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DE102007032019A1 - Reactor for adsorptive cleaning of air in a device for cryogenic separation of air, comprises a ring-shaped bed within a jacket, and an outer and an inner vessel having an axial direction and a radial direction - Google Patents

Reactor for adsorptive cleaning of air in a device for cryogenic separation of air, comprises a ring-shaped bed within a jacket, and an outer and an inner vessel having an axial direction and a radial direction Download PDF

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DE102007032019A1
DE102007032019A1 DE102007032019A DE102007032019A DE102007032019A1 DE 102007032019 A1 DE102007032019 A1 DE 102007032019A1 DE 102007032019 A DE102007032019 A DE 102007032019A DE 102007032019 A DE102007032019 A DE 102007032019A DE 102007032019 A1 DE102007032019 A1 DE 102007032019A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
basket
axial
reactor
air
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102007032019A
Other languages
German (de)
Inventor
Johann Dr. Ferstl
Klaus Libal
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde 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.)
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Publication date
Application filed by Linde GmbH filed Critical Linde GmbH
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B01DSEPARATION
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

The reactor for adsorptive cleaning of air in a device for cryogenic separation of air, comprises a ring-shaped bed (3) within a jacket (2), and an inner (4) and an outer vessel (5) having an axial direction and a radial direction. The reactor is symmetrically cylindrical built around a vertically running tank axis (1) and the jacket. The bed is filled with a packable material and is delimited by the inner and the outer vessel. The first one of the two vessels is rigid in the first of the two directions. The first vessel has a first and a second layer. The reactor for adsorptive cleaning of air in a device for cryogenic separation of air, comprises a ring-shaped bed (3) within a jacket (2), and an inner (4) and an outer vessel (5) having an axial direction and a radial direction. The reactor is symmetrically cylindrical built around a vertically running tank axis (1) and the jacket. The bed is filled with a packable material and is delimited by the inner and the outer vessel. The first one of the two vessels is rigid in the first of the two directions. The first vessel has a first and a second layer. The first layer is built as a radially rigid support vessel that is composed of a sheet-like material that has openings. The second layer is designed as a filter vessel that is also composed of sheet-like material. The holes in the sheet-like material of the filter vessel are narrower than the holes in the sheet-like material of the support vessel. The support vessel and the filter vessel are stretchable along the axial direction and the radial direction respectively. The second layer is placed in a gliding manner with respect to the first layer along a part of the axial extension of the bed. The second layer is composed of two axial sections, which adjoin or overlap one another. The first section of the second layer is non-positively connected with the first layer at an axial end by application of force. The other axial end of the first section of the second layer is placed in a gliding manner with respect to the first layer. Two adjoining sections of the second layer are built in an overlapping manner and are placed in a gliding manner with respect to one another. The first- and the second layer are composed of two sections respectively. A section of both the layers are held at an end by a common fastening device.

Description

Die Erfindung betrifft einen Reaktor, der im wesentlichen zylindersymmetrisch um eine im wesentlichen vertikal verlaufende Behälterachse aufgebaut ist und einen Mantel und innerhalb des Mantels ein ringförmiges Bett aufweist, welches mit rieselfähigem Material gefüllt ist und durch einen inneren und einen äußeren Korb begrenzt ist, die eine axiale Vorzugsrichtung und eine radiale Vorzugsrichtung aufweisen, wobei mindestens ein erster der beiden Körbe in mindestens einer ersten der beiden Vorzugsrichtungen starr ist, der erste Korb eine erste und eine zweite Schicht aufweist, und die erste Schicht als radial starrer Stützkorb ausgebildet ist, der aus folienartigem Material gebildet ist, das Öffnungen aufweist.The The invention relates to a reactor which is substantially cylindrically symmetric is constructed around a substantially vertically extending container axis and a jacket and inside the shell has an annular bed, which with free-flowing Material filled is and is bounded by an inner and an outer basket, the have an axial preferred direction and a radial preferred direction, wherein at least a first of the two baskets in at least a first the two preferred directions is rigid, the first basket a first and a second layer, and the first layer as radial rigid support basket is formed, which is formed of sheet-like material, the openings having.

Ein solcher Reaktor ist beispielsweise aus EP 402783 B1 bekannt.Such a reactor is for example off EP 402783 B1 known.

Für derartige Reaktoren besteht ein weiter Anwendungsbereich. Sie können für die verschiedensten Reaktionen zwischen einem Gas und einem aktiven Material, welches in rieselfähiger Form vorliegt, eingesetzt werden. Das aktive Material kann beispielsweise ein Adsorbens oder ein Katalysator sein. Der Reaktor kann mehrere Arten von aktivem Material enthalten und aus mehr als einem Bett bestehen. Ein Bett wird in diesem Fall vom benachbarten konzentrisch umschlossen. Der Reaktor weist dann mehr als zwei Körbe auf. Bei n Betten beträgt die Zahl der Körbe mindestens n + 1.For such Reactors have a wide scope. They can be for the most diverse Reactions between a gas and an active material, which in free-flowing Form is present, are used. The active material may be, for example an adsorbent or a catalyst. The reactor can have several Types of active material included and made up of more than one bed consist. A bed becomes concentric in this case from the neighboring one enclosed. The reactor then has more than two baskets. For n beds is the Number of baskets at least n + 1.

Während einer Reaktions- oder Adsorptionsphase wird ein Reaktionsgas in etwa radial zur Symmetrieachse des Reaktors durch das mit aktivem, rieselfähigem Material gefüllte Bett geführt, indem es beispielsweise dem Raum zwischen Mantel und äußerem Korb zugeleitet und von dem Raum innerhalb des inneren Korbes wieder abgezogen wird. Im Falle einer Adsorptionsreaktion nimmt die Reaktionsfähigkeit des aktiven Materials (Adsorbens) mit zunehmender Reaktionsdauer ab. Daher muss das Adsorbens in regelmäßigen Zeitabständen regeneriert werden. Während der Regenerierphase wird ein Regeneriergas, das gegenüber dem zu reinigenden Gas abweichende chemische Zusammensetzung und/oder einen abweichenden thermodynamischen Zustand aufweist, durch die Schüttung aus aktivem Material geleitet.During one Reaction or adsorption phase is a reaction gas in about radial to the symmetry axis of the reactor through the active, free-flowing material filled Bed led, by, for example, the space between the mantle and the outer basket forwarded and recovered from the space inside the inner basket is deducted. In the case of an adsorption reaction decreases the reactivity of the active material (adsorbent) with increasing reaction time from. Therefore, the adsorbent must be regenerated at regular intervals become. While the regeneration phase becomes a regeneration gas, which is opposite to the to be cleaned gas deviating chemical composition and / or has a different thermodynamic state through which fill made of active material.

Die Reaktion kann zum Beispiel aus einer adsorptiven Trennung von Gasgemischen oder in einer adsorptiven Entfernung von unerwünschten Bestandteilen aus einem zu reinigenden Gas bestehen. Ein praktisches Beispiel für letzteres ist die Abscheidung von Wasser und/oder Kohlendioxid aus Luft am Eintritt einer Tieftemperatur-Luftzerlegungsanlage. Das rieselfähige Material, welches in das Schüttbett eingebracht wird, wirkt in diesem Falle als Adsorbens und kann beispielsweise aus einem Molekularsieb bestehen.The For example, reaction can result from adsorptive separation of gas mixtures or in an adsorptive removal of undesirable components from a to be cleaned gas. A practical example of the latter is the separation of water and / or carbon dioxide from air at the entrance a cryogenic air separation plant. The pourable Material which is introduced into the packed bed is, acts as an adsorbent in this case and can, for example consist of a molecular sieve.

Während der Adsorptionsphase wird zu reinigende Luft durch das Bett geführt und dabei Wasser und/oder Kohlendioxid an das aktive Material abgegeben. Während der Regenerierphase werden die aus der Luft entfernten Stoffe wieder desorbiert, indem ein Regeneriergas, beispielsweise Stickstoff, durch das Bett mit dem Adsorbens geleitet wird. Dabei herrschen im Allgemeinen andere Temperaturen und/oder Drücke als während der Adsorptionsphase.During the Adsorption phase is passed to the air to be purified through the bed and while delivering water and / or carbon dioxide to the active material. While The regeneration phase becomes the substances removed from the air desorbed by a regeneration gas, such as nitrogen, through the bed is passed with the adsorbent. This rule in general other temperatures and / or pressures as while the adsorption phase.

Ein Reaktor der eingangs genannten Art kann außer dem für katalytische Reaktionen eingesetzt werden, beispielsweise zur Entfernung von NOx aus dem Abgas von Verbrennungsanlagen. Das rieselfähige Bettmaterial besteht in diesem Fall zum Beispiel aus metalldotierten Molekularsieb-Teilchen.One Reactor of the type mentioned above can also be used for catalytic reactions be, for example, for the removal of NOx from the exhaust gas of Incinerators. The free-flowing Bed material in this case consists, for example, of metal-doped Molecular sieve particles.

Das Begriffspaar "starr" und "dehnbar" bezieht sich hier nicht auf die dem Material selbst innewohnenden Eigenschaften wie Elastizität oder Temperaturgängigkeit, sondern auf die Möglichkeit von Längenänderungen aufgrund der äußeren Form des Körpers, in diesem Fall eines Korbes. Ein in einer bestimmten Richtung starrer Körper ist in diesem Sinne durchaus fähig, sich zum Beispiel bei Temperaturänderungen auszudehnen. Beispielsweise ist ein gewelltes Blech starr in Richtung der Wellentäler und dehnbar in der dazu senkrechten Richtung. Ein auf einen Zylindermantel gebogenes Wellblech, bei dem die Wellentäler auf Kreisen um die Zylinderachse verlaufen, ist in axialer Richtung dehnbar und in tangentialer und damit auch in radialer Richtung starr. Eine Spiralfeder ist in diesem Sinne axial dehnbar und radial starr.The Term pairs "rigid" and "stretchy" refer here not on the intrinsic properties of the material itself elasticity or temperature, but on the possibility of length changes due to the external shape of the body, in this case a basket. A more rigid in a certain direction body is quite capable in this sense for example, with temperature changes expand. For example, a corrugated sheet is rigid in the direction the wave troughs and stretchable in the direction perpendicular thereto. One on a cylinder jacket bent corrugated iron, in which the troughs on circles around the cylinder axis are stretchable in the axial direction and in tangential and thus rigid even in the radial direction. A coil spring is in this Sense axially expandable and radially rigid.

Die Orientierungen "axial" und "radial" beziehen sich auf die Behälterachse.The Orientations "axial" and "radial" refer to the container axis.

In DE 39 39 518 A1 wurde bereits vorgeschlagen, einen Korb für einen derartigen Reaktor durch eine Kombination aus einem gelochten Blech und Stützringen zu fertigen. Das Lochblech ist dabei in beiden Vorzugsrichtungen dehnbar ausgebildet. Die Stützringe machen den Korb in radialer Richtung starr. Die Zurückhaltung des rieselfähigen Materials übernimmt hier das Lochblech. Dessen Öffnungen müssen daher relativ eng sein. Bei größeren Reaktordurchmessern und damit steigenden Blechdicken ist dies immer schwieriger zu fertigen.In DE 39 39 518 A1 It has already been proposed to produce a basket for such a reactor by a combination of a perforated plate and support rings. The perforated plate is designed to be stretchable in both preferred directions. The support rings make the basket rigid in the radial direction. The restraint of the flowable material takes over the perforated plate here. Its openings must therefore be relatively narrow. For larger reactor diameters and thus increasing sheet thicknesses, this is increasingly difficult to manufacture.

Aus EP 402783 B1 ist es bekannt, einen Korb aus einer Kombination eines relativ grob gelochten Blechs und einem vorgesetzten Drahtnetzes zu bilden. Auch hier können die Öffnungen im Lochblech nicht wesentlich geringer als in der vorgenannten Ausführungsform sein. Außerdem erfordert es einen hohen Aufwand, ein Drahtnetz mit dem Stützkorb zu verbinden.Out EP 402783 B1 It is known to form a basket of a combination of a relatively coarse perforated sheet and a superior wire mesh. Again, the openings in the perforated plate can not be significantly less than in the aforementioned embodiment. It also requires egg high effort to connect a wire mesh with the support basket.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Reaktor mit einer Korbkonstruktion zu finden, die auch für bei großen Reaktordurchmessern wirtschaftlich zu fertigen ist und trotzdem gute Betriebseigenschaften aufweist.Of the Invention is based on the object, a reactor with a basket construction to find that too for at big Reactor diameters is economical to manufacture and still has good operating characteristics.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die zweite Schicht als Siebkorb ausgebildet ist, der ebenfalls aus folienartigem Material gebildet ist, wobei die Öffnungen in dem folienartigen Material des Siebkorbs schmaler als die Öffnungen in dem folienartigen Material des Stützkorbs sind.These Task is solved by that the second layer is designed as a screen basket, which also is formed of sheet-like material, wherein the openings in the foil-like material of the strainer narrower than the openings in the film-like material of the support basket.

Bei der Erfindung sind also beide Schichten des ersten Korbs aus folienartigem Material, beispielsweise Metallblech, gebildet. Der Siebkorb ist auf der Seite des Stützkorbs angeordnet, die zum Inneren des Bettes hin orientiert ist, und weist relativ schmale Löcher auf. Insbesondere muss die Breite der Öffnungen so gering sein, dass der Siebkorb das rieselfähige Material zurückhält. Unter "Breite" ist hier das für diesen Effekt entscheidende Maß zu verstehen. Bei kreisförmigen Öffnungen ist die "Breite" gleich dem Lochdurchmesser.at The invention thus both layers of the first basket from foil-like Material, such as sheet metal, formed. The sieve basket is on the side of the support basket arranged, which is oriented towards the interior of the bed, and points relatively narrow holes on. In particular, the width of the openings must be so small that the strainer the free-flowing Retains material. Under "width" is here for this Effect decisive measure too understand. For circular openings the "width" is equal to the hole diameter.

Beispielsweise sind die Öffnungen im Stützkorb 2- bis 50-mal, vorzugsweise 4- bis 20-mal so breit wie diejenigen im Siebkorb.For example are the openings in the support basket 2 to 50 times, preferably 4 to 20 times as wide as those in the strainer basket.

Da die Rückhaltefunktion durch den Siebkorb übernommen wird, braucht diese nicht mehr vom Stützkorb übernommen zu werden. Dieser kann also mit deutlich größeren Öffnungen versehen werden. Die Öffnungen im Stützkorb können beispielsweise die aus EP 402783 B1 Form und Anordnung aufweisen, aber deutlich größere Abmessungen aufweisen. Hierdurch ist auch bei der Verwendung besonders hoher Wandstärken möglich, den Stützkorb wirtschaftlich zu fertigen und auf besonders große Bettdurchmesser auszulegen. Bei der Fertigung müssen keine aufwändigen Perforationsprozesse wie Laser- oder Wasserstrahlschneiden eingesetzt werden, sondern die Anwendung relativ kostengünstiger Methoden wie zum Beispiel Stanzen reicht aus.Since the retention function is taken over by the strainer basket, it no longer needs to be taken over by the support basket. This can therefore be provided with much larger openings. The openings in the support basket, for example, the EP 402783 B1 Have shape and arrangement, but have significantly larger dimensions. As a result, even with the use of particularly high wall thicknesses, it is possible to produce the support basket economically and to design it for particularly large bed diameters. In production, no elaborate perforation processes such as laser or water jet cutting must be used, but the application of relatively inexpensive methods such as punching is sufficient.

Im Allgemeinen weist der Siebkorb auch eine geringere Dicke als der Stützkorb auf. Beispielsweise ist das Material des Stützkorbs 2- bis 100-mal, vorzugsweise 4- bis 50-mal so dick wie dasjenige des Siebkorbs.in the Generally, the strainer also has a smaller thickness than the support cage on. For example, the material of the support basket is 2 to 100 times, preferably 4 to 50 times Thick as that of the strainer basket.

Vorzugsweise ist der Stützkorb in der zweiten Vorzugsrichtung, insbesondere in axialer Richtung, dehnbar. Grundsätzlich ist die Erfindung auch mit axial starren und radial dehnbaren und sogar mit sowohl axial als auch radial starren Stützkörben ausführbar. Im Allgemeinen ist der Stützkorb jedoch radial starr und axial dehnbar.Preferably is the support basket in the second preferred direction, in particular in the axial direction, stretchable. in principle the invention is also with axially rigid and radially expandable and even with both axially and radially rigid support baskets executable. in the In general, the support basket but radially rigid and axially expandable.

Der Siebkorb kann hinsichtlich seiner Federeigenschaften in den beiden Vorzugsrichtungen grundsätzlich jede der folgenden Eigenschaften annehmen:

  • (a) axial und radial starr
  • (b) axial starr und radial dehnbar
  • (c) axial und radial dehnbar
  • (d) axial dehnbar und radial starr
With regard to its spring properties in the two preferred directions, the screen basket can basically assume any of the following properties:
  • (a) axially and radially rigid
  • (b) axially rigid and radially expandable
  • (c) axially and radially extensible
  • (d) axially extensible and radially rigid

Grundsätzlich können Stütz- und Siebkorb starr miteinander verbunden sein. In vielen Fällen ist es jedoch günstiger, wenn mindestens über einen Teil der Höhe des Betts die zweite Schicht relativ zur ersten Schicht gleitend gelagert ist. Hierdurch werden mechanische Spannungen zwischen den beiden Schichten vermieden. ("Höhe" wird hier synonym mit "axialer Ausdehnung" verwendet.) In einem konkreten Beispiel ist der Siebkorb aus einem einzigen Lochblech gebildet und kann über seine gesamte axiale Ausdehnung am Stützkorb gleiten.Basically, support and Sieve basket be rigidly interconnected. In many cases it is but cheaper, if at least over a part of the height of the bed sliding the second layer relative to the first layer is stored. As a result, mechanical stresses between the avoided both layers. ("Height" becomes synonymous here used with "axial extent".) In one concrete example is the screen basket made of a single perforated plate formed and can over slide its entire axial extent on the support basket.

Der Siebkorb muss sich über die gesamte Höhe des Bettes erstrecken, um seine Rückhaltefunktion zu erfüllen. Er kann aus einem Lochblech bestehen, das über die gesamte Höhe des Bettes durchgeht. In vielen Fällen ist es jedoch günstiger, wenn die zweite Schicht aus mindestens zwei axialen Abschnitten besteht, die aneinander angrenzen oder überlappen. Zum Beispiel weist die zweite Schicht 1 bis 50, vorzugsweise 1 bis 20 axiale Abschnitte auf.Of the Strainer basket has to be over the entire height extend the bed to fulfill its retention function. He may consist of a perforated plate that passes over the entire height of the bed. In many cases However, it is cheaper if the second layer consists of at least two axial sections, which adjoin or overlap one another. For example, the second layer has 1 to 50, preferably 1 to 20 axial sections.

Jeder dieser Abschnitte ist ringförmig ausgebildet und überdeckt einen Teil der axialen Ausdehnung (Höhe) des Bettes. Die verschiedenen Abschnitte können untereinander identisch oder verschieden sein.Everyone these sections are ring-shaped trained and covered a part of the axial extent (height) of the bed. The different Sections can be identical or different with each other.

Hier ist es günstig, wenn mindestens ein erster Abschnitt, vorzugsweise alle Abschnitte der zweiten Schicht an einem axialen Ende kraftschlüssig mit der ersten Schicht verbunden sind. Beispielsweise kann der untere Rand eines oder mehrerer Abschnitte des Siebkorbs an dem Stützkorb angeheftet sein, zum Beispiel durch eine oder mehrere Schweißverbindungen. Grundsätzlich kann der erste Abschnitt der zweiten Schicht auch an weiteren Stellen kraftschlüssig mit der ersten Schicht verbunden sein.Here is it cheap if at least a first section, preferably all sections the second layer at one axial end frictionally with the first layer are connected. For example, the bottom edge one or more portions of the strainer basket attached to the support basket be, for example, by one or more welded joints. in principle For example, the first portion of the second layer may also be at other locations force fit be connected to the first layer.

In einer weiteren Ausgestaltung ist der erste Abschnitt der zweiten Schicht an seinem anderen axialen Ende relativ zur ersten Schicht gleitend gelagert. Auch bei unterschiedlichen thermisch induzierten Ausdehnungen der beiden Schichten werden dadurch mechanische Spannungen weiter reduziert.In In another embodiment, the first portion of the second Layer at its other axial end relative to the first layer slidably mounted. Even with different thermally induced Expansions of the two layers thereby become mechanical stresses further reduced.

Außerdem können zwei benachbarte Abschnitte der zweiten Schicht überlappend ausgebildet sein, wobei die beiden Abschnitte relativ zueinander gleitend gelagert sind. Beispielsweise ist jeweils der untere Rand jedes Abschnittes der zweiten Schicht an der ersten Schicht angeheftet und der obere Rand kann sich gleitend gegenüber der ersten Schicht und gegenüber dem Abschnitt der ersten Schicht bewegen, der oberhalb folgt. Die verschiedenen Abschnitte der zweiten Schicht überlappen sich also und gleiten relativ zueinander.In addition, two adjacent sections of the second layer may be formed overlapping, wherein the two sections relative zueinan which are slidingly mounted. For example, the lower edge of each portion of the second layer is adhered to the first layer and the upper edge is slidable relative to the first layer and opposite to the portion of the first layer that follows above. The different sections of the second layer thus overlap and slide relative to each other.

Vorzugsweise sind beide Schichten in etwa gleich hohen Abschnitten aufgebaut, wobei mindestens ein Abschnitt beider Schichten an mindestens einem Ende durch eine gemeinsame Befestigungsvorrichtung gehalten wird.Preferably Both layers are built in approximately equal sections, wherein at least a portion of both layers on at least one End is held by a common fastening device.

Die Erfindung betrifft außerdem eine Verwendung des Reaktors gemäß Patentanspruch 10 zur adsorptiven Reinigung von Luft, insbesondere in einer Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft.The Invention also relates a use of the reactor according to claim 10 for the adsorptive purification of air, in particular in a device for the cryogenic separation of air.

Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigen:The Invention and further details of the invention are hereinafter based on an embodiment shown in the drawings explained in more detail. in this connection demonstrate:

1 einen Schnitt durch den Reaktor des Ausführungsbeispiels entlang der Behälterachse in stark vereinfachter Darstellung, 1 a section through the reactor of the embodiment along the container axis in a greatly simplified representation,

2 eine erste Variante der beiden Schichten des Korbs von 1 im Detail (Längsschnitt entlang der Behälterachse), 2 a first variant of the two layers of the basket of 1 in detail (longitudinal section along the container axis),

2A einen Stützkorb im Detail, 2A a support basket in detail,

2B einen Siebkorb im Detail und 2 B a sieve basket in detail and

3 eine zweite Variante der beiden Schichten des Korbs von 1 im Detail (Längsschnitt entlang der Behälterachse). 3 a second variant of the two layers of the basket of 1 in detail (longitudinal section along the container axis).

1 zeigt den prinzipiellen Aufbau der beispielhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Reaktors. Die Darstellung ist der Einfachheit halber sehr schematisch ausgeführt, insbesondere entsprechen die Verhältnisse zwischen den äußeren Abmessungen des Reaktors und den Materialdicken nicht den wirklichen Maßen. 1 shows the basic structure of the exemplary embodiment of the reactor according to the invention. For the sake of simplicity, the illustration is very schematic, in particular the relationships between the external dimensions of the reactor and the material thickness do not correspond to the true dimensions.

Der Reaktor ist im wesentlichen zylindersymmetrisch um die Achse 1 aufgebaut. Er wird nach außen begrenzt durch einen Mantel 2, welcher eine obere 7 und eine untere Kalotte 8 mit Eintritts 10 und Austrittsöffnungen 9 für zu reinigendes Gas aufweist. Die obere Kalotte 7 ist außerdem durch Stutzen 11 zum Einfüllen und Absaugen von rieselfähigem Material durchbrochen.The reactor is essentially cylindrically symmetric about the axis 1 built up. He is limited to the outside by a coat 2 which is an upper one 7 and a lower calotte 8th with entry 10 and outlet openings 9 for gas to be purified. The upper dome 7 is also by neck 11 pierced for filling and suction of free-flowing material.

Im Inneren des Reaktors ist ein ringförmiges Adsorptionsbett 3 angeordnet, welches durch zwei zylindermantelförmige Körbe, einen ersten, äußeren 5 und einen zweiten, inneren 4 begrenzt ist. Das Bett 3 wird nach unten hin durch den Boden 6 abgeschlossen, welcher über sternförmig angeordnete Rippen 12 starr an der unteren Kalotte 8 des Mantels 2 befestigt ist. Der innere Korb 4 ist an seinem unteren Ende starr mit dem Boden 6 verbunden. Er stützt sich ebenfalls über die sternförmig angeordneten Rippen 12 auf der unteren Kalotte 8 des Mantels 2 ab. Der äußere Korb 5 steht auf der unteren Kalotte 8 auf, ist mit dieser verschweißt und damit starr mit dem Mantel 2 verbunden.Inside the reactor is an annular adsorption bed 3 arranged, which by two cylinder-shaped baskets, a first, outer 5 and a second, inner one 4 is limited. The bed 3 gets down through the floor 6 completed, which over star-shaped ribs 12 rigidly at the lower calotte 8th of the coat 2 is attached. The inner basket 4 is rigid with the ground at its lower end 6 connected. He also relies on the star-shaped ribs 12 on the lower calotte 8th of the coat 2 from. The outer basket 5 stands on the lower calotte 8th on, is welded to this and thus rigid with the coat 2 connected.

Mindestens einer der Körbe 4, 5 ist aus zwei Schichten gelochten Blechs gefertigt, in dem konkreten Beispiel gilt dies für beide Körbe 4, 5. Lediglich an den Enden kann fallweise auch ungelochtes Blech verwendet (schräg schraffierte Abschnitte). Näheres über den Aufbau der Körbe 4, 5 ist den 2 und 3 und dem zugehörigen Beschreibungstext zu entnehmen.At least one of the baskets 4 . 5 is made of two layers of perforated sheet metal, in the concrete example this applies to both baskets 4 . 5 , Only at the ends can also occasionally unperforated plate used (oblique hatched sections). More about the structure of the baskets 4 . 5 is the 2 and 3 and the corresponding description text.

Innerhalb des Bettes 3 befindet sich eine Schüttung aus rieselfähigem Material. In der konkreten Verwendung des Reaktors handelt sich es um adsorptives Material, ebenso gut könnte ein rieselfähiger Katalysator eingefüllt sein.Inside the bed 3 there is a bed of free-flowing material. In the concrete use of the reactor is adsorptive material, as well could a free-flowing catalyst be filled.

Die Strömungsrichtung des zu reinigenden Gases wird in 1 durch Pfeile mit durchgezogenen Linien angedeutet (Reaktions- bzw. Adsorptionsphase). Dabei strömt das zu reinigende Gas, beispielsweise Luft, über die Einlassöffnung 10 in den Reaktor ein, wird durch die Unterseite des Bodens 6 umgelenkt und dabei tropfbares Wasser abgeschieden. Anschließend wird das zu reinigende Gas in den äußeren Ringraum 15 zwischen Mantel 2 und äußerem Korb 5 geleitet. Von dort strömt das zu reinigende Gas mit einer radialen Komponente durch das Adsorptionsbett 3 in den inneren Ringraum 16. Dieser wird außer durch den inneren Korb 4 auch durch einen aus Kegelstümpfen aufgebauten Verdrängungskörper 17 begrenzt, der den Querschnitt des inneren Ringraumes 16 verringert. Dadurch wird eine annähernd gleichmäßige Stromdichte des zu reinigenden Gases im Bett 3 weitgehend unabhängig von der axialen Koordinate gewährleistet. Zwischen dem inneren Korb 4 und dem Verdrängungskörper 17 ist im Bedarfsfall ein Staubsieb 13 vorgesehen.The flow direction of the gas to be cleaned is in 1 indicated by arrows with solid lines (reaction or adsorption phase). In this case, the gas to be purified, for example air, flows over the inlet opening 10 into the reactor, is through the bottom of the soil 6 deflected while deposited dripping water. Subsequently, the gas to be cleaned in the outer annulus 15 between coat 2 and outer basket 5 directed. From there, the gas to be purified flows through the adsorption bed with a radial component 3 in the inner annulus 16 , This will except through the inner basket 4 also by a built-up of truncated cones displacement body 17 limited, the cross-section of the inner annulus 16 reduced. As a result, an approximately uniform current density of the gas to be cleaned in bed 3 ensured largely independent of the axial coordinate. Between the inner basket 4 and the displacement body 17 If necessary, it is a dust sieve 13 intended.

Falls bei der Reaktion eine Regenerierung notwendig ist, wird während der Regenerierphase ein Regeneriergas, beispielsweise Stickstoff, in umgekehrter Richtung geführt (gestrichelte Pfeile in 1).If a regeneration is necessary in the reaction, a regeneration gas, for example nitrogen, is conducted in the opposite direction during the regeneration phase (dashed arrows in FIG 1 ).

2 zeigt den Aufbau des äußeren Korbs 5 im Detail (Ausschnitte A der 1). Dabei sind lediglich zwei äußere Abschnitte des Betts 3 dargestellt, die symmetrisch zur Behälterachse 1 angeordnet sind. Im Einzelnen erläutert wird der in der Zeichnung rechts dargestellte Ausschnitt des äußeren Korbs 5. Gemäß der Erfindung ist dieser äußere Korb 5 aus zwei Schichten aufgebaut. Die erste Schicht wird durch einen Stützkorb 20, die zweite Schicht durch einen Siebkorb 21 gebildet. Der Siebkorb ist an der dem Bett 3 zugewandten Seite des Stützkorbs 20 angeordnet. 2 shows the structure of the outer basket 5 in detail (excerpts A of the 1 ). There are only two outer sections of the bed 3 shown, the symmetrical to the container axis 1 are arranged. Explained in detail is the detail of the outer basket shown in the drawing on the right 5 , According to the invention, this outer basket 5 built up of two layers. The first layer is through a support basket 20 , the second layer through a strainer basket 21 educated. The strainer basket is attached to the bed 3 facing side of the support basket 20 arranged.

Der Stützkorb 20 ist in 2A im Detail dargestellt. Er weist lang gezogene Öffnungen auf, die tangential orientiert sind. Damit ist er in radialer Richtung starr und in axialer Richtung dehnbar.The support basket 20 is in 2A shown in detail. He has long drawn openings, which are oriented tangentially. Thus, it is rigid in the radial direction and extensible in the axial direction.

Der Siebkorb 21 ist in 2B im Detail dargestellt Er weist lang gezogene Öffnungen auf, die axial orientiert sind. Damit ist er in radialer Richtung dehnbar und in axialer Richtung starr.The sieve basket 21 is in 2 B He has long drawn openings, which are axially oriented. Thus, it is stretchable in the radial direction and rigid in the axial direction.

Stützkorb 20 und Siebkorb 21 erstrecken sich über die gesamte oder im wesentlichen die gesamte Höhe des Bettes und sind in mehrere übereinander angeordnete zylinderförmige Abschnitte unterteilt. Die Höhe der einzelnen Abschnitte ist gleich, kann aber auch verschieden gewählt werden.support cage 20 and strainer basket 21 extend over the entire or substantially the entire height of the bed and are divided into a plurality of superposed cylindrical sections. The height of each section is the same, but can also be chosen differently.

In 2 ist der Übergangsbereich zwischen zweien solcher Abschnitte 100, 101 dargestellt, die im Folgenden als "oberer Abschnitt und als "unterer Abschnitt" bezeichnet werden.In 2 is the transitional area between two such sections 100 . 101 which will be referred to as "upper section and lower section" hereinafter.

Mit einem ringförmigen Befestigungsprofil 22 mit t-förmigem Querschnitt sind der obere und der untere Abschnitt des Stützkorbs 20 durch Schweißen verbunden. Der obere Schenkel 23 des Befestigungsprofils 22 verbindet das untere Ende des oberen Abschnitts 100 des Siebkorbs 21 durch eine Klemmverbindung kraftschlüssig mit dem unteren Ende des oberen Abschnitts des Stützkorbs 20. Das obere Ende des oberen Abschnitts 100 des Siebkorbs 21 kann dagegen relativ zum Stützkorb 20 gleiten, insbesondere in axialer Richtung. Die Halterung ist an dieser Stelle genauso ausgeführt. wie unten anhand des oberen Endes des unteren Abschnitts 101 erläutert wird. Auf diese Weise sind die wärmeinduzierten axialen Bewegungen von Stützkorb und Siebkorb entkoppelt. Während der Stützkorb 20 fest eingespannt ist und thermische Längenunterschiede gegenüber der Behälterwand durch seine axiale Dehnbarkeit kompensiert, kann der axial starre Siebkorb 21 praktisch unabhängig davon seine axiale Ausdehnung oder Zusammenziehung ausführen.With an annular fastening profile 22 with T-shaped cross section are the upper and the lower portion of the support basket 20 connected by welding. The upper leg 23 of the fastening profile 22 connects the lower end of the upper section 100 of the strainer basket 21 by a clamping connection frictionally with the lower end of the upper portion of the support basket 20 , The upper end of the upper section 100 of the strainer basket 21 can be relative to the support basket 20 slide, especially in the axial direction. The holder is executed at this point as well. as below by the upper end of the lower section 101 is explained. In this way, the heat-induced axial movements of the support basket and screen basket are decoupled. While the support basket 20 is firmly clamped and thermal differences in length compared to the container wall compensated by its axial extensibility, the axially rigid screen basket 21 virtually regardless of its axial extent or contraction.

Der untere Schenkel 24 des Befestigungsprofils ist so ausgeführt, dass er zwar ein Abkippen des Siebkorbs nach innen verhindert, aber den Siebkorb nicht kraftschlüssig mit dem Stützkorb verbindet. Das obere Ende des unteren Abschnitts 101 des Siebkorbs 21 kann damit relativ zum Stützkorb 21 gleiten.The lower thigh 24 the fastening profile is designed so that it prevents a tilting of the screen basket inwards, but not frictionally connects the screen basket with the support basket. The upper end of the lower section 101 of the strainer basket 21 can thus relative to the support basket 21 slide.

3 zeigt eine andere Ausführungsform des Übergangsbereichs zwischen zwei Abschnitten 200 und 201. Das Befestigungsprofil besteht hier aus einem massiven äußeren Ring 222 und einem mit diesem kraftschlüssig verbundenen inneren Ring 222. Die unteren Enden des oberen Abschnitts 200 von Siebkorb 21 und Stützkorb 20 sind mit dem äußeren Ring 22 verschweißt, ebenso das obere Ende des unteren Abschnitts 201 des Stützkorbs 20. Das obere Ende des unteren Abschnitts 201 des Siebkorbs 21 ist dagegen wieder gleitend gelagert und wird durch den inneren Ring 224 geführt. 3 shows another embodiment of the transition region between two sections 200 and 201 , The fastening profile here consists of a solid outer ring 222 and a non-positively connected with this inner ring 222 , The lower ends of the upper section 200 from strainer basket 21 and support basket 20 are with the outer ring 22 welded, as well as the upper end of the lower section 201 of the support basket 20 , The upper end of the lower section 201 of the strainer basket 21 On the other hand, it is again slidably mounted and becomes through the inner ring 224 guided.

Alternativ zu der Darstellung in 3 kann der innere Ring nach oben über den äußeren Ring verlängert sein und das untere Enden des oberen Abschnitts 200 des Siebkorbs 21 durch Klemmung statt durch Schweißung halten.Alternative to the illustration in 3 For example, the inner ring may be extended upward above the outer ring and the lower end of the upper section 200 of the strainer basket 21 hold by clamping instead of by welding.

Claims (10)

Reaktor, der im wesentlichen zylindersymmetrisch um eine im wesentlichen vertikal verlaufende Behälterachse (1) aufgebaut ist und einen Mantel (2) und innerhalb des Mantels ein ringförmiges Bett (3) aufweist, welches mit rieselfähigem Material gefüllt ist und durch einen inneren (4) und einen äußeren Korb (5) begrenzt ist, die eine axiale Vorzugsrichtung und eine radiale Vorzugsrichtung aufweisen, wobei mindestens ein erster der beiden Körbe (4, 5) in mindestens einer ersten der beiden Vorzugsrichtungen starr ist, der erste Korb (4, 5) eine erste und eine zweite Schicht aufweist, und die erste Schicht als radial starrer Stützkorb (20) ausgebildet ist, der aus folienartigem Material gebildet ist, das Öffnungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schicht als Siebkorb (21) ausgebildet ist, der ebenfalls aus folienartigem Material gebildet ist, wobei die Öffnungen in dem folienartigen Material des Siebkorbs (21) schmaler als die Öffnungen in dem folienartigen Material des Stützkorbs (20) sind.Reactor which is substantially cylindrically symmetrical about a substantially vertically extending container axis ( 1 ) and a jacket ( 2 ) and within the shell an annular bed ( 3 ), which is filled with free-flowing material and by an inner ( 4 ) and an outer basket ( 5 ), which have an axial preferred direction and a radial preferred direction, wherein at least a first of the two baskets ( 4 . 5 ) is rigid in at least a first of the two preferred directions, the first basket ( 4 . 5 ) has a first and a second layer, and the first layer as a radially rigid support basket ( 20 ) formed of sheet-like material having openings, characterized in that the second layer is used as a screen basket ( 21 ) is formed, which is also formed of sheet-like material, wherein the openings in the film-like material of the strainer basket ( 21 ) narrower than the openings in the sheet-like material of the support basket ( 20 ) are. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützkorb (20) in der zweiten Vorzugsrichtung, insbesondere in axialer Richtung, dehnbar ist.Reactor according to claim 1, characterized in that the support basket ( 20 ) in the second preferred direction, in particular in the axial direction, is extensible. Reaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Siebkorb (21) in der ersten Vorzugsrichtung, insbesondere in radialer Richtung, dehnbar ist.Reactor according to claim 1 or 2, characterized in that the sieve basket ( 21 ) in the first preferred direction, in particular in the radial direction, is extensible. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens über einen Teil der axialen Ausdehnung des Betts die zweite Schicht relativ zur ersten Schicht gleitend gelagert ist.Reactor according to one of Claims 1 to 3, characterized that at least over a portion of the axial extent of the bed the second layer relative is slidably mounted to the first layer. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schicht aus mindestens zwei axialen Abschnitten besteht, die aneinander angrenzen oder überlappen.Reactor according to one of claims 1 to 4, as characterized in that the second layer consists of at least two axial sections adjoining or overlapping one another. Reaktor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein erster Abschnitt der zweiten Schicht an einem axialen Ende kraftschlüssig mit der ersten Schicht verbunden ist.Reactor according to claim 5, characterized in that that at least a first portion of the second layer at a axial end frictionally connected to the first layer. Reaktor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt der zweiten Schicht an seinem anderen axialen Ende relativ zur ersten Schicht gleitend gelagert ist.Reactor according to claim 6, characterized in that that the first portion of the second layer at its other axial End is slidably mounted relative to the first layer. Reaktor nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei benachbarte Abschnitte der zweiten Schicht überlappend ausgebildet sind, wobei die beiden Abschnitte relativ zueinander gleitend gelagert sind.Reactor according to one of Claims 5 to 7, characterized that at least two adjacent portions of the second layer overlap are formed, wherein the two sections relative to each other are slidably mounted. Reaktor nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Schicht aus jeweils mindestens zwei Abschnitten bestehen, wobei mindestens je ein Abschnitt beider Schichten an mindestens einem Ende durch eine gemeinsame Befestigungsvorrichtung gehalten wird.Reactor according to one of Claims 5 to 8, characterized that the first and the second layer of at least two Sections, with at least a portion of both layers at least one end by a common fastening device is held. Verwendung des Reaktors nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur adsorptiven Reinigung von Luft, insbesondere in einer Vorrichtung zur Tieftemperatur-Zerlegung von Luft.Use of the reactor according to one of claims 1 to 9 for the adsorptive purification of air, in particular in a device for cryogenic decomposition of air.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112156611A (en) * 2020-09-22 2021-01-01 杭州制氧机集团股份有限公司 Internal part supporting device used in radial flow adsorber

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