DE4443191A1 - Adsorption vessel for carrying out gaseous or liquid reactions - Google Patents

Adsorption vessel for carrying out gaseous or liquid reactions

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DE4443191A1
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Abstract

Chemical and/or physical reactions of gases or liqs. are carried out by means of an adsorption agent in the absorption vessel (1) which has at least two adsorption chambers (2,2'). In the first half of a time interval, the adsorption phase takes place in one half of the chambers and the desorption phase takes place in the other half of the chambers. In the second half of the time interval, the first half of the chambers carries out the desorption phase while the second half of the chambers carries out the adsorption phase.

Description

Die Erfindung betrifft einen Adsorberbehälter zur Durchführung chemischer und/oder physikalischer Reaktionen von Gasen oder Flüssigkeiten über einem Adsorptionsmittel.The invention relates to an adsorber container for carrying out chemical and / or physical reactions of gases or liquids over an adsorbent.

Dem Fachmann sind eine Vielzahl von unterschiedlichen Adsorberbehälterkonstruktio­ nen bekannt. Nahezu allen ist gemeinsam, daß sie in ihrem Inneren einen Adsorptions­ raum aufweisen, in dem sich das Adsorptionsmittel befindet. Als Adsorptionsmittel kön­ nen, abhängig von der Art der chemischen und/oder physikalischen Reaktion, Zeolithe bzw. Molsiebe, Silikagele etc. verwendet werden. Unter Umständen ist der jeweils ein­ zige Adsorptionsraum in mehrere Teilbereiche, in denen sich unterschiedliche Adsorp­ tionsmittel befinden, aufgeteilt. Während der Adsorptionsphase kommt es aufgrund des Druckaufbaus und der freiwerdenden Adsorptionswärme innerhalb des Adsorptions­ raumes zu einer Temperaturerhöhung. Während der Desorptionsphase tritt dann der umgekehrte Effekt ein, d. h. es kommt zu einer Temperaturerniedrigung aufgrund des Druckabbaus und der zur Desorption notwendigen Wärmeübertragung. Sowohl die Temperaturerhöhung während der Adsorptionsphase als auch die Temperaturerniedri­ gung während der Desorptionsphase sind von Nachteil, da sie in Richtung einer Verrin­ gerung der Arbeitskapazität des Adsorbens wirken. Die Temperaturerhöhung während der Adsorptionsphase verringert die Beladungskapazität, während mit der Temperatur­ erniedrigung bei der Desorption eine Erhöhung der Restbeladung verbunden ist und sich zudem die Desorptionskinetik verlangsamt.A large number of different adsorber container constructions are known to the person skilled in the art known. Almost all of them have in common that they have an adsorption inside have space in which the adsorbent is located. As an adsorbent can Depending on the type of chemical and / or physical reaction, zeolites or molecular sieves, silica gels etc. can be used. Under certain circumstances it is one umpte adsorption space in several areas in which different adsorp agents are divided. During the adsorption phase, it occurs due to the Pressure build-up and the heat of adsorption released within the adsorption room to a temperature increase. Then occurs during the desorption phase reverse effect, i. H. there is a decrease in temperature due to the Pressure reduction and the heat transfer necessary for desorption. Both the Temperature increase during the adsorption phase and the temperature decrease tion during the desorption phase are disadvantageous since they are directed towards a verrin to reduce the working capacity of the adsorbent. The temperature increase during the adsorption phase reduces the loading capacity while with the temperature reduction in desorption is associated with an increase in the residual load and desorption kinetics also slowed down.

Es sind bereits Verfahren und Vorrichtungen bekannt, bei denen durch Zuhilfenahme von geeigneten Maßnahmen der Adsorptionsraum bzw. das Adsorptionsbett auf einem gewünschten Temperaturniveau gehalten werden. Beispielhaft sei hier die US-PS 3 023 841 genannt. In dieser ist ein Desorptionsverfahren beschrieben, bei dem ein mit Sauerstoff verunreinigtes Molsieb unter anderem auch mit einem Spülgas in Kontakt gebracht wird. Dabei wird während des Spülvorganges das Molsieb auf einer Temperatur von -150°C gehalten, wozu innerhalb des Molsiebes Kühlschlangen ange­ ordnet sind, durch die ein geeignetes Kühlmedium strömt. Derartige Kühlschlangen beeinträchtigen jedoch den Strömungsverlauf des durch das Adsorptionsbett strömen­ den Gases bzw. Gasgemisches.Methods and devices are already known in which by means of assistance of suitable measures the adsorption space or the adsorption bed on one desired temperature level can be maintained. Here is an example U.S. Patent 3,023,841. This describes a desorption process in which a molecular sieve contaminated with oxygen also with a purge gas in Is brought into contact. The molecular sieve is on one during the rinsing process Temperature kept at -150 ° C, for which purpose cooling coils within the molecular sieve are arranged through which a suitable cooling medium flows. Such cooling coils however affect the flow of the flow through the adsorption bed the gas or gas mixture.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Adsorberbehälter anzugeben, bei dem die während der Adsorptionsphase auftretende Temperaturerhöhung und die während der Desorptionsphase auftretende Temperaturerniedrigung der Verbesserung der Reakti­ onsdurchführung dienen.The aim of the present invention is to provide an adsorber container in which the temperature increase occurring during the adsorption phase and during the Desorption phase occurring temperature reduction of the improvement in the reacti serve implementation.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Adsorberbehälter wenigstens zwei Adsorptionsräume aufweist, während der ersten Hälfte eines Zeitintervalls in der einen Hälfte der Adsorptionsräume die Adsorptionsphase und in der anderen Hälfte der Adsorptionsräume die Desorptionsphase abläuft, und in der zweiten Hälfte des Zeitin­ tervalls in denjenigen Adsorptionsräumen, in denen in der ersten Hälfte des Zeitinter­ valls die Adsorptionsphase ablief, nun die Desorptionsphase abläuft, während in denje­ nigen Adsorptionsräumen, in denen in der ersten Hälfte des Zeitintervalls die Desorp­ tionsphase ablief, nun die Adsorptionsphase abläuft.This is achieved according to the invention in that the adsorber container at least has two adsorption spaces during the first half of a time interval in the half of the adsorption spaces the adsorption phase and in the other half the Adsorption spaces the desorption phase expires, and in the second half of the time tervalls in those adsorption rooms in which in the first half of the time interval valls the adsorption phase expired, now the desorption phase expires, while in the few adsorption rooms, in which the desorp in the first half of the time interval tion phase expired, now the adsorption phase expires.

Die Erfindung sowie weitere Ausgestaltungen davon seien anhand der Figur näher be­ schrieben.The invention and further embodiments thereof are described in more detail with reference to the figure wrote.

Die Figur zeigt einen Adsorberbehälter 1, der zehn voneinander getrennte Adsorptions­ räume 2, 2′, 2′′, etc. sowie 3, 3′, 3′′, etc., aufweist. Die Adsorptionsräume 2, 2′, etc. sind hierbei mit einer am oberen Ende des Adsorberbehälters 1 angeordneten Zu- bzw. Abführleitung 4 und mit einer am unteren Ende des Adsorberbehälters 1 angeordneten Zu- bzw. Abführleitung 6 verbunden. Analog dazu sind die Adsorptionsräume 3, 3′, etc. mit den Zu- bzw. Abführleitungen 5 und 7 verbunden. Jeder der Adsorptionsräume weist das gleiche Adsorptionsmittel bzw. die gleiche Verteilung an unterschiedlichen Adsorptionsmitteln auf. Der besseren Darstellung wegen wurden die Adsorptionsräume 3, 3′, etc. punktiert. Der erfindungsgemäße Adsorberbehälter ermöglicht es nun, inner­ halb eines Adsorberbehälters gleichzeitig eine Adsorptionsphase und eine Desorpti­ onsphase durchzuführen. Dabei strömt beispielsweise über die Zu- bzw. Abführleitung 4 der zu zerlegende bzw. zu reinigende Gasgemischstrom in die Adsorptionsräume 2, 2′, etc. Die nicht am Adsorptionsmittel adsorbierten Komponenten dieses Gasge­ mischstromes verlassen den Adsorberbehälter 1 über die Zu- bzw. Abführleitung 6. Zeitgleich findet in den Adsorptionsräumen 3, 3′, etc. die Desorptionsphase statt. Nach Beendigung der Adsorptionsphase in den Adsorptionsräumen 2, 2′, etc., findet in die­ sen Adsorptionsräumen die Desorptionsphase statt, während der zu reinigende bzw. zu zerlegende Gasgemischstrom über die Zu- bzw. Abführleitung 5 in die Adsorptionsräu­ me 3, 3′, etc. geleitet wird. Die nicht am Adsorptionsmittel adsorbierten Komponenten dieses Gasgemischstromes werden dann analog über die Zu- bzw. Abführleitung 7 aus dem Adsorberbehälter 1 abgezogen. Aufgrund der Anordnung der Adsorptionsräume zueinander, wird die in einem Teil der Adsorptionsräume während der Adsorptionspha­ se freiwerdende Wärme auf den anderen Teil der Adsorptionsräume, in denen die Desorptionsphase erfolgt und damit einhergehend eine Temperaturerniedrigung statt­ findet, übertragen. Dazu ist es selbstverständlich notwendig, daß die Trennwände zwi­ schen den einzelnen Adsorptionsräumen so ausgelegt werden, daß dieser Wärme­ übergang optimiert wird. Der erfindungsgemäße Adsorberbehälter ist, verglichen mit dem zum Stand der Technik zählenden Adsorberbehältern, zwar konstruktiv aufwendi­ ger und teurer, doch wird dieser Nachteil durch eine vergrößerte Kapazität der Adsorp­ tions-Anlagen, die den erfindungsgemäßen Adsorberbehälter aufweisen, ausgeglichen.The figure shows an adsorber tank 1 , the ten separate adsorption spaces 2 , 2 ', 2 '', etc. and 3 , 3 ', 3 '', etc., has. The adsorption spaces 2 , 2 ', etc. are in this case connected to a supply or discharge line 4 arranged at the upper end of the adsorber container 1 and to a supply or discharge line 6 arranged at the lower end of the adsorber container 1 . Analogously, the adsorption spaces 3 , 3 ', etc. are connected to the supply and discharge lines 5 and 7 . Each of the adsorption spaces has the same adsorbent or the same distribution of different adsorbents. For better illustration, the adsorption spaces 3 , 3 ', etc. have been punctured. The adsorber container according to the invention now makes it possible to simultaneously carry out an adsorption phase and a desorption phase within an adsorber container. In this case, for example, the gas mixture stream to be disassembled or cleaned flows into the adsorption spaces 2 , 2 ′, etc. via the feed or discharge line 4. The components of this gas mixture that are not adsorbed on the adsorbent leave the adsorber container 1 via the feed or discharge line 6 . At the same time, the desorption phase takes place in the adsorption rooms 3 , 3 ', etc. After the end of the adsorption phase in the adsorption rooms 2 , 2 ', etc., the desorption phase takes place in the sen adsorption rooms, while the gas mixture stream to be cleaned or to be dismantled via the feed or discharge line 5 into the adsorption rooms 3 , 3 ', etc. is conducted. The components of this gas mixture stream not adsorbed on the adsorbent are then withdrawn from the adsorber container 1 in an analogous manner via the supply or discharge line 7 . Due to the arrangement of the adsorption spaces to each other, the heat released in part of the adsorption spaces during the adsorption phase is transferred to the other part of the adsorption spaces, in which the desorption phase takes place and the temperature is reduced accordingly. For this it is of course necessary that the partitions between the individual adsorption spaces are designed so that this heat transfer is optimized. The adsorber container according to the invention is, compared to the prior art adsorber containers, structurally complex and expensive, but this disadvantage is compensated for by an increased capacity of the adsorption plants which have the adsorber container according to the invention.

Es wäre denkbar, herkömmliche Platten- oder Rohrbündelwärmetauscher dahingehend auszugestalten, daß eine Befüllung mit Adsorptionsmaterialien möglich ist.It would be conceivable to use conventional plate or tube bundle heat exchangers to design that a filling with adsorption materials is possible.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorp­ tionsräume entweder in konzentrischen Kreisringen oder in Kreissegmenten angeord­ net sind. In diesem Falle muß dann in jedem zweiten Kreisring bzw. jedem zweiten Kreissegment die Adsorptionsphase und in jedem dazwischenliegenden Kreisring bzw. Kreissegment die Desorptionsphase ablaufen. Daneben sind für den Fachmann selbst­ verständlich noch eine Vielzahl von Gestaltungsmöglichkeiten hinsichtlich der Adsorp­ tionsraumanordnung denkbar. In jedem Falle ist jedoch auf eine strömungsgünstige Anordnung der Adsorptionsräume zu achten.Further embodiments of the invention are characterized in that the adsorb tion spaces either arranged in concentric circular rings or in circular segments are not. In this case, every second circular ring or every second Circle segment the adsorption phase and in each circular ring or Circle segment the desorption phase. In addition, are for the specialist himself understandable still a variety of design options regarding the Adsorp tion room arrangement conceivable. In any case, however, is on a streamlined Arrangement of the adsorption spaces.

Claims (3)

1. Adsorberbehälter zur Durchführung chemischer und/oder physikalischer Reaktio­ nen von Gasen oder Flüssigkeiten über einem Adsorptionsmittel, dadurch ge­ kennzeichnet, daß
  • a) der Adsorberbehälter wenigstens zwei Adsorptionsräume aufweist,
  • b) während der ersten Hälfte eines Zeitintervalls in der einen Hälfte der Adsorpti­ onsräume die Adsorptionsphase und in der anderen Hälfte der Adsorptionsräu­ me die Desorptionsphase abläuft,
  • c) und in der zweiten Hälfte des Zeitintervalls in denjenigen Adsorptionsräumen, in denen in der ersten Hälfte des Zeitintervalls die Adsorptionsphase ablief, nun die Desorptionsphase abläuft, während in denjenigen Adsorptionsräumen, in denen in der ersten Hälfte des Zeitintervalls die Desorptionsphase ablief, nun die Adsorptionsphase abläuft.
1. adsorber container for carrying out chemical and / or physical Reaktio NEN of gases or liquids over an adsorbent, characterized in that
  • a) the adsorber container has at least two adsorption spaces,
  • b) during the first half of a time interval in one half of the adsorption spaces the adsorption phase and in the other half of the adsorption spaces the desorption phase takes place,
  • c) and in the second half of the time interval in those adsorption rooms in which the adsorption phase took place in the first half of the time interval, the desorption phase now takes place, while in those adsorption rooms in which the desorption phase ran in the first half of the time interval, the adsorption phase now expires.
2. Adsorberbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorptions­ räume in konzentrischen Kreisringen angeordnet sind.2. Adsorber container according to claim 1, characterized in that the adsorption spaces are arranged in concentric circular rings. 3. Adsorberbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorptions­ räume in Kreissegmenten angeordnet sind.3. adsorber container according to claim 1, characterized in that the adsorption rooms are arranged in segments of a circle.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6027548A (en) * 1996-12-12 2000-02-22 Praxair Technology, Inc. PSA apparatus and process using adsorbent mixtures

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6027548A (en) * 1996-12-12 2000-02-22 Praxair Technology, Inc. PSA apparatus and process using adsorbent mixtures

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