Die Physik dahinter – Warum sind Molsiebe wiederverwendbar?

Molekularsiebe bestehen in ihrer Grundstruktur aus SiO₄- und AlO₄-Tetraedern – auch Zeolithe genannt. Feuchtigkeit und andere Stoffe nehmen die kleinen Kugeln durch einen vollständig physikalischen Vorgang auf. Die Moleküle aus der Luft werden mittels van-der-Waals-Kräften und elektrostatischen Wechselwirkungen in eng definierten Poren gebunden (Adsorption). Besonders polare Moleküle wie z.B. Wasser werden dabei bevorzugt angezogen. 

Da es sich um einen physikalischen und nicht um einen chemischen Prozess handelt, ist dieser auch wieder reversibel. Dafür muss dem Granulat Energie in Form von Wärme oder durch eine Druckminderung zugeführt werden.#

Die Moleküle, die zuvor in den Poren gebunden wurden, werden durch die zugeführte Energie wie ein Magnet wieder losgelöst (Desorption). Dieser Vorgang wird als Regeneration bezeichnet.

Den richtigen Zeitpunkt für die Regeneration erkennen. 

Adsorbentien haben eine fest definierte Adsorptionskapazität, die beschreibt, wie viel Moleküle wie z.B. Wasser das Material maximal aufnehmen kann (21-23% es eigenen Gewichtes bei unseren Molekularsieben). Diese hängt von mehreren Faktoren, wie z.B. den spezifischen Materialeigenschaften ab, aber auch von Umgebungstemperatur und relativer Luftfeuchte. Ist diese Grenze erreicht, sind die Kugeln gesättigt und können keine weiteren Stoffmoleküle mehr adsorbieren und müssen ausgetauscht oder regeneriert werden.  

Um den aktuellen Sättigungsstand von Molekularsieben zu messen gibt es verschiedene Methoden. Im Gegensatz zu Silica Gel wird bei Molekularsieben kein Farbindikator zur Sättigungskontrolle verwendet. Daher muss auf andere Methoden zurückgegriffen werden: 

• Feuchtigkeitsmessung: Angebrachte Sensoren messen eine ansteigende Restfeuchte, die den Austauschzeitpunkt signalisiert. 
• Gewichtsänderung: Der Sättigungsstand wird rechnerisch durch das Wiegen des Trockenmittels ermittelt. 
• Druckabfallmessung: In manchen Fällen ist ein Abfallen des Drucks im System ein Indiz für gesättigtes Adsorbens
• Zeit/Betriebszyklussteuerung: Die Adsorbens-Füllung wird basierend auf Erfahrungswerten und zu erwartender Belastung zyklisch ausgetauscht. 

Einflussfaktoren.

Der wichtigste Faktor, der sich auf die Regeneration von Molekularsieben auswirkt ist die gewählte Temperatur. Zu niedrig (<250°C)  und die Desorption ist unvollständig und das Wasser verbleibt in den Poren der Trockenperlen. Zu hoch (>350°C) und die Poren und Struktur können beschädigt werden, aber auch die Adsorptionskapazität kann irreversibel verringert werden. Auch ein zu schnelles starkes Erhitzen kann zu Rissbildung im Material führen.  

Ein weiterer Faktor ist eine gute Belüftung und/oder die Zuhilfenahme von Gasen zur Durchspülung. Je besser das Granulat belüftet ist, umso einfacher kann das angelagerte Wasser aus den Poren an der Oberfläche austreten, da sich die Hitze gleichmäßiger verteilt und die Feuchtigkeit schnell verfliegen kann. Dünne Materialschichten und gut belüftete Silicagel-Betten beschleunigen den gesamten Regenerationsprozess erheblich. 

Eine Verunreinigung oder eine Kontamination mit Fremdstoffen sollte tunlichst vermieden werden. Staub, Öl, chemische oder organische Rückstände können die Poren verstopfen oder beim Erhitzen während dem Regenerationsvorgang sogar verkohlen und Schäden nach sich ziehen. 

Wie oft kann regeneriert werden?

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Erfolgreich regeneriert oder nicht?

Ob ein Regenerationsvorgang erfolgreich war und die Feuchtigkeit vollständig ausgetrieben wurde, kann im Nachhinein ganz klar festgestellt werden. 

​Durch ein genaues Wiegen der Silicagel Schüttung kann sich zeigen, ob das Material vollständig trocken ist oder nicht. Dafür muss die Probe einmal vor und einmal nach dem Regenerationsprozess genau gewogen werden. Der Gewichtsverlust spiegelt dabei die Menge des abgegebenen Wassers wider. 

Taupunktmessung
Nach der Regeneration wird ein trockener Gasstrom durch die Füllung geleitet und der Taupunkt des Gases wird am Auslass gemessen. Wenn das Gas den geforderten Taupunkt erreicht hat, konnte das Molekularsieb erfolgreich regeneriert werden. Wird der Taupunkt nicht erreicht und bleibt noch zu hoch, enthält das Molsieb nach wie vor zu viel Feuchtigkeit. 

Viele Anlagen setzten auf feste Zyklenzeiten, wodurch im zeitlichen Verlauf klare standardisierte Referenzwerte gesammelt werden konnten. Nach einem gewöhnlichen Regenerationsvorgang ist demnach klar, wie hoch die Standzeit im nächsten Zyklus sein muss, wenn das Silicagel vollständig trocken ist. Wenn die Standzeit nicht erreicht werden kann, lässt dies auf eine ineffektive Regeneration schliessen. 

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