Patent DE-202023000320-U1 (DE)
Title: Vorrichtung zum Trocknen und Reinigen von Wasserstoff enthaltenden Gasen
IPC: C25B1/04
Filed: 2023-02-10
Abstract: Vorrichtung zum Trocknen und Reinigen von Wasserstoff enthaltenden Gasen, die bei der elektrolytischen Wasserspaltung in Form eines sauerstoffreichen Gases (A) und eines wasserstoffreichen Gases (B) anfallen, welche Reste des jeweils anderen abgetrennten Gases enthalten, mit einer an die Stromleitung (48) angeschlossenen Einspeiseleitung (36) zur Versorgung aller Verbraucher der Vorrichtung mit Strom, einer Abführleitung (2) für das sauerstoffreiche Gas (A) in die Atmosphäre oder zum Verbraucher und einer Zuführleitung (3) für das wasserstoffreiche Gas (B), mit einem Erhitzer (4) zum Vorwärmen des wasserstoffreichen Gases (B), einem Reaktor (5) zur Umsetzung von Restsauerstoff und Wasserstoff unter Bildung von Wasser an einem Katalysator zu einem heißen Prozessgas (C), zwei oder mehr mit Adsorptionsmittel befüllte Adsorber (9,10), die zueinander über Verbindungsleitungen (23,24;29,30) und Schaltventile (25,26,27,28; 31,32,33,34) bei Überdruck in den Adsorptions- und Regenerationszustand und umgekehrt über eine Steuereinheit (21) umschaltbar angeordnet sind, wobei die Adsorber (9,10) mit dem Reaktor (5) über eine Prozessgasleitung (14) in Verbindung stehen, die das Prozessgas (C) in die Adsorber (9,10) zur Adsorption des Wassers leitet, und die Adsorber (9,10) über einen Filter (11) und eine kopfseitige, mit einem Schaltventil (49) absperrbare Reingasleitung (16) zur Ableitung des getrockneten Prozessgases als hochreines Wasserstoff-Reingas (D) zum Verbraucher verbunden sind, und die Adsorber (9,10) kopfseitig mit einer von der Reingasleitung (16) nach dem Filter (11) abzweigenden Regenerationsgasleitung (18) zum Zuführen einer Teilmenge (T R ) des Reingases (D) als Regenerationsgas (E) in einen Regenerationsgaserhitzer und fußseitig mit einer Desorptionsgasleitung (19) zum Ableiten des mit Wasser beladenen Desorptionsgases (F) entgegen der Stromrichtung des Prozessgases (C) des auf Adsorption geschalteten Adsorbers (9,10,10a) verbunden sind, und an die Regenerationsgasleitung (18) ein Gas-Booster (12) mit Frequenzumrichter zum Ansaugen und Verdichten der Teilmenge (T R ) des Reingases (D) als Regenerationsgas (E) und hinter dem Gas-Booster (12) ein Elektro-Heizkörper (13) mit integriertem elektronischen Schaltkreis (20) zum Erhitzen des Regenerationsgases (E) angeschlossen ist, wobei der Durchflusstransmitter (35) mit dem Frequenzumrichter und der Schaltkreis (20) mit der Steuereinheit (21) in Verbindung steht, die bei Fortfall der Stromversorgung alle stromverbrauchenden Aggregate (12; 13; 25-28; 31-34; 43; 45; 49; 9) über die Stromleitung (48) auf eine interne/externe Stromquelle (40) zur temporären Elektroenergieversorgung umschaltet, wobei der Gas-Booster (12) eine Kreislauf-Saugströmung des durch die Adsorber (9,10) aus dem bei Abschaltung der Stromversorgung in der Vorrichtung vorhandenen Restgas (G) erzeugten Rein- und Desorptionsgases (D, F) in einem durch die Gasleitungen (14, 16, 18, 19, 23, 24, 29, 30), die Adsorber (9,10) und den Elektro-Heizkörper (13) gebildeten Strömungskanal (K) bis zum ordnungsgemäßen Abschluss der Regeneration aufrechterhält, dadurch gekennzeichnet, dass der Gas-Booster (12) mindestens in einen weiteren inneren Kreislauf-Strömungsweg (M, N) der Vorrichtung von der Steuereinheit (21) angesteuerte, den Leitungen (14,16,18,19,23,30,50,51) zugehörigen/zugeordneten Schaltventilen (25,26,27, 28, 31, 32, 33, 34, 49, 51, 52, 53, 55,56, 65, 68,70) schaltbar eingebunden ist, wobei der Gas-Booster (12) das in der Vorrichtung vorhandene, unter Druck stehende, vom Erhitzer (4) und/oder Elektro-Heizkörper (13) aufgeheizte Reingas (D) als Wärmeträgergas zum Trocknen des Katalysators im Reaktor (5) bis zum Erreichen der vollständigen Trocknung über das Adsorptionsmittel der Adsorber (9,10) vor dem Beginn der Regeneration umwälzt, wobei das Adsorptionsmittel das nichtauskondensierte Restwasser des Wärmeträgergases beim Umwälzen bindet, und dass der Gas-Booster (12) in den Kreislauf-Strömungsweg (K) schaltbar eingebunden ist, wobei der Gas-Booster (12) das getrocknete und vom Erhitzer (4) und/oder Elektro-Heizkörper (13) erneut aufgeheizte Wärmeträgergas als Regenerationsgas bis zum Abschluss der Regeneration umwälzt, und dass der Gas-Booster (12) in einen weiteren nur über den Elektro-Heizkörper (13), Erhitzer (4) und Reaktor (5) führenden inneren Kreislauf-Strömungsweg (L) von der Steuereinheit (21) angesteuerte, den Leitungen (3, 14,18, 19, 50, 54, 63, 64) zugehörige Schaltventile (51, 53, 55 und zugeordnete Schaltventile (49, 52) schaltbar eingebunden ist, wobei der Gas-Booster (12) das im Erhitzer (4) und/oder Elektro-Heizkörper (13) erhitzte Wärmeträgergas (W) zum Vorwärmen und/oder Temperaturhalten des Katalysators im Reaktor (5) bei längerem Stillstand zwischen einer Minimaltemperatur von 40 °C und einer Maximaltemperatur von 400 °C im Saugkreislauf umwälzt.