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WO2010054846A1 - Device and method for adsorptive separation of a gas flow - Google Patents

Device and method for adsorptive separation of a gas flow Download PDF

Info

Publication number
WO2010054846A1
WO2010054846A1 PCT/EP2009/008158 EP2009008158W WO2010054846A1 WO 2010054846 A1 WO2010054846 A1 WO 2010054846A1 EP 2009008158 W EP2009008158 W EP 2009008158W WO 2010054846 A1 WO2010054846 A1 WO 2010054846A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
adsorbent
adsorption
gas stream
gas
separated
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/008158
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Bongartz
Original Assignee
Donaldson Filtration Deutschland Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Donaldson Filtration Deutschland Gmbh filed Critical Donaldson Filtration Deutschland Gmbh
Publication of WO2010054846A1 publication Critical patent/WO2010054846A1/en

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/047—Pressure swing adsorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/26—Drying gases or vapours
    • B01D53/261—Drying gases or vapours by adsorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/80—Water

Definitions

  • the invention relates to an apparatus and a method for adsorptive separation of a gas stream and in particular an adsorption dryer for drying a gas.
  • Adsorption dryers generally serve to remove moisture from a gas, and in particular a compressed gas such as e.g. Remove compressed air.
  • a compressed gas such as e.g. Remove compressed air.
  • a compressor draws in ambient air and compresses it.
  • the compression of the sucked ambient air leads to a moisture supersaturation of the compressed air.
  • Part of this moisture condenses in the aftercooler of the compressor and is discharged via separation systems from the compressed air system.
  • the cooling of the compressed air in the piping system between the compressor and the consumer results in further formation of condensate. In the subsequent uses of the compressed air, this can lead to negative concomitant phenomena that result in high maintenance or quality losses.
  • Applications that place high demands on the purity of the compressed air such as applications in the food industry, the pharmaceutical industry or in semiconductor technology therefore require additional systems for drying the compressed air, which is usually between the aftercooler of the compressor and the
  • Consumer network are integrated into the compressed air system. These drying systems serve to feed the compressed air almost moisture-free into the compressed air system.
  • Known adsorption dryers generally have two containers in which
  • Desiccant (adsorbent), often in the form of a bed, is arranged.
  • the two Containers are connected by conduits parallel to each other and to the inlet of the gas to be dried and the outlet of the dried gas, respectively.
  • the flow path of the gas is controlled by valves.
  • the control of the valves is handled by a control unit.
  • the control of the valves is designed so that always a container is traversed by the gas to be dried. In this, the gas is dried by means of the adsorbent in the container. In this phase, this container is thus in an adsorption phase.
  • the other container is flowed through in the opposite direction by a portion of the dried gas in order to dry and thus regenerate the desiccant previously used as an adsorbent.
  • This container is thus in the regeneration phase.
  • the desiccant is dried without external supply of heat energy, ie only by a partial flow of the pre-dried gas, it is a so-called cold regeneration.
  • it is necessary to control the valves in the inlet and outlet lines so that the container, which was previously in the adsorption phase, is regenerated and the container, which was previously regenerated, now is used for drying the gas.
  • the regeneration of the container is carried out by a branched off from the flow of the dried gas substream.
  • the branching of this partial flow is usually carried out by means of a throttling element, e.g. a throttle valve, by which the amount of the partial flow is regulated, at the same time the (regeneration) gas is lowered to the pressure prevailing in the container provided for the regeneration pressure level. Due to the pressure release of the throttling element, e.g. a throttle valve, by which the amount of the partial flow is regulated, at the same time the (regeneration) gas is lowered to the pressure prevailing in the container provided for the regeneration pressure level. Due to the pressure release of the
  • Regeneration gas above the throttle valve cools this off. This results in that at least the part of the adsorbent, which is first passed through by the regeneration gas, cools considerably. This can have a significant effect on the function of the adsorbent in both the subsequent adsorption phase. Cold adsorbent can not be effectively regenerated, so that usually one
  • Residual loading with moisture is maintained. This means that in order to ensure effective adsorption, the proportion of residual charge must be compensated by additional adsorbent. However, this can lead to an increase in production and maintenance costs.
  • the invention therefore an object of the invention to provide an improved device for adsorptive separation of a gas stream.
  • a device should be specified, which can be produced and / or operated more economically.
  • the basic idea of the invention is to use the gas stream to be separated, which regularly has a relatively high temperature, in order to preheat the adsorbent before the gas stream is passed through it for separation.
  • An apparatus for the adsorptive separation of a gas stream accordingly has at least one adsorption container which is filled with an adsorbent and also feeds and discharge conduits, via which the gas stream to be separated is passed through the adsorbent for separation in an adsorption phase and over the adsorbent Regeneration phase of the adsorption is passed a portion of the separated gas stream for regeneration of the adsorbent, wherein at least one guide channel is provided, via which the gas stream to be separated before separating along the
  • Adsorbent is passed to heat this.
  • the inventive design of a device for adsorptive separation of a gas has two significant advantages.
  • the cold regeneration gas strikes a warmer adsorbent in a subsequent regeneration phase in which, in addition, smaller amounts of water vapor are adsorbed.
  • the higher temperature level of the adsorbent provides a higher level of regeneration energy, thereby increasing regeneration efficiency.
  • This causes a lower residual charge remains on the adsorbent compared to the known methods.
  • a smaller amount of adsorbent can be used, which in particular production and maintenance costs can be reduced, or the proportion of the regeneration gas, which is diverted from the gas stream, can be made smaller.
  • the inventive heat transfer from the gas to be separated to the adsorbent during the adsorption phase causes the gas to be separated to be cooled.
  • the gas can absorb only a small proportion of the element to be separated, for example water vapor, with the remaining portion condensing out and passing through the membrane before it is actually separated
  • Adsorbent can be removed from the device. Since a smaller proportion of, for example, water vapor must be absorbed by the adsorbent, in turn, the amount of adsorbent used can be reduced. Accordingly, the production and maintenance costs are reduced. - A -
  • the device according to the invention is consequently characterized by a considerably better economy both during production and during operation.
  • the device according to the invention is particularly suitable for separating water vapor from a gas (for example compressed air), i. for drying a gas or for selective separation of gas mixtures under pressure by means of pressure swing adsorption (PSA).
  • a gas for example compressed air
  • PSA pressure swing adsorption
  • the adsorbent may preferably be provided to provide one or more guide tubes, which are arranged so that they are surrounded by the adsorbent, which may be present for example as a bed within the adsorption.
  • the adsorption can be cylindrical, with a centrally disposed therein guide tube, which may for example also have a circular cross-section.
  • Guide tube is characterized by a good heat transfer from the gas to be separated on the adsorbent and is also easy to produce by the simple structure. Furthermore, one or more heat-conducting sheet (s) for improving the heat transfer can be arranged on the guide tube (s).
  • the jacket of / the guide tube / e of a thermally highly conductive material such as a metallic material and in particular steel, copper, etc to train.
  • a part of the separated elements (eg water vapor) may condense, may further be preferred to provide a drainage nageaji for collecting and / or discharging the Condensate is provided.
  • a muffler through which the gas flow after regeneration is dissipated.
  • the basic structure and function of such a silencer are known from the prior art.
  • the silencer can furthermore be provided to arrange it between these adsorption containers in the case of a device which has at least two adsorption containers.
  • the adsorption containers arranged around the muffler reduce acoustic emission to the outside, in particular in the case of a loose fill of the adsorbent disposed therein. If sufficient, the entire sound-absorbing function of the muffler in the shield can be justified by the adsorption.
  • the invention further relates to an adsorption container with adsorbent for use in a device according to the invention.
  • the adsorption container according to the invention is characterized by at least one guide tube for passing a gas with the aim of heating the adsorbent.
  • the jacket of the guide tube (s) can be constructed of a thermally highly conductive material. Furthermore, one or more sauceleitbleche be present, which can improve the heat transfer.
  • the adsorption container according to the invention may further comprise guide elements, by means of which the gas stream is deflected after it leaves the guide tube and for subsequent passage of the adsorbent with the aim of separating the gas stream.
  • guide elements for the gas adsorbent container can be easily integrated into a device according to the invention, whereby in particular the maintenance costs can be reduced.
  • the gas is passed through the adsorbent for adsorptive separation and the adsorbent is subsequently regenerated by passing a portion of the separated gas through the adsorbent
  • the gas stream to be separated is guided along the adsorbent before being separated in order to heat it.
  • FIG. 1 shows a device according to the invention for drying compressed air in a schematic sectional view.
  • FIG. 2 shows the apparatus of FIG. 1 with a representation of the flow course in the adsorption phase of a first adsorption container;
  • Fig. 3 shows the device of Fig. 1 with a representation of the flow in the
  • FIG. 4 shows the device of FIG. 1 with a representation of the course of flow in the pressure relief of the first adsorption container after its adsorption phase
  • Fig. 5 shows the device of Fig. 1 with a representation of the flow path in the regeneration phase of the first adsorption vessel.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of an adsorption dryer according to the invention for drying compressed air.
  • This has in a housing 1, two adsorption vessel 2a, 2b, which are filled with an adsorbent.
  • the two adsorption containers 2a, 2b are provided with a compressed air inlet 3 for a compressed air inlet 3 for the compressed air to be dried and a compressed air outlet 4 for the dried compressed air.
  • a plurality of valves are integrated, can be switched by each one of the adsorption in the adsorption mode and the other in the regeneration mode.
  • FIG. 2 shows the course of the compressed air when the first of the adsorption containers 2a is in the adsorption phase.
  • the compressed air to be dried is fed to the adsorption dryer via the compressed air inlet 3 and passed through the open switching valve 5a of the first adsorption vessel 2a in a guide tube 6a, which is centrally located within the adsorbent 2a and surrounded by the adsorbent present in a bed.
  • the compressed air to be dried which has a relatively high temperature level, flows through the guide tube 6a, thermal energy being transferred from the compressed air to the adsorbent surrounding the guide tube via the jacket of the guide tube 6a.
  • the heat transfer is greatest in the upper area of the adsorption tank 2a, because there the temperature difference is highest. After the compressed air has emerged from the guide tube 6a again, this is deflected and passed through the adsorbent.
  • the compressed air is dried because the water vapor contained in the compressed air is bound by the hydrophilic adsorbent. After the now dried compressed air has flowed out of the adsorbent again, this is discharged via a check valve 7a and the compressed air outlet 4 or transferred into the compressed air circuit, as shown in FIG. 3 for the second adsorption.
  • Check valve 7b which is switched in the opposite direction, prevents an uncon-controlled entry of dried compressed air into the compressed air circuit of the second adsorption vessel 2b.
  • the switching valves 5a, 5b are switched via a controller so that one of the adsorption containers is always in the adsorption phase while the other one is
  • Adsorption is regenerated. This is not shown in the figures for reasons of clarity.
  • FIG. 4 shows how the first adsorption vessel 2a is depressurized during the transition from the adsorption to the regeneration phase. This will be the first
  • Adsorption vessel 2a which still has a pressure level due to the previously carried out adsorption, which substantially corresponds to the pressure level of the supplied compressed air, connected via an openable regeneration valve 8a with the atmosphere.
  • condensate that has accumulated during the adsorption phase below the adsorption vessel 2a, discharged.
  • the condensate forms when flowing through the compressed air through the guide tube 6a, in which this cools due to the heat transfer to the adsorbent. This reduces the absolute amount of moisture that can be absorbed by the compressed air, with excess moisture condensing out and accumulating below the adsorption vessel 2a.
  • FIG. 5 shows the course of the flow during the regeneration phase of the first adsorption container 2a. This takes place, which is shown neither in FIG. 3 nor in FIG. 5, simultaneously with the adsorption phase of the second adsorption container 2 b, since part of the dried compressed air is diverted for regeneration. In this case, however, the regeneration phase of the one adsorption tank will regularly be ended much earlier than the adsorption phase of the other adsorption tank whose end is determined by saturation of the adsorbent.
  • the thus cooled air is supplied via corresponding supply lines to the first adsorption vessel 2a, which flows through the adsorbent from top to bottom.
  • the molecules of the water accumulated on the adsorbent are taken up by the dry air, removed via the regeneration valve 8a and the muffler 10 arranged centrally between the two adsorption vessels and discharged into the atmosphere. Due to the fact that the adsorbent was preheated according to the invention by the compressed air in the preceding adsorption phase, the cold regeneration gas in the regeneration phase encounters a warmer adsorbent in which, in addition, smaller amounts of water vapor are adsorbed.
  • the adsorbent By the higher Temperature level of the adsorbent is a higher level of regeneration energy available, whereby the regeneration efficiency is increased. As a result, a lower residual charge will remain on the adsorbent.
  • the adsorbent By flowing through the adsorbent with the cold regeneration gas, however, the adsorbent is cooled again. Again, due to the largest temperature difference, cooling is greatest at the top of the adsorbent bed. In the subsequent adsorption phase of the first adsorption vessel, the cooled adsorbent is therefore preheated again by the compressed air to be dried, as has already been explained with reference to FIG. 2.

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Abstract

The invention relates to a device and to a method for adsorptive separation of a gas, having at least one adsorption container (2a, 2b) that is filled with adsorbent and having inlet and outlet lines (3, 4) through which the gas flow to be separated is directed in an adsorption phase of the adsorption container for separation by the adsorbent and through which a portion of the separated gas flow is directed for regeneration of the adsorbent in a regeneration phase of the adsorption container, having at least one guide channel (6a) through which the gas flow to be separated is directed along the adsorbent before separation, in order to heat said adsorbent.

Description

"Vorrichtung und Verfahren zum adsorptiven Trennen eines Gasstroms" "Apparatus and Method for Adsorptive Separation of a Gas Stream"
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum adsorptiven Trennen eines Gasstroms und insbesondere einen Adsorptionstrockner zur Trocknung eines Gases.The invention relates to an apparatus and a method for adsorptive separation of a gas stream and in particular an adsorption dryer for drying a gas.
Adsorptionstrockner dienen im allgemeinen dazu, Feuchtigkeit aus einem Gas und insbesondere einem komprimierten Gas, wie z.B. Druckluft zu entfernen. Bei der Erzeugung von Druckluft saugt ein Kompressor Umgebungsluft an und verdichtet diese. Die Verdichtung der angesaugten Umgebungsluft führt zu einer Feuchtigkeitsübersättigung der komprimierten Luft. Ein Teil dieser Feuchtigkeit kondensiert im Nachkühler des Kompressors aus und wird über Abscheidesysteme aus dem Druckluftsystem abgeleitet. Die Abkühlung der Druckluft im Rohrleitungssystem zwischen dem Kompressor und dem Verbraucher hat eine weitere Bildung von Kondensat zur Folge. Dies kann in der nachfolgenden Verwendungen der Druckluft zu negativen Begleiterscheinungen führen, die einen hohen Wartungsaufwand oder Qualitätseinbußen begründen. Anwendungen, die hohe Anforderungen an die Reinheit der Druckluft stellen, wie beispielsweise Anwendungen in der Lebensmittelindustrie, der Pharmaindustrie oder in der Halbleitertechnik erfordern daher zusätzliche Anlagen zur Trocknung der kompri- mierten Luft, die in der Regel zwischen dem Nachkühler des Kompressors und demAdsorption dryers generally serve to remove moisture from a gas, and in particular a compressed gas such as e.g. Remove compressed air. When generating compressed air, a compressor draws in ambient air and compresses it. The compression of the sucked ambient air leads to a moisture supersaturation of the compressed air. Part of this moisture condenses in the aftercooler of the compressor and is discharged via separation systems from the compressed air system. The cooling of the compressed air in the piping system between the compressor and the consumer results in further formation of condensate. In the subsequent uses of the compressed air, this can lead to negative concomitant phenomena that result in high maintenance or quality losses. Applications that place high demands on the purity of the compressed air, such as applications in the food industry, the pharmaceutical industry or in semiconductor technology therefore require additional systems for drying the compressed air, which is usually between the aftercooler of the compressor and the
Verbrauchernetz in das Druckluftsystem integriert werden. Diese Trocknungsanlagen dienen dazu, die komprimierte Luft nahezu feuchtigkeitsfrei in das Druckluftsystem einzuspeisen.Consumer network are integrated into the compressed air system. These drying systems serve to feed the compressed air almost moisture-free into the compressed air system.
Bekannte Adsorptionstrockner weisen in der Regel zwei Behälter auf, in denenKnown adsorption dryers generally have two containers in which
Trockenmittel (Adsorbens), häufig in Form einer Schüttung, angeordnet ist. Die beiden Behälter sind durch Leitungen parallel miteinander und jeweils mit dem Einlass des zu trocknenden Gases und dem Auslass des getrockneten Gases verbunden. Der Strömungsweg des Gases wird über Ventile gesteuert. Die Steuerung der Ventile übernimmt eine Steuereinheit. Die Steuerung der Ventile ist dabei so ausgelegt, dass stets ein Behälter von dem zu trocknenden Gases durchströmt wird. In diesem wird mittels des sich im Behälter befindlichen Adsorbens das Gas getrocknet. In dieser Phase befindet sich dieser Behälter somit in einer Adsorptionsphase. Während der Adsorptionsphase des einen Behälters wird der andere Behälter in entgegengesetzter Richtung von einem Teil des getrockneten Gases durchströmt, um das das zuvor als Adsorptionsmittel verwendete Trocknungsmittel zu trocknen und folglich zu regenerieren. Dieser Behälter befindet sich dabei folglich in der Regenerationsphase. Wenn das Trocknungsmittel ohne externe Zufuhr von Wärmeenergie, d.h. lediglich durch einen Teilstrom des vorab getrockneten Gases getrocknet wird, handelt es sich um eine sogenannte kalte Regenerierung. Nach einer vorgegebenen, von der Belastung des Adsorptionstrockners abhängigen Zeitspanne ist es erforderlich, die Ventile in den Zu- und Ableitungen so umzusteuern, dass der Behälter, der sich bislang in der Adsorptionsphase befand, regeneriert wird und der Behälter, der vorher regeneriert wurde, nunmehr zur Trocknung des Gases verwendet wird.Desiccant (adsorbent), often in the form of a bed, is arranged. The two Containers are connected by conduits parallel to each other and to the inlet of the gas to be dried and the outlet of the dried gas, respectively. The flow path of the gas is controlled by valves. The control of the valves is handled by a control unit. The control of the valves is designed so that always a container is traversed by the gas to be dried. In this, the gas is dried by means of the adsorbent in the container. In this phase, this container is thus in an adsorption phase. During the adsorption phase of one container, the other container is flowed through in the opposite direction by a portion of the dried gas in order to dry and thus regenerate the desiccant previously used as an adsorbent. This container is thus in the regeneration phase. If the desiccant is dried without external supply of heat energy, ie only by a partial flow of the pre-dried gas, it is a so-called cold regeneration. After a predetermined, dependent on the load of the adsorption dryer period, it is necessary to control the valves in the inlet and outlet lines so that the container, which was previously in the adsorption phase, is regenerated and the container, which was previously regenerated, now is used for drying the gas.
Bei bekannten Adsorptionstrocknern erfolgt die Regeneration der Behälter durch einen aus dem Strom des getrockneten Gases abgezweigten Teilstrom. Die Abzweigung dieses Teilstroms erfolgt in der Regel mittels eines Drosselelements, z.B. eines Drosselventils, durch das die Menge des Teilstroms reguliert wird, wobei gleichzeitig das (Regenerations-)Gas auf das in dem für die Regeneration vorgesehenen Behälter herrschende Druckniveau abgesenkt wird. Durch die Druckentspannung desIn known adsorption dryers, the regeneration of the container is carried out by a branched off from the flow of the dried gas substream. The branching of this partial flow is usually carried out by means of a throttling element, e.g. a throttle valve, by which the amount of the partial flow is regulated, at the same time the (regeneration) gas is lowered to the pressure prevailing in the container provided for the regeneration pressure level. Due to the pressure release of the
Regenerationsgases über dem Drosselventil kühlt dieses ab. Dies führt dazu, dass zumindest der Teil des Adsorbens, der zuerst von dem Regenerationsgas durchströmt wird, erheblich abkühlt. Dies kann eine erhebliche Auswirkung auf die Funktion des Adsorbens sowohl in der nachfolgenden Adsorptionsphase zur Folge haben. Kaltes Adsorbens kann nämlich nicht effektiv regeneriert werden, so dass in der Regel eineRegeneration gas above the throttle valve cools this off. This results in that at least the part of the adsorbent, which is first passed through by the regeneration gas, cools considerably. This can have a significant effect on the function of the adsorbent in both the subsequent adsorption phase. Cold adsorbent can not be effectively regenerated, so that usually one
Restbeladung mit Feuchtigkeit erhalten bleibt. Dies führt dazu, dass, um eine effektive Adsorption zu gewährleisten, der Anteil der Restbeladung durch zusätzliches Adsorbens ausgeglichen werden muss. Dies kann jedoch zu einer Erhöhung der Produktions- und Wartungskosten führen.Residual loading with moisture is maintained. This means that in order to ensure effective adsorption, the proportion of residual charge must be compensated by additional adsorbent. However, this can lead to an increase in production and maintenance costs.
Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung zum adsorptiven Trennen eines Gasstroms anzugeben. Insbesondere soll eine solche Vorrichtung angegeben werden, die wirtschaftlicher hergestellt und/oder betrieben werden kann. Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den jeweiligen abhängigen Patentansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.Based on this prior art, the invention therefore an object of the invention to provide an improved device for adsorptive separation of a gas stream. In particular, such a device should be specified, which can be produced and / or operated more economically. This object is solved by the subject matters of the independent claims. Advantageous embodiments will become apparent from the respective dependent claims and from the following description of the invention.
Der Grundgedanke der Erfindung liegt darin, den zu trennenden Gasstrom, der regelmäßig eine relativ hohe Temperatur aufweist, zu verwenden, um das Adsorptionsmittel, noch bevor der Gasstrom zum Trennen hierdurch geleitet wird, vorzuwärmen.The basic idea of the invention is to use the gas stream to be separated, which regularly has a relatively high temperature, in order to preheat the adsorbent before the gas stream is passed through it for separation.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum adsorptiven Trennen eines Gasstroms weist demnach mindestens einen Adsorptionsbehälter auf, der mit einem Adsorbens befüllt ist, und zudem Zu- und Ableitungen, über die in einer Adsorptionsphase der zu trennende Gasstrom zum Trennen durch das Adsorbens geleitet wird und über die in einer Regenerationsphase des Adsorptionsbehälters ein Teil des getrennten Gasstroms zur Regeneration des Adsorbens geleitet wird, wobei mindestens ein Führungskanal vor- gesehen ist, über den der zu trennende Gasstrom vor dem Trennen entlang desAn apparatus according to the invention for the adsorptive separation of a gas stream accordingly has at least one adsorption container which is filled with an adsorbent and also feeds and discharge conduits, via which the gas stream to be separated is passed through the adsorbent for separation in an adsorption phase and over the adsorbent Regeneration phase of the adsorption is passed a portion of the separated gas stream for regeneration of the adsorbent, wherein at least one guide channel is provided, via which the gas stream to be separated before separating along the
Adsorbens geleitet wird, um dieses zu erwärmen.Adsorbent is passed to heat this.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Vorrichtung zum adsorptiven Trennen eines Gases weist zwei wesentliche Vorteile auf. Durch das erfindungsgemäße Erwärmen des Adsorbens während der Adsorptionsphase trifft das kalte Regenerationsgas in einer nachfolgenden Regenerationsphase auf ein wärmeres Adsorbens, in dem zudem geringere Anteile an Wasserdampf adsorbiert sind. Durch das höhere Temperaturniveau des Adsorbens ist ein höheres Niveau an Regenerationsenergie vorhanden, wodurch die Regenerationseffektivität gesteigert wird. Dadurch wird bewirkt, dass gegenüber den bekannten Verfahren eine geringere Restbeladung auf dem Adsorbens verbleibt. Damit kann entweder eine geringere Menge an Adsorbens eingesetzt werden, wodurch insbesondere Produktions- und Wartungskosten reduziert werden können, oder der Anteil des Regenerationsgases, der vom Gasstrom abgezweigt wird, kann geringer ausgeführt werden. Dadurch wird insbesondere die Ener- gieaufnahme der Vorrichtung reduziert. Weiterhin führt der erfindungsgemäße Wärmeübergang von dem zu trennenden Gas auf das Adsorbens während der Adsorptionsphase dazu, dass das zu trennende Gas abgekühlt wird. Durch die Absenkung der Temperatur kann das Gas lediglich einen geringen Anteil an dem abzutrennenden Element, beispielsweise Wasserdampf, aufnehmen, wobei der restliche Anteil auskon- densiert und bereits vor dem eigentlichen Trennen beim Hindurchführen durch dasThe inventive design of a device for adsorptive separation of a gas has two significant advantages. As a result of the heating according to the invention of the adsorbent during the adsorption phase, the cold regeneration gas strikes a warmer adsorbent in a subsequent regeneration phase in which, in addition, smaller amounts of water vapor are adsorbed. The higher temperature level of the adsorbent provides a higher level of regeneration energy, thereby increasing regeneration efficiency. This causes a lower residual charge remains on the adsorbent compared to the known methods. Thus, either a smaller amount of adsorbent can be used, which in particular production and maintenance costs can be reduced, or the proportion of the regeneration gas, which is diverted from the gas stream, can be made smaller. As a result, in particular the energy consumption of the device is reduced. Furthermore, the inventive heat transfer from the gas to be separated to the adsorbent during the adsorption phase causes the gas to be separated to be cooled. By lowering the temperature, the gas can absorb only a small proportion of the element to be separated, for example water vapor, with the remaining portion condensing out and passing through the membrane before it is actually separated
Adsorbens aus der Vorrichtung abgeführt werden kann. Da ein geringerer Anteil an beispielsweise Wasserdampf durch das Adsorbens aufgenommen werden muss, kann wiederum die eingesetzte Menge an Adsorbens verringert werden. Dementsprechend verringern sich auch die Produktions- sowie die Wartungskosten. - A -Adsorbent can be removed from the device. Since a smaller proportion of, for example, water vapor must be absorbed by the adsorbent, in turn, the amount of adsorbent used can be reduced. Accordingly, the production and maintenance costs are reduced. - A -
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich folglich durch eine erheblich bessere Wirtschaftlichkeit sowohl bei der Herstellung als auch im Betrieb aus.The device according to the invention is consequently characterized by a considerably better economy both during production and during operation.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich insbesondere zum Trennen von Was- serdampf aus einem Gas (z.B. Druckluft), d.h. zum Trocknen eines Gases oder zur selektiven Zerlegung von Gasgemischen unter Druck mittels des Druckwechsel- Adsorptions-Verfahren (PSA: Pressure Swing Adsorption).The device according to the invention is particularly suitable for separating water vapor from a gas (for example compressed air), i. for drying a gas or for selective separation of gas mixtures under pressure by means of pressure swing adsorption (PSA).
Um den zu trennenden Gasstrom entlang des Adsorbens zu führen kann vorzugsweise vorgesehen sein, ein oder mehrere Führungsrohre vorzusehen, die so angeordnet sind, dass sie von dem Adsorbens, das beispielsweise als Schüttung innerhalb des Adsorptionsbehälters vorliegen kann, umgeben sind. Beispielsweise kann der Adsorptionsbehälter zylindrisch ausgebildet sein, mit einem zentral darin angeordneten Führungsrohr, das beispielsweise ebenfalls einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen kann. Eine solche Ausgestaltung des Adsorptionsbehälters mit darin angeordnetemIn order to guide the gas stream to be separated along the adsorbent may preferably be provided to provide one or more guide tubes, which are arranged so that they are surrounded by the adsorbent, which may be present for example as a bed within the adsorption. For example, the adsorption can be cylindrical, with a centrally disposed therein guide tube, which may for example also have a circular cross-section. Such an embodiment of the adsorption container with arranged therein
Führungsrohr zeichnet sich durch einen guten Wärmeübergang von dem zu trennenden Gas auf das Adsorbens aus und ist durch den einfachen Aufbau zudem einfach herstellbar. Weiterhin können an dem/den Führungsrohr(en) ein oder mehrere Wärmeleitblech(e) zur Verbesserung des Wärmeübergangs angeordnet sein.Guide tube is characterized by a good heat transfer from the gas to be separated on the adsorbent and is also easy to produce by the simple structure. Furthermore, one or more heat-conducting sheet (s) for improving the heat transfer can be arranged on the guide tube (s).
Um einen guten Wärmeübergang von dem zu trennenden Gas auf das Adsorbens zu erreichen, kann erfindungsgemäß weiterhin vorgesehen sein, den Mantel des/der Füh- rungsrohrs/e aus einem thermisch gut leitenden Werkstoff, wie beispielsweise einem metallischen Werkstoff und insbesondere Stahl, Kupfer, etc. auszubilden.In order to achieve a good heat transfer from the gas to be separated on the adsorbent, according to the invention may further be provided, the jacket of / the guide tube / e of a thermally highly conductive material, such as a metallic material and in particular steel, copper, etc to train.
Da durch das Absenken der Temperatur des zu trennenden Gases noch vor der eigentlichen Adsorption mittels des Adsorbens ein Teil der abzutrennenden Elemente, (z.B. Wasserdampf) auskondensieren kann, kann weiterhin bevorzugt sein, eine Drai- nageeinheit vorzusehen, die zum Auffangen und/oder Abführen des Kondensats vor- gesehen ist.Since the lowering of the temperature of the gas to be separated before the actual adsorption by means of the adsorbent, a part of the separated elements, (eg water vapor) may condense, may further be preferred to provide a drainage nageeinheit for collecting and / or discharging the Condensate is provided.
Erfindungsgemäß kann weiterhin vorgesehen sein, mindestens zwei Adsorptionsbehälter vorzusehen, die über eine Steuerung so schaltbar sind, dass sich zumindest jeweils einer der Adsorptionsbehälter in der Adsorptions- und zumindest ein anderer der Adsorptionsbehälter in der Regenerationsphase befindet. Dadurch wird ein quasikontinuierlicher Betrieb des Adsorptionstrockners und folglich eine quasi-kontinuierliche Versorgung mit dem Gas, beispielsweise Druckluft, sichergestellt.According to the invention, it can further be provided to provide at least two adsorption containers which can be switched by a controller such that at least one of the adsorption containers in the adsorption container and at least one other of the adsorption containers is in the regeneration phase. This ensures a quasi-continuous operation of the adsorption dryer and consequently a quasi-continuous supply of the gas, for example compressed air.
Um das Betriebsgeräusch der Vorrichtung zu senken, kann weiterhin vorgesehen sein, einen Schalldämpfer vorzusehen, durch den der Gasstrom nach der Regeneration abgeführt wird. Der grundsätzliche Aufbau und die Funktion eines solchen Schalldämpfers sind aus dem Stand der Technik bekannt.In order to reduce the operating noise of the device, may further be provided to provide a muffler, through which the gas flow after regeneration is dissipated. The basic structure and function of such a silencer are known from the prior art.
Zur weiteren Verbesserung der Funktion des Schalldämpfers kann weiterhin vorgese- hen sein, diesen bei einer Vorrichtung, die mindestens zwei Adsorptionsbehälter aufweist, zwischen diesen Adsorptionsbehältern anzuordnen. Die um den Schalldämpfer angeordneten Adsorptionsbehälter reduzieren insbesondere bei einer losen Schüttung des darin angeordneten Adsorbens eine akustische Abstrahlung nach außen. Sofern ausreichend, kann auch die gesamte schalldämpfende Funktion des Schalldämpfers in der Abschirmung durch die Adsorptionsbehälter begründet sein.To further improve the function of the silencer, it can furthermore be provided to arrange it between these adsorption containers in the case of a device which has at least two adsorption containers. The adsorption containers arranged around the muffler reduce acoustic emission to the outside, in particular in the case of a loose fill of the adsorbent disposed therein. If sufficient, the entire sound-absorbing function of the muffler in the shield can be justified by the adsorption.
Die Erfindung betrifft weiterhin einen Adsorptionsbehälter mit Adsorbens zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Der erfindungsgemäße Adsorptionsbehälter zeichnet sich durch mindestens ein Führungsrohr zum Hindurchleiten eines Gases mit dem Ziel, das Adsorbens zu erwärmen, aus.The invention further relates to an adsorption container with adsorbent for use in a device according to the invention. The adsorption container according to the invention is characterized by at least one guide tube for passing a gas with the aim of heating the adsorbent.
Für einen guten Wärmeübergang kann der Mantel des/der Führungsrohrs/e aus einem thermisch gut leitenden Werkstoff aufgebaut sein. Weiterhin kann ein oder mehrere Wärmeleitbleche vorhanden sein, die den Wärmeübergang verbessern können.For a good heat transfer, the jacket of the guide tube (s) can be constructed of a thermally highly conductive material. Furthermore, one or more Wärmeleitbleche be present, which can improve the heat transfer.
Der erfindungsgemäße Adsorptionsbehälter kann weiterhin Führungselemente aufweisen, durch die der Gasstrom nach dem Austreten aus dem Führungsrohr und für ein nachfolgendes Durchströmen des Adsorbens mit dem Ziel, den Gasstrom zu trennen, umgelenkt wird. Ein solcher, Führungselemente für das Gas aufweisender Adsorpti- onsbehälter kann auf einfache Weise in eine erfindungsgemäße Vorrichtung integriert werden, wodurch insbesondere der Wartungsaufwand reduziert werden kann.The adsorption container according to the invention may further comprise guide elements, by means of which the gas stream is deflected after it leaves the guide tube and for subsequent passage of the adsorbent with the aim of separating the gas stream. Such, guide elements for the gas adsorbent container can be easily integrated into a device according to the invention, whereby in particular the maintenance costs can be reduced.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung zum adsorpti- ven Trennen eines Gases, die mit einem Adsorbens befüllt ist, wird das Gas zum adsorptiven Trennen durch das Adsorbens geleitet und das Adsorbens nachfolgend regeneriert, indem ein Teil des getrennten Gases durch das Adsorbens geführt wird, wobei erfindungsgemäß der zu trennende Gasstrom vor dem Trennen entlang des Adsorbens geführt wird, um dieses zu erwärmen.In a method according to the invention for operating an apparatus for adsorptively separating a gas which is filled with an adsorbent, the gas is passed through the adsorbent for adsorptive separation and the adsorbent is subsequently regenerated by passing a portion of the separated gas through the adsorbent In accordance with the invention, the gas stream to be separated is guided along the adsorbent before being separated in order to heat it.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawings.
In den Zeichnungen zeigt:In the drawings shows:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Trocknen von Druckluft in einer schematischen Schnittdarstellung; Fig. 2 die Vorrichtung der Fig. 1 mit einer Darstellung des Strömungsverlaufs in der Adsorptionsphase eines ersten Adsorptionsbehälters;1 shows a device according to the invention for drying compressed air in a schematic sectional view. FIG. 2 shows the apparatus of FIG. 1 with a representation of the flow course in the adsorption phase of a first adsorption container; FIG.
Fig. 3 die Vorrichtung der Fig. 1 mit einer Darstellung des Strömungsverlaufs in derFig. 3 shows the device of Fig. 1 with a representation of the flow in the
Adsorptionsphase des zweiten Adsorptionsbehälters;Adsorption phase of the second adsorption vessel;
Fig. 4 die Vorrichtung der Fig. 1 mit einer Darstellung des Strömungsverlaufs bei der Druckentlastung des ersten Adsorptionsbehälters nach dessen Adsorptions- phase;FIG. 4 shows the device of FIG. 1 with a representation of the course of flow in the pressure relief of the first adsorption container after its adsorption phase; FIG.
Fig. 5 die Vorrichtung der Fig. 1 mit einer Darstellung des Strömungsverlaufs in der Regenerationsphase des ersten Adsorptionsbehälters.Fig. 5 shows the device of Fig. 1 with a representation of the flow path in the regeneration phase of the first adsorption vessel.
Die Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen erfindungsgemäßen Adsorptionstrockner zum Trocknen von Druckluft. Dieser weist in einem Gehäuse 1 zwei Adsorptionsbehälter 2a, 2b auf, die mit einem Adsorbens befüllt sind. Die beiden Adsorptionsbehälter 2a, 2b sind über eine Vielzahl von Druckluftleitungen mit einem Drucklufteinlass 3 für die zu trocknende Druckluft und einem Druckluftauslass 4 für die getrocknete Druckluft versehen. In die Leitungen sind eine Vielzahl von Ventilen integriert, durch die jeweils einer der Adsorptionsbehälter in den Adsorptionsmodus und der andere in den Regenerationsmodus geschaltet werden kann.Fig. 1 shows a schematic representation of an adsorption dryer according to the invention for drying compressed air. This has in a housing 1, two adsorption vessel 2a, 2b, which are filled with an adsorbent. The two adsorption containers 2a, 2b are provided with a compressed air inlet 3 for a compressed air inlet 3 for the compressed air to be dried and a compressed air outlet 4 for the dried compressed air. In the lines a plurality of valves are integrated, can be switched by each one of the adsorption in the adsorption mode and the other in the regeneration mode.
In der Fig. 2 ist der Verlauf der Druckluft dargestellt, wenn sich der erste der Adsorpti- onsbehälter 2a in der Adsorptionsphase befindet. Die zu trocknende Druckluft wird dem Adsorptionstrockner über den Drucklufteinlass 3 zugeführt und über das geöffnete Schaltventil 5a des ersten Adsorptionsbehälters 2a in ein Führungsrohr 6a geleitet, das zentral innerhalb des Adsorptionsbehälters 2a angeordnet und von dem Adsorbens, das in einer Schüttung vorliegt, umgeben ist. Die zu trocknende Druckluft, die ein rela- tiv hohes Temperaturniveau aufweist, durchströmt das Führungsrohr 6a, wobei über den Mantel des Führungsrohrs 6a Wärmeenergie von der Druckluft auf das das Führungsrohr umgebende Adsorbens übertragen wird. Der Wärmeübergang ist in dem oberen Bereich des Adsorptionsbehälters 2a am größten, weil dort die Temperaturdifferenz am höchsten ist. Nachdem die Druckluft aus dem Führungsrohr 6a wieder herausgetreten ist, wird diese umgelenkt und durch das Adsorbens hindurchgeführt.FIG. 2 shows the course of the compressed air when the first of the adsorption containers 2a is in the adsorption phase. The compressed air to be dried is fed to the adsorption dryer via the compressed air inlet 3 and passed through the open switching valve 5a of the first adsorption vessel 2a in a guide tube 6a, which is centrally located within the adsorbent 2a and surrounded by the adsorbent present in a bed. The compressed air to be dried, which has a relatively high temperature level, flows through the guide tube 6a, thermal energy being transferred from the compressed air to the adsorbent surrounding the guide tube via the jacket of the guide tube 6a. The heat transfer is greatest in the upper area of the adsorption tank 2a, because there the temperature difference is highest. After the compressed air has emerged from the guide tube 6a again, this is deflected and passed through the adsorbent.
Hierbei wird die Druckluft getrocknet, da der in der Druckluft enthaltene Wasserdampf von dem hydrophilen Adsorbens gebunden wird. Nachdem die nunmehr getrocknete Druckluft wieder aus dem Adsorbens herausgeströmt ist, wird diese über ein Rückschlagventil 7a und den Druckluftauslass 4 abgeführt bzw. in den Druckluftkreislauf überführt, wie dies in der Fig. 3 für den zweiten Adsorptionsbehälter dargestellt ist. DasIn this case, the compressed air is dried because the water vapor contained in the compressed air is bound by the hydrophilic adsorbent. After the now dried compressed air has flowed out of the adsorbent again, this is discharged via a check valve 7a and the compressed air outlet 4 or transferred into the compressed air circuit, as shown in FIG. 3 for the second adsorption. The
Rückschlagventil 7b, das entgegengesetzt geschaltet ist, verhindert hierbei ein unkon- trolliertes Eintreten von getrockneter Druckluft in den Druckluftkreislauf des zweiten Adsorptionsbehälters 2b.Check valve 7b, which is switched in the opposite direction, prevents an uncon- controlled entry of dried compressed air into the compressed air circuit of the second adsorption vessel 2b.
Die Umschaltventile 5a, 5b werden über eine Steuerung so geschaltet, dass sich stets einer der Adsorptionsbehälter in der Adsorptionsphase befindet, während der andereThe switching valves 5a, 5b are switched via a controller so that one of the adsorption containers is always in the adsorption phase while the other one is
Adsorptionsbehälter regeneriert wird. Dies ist in den Fig. aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt.Adsorption is regenerated. This is not shown in the figures for reasons of clarity.
In der Fig. 4 ist dargestellt, wie der erste Adsorptionsbehälter 2a beim Übergang von der Adsorptions- in die Regenerationsphase druckentlastet wird. Hierzu wird der ersteFIG. 4 shows how the first adsorption vessel 2a is depressurized during the transition from the adsorption to the regeneration phase. This will be the first
Adsorptionsbehälter 2a, der aufgrund der zuvor durchgeführten Adsorptionsphase noch ein Druckniveau aufweist, das im wesentlichen dem Druckniveau der zugeführten Druckluft entspricht, über ein zu öffnendes Regenerationsventil 8a mit der Atmosphäre verbunden. Hierbei wird Kondensat, das sich während der Adsorptionsphase unterhalb des Adsorptionsbehälters 2a angesammelt hat, abgeführt. Das Kondensat bildet sich beim Durchströmen der Druckluft durch das Führungsrohr 6a, bei dem diese aufgrund des Wärmeübergangs auf das Adsorbens abkühlt. Hierdurch verringert sich die absolute Menge an Feuchtigkeit, die von der Druckluft aufgenommen werden kann, wobei überschüssige Feuchtigkeit auskondensiert und sich unterhalb des Adsorptionsbehäl- ters 2a ansammelt.Adsorption vessel 2a, which still has a pressure level due to the previously carried out adsorption, which substantially corresponds to the pressure level of the supplied compressed air, connected via an openable regeneration valve 8a with the atmosphere. Here, condensate that has accumulated during the adsorption phase below the adsorption vessel 2a, discharged. The condensate forms when flowing through the compressed air through the guide tube 6a, in which this cools due to the heat transfer to the adsorbent. This reduces the absolute amount of moisture that can be absorbed by the compressed air, with excess moisture condensing out and accumulating below the adsorption vessel 2a.
In der Fig. 5 ist der Strömungsverlauf während der Regenerationsphase des ersten Adsorptionsbehälters 2a dargestellt. Diese findet, was weder in der Fig. 3 noch in der Fig. 5 dargestellt ist, gleichzeitig mit der Adsorptionsphase des zweiten Adsorptionsbe- hälters 2b statt, da für die Regeneration ein Teil der getrockneten Druckluft abgezweigt wird. Hierbei wird die Regenerationsphase des einen Adsorptionsbehälters jedoch regelmäßig deutlich früher beendet sein, als die Adsorptionsphase des anderen Adsorptionsbehälters, deren Ende durch Sättigung des Adsorbens bestimmt wird. Die Abzweigung der getrockneten Druckluft erfolgt über ein Drosselelement 9. Hinter dem Drosselelement 9 wird ein erheblich geringeres Druckniveau erreicht, wobei mit derFIG. 5 shows the course of the flow during the regeneration phase of the first adsorption container 2a. This takes place, which is shown neither in FIG. 3 nor in FIG. 5, simultaneously with the adsorption phase of the second adsorption container 2 b, since part of the dried compressed air is diverted for regeneration. In this case, however, the regeneration phase of the one adsorption tank will regularly be ended much earlier than the adsorption phase of the other adsorption tank whose end is determined by saturation of the adsorbent. The branching of the dried compressed air via a throttle element 9. Behind the throttle element 9, a considerably lower pressure level is reached, with the
Druckentlastung und der damit begründeten Ausdehnung der Druckluft eine erhebliche Temperaturabnahme der Druckluft verbunden ist. Die so abgekühlte Luft wird über entsprechende Zuleitungen dem ersten Adsorptionsbehälter 2a zugeführt, wobei diese das Adsorbens von oben nach unten durchströmt. Hierbei werden die an den Adsorbens angelagerten Moleküle des Wassers von der trockenen Luft aufgenommen, über das Regenerationsventil 8a und den mittig zwischen den zwei Adsorptionsbehältern angeordneten Schalldämpfer 10 abgeführt und in die Atmosphäre entlassen. Dadurch, dass das Adsorbens in der vorangegangenen Adsorptionsphase erfindungsgemäß von der Druckluft vorgewärmt wurde, trifft das kalte Regenerationsgas in der Regenerationsphase auf ein wärmeres Adsorbens, in dem zudem geringere Anteile an Wasserdampf adsorbiert sind. Durch das höhere Temperaturniveau des Adsorbens ist ein höheres Niveau an Regenerationsenergie vorhanden, wodurch die Regenerationseffektivität gesteigert wird. Dadurch wird eine geringere Restbeladung auf dem Adsorbens verbleiben. Durch das Durchströmen des Adsorbens mit dem kalten Regenerationsgas wird das Adsorbens jedoch wieder abgekühlt. Wiederum aufgrund der größten Temperaturdifferenz ist die Abkühlung im oberen Bereich der Adsorbensschüttung am größten. In der nachfolgenden Adsorptionsphase des ersten Adsorptionsbehälters wird das abgekühlte Adsorbens daher wieder durch die zu trocknende Druckluft vorgewärmt, wie dies bereits anhand der Fig. 2 erläutert wurde. Relief of pressure and the so-justified expansion of the compressed air is associated with a significant decrease in temperature of the compressed air. The thus cooled air is supplied via corresponding supply lines to the first adsorption vessel 2a, which flows through the adsorbent from top to bottom. In this case, the molecules of the water accumulated on the adsorbent are taken up by the dry air, removed via the regeneration valve 8a and the muffler 10 arranged centrally between the two adsorption vessels and discharged into the atmosphere. Due to the fact that the adsorbent was preheated according to the invention by the compressed air in the preceding adsorption phase, the cold regeneration gas in the regeneration phase encounters a warmer adsorbent in which, in addition, smaller amounts of water vapor are adsorbed. By the higher Temperature level of the adsorbent is a higher level of regeneration energy available, whereby the regeneration efficiency is increased. As a result, a lower residual charge will remain on the adsorbent. By flowing through the adsorbent with the cold regeneration gas, however, the adsorbent is cooled again. Again, due to the largest temperature difference, cooling is greatest at the top of the adsorbent bed. In the subsequent adsorption phase of the first adsorption vessel, the cooled adsorbent is therefore preheated again by the compressed air to be dried, as has already been explained with reference to FIG. 2.

Claims

Patentansprüche: claims:
1. Vorrichtung zum adsorptiven Trennen eines Gases mit mindestens einem Adsorptionsbehälter (2a, 2b), der mit einem Adsorbens befüllt ist, sowie mit Zu- und Ableitungen, über die in einer Adsorptionsphase des Adsorptionsbehälters1. An apparatus for adsorptive separation of a gas with at least one adsorption vessel (2a, 2b) which is filled with an adsorbent, as well as with supply and discharge lines, via which in an adsorption phase of the adsorption vessel
(2a, 2b) der zu trennende Gasstrom zum Trennen durch das Adsorbens geleitet wird und über die in einer Regenerationsphase des Adsorptionsbehälters (2a, 2b) ein Teil des getrennten Gasstroms zur Regeneration des Adsorbens durch dieses geleitet wird, gekennzeichnet durch mindestens einen Führungskanal, über den der zu trennende Gasstrom vor dem Trennen entlang des Adsorbens geleitet wird, um dieses zu erwärmen.(2a, 2b) the gas stream to be separated is passed through the adsorbent for separation and through which, in a regeneration phase of the adsorption vessel (2a, 2b), part of the separated gas stream is passed through it for regeneration of the adsorbent, characterized by at least one guide channel the gas stream to be separated is passed before separation along the adsorbent to heat it.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , gekennzeichnet durch ein oder mehrere innerhalb des Adsorbens angeordnete Führungsrohre (6a), durch die der zu tren- nende Gasstrom zum Erwärmen des Adsorbens geleitet wird.2. Apparatus according to claim 1, characterized by one or more within the adsorbent arranged guide tubes (6a) through which the gas stream to be separated is passed to heat the adsorbent.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen zylindrischen Adsorptionsbehälter (2a, 2b) mit einem zentral darin angeordneten Führungsrohr (6a).3. Apparatus according to claim 2, characterized by a cylindrical adsorption container (2a, 2b) with a guide tube (6a) arranged centrally therein.
4. Vorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel des/der Führungsrohrs/e (6a) aus einem thermisch gut leitenden Werkstoff besteht und/oder mindestens ein Wärmeleitblech umfasst.4. Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the jacket of the / the guide tube / e (6a) consists of a thermally highly conductive material and / or comprises at least one Wärmeleitblech.
5. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Drainageeinheit zum Auffangen und/oder Abführen von Kondensat, das sich beim Leiten des Gasstroms durch das Adsorbens, um dieses zu erwärmen, auskondensiert.5. Device according to one of the preceding claims, characterized by a drainage unit for collecting and / or discharge of condensate, which condenses when passing the gas stream through the adsorbent to heat this.
6. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens zwei Adsorptionsbehälter (2a, 2b), die über eine Steuerung so schaltbar sind, dass sich zumindest einer der Adsorptionsbehälter (2a, 2b) in der Adsorptions- und zumindest ein anderer Adsorptionsbehälter (2a, 2b) in der Regenerationsphase befindet.6. Device according to one of the preceding claims, characterized by at least two adsorption (2a, 2b), which are switchable via a controller so that at least one of the adsorption (2a, 2b) in the adsorption and at least one other adsorption (2a , 2b) is in the regeneration phase.
7. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Schalldämpfer (10), durch den der Gasstrom nach der Regeneration abgeführt wird.7. Device according to one of the preceding claims, characterized by a muffler (10) through which the gas stream is removed after regeneration.
8. Vorrichtung gemäß Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass der8. Apparatus according to claim 6 and 7, characterized in that the
Schalldämpfer (10) zwischen den Adsorptionsbehältern (2a, 2b) angeordnet ist. Silencer (10) between the adsorption containers (2a, 2b) is arranged.
9. Adsorptionsbehälter mit Adsorbens zur Verwendung in einer Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens ein Führungsrohr (6a) zum Hindurchleiten eines Gases mit dem Ziel, das Adsorbens zu erwärmen.Adsorbent container with adsorbent for use in a device according to one of the preceding claims, characterized by at least one guide tube (6a) for passing a gas with the aim of heating the adsorbent.
10. Adsorptionsbehälter gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel des/der Führungsrohrs/e (6a) aus einem thermisch gut leitenden Werkstoff besteht und/oder mindestens ein Wärmeleitblech umfasst.10. adsorption vessel according to claim 9, characterized in that the jacket of the / the guide tube / e (6a) consists of a thermally highly conductive material and / or comprises at least one heat conduction.
11. Adsorptionsbehälter gemäß Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch Führungselemente, durch die der Gasstrom nach dem Austreten aus dem Führungsrohr (6a) zum Durchströmen des Adsorbens zum Trennen des Gasstroms umgelenkt wird.11. Adsorption vessel according to claim 8 or 9, characterized by guide elements, by which the gas stream after emerging from the guide tube (6 a) is deflected for flowing through the adsorbent for separating the gas stream.
12. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung zum adsorptiven Trennen eines Gases, die mit einem Adsorbens befüllt ist, wobei der Gasstrom zum adsorptiven Trennen durch das Adsorbens geleitet wird und das Adsorbens nachfolgend regeneriert wird, indem ein Teil des getrennten Gasstroms durch das Adsorbens geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der zu trennende Gasstrom vor dem Trennen entlang des Adsorbens geführt wird, um dieses zu erwärmen. 12. A method of operating a device for adsorptively separating a gas which is filled with an adsorbent, wherein the gas stream is passed through the adsorbent for adsorptive separation and the adsorbent is subsequently regenerated by passing a portion of the separated gas stream through the adsorbent, characterized in that the gas stream to be separated is passed before separation along the adsorbent to heat it.
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