Gastrocknung

Werden an den Trocknungsgrad der Gase keine allzu hohen Forderungen gestellt, ist die Installation einer Kondensationsanlage eine sinnvolle und wirtschaftliche Lösung. Für sehr geringe Restfeuchten wäre jedoch die zu realisierende Kälteleistung sehr hoch und es könnte zu technischen Problemen (z. B. Vereisung) kommen. In solchen Fällen bietet sich die adsorptive Verfahrensvariante an.

Als Adsorptionsmittel können verschiedene hydrophile Adsorbentien entsprechend den gestellten Anforderungen eingesetzt werden: Aktivkohle, Aluminiumoxid, Gele und Molekularsiebe. Die leistungsstärksten und robustesten Adsorbentien sind dabei die Molekularsiebe aufgrund ihrer hohen Adsorptionskapazität und ihrer Unempfindlichkeit gegenüber Kondensat, das mit dem Adsorbens in Berührung kommt. Außerdem haben sie den Vorteil, daß sie unbrennbar sind.

Bei der Adsorption an hydrophilen Molekularsieben wird das zu trocknende Gas von oben in den Adsorber geführt, passiert das Adsorbens mit einer spezifischen Strömungsgeschwindigkeit und verläßt anschließend getrocknet wieder den Adsorber. Es steht dann zum Beispiel für die nachfolgende Produktion zur Verfügung. Bei der Adsorption ist es von Vorteil, wenn das eintretende Gas möglichst kalt, d.h. kälter als 20 °C, und trocken ist. Eine Adsorption bei höheren Temperaturen ist nicht empfehlenswert, da die Aufnahmefähigkeit des Molekularsiebes mit steigender Temperatur zurückgeht. Das eintretende Gas sollte neutral oder basisch sein, da ansonsten das Molekularsieb zerstört wird.

Ist die Aufnahmekapazität des Adsorbens erschöpft, muß es regeneriert werden, um für eine erneute Adsorption zur Verfügung zu stehen. Hierzu wird das gesamte zur Desorption anstehende System solange mit Stickstoff gespült, bis der Restsauerstoffgehalt auf einen ungefährlichen Wert abgesunken ist. Anschließend kann begonnen werden, das Adsorberbett mit Hilfe eines in den Desorptionsstrom integrierten Erhitzers auf die zur Regenerierung erforderliche Temperatur im Adsorberbett aufzuheizen. Günstigerweise findet die Aufheizung mit vorhandenen Betriebsmitteln wie Dampf oder Heißwasser statt. Auch eine elektrische Aufheizung ist denkbar.

Das auf diese Weise ausgetriebene Wasser muß am Austritt aus der Kolonne kondensiert und aus dem System entfernt werden. Eine Regeneration mit einem Teil des zuvor getrockneten Gases liegt nahe, da sich hierdurch die Regenerationstemperatur bzw. die Restbeladung verringern läßt. Die Aufheizung der Molekularsiebschüttung sollte immer entgegengesetzt der Adsorptionsrichtung erfolgen, um eine sichere Regeneration zu gewährleisten. Das Prinzip der Trocknung eines feuchten Gases sowie der anschließenden Regeneration des Adsorbens ist Abbildung 1 zu entnehmen.

Ist die zur Regeneration erforderliche Temperatur erreicht, gibt es prinzipiell die Möglichkeit, an die Kolonne Vakuum anzulegen, um die Restbeladung des Adsorbens zu verringern. Spielt die Restbeladung des Adsorbens eine eher untergeordnete Rolle, kann auf diesen Verfahrensschritt verzichtet werden. Das Adsorbens kann dann im Anschluß an das Aufheizen wieder auf die Adsorptionstemperatur heruntergekühlt werden. Der auf diese Weise desorbierte Adsorber steht wieder für eine erneute Trocknung zur Verfügung.

Je nachdem, welche Trocknerleistungen und Adsorptionszeiten realisiert werden können, sind ein oder zwei Adsorptionskolonnen erforderlich. Steht nur ein Adsorber zur Verfügung, kann beispielsweise tagsüber getrocknet und nachts desorbiert werden. Bei einem Zwei-Adsorber-System wird immer zwischen dem adsorbierenden und dem in Desorption befindlichen Adsorber umgeschaltet, so daß eine kontinuierliche Trocknung möglich ist. Ein Beispiel für eine Trocknungsanlage mit zwei Kolonnen ist in Abbildung 2 dargestellt.

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