nachfolgenden Tabelle die
Taktfolge und die Taktdauern zusammengestellt, die be der zuvor beschriebenen Luftvorreinigungsanlage vcr
wendet wurden=
60 Tabelle Taktfolge |
: 10 :45 |
Adsorber I | Adsorber Il |
Taktdauer b5 Std.-Min. |
Adsorptipn Adsorption |
Druckminderung Heizen*) |
|
0:00bis0 0: 10 bis I |
|||
Fortsetzung | Adsorber I | Adsorber Il |
Takldauer | ||
Sid.-Min. | Adsorption | Kühlen |
1:45 bis 3:45 | Adsorption | Wiederauf |
3:45bis4:00 | drücken | |
Druckminderung | Adsorption | |
4:00 bis 4:10 | Heizen*) | Adsorption |
4:10 bis 5:45 | Kühlen | Adsorption |
5:45 bis 7:45 | Wiederauf | Adsorption |
7 :45 bis 8 :00 | drücken | |
*) Die lleizdauer schließt eine Zeitverzögerung der Heizvorrichtung
von 15 min ein.
Die bei der oben beschriebenen Ausführungsform
verwendeten Adsorber sind weitgehend ähnlich der in den l-"ig. I bis 3. 5 und fa veranschaulichten Anordnung.
Das zylindrische Außengehäusc 10 ist aus J8 mm
dickem Kohlenstoffstahl aufgebaut und hat eine Länge \on ungefähr 9.75 m sowie einen Durchmesser \on
ungefähr 3.% m. leder Adsorber einhält 29 500 kg Natrium/eolith X-Teilchen (Teilchengröße I.b8 bis
2.i8 mm). Das Adsorberbctl 12 ist so angeordnet, dal!
seine Oberseite ungefähr 0.54 m über der waagerechten
Mittelachse \-\ liegt. Die k<impressible faserschicht 21
der Wärmcisolalion wird von ein/einen Glasfasern mit einen? mittleren Durchmesser von 1 um gebildet: Ihre
Dichte im nicht zusammengedrückten Zustand beträgt 9.b kg/m1 bei einer Nennstärke von 12.7 mm und einer
Obcrfläd'indichtc von O.I2kg/m-\ Eingebaut werden
die faserschicht 21 ausreichend stark zusammengedrückt,
um ein Dichteverhältnis von ungefähr 8 /u erzielen. In dem zylindrischen Teil der Adsorber
zwischen den Stirnseiten 11 sind die starren vorgeformten
Platten 22 305 mm lang. 152 mm breit und 38 mm dick. Sie sind in Längsreinen angeordnet, wobei die
aneinanderstoßenden Enden innerhalb von einander in Querrichtung benachbarten Reihen gegeneinander um
ungefähr 152 mm in Querrichtung versetzt sind. Im Bereich der Stirnseiten, wo eine gleichförmige Krümmung
auftritt, sind die starren vorgeformten Platten 152 mm lang. 152 mm breit und 38 mm dick. In den
Bereichen zwischen dem zylindrischen Mantel und den gleichförmig gewölbten Stirnseiten ist der Krümmungsradius
sehr klein und ändert sich der Krümmungsradius sehr rasch, so dall es notwendig ist. die Platten durch
Abschrägen und Kürzen von !land anzupassen. Die obengenannten Schicht aus Glasfasern mil I um
Durchmesser wird auch als Wärmcisolation /wischen den aneinander anstoßenden Enden der starren Platten
22 verwendet: die Qucrspalten haben eine Abmessung von ungefähr 1.59 mm. Gasumlcnkungcn. wie sie im
folgenden in Verbindung mit E i g. 9 beschrieben sind,
wurden in den Längsstößen zwischen benachbarten l.ängsreihen der starren Platten vorgesehen.
Der oben beschriebene Vorrcinigcr arbeitete ausgezeichnet. Die vorgcrciniglc Luft wurde nach dem
Anfahren mittels eines Infrarot-Analysators ständig bezüglich des C'OrGchalls überwacht. Sämtliche
COrKon/cntralioncn lagen unterhalb des analytischen Grenzwertes des Instrumentes. Dies lallt erkennen, daß
die Wärmeisolalion des Vorrcinigers für im wesentlichen
gleichförmige Tcmperaturprofilc sorgt und die Durchflußmenge des das Adsorbcrbcti umgehenden
Gases klein hält.
lig.8 /eigt im Aufriß einen -Schnitt durch eine
andere Ausführungslorm des Gusudsorbers mich der
Erfindung, wobei ein starres zylindrisches Außengehäuse UO vorgesehen ist. dessen Längsachse V-V im
wesentlichen lotrecht steht. Ein derartiges Adsorbergefäß
eignet sich für die Vorreinigung von Luft in kleinvolumigen Tieftemperatur-l.uftzerlegungsanlagen.
beispielsweise Anlagen unterhalb des Bereichs von 272
bis 454 t/Tag. Mine weitere bevorzugte Anwendung
in eines derartigen Adsorbers ist die Abtrennung von
Schwefeldioxid in dem Verfahren gemäß LJS-PS 38 29 560. wo Schwefeldioxid in dem den Säurcadsorbcr
einer nach dem Kontaktverfahren arbeitenden Anlage zur I lerstellung von Schwefelsäure verlassenden Mcdium
in einem Festbell aus einem Adsorptionsmittel in Form eines Molekularsieben adsorbiert, aus dem
Adsorptionsben mit heißem, trockenem, sauerstoff .vitigem
Gas ausgewaschen und zwecks weiterer Verarbeitung zu der Anlage zurückgelcitct w ird.
Der gezeigte aufrecht stehende Adsorber weist einen linieren Gasdurchiaß 116. der durch die Bodenwand 11 i
hindurchrcicht. sowie einen durch eine obere Endwand
118 hindurchführenden oberen Gasdurchlaß 117 auf. Ein
'\dsorberbctt 112 befindet sich innerhalb des Außengeliäuses
110. E.s wird von einer mehrlagigen Auflage 113
aus einem Gitter und Tragrosten abgestützt, die unterhalb des Beiles sitzi und ihrerseits von mehreren,
in Querrichtung in Abstand voneinander angeordneten Trägern 114 abgestützt ist. Die Träger 114 verlaufen
κι senkrecht zur Achse V-V quer durch das Gehäuse und
legen sich gegen die Gehäuseinnenfläche an. Eine mehrschichtige Lage 200 aus Gittern und Rosten kann
auch an der Oberseite des Adsorbcrbettes vorgesehen und in zweckentsprechender Weise an der Gchäuse-
n wand befestigt sein. Gasverteiler, wie sie bei dem
liegend angeordneten Gefäß nach F i g. 1 vorgesehen sind, sind bei dieser Ausführungsform infolge der
regelmäßigen Geometrie, d. h. des kreisförmigen Querschnittes des zylindrischen Gehäuses und des Adsorberbcttcs.
nicht erforderlich. Das Einsatzgas kann ebenso wie bei der zuvor erläuterten Ausführungsform von
unten nach oben oder von oben nach unten strömen. Das zur Regenerierung verwendete Spülgas wird
vorzugsweise zwecks Desorption der selektiv abgc-
4> trennten Komponenten im Gegenstrom zu dem zuvor
eingeführten Einsatzgas durch das Adsorberbeti hindurchgelcitet.
Die bei dem aufrecht stehenden Gefäß um das Adsorbcrbctt herum angeordnete Isolationsanordnung
>o kann zwcckmäßigcrwcisc ebenso aufgebaut sein, wie
dies obcfi in Verbindung mit der Ausfiihrungsform nach
den F i g. I bis 4 beschrieben ist. Sie weist mehrere starre vorgeformte Platten 122 aus wärmcisolierendem
Material mit einer Durchlässigkeit von weniger als
ϊ5 14.2 m'/h ■ bar (bezogen auf Luft von 21'C) auf. die
innerhalb einer kompressiblcn wärmeisolierenden faserschicht angeordnet sind und diese abdecken. Die
faserschicht besteht aus fasern mit einem Durchmesser
von weniger als 20 μπι und hai im nicht zusammengc-
M) drückten Zustand eine Porösität von mehr als 0,95.
Die starren ebenen Platten sind seitlich und an den Enden aneinanderstoßend derart angeordnet, daß
Querspalle zwischen der Gehäuseinnenfläche und der Außenfläche der starren Platten nicht größer als
hi 12.7 mm sind. Wie veranschaulicht, sind die starren
Platten in mehreren Reihen ausgerichtet, die senkrecht zur Richtung des Gasstromes durch das Bett verlaufen,
wobei sich die aneinanderstoßenden Enden im wescntli-
chen parallel zur Richtung des Gassiroms erstrecken.
Die Ausrichtung der Platten erfolgt derart, daß die Enden 127 und 128 von Platten in Reihen 129 und HO.
die einander in Querrichtung benachbart sind, gegenseitig in Querrichtung versetzt sind, so daß Gas, das durch
die betreffenden Stöße hindurchzuströmen such!, keinen Durchgang findet. Das Gefäß ist ferner im
Bereich der oberen und unteren Sammelkammer mit einer Faserisolation 191 ausgestattet, die an der
Innenwand des Gefäßes über Stehbolzen und Befestigungselemente 210 festgelegt ist. Diese Isolation dient
der Herabsetzung von Wärmeverlusten während der thermischen Regeneration des Adsorberbettes. Um das
Betriebsverhalten des Adsorbers zu überwachen, sind Gasprobenentnahmestellen 201, 202 und 203 vorgesehen,
die sich durch die Gehäusewand und die Innenisolation hindurch in das Adsorberbett hineinerstrecken.
Ein abnehmbarer Deckel 204, der an seiner nach innen gerichteten Oberfläche 205 mit einer
Faserisolation und einer starren vorgeformten Isolation aus Plattenmatcrial verschen ist. erlaubt einen Zutritt
/um Gefäß und periodische Wartungsarbeiten.
Fig.9 zeigt in größerem Maßstab einen Ausschnitt der Anordnung nach F i g. 8. aus dem Einzelheiten der
Innenisolation zu erkennen sind. Bei dieser abgewandelten
Ausführungsform sind der Umlenkung und Absperrung des Gasstromes dienende Mittel zwischen den
aneinander anstoßenden Seiten der vorgeformten Platten in den einander in Querrichtung benachbarten
Reihen vorgesehen, um das Adsorberbett umgehende Gas wieder in J.as Adsorberbett zu lenken. Wie
veranschaulicht, liegen die starren vorgeformten Platten 122 über der kompressiblen Fascriaolation 121. Die so
gebildete Verbundanordnung v/ird, ähnlich wie dies oben in Verbindung mit Fig.4 erläutert ist. mit Hilfe
von Stehbolzen 124. Unterleg- oder Haltescheiben 125
und Befestigungselementen oder Muttern 126 zusammengedrückt
und an der Innenwand des Gehäuses festgelegt. Die Gasumlenkung und -sperre weist
Metallfolien 227 auf. deren eines Ende mittels Klebstreifen 228 mit der Gehäuseinnenfläche gasdicht
verbunden ist. Die Metallfolienstücke sitzen zwischen den aneinander anstoßenden Seiten der vorgeformten
Platten. Sie reichen von der Gehäuseinnenfläche nach innen in Richtung auf das Adsorberbett. wobei das dem
mittels Klebstreifen festgelegten Ende entgegengesetzte freie Ende 229 im wesentlichen benachbart dem
Adsorberbett liegt.
Funktionsmäßig stellt die oben erläuterte Sperre sicher, daß Gas. das in die Faserisolationsschicht
zwischen den starren vorgeformten Platten und der Gehäuseinnenfläche eindringt und durch diese Schicht
hindurchströmt, zurück in das Adsorberbett geleitet wird, um die selektiv adsorbierbaren Komponenten
abzutrennen. Die Sperre wird zweckmäßigerweise während der Montage der Isolationsanordnung angebracht,
während nacheinander benachbarte Reihen aufgebaut werden. Sie kann, falls erwünscht, in den
Stoßen vorgesehen werden, die quer zur Gasströmungsrichtung verlaufen, um die Konzentration der selektiv
adsorbierbaren Komponenten in dem den Adsorber verlassenden gereinigten Gasstrom zu senken. Eine
derartige Gasumlenkung stellt kein Zwangsmerkmal der Erfindung dar, erlaubt es jedoch, bei Adsorbergefä-Uen
der vorliegend beschriebenen Art, eine höhere Gasreinheit bei vorgegebenem Nebenstromvcrhältnis
zu erzielen. Vorzugsweise werden dünne Metallfolien verwendet, beispielsweise Folien aus rostsicherem Stahl
ίο
von 0,05 bis 0,OH mm Stärke. Die Gassperre kann aber
auch aus jedem anderen /weckentsprechenden Werkstoff gefertigt sein, der niedrige Wärmeleitfähigkeit und
Durchlässigkeit hau Die Sperre kann an der Gehäuseinnenfläche auf beliebige zweckentsprechende Weise
befestigt werden, beispielsweise mit TJiITc von Klebestreifen.
Klebstoffen und Dichtstoffen, die die erforderliche Wärmefestigkeit und einen geeigneten Widerstand
gegenüber dem Gasstrom haben.
Die Bedeutung der verschiedenen Erfiiidungsniorkmale
ergab sich anschaulich aus einer Folge von Versuchen, die im folgenden näher erläutert sind.
Bei dem ersten Versuch bestand die kompressible Faserschicht der Wärmeisolation aus im nicht zusamnu-ngedrückten
Zustand 4.8 mm dickem Glasfil/ mit einem mittleren Faserdurchmesser von 1.0 iim und einer
Porosität von 0.957 (Dichte 96 kg/m1), der unter
Erzielung eines Dichteverhältnisses von 1.5 auf s2 mm zusammengedrückt wurde. Die starre vorgeformte
Platte der Wiirmeisolation bestand aus asbestfaserver-Märktem
Kalziumsilikat mit einer Dichte von 176 kg/m'.
einer Wärmeleitfähigkeit von 0.069 W/Km bei einer Temperatur von 1.7 C. und einer Durchlässigkeit ν dm
0.09 m-Vh · bar. bezogen auf Luft von 21 C. Die ein/einen Platten waren 152 mm breit.914 mm lang und
12.7 mm dick. Sie hatten leicht abgeschrägte Kanten. Die Anordnung war im wesentlichen in der in Fig. 3
veranschaulichten Weise aufgebaut: sie haue einen Qucrspalt C von ungefähr 3.2 mm. der auf Grund eines
auf die Mutter 26 der Kompressionsanordnung ausgeübten Drehmoments von 0.18 bis 0.21 kpni
zurückzuführen war. Es wurde eine L>2m- 1.22 m
große gekrümmte Kohlenstoffstahlplatte mit einer Wandstärke von 6.3 mm einem Krümmungsradius von
1.8 m benutzt. Das Nebenstrom verhältnis betrug 1/15 000. was eine leichte Verbesserung gegenüber dem
Wert darstellt, der bisher annehmbar für die Luftvorreinigung bei Tieftemperatur-Luftzerlcgungsanhigcn betrachtet
wurde.
Bei dem zweiten Versuch entsprach die kompressiblc Faserschicht der Wärmeisolation derjenigen des ersten
Versuches, mit der Ausnahme, daß die Porosität 0.996 (bei einer Dichte von 9.6kg/mJ) betrug und die nicht
zusammengedrückte Matte 12,7 mm dick war.
Die starren vorgeformten Platten und die Versuchsanordnung waren die gleichen wie beim ersten Versuch:
die Anordnung wurde jedoch mit-einem Drehmoment von 0,21 kp - m zu einer Schichtstärke der kompressiblen
Schicht von 1.59 mm zusammengedrückt, was
gegenüber dem Dichteverhältnis von 1.5 des ersten Versuches einem Dichteverhältnis von 8.0 entspricht.
Das mittlere Nebenstromvcrhältnis war beim zweiten Versuch außerordentlich gering; es betrug nur 1/40 000.
Ein Vergleich der vorstehend geschilderten Versuche läßt erkennen, daß sich die benutzten Werkstoffe im
wesentlichen dadurch unterscheiden, daß die kompressible Faserschicht des ersten Versuches eine höhere
Dichte und eine geringere Anfangsslärke hatte. Obwohl man annehmen sollte, daß die beim ersten Versuch
verwendete Isolation auf Grund ihrer niedrigeren Anfangsdicke den Vorteil bietet, daß der Ncbcnstromquerschnilt
sehr kleingehalten wird, läßt andererseits die hohe Dichte des Materials keine wesentliche
Kompression /ti. Aus diesem Grunde konnte sich der Werkstoff der geometrischen Form des Spaltes nicht
ausreichend anpassen: der erhaltene Spalt blieb groß. Bei dem /weiten Versuch war die Materialstärkc
größer. Die niedrige Dichte erlaubte jedoch ein
stärkeres Zusammenpressen. Die Schicht konnte sich an
die geometrische Form gut anpassen. Infolgedessen wurde eine Nebenstroiulläche (Spall) erhalten, die nur
halb so groll wie im ersten Versuch war. Es wurde ein
niedriges Nebensironnerhälmis (I/40 000) erzielt, ί
Mil Hilfe des dritten und des vierten Versuches w urde
die Wirksamkeil der Anordnung nach der Erfindung untersucht, nachteilige thermische Wandeinflüsse aiii
das Betriebsvcri.alten eines Adsorberbeties auszuschalten. Das aus rostsicherem Stahl bestehende Gehäuse im
hatte einen Innendurchmesser von 360 mm bei einer Wandstärke von 12 mm. Es war mit Probenentnahmesteilen
in Absländen von 152 mm ausgestattet und
enthielt ein 0,91 m hohes Bett aus Nairiiim/eoliih-X-Teilchen
(Teilchengröße 1.68 bis 2.38 mm). Luft, die π I I 50 ppm CC)>
und 1600 ppm H>O enthielt, wurde in einer Menge von I53m'/h durch das Bett hindurchgeleitet.
Die Adsorptionsbedingungen wurden auf 4.5 bar und 2.8 C festgelegt. An den verschiedenen MeUstellen
wurden die CO>-Konzentraiionen ermittelt, um das
lietriebsverhaiten des Bettes zu bestimmen.
Infolge der Gehäusegeonietric war es nicht möglich,
eine Innenisolation entsprechend der Erfindung vorzusehen. Es erfolgte ein Vergleich auf Grund eines
nichiisolierien hohlen Füllkasiens. der aus einer 6.3 mm
dicken Kohlensioflslalilplalle aufgebaut «ar. der 0.91 m
lang. 0.30 m breit und 88.9 mm tief war und der in das Adsorberbeu eingesetzt wurde. Während der Adsorptionsphase
war das Bett einem thermischen Wärmequelleneffekt sowohl von der Gehäusewand als auch
von dem Füllkasten ausgesetzt.
Bei dem vierten Versuch wurde der hohle Füllkasten durch eine Anordnung ersetzt, die aus einer Stahlplatte
von 0.91 m Länge, 0,30 m Breite und 12.7 mm Dicke
bestand, die mit einer Isolationsanordnung aus einer j5
kompressiblen Faserschicht und einer starren vorgeformter Platte bestand, deren Aufbau derjenigen der
Isolationsanordnung des zweiten Versuchs entsprach. Die asbestverstärkten Kalziumsilikatplatten waren
38 mm dick. O'ie Anordnung wurde ausreichend stark -to
zusammengepreßt, um ein Dichteverhältnis der Glasfaserschicht von 8,0 zu erzielen. Das heißt, die
Schichtstärke wurde von 12,7 mm auf 1,59 mm vermindert.
Die Anordnung war in der vorstehend erläuterten und in den Fig. 3 und 4 veranschaulichten Weise
aufgebaut, mit der Ausnahme, daß die starren vorgeformten Platten nicht profiliert waren; es wurde
vielmehr eine flache Metallplatte verwendet. Die so erhaltene wärmeisolierte Plattenanordnung umfaßte
das gleiche Metallgewicht und nahm im Adsorberbett >o das gleiche Volumen ein, wie der metallische Füllkasten
des dritten Versuchs.
Während des vierten Versuchs wurde Luft unter den gleichen Prozeßbedingungen durch das Adsorberbett
hindurchgeleitet wie während des dritten Versuchs. Der Vergleich erfolgte an Hand von Messungen der
Kohlenstoffdioxid-Durchbruchdaucrn. Ein quantitatives Maß für die Wirksamkeit des Adsorbcrbettes wurde
dadurch erhalten, daß die COj-Durchbruchdauer an der
Produktprobenstellc durch die COj-Durchbruchduuer t>o
an der Gasprobenstcllc dividiert wurde, die sich ganz oben am Bett in Abstand von festen Oberflächen befand.
Infolge des frühzeitigen CO2-Durchbruchs in dem nahe
von metallischen Oberflächen liegenden Bereich liegt dieser Wert stets 'inter 100%. Dabei lagen die b>
Leistungsgrade für den nichtisolierten Füllkasten des dritten Versuchs bei C02-i<onzentrationen des abströmenden
Gases von 2 bis 7 ppm im Mittel bei 67.2%.
wahrend die Leisiungsgrade für die nichtisolterte Platte
für den glei.hen COj-Konzentrationsbereich im Mittel
75% betrugen. Obwohl diese experimentellen Leisiungsgrade infolge der thermischen Wandeffekte nicht
übermäßig hoch sind, zeigt der Leistungsgradunierschied
die Vorteile der Erfindung bei der Ausschaltung von thermischen Effekten, die mit metallischen Oberflächen
verbunden sind.
Zusammenfassend ist fesizuhalten. daU bei einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in Form eines I.uftvorreiniger-Adsorbergefüßes ein starres zylindrisches
Außengehäuse vorgesehen «ird. dessen Längsachse im wesentlichen waagerecht verläuft. Im
mittleren Teil des Gehäuses befindet sich ein vom einen zum anderen Ende des Gehäuses reichendes Adsorberbett
aus Nairiumzeolith-X. Es sind Abstützungen für das Adsorberbeu vorgesehen, die sich gegen die Gehäuseinnenfläche
und die Außenfläche des Adsorberbciies
anlegen. Luftdurchlässe reichen durch die Bodenwand und die obere Wand des Gehäuses hinojrch. Luftverteiler
sorgen für eine Verbindung zwischen den Luftdurchlässen
und der Unter- und Oberseite des Adsorberbellcs über dessen volle Länge, um dafür /u sorgen, daP die
Luft im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Gehäuse, durch das Adsorberbett hindurchslrömt. Eine
kompressiblc Glasfaserschichi aus wärmeisolierendem Werksiolf mit einem Faserdurchmesser \on ungefähr
1.0 um und einer Porositäl \on ungefähr 0.996 im nicht zusammengedrückten Zustand isi gegen aie Innenfläche
des Gehäuses angelegt. Mehrere starre vorgeformte, im wesentlichen ebene Platten aus einer Wärnicisolaiion in
Form von glasfaserverstärktem Kalziumsilikat mit einer Durchlässigkeit von ungefähr 0.09 m-7h · bar. bezogen
auf Luft von 21 C, sitzen innerhalb der kompressiblen Glasfaserschicht und decken diese ab. Die starren
vorgeformten Platten stoßen an ihren Enden und Seiten aneinander an. Ihre Außenflächen sind mindestens
teilweise entsprechend der Innenfläche de> zylindrischen
Außengehäuses profiliert. Die zwischen der Gehäuseinnenfläche und der Außenfläche der starren
vorgeformten Platten gebildeten Querspalte sind nicht größer als ungefähr 1,59 mm. Die vorgeformten Platten
sind in mehreren Längsreihen ausgerichtet, wobei die aneinander anstoßenden Enden innerhalb von in
Querrichtung benachbarten Reihen gegeneinander quer versetzt sind. Eine kompressible Glasfascrisolation
befindet sich ferner zwischen mindestens den aneinander anstoßenden Enden benachbarter vorgeformter
Platten, die im wesentlichen parallel zu der Richtung verlaufen, in der die Luft das Adsorberbeu durchströmt.
Es sind ferner Mittel vorgesehen, um die aus der kompressiblen Glasfaserschicht und den vorgeformten
glasfaserverstärkten Kalziumsilikatplatten bestehende
Anordnung an Ort und Stelle zu hallen und nach außen gegen die Gehäuseinnenfläche derart anzupreisen, daß
das Verhältnis der Dichte der kompressiblen Faserschicht im zusammengedrückten Zustand zur Dichte
dieser Schicht im nicht zusammengedrückten Zustand mindestens gleich 4 ist.
Die Erfindung ist vorstehend speziell in Verbindung mit der Vorreinigung von Luft für eine Ticftcmpeiatur-Ltiftzerlegung
sowie mit der Rückgewinnung von Schwefeldioxid aus den bei der Schwcfclsäurehcrstel
lung anfallenden Gassirömen erläutert. Das vorliegende Gasadsorbergefäß eignet sich jedoch auch für andere
thermische Kreissysteme, bei denen mit der Gefäßwand verbundene thermische Wandeffekte unterdrückt werden
müssen, um einen übermäßigen Durchbruch von
21
Verunreinigungen u;iliiend der Adsoiplionsphiisi.· /ii
\eihmdern. /u diesen Systemen gehören Anlügen /tu
Heseitigung von StieksloHu\iden üiis den bei der
Siiliieleisiiiiielieislelluiij.' iiiirMlendei) Ahgiisen. /um
Iroiknen von (iltlhgiiscn. zur Abtrennung von (O; und ί
Wiisser ims l.idgüs vor der /erlegimg Miwie /in
Keinigiing \<in üiuL-ren (iiisMromen ;ius leiehien
Kohleinviisseislolien. \\ ie Äthüii. Ι'πιρ;ιη und ΛΐΙινlen
Claims (13)
1. Gasadsorbergefäß mit einem starren Außengehäuse,
einem darin untergebrachten Adsorberbett, einer sich gegen die Innenfläche des Gehäuses und
die Außenfläche des Adsorberbettes anlegenden Adsorberbettabstützung, sich durch die Bodenwand
und die obere Wand des Gehäuses hindurcherstrekkenden Gaskanälen und einer an der Gehäuseinnenwand
anliegenden Isolierschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht als kompressible
Faserschicht (21, 121) aus wärmeisolierendem Werkstoff mit einem Faserdurchmesser von
weniger als 20 μηι und einer Porosität im nichtkomprimierten
Zustand von mehr als 0,95 ausgebildet ist, daß die Faserschicht von der Innenseite her durch
mehrere starre vorgeformte, innerhalb der Faserschicht sitzende, ebene Platten (22, 122) aus
wärmeisolierendem Werkstoff mit einer Durchlässigkeit von weniger als 14,2 m2/h · bar, bezogen auf
Luft von 2 Γ C, abgedeckt ist, wobei die vorgeformten
Platten seitlich und an den Enden aneinander anstoßend angeordnet sind und die quer verlaufenden
Spalte zwischen ihrer Außenfläche und der Gehäuseinnenfläche nicht größer als 12,7 mm sind,
und daß die aus der Faserschicht und den vorgeformten Platten bestehende Anordnung derart
an Ort und Stelle gehalten und nach außen gegen die Gehäuseinnenfläche angepreßt ist, daß das Verhältnis
der Dichte der Faserschicht im zusammengedrückten Zustand zur Dichte der Faserschicht im
nicht zusammengedrückten ZustaiJ mindestens 1,5 beträgt.
2. Gasadsorbergefäß nach Anspi'oh 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die vorgeformten Platten (22, 122) in mehreren Reihen (29, 30, 129, 130)
ausgerichtet sind, die senkrecht zu der Richtung des Gasstromes durch das Adsorberbett (12, 112)
verlaufen und daß die aneinander anstoßenden Enden der Platten parallel zu der Gasströmungsrichtung
liegen und in quer benachbarten Reihen gegeneinander in Querrichtung versetzt sind.
3. Gasadsorbergefäß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserdurchmesser
der kompressiblen Faserschicht (21, 121) unter 10 μπι liegt.
4. Gasadsorbergefäß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Porosität der kompressiblen Faserschicht (21,121) in
nicht zusammengedrücktem Zustand größer als 0,98 ist.
5. Gasadsorbergefäß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
das Verhältnis der Dichte der kompressiblen Faserschicht (21, 121) im zusammengedrückten
Zustand zur Dichte im nicht zusammengedrückten Zustand mindestens 4,0 beträgt.
6. Gasadsorbergefäß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Außenseite der vorgeformten Platten (22, 122) mindestens teilweise entsprechend der Innenfläche
des starren Außengehäuses (10,110) profiliert ist.
7. Gasadsorbergefäß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
kompressible Faserschicht (21, 121) aus Glasfasern
mit einem Faserdurchmesser von 1,0 μτπ hergestellt
ist und im nicht zusammengedrückten Zustand eine
Porosität von 0,996 hat,
.
8, Gasadsorbergefäß nuch einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die suirren vorgeformten Platten (22,122) aus glasfaserverstärktem
Kalziumsilikat gefertigt sind und eine Durchlässigkeit von 0,09 ni2/h · bar, bezogen auf
Luft von 210C, haben.
9. Gasadsorbergefäß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Gasdurchlässigkeit der vorgeformten Platten (22, 122) höchstens '/too der Gasdurchlässigkeit der
kompressiblen Faserschicht(21,121) beträgt.
10. Gasadsorbergefäß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen den aneinander anstoßenden Seiten von vorgeformten Platten (122) in den einander in
Querrichtung benachbarten Plattenreihen (129,130) Gasumlenk- und -Sperrglieder (227) zum Zurückleiten
von das Adsorberbett (112) umgehendem Gas in das Adsorberbett vorgesehen sind.
11. Gasadsorbergefäß nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasumlenk- und -sperrgiieder
aus Metallfolien oder -blechen (227) bestehen, die am einen Ende an der Gehäuseinnenfläche
gasdicht befestigt sind und sich nach innen zwischen die aneinander anstoßenden Seiten der vorgeformten
Platten (122) erstrecken, während Jas andere Ende (229) benachbart dem Adsorberbett (112) liegt.
12. Gasadsorbergefäß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
eine kompressible faserförmige Wärmeisolation mindestens zwischen den aneinander anstoßenden
Enden benachbarter vorgeformter Platten (22) angeordnet ist.
13. Gasadsorbergefäß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
quer verlaufenden Spalte zwischen der Gehäuseinnenfläche und der Außenfläche der vorgeformten
Platten (22,122) höchstens 1.59 mm groß sind.
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