Fig. 11.2.
En væsentlig egenskab er, at selvom en anden gas, f.eks. CO2 er adsorberet, vil den igen blive desorberet eller snarere fortrængt, hvis vanddamp er til stede, idet denne fortrinsvis adsorberes.
Molecular-Sieve kan tørre luft og en lang række andre gasser til meget lave dugpunkter. Molecular-Sieve kan også anvendes til tørring af væsker samt udskillelse af kuldioxyd, kvælstof og brint samt en række andre gasser afhængig af molekylestørrelse.
Molecular-Sieve anvendes i stor udstrækning i den petrokemiske industri til førnævnte formål samt som katalysator. Molecular-Sieve er den dyreste af de mest anvendte adsorbenter, men dens øvrige egenskaber samt det faktum at den modstår frit vand og er hurtig adsorberende, bevirker at den anvendes i vid udstrækning:
Ved tørring af luft
Ved tørring til lave dugpunkter
Ved tørring af kuldioxyd og andre gasser.
Silica-Gel
Silica-Gel er en amorph silicat krystal, der findes i forskellige typer defineret ved deres porevidde og specifikke overflade.
Type 1. Middelporestørrelse 20 Ångstrøm 700 m2/g
Type 2. Middelporestørrelse 50 Ångstrøm 500 m2/g
Type 3. Middelporestørrelse 100 Ångstrøm 300 m2/g
Den første type er den mest anvendte og har en stor kapacitet for vandoptagelse, som det ses af ligevægtskurven fig. 11.1. Den producerer dugpunkter ned til -60°C og kræver mindre energi til regenerering end Molecular-Sieve.
En væsentlig ulempe ved type 1 er, at den ikke tåler frit vand, idet den herved sprænges og decimeres til fine korn. Silica-Gel må derfor beskyttes mod frit vand, f.eks. ved hjælp af den nævnte type 3 - også kaldet buffer-gel. Den er større i porevidden og sprænges derfor ikke. Som buffer kan også anvendes den senere omtalte aktiverede aluminiumoxyd.
Aktiveret Aluminiumoxyd - ALU-GEL
Alu-Gel har en specifik overflade på 300 m7g og har næsten de samme egenskaber som Silica-Gel. Dog med lidt mindre kapacitet, men kan til gengæld modstå frit vand, Alu-Gel er lidt mindre mekanisk modstandsdygtig over for afrivning ved indbyrdes bevægelse. AluGel anvendes som buffer-gel og i den petrokemiske industri, og i øvrigt til tørring af luft og andre gasser.
Aktiveret kul
Aktiveret kul har, i modsætning til de tidligere omtalte adsorbenter, gode adsorptionsegenskaber over for ikke polære organiske dampe. Dette betyder, at selv om vanddamp adsorberes særdeles godt og i store mængder, vil den blive fortrængt af organiske dampe, f.eks. smøreoliedampe. Aktiveret kul har en meget stor specifik overflade -1.000 til 2.000 m7g og findes i mange forskellige typer. Aktiveret kul anvendes i stor udstrækning til genindvindingsanlæg for væsker og dampe, til rensning af luft og gas for urenheder og lugte samt fjernelse af oliedampe i f.eks. trykluft. Aktiveret kul er regenererbar, hvad angår desorption af vanddamp, men kræver en behandling med mættet damp og varme for at desorbere de organiske dampe.
Lithium Clorid og Lithium bromid
Begge er salte, der i opløsning kan anbringes på et bærende medium som glasfiber eller lignende. Ved fordampning af opløsningsmidlet forbliver det adsorptive salt i bæremediet, der ved hensigtsmæssig udformning indgår i tørreanlæg. Lithium clorid og lithium bromid har, som det ses af ligevægtskurverne, stor hygroskopitet, men indebærer også den mulighed, at de ved almindeligt forekommende luftfugtigheder mættes op og overgår til vandig opløsning. Lithium clorid og lithium bromid har en stor fordel i den meget hurtige adsorption, hvorved kun meget korte kontakttider er nødvendige.
Regenerering af adsorbenter
Fælles for de førnævnte adsorbenter er at de kan regenereres hvilket sker i en tørreretningen modsatrettet strøm af f.eks. luft. Regenereringsluften skal have en passende lav relativ fugtighed, etableret ved hjælp af en høj temperatur eller lavt vandindhold eller en kombination af begge. Ved regenereringen desorberes den adsorberede vanddamp og ved fuldstændig regeneration
opnår adsorbenten igen sin fulde tørrekapacitet. For at opnå fuldstændig regeneration skal den desorberede vandmængde balancere med den adsorberede.
Kondensering ved køling
Ud fra økonomiske motiver bør det ved høje temperaturer og fugtigheder overvejes, om en køling og kondensering er hensigtsmæssig før adsorptionstørring.
Køling kan foretages med vand, brine eller ved direkte fordampning i et køleelement. Tilstandsforandringen følger linierne 1-3 i fig. 8.4.
Det må bemærkes at udkondensering af vand sker ved samtidig stigning i relativ fugtighed - altså imod mætningskurven. Overfladetemperaturen på køleelementet bestemmer kondenseringsgraden og må for at undgå i isdannelse være over 0°C. Underste grænse for hvortil kondensering bør ske, ligger ved en fugtighedsgrad på 4,0 g vand/kg luft, hvis der ses væk fra driftsomkostningerne. En rimelig driftsøkonomi opnås ved kondensering til et dugpunkt på +8°C og et vandindhold på 6,6 g vand/kg luft.
Lufttørring ved adsorption
Adsorptionsprincippet fremgår af I-X diagram fig. 8.1., som en adiabatisk proces. Tilstandsforandringen følger linien for konstant varmeindhold 1-2.
Det er væsentligt at bemærke, at tørringen sker i retning væk fra mætningskurven. Den ved adsorptionen frigivne varme medfører en temperaturstigning i luften.
Den stadig mindre mætning af luften på dens vej gennem adsorptionsmidlet har, når man tager ligevægtskurverne for adsorbenterne i betragtning, den konsekvens, at kapaciteten falder med det faldende vandindhold. Dette dog i mindre grad for Molecular Sieve, end for de andre adsorbenter.
Tilsvarende har den omtalte temperaturstigning også den konsekvens at tørrekapaciteten falder. Her er Molecular Sieve igen en delvis undtagelse.
Disse to omstændigheder er af afgørende betydning ved dimensionering af adsorptionstørreanlæg, og i det omfang man kan modvirke dem, opnås et bedre resultat.
F.eks. vil en forkøling eller en køling mellem 2 tørretrin give en bedre kapacitet, men her må økonomiske betragtninger med i overvejelserne. En udveksling af afsorptionsvarmen til regenereringskredsløbet vil være fordelagtig såvel med hensyn til driftsøkonomien som med hensyn til omtalte temperaturafhængighed.
Et studium af adsorbenternes forskellige egenskaber samt tilstandforandringernes forløb i I-X diagrammet, må indgå i overvejelserne med hensyn til tørreprocedure, apparat- og anlægskonstruktion.
