DE19727741A1 - Adsorber, insbesondere zur Trennung von Sauerstoff und Stickstoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Adsorber, insbesondere zur Trennung von Sauerstoff und Stickstoff aus der Luft, mit einem Behälter, der eine ein Adsorbens enthaltende Ad­ sorptionskammer hat, und der an seinem Behälterboden einen in eine Gasverteilungskammer führenden Gaseinlaß und an seiner oberen Seite einen Gasauslaß aufweist und in dem gaseinlaßseitig eine Vorkammer mit einem weiteren Adsorbens vorgesehen ist.

Adsorber der vorstehenden Art werden derzeit für die Sau­ erstoffgewinnung aus der Luft eingesetzt und sind deshalb bekannt. Für die Sauerstoffgewinnung benutzt man als Ad­ sorbens synthetisches Zeolith. Der Behälterboden des be­ kannten Adsorbers ist nach unten hin gewölbt ausgeführt und zum Behälter hin durch einen Siebboden abgetrennt. Oberhalb des Behälterbodens ist die durch Siebflächen be­ grenzte Gasverteilungskammer vorgesehen. Der Raum im Be­ hälterboden zwischen der Gasverteilungskammer und dem Siebboden bildet die Vorkammer mit dem weiteren Adsor­ bens, bei dem es sich bei Sauerstoffgewinnungsanlagen üblicherweise um Aluminiumgel handelt. Das Einfüllen der Adsorbentien in den Adsorber erfolgt von oben, indem man bei zunächst entferntem Siebboden zuerst das Aluminiumgel einschüttet, dann den Siebboden einsetzt und anschließend das Zeolith eingibt.

Als nachteilig bei den bekannten Adsorbern hat sich he­ rausgestellt, daß das Aluminiumgel aufgrund von Um­ welteinflüssen der eingegebenen Luft früher seine Wirk­ samkeit verliert als das Zeolith. Da sich die Vorkammer jedoch unterhalb der Adsorptionskammer mit dem Zeolith befindet, muß man zum Austausch des Adsorbens in der Vorkammer zugleich das Adsorbens in der Adsorptionskammer entfernen, was zeitaufwendig ist.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Adsorber der eingangs genannten Art so auszubilden, daß das Ad­ sorbens in der Vorkammer möglichst rasch ausgewechselt werden kann und daß das Volumen des Behälters des Adsor­ bers möglichst weitgehend ausgenutzt wird.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gasverteilungskammer zugleich als Vorkammer für das weitere Adsorbens ausgebildet ist und einen nach unten hin zu öffnenden Adsorbensauslaß hat.

Bei einem solchen Adsorber wird die bisher ausschließlich der Gasverteilung dienende und deshalb leer bleibende Gasverteilungskammer für die Unterbringung des weiteren Adsorbens genutzt. Hierdurch wird die Gasverteilung in der Hauptadsorptionskammer verbessert, weil das Adsorbens in der Gasverteilungskammer zu einer Vergleichmäßigung der Gasströmung beiträgt. Weiterhin kann dank der Erfin­ dung der bisher für das weitere Adsorbens verwendete Raum außerhalb der Gasverteilungskammer anderweitig genutzt werden und beispielsweise zur Vergrößerung der Hauptad­ sorptionskammer beitragen, indem er im Falle einer Sauer­ stoffgewinnungsanlage ebenfalls mit Zeolith gefüllt wird.

Eine besonders gleichmäßige Gasverteilung erreicht man, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung am Behälter­ boden ein sich bis zum bodenseitigen Querschnitt der Vor­ kammer erweiternder, zu der Vorkammer durch eine Siebflä­ che abgegrenzter Diffusor mit dem Gaseinlaß vorgesehen ist.

Der Adsorbensauslaß beeinträchtigt nicht die gleichmä­ ßige Gasverteilung, wenn gemäß einer anderen Ausgestal­ tung der Erfindung die Vorkammer oberhalb des Gaseinlas­ ses den Adsorbensauslaß hat. Dieser kann dabei als ge­ schlossene Fläche ausgebildet sein, so daß das einströ­ mende Gas zur Seite hin abgelenkt wird.

Eine noch bessere Gasverteilung erreicht man, wenn zwi­ schen dem Adsorbensauslaß und dem Gaseinlaß in dem Dif­ fusor ein Prallblech angeordnet ist.

Das einströmende Gas wird nach dem Verlassen der Vorkam­ mer gleichmäßig der eigentlichen Adsorptionskammer zuge­ führt, wenn die Vorkammer sich im Querschnitt nach oben hin verjüngt.

Zum Einfüllen des Adsorbens in die Vorkammer ist es vor­ teilhaft, wenn von der Oberseite des Behälters her eine Nachfülleitung für Adsorbens in die Vorkammer mündet.

Vorteilhaft ist es auch, wenn gemäß einer anderen Weiter­ bildung der Erfindung der Behälterboden nach außen hin gewölbt ausgeführt und durch einen Siebboden von der Ad­ sorptionskammer abgetrennt ist und wenn der Raum in dem Behälterboden zwischen der ersten Vorkammer und dem Sieb­ boden eine zweite Vorkammer mit Adsorbens bildet. Diese zweite Vorkammer kann man ebenfalls beispielsweise mit Aluminiumgel füllen. Da ihr die zugleich die Luftvertei­ lungskammer bildende Vorkammer mit Aluminiumgel vorge­ schaltet ist, wird das Aluminiumgel in der zweiten Vor­ kammer weniger belastet als das in der ersten Vorkammer, so daß es eine gleich lange Lebensdauer hat wie das Zeo­ lith in der Adsorptionskammer und deshalb für die zweite Vorkammer keine Möglichkeit eines Austausch des Adsorbens ohne gleichzeitiges Entfernen des Zeolithes vorgesehen sein muß.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfol­ gend beschrieben.

Die Zeichnung zeigt einen angeordneten Behälter 1, der auf Füßen 2, 3 stehend angeordnet ist. Nach unten hin wird der Behälter 1 von einem nach außen gewölbten Behäl­ terboden 4 begrenzt. An der Außenseite des Behälterbodens 4 ist mittig ein Diffusor 5 angeschlossen, welcher einen Gaseinlaß 6 hat. In diesem Diffusor 5 ist mit Abstand zum Gaseinlaß 6 ein Prallblech 7 angeordnet.

Behälterinnenseitig ist auf dem Behälterboden 4 eine nach oben hin sich konisch verjüngende Vorkammer 8 vorgesehen, welche allseitig durch Siebflächen 9 begrenzt wird. Ober­ halb des Prallbleches 7 hat die Vorkammer 8 einen Adsor­ bensauslaß 10, der zum Auswechseln des Adsorbens in der Vorkammer 8 geöffnet werden kann.

Oberhalb des nach außen hin gewölbten Behälterbodens 4 ist in dem Behälter 1 ein seinen gesamten Querschnitt überbrückender Siebboden 11 angeordnet, der nach unten hin einen Adsorptionsraum 12 begrenzt. Der Raum im Behäl­ terboden 4 unterhalb dieses Siebbodens 11 und außerhalb der Vorkammer 8 kann eine zweite Vorkammer 13 bilden.

Der Behälter 1 hat an seiner Oberseite einen Gasauslaß 14, an welchem ein Siebkorb 15 angeschlossen ist, über dessen siebförmige Mantelfläche das Gas seitlich einströmt und von dem aus es den Behälter über eine Gasentnahmelei­ tung 16 verläßt. Der Siebkorb 15 hat einen als nach oben hin konkav gekrümmtes Prallblech ausgebildeten Boden, so daß beim Spülen und Umfüllen, wenn über die Gasentnahme­ leitung 16 Gas in den Behälter 1 gelangt, dieses nicht unmittelbar auf das Adsorbens im Adsorptionsraum 12 trifft.

Ebenfalls von der Oberseite des Behälters 1 her führt eine Nachfülleitung 17 bis in die Vorkammer 8. Diese Nachfülleitung 17 hat außerhalb des Behälters 1 einen Nachfüllstutzen 18. Dadurch kann man von oben her die Vorkammer 8 mit Adsorbens beschicken.

Wenn der dargestellte Adsorber zur Sauerstoffgewinnung aus Luft eingesetzt werden soll, dann füllt man in den Adsorptionsraum 12 Zeolith und in die Vorkammer 8 Alumi­ niumgel. Die zweite Vorkammer 12 kann vor dem Einsetzen des Siebbodens 11 und dem Einfüllen des Zeoliths eben­ falls mit Aluminiumgel gefüllt werden. Möglich ist es je­ doch auch, auf den Siebboden 11 zu verzichten und die zweite Vorkammer 13 ebenfalls mit Zeolith zu füllen, um das Volumen der Adsorptionskammer 12 zu vergrößern.

In der Adsorptionsphase strömt Luft vom Gaseinlaß 6, durch die Vorkammer 8, dann durch die Vorkammer 13 in die Adsorptionskammer 12 und von dort über den Siebkorb 15 und den Gasauslaß 14 in die Gasentnahmeleitung 16. Ist das Aluminiumgel in der Vorkammer 8 nicht mehr ausrei­ chend wirksam, dann kann man bei Stillstand der Anlage den Adsorbensauslaß 10 öffnen und das Aluminiumgel nach unten hin aus dem Behälter 1 rutschen lassen. Ein Nach­ füllen ist anschließend über den Nachfüllstutzen 18 mög­ lich.

Bezugszeichenliste

1

Behälter

2

Fuß

3

Fuß

4

Boden

5

Diffusor

6

Gaseinlaß

7

Prallblech

8

Vorkammer

9

Siebfläche

10

Adsorbensauslaß

11

Siebboden

12

Adsorptionsraum

13

Vorkammer

14

Gasauslaß

15

Siebkorb

16

Gasentnahmeleitung

17

Nachfülleitung

18

Nachfüllstutzen

Claims (7)

1. Adsorber, insbesondere zur Trennung von Sauerstoff und Stickstoff aus der Luft, mit einem Behälter, der eine ein Adsorbens enthaltende Adsorptionskammer hat, und der an seinem Boden einen in eine Gasverteilungskammer führenden Gaseinlaß und an seiner oberen Seite einen Gasauslaß aufweist und in dem gaseinlaßseitig eine Vorkammer mit einem weiteren Adsorbens vorgesehen ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gasverteilungskammer zugleich als Vor­ kammer (8) für das weitere Adsorbens ausgebildet ist und einen nach unten hin zu öffnenden Adsorbensauslaß (10) hat.

2. Adsorber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Boden (4) des Behälters (1) ein sich bis zum bodensei­ tigen Querschnitt der Vorkammer (8) erweiternder, zu der Vorkammer (8) durch eine Siebfläche (9) abgegrenzter Dif­ fusor (5) mit dem Gaseinlaß (6) vorgesehen ist.

3. Adsorber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorkammer (8) oberhalb des Gaseinlasses (6) den Ad­ sorbensauslaß (10) hat.

4. Adsorber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Adsorbensauslaß (10) und dem Gaseinlaß (6) in dem Diffusor (5) ein Prallblech (7) angeordnet ist.

5. Adsorber nach zumindest einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorkammer (8) sich im Querschnitt nach oben hin verjüngt.

6. Adsorber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß von der Oberseite des Behälters (1) her eine Nachfüllei­ tung (16) für Adsorbens in die Vorkammer (8) mündet.

7. Adsorber nach zumindest einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (4) des Behälters (1) nach außen hin gewölbt ausgeführt und durch einen Siebboden (11) von der Adsorptionskammer (12) abge­ trennt ist und der Raum in dem Boden (4) zwischen der ersten Vorkammer (8) und dem Siebboden (11) eine zweite Vorkammer (13) mit Adsorbens bildet.