Способ регулирования процесса адсорбции газовых смесей и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к системам автоматического регулирования (САР) процесса адсорбции газовых смесей , может быть использовано в химической промышленности и позволяет повысить качество очистки и экономичность процесса за счет охлаждения адсорбента в зоне сорбции и использования тепла адсорбции. Устройство, реализующее предложенный способ, х:одержит адсорберы 1 с кольцевой сорбциокной полостью (СП) 2, заполненной § адсорбентами, соединенные с трубопроСЛ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

С ОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

SU 1274747

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

fS г.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3855817/24-26, 3831908/24-26 (22) 26.!2.84 (46) 07.12.86; Бюл. 1! 45 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт электротермическаго оборудования (72) С.З.Васильев, H.И,Маергойз, Ф.С.Полойко и Л.И.Пушкарев (53) 66.012-52(088.8) (5б) Отчет по теме Я01 800418.53

ОНТ 12?952, У 70046879.. — M.:

ВНИИЭТО, 1981.

Проект газоприготовительной установки "ЭКОВ-125" Т.О.ЗНТ 209127.

М : ВНИИЭТОь 1982 °! бд < В 01 Р 53/04, G 05 Р 27/00 (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА

АДСОРБЦИИ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУШЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к системам автоматического регулирования (CAP) процесса адсорбции газовых смесей, может быть использовано в химической промышленности и позволяет повысить качество очистки и экономичность процесса за счет охлаждения адсорбента в зоне сорбции и использования тепла адсорбции. Устройство, реализующее предложенный способ, содержит адсорберы 1 с кольцевой сорбционной полостью (СП) 2, заполненной адсорбентами, соединенные с трубопро127 водами 3 и 4 неочищенной и очищенной газовых смесей, патрубки 5 подвода охлажденного воздуха, колпаки (К) б с соплами 7, имеющими отверстия, направленные в сторону выхода очищенной газовой смеси, при этом К 6 снабжены механизмами 8 вертикального перемещения и двигателем 9, связанным с командоаппаратом 10, подключенным к логическому блоку 11, соединенному своими входами с датчиком 13 температуры выходной части СП 2 через преобразователь 12 и через другие преобра4747 зователи — с датчиками (Д) 14 и 15 температур, жестко связанными с К 6.

Д 14 и 15 установлены на равном расстоянии относительно выходных отверстий сопел 7. САР определяет разность температур в зоне сорбции и после нее, в зоне сорбции и на выходе из слоя и, в зависимости от величины отклонения указанных разностей темФ ператур от заданных значений, изменяет положение источника хладагента

„относительно фронта адсорбции.

2 с.пф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области неорганической химии и может быть использовано для получения очищенных газовых смесей, например контролируемых атмосфер. 5

Цель изобретения — повышение качестна очистки и экономичности процесса.

На фиг.l представлена схема устройства для осуществления способа; 10 на фиг.2 — схема .логического блока.:

Устройство содержит адсорберы 1 (на фиг.l дан один адсорбер) с кольцевой сорбционной полостью 2, заполненной адсорбентами, соединенные с трубопро- !5 водами 3 неочищенной газовой смеси и 4 очищенной газовой смеси. Соосно с адсорберами выполнены схемы подвода и распределения охлажденного воздуха, состоящие из патрубков 5 под- 20 вода охлажденного воздуха, колпаков

6 с двойными стенками и соплами 7 с отверстиями, направленными в сторону выхода очищенной газовой смеси. Колпаки 6 снабжены механизмами 8 верти- 25 кального перемещения и двигателем 9.

Последний электрически связан с командоаппаратом 10, связанным с логическим блоком ll, имеющим три входа.

I-й вход логического блока ll пре- 30 образователь 12 температуры соединен с датчиком 13 температуры выходной части кольцевой сорбционной полости, а два других связаны через преобразователи температуры с датчиками 14 и

l5 температур, механически жестко связанными с колпаком 6. Датчики 14 и 15 температуры размещены B располо3 женной в сорбционной полости трубе

16 на равном расстоянии от ее стенок.

Чувствительные элементы датчиков 14 и 15 температуры размещены симметрично относительно нижнего края выходного отверстия сопла 7 на рассоянии

i 5 см один от другого. Труба 16 выполнена с кольцеобразными ребрами 17 на внешней поверхности, внешний диаметр которых равен 1,5-2 от внешнего диаметра трубы 16.

Логический блок 11 включает входы

l8-20, элементы суммирования 21 и 22 с тремя входами и задатчик 23, причем на элемент суммирования 21 вход 19 подан прямо, а входы 18 и от задатчика — инверсно. На элемент суммирования 22 вход 20 подан прямо, а вход

19 и выход зацатчика 23 — инверсно.

Выходы элементов суммирования соединены с входами компараторов 24 и 25, соединенных с элементами И 26 и 27, связанными с командоаппаратом 10 выходами 28 и 29, Устройство работает следующим образом.

Газовая смесь на основе азота, содержащая водород, 8-15 двуокиси углерода, влагу в количестве, соответствующем точке росы при 20-30 С, следы окиси углерода 0,057) и кислорода 0,001K) поступает в один из 3-х адсорберов 1 с кольцевыми полостями 2 с адсорбентами по трубопроводу 3 неочищенной газовой смеси.

Адсорберы 1 заполнены тремя слоями адсорбентов, размещенными в следующем

1274747 Д порядке по ходу газовой смеси: силикагель, цеолит NaX и цеолит Са А-5.

При пропускании через силикагель из газовой смеси адсорбируется основное количество водяных паров. Проходя через слой цеолита газовая смесь осушается и освобождается от основного количества двуокиси углерода, части следов окиси углерода и кисло— рода. В слое цеолита происходит тон- 10 кая очистка от двуокиси углерода, водяных паров, окиси углерода и кислорода. Такт работы устройства длится

8-12 мин. По завершении такта адсорбции адсорбер 1 переключается на такт 15 регенерации адсорбента, который осуществляется вакуумированием с одновременной продувкой слоя.

Для интенсификации процесса адсорбции и использования части тепла 20 адсорбции при регенерации адсорбентов каждый адсорбер снабжен системой подвода и распределения охлажденного воздуха, состоящей из колпака 6 с двойными стенками, патрубка 5 подачи 25 охлажденного воздуха и сопел 7. С помощью механизма 8 вертикального перемещения колпак 6 поднимается со скоростью движения фронта адсорбции.

Регулирование процесса очистки щ при этом осуществляется путем регулирования положения сопел так, что их нижний край находится на одном уровне с фронтом адсорбции. Положение фронта адсорбции фиксируется посредством измерения температуры в слое, осуществляемого двумя подвижными датчиками 14 и 15 температуры, жестко связанными с колпаком. Чувствительный элемент датчика 15 температуры уста- 4О новлен на 1-5 см ближе к входному сечению слоя адсорбента, чем чувствительный элемент датчика 14. Расстоя— ние между ними выбирается в пределах

1-5 см в зависимости от скорости про- 5

45 хождения очищаемой газовой смеси.

Разность температур слоев адсорбента. после прохождения фронта адсорбции и до его прохождения 10 †30, в зависимости от расхода смеси и других факторов. Если фронт адсорбции находится между чувствительными элементами датчиков 14 и 15, разность сигналов преобразователей температуры датчиков 14 и 15 больше 10-30 С. При 55 этом логический блок 11 не подает сигнала на вход командоаппарата 10 и двигатель 9 обесточен. Перемещение колпака 6 не происходит. При перемещении фронта адсорбции за уровень чувствительного элемента датчика 14 температуры разность сигналов преобразователей температуры датчиков 15 и 14 меньше 10-30 С, при этом логический блок 11 обеспечивает движение колпака вверх (по ходу движения газовой смеси) до тех пор, пока фронт адсорбции не заЛиксируется между датчиками 14 и 15. 1(ри этом разности сигналов Т и Т от датчиков 15 и 14 соответственно сравниваются в суммирующем элементе 22, осуществляя через компаратор 25 разрешение на движение колпака 6 вверх через элемент 27 или вниз через логический элемент 26.

Выбор направления движения осуществляется в зависимости от разности сигналов датчиков 15 и 13. Если эта разность меньше 10-30 С, фронт адсорбции р-сположен ниже датчика 14 температуры, при этом на элемент 26 подается разрешающий сигнал на движе— ние колпака 6 вниз. Если она больше или равна 10-30 С, разрешающий сигнал подается на элемент 2?, при этом осуществляется движение колпака 6 вверх. Таким образом, логическое устройство обеспечивает поиск фронта адсорбции и перемещение колпака вслед за ним при любом его положении. Перемещение датчиков 14 и 15 осуществляется в трубе 16, которая снабжена ребрами 17, исключающими проскок очищаемого газа за счет "пристеночного" эффекта.

Выходящая из патрубка 4 очищенной газовой смеси контролируемая атмосфера содержит помимо азота и водорода

0,001-0,005% двуокиси углерода, влагу в количестве, соответствующем точке росы при (-80) †(-70) С, 0,0030,005 окиси углерода.

Формула изобретения

l. Способ регулирования процесса адсорбции газовых смесей путем изменения подачи хладагента на адсорбент в зависимости от температуры на выходе из слоя адсорбента с его вакуумной регенерацией, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения качества очистки и экономичносги процесса за счет охлаждения адсорбента в зоне сорбции и использования тепла адсорбции, дополнительно измеряют

74747

Составитель А. Каретников

Техрец В.Кадар Коректор A. Ильин

Редактор И. Горная

Тираж 663 Подписное

ВНИИПИ Госуцарственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113635, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 6511/б

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, b

% 12 разность температур в зоне сорбции и после нее и в зоне сорбции и на выходе из слоя и в зависимости от величины отклонения этих разностей от за,цанных значений изменяют положение источника хладагента относительно фронта адсорбции.

2. Устройство для регулирования процесса адсорбции газовых смесей с вакуумной регенерацией адсорбента, содержащее адсорберы с кольцевыми сорбционными полостями, патрубок подвода хладагента, датчик температуры, расположенный на выходе из слоя адсорбента, и трубопроводы неочищенной и очищенной газовых смесей, о т л ич а ю щ е е - я тем, что, с целью повышения качества очистки и экономичности процесса за счет охлаждения адсорбента в зоне сорбции и испольэс вания тепла адсорбции, каждый адсорбер снабжен колпаком, соединенным с патрубком подвода хладагента и имеющим сопла, выходные отверстия которых направлены в сторону выхода очищенной газовой смеси, расположенной вертикально в сорбционной полости, а устройство,цополнительно содержит по10 следовательно соединенные датчики температуры, расположенные в трубе по ее оси и жестко связанные с колпаком, логический блок, соединенный с датчиком температуры, расположенным

15 на выходе из слоя адсорбента, командоаппарат и механизм вертикального перемещения колпака, при этом датчики температуры установлены на равном расстоянии относительно выходных от20 верстий сопел.