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Anlage zum Trocknen und Reinigen von Gasen oder Flüssigkeiten Die
Erfindung betrifft eine Anlage zum Trocknen und Reinigen von Gasen oder Flüssigkeiten.
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Um Feuchtigkeit oder gasförmige Anteile aus Gasen oder Gasgemischen
zu entfernen, benutzt man bekanntlich feste Adsorptionsmassen. Wenn eine derartige
adsorbierende Masse Feuchtigkeit oder Gase bis zu einem gewissen Prozentsatz ihres
Gesamtgewichtes aufgenommen hat, muß sie wieder reaktiviert werden.
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Es ist bereits bekannt, die Reaktivierung dadurch vorzunehmen, daß
die zu behandelnden und die zur Reaktivierung dienenden Stoffe nacheinander durch
die Adsorptionsmasse geleitet werden, in der eine Rohrschlange eingebettet ist,
die man je nach Bedarf als Heiz- oder Kühleinrichtung verwendet, indem man ein Heiz-
bzw. Kühlmittel durch die Rohrschlange leitet. Eine derartige Anlage ist jedoch
verhältnismäßig kompliziert, da besondere Einrichtungen zur Erzeugung des Heizmittels
vorhanden sein müssen.
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Gemäß der Erfindung wird eine wesentliche Vereinfachung der Anlage
dadurch erzielt, daß die Rohrschlange zwecks Verwendung als Heizeinrichtung unmittelbar
als Widerstand in einen elektrischen Stromkreis einschaltbar ist, während bei Verwendung
der Rohrschlange als Kühleinrichtung in an sich bekannter Weise ein Kühlmittel durch
die Rohrschlange geleitet wird.
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Auf diese Weise erspart man besondere Heizmittelanlagen, da es bei
Verwendung der 1Zohrschlange als Heizeinrichtung nur erforderlich ist, den Stromkreis,
in welchem die Rohrschlange eingeschaltet ist, zu schließen. Die Verwendung der
elektrischen Widerstandsheizung zum Beheizen vonAdsorptionsmitteln ist an sich bekannt,
jedoch hat man bisher entweder das Adsorptionsmittel selbst, z. B. aktive Kohle,
als Widerstand benutzt oder aber besondere Widerstandselemente angeordnet, wodurch
natürlich eine Kühlung mit den gleichen Einrichtungen nicht zu erzielen war.
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Vorteilhaft wird gemäß vorliegender Erfindung die Rohrschlange in
an sich bekannter Weise in mehrere Teile unterteilt, deren Temperatur unabhängig
voneinander regelbar ist. Weiterhin ist es zweckmäßig, daß der in der Nähe des Einlasses
für die zu behandelnden Stoffe angeordnete Teil der Rohrschlange größer ist als
der in dem übrigen Teil der Adsorptionsmasse.
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Fig. i zeigt einen senkrechten Schnitt durch einen Adsorptionsapparat
gemäß der Erfindung; Fig. 2 zeigt einen senkrechten Schnitt durch eine weitere Ausführungsform
und Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine dritte Ausführungsform.
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In Fig. i sind i i die Türme eines zweiteiligen Adsoiptionsapparates,
die an ihrem Oberteil durch die Gaseinlaßleitungen 12 und an ihrem Unterteil durch
die Gasauslaßleitungen 13 miteinander verbunden sind. An die Einlaßleitungen
12 ist mit Hilfe eines Dreiwegeventils 15 eine Zufuhrleitung 14 angeschlossen,
und mit den Auslaßleitungen ist eine
Entnahmeleitung 16 mit Hilfe
eines Dreiwegeventils 17 verbunden.. Mit Hilfe der Ventile 15 und 17 können dieRohrleitungen
14 und 16 mit dem links gezeichneten Turm i i verbunden werden, wie es in der Fig.
i dargestellt .. ist, oder mit dem rechts gezeichneten Turin:' Zum Zuführen von
Gasen, die zum Entladen des gesättigten Adsorptionsinittels benötigt werden, dient
eine Zufuhrleitung 18. Diese ist mit jeder Leitung 1,2 durch die Abzweigungen i9
verbunden. In die Leitung i9 ist ein Dreiwegeventil2o eingeschaltet, das es ermöglicht,
die Leitung 18 an einen der beiden Türme i i anzuschließen. Eine Entnahmeleitung
21 ist mit den Rohrleitungen 13 durch die Zweigleitung 22 verbunden, welche das
Ventil 17 umgeht. Mit Hilfe eines Dreiwegeventils 23 kann das Ausströmen des Waschgases
aus den Türmen beherrscht werden.
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Der in der Fig. i links gezeichnete Turm besteht aus einem Metallgehäuse
2-., das mit einem Isolierinaterial25 umgeben ist. Bei einer derartigen Ausführungsforen
kommt das Metallgehäuse mit der erhitzten Adsorptionsmasse in Berührung. Es ist
vielfach zweckmäßig, die in der Fig. i rechts gezeichnete 'Turmkonstruktion zu benutzen;
bei welcher das Metallgehäuse 24' innen mit einer wärmeisolierenden Masse
25' ausgekleidet ist. Innerhalb dieses Behälters befindet sich ein zweites,
sehr dünnes Metallgehäuse 26. Falls die Apparatur mit einem sehr hohen Druck betrieben
wird, ist es vorteilhaft, einen oder mehrere Durchlässe 27 vorzusehen, durch welche
der Druck an beiden Seiten des dünnen Behälters ausgeglichen wird. Der äußere massive
Behälter nimmt dann die mechanischen Beanspruchungen auf, während die dünnen Wandungen
des inneren Behälters nur die ausgeglichenen Drucke auszuhalten haben. Der Zwischenraum
zwischen den Außenwandungen des inneren Behälters 26 und den inneren Wandungen der
Isolationsmasse 25 ist in der Fig. i vergrößert gezeichnet, um den Druckausgleich
an beiden Seiten des Behälters 26 zu veranschaulichen.
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Im unteren Ende jedes Turmes kurz oberhalb seines Bodens ist eine
mit Löchern versehene Platte 28 vorgesehen, die als Stütze für die adsorbierende
Masse dient. Die adsorbierende Masse füllt die Türme bis kurz unterhalb des Deckels
aus.
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Das Heizelement besteht aus einem als Heizwiderstand dienenden Rohr
3o, das in Zickzackform, Schleifen oder Spiralen ausgeführt ist. Die Enden des Rohres
30 sind durch geeignete isolierende und abdichtende Buchsen 31 in den Wandungen
der Türine i i geführt und ragen ein Stück aus den Türmen heraus. außerhalb der
Türnie sind zur Zuleitung des elektrischen Stromes Klemmen 3a angebracht. Das obere
Ende des rohrförniigen Heizelementes ist über die Anschlußstelle für die Klemme
32 hinaus weitergeführt und setzt sich in eine Zufuhrleitung 33 für :das Kühlmittel
fort, die mittels einer Verbindung 34 angeschlossen ist. Ein Ventil 35 dient dazu,
den Kühlmittelzufiuß durch die Leitung 33 zu der Rohrwicklung 30 zu steuern.
Das untere Ende der Rohrwicklung 30 ist bei 36 abwärts gebogen und endigt
oberhalb einer Auslaßleitung 37 mit trichterförmigein Einlauf.
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Weiterhin ist ein Thermoelement 38 vorgesehen, das durch die Wandungen
des Turmes herausragt.
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Im Betrieb wird z. B. das zii behandelnde Gas abwärts durch einen
der Türme geführt, bis die Adsorptionsmasse mit Feuchtigkeit oder einem sonstigen,
aus dem Gasstrom zii entfernenden Bestandteil gesättigt ist. Sobald dieser Sättigungspunkt
erreicht ist, «erden die Dreiwegeventile 15 und 17 so umgestellt, daß die Gasleitungen
1d. und 16 mit dem anderen Turm verbunden werden. Gleichzeitig werden die Ventile
:2o und 23 so eingestellt, daß das Waschgas durch den Turm mit der gesättigten Adsorptionsmasse
strömt. In Praxis werden die Ventile 15, 17, 2o und 23 so miteinander verbunden,
daß sie gleichzeitig betätigt werden können. Nach Einstellung der Ventile werden
die Klemmen 32 an die elektrische Energiequelle angeschlossen, so daß ein Strom
durch den Widerstand fließt. Zweckmäßig werden hierbei die elektrischen Schalter
mit den Ventilen gekuppelt, um unbeabsichtigte Schaltungen zu verhindern. Das Thermoelement
38 dient in üblicher Weise dazu, den Heizvorgang selbsttätig zu steuern und eine
Überhitzung der Adsorptionsmasse zu verhindern.
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Durch die Erhitzung werden die adsorbierten Dämpfe aus der Adsorptionsinasse
ausgetrieben, wobei der durch die Adsorptionsmasse ständig getriebene Waschgasstrom
die Dämpfe oder Gase mit sich reißt. Wenn die Reaktivierung der Adsorptionsmasse
vollendet ist, werden der elektrische Strom und das Waschgas abgestellt. Der betreffende
Turm wird dann mit Hilfe eines Kühlmittels abgekühlt, welches durch die Rohrwindungen
der Spule 30 geleitet wird. Die Heizspule kann aus nichtrostendem Stahl oder
anderem geeigneten Material hergestellt werden.
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Das Heizelement wird genügend widerstandsfähig ausgeführt, so daß
es sich im wesentlichen selbst tragen kann. Hierdurch erspart man dieVerwendung
besondererTrageinrichtungen. Falls mit Niederspannung gearbeitet wird, besteht nicht
die Gefahr eines Kurzschlusses zwischen gegenüberliegenden
Windungen
der Spule oder eines Schlusses an einer anderen Stelle.
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Um die von dem Heizelement an die Adsorptionsmasse abgegebene Wärmemenge
zu erhöhen und um die Wärme über die ganze Adsorptionsmasse zu verteilen, sind an
sich bekannte Strahlarme 38' aus einem hoch «-ä rmeleitenden Material an dem spiralförmi-'Yen
Heizelement befestigt. Diese Strahlarme ragen von dem Heizelement aus in die Adsorptionsmasse
und werden durch Schweißung oder Lötung an der Heizspirale befestigt, um einen guten
Wärmeübergang zu erzielen. Sie sind in Abständen längs der Heizspirale angeordnet,
wobei sie die Rohrleitung 30 vollkommen umgeben können.
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Die Strahlarrne unterstützen auch die Wirkung des Kühlvorganges, da
sie die in der Adsorptionsmasse vorhandene Wärme der Rohrleitung 30 zuführen.
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Wenn das Waschgas in üblicher Weise kalt in einen Turm eingeleitet
wird, kühlt es die Adsorptionsmasse am Oberteil des Turmes diese wird infolgedessen
nicht so vollständig reaktiviert wie die Adsorptionsmasse am unteren Teil des Turmes.
Diese kühlende Wirkung des Waschgases kann auf verschiedene Weise ausgeglichen werden.
In der Fig. sind Einrichtungen dargestellt, durch welche das Gas auf elektrischem
Wege vorgewärmt werden kann, bevor es die Adsorptionsmasse erreicht. Im Oberteil
des Turmes sind an gegenüberliegenden Stellen der Turmwandungen zwei Träger 39 aus
Isolationsmaterial angebracht, die mit senkrechten Nuten versehen sind. Diese Nuten
dienen zur Aufnahme einer Anzahl Widerstandsplatten .I1, welche in die Nuten von
oben eingeschoben werden. Die Widerstandsplattend.i, welche durch Zwischenräume
voneinander getrennt sind, werden zweckmäßig mit Schlitzen 42 versehen, die abwechselnd
von den beiden senkrechten Seiten der Platten ausgehen. Das durch die Rohrleitungen
i g' und 1z' in den Turm einströmende Gas muß dann an den erhitzten Widerstandsplatten
vorbeistreichen, wobei es in einzelne Gasströme aufgespalten wird, die in innige
Berührung mit den erhitzten Oberflächen der Prallplatten kommen.
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Es ist nicht notwendig, daß der Vorwärmer für das Gas innerhalb des
Turmes untergebracht ist, sondern die Heizeinrichtung kann sich auch in der Gasleitung
befinden, die zu dem Adsorptionsturm führt.
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Ein weiteres Mittel zum Ausgleich der kühlenden Wirkung der einströmenden
Waschgase ist ebenfalls in Fig.2 dargestellt. Die Windungen der Heizspule 3o können
größer und/oder enger am Oberteil des Turmes als in seinen tieferen Teilen ausgeführt
werden. Bei einer solchen Ausführung der Spule wird in der Nähe des Oberteils des
Turmes, wo das Waschgas eintritt, mehr Wärme erzeugt.
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Wenn die erhitzten und feuchtigkeitsbeladenen Waschgase die unteren
kühleren Teile des Turmes erreichen, schlägt sich im allgemeinen ein erheblicherTeil
der von den Gasen aufgenommenen Feuchtigkeit nieder. Es ist sehr wünschenswert,
diesen Feuchtigkeitsniederschlag zu verhindern. Hierzu dienen die in Fig. ? dargestellten
zwei verschiedenen Mittel. Die beiden Mittel können zusammen oder unabhängig voneinander
benutzt werden. _1n Stelle eines gemeinsamen Auslasses für die gereinigten Gase
und die Waschgase - ist ein besonderer Auslaß 44 für die gereinigten Gase in dem
Turm vorgesehen. Der Waschgasauslaß ,I5 befindet sich am Boden des Turines. Gegenüber
der Auslaßmündung oder in ihr ist eine mit Lochungen versehene Platte .I6 vorgesehen.
Diese trägt eine Schicht adsorbierende Masse .47. Das Waschgas gelangt durch die
adsorbierende Masse .1 .7 in den Auslaß 4.5, so daß ein etwaiger Feuchtigkeitsniederschlag
sich nur in der Masse 4.7 oder an den Vorrichtungsteilen unterhalb des Auslasses
.4d. bilden kann.
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Ein weiteres Mittel, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen, besteht
darin, daß man diejenigen Teile, welche sonst so kühl bleiben, daß sich Feuchtigkeitsniederschläge
bilden können, mit elektrischen Heizelementen umgibt. Die Fig. :2 -zeigt, daß elektrische
Heizdrähte .a.8 um das untere Ende des Turmes gewickelt sind.
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In ähnlicher Weise sind Heizwiderstände d.8' um den Auslaß 4:4 gelegt.
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An Stelle der in Fig. 2 dargestellten Heizspule 3o, bei welcher verschieden
große Windungen vorgesehen sind, kann einHeizelement benutzt werden, das aus mehreren
Teilen besteht, wodurch eine zonenweise überwachung der Temperatur ermöglicht wird.
Die gegenüber dem Waschgaseinlaß liegenden Heizelemente können dann auf höhere Temperaturen
gebracht werden als die in dem übrigen Teil des Turmes untergebrachten Heizelemente.
Eine derartige Ausführungsform der Heizung ist in Fig. 3 dargestellt, welche die
Aufteilung der Heizeinrichtung in verschiedene voneinander unabhängige Heizelemente
30' zeigt. Die einzelnen Abschnitte können hierbei gleiche oder verschiedene Abmessungen
haben. Eine derartigeUnterteilung in einzelne Heizelemente kann auch in Verbindung
mit den Vorwärmern .I1 benutzt werden.
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Die Kühlung der Adsorptionsmasse während des Adsorptionsvorganges
braucht im allgemeinen nur dann benutzt zu werden, wenn die Temperaturzunahme in
der Adsorptionstnasse -neigt, daß die natürliche Abfuhr
der durch
den Adsorptionsvorgang entstehenden Wärmemengen nicht mehr ausreicht. Diesen Punkt
kann man leicht mit Hilfe geeignet angeordneter Thermoelemente feststellen. Das
Kühlmittel wird dann derart in Umlauf versetzt, daß die Temperatur nicht über einen
vorbestimmten Punkt steigen kann.
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Die Anlage gemäß der Erfindung kann benutzt «-erden, um Gase zu trocknen
oder um ein Gas aus einem Gasgemisch abzutrennen, ferner um Feuchtigkeit aus Flüssigkeiten
zu beseitigen. Z. B. kann sie zum Trocknen von Benzol, von Transformatorölen oder
von Schmierölen verwendet werden.
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Unter Umständen ist es zweckmäßig, in den Reaktivierungskre+slauf
flüssige Mittel zum Waschen der festen Adsorptionsmasse einzufügen. Diese Mittel
werden mittels des Waschgaseinlasses zugeführt und können innerhalb des erhitzten
Turmes abwärts tropfen. Um die letzten Spuren der zum Waschen dienenden Flüssigkeiten
zu entfernen, kann man die Hitze in dem Turm zunächst aufrechterhalten und dann
die Waschgase zuführen.
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In einzelnenFällen kann auch das Ergebnis verbessert werden, wenn
man während der Reaktivierung ein Vakuum in den Türmen erzeugt.