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Title:
DEVICE AND METHOD FOR DRYING PROCESS AIR AND FOR KILLING PATHOGENS CONTAINED THEREIN
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/089043
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device and method for drying process air and for killing pathogens, comprising a supply for process air to a first segment of a cylindrical sorption body which rotates about an axis of rotation, and a supply of secondary air to a heating device and a duct, with which heated secondary air can be supplied from the heating device to at least one second segment of the sorption body and flows through the at least second segment of the sorption body. An adsorption first occurs in the region of the first segment of the sorption body. As a result of the rotation of the sorption body, said first segment of the sorption body enters the region in which heated secondary air flows through the sorption body. The adsorbed substances are removed from the first segment of the sorption body as a result of desorption. The at least one second segment of the sorption body enters the region of the supply for process air and an adsorption of substances occurs with the at least second segment. The secondary air loaded with the substances desorbed from the sorption body is guided away through a duct. With a radiation device emitting electromagnetic radiation in the region of ultraviolet light, the dried air is irradiated and guided away via a duct.

Inventors:
SCHIMMELMANN FRANK (DE)
RÄTZE TOM (DE)
Application Number:
EP2016/075230
Publication Date:
June 01, 2017
Filing Date:
October 20, 2016
Export Citation:
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Assignee:
ULT AG (DE)
International Classes:
F26B3/28; B01D53/02; B01D53/06; B01D53/26; F26B5/16; F26B7/00
Domestic Patent References:
WO2014161015A12014-10-09
WO2015101279A12015-07-09
WO2006101366A12006-09-28
Foreign References:
CN104562598A2015-04-29
CN101843910A2010-09-29
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
PFENNING, MEINIG & PARTNER MBB (DE)
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Claims:
Patentansprüche

Vorrichtung zum Trocknen einer Prozessluft und zum Abtöten von darin enthaltenen Krankheitserregern, mit einer Zuführung (4) für Prozessluft (P) zu einem ersten Segment eines zylinderförmigen, sich um eine Rotationsachse drehenden Sorptionskörpers (1), und einer Zuführung (5) von Sekundärluft (S) zu einer Heizeinrichtung (2) und einer Leitung (6), mit der erwärmte Sekundärluft (S) von der Heiz- einrichtung (2) zu mindestens einem zweiten Segment des Sorptionskörpers (1) zuführbar ist und das mindestens zweite Segment des Sorptionskörpers durchströmt, wobei zuerst im Bereich des ersten Segments des Sorptionskörpers (1) eine Adsorption von in der Prozessluft enthaltenen Stoffen erfolgt, und infolge der Drehung des Sorptionskörpers (1) dieses erste Segment des Sorptionskörpers (1) in den Bereich, im dem erwärmte Sekundärluft (S) den Sorptionskörper (1) durchströmt, die adsorbierten Stoffe infolge der mit der erwärmten Sekundärluft (S) erreichbaren Desorption aus dem ersten Segment des Sorptionskörpers (1) entfernbar sind, und das mindestens eine zweite Segment des Sorptionskörpers (1) in den Bereich der Zuführung (4) für Prozessluft (P) gelangt und mit dem mindestens zweiten Segment eine Adsorption von Stoffen aus der Prozessluft (P) erfolgt, einer Leitung (7) zum Abführen der mit den aus dem Sorptionskörper (S) desorbierten Stoffen beladenen Sekundärluft (S), und einer elektromagnetische Strahlung im Bereich des ultravioletten Lichts emittierenden Bestrahlungseinrichtung (3), wobei die Bestrah- lungseinrichtung (3) in Richtung der durch den Sorptionskörper (S) geführten Prozessluft (P) nach dem Sorptionskörper (S) angeordnet und die elektromagnetische Strahlung auf die getrocknete Luft (A) gerichtet ist, und einer Leitung (8) zum Abführen der getrockneten und durch die Bestrahlung von Krankheitserregern befreiten Luft (A).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sorptionskörper (1) in einem ersten Gehäuse (9) und die Bestrahlungseinrichtung (3) in einem zweiten Gehäuse (10) angeordnet und über eine Leitung (11) miteinander verbunden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bestrahlungseinrichtung (3) in Strömungsrichtung der getrockneten Luft (A) nachgeordnet ein weiterer Filter (14) angeordnet ist, durch den die getrocknete Luft (A) geführt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Filter (14) und/oder einer darin als Filtermedium eingebrachten Schüttung mit Aktivkohle beladen ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Intensität und die Dauer der elektromagnetischen Strahlung Steuer- und/oder regelbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzte elektromagnetische Strahlung Wellenlängen im Bereich von 100 nm bis 300 nm aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) mit einer reflektierenden inneren Oberfläche und/oder aus Edelstahl hergestellt ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (2) von einem Bereich des den Sorptionskörper (1) umschließenden Gehäuses (9) und/oder mit Elementen innerhalb des Sorptionskörpers gebildet ist.

Verfahren zur Trocknung von Prozessluft und zum Abtöten von darin enthaltenen Krankheitserregern mit einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei

Prozessluft (P) durch ein erstes Segment eines zylinderförmigen sich um eine Rotationsachse drehenden Sorptionskörpers (1) geführt und durch Adsorption am/im Sorptionskörper (1) getrocknet wird, und

Sekundärluft (S) mittels einer Heizeinrichtung (2), bevorzugt auf eine Temperatur von mindestens 90 °C vorgewärmt wird und mindestens ein zweites Segment des Sorptionskörpers (1) durchströmt, so dass eine Desorption von mit dem Sorptionskörper (1) aus der Prozessluft (P) adsorbierten Stoffen erreicht wird, wobei infolge der Drehung des Sorptionskörpers (1) in einem ersten Segment des Sorptionskörpers (1) erst eine Adsorption erfolgt und nach weiterer Drehung die adsorbierten Stoffe infolge der mit der erwärmten Sekundärluft (S) erreichbaren Desorption aus dem ersten Segment werden, und mit dem mindestens einen zweiten Segment Stoffe aus der Prozessluft adsorbiert werden, und mittels einer Bestrahlungseinrichtung (3) elektromagnetische Strahlung im Bereich des ultravioletten Lichts mit einer definierten Intensität und für eine definierte Dauer auf aus dem Sorptionskörper (1) austretende getrocknete Luft (A) gerichtet wird.

Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Sorptionskörper (1) zugeführte Prozessluft (P) durch einen ersten Filter (12) und/oder eine Kühleinrichtung (13) geführt wird, bevor ein Segment des Sorptionskörpers (1) durchströmt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die getrocknete Luft (A) durch einen weiteren Filter geführt wird, mit dem eine Beeinflussung der Dauer der Bestrahlung erreicht wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Bestrahlungseinrichtung (3) elektromagnetische Strahlung im Bereich des ultravioletten Lichts in einer definierten Intensität und für eine definierte Dauer auf mindestens eine Oberfläche des weiteren Filters gerichtet wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Sorptionskörper (1) in einem dritten, in Drehrichtung dem ersten und dem zweiten Segment nachfolgenden Segment durch Hindurchführen eines nicht erwärmten Teilstroms der Sekundärluft (S) gekühlt und/oder gespült wird.

Description:
Vorrichtung und Verfahren zum Trocknen einer Prozessluft und zum Abtöten von darin enthaltenen Krankheitserregern

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Trocknen einer Prozessluft und zum Abtöten von darin enthaltenen Krankheitserregern.

Innerhalb von pharmazeutisch und medizinisch genutzten Bereichen, aber auch in der Nahrungsmittelindustrie können beispielsweise bei Verpackungsprozessen Menschen und Produkte durch Bakterien, Viren und Keime kontaminiert werden.

In bekannten Systemen zum Trocknen von Prozessluft kommen Filter zum Einsatz, die regelmäßig ausgetauscht oder zumindest aus dem System ausgebaut und gereinigt bzw. getrocknet werden müssen. Alternativ kommen Sorptionsrotoren zum Einsatz. Die Prozessluft wird in solchen Systemen getrocknet, jedoch werden in keinem der bekannten Systeme Bakterien, Viren und Keime abgetötet. Diese verbleiben in der getrockneten Prozessluft und dem/den Filter/n, wo sie weiterhin zu einer Kontamination innerhalb der Prozessluft beitragen und somit ein Gesundheitsrisiko darstellen. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren vorzuschlagen, um Prozessluft zu trocknen und Krankheitserreger abzutöten.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein damit durchführbares Verfahren mit den Merk- malen des Anspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisiert werden.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Trocknen einer Prozessluft und zum Abtöten von darin enthaltenen Krankheitserregern weist eine Zuführung für

Prozessluft zu einem ersten Segment eines zylinderförmigen, sich um eine Rotationsachse drehenden Sorptionskörpers auf. Über eine weitere Zuführung wird Sekundärluft zu einer Heizeinrichtung und die erwärmte Sekundärluft durch eine Leitung von der Heizeinrichtung zu mindestens einem zweiten Segment des Sorptionskörpers in einer der Prozessluft entgegengesetzten

Richtung und durch dieses zweite Segment hindurch geführt.

Die Heizeinrichtung kann von einem Bereich des den Sorptionskörper umschließenden Gehäuses und/oder mit Elementen innerhalb des Sorptionskör- pers gebildet sein. Dieser Bereich des Gehäuses und/oder diese Elemente können als elektrische Widerstandsheizung, Dampfheizung oder für eine induktive Erwärmung ausgebildet sein.

Es erfolgt zuerst im Bereich des ersten Segments des Sorptionskörpers eine Adsorption von in der Prozessluft enthaltenen Stoffen. Infolge der Drehung des Sorptionskörpers wird dieses erste Segment des Sorptionskörpers in den Bereich, in dem erwärmte Sekundärluft den Sorptionskörper durchströmt, bewegt und die adsorbierten Stoffe werden infolge der mit der erwärmten Sekundärluft erreichbaren Desorption aus dem ersten Segment des Sorpti- onskörpers entfernt, während das mindestens eine zweite Segment des Sorptionskörpers in den Bereich der Zuführung für Prozessluft gelangt und mit mindestens einem zweiten Segment eine Adsorption von Stoffen aus der Prozessluft erfolgt.

Der Sorptionskörper und die Bestrahlungseinrichtung können gemeinsam in einem Gehäuse oder in einem ersten Gehäuse und in einem zweiten Gehäuse angeordnet und über eine Leitung miteinander verbunden sein. Mit mindestens zwei Gehäusen kann eine modulare Bauweise erreicht werden. Das Gehäuse oder ein Bereich des Gehäuses, in dem die Bestrahlungseinrichtung angeordnet ist, kann mit einer reflektierenden inneren Oberfläche und/oder aus Edelstahl hergestellt sein.

Durch eine Leitung wird die mit den aus dem Sorptionskörper desorbierten Stoffen beladene Sekundärluft abgeführt. Sie kann zu einem Wärmetauscher geführt werden, durch den die der Vorrichtung zugeführte Sekundärluft vor dem Eintritt in die Heizeinrichtung geführt wird, so dass thermische Energie der mit den desorbierten Stoffen beladenen Sekundärluft auf die zugeführte Sekundärluft übertragen werden kann.

In Richtung der durch den Sorptionskörper geführten Prozessluft nach dem Sorptionskörper ist eine elektromagnetische Strahlung im Bereich des ultravioletten Lichts emittierende Bestrahlungseinrichtung angeordnet, wobei die Bestrahlungseinrichtung und die elektromagnetische Strahlung auf die getrocknete Luft und/oder, wie nachfolgend noch erläutert, auf mindestens eine Oberfläche eines weiteren Filters gerichtet ist.

Die Intensität und die Dauer der elektromagnetischen Strahlung kann steuer- und/oder regelbar sein. Die eingesetzte elektromagnetische Strahlung kann bevorzugt Wellenlängen im Bereich von 100 nm bis 300 nm aufweisen. Der Bestrahlungseinrichtung in Strömungsrichtung der getrockneten Luft nachgeordnet, kann ein weiterer Filter angeordnet sein, durch den die getrocknete Luft geführt wird. Der weitere Filter und/oder die darin als Filtermaterial eingebrachte Schüttung kann vorteilhaft mit Aktivkohle beladen sein, wodurch ggf. gebildetes Ozon in Sauerstoffmoleküle umgewandelt werden kann. Die getrocknete und durch die Bestrahlung von Krankheitserregern befreite Luft wird durch eine Leitung abgeführt.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Trocknung von Prozessluft und zum Abtöten von darin enthaltenen Krankheitserregern mit der beschriebenen Vorrichtung wird Prozessluft durch ein erstes Segment eines zylinderförmigen sich um eine Rotationsachse drehenden Sorptionskörpers geführt und durch Adsorption am/im Sorptionskörper getrocknet. Der Sorptionskörper kann bevorzugt mit einer Drehzahl im Bereich 1 U/h bis 30 U/h gedreht werden.

Die dem Sorptionskörper zugeführte Prozessluft kann, bevor ein Segment des Sorptionskörpers durchströmt wird, durch einen ersten Filter und/oder eine Kühleinrichtung geführt werden. Mit einem ersten Filter können in fester Form in der Prozessluft enthaltene Stoffe aus der Prozessluft entfernt werden. Mit der Kühleinrichtung kann die Prozessluft abgekühlt werden, so dass diese vorgetrocknet wird und verbesserte Temperaturbedingungen für den Adsorp- tionsprozess erreichbar sind.

Sekundärluft wird mittels einer Heizeinrichtung, bevorzugt auf eine Temperatur von mindestens 90 °C, vorgewärmt und durchströmt in einer der Prozessluft entgegengesetzten oder gleichen Richtung mindestens ein zweites Segment des Sorptionskörpers, so dass eine Desorption von mit dem Sorptionskörper aus der Prozessluft adsorbierten Stoffen erreicht wird. Infolge der Drehung des Sorptionskörpers erfolgt in einem ersten Segment des Sorptionskörpers erst eine Adsorption und nach weiterer Drehung werden die adsorbierten Stoffe infolge der mit der erwärmten Sekundärluft erreichbaren Desorption aus dem ersten Segment entfernt. Gleichzeitig werden mit dem mindestens einen zweiten Segment Stoffe aus der Prozessluft adsorbiert.

Bevorzugt sollte für eine Desorption eine Erwärmung auf eine Temperatur oberhalb von 100 °C erfolgen, um Krankheitserreger im Sorptionskörper und der Sekundärluft sicher abtöten zu können.

Mittels einer Bestrahlungseinrichtung wird elektromagnetische Strahlung im Bereich des ultravioletten Lichts mit einer definierten Intensität und für eine definierte Dauer auf aus dem Sorptionskörper austretende getrocknete Luft gerichtet.

Die getrocknete Luft kann durch einen weiteren Filter geführt werden, mit dem eine Beeinflussung der Dauer der Bestrahlung erreicht wird. Außerdem kann die elektromagnetische Strahlung alternativ oder zusätzlich auch auf die Oberfläche des weiteren Filters gerichtet werden.

Der Sorptionskörper kann in einem dritten, in Drehrichtung dem ersten und dem zweiten Segment nachfolgenden Segment durch Hindurchführen eines nicht erwärmten Teilstroms der Sekundärluft gekühlt und/oder gespült werden.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem damit durchführbaren Verfahren können feuchte Gase getrocknet und darin enthaltene Krankheitserreger abgetötet werden.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Beispiels näher erläutert werden. Dabei zeigt:

Figur 1 einen prinzipiellen Aufbau eines Beispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In einer beispielhaften Ausführung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wird feuchte Prozessluft P mittels einer Zuführung 4 durch einen ersten Filter 12 geführt und anschließend in einer Kühleinrichtung 13 auf eine Temperatur von 10 °C abgekühlt. Danach wird sie zu einem ersten Segment eines sich um eine Rotationsachse drehenden Sorptionskörpers 1 geführt. Der Sorptionskörper 1 ist als ein erstes Modul von einem Gehäuse 9 umgeben. In dem ersten Segment des Sorptionskörpers 1 erfolgt insbesondere die Adsorption von in der Prozessluft enthaltenem Wasser.

Die getrocknete Luft wird durch eine Leitung 11 in ein zweites Modul mit einer Bestrahlungseinrichtung 3 und einem weiteren Filter 14 geführt. Sie sind von einem Gehäuse 10, das aus Edelstahl gefertigt ist, umschlossen. Von der Bestrahlungseinrichtung 3 wird UV-C-Strahlung mit einer Wellenlänge von 264 nm für eine Dauer von 0,5 s auf die getrocknete Luft und die angeströmte Oberfläche des weiteren Filters 14 gerichtet, um darin enthaltene bzw. dort angelagerte Krankheitserreger abzutöten. Der weitere Filter 14 ist mit Aktivkohle beladen. Durch den darin enthaltenen Kohlenstoff reagiert bei der UV- Bestrahlung gebildetes Ozon in der getrockneten Luft zu C0 2 und Sauerstoff.

Im Anschluss an die Bestrahlung wird die getrocknete und von Krankheitserregern befreite Luft A durch eine Leitung 8 abgeführt.

Eine Sekundärluft S wird mittels einer Leitung 5 durch einen Wärmetauscher 15 zu einer Heizeinrichtung 2 geführt. Dort wird die Sekundärluft S auf eine

Temperatur im Bereich von 110 °C bis 140 °C erwärmt. Anschließend wird sie durch eine Leitung 6 in einer der Prozessluft P entgegengesetzten Richtung durch ein zweites Segment des Sorptionskörpers 1 geführt. Infolge der Rotation des Sorptionskörpers 1 wurde der im ersten Segment mit adsorbierten Stoffen beladene Bereich in den Bereich bewegt, durch den die erwärmte Sekundärluft S strömt. Dadurch wird eine Desorption des zuvor adsorbierten Wassers erreicht. Die mit dem desorbierten Wasser beladene Luft wird durch eine Leitung 7 zum Wärmetauscher 15 geführt. Dort wird thermische Energie der mit dem desorbierten Wasser beladenen Luft auf die zugeführte Sekundärluft übertragen. Danach wird die mit dem desorbierten Wasser beladene Luft abgeführt. Durch die bei der Desorption wirkende Temperatur können Krankheitserreger in der Sekundärluft abgetötet werden. Als weiterer Filter 14 kann insbesondere ein Aktivkohlefilter oder ein mit Aktivkohle beladener Filter eingesetzt werden. Mit dem weiteren Filter 14 erfolgt eine Drosselung der Strömung der getrockneten Prozessluft P, wodurch die Zeit der Bestrahlung beeinflussbar ist. Je nach Durchlässigkeit des weiteren Filters 14 und dem davor herrschenden Staudruck kann die Größe der von der Prozessluft P durchströmten Fläche des weiteren Filters 14 so gewählt werden, dass eine für die Abtötung von Krankheitserregern ausreichende Zeit für die Bestrahlung gegeben ist.

Die Bestrahlungsdauer der Prozessluft kann außerdem durch die Geometire des durchströmten Bauraumes beeinflusst werden.




 
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