Адсорбер

 

АДСОРБЕР, включающей цилиндрический корпус, перфорированные горизонтальные перегородки, между которыми размещен слой адсорбента, центральную трубу и патрубки ввода и вывода газа, отличающийс я тем, что, с целью повышения эффективности процесса путем равномерного и полного использования слоя адсорбента, центральная труба снабжена поршнем, установленным с возможностью перемещения вдоль нее и выполнена перфорированной на участке между перегородками. (Л 00 4 О СЛ

COOS СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1084051 (51) В 013) 53/04

4 а

Ф

5 ф

J р

/ а

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3528098/23-26 (22) 27.12.82 (46) 07.04.84. Бюл.913 (72) Х.Н. Ясавеев, Ю.Ф. Вышеславцев, Б.Ф.Андронов, Ю.П. Васько, А.Ф.Молча-, нов и В.В. Николаев (71) Волго-Уральский научно-исследовательский и проектный институт по добыче и переработке сероводородсодержащих газов (53) 66.074.3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Я803954, кл. В 01 Э 53/26, 1978.

2. Кельцев Н.M. Основы адсорбционной техники. М,, "Химия", 1976, с.253. (54) (57) АДСОРБЕР, включающий цилиндрический корпус, перфорированные горизонтальные перегородки, между которыми размещен слой адсорбента, центральную трубу и патрубки ввода и вывода газа, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения эффективности процесса путем равномерного и полного использования слоя адсорбента, центральная труба снабжена поршнем, установленным с возможностью перемещения вдоль нее и выполнена перфорированной на участке между перегородками.

1084051

Изобретение относится к устройствам для адсорбционной осушки и очистки газов, а именно к конструкции адсорберов, и может быть использовано в газовой, химической и других отраслях промышленности.

Известна конструкция адсорбционных аппаратов периодического действия с неподвижным слоем адсорбента, заключенного между перфорированными 10 устройствами для ввода и вывода газа 51 3.

Недостатками известного адсорбента являются низкая производительность за счет неэффективного контактирова- 15 ния газа с адсорбентом, вследствие неравномерного распределения газа в объеме адсорбента.

Известен адсорбер, включающий цилиндрический корпус, перфорирован-. 20 ные горизонтальные перегородки, между которыми размещен слой адсорбента, центральную трубу и патрубки ввода и вывода газа 2j.

Однако для этого адсорбера 25. характерна пониженная производительность аппарата, так как нижние слои адсорбента практически не взаимодействуют с газом. Как известно, газ, проходя через слой сыпучего . З0 материала, имеет большую скорость ! у стенок корпуса и меньшую скорость в центральной части слоя. Пристенные слои адсорбента, находящиеся под большей нагрузкой, раньше достигают насыщения, чем адсорбент центральной части, в результате чего ухудшается качество очистки газа.

После достижения насыщения пристенного слоя требуется остановка 40 аппарата для десорбции, хотя центральная часть адсорбента еще далека от насыщения, т,е. десорбция осуществляется чаще, чем это требуется в пересчете на возможности всего 45 объема поглотителя. Это снижает эффективность использования дорогостоящего адсорбента, и, как следствие, . эффективность работы аппарата в целом.

Цель изобретения — повьппение эффективности процесса путем равномерного и полного использования слоя адсорбента.

Поставленная цель достигается 55 тем, что в адсорбере, включающем цилиндрический корпус, перфорированньи горизонтальные перегородки, между которыми размещен слой адсорбента, центральную трубу и патрубкн ввода и вывода газа, центральная труба снабжена поршнем, установленным с возможностью перемещения вдоль нее и выполнена перфорированной на участке между перегородками.

B ïðåäëàãàåìîì техническом решении газовый поток разделяют на два потока: одна часть потока газа поступает вдоль стенки корпуса, вторая часть газового потока попадает в центральную трубу и через ее перфорацию над поршнем поступает в слой адсорбента, проходит слой адсорбента на длину поршня, откуда через перфорацию центральной трубы направляется под поршень в центральную трубу, на выходе которой смешивается с первым потоком газа и выходит из адсорбера.

Насыщение слоя адсорбента контролируют известным прибором (газоанализатором) на выходе газового потока из адсорбера. При достижении насыщения слоя адсорбента перемещают поршень механизмом возвратно-поступательного движения на величину длины поршня.

Таким образом, поток газа принудительно перераспределяется по сечению аппарата, чем достигается повышение равномерности распределения газа в объеме адсорбента.

Величину длины поршня определяют по формуле:

НаС

Г .- — КН, поран11 "наегде и поршня — длина поршня,м, Ннп,с — высота работающего слоя в момент Гн,„ м

1 — время работы слоя в динамических условиях от начала процесса адсорбции до момента проскока, т.е. до момента, когда за слоем адсорбента появится улавливаемое вещество, с; — время формирования фронта равных концентраций, с;

H — высота слоя адсорбента, м, К вЂ” коэффициент поглотительного действия слоя, который опре. 1084

50 деляется иэ уравнения материального баланса для каждого адсорбента, аппарата и концентрации адсорбируемых веществ в отдельности, с /м.

Выполнение центральной трубы пер-: форированной и помещение в нее поршйя приводит к тому, что очищаемый 1О или осушаемый гаэ проходит не весь слой адсорбента, а лишь часть его, определяемую высотой поршня, благодаря чему уменьшается гидродинамическое сопротивление адсорбера. 15

При поступательном движении поршня постепенно отключаются слои .адсорбента, насьпценные отделяемыми компо- нентами исходного газа и включаются ненасьпценные слои адсорбента. 2р

На фиг.1 схематически изображен адсорбер, продольный разрез; на фиг.2 — то же, вариант выполнения; на фиг.3 — разрез А-А на фиг.2.

Адсорбер состоит из корпуса 1, адсорбента или насадки 2, помещенного между нижней 3 и верхней 4 перфорированными перегородками, закрепленной .в них центральной перфорированной трубой 5 . Размещенный в тру- gp бе поршень 6 со штоком 7, связан с механизмом 8 для осуществления возвратно;поступательного перемещения. Предусмотрены люки для загрузки 9 и выгрузки 10 адсорбента 2, вход ной 11 и выходной 12 штуцеры газа.

Адсорбер по второму варианту исполнения дополнительно снабжен трубами

13, расположенными симметрично относительно центральной трубы 5 по пери-40 ферии адсорбера, причем периферийные трубы 13 также перфорированы и в них размещены поршни Ь со штоками

7, связанными с единым механизмом -8 возвратно-поступательного 45 движения.

Адсорбер работает следующим образом.

В момент начала работы поршень

6 поднимают с помощью механизма

8 возвратно-поступательного перемещения так, что верхняя образующая поршня находится на одном уровне с верхней перфорированной перегородкой 4. Неочищенный газ входит через штуцер 11 и поступает через перфорированную перегородку

4 в слой адсорбента 2, проходит

051 его на длину -поршня 6, а затем, вследствие меньшего гидродинамического сопротивления поступает через перфорацию в трубу 5 и далее выходит через штуцер 12. При этом происходит насыщение адсорбента или насадки на величину длины поршня.

По мере насьпцения адсорбента поршень 6 перемещают вниз механизмом 8. При этом неочищенный гаэ поступает в трубу 5, проходит через ее перфорацию в слой адсорбента 2, обтекает поршень 6 по всей ширине корпуса 1 и выходит через перфорацию в трубу 5 и далее через штуцер 12.

Адсорбцнонный цикл заканчивается при достижении нижней образующей поршня 6 горизонтальной перфорированной перегородки 3. При этом неочищенный газ поступает в трубу 5, проходит через ее перфорацию в слой адсорбента 2 и выходит через горизонтальную перфорированную перегородку 3.

Адсорбер по второму варианту исполнения работает аналогичным образом, причем осуществляется синхронное перемещение поршней 6 в трубах 5 и 13.

Пример 1. В вертикальный цилиндрический адсорбер 1 диаметром

Р =2,0 м высотой слоя адсорбен-та-цеолита 2-5 0 м, заключенного между перфорированными горизонтальными перегородками 3 и 4 с коэффициентом свободного сечения 0,5-0,7, с центральной перфорированной трубой 5 диаметром d =300 мм и коэффициентр том свободного сечения 0,7-0,9 цилиндрическим поршнем 6 с уплотнитель- ными. кольцами диаметром дд =300 мм и длиной 0„ =800 мм, связанным посредством штока 7 с механизмом

8, например, реечным для перемещения поршня в трубе, подается для осушки природный газ с точкой росы Т р -5ОС и давлением 5,0 ИПа с объемным расходом 100000 нм /ч.

В начальный момент работы адсорбера шток 7 поднят так, что верхняя образующая поршня 6 находится на одном уровне с верхней горизонтальной перфорированной перегородкой 4 и полностью перекрывает доступ газа в перфорированную трубу 5.

Газ поступает через перфорирован1084051

ВНИИПИ Заказ 1856/7 Ту аж 682 Понписное

Фнлнел ППП Патент, т.унторол, ул.Проектное, 4 ную перегородку 4 в слой адсорбента

2, осушается и выходит через перфорацию в трубу 5 под поршень 6.

При насыщении слоя адсорбента подается сигнал с газоанализатора 5 на привод механизма 8 и поршень перемещается вниз на величину длины поршня 800 мм. Последующее перемеЩение поршня происходит по сигналу анализатора, При этом обеспечивается осушка газа до точки росы Р> -70 С.

Пример 2. В вертикальный цилиндрический адсорбер 1 диаметром „=. 3,0 м высотой слоя адсорбентацеолита 2-8,0 м, заключенного между 15 перфорированными горизонтальными перегородками З.и 4 с коэффициентом свободного сечения 0,5-0,7, с пятью перфорированными трубами 5 и 13 диаметром д =300 мм и коэффициентом 20 свободного сечения 0,9, одна из которых расположена аксиально, а четыре равномерно по окружности на расстоянии 0,63 диаметра адсорбера от акси- альной трубы и цилиндрическими поршнями 6 и с уплотнительными кольцами. диаметром 300 мм и длиной 800 мм, связанными посредством системы штоков

7, с единым механизмом 8 для перемещения поршней 6, в трубах 5 и 13 подается для осушки природный газ с точкой росы — 5 С и давлением 5,0 МПа с расходом 220000 нм /ч. Адсорбер работает аналогичным образом, При этом Ьбеспечивается осушка газа до точки росы — 70 С.

Использование предлагаемого адсорбера обеспечивает по сравнению с прототипом, принятым за базовый объект, возможность .распределения газа в объеме адсорбентаРр позволяет увели-. чить полезный объем адсорбента и снизить его расход на единицу перерабатываемой продукции, уменьшить гидродинамическое сопротивление аппарата на 60-70Х что повышает эффективность работы адсорбера.