Адсорбер

 

АДСОРБЕР, включающий вертикальный цилиндрический корпус, верхнюю и нижнюю перфорированные решетки , между которыми размещена перфорированная центральная труба для ввода газа с поршнем, установленным с возможностью вертикального перемещения , отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса десорбции паров воды из адсорбента за счет перераспределения ротока газа-теплоносителя по длине слоя, адсорбер снабжен термопарами, расположенньми в слое адсорбента параллельно.перфорированной центральной трубе, и соединенным с поршнем устройством для отсчета перемещения поршня, при этом верхняя перфорированная решетка выг олнёна с уменьшающимся от центра к периферии размером перфорации, а центральная труба с увеличивающимся размером пер (Л форации сверху вниз.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(5ц В 01 D 53/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCM0IVIY СВИДЕТЕЛЬСТБУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССОР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3655570/23-26 (22) 25.10.83 (46) 30.06.85. Бюл. Ф 24 ,(72) В.Н. Бобер и С.В. Сипаров (53) 66 ° .074.7(088 ° 8) ,(56) 1. Плановский А.Н. и др . Процессы и аппараты химической и нефтехими:ческой технологии. M. "Химия", 1972, с. 398, рис. 15-11.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке У 3528098/26, 1982. (54)(57) УДСОРБЕР, включающий вертикальный цилиндрический корпус, верхнюю и нижнюю перфорированные решет ки, между которыми размещена перфорированная центральная труба для

„„SU„„1163893 А ввода газа с поршнем, установленным с возможностью вертикального перемещения, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса десорбции паров воды из адсорбента эа счет перераспределения потока газа-теплоносителя по длине слоя, адсорбер снабжен термопарами, расположенными в слое адсорбента параллельно. перфорированной центральной трубе, и соединенным с поршнем устройством для отсчета перемещения поршня, при этом верхняя перфорированная решетка выполнена с уменьшающимся от центра к периферии размером перфорации, а центральная тру- ® ба с увеличивающимся размером перфорации сверху вниз.

1 11638

Изобретение относится к конструкции адсорбционных аппаратов и может быть использовано в различных отраслях промышленности.

Известен адсорбер, включающий корпус, внутри которого на опорной решетке размещен слой адсорбента, центральную трубу для ввода газа, нижний торец которой расположен ни-, же решетки 1g.

Недостатком известного устройства является то, что нет контроля температуры слоя по его высоте в процессе регенеравии.

Известен также адсорбер, включаю- 1 щий вертикальный цилиндрический корпус, верхнюю и нижнюю перфорированные решетки, между которыми размещена перфорированная центральная труба для ввода газа с поршнем, уста- О новленным с возможностью вертикального перемещения $2).

Недостаток известного адсорбера в том, что процесс десорбции протекае медленно иэ-за неравномерного р5 прогрева всего. слоя адсорбента и отсутствия контроля температуры слоя по его высоте в процессе регенерации.

Цель изобретения — интенсификация процесса десорбции паров воды из адсорбента за счет перераспределения потока газа-теплоносителя по длине слоя адсорбента.

Поставленная цель достигается тем, что адсорбер, включающий верти- 35 кальный цилиндрический корпус, верхнюю и нижнюю перфорированные решетки, между которыми размещена перфорированная центральная труба для ввода газа с поршнем, установленным с 40 возможностью вертикального перемещения, адсорбер снабжен термопарами, расположенными в слое адсорбента параллельно перфорированной центральной трубе, и соединенным с поршнем устройством для отсчета перемещения поршня, при этом верхняя перфорированная решетка выполнена с уменьшаюI щимся от центра к периферии размером перфорации, а центральная труба Ж с увеличивающимся размером перфорации сверху вниз.

На чертеже схематически изображен адсорбер, продольный разрез.

Адсорбер включает вертикальный N цилиндрический корпус 1, на опорной перфорированной решетке 2 которого размещен слой адсорбента (цеолита) 3.

93 г

Центральная труба 4 опирается на решетку 2, высота трубы равна высоте слоя. В корпусе 1 над слоем установлена перфорированная решетка 5. В середине кольца слоя адсорбента введен вертикальный карман 6 для термопар. В центральной трубе 4 установлен поршень 7, плотно перекрывающий г поперечное сечение трубы 4. Поршень 7 может перемещаться в вертикальном направлении. Центральная труба 4 выполнена перфорированной. В кармане 6 размещены спаи термопар 8-13, зафиксированные относительно верхнего торца слоя. Поршень 7 снабжен устройством 14 перемещения поршня и устройством 15 отсчета величины перемещения поршня относительно верхнего торца слоя адсорбента, причем расстояние между отметками 8 -9, 9 — 10,..., (12 -13 на устройстве отсчета равны расстоянию между спаями термопар

8-9, 9-t0 12-13 соответственно.

Это позволяет установить верхний торец поршня 7 строго в заданное сечение по длине слоя адсорбента.

Длина поршня 7 выполнена акой, чтобы на стадии адсорбции верхний горец поршня упирался в перфорирован1ную решетку 5, а нижний находился, ниже .уплотнителя 16 поршня 7 в днище корпуса 1 адсорбера. Это обеспечивает равномерное распределение газового потока по сечению слоя на стадии адсорбцин, подачу газа-теплоносителя на верхний торец слоя цеолита в начале процесса десорбции и герметич- . ность адсорбера в целом. Патрубок

17 ввода осушаемого газа выполнен в нижней части корпуса 1, а патрубки вывода 18 осушенного газа и ввода

19 газа-теплоносителя — в верхней части корпуса. В крышке адсорбера предусмотрен отражатель 20 газа-теп. — . лоносителя, а в нижней части корпуса 1 — экран 21, защищающий уплотнитель 16 от теплового воздействия тазового потока на стадии регенерации. Дополнительно уплотнитель 16 может охлаждаться водой.

Поршень 7 выполнен из двух одинаковых по длине частей, соединенных между собой штифтами, и третьей нижней части. Верхняя часть металлическая, из термостойкой стали (как и центральная труба 4), средняя из термостойкой при температуре свьппе

1163893

200 С пластмассы и нижняя часть металлическая, из нержавеющей стали типа ОХ18Н10Т. Из указанной марки стали выполнены также все остальные металлические элементы конструкции адсорбера. Выполнение средней части поршня 7 из пластмассы, имеющей низкую теплопроводность, предотвращает тепловой поток в нижнюю часть адсорбера и, таким образом, уменьшает10 тепловые потери на стадии регенерации. Верхняя металлическая часть поршня при этом является аккумулятором и дополнительным источником тепла в слое адсорбента. Выполнение 15 ,нижней части поршня металлической связано с пбвышением ее механической прочности.

Из-за значительной длины слоя в нем образуется большой температурный ро градиент по ходу газа-теплоносителя.

Насыщенный парами воды газ-теплоно-: ситель охлаждается в последующих слоях, часть воды конденсируется и конденсированная влага тут же адсорбиру-р5 ется цеолитом, дополнительно насыщая эти слои влагой.

Экспериментально установлено, что при расчетной мощности воздухоподогревателя (при использовании воздуха 30 в качестве газа-теплоносителя) в таких слоях устанавливается стационарное тепловое поле (квазистационарное состояние процесса разогрева слоя адсорбента),. выражающееся в наличии 35 на кривой разогрева слоя прямолинейного горизонтального участка. Это объясняется тем, что все тепло, подводимое к слою, расходуется на десорбцию влаги из адсорбента. Для Ю повышения температуры слоя по известной схеме продувки (в адсорбере-прототипе) требуется увеличение мощ.ности воздухоподогревателя и изме:;нение режима продувки (увеличение 45 количества подаваемого газа-теплоносителя), что приводит к неоправданным энергозатратам и не всегда возможно с точки зрения аэродинамики процесса продувки конкретного ад- 50

- сорбента. При сохранении параметров продувки (расход и температура гаэатеплоносителя) существенное количество тепла, особенно в больших адсорберах-регенераторах, несмотря . 55 на наличие теплоизоляции теряется. в окружающую среду на пути между входом газа-теплоносителя в адсорбер и сечением слоя со стационарным тепловым полем, что приводит к значительному времени существования этого поля и соответственно увеличению продолжительности процесса регенерации и энергозатрат на его проведение.

Предлагаемая конструкция адсорбера позволяет сократить продолжительность существования стационарных тепловых полей в слое адсорбента на 80-85Х за счет перераспределения потока газа-теплоносителя по длине слоя адсорбента.

Предлагаемый адсорбер работает следующим образом.

На стадии регенерации цеолита газ-теплоноситель с температурой

400 С на входе в слой адсорбеита 3 и контропйруемой термопарой подают в адсорбер(через патрубок 19. Пред-. варительно поршень 7 устанавливают в положение, при котором его верхний торец упирается в решетку 5. Газтеплоноситель, пройдя отражатель 20 и перфорированную решетку 5, равномерно поступает в верхний торец слоя цеолита, отдает последнему свое тепло, пронизывает слой и покидает адсорбер через патрубок 17. Одновременно контролируют температуру слоя термопарами 9-13.

При появлении, например, в точке

9 горизонтального участка на кривой разогрева слоя в этой точке (в течение 7-10 мин) опускают поршень 7 вниз, совмещая стрелку указателя устройства отсчета с цифрой 9 . При этом верхний торец поршня 7 устанавливается по высоте слоя на уровне точки 9. За счет существенно большей доли перфорации в центре решетки 5 преобладающее количество газатеплоносителя идет в трубу 4, а меньшая часть газа — на слой цеолита.

Так как в трубе 4 доля перфорации увеличивается сверху вниз, то большая часть газа-теплоносителя из трубы 4 в слой цеолита идет в районе верхнего торца поршня 7, т.е. именно на то сечение слоя, в котором имеет место квазистационарное состояние разогрева. За счет резкого увеличения теплопритока процесс десорбции пой- дет интенсивнее и температура слоя в этом сечении начинает увеличиваться.

Поршень 7 остается в неподвижном состоянии до тех пор, пока не гоявит893

1163

I5

Составитель 3.Александрова

Редактор Н.Швыдкая Техред Л,Коцюбняк Корректор А.Зимокосов, Тираж 659 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 4125П

Филиал ППП "Патент", r Ужгород, ул. Проектная, 4

В ся горизонтальный участок кривой разогрева в одной as следующей по ходу газа-теплоносителя. точки слоя.

Тогда поршень 7 опускают. соответственно до уровня этой точки и указанные операции, связанные .с перемещением поршня при появлении горизонтальных участков на температурных кривых разогрева слоя в контролируемых точках, повторяют до окончания процесса 10 десорбции влаги иэ слоя цеолита, т.е. до выравнивания температуры слоя во всех контролируемых точках.

Йа .стадии адсорбции поршень 7 под" 15 нимают до упора в верхнюю перфорированную решетку 5 и он полностью перекрывает сечение центральной трубы

4 по всей длине слоя, исключая проскок газа через центральную тру- 20 бу 4. Осушаемый газ подают в адсорбер через патрубок 17 ввода газа.

Газ проходит через перфорированную решетку 2, слой целита 3 осушается в последнем и через решетку 5 и патрубок 18 осушенный газ покидает адсорбер, поступая к потребителю.

Применение предлагаемого адсорбера позволяет значительно интенсифицировать процесс десорбции влаги из цеолита, уменьшив на 30-35Х продолжительность его проведения.

Это оказывает существенное влияние на энерго- и материалозатраты на проведение процесса, особенно в ад" сорберах большой производительности по перерабатываемому газу.

Адсорбер достаточно прост по конструкции, надежен и удобен в, эксплуатацИи.

Годовой экономический эффект от внедрения предлагаемого адсорбера в сравнении с базовым объектом, составляет 7;6 тыс.руб.