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Bayer Antwerpen
Adsorptiedroger voor grote persluchtvolumes
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De grote Europese chemieconcerns zijn zeer veeleisend als het om
systeembouw gaat. Ze hebben zeer bekwame engineering afdelingen met
omvangrijke fabrieksregels, die opgevolgd moeten worden. En ze hechten
grote waarde aan energie-efficiënte systemen, die optimaal in het
productieproces inpasbaar moeten zijn.
Bayer in Antwerpen ging in zee met Ultrafilter uit Nieuwegein (NL) omdat
een adsorptiedroger voor de economische zuivering van grote
persluchthoeveelheden nodig was. In samenwerking met de ingenieurs van de
afdeling systeembouw van ultrafilter in Haan werkte het Nederlandse
bedrijf een op maat gemaakt zuiveringssysteem uit. De adsorptiedroger
moest aan een turbocompressor gekoppeld worden die rond 10.000 m³/u
perslucht levert.
Gebruik van compressorwarmte
De installatieparameters lieten het toe de compressorwarmte voor de
regeneratie van het adsorptiemiddel te gebruiken. Zulke ‘heat of
compression’ adsorptiedrogers zijn zeer energiebesparend, want het proces
dat bij de adsorptiedroging de meeste energie vergt, is de regeneratie van
het beladen droogmiddel. Als men voor dit proces de reeds beschikbare
warmte kan gebruiken, profiteert men van aanzienlijke energiebesparingen.
Dat geldt in nog hogere mate als men de warmte kan benutten die als
“bijproduct” bij het compressieproces vrijkomt. Maar ook de geringe
emissie van geluiden en een hoge werkingszekerheid op grond van kortere
regeneratietijden zijn factoren, die voor dit principe spreken. Echter, de
afstemming van een ‘heat of compression’ adsorptiedroger vraagt – vooral
van de ter beschikking staande warmtehoeveelheden –een hoge mate van
kennis en ervaring.
Desorptie van het geadsorbeerde water
De adsorptiedroger is dusdanig ontworpen, dat in de desorptiefase de
complete volumestroom van de hete perslucht door de te regenereren vaten
geleid wordt, nog voordat deze de compressor nakoeler bereikt. Dat heeft
tot gevolg dat de perslucht de aan het adsorptiemiddel verbonden
vochtdeeltjes desorbeert en in een geschakelde tussenkoeler weer afgevoerd
wordt. Omdat de begintemperatuur van de uit de compressor komende
perslucht niet hoog genoeg is om de desorptie in de gewenste hoeveelheid
door te voeren, wordt automatisch een warmtewisselaar aangekoppeld die
door het stoomnet van de gebruiker gevoed wordt.
In de volgende regeneratiestap wordt de hete perslucht uit de
turbocompressor eerst in de nakoeler afgekoeld, voordat zij door het
geregenereerde adsorptiemiddel wordt geleid: op deze manier wordt het
droogmiddel gekoeld. De afgevoerde warmte wordt in een tussenkoeler weer
opgevangen. De perslucht stroomt nu door de tweede, zojuist in de
adsorptiefase verkerende droogmiddelvat. Hier worden de vochtdeeltjes zo
grondig teruggehouden, dat onafhankelijk van het seizoen een drukdauwpunt
van –20°C niet wordt overschreden. Ook als het zojuist geregenereerde vat
op stand-by staat, wordt de perslucht door een tussenkoeler gevoerd. Zo
bereikt men een extra daling van de intredetemperatuur – op deze manier
wordt het droogmiddel minder belast en het energieverbruik voor de
regeneratie verminderd.
Ook bij DSM en HoekLoos
De droger met de aanduiding HRC 10000 is op de standaardserie van de ‘heat
of compression’ adsorptiedrogers van ultrafilter gebaseerd. Om-dat de
installatie het grootste gedeelte van de voor de regeneratie benodigde
warmte-energie uit bestaande bronnen haalt – i.e. uit de bij het
compressieproces ontstane warmte – werkt ze buitengewoon energiebesparend.
De adsorptiedroger werd in augustus 2002 in werking gesteld.
In de Benelux werken ook andere organisaties met grote ‘heat of
compression’ adsorptiedrogers. De meest indrukwekkende installatie staat
bij DSM in Geleen: deze adsorptiedroger is voor een capaciteit van 66.000
m³/u geconstrueerd. De hele installatie is 25 meter lang en weegt 110 ton.
Twee andere ‘heat of compression’ - werden aan de Linde, een
dochteronderneming Hoekloos in Rotterdam, geleverd. Hier zijn twee HRC
22000 met elk drie droogmiddelvaten geïnstalleerd.
Chez Bayer Anvers
Sécheur par adsorption ‘heat of compression’
Les grands groupes chimiques européens sont très exigeants lorsqu’il s’agit
de construction d’installations. Ils ont des départements d’ingénierie
très compétents qui doivent impérativement respecter de nombreuses règles
d’usine. Et ils attachent une grande importance à l’efficacité énergétique
des systèmes installés, qui doivent pouvoir s’intégrer parfaitement dans
le processus de production.
Ayant besoin d’un sécheur d’air par adsorption pour l’épuration économique
de grandes quantités d’air comprimé, Bayer Anvers a confié cette mission à
la société Ultrafilter de Nieuwegein (Pays-Bas). En collaboration avec les
ingénieurs du département de construction systèmes d’Ultrafilter à Haan,
ce fournisseur néerlandais a développé un système d’épuration sur mesure.
Le sécheur par adsorption devait être relié à un turbocompresseur
fournissant quelque 10.000 m3/h d’air comprimé.
Utilisation de la chaleur du compresseur
Les paramètres de l’installation permettaient l’utilisation de la chaleur
du compresseur pour régénérer l’adsorbant. De tels sécheurs par adsorption
‘heat of compression’ sont très économes en énergie car, dans le séchage
par adsorption, le processus qui requiert le plus d’énergie est la
régénération de l’agent siccatif chargé. Si l’on peut utiliser pour ce
processus la chaleur déjà disponible, on réalise de considérables
économies d’énergie. Cela est encore plus vrai si l’on peut exploiter la
chaleur qui se dégage comme produit secondaire du processus de compression.
Mais la faible émission de bruits et la haute fiabilité basée sur un
raccourcissement du temps de régénération plaident également en faveur de
ce principe. Cependant, le réglage d’un sécheur par adsorption ‘heat of
compression’ réclame une grande expérience et un solide savoir-faire –surtout
dans la maîtrise des quantités de chaleur disponibles.
Désorption de l’eau adsorbée
Le sécheur par adsorption est conçu de telle sorte que, durant la phase de
désorption, le volume complet de l’air comprimé chaud circule par les fûts
de régénération avant même d’atteindre le condenseur final du compresseur.
L’air comprimé se débarrasse par conséquent de ses particules d’eau dans
l’adsorbant et est évacué dans un refroidisseur intermédiaire commuté.
Puisque la température de départ de l’air comprimé provenant du
compresseur n’est pas suffisamment élevée pour assurer le degré de
désorption souhaité, un échangeur de chaleur, alimenté par le réseau de
vapeur de l’utilisateur, est automatiquement accouplé au système.
Durant l’étape de régénération suivante, l’air comprimé chaud du
turbocompresseur est d’abord refroidi dans le condenseur final, avant d’être
guidé vers l’adsorbant régénéré : l’agent siccatif est refroidi de cette
manière. La chaleur évacuée est à nouveau récoltée dans un refroidisseur
intermédiaire. L’air comprimé circule maintenant par le deuxième fût
d’agent siccatif qui est justement en phase d’adsorption. Ici, les
particules d’eau sont tellement bien retenues qu’un point de rosée de
-20°C est assuré en toute saison. Même lorsque le fût venant d’être
régénéré se trouve en stand-by, l’air comprimé est guidé à travers un
refroidisseur intermédiaire. On obtient ainsi une chute supplémentaire de
la température d’entrée. L’agent siccatif est moins chargé, ce qui réduit
la consommation d’énergie nécessaire à sa régénération.
Chez HoekLoos et DSM
Le sécheur portant l’inscription HRC 10000 se base sur la série standard
des sécheurs par adsorption ‘heat of compression’ d’Ultrafilter. Puisque
l’installation extrait la majeure partie de l’énergie calorique nécessaire
à la régénération de sources de chaleur existantes – c.-à-d. de la chaleur
libérée par le processus de compression – elle est particulièrement
économe en énergie. Le sécheur par adsorption a été mis en service en août
2002.
D’autres sociétés du Benelux utilisent de grands sécheurs par adsorption
‘heat of compression’. L’installation la plus impressionnante est
certainement celle de DSM à Geleen : ce sécheur par adsorption a été
construit pour assurer une capacité de 66.000 m3/h. L’installation
complète mesure 25 m de long, pèse 110 tonnes et fonctionne parfaitement.
Ultrafilter a fourni deux autres installations ‘heat of compression’ à
Hoekloos, la filiale de Linde à Rotterdam. Deux HRC 22000 y sont installés
avec chacun trois fûts d’agent siccatif.
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