NO753987L - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte og apparat for å fjerne fuktighet i gass-strommen. Method and apparatus for removing moisture in the gas stream.

Foreliggende oppfinnelse vedrorer molekylarsil torkesysterner. Spesielt vedrorer den fremgangsmåter og apparatur for å fjerne fuktighet fra en væskestrbm og for å regenerere eller reaktivere fuktighetsbeladete zeolittpartikler av alkalimetallaluminium-silikat-typen. Molekylarsiler som er fremstilt fra naturlige eller syntetiske krystallinske alkalimetallaluminiumsilikater av 'zeolitt-typen har" blitt funnet anvendelige for fjerning av utvalgte forbindelser fra væskestrommer. Torking av væsker slik som luft, petroleum, forsyninger eller industrigasser har fremskaffet en betraktelig anvendelse for molekylarsiler. The present invention relates to molecular sieve drying cisterns. In particular, it relates to methods and apparatus for removing moisture from a liquid stream and for regenerating or reactivating moisture-laden zeolite particles of the alkali metal aluminum silicate type. Molecular sieves prepared from natural or synthetic crystalline alkali metal aluminum silicates of the 'zeolite' type have been found useful for the removal of selected compounds from fluid streams. Drying of liquids such as air, petroleum, supply or industrial gases has provided considerable application for molecular sieves.

Gasser kan torkes med molekylarsiler (zeolitter) ned til et vanninnhold på noen få ppm. I mange systemer som er konstruert for å behandle tilforselen til kryogene anlegg, må gassen torkes til en andel på 1 ppm - lavt nok til å gjore avriming av varme-vekslere til en meget sjelden nbdvendighet, selv når gassen blir tatt hele veien til væskefasen. Denne supertorkingen kan utfores selv når tilfbrselsesgassen har en hby temperatur fordi duggpunktene for molekylarsil-dehydreringen ikke er en funksjon av inntakstemperaturen, og fordi disse enestående adsorbentene beholder hby kapasitet selv under operasjon ved hbye temperaturer. Evnen til å behandle hbytemperaturtilfbrsel ved fremstilling av fullstendig torr gass er et enestående karakteris-tikum for molekylarsilsystemer. Dertil er molekylarsilenes virkning ikke berbrt av tilforselens metningsgrad. Gases can be dried with molecular sieves (zeolites) down to a water content of a few ppm. In many systems designed to treat the feed to cryogenic plants, the gas must be dried to a proportion of 1 ppm - low enough to make defrosting of heat exchangers a very rare necessity, even when the gas is taken all the way to the liquid phase. This superdrying can be performed even when the feed gas is at a high temperature because the dew points of the molecular sieve dehydration are not a function of the inlet temperature and because these unique adsorbents retain high capacity even during operation at high temperatures. The ability to process high temperature feed in the production of completely dry gas is a unique characteristic of molecular sieve systems. In addition, the effect of the molecular sieves is not affected by the degree of saturation of the supply.

Problemet å tbrke store væskevolumer med hby hastighet er særlig påtrengende under operasjonen av petroleumraffinerier, hvori The problem of pumping large volumes of liquid at high speed is particularly pressing during the operation of petroleum refineries, in which

. store mengder av hiydrokarbonvæsker daglig håndteres. Utbytte-bkningen av produktet som medfblger sådann reduksjon av vann- . large quantities of hydrocarbon liquids are handled daily. The yield reduction of the product which entails such a reduction of water

innholdet av tilforselsforrådet kompenserer i mange tilfeller mer enn omkostningene for torkingen av tilforselsforrådet med kjemiske tbrkereagenser. Skjont problemet å torke hydrokarbon-væsker på en- kontinuerlig basis er en typisk fabrikkskala-anvendelse av den foreliggende fremgangsmåte p.g.a. de store vo-lumene av hydrokarbonstrommene som benyttes i petroleumindustrien, kan fremgangsmåten benyttes i mange væskestrommer (så vel normale væsker som gasser) som er praktisk ureaktive overfor det spesielle torkemidlet som er involvert i prosessen. Således er fuktige strommer slik som luftnitrogen, karbonmonoksyd, karbon-dioksyd, det halogenerte hydrokarbon-klorbenzen og andre ureaktive overfor egnede uorganiske tbrkemidler og kan benyttes som tilfbrsier ved molekylarsil-tbrkeprosesser. Silene er inerte overfor de fleste prosessvæskene og fysikalsk stabile i normale beddybder selv når de er våte av vann. the content of the supply stock in many cases more than compensates for the costs of drying the supply stock with chemical drying reagents. Although the problem of drying hydrocarbon liquids on a continuous basis is a typical factory-scale application of the present process due to the large volumes of the hydrocarbon streams used in the petroleum industry, the method can be used in many liquid streams (both normal liquids and gases) which are practically unreactive towards the special drying agent involved in the process. Thus, moist streams such as air nitrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, the halogenated hydrocarbon chlorobenzene and others are unreactive towards suitable inorganic solvents and can be used as supplies in molecular silage processes. The sieves are inert to most process fluids and physically stable at normal bed depths even when wet with water.

Tbrkeegenskapene hos molekylarsiler kan utnyttes ved hbyere temperaturer enn de hos andre adsorbenter. Typisk kapasitet er 16,5% ved 95°C og 4% selv ved 230°C. Mengden av adsorbert vann har liten virkning på tbrkeeffekten deres opptil "briste-punktet" (punktet hvor damptrykket oker brått -). Duggpunkter under -75°C kan oppnås selv med gasser så vel som 100°C. Molekylarsiler tbrker gasser ved hbye overflatehastigheter The absorption properties of molecular sieves can be utilized at higher temperatures than those of other adsorbents. Typical capacity is 16.5% at 95°C and 4% even at 230°C. The amount of adsorbed water has little effect on their drying effect up to the "burst point" (the point where the vapor pressure increases sharply -). Dew points below -75°C can be achieved even with gases as well as 100°C. Molecular sieves absorb gases at high surface velocities

selv ved lav relativ fuktighet av tilfbrselsgassene. Hastigheten ligger vanligvis mellom 10-50 m/min med zeolittreagenser. For tbrkeformål benyttes ofte molekylarsiler med mindre pore-stbrrelse (3 Å) for å redusere koadsorpsjon av andre materialer. even at low relative humidity of the supply gases. The speed is usually between 10-50 m/min with zeolite reagents. For drying purposes, molecular sieves with smaller pore size (3 Å) are often used to reduce co-adsorption of other materials.

Syntetiske krystallinske alkalimetallaluminiumsilikaterSynthetic crystalline alkali metal aluminum silicates

av faujasitt-typen er beskrevet i U.S. patent nr. 2.882.243, 2.882.244 som herved refereres til. of the faujasite type is described in the U.S. patent no. 2,882,243, 2,882,244 which is hereby referred to.

Det mettede bedet må regenereres for å fjerne adsorbatet under forberedelsen av det neste ad sorpsj onstrinnet. Normalt vil hovedstrbmmen sjaltes til et annet adsorpsjonstårn under denne regenereringen for å gi en kontinuerlig operasjon. The saturated bed must be regenerated to remove the adsorbate in preparation for the next adsorption step. Normally, the main stream will be switched to another adsorption tower during this regeneration to provide a continuous operation.

Ifolge teknikkens stand kan regenereringen utfores på forskjellige måter hvor valget avhenger av tekniske og bkono- According to the state of the art, the regeneration can be carried out in different ways, the choice of which depends on technical and economic

miske betraktninger. Regenereringsmetoder har tidligere vært misc considerations. Regeneration methods have previously been

basert på det samme prinsippet - prosessbetingelsene rundt adsorbenten forandres til den som tilsvarer en meget lav likevekts-kapasitet. Generelt, jo storre forskjellen mellom likevekts-kapasiteten for adsorpsjon og regenerasjon, jo raskere og mer fullstendig er regenereringen. based on the same principle - the process conditions around the adsorbent are changed to that which corresponds to a very low equilibrium capacity. In general, the greater the difference between the equilibrium capacities for adsorption and regeneration, the faster and more complete the regeneration.

I typiske cykliske systemer fjernes adsorbatet fra molekylarsil-bedene ved å oppvarme og rense med en bæregass. Dette regenerer adsorbenten og forbereder den for den neste adsorpsjonssyklusen. Under regenereringen må tilstrekkelig varme være tilgjengelig til å heve adsorbentens, adsorbatets og kjelens temperatur pluss en ytterligere mengde for å fordampe væsken og kompensere fukte-varmen på molekylarsilens overflate. I de fleste praktiske konstruksjoner benyttes gasstemperaturer over adsorbatets koke-punkt for å oke hastigheten av varmetilforsel til systemet. In typical cyclic systems, the adsorbate is removed from the molecular sieve beds by heating and purging with a carrier gas. This regenerates the adsorbent and prepares it for the next adsorption cycle. During regeneration, sufficient heat must be available to raise the temperature of the adsorbent, adsorbate and boiler plus an additional amount to vaporize the liquid and compensate for the heat of wetting on the surface of the molecular sieve. In most practical designs, gas temperatures above the adsorbate's boiling point are used to increase the rate of heat input to the system.

Med hensyn til regenereringstemperaturer er det bedtemperaturen (molekylarsilbedets temperatur) som er kritisk. Bedtemperaturer i 200-300°C område benyttes vanligvis. With regard to regeneration temperatures, it is the bed temperature (molecular sieve bed temperature) that is critical. Bed temperatures in the 200-300°C range are usually used.

Etter regenerering reduserer en kjoleperiode molekylarsil-temperaturen til rundt 15-20°C over temperaturen for den be-handlede strommen. Dette blir vanligvis gjort ved å bruke gass-strbm som for oppvarming, men uten noen varmetilfbrsel. Den termiske metoden omfatter oppvarming til en temperatur hvorved adsorpsjonskapasiteten reduseres til et lavt nivå slik at adsorbatet forlater molekylarsiloverflaten og lett fjernes av en liten rensegass-strbm. Dette kan gjbres ved•operasjonstrykk eller ved et redusert trykk. After regeneration, a cooling period reduces the molecular sieve temperature to about 15-20°C above the temperature of the treated stream. This is usually done by using gas stoves as heating, but without any heat input. The thermal method involves heating to a temperature whereby the adsorption capacity is reduced to a low level so that the adsorbate leaves the molecular silicon surface and is easily removed by a small purge gas strbm. This can be done at operating pressure or at a reduced pressure.

"Pressure swing"-regenerasjonsmetoden baserer seg lignende påThe "pressure swing" regeneration method is based on a similar

å redusere adsorpsjonskapasiteten ved å senke trykket ved en praktisk talt konstant temperatur. to reduce the adsorption capacity by lowering the pressure at a practically constant temperature.

Ved en annen metode fjernes adsorbatet uten å endre temperaturen eller trykket ved gjennomfbring av en væske (flytende eller gass) som ikke inneholder noen adsorberbare molekyler og hvori adsorbatet er lbselig eller blandbart. In another method, the adsorbate is removed without changing the temperature or pressure by passing through a liquid (liquid or gas) which does not contain any adsorbable molecules and in which the adsorbate is soluble or miscible.

Å forandre temperatur eller trykk ved å fore en væske som inneholder en hby konsentrasjon av et adsorberbart molekyl kan også bevirke desorpsjon. P.g.a. denne hbye konsentrasjonen er disse molekylene i'stand til å fortrenge materialer som er forut adsorbert. I tilfelle av væsker blir den resulterende blandingen så adskilt ved destillasjon til et salgbart produkt med hoy ren-het og regenerasjonsvæsken (som blir brukt igjen). Changing the temperature or pressure by passing a liquid containing a high concentration of an adsorbable molecule can also cause desorption. Because of. At this high concentration, these molecules are able to displace materials that have previously been adsorbed. In the case of liquids, the resulting mixture is then separated by distillation into a salable product of high purity and the regeneration liquid (which is reused).

Regenerering, av et vått molekylarsilbed ved elektrolyse er omfattet i U.S. patent nr. 3.474.023 ved anvendelse av et lavt DC potensial for å utvikle H_ og 0^. Videre er anvendelse av hoyfrekvens elektrisk energi vist i U.S. patent nr. 3.359.707 Regeneration of a wet molecular sieve bed by electrolysis is covered in U.S. Pat. patent No. 3,474,023 using a low DC potential to develop H_ and O^. Furthermore, the use of high frequency electrical energy is shown in the U.S. patent No. 3,359,707

for å bevirke dielektrisk oppvarming av bedpartiklene.to effect dielectric heating of the bed particles.

Det er kjent at varmen for vannadsorpsjon er approksimativtIt is known that the heat of water adsorption is approximate

den samme som fordampningsvarmen. Regenerasjonsmetoder ifolge teknikkens stand konsumerer langt ut over dette for å gjenvinne adsorbatet. I betraktning av molekylarsiladsorpsjonens utstrakte bruk, spesielt ved lufttorkning, hydrokarbonforråd og industrigasser, foreligger et klart behov for en silregenererings-prosess som er rask og bkonomisk. the same as the heat of vaporization. Regeneration methods according to the state of the art consume far more than this to recover the adsorbate. In view of molecular sieve adsorption's extensive use, especially in air drying, hydrocarbon storage and industrial gases, there is a clear need for a sieve regeneration process that is fast and economical.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en forbedring i gass-torkningsapparatur som består av en gasspassasje med et inntak for gass som skal torkes og et uttak for torket gass og et bed for zeolitt-adsorbenten innen gasspassasjen mellom inntaket og utlopet. Forbedringen består av anordninger slik som et elek-_^trodepar for å fore en elektrisk strom gjennom adsorbentbedet. The present invention provides an improvement in gas drying apparatus which consists of a gas passage with an inlet for gas to be dried and an outlet for dried gas and a bed for the zeolite adsorbent within the gas passage between the inlet and the outlet. The improvement consists of devices such as an electrode pair for passing an electric current through the adsorbent bed.

Arrangementet er slik at strbmmen ligger ved en frekvens som er lav nok til å forebygge tilstrekkelig oppvarming av bedet til å fordampe adsorbert vann og er på en strbmtetthet lav nok til å utelukke hydrolyse av adsorbert vann. The arrangement is such that the strbm is at a frequency low enough to prevent sufficient heating of the bed to evaporate adsorbed water and is at a strbm density low enough to preclude hydrolysis of adsorbed water.

I en form av oppfinnelsen brukes den elektriske strbmmen som en fblestrbm for å fastslå endringer i bedets ledningsevne som en indikasjon på bkning av bedets fuktighetsinnhold, slik at der er In one form of the invention, the electrical current is used as a probe to determine changes in the conductivity of the bed as an indication of a change in the moisture content of the bed, so that there is

advarsel når bedets fuktighetsinnhold når et forutbestemt nivåwarning when the bed's moisture content reaches a predetermined level

og det er tid til å avbryte bedets adsorpsjonsfunksjon og til å regenerere bedet. I denne utforelsen av oppfinnelsen er de, til-veiebrakt anordninger for måling av lopejide strom som en indika-tor for bedets elektriske ledningsevne, anordninger påvirket av disse måleanordningene for å generere et signal som er representativt for bedets innhold av adsorbert vann og anordninger som reagerer på nevnte signal for å avbryte gass-strommen gjennom bedet ved et forutbestemt vanninnhold for metning. and it is time to interrupt the adsorption function of the bed and to regenerate the bed. In this embodiment of the invention, devices are provided for measuring lopeside current as an indicator of the electrical conductivity of the bed, devices are influenced by these measuring devices to generate a signal representative of the bed's content of adsorbed water and devices that react on said signal to interrupt the gas flow through the bed at a predetermined water content for saturation.

I en annen for av oppfinnelsen brukes den eléktriske strommenIn another aspect of the invention, the electric current is used

for å regenerere bedet. Vi har oppdaget at zeolitt-partiklene kan reaktiveres ved elektro-desorpsj on for å fjerne sorbert gass. Den nye elektro-desorpsjonsprosessen består av trinnene å begrense molekylarsilpartikelene belastet med sorbert gass mellom elektrodenepålegge et elektro-desorpsjonspotensial mellom elektrodene 5 og adskille desorbert gass fra molekylarsilen. Ved denne fremgangsmåten består molekylarsilen i det vesentlige av syntetisk krystallinsk alkalimetallaluminium-silikat av zeolitt-typen med en partikkelstbrrelse på minst rundt 1 fi. I den foretrukne utforelsesform ifolge oppfinnelsen, inneholder bedet pulveriserte zeolitt-partikler med en gjennomsnittlig partikkelstbrrelse på rundt 3u til 5 u eller sammenbundne partikler på rundt 100 u til 500 u stbrrelse. Systemet tilveiebringer også anordninger for å opprettholde en vesentlig konstant regenereringsstrbmtetthet gjennom bedet på rundt 0,01-100 ua/cm 2. Dette systemet er særlig anvendelig for regenerering av våte zeolitter. to regenerate the bed. We have discovered that the zeolite particles can be reactivated by electro-desorption to remove sorbed gas. The new electro-desorption process consists of the steps of confining the molecular sieve particles loaded with sorbed gas between the electrodes, imposing an electro-desorption potential between the electrodes 5 and separating desorbed gas from the molecular sieve. In this method, the molecular silicate essentially consists of synthetic crystalline alkali metal aluminum silicate of the zeolite type with a particle size of at least around 1 fi. In the preferred embodiment according to the invention, the bed contains powdered zeolite particles with an average particle size of about 3u to 5u or connected particles of about 100u to 500u size. The system also provides means for maintaining a substantially constant regeneration strbm density throughout the bed of about 0.01-100 ua/cm 2 . This system is particularly useful for the regeneration of wet zeolites.

Regenereringsstrommen kan være likestrbm eller vekselstrbmThe regeneration current can be direct current or alternating current

med en frekvens på opptil 10 3 Hz. Det etablerte elektriske feltet for regenereringen bor være minst 0,2 Kv/cm. with a frequency of up to 10 3 Hz. The established electric field for the regeneration must be at least 0.2 Kv/cm.

Utforelsen av oppfinnelsen,hvori strbmledning brukes for å påvise vannadsorpsjon og signalisere nbdvendigheten av regenerering, og utforelsen av oppfinnelsen hvori strbmledning kan benyttes for å utfore regenereringjkan kombineres i en enkel konstruksjon som illustrert i fig. 1 i de vedlagte tegninger. The embodiment of the invention, in which current conduction is used to detect water absorption and signal the necessity of regeneration, and the embodiment of the invention in which current conduction can be used to perform regeneration can be combined in a simple construction as illustrated in fig. 1 in the attached drawings.

I tegningene erIn the drawings are

Fig. 1 et blikk fra siden, delvis skåret vekk, av typisk elektro-desorpsj onsapparatur ifolge foreliggende oppfinnelse $ Fig. 2 er et kretsdiagram av et elektrisk kontrollsystem for en elektro-desorpsjonsprosess5Fig. 3 og 4 er skjematiske fremstillinger av alternative utfor-elser for regenerering^Fig. 5 er en grafisk plotning av adsorbert vann og motstandsevne mot strbmningstiden} Fig. 6 er en grafisk fremstilling av elektrisk motstandsevne og- fuktighetsinnhold for et molekylarsilbed^Fig. 7 er en utfbrelse for å fole forandring av fuktighetsinnholdet; og Fig 8 er en alternativ utfbrelsesform for å fole forandring av fuktighetsinnholdet. Fig. 1 is a side view, partially cut away, of typical electro-desorption apparatus according to the present invention $ Fig. 2 is a circuit diagram of an electrical control system for an electro-desorption process 5 Fig. 3 and 4 are schematic representations of alternative embodiments for regeneration^Fig. 5 is a graphical plot of adsorbed water and resistivity against straining time} Fig. 6 is a graphical representation of electrical resistivity and moisture content for a molecular sieve bed^Fig. 7 is an embodiment for sensing changes in moisture content; and Fig 8 is an alternative embodiment for sensing changes in the moisture content.

Molekylarsil-materialene består vesentlig av krystallinske, hydrerte metallaluminiumsilikater med et antall av uvanlige egenskaper. De viktigste typene av molekylarsiler er syntetisk fremstilt, men strukturene deres ligner nok på visse naturlige forekommende mineraler til å klassifiseres som zeolitter. The Molecular Sil materials consist essentially of crystalline, hydrated metal aluminum silicates with a number of unusual properties. The main types of molecular silicates are synthetically prepared, but their structures are similar enough to certain naturally occurring minerals to be classified as zeolites.

Skjbnt krystallstrukturen hos noen av molekylarsilene er tem-melig forskjellige (to typer, A og X er viktigst), avhenger deres betydning som kommersielle adsorbenter av det faktum at hver av krystallene inneholder seg imellom forbindende hulrom av enhetlig stbrrelse adskilt av trangere åpninger eller porer av tilsvarende ensartethet. Når det dannes er dette krystallinske nettverket fylt med vann, men med moderat oppvarming kan fuktigheten drives ut av hulrommene uten å endre krystallstrukturen. Dette levner hulrommene med sitt kombinerte overflate-område og porevolum klar for adsorpsjon av vann eller andre materialer. Denne prosessen for evakuering og gjenfylling av hulrommene kan gjentas i det uendelige under egnede betingelser. Although the crystal structure of some of the molecular silyls is quite different (two types, A and X being the most important), their importance as commercial adsorbents depends on the fact that each of the crystals contains interconnected cavities of uniform crystallinity separated by narrower apertures or pores of corresponding uniformity. When formed, this crystalline network is filled with water, but with moderate heating, the moisture can be driven out of the voids without changing the crystal structure. This leaves the cavities with their combined surface area and pore volume ready for adsorption of water or other materials. This process of evacuating and refilling the cavities can be repeated ad infinitum under suitable conditions.

Med molekylarsiler er nbyaktig prosesskontroll mulig fordi po-rene i det krystallinske nettverket er heller enhetlig enn av varierende dimensjoner slik tilfellet er med andre adsorbenter. Med dette store overflateområdet og porevolumet kan molekylarsilene utfore separasjoner av molekyler ved å bruke porenes ensartethet til differensiering på basis av molekylarstorrelse og konfigurasjon. With molecular sieves, close process control is possible because the pores in the crystalline network are uniform rather than of varying dimensions, as is the case with other adsorbents. With this large surface area and pore volume, the molecular sieves can perform separations of molecules by using the uniformity of the pores for differentiation based on molecular size and configuration.

Molekylarsiler er krystalline, metall.aluminiumsilikater med tredimensjonale nettverkstrukturer av silisiumoksyd og aluminum-oksyd-tetraédre . Denne meget enhetlige krystallinske struku-ren forer til molekylarsi1-egenskaper som gjor dem til utmer-kede torkemidler med en hoy kapasitet selv ved hoye temperaturer. Noen molekylarsiler har i tillegg til denne hoye adsorpsjonskapasiteten evnen til å indikere relativ fuktighet ved en fargeforandring som kan benyttes til å bestemme det punkt hvor reaktivering er nbdvendig. Molecular sieves are crystalline, metallic aluminum silicates with three-dimensional network structures of silicon oxide and aluminum oxide tetrahedra. This highly uniform crystalline structure leads to molecular-like properties that make them excellent desiccants with a high capacity even at high temperatures. In addition to this high adsorption capacity, some molecular sieves have the ability to indicate relative humidity by a color change which can be used to determine the point where reactivation is necessary.

De krystallinske metalialuminiumsilikatene har en tredimen-sjonal sammenbindende nettverkstruktur av silisiumoksyd og aluminiumoksyd-tetraedre . Tetraedrene er dannet av fire oksygenatomer som omgir et silisium eller aluminiumatom. The crystalline metallic aluminum silicates have a three-dimensional interconnecting network structure of silicon oxide and aluminum oxide tetrahedra. The tetrahedra are formed by four oxygen atoms surrounding a silicon or aluminum atom.

Hvert oksygen har to negative ladninger og hvert silisium har fire positive ladninger. Denne strukturen muliggjbr en andels-anordning som bygger opp tetraederet uniformt i fire retninger. Aluminiumstreverdighet forer til at aluminiumoksyd-tetræderet blir negativt ladet og trenger et ytterligere kation for å balansere systemet. Således har den endelige strukturen natrium, kalium, kalsium eller andre kationer i nettverket. Disse ladningene balanserende kationene er utbyttbare ioner Each oxygen has two negative charges and each silicon has four positive charges. This structure enables a cooperative arrangement that builds up the tetrahedron uniformly in four directions. Aluminum trinity causes the alumina tea tree to become negatively charged and need an additional cation to balance the system. Thus, the final structure has sodium, potassium, calcium or other cations in the network. These charge balancing cations are exchangeable ions

i zeolitt-strukturen.in the zeolite structure.

I den krystallinske strukturen kan opp til halvparten av de fireverdige silisiumatomene erstattes av treverdige aluminium-atomer. Zeolitter som inneholder forskjellige forhold av silisium til aluminiumioner er tilgjengelige så vel som forskjellige krystallstrukturer som inneholder forskjellige kationer . In the crystalline structure, up to half of the tetravalent silicon atoms can be replaced by trivalent aluminum atoms. Zeolites containing different ratios of silicon to aluminum ions are available as well as different crystal structures containing different cations.

I den mest vanlige kommersielle zeolitten, type A, er tetraedrene anordnet slik at det dannes et avskåret oktaeder med et silisium eller aluminiumtetraeder ved hvert punkt. Denne strukturen er kjent som et sodalittbur. In the most common commercial zeolite, type A, the tetrahedra are arranged to form a truncated octahedron with a silicon or aluminum tetrahedron at each point. This structure is known as a sodalite cage.

Når sodalittbur er anordnet i enkle kubiske former er resultatet et nettverk av hulrom med tilnærmet 11,5Å stbrrelse, som er tilgjengelig gjennom åpninger i alle seks sider. Disse åpningene er omgitt av 8 oksygenioner. Et eller flere utbyttbare kationer blokkerer også delvis sideflaten. I natriumformen tilveiebringer denne ringen av oksygenioner en åpning med 4,2Å i diameter inn til strukturens indre. Denne krystallstrukturen representeres kjemisk av den fblgende formel: When sodalite cages are arranged in simple cubic shapes, the result is a network of cavities with approximately 11.5 Å lattice, which are accessible through openings in all six sides. These openings are surrounded by 8 oxygen ions. One or more exchangeable cations also partially block the side surface. In the sodium form, this ring of oxygen ions provides a 4.2Å diameter opening into the interior of the structure. This crystal structure is represented chemically by the following formula:

Hydratiseringsvannet som fyller hulrommene under krystallisa-sjonen er lost bundet og kan fjernes ved moderat oppvarming. Rommene som forut ble opptatt av dette vannet kan gjenfylles ved adsorpsjon av et utall av gasser og væsker.. Antallet av vannmolekyler i strukturen (verdien av X) kan være så stort som 2 7. The hydration water that fills the cavities during crystallization is loosely bound and can be removed by moderate heating. The spaces previously occupied by this water can be refilled by adsorption of a myriad of gases and liquids. The number of water molecules in the structure (the value of X) can be as large as 2 7.

Natriumionene som er knyttet til aluminiumtetra.ederet. tenderer til å blokkere åpningene eller kan derimot hjelpe passasjen av molekyler med litt for stor stbrrelse ved sine elektriske ladninger. Fblgelig kan denne natriumformen av molekylsilen som kommersielt kalles 4A, betraktes som å ha enhetlige åpninger på omtrent 4Å diameter. The sodium ions attached to the aluminum tetrahedron. tends to block the openings or, on the other hand, can help the passage of molecules with a slightly too large resistance due to their electrical charges. Accordingly, this sodium form of the molecular sieve commercially called 4A can be considered to have uniform apertures of approximately 4Å diameter.

P.g.a. sine grunnleggende utbytningsegenskaper, kan zeolitter lett fremstilles med andre metaller som erstatter en del av natriumet. Because of. their basic yield properties, zeolites can be easily prepared with other metals that replace part of the sodium.

Blant de syntetiske zeolittene har to modifikasjoner funnet særlig anvendelse i industrien. Ved å erstatte en stor del av natrium med kaliumioner, dannes 3A molekylarsilen (med åpninger på rundt 3Å). Lignende, når kalsiumioner benyttes for utbytning dannes 5A (med tilnærmet 5Å åpninger). Krystallstrukturen av type X zeolitten er oppbygget ved å anbringe de grunnleggende sodalittburene i en tetraedrisk anordning (diamantstruktur) med brodannelse gjennom den seksled-dede oksygenatomringen. Disse ringene tilveiebringer en åpning på 9-10Å i diameter inn i strukturens indre. Den totale elektriske ladningen utbalanseres ved positivt ladet kation(er) som i type A strukturen. Den kjemiske formelen som betegner enhetscellen i type X molekylarsilen i natriumformen er vist nedenfor: Among the synthetic zeolites, two modifications have found particular application in industry. By replacing a large part of the sodium with potassium ions, the 3A molecular silene (with openings of around 3Å) is formed. Similarly, when calcium ions are used for exchange, 5A is formed (with approximately 5Å openings). The crystal structure of type X zeolite is built up by arranging the basic sodalite cages in a tetrahedral arrangement (diamond structure) with bridging through the six-membered oxygen atom ring. These rings provide an opening 9-10Å in diameter into the interior of the structure. The total electrical charge is balanced by positively charged cation(s) as in the type A structure. The chemical formula denoting the unit cell of type X molecular silane in the sodium form is shown below:

Som i tilfellet av type A krystaller kan hydreringsvann fjernes ved moderat oppvarming og hulrommene som dannes slik kan gjenfylles med andre væsker eller gasser. Verdien av X kan være så stor som 276. As in the case of type A crystals, water of hydration can be removed by moderate heating and the cavities thus formed can be refilled with other liquids or gases. The value of X can be as large as 276.

Et primært krav til enhver adsorbent er å besitte et stort over-flateområde pr. volumenhet. Dertil må overflaten være kjemisk inert og tilgjengelig for det onskede adsorbatet (ene). Fra et rent teoretisk synspunkt vil hastigheten hvorved molekylene kan adsorberes ved ellers slike faktorer avhenge av hastig- A primary requirement for any adsorbent is to have a large surface area per volume unit. In addition, the surface must be chemically inert and accessible to the desired adsorbate(s). From a purely theoretical point of view, the speed at which the molecules can be adsorbed by otherwise such factors will depend on the speed

heten, hvorved de kontakter overflaten av adsorbentpartiklenethe heat, whereby they contact the surface of the adsorbent particles

og hastighetenjhvorved de diffunderer inn i partiklene etter kontakt. Den ene eller den andre av disse faktorer kan være kontrollerende i en hvilken som helst gitt situasjon. En måte å oke hastigheten av masseoverfbringen på er i ethvert tilfelle å redusere, storrelsen av adsorbentpartiklene. and the rate at which they diffuse into the particles after contact. One or the other of these factors may be controlling in any given situation. One way to increase the rate of mass transfer is in any case to reduce the size of the adsorbent particles.

Skjont de syntetiske zeolitt-krystallene er relativt små, d.v.s. 0,1 ji til 10 p., kan disse mindre partiklene være sammenbundet eller agglomerert til storre former. Typiske kommersielle sfæriske partikler har en gjennomsnittlig sammenbundet partikkelstbrrelse på 100 u til 500 u (4 x 12 mesh). Andre molekylarsil-former som pastiller (1-3 mm diameter), Rashig-ringer, sadler etc. kan brukes for kontinuerlig sorpsjonsprosesser. De foretrukne molekylarsilmaterialene er type A, L, X og Y zeolitter eller blandinger av disse zeolittene med en gjennomsnittlig partikkelstbrrelse på rundt 1 u til 10 u for pulver eller 100 u 500 u for sammenbundne former. Although the synthetic zeolite crystals are relatively small, i.e. 0.1 ji to 10 p., these smaller particles may be bound together or agglomerated into larger forms. Typical commercial spherical particles have an average cohesive particle size of 100 µ to 500 µ (4 x 12 mesh). Other molecular sieve forms such as lozenges (1-3 mm diameter), Rashig rings, saddles etc. can be used for continuous sorption processes. The preferred molecular sieve materials are type A, L, X and Y zeolites or mixtures of these zeolites with an average particle size of about 1 µ to 10 µ for powders or 100 µ to 500 µ for bonded forms.

Under henvisning til fig. 1 på tegningen, er et væsketbrknings-apparat 10 med delvis utskjæring vist. Et vertikalt sylinderisk kar 12 utgjor et torkekammer. Væske som skal torkes innfores i kammer 12 gjennom væskeinnlopsanordninger som består av led-ningen 14 og T-forbindelsen 15. Sikten 18 er anbrakt i den nedre enden av karet 12 ved hjelp av en sirkulær ring 19. Sikten 18 kan være fremstilt av metall eller egnet materiale med tilstrekkelig styrke til å understotte et bed av dielektriske ab-sorbentpartikler 20 som zeolitt-molekylarsilpartikler. En konsentrisk metallelektrode 24 er fort gjennom karet 12 i kontakt med partikler 20. Elektrode 24 holdes i fast stilling av elektrisk isolert bossing 26 forbundet med T-forbindelsen 17. Elektroden 24 er operativt forbundet med kraftkilden 40 With reference to fig. 1 in the drawing, a liquid consumption apparatus 10 with a partial cutout is shown. A vertical cylindrical vessel 12 forms a drying chamber. Liquid to be dried is introduced into chamber 12 through liquid inlet devices consisting of the line 14 and the T-connection 15. The sieve 18 is placed at the lower end of the vessel 12 by means of a circular ring 19. The sieve 18 can be made of metal or suitable material of sufficient strength to support a bed of dielectric absorbent particles 20 such as zeolite molecular sieve particles. A concentric metal electrode 24 is quickly through the vessel 12 in contact with particles 20. Electrode 24 is held in a fixed position by electrically insulated bossing 26 connected to the T-connection 17. The electrode 24 is operatively connected to the power source 40

ved elektrisk ledning 41. Kraftkilden er forbundet med jord ved elektrisk ledning 42. by electrical wire 41. The power source is connected to earth by electrical wire 42.

Kar 12 kan være konstruert av et elektrisk ledende materiale slik som stål for å gi en veg for direkte kontakt med partikkelbedet 20. Karet 12 kan være forbundet med jord ved elektrisk ledning 44. Anordning for drenering av karet 12 kan fremskaf-fes ved væskeledningen 28 med ventilen 29 innebygget. Lednin-gen 14 er utstyrt med anordning, såsom en kontrollventil for å avbryte utlopsstrommen under regenereringen. Kammer 12 er forbundet med T-forbindelsen 17 til uttbmningsåpningen 16 Vessel 12 may be constructed of an electrically conductive material such as steel to provide a path for direct contact with the particle bed 20. Vessel 12 may be connected to earth by electrical line 44. Device for draining vessel 12 may be provided by liquid line 28 with valve 29 built-in. The line 14 is equipped with a device, such as a control valve, to interrupt the outlet current during the regeneration. Chamber 12 is connected by the T-connection 17 to the discharge opening 16

som er forbundet alternativt til en nedstrbms utnytning eller forbundet med atmosfæren under regenerering for å fjerne sor-batdamp. which is connected alternatively to a downstream utilization or connected to the atmosphere during regeneration to remove sorbate vapor.

Elektrodisorpsjonsregenereringsmetoden kan benyttes med enThe electrodesorption regeneration method can be used with a

torr rensegass som fores gjennom bedet under regenereringen, eller et vakuum kan opprettholdes ved egnede trykkforseglinger og ventiler i systemet. dry purge gas fed through the bed during the regeneration, or a vacuum can be maintained by suitable pressure seals and valves in the system.

Fig. 3 er en skjematisk fremstilling av en utfbrelsesform av konstruksjonen som viser parallelle faste elektrodeplater 12-24 Fig. 3 is a schematic representation of an embodiment of the construction showing parallel fixed electrode plates 12-24

i adskilte stillinger i direkte kontakt med partikkelbedet 20. Væske som skal torkes fores oppover gjennom bedet i en retning på tvers av strbmledningen gjennom elektrodene 12-24. in separate positions in direct contact with the particle bed 20. Liquid to be dried is fed upwards through the bed in a direction across the flow line through the electrodes 12-24.

En annen utforelsesform er vist skjematisk i fig. 4, hvori den nedre siktelektroden 12 og den ovre siktelektroden 24 er anbrakt i torkeren 10 som inneholder et bed av absorbent 20. Væsken strbmmer oppover i et bed i samme retning som strommen mellom elektrodene 12 og 24. Another embodiment is shown schematically in fig. 4, in which the lower screening electrode 12 and the upper screening electrode 24 are placed in the dryer 10 which contains a bed of absorbent 20. The liquid flows upwards in a bed in the same direction as the current between the electrodes 12 and 24.

Torkecellens konfigurasjon kan tilpasses til forskjellige pro-sesskrav. Stor gassgjennomforsel kan oppnås for mange proses-ser. Kondensasjon av vanndampi eller desorbert væske kan kreve en fallende væskestrom gjennom partikkelbedet til en drenerings-åpning som vist i fig. 1. I andre systemer fjernes den elektro-desorberte komponenten bare i dampfasen. The drying cell's configuration can be adapted to different process requirements. Large gas throughput can be achieved for many processes. Condensation of water vapor or desorbed liquid may require a falling liquid stream through the particle bed to a drainage opening as shown in fig. 1. In other systems, the electro-desorbed component is removed only in the vapor phase.

Karet 12 kan konstrueres av elektrisk isolerende materiale såsom polyvinylklorid (PVC), fenolisk nylon, akrylisk nylon, el-ler ABS-harpiks, glass, glassemaljert stål, eller opprullet fiberglass/harpiks. Hvor en kausal elektrode benyttes, kan skallet være metall eller metallbelagt. The vessel 12 can be constructed of electrically insulating material such as polyvinyl chloride (PVC), phenolic nylon, acrylic nylon, or ABS resin, glass, glass-enamelled steel, or rolled up fiberglass/resin. Where a causal electrode is used, the shell may be metal or metal-coated.

Elektroder kan være konstruert av sintret metallpulver, stål-ull , drillet karbon eller andre foraminbse elektrisk ledende materialer. Pulverisert sil kan omfattes av porost metall-sikt/ull elektrodestrukturer. Electrodes can be constructed of sintered metal powder, steel wool, drilled carbon or other foraminbse electrically conductive materials. Pulverized sieve can be comprised of porous metal sieve/wool electrode structures.

Den fysikalske tilstanden av bedet under torkingen av en væske" behover ikke være den samme som under elektrodesorpsjons-trinnet. Graden av sammenpressing kan variere stort innen systemets operasjonsgrenser. Under regenereringen bor zeolitt-partiklene holdes i en slik fysikalsk tilstand at elektrisi-teten tillates å stromme fra en forste elektrode til en annen elektrode gjennom en elektrisk veg fra partikkel til partikkel. Vanligvis er et tomromsvolum på mindre enn 50 volum% egnet The physical state of the bed during the drying of a liquid need not be the same as during the electrodesorption step. The degree of compaction can vary widely within the operating limits of the system. During the regeneration, the zeolite particles must be kept in such a physical state that the electricity is allowed to flow from a first electrode to a second electrode through a particle-to-particle electrical path Generally, a void volume of less than 50 vol% is suitable

for å. oppnå denne tilstanden. Lostpakket væskegjennomtrengelige molekylarsilbeder har en makroporbsitet eller tomromsvolum på rundt 30-40 volum%. Det antas at strbmningen av elektrisk strbm finner sted på partikkeloverflaten p.g.a. bevegeligheten til alkalimetallionene i den sorberte vannfasen. in order to.achieve this state. Loose-packed liquid-permeable molecular sieve beds have a macroporosity or void volume of around 30-40% by volume. It is assumed that the flow of electric current takes place on the particle surface due to the mobility of the alkali metal ions in the sorbed water phase.

En sammenligning av foreliggende metode for regenerering med en typisk metode for regenerering ifolge teknikkens stand, d.v.s. reaktivering, som innbefatter anvendelse av varme åpenbarer den effektive energibruken som oppnås ved den foreliggende metode. F.eks. er varmen for adsorpsjon og desorpsjon av vann som damp på type A natriummolekylarsil (NaA) rundt 1000 kalorier/g 1^0 ved 20°C. Den teoretiske desorpsjonsvarmen når vann desorberes i den flytende fasen kan beregnes som desorpsjonsvarmen minus fordampningsvarmen for vann, d.v.s. 1000 minus 540 eller rundt 460 kalorier/g. Fblgelig, i foreliggende metode hvor vann desorberes fra molekylarsilen vesentlig i form av vann, kan den minimale varme for regenerering teoretisk nå 460 kalorier/g. Imidlertid, er det i foreliggende metode observert at den nbd-vendige energi for å desorbere molekylært vann fra NaA med en rimelig hastighet er rundt 1 til .2 ganger desorpsjonsvarmen av- vann som damp, d.v.s. 1000-2000 kalorier/g f^O. A comparison of the present method of regeneration with a typical method of regeneration according to the state of the art, i.e. reactivation, which involves the application of heat reveals the efficient use of energy achieved by the present method. E.g. is the heat of adsorption and desorption of water as vapor on type A sodium molecular sieve (NaA) around 1000 calories/g 1^0 at 20°C. The theoretical heat of desorption when water is desorbed in the liquid phase can be calculated as the heat of desorption minus the heat of vaporization of water, i.e. 1000 minus 540 or around 460 calories/g. Accordingly, in the present method where water is desorbed from the molecular sieve substantially in the form of water, the minimum heat for regeneration can theoretically reach 460 calories/g. However, in the present method it has been observed that the nbd-reversible energy to desorb molecular water from NaA at a reasonable rate is about 1 to .2 times the heat of desorption of water as steam, i.e. 1000-2000 calories/g f^O.

Derimot er den nodvendige varmemengden for å desorbere vann via en konvensjonell oppvarmingsprosess som damp fra NaA lik desorpsjonsvarmen pluss den varmen som kreves til adsorbentbedet og desorbert vanndamp til en hoyere regenereringstempera-tur, hvorved desorpsjon vil foregå ved en fornuftig hastighet. In contrast, the amount of heat required to desorb water via a conventional heating process as steam from NaA is equal to the desorption heat plus the heat required for the adsorbent bed and desorbed water vapor to a higher regeneration temperature, whereby desorption will take place at a reasonable rate.

Det folgende typiske eksempel illustrerer klart energiinnspa-ringen som oppnås ved bruken av den foreliggende nye prosess. Det folgende antas: The following typical example clearly illustrates the energy savings achieved by the use of the present new process. The following is assumed:

En typisk adsorpsjonskolonne med en diameter på 183 cm og en A typical adsorption column with a diameter of 183 cm and a

6 3 6 3

hoyde på 305 cm og et volum på 8,02 x 10 cm vil inneholde 5,53 x 10<6>g NaA. Det er onsket å torke i luft til et dugg- height of 305 cm and a volume of 8.02 x 10 cm will contain 5.53 x 10<6>g of NaA. It is desired to air dry to a dew-

punkt på +10°C eller 3000 ppm I-^O. Det antas at for å oppnå luft med denne torrhetsgraden plasseres bedet på en adsorpsjons-syklus inntil 5% av dets metningskapasitet er oppnådd. Derfor er mengden H^O på bedet lik: point of +10°C or 3000 ppm I-^O. It is assumed that to obtain air with this degree of dryness, the bed is placed on an adsorption cycle until 5% of its saturation capacity is achieved. Therefore, the amount of H^O on the bed is equal to:

Hvis varmetapet ved utstråling og konveksjon under en typisk 2 til 4 timers regenereringssyklus neglisjeres, er mengden av nodvendig varme for å oppvarme NaA-et i bedet til 230°C fra 20° lik: If the heat loss by radiation and convection during a typical 2 to 4 hour regeneration cycle is neglected, the amount of heat required to heat the NaA in the bed to 230°C from 20° is equal to:

Desorpsjonsvarmen for vanndamp er lik: The heat of desorption for water vapor is equal to:

Den nodvendige varme for å heve temperaturen av vanndampen til regenereringstemperaturen er lik: The heat required to raise the temperature of the water vapor to the regeneration temperature is equal to:

Den totale nodvendige varmen for konvensjonell regenerering av bedet er summen av leddene (2) , (3) og (4) ovenfor eller The total required heat for conventional regeneration of the bed is the sum of terms (2), (3) and (4) above or

8 8

omtrent (5) 3,6 x 10 kal.about (5) 3.6 x 10 cal.

I motsetning til det ovenstående er det funnet at den nodvendige varme for å regenerere det samme bedet ved bruk av foreliggende nye metode er lik mellom en og to ganger adsorpsjons-varmen som flytende vann. Antatt at den nodvendige energi-mengden ved foreliggende prosess er to ganger adsorpsjonsvar-men av vanndamp, er nodvendig varmemengde for å regenerere bedet ifolge foreliggende prosess lik: In contrast to the above, it has been found that the heat required to regenerate the same bed using the present new method is equal to between one and two times the heat of adsorption as liquid water. Assuming that the required amount of energy in the present process is twice the heat of adsorption of water vapour, the required amount of heat to regenerate the bed according to the present process is equal to:

Sammenligning av verdien (5) ovenfor med (6) viser at energi-besparelsesfordelen oppnådd ifolge foreliggende teknikk kan Comparison of the value (5) above with (6) shows that the energy saving advantage achieved according to the present technique can

■ uttrykkes som folger:■ is expressed as follows:

D.v.s. foreliggende nye metode forbruker omtrent 1/3 av den nodvendige varme for å regenerere et molekylarsiltorkebed ved bruk av en standard-termisk reaktiveringsteknikk. I.e. the present new method consumes approximately 1/3 of the heat required to regenerate a molecular sieve drying bed using a standard thermal reactivation technique.

Fra det ovenstående fremgår det at fra et energi synspunkt er foreliggende metode for adsorbentregenerering flere ganger så effektiv som konvensjonelle termiske metoder. Enda viktigere, imidlertid, er at det fastslås at den nodvendige reaksjonstid for å oppnå regenerering ved foreliggende metode er flere ganger mindre enn den som kreves ved termiske anordninger. F.eks., i bedet ovenfor beskrevet er det funnet at det trengs rundt 3 timer for å oppnå tilfredsstillende regenerering ved 23£>°C. Ved å bruke- foreliggende teknikk er det beregnet at tilfredsstillende regenerering kan oppnås på så lite som 3 minutter. Disse raske regenereringstidene tillater bruken av mye mindre bed ved at storrelsen av bedene ikke lenger behers-kes av utstrakte reaktiveringstider. From the above, it appears that from an energy point of view the present method for adsorbent regeneration is several times as efficient as conventional thermal methods. Even more important, however, is that it is established that the necessary reaction time to achieve regeneration by the present method is several times less than that required by thermal devices. For example, in the bed described above, it has been found that about 3 hours are needed to achieve satisfactory regeneration at 23£>°C. By using the present technique, it is estimated that satisfactory regeneration can be achieved in as little as 3 minutes. These fast regeneration times allow the use of much smaller beds in that the size of the beds is no longer controlled by extended reactivation times.

Skjont mekanismen for elektrodesorpsjon av våte zeolitter ikke er fullt ut forstått, antas det at vann forst desorberes som en væske og fordampes fra en tynn elektrolyttfilm ved energien som trenger inn i filmen som varme under anvendelse av hoy spenning. Etter som vann fjernes fra partiklene ved desorpsjon og fordampning, oker bulkens spesifikke motstand. Although the mechanism of electrodesorption by wet zeolites is not fully understood, it is believed that water first desorbs as a liquid and evaporates from a thin electrolyte film by the energy penetrating the film as heat under the application of high voltage. As water is removed from the particles by desorption and evaporation, the specific resistance of the bulk increases.

Ved et forutbestemt fuktighetsinnhold som måles ved gassdugg-punkt, bedets ledningsevne, kraftforbruk eller andre anordninger, avsluttes, regenereringstrinnet og tbrkesyklusen fort-settes. At a predetermined moisture content measured at the gas dew point, the bed's conductivity, power consumption or other devices, the regeneration step and the drying cycle continue.

Disse data ble oppnådd ved å bruke poros duk #18 rustfrie skiveelektroder i et sylinderisk akrylplastror med et bed 3^2 cm i diameter og 28 cm lang. Partiklene var 4-5Å type x Davison Grade 714 zeolitt (8 x 12 mesh). Luftstrommen gjennom det pakkede bedet var 53 l/min. (STP) med et inntaksvanninnhold på 2500 ppm og et uttaksinnhold på rundt 2 ppm. Silen adsorberer rundt 6,8% B^ O pr. time under omgivelsesbetingelser. Elektriske målinger mellom adskilte endeelektroder ble foretatt ved bruk av et DC potensial på + 18,5 VDC anbrakt ved anoden i nedstromsstiIling. Det sterke oppsving i motstand på slutten av syklusen viser at bedet når fuktighetsmetning og krever regenerering. These data were obtained using poros duk #18 stainless disc electrodes in a cylindrical acrylic plastic tube with a bed 3^2 cm in diameter and 28 cm long. The particles were 4-5Å type x Davison Grade 714 zeolite (8 x 12 mesh). The air flow through the packed bed was 53 l/min. (STP) with an intake water content of 2500 ppm and an outlet content of around 2 ppm. The sieve adsorbs around 6.8% B^O per hour under ambient conditions. Electrical measurements between separated end electrodes were made using a DC potential of + 18.5 VDC placed at the anode in the downstream configuration. The strong rise in resistance at the end of the cycle shows that the bed is reaching moisture saturation and requires regeneration.

Ved å pålegge en spenningsgradient på rundt 4000 VDC/cm påBy imposing a voltage gradient of about 4000 VDC/cm on the

bedet blir det regenerert på rundt 30-60 sekunder.the bed, it is regenerated in around 30-60 seconds.

I fig. 6 er en plotting av elektrisk spesifikk motstand.som•funk-sjon av fuktighetsinnholdet gitt for to forskjellige celle-konfigurasjoner. Kurve A viser sammenhengen for ende-til-endeelektroder (fig. 4) sammenlignet med senter-stav-bur-elektroder (fig. 1). In fig. 6 is a plot of electrical resistivity as a function of moisture content given for two different cell configurations. Curve A shows the relationship for end-to-end electrodes (Fig. 4) compared to center-rod-cage electrodes (Fig. 1).

I det folgende refereres til den utfbrelsesform av oppfinnelsen, hvori den elektriske strommen fores gjennom adsorbentbedet for å påvise endring i ledningsevnen som en indikasjon på okning av fuktighetsinnholdet og dermed signalet for nød-vendigheten av regenerering eller initiere regenerering. In the following, reference is made to the embodiment of the invention, in which the electric current is passed through the adsorbent bed to detect a change in the conductivity as an indication of an increase in the moisture content and thus the signal for the necessity of regeneration or to initiate regeneration.

Mens måleelektrodene kan være fullstendige med regenererings-elektroder, kan et separat sett anbringes for hver oppgave som vist i fig. 7. Elektroder 12A og 24A er forbundet med en hoyspenningskilde med vekselstrom 40A som frembringes som svar på et signal avledet fra en DC strbm mellom den foraminbse sikten som måler elektrodene 12B og 24B. Målestrommen er parallell til væskestrommen, mens regenereringsstrbmmen går på tvers. Det er klart at disse funksjonene kan ombyttes. While the measuring electrodes may be complete with regeneration electrodes, a separate set may be provided for each task as shown in fig. 7. Electrodes 12A and 24A are connected to a high voltage source of alternating current 40A which is produced in response to a signal derived from a DC strbm between the foraminal sieve measuring electrodes 12B and 24B. The measurement flow is parallel to the liquid flow, while the regeneration flow is transverse. Obviously, these functions are interchangeable.

Den samme kilde for elektrisk energi kan benyttes for både fuktighetsmåling og regenerering. Siden 1/2 til 1 minutt eller lenger normalt trengs ved full kraft for å reaktivere et fuktighetsbelagt bed, kan en kort hbyspenningspuls benyt- The same source of electrical energy can be used for both humidity measurement and regeneration. Since 1/2 to 1 minute or longer is normally needed at full power to reactivate a moisture-coated bed, a short high voltage pulse can be used

tes for fuktighetsmålinger uten vesentlig oppvarming av bedet.is used for moisture measurements without significant heating of the bed.

F. eks. ble i et provet tilfelle en kilde på 20 KV-DC pålagtFor example was in a tested case a source of 20 KV-DC imposed

en molekylarsilbed under tbrkesyklusen for å måle avlednings-strbm. a molecular sieve bed during the tbrke cycle to measure the derivative strbm.

Et typisk integralelektrodesystem er vist i fig. 8, hvori en regenereringstype av molekylarsilapparatur bestående av elektrisk isolert kar 10 omfatter et molekylarsilbed. Adskilte elektroder 12 og' 24 er forbundet til kraftkilden 40. Et amperemeter forbundet i serie måler den elektriske strommen og frembringer et signal representativt for fuktighetsinnholdet i de pakkede partiklene mellom elektrodene. Et kontrollsystem, vist i blokk-diagram, reagerer på dette signalet ved å operere en ventil for å avbryte prosess-strommen under regenereringen. Under kom-mando av kontrollsystemet kan kraftkilden operers til å pålegge fullt regenereringspotensial over bedet gjennom elektrodene tilstrekkelig til å bevirke regenerering. Under denne delen av syklusen kan en rensegass eller vakuum pålegges karet 12. A typical integral electrode system is shown in fig. 8, in which a regeneration type of molecular sieve apparatus consisting of electrically insulated vessel 10 comprises a molecular sieve bed. Separate electrodes 12 and 24 are connected to the power source 40. An ammeter connected in series measures the electric current and produces a signal representative of the moisture content of the packed particles between the electrodes. A control system, shown in block diagram, responds to this signal by operating a valve to interrupt the process flow during the regeneration. Under command of the control system, the power source can be operated to impose full regeneration potential across the bed through the electrodes sufficient to effect regeneration. During this part of the cycle, a purge gas or vacuum can be applied to the vessel 12.

Når amperemetersignalet indikerer at fuktigheten er blitt fjer-net til det onskede nivå, initierer kontrollsystemet torkesyk-lusen og forer kraftkilden tilbake til en folemodulus. When the ammeter signal indicates that the moisture has been removed to the desired level, the control system initiates the drying cycle and returns the power source to a coil modulus.

Aktiverings- eller regenereringssyklusen kan kontrolleresThe activation or regeneration cycle can be controlled

eller avsluttes ved forutinnstilte timer, duggpunktmålinger i utlbpet av rensegassen, elektrisk motstandssignal i bedet, forbruk av regenereringsenergi eller annet. or terminated by preset times, dew point measurements in the outlet of the cleaning gas, electrical resistance signal in the bed, consumption of regeneration energy or other.

Den fuktighetsmålende strbmmen kan være en kontinuerlig bblge eller en avbrutt pulserende type strbm. Pulsfrekvens og varig-het så vel som spenning kan. for å forbinde den fuktighetsmålende kretsen med andre funksjoner av kontrollsystemet velges. Sekvensinnstilling av regenereringsutstyret og væskebehand-lingsutstyr kan kontrolleres ved en sentral kontrollmodulus eller på linjen prosesskomputer. Disse funksjonene velges i overensstemmelse med prosessens krav. The moisture-measuring current can be a continuous bulb or an interrupted pulsating type of current. Pulse rate and duration as well as voltage can. to connect the humidity measuring circuit with other functions of the control system is selected. Sequence setting of the regeneration equipment and liquid treatment equipment can be controlled by a central control module or on-line process computer. These functions are selected in accordance with the requirements of the process.

Det skal forstås at visse elementer i apparaturen kan utfore flere funksjoner^f.eks. kan elektrodene for måling av bedets fuktighet også brukes for hbyspenningsregenerering av bedet. Dette kan kreve at kraftkilden sjaltes på en kjent måte. It should be understood that certain elements of the equipment can perform several functions^e.g. the electrodes for measuring the bed's moisture can also be used for high-voltage regeneration of the bed. This may require the power source to be switched in a known manner.

Den fuktighetsmålende strbmmen kan selv frembringe det repre-sentative signalet for fuktighetsinnholdet eller et overfbr-ingsamperemeterinstrument kan omforme denne strbmmen til et onsket elektrisk, mekanisk eller væskesignal for å representere verdien. Signalet sammenlignes med en forutbestemt verdi for å igangsette regenereringssyklusen for periodisk fjerning av vann fra molekylarsilbedet. The moisture measuring current itself can produce the representative signal of the moisture content or a transfer ammeter instrument can transform this current into a desired electrical, mechanical or liquid signal to represent the value. The signal is compared to a predetermined value to initiate the regeneration cycle for periodic removal of water from the molecular sieve bed.

Ved å bruke direkte lavfrekvens (0-1000 Hz) elektrisk energiBy using direct low frequency (0-1000 Hz) electrical energy

for fjerning av absorbatet, kan regenereringen utfores i et tidsrom som er en meget liten del av den tid det tar å belade molekylarsilen under sorpsjonssyklusen. Mens et typisk gass-torkesystem kan kreve mer enn 2 timer for å nå fuktighetsinnholdet (break point), kan den samme mengde vann fjernes fra torkemidlet i rundt 1 minutt eller mindre, hvilket gir en regenerasjonstid på mindre enn 1% av sorpsjonstiden. for the removal of the absorbate, the regeneration can be carried out in a time which is a very small fraction of the time it takes to load the molecular sieve during the sorption cycle. While a typical gas drying system may require more than 2 hours to reach the moisture content (break point), the same amount of water can be removed from the desiccant in about 1 minute or less, giving a regeneration time of less than 1% of the sorption time.

I fig. 4 er gitt en plot av elektrisk spesifikk motstand som funksjon av fuktighetsinnholdet for to forskjellige cellekonfigera-sjoner. Dataene for kurve A ble oppnådd ved å bruke en poros sikt £ 18 av rustfrie skiveelektroder i et sylinderisk akryl-plastrbr med et bed 3,2 mm i diameter og 28 cm langt. Partiklene var av 4-5Å typen x Davison Grade 714 zéolitt (8 x 12 mesh). Luftstrommen gjennom det pakkede bedet var 53 l/min In fig. 4 is a plot of electrical specific resistance as a function of moisture content for two different cell configurations. The data for curve A was obtained using a porous sieve £18 of stainless disc electrodes in a cylindrical acrylic plastic tube with a bed 3.2 mm in diameter and 28 cm long. The particles were of 4-5Å type x Davison Grade 714 zeolite (8 x 12 mesh). The air flow through the packed bed was 53 l/min

(STP) med et vanninnhold i innlopet på 2500.,ppm og et utlops-innhold på rundt 2 ppm. Silen adsorberer rundt 6,8% H^0 pr. (STP) with a water content in the inlet of 2,500 ppm and an outlet content of around 2 ppm. The sieve adsorbs around 6.8% H^0 per

time under omgivelsesbetingelser. Elektriske målinger mellom adskilte endeelektroder ble foretatt ved å bruke et DC potensial på + 18,5 VDC som var pålagt anoden i nedstromsstilling. Oppsvinget i motstandsevne:;.viser at bedet når fuktighetsmetning og krever regenerering. .Kurve B viser sammenhengen mellom sentrerte stav-bur-elektroder som fremstilt i fig. 1. hour under ambient conditions. Electrical measurements between separated end electrodes were made using a DC potential of + 18.5 VDC applied to the anode in the downstream position. The increase in resistance:;.shows that the bed is reaching moisture saturation and requires regeneration. .Curve B shows the connection between centered rod-cage electrodes as shown in fig. 1.

Claims (12)

1. Gasstbrkeapparatur som består av en gasspassasje med et inntak for gass som skal torkes, et uttak for torket gass, et bed av zeolitt-adsorbent anbrakt i gasspassasjen mellom inntaket og uttaket og karakterisert ved anoder som er anbrakt for å fore en elektrisk strom gjennom adsorbentbedet med en frekvens som er lav nok til å utelukke oppvarming av bedet tilstrekkelig til å fordampe adsorbert vann og ved en strømtetthet lav nok til å utelukke hydrolyse av adsorbert vann.1. Gas processing apparatus which consists of a gas passage with an inlet for gas to be dried, an outlet for dried gas, a bed of zeolite adsorbent placed in the gas passage between the inlet and the outlet and characterized by anodes which are placed to conduct an electric current through the adsorbent bed at a frequency low enough to preclude heating of the bed sufficient to vaporize adsorbed water and at a current density low enough to preclude hydrolysis of adsorbed water. 2. Apparatur ifolge krav 1, karakterisert ved at nevnte elektrodeanordning er anordnet for å pålegge et elektrisk felt med frekvens 0-10 3Hz ved en potensial gra-dient på minst 0,2 Kv/cm og å opprettholde en strbmtetthet på 0,01-100 ua/cm <2> .2. Apparatus according to claim 1, characterized in that said electrode device is arranged to impose an electric field with a frequency of 0-10 3Hz at a potential gradient of at least 0.2 Kv/cm and to maintain a current density of 0.01- 100 ua/cm <2> . 3. Apparatur ifolge krav 2, karakterisert ved en anordning som en mettet kjernereaktor for okning av spenningen etter som bedet befris for adsorbert vann under regenereringen slik at en hovedsakelig konstant stromtetthet opprettholdes for desorpsjon.3. Apparatus according to claim 2, characterized by a device such as a saturated core reactor for increasing the voltage after which the bed is freed of adsorbed water during the regeneration so that an essentially constant current density is maintained for desorption. 4. Apparatur ifolge krav 1-3, karakterisert ved en ledning (27) og ventil (28) for vekkdrenering av flytende vann som er desorbert av den elektriske strommen som fores mellom elektrodene.4. Apparatus according to claims 1-3, characterized by a line (27) and valve (28) for draining away liquid water that is desorbed by the electric current that is fed between the electrodes. 5. Apparatur ifolge krav 1 og 2 karakterisert ved (1) anordning for kontroll av strbmmen som fores gjennom bedet mellom elektrodene og (2) anordning for gene-rering av et signal som indikerer at innholdet av adsorbert vann har nådd et forutbestemt nivå når nevnte strbm når et forutbestemt nivå som folge av bket elektrisk ledningsevne i bedet.5. Apparatus according to claims 1 and 2 characterized by (1) device for controlling the current that is fed through the bed between the electrodes and (2) device for generating a signal indicating that the content of adsorbed water has reached a predetermined level when said strbm reaches a predetermined level as a result of increased electrical conductivity in the bed. 6. Apparatur ifolge krav 4, karakterisert ved anordninger for å stoppe gass-strommen gjennom bedet som folge av nevnte signal og anordninger for å igangsette en regenereringsstrom mellom nevnte elektroder når gass-stommen stoppes.6. Apparatus according to claim 4, characterized by devices for stopping the gas flow through the bed as a result of said signal and devices for initiating a regeneration current between said electrodes when the gas flow is stopped. 7. Metode for å regenerere vanndamp adsorbert på et bed av zeolitt-adsorbent i apparatur ifolge krav 1 ved å fore en elektrisk strom gjennom bedet, karakterisert ved at der etableres et elektrisk felt med en frekvens mindre enn 10 3 Hz for å unngå dielektrisk oppvarming av bedet og en stromtetthet på 0,01-100 ua/cm 2 for å unngå elektrolyse av adsorbert vann, og en spenningsgradient på minst 0,2 Kv/sm, hvorved adsorbert vann desorberes som flytende, molekylært vann.7. Method for regenerating water vapor adsorbed on a bed of zeolite adsorbent in apparatus according to claim 1 by passing an electric current through the bed, characterized in that an electric field is established with a frequency less than 10 3 Hz to avoid dielectric heating of the bed and a current density of 0.01-100 ua/cm 2 to avoid electrolysis of adsorbed water, and a voltage gradient of at least 0.2 Kv/cm, whereby adsorbed water is desorbed as liquid, molecular water. 8. Metode ifolge krav 7, karakterisert ved at det desorberte vann dreneres vekk ..som væske eller fordampes og bæres vekk av en rensegass.8. Method according to claim 7, characterized in that the desorbed water is drained away as a liquid or evaporated and carried away by a cleaning gas. 9.. Metode for å fjerne vanndamp fra en gass ved å passere gassen gjennom et bed av zeolitt-adsorbent i apparatur ifolge krav 1 som selektivt adsorberer vanndamp fra gassen inntil bedet har nådd et forutbestemt nivå av adsorbert vann, og så avbryte gass-strommen og regenerere bedet ved å fjerne adsorbert vann, karakterisert ved at (a) en elektrisk strom fores gjennom bedet mens gassen strbmmer gjennom det og kontrolleres som et mål.for bedets elektriske ledningsevne som oker med bkende vanninnhold, (b) et signal gene-reres når nevnte ledningsevne når et forutbestemt nivå og (c) gass-strbmmen avbrytes og regenereringen påbegynnes som folge av nevnte signal.9.. Method for removing water vapor from a gas by passing the gas through a bed of zeolite adsorbent in apparatus according to claim 1 which selectively adsorbs water vapor from the gas until the bed has reached a predetermined level of adsorbed water, and then interrupts the gas flow and regenerating the bed by removing adsorbed water, characterized in that (a) an electric current is passed through the bed while the gas flows through it and controlled as a measure for the electrical conductivity of the bed which increases with increasing water content, (b) a signal is generated when said conductivity reaches a predetermined level and (c) gas flow is cut off and regeneration is started in response to said signal. 10. Metode ifolge krav 8, karakterisert ved at elektrodeanordningen for levering av nevnte .strom hvis bkning kontrolleres som et mål på bkende ledningsevne hos bedet,også brukes for å etablere en regenererende strom med hovedsakelig konstant stromtetthet.10. Method according to claim 8, characterized in that the electrode device for delivery of said current, the bending of which is controlled as a measure of bending conductivity of the bed, is also used to establish a regenerating current with essentially constant current density. 11. Integralt fuktighetsmålende og fuktighetsdesorberende system for utforelse av prosessen i krav 10 som består av et kar som inneholder zeolitt-adsorbent, karakterisert ved elektroder i kontakt med de pakkede zeolitt-torkepartiklene i karet; anordning for måling av strbmmen mellom elektrodene 5 og anordninger som reagerer på måleanordningen for å fore elektrisk regenereringsstrom mellom elektrodene, hvor stromraen er tilstrekkelig til å fjerne fuktighet fra de pakkede partikler som væskeformig, molekylært vann.11. Integral moisture measuring and moisture desorbing system for carrying out the process in claim 10 which consists of a vessel containing zeolite adsorbent, characterized by electrodes in contact with the packed zeolite drying particles in the vessel; device for measuring the current between the electrodes 5 and devices that respond to the measuring device to supply electrical regeneration current between the electrodes, the current being sufficient to remove moisture from the packed particles such as liquid, molecular water. 12. System ifolge krav 11, karakterisert ved en mettet kjernereaktoranordning som er slik forbundet at den■kontrollerer den elektriske kraftforsyningen til elektrodene, hvorved regenereringsstrommen opprettholdes på hovedsakelig konstant stromtetthet, mens adsorbentbedet torkes og får stbrre spesifikk motstand.12. System according to claim 11, characterized by a saturated core reactor device which is connected in such a way that it controls the electrical power supply to the electrodes, whereby the regeneration current is maintained at a substantially constant current density, while the adsorbent bed is dried and acquires a higher specific resistance.