Способ для термостатирования адсорбента и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к разделению газов и может быть использовано на установках.и в технологических процессах для производства продуктов разделения воздуха, используемых в качестве эффективной з ащитной среды или рабочего тела особо высокой чистоты и позволит повысить экономичность процесса очистки газа за счет снижения давления хладагента. Способ осуществляют путем введения между стенками трубок 6 с адсорбентом и хладагентом промежуточного ламинарно (Л с 00 00 оо оо 00 1с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 В 01 D 53 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

14

18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4057078/23 — 26 (22) 15.04.86 (46) 30.08.87. Бюл. 11 32 (72) Ю.Я. Игнатов, А.Г. Зраковский, Е.А. Варганов и Г.А. Головко (53) 66.074.7(088.8) (56) Патент США Ф 3996028, кл.55-58, 1976.

Авторское свидетельство СССР

М - 753454, кл. В 01 D 53/04, 1.977. (54) СПОСОБ ДЛЯ ТЕРИОСТАТИРОВАНИЯ

АДСОРБЕНТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

„.Я0„„1 3 382 А1 (57) Изобретение относится к разделению газов и может быть использовано . на установках.и в технологических процессах для производства продуктов разделения воздуха, используемых в качестве эффективной защитной среды или рабочего тела особо высокой чистоты и позволит повысить экономич" ность процесса очистки газа за счет снижения давления хладагента. Способ осуществляют путем введения между стенками трубок 6 с адсорбентом и хладагентом промежуточного ламинарно"

13 го слоя паров хладагента. Устройство содержит корпус 1 с патрубками 2 и 3 для подвода жидкого хладагента и отвода его паров, камеры 10 и 11 для подвода очищаемого газа и отвода очищенного газа, образованные соответствующими крышками 8 и 9 и трубными досками 4 и 5, между которыми в кор33382 пусе 1 расположены трубки 6 с гранулированным адсорбентом 7, и каждая трубка 6 снабжена теплообменной трубкой 12, при этом зазоры 13 между трубками 6 и 12 соединены с источником паров хладагента и с коллектором

15 для отвода этих паров. 2 с,п.ф-лы.

1 ил.

Изобретение относится к разделению газов и может быть использовано на установках и в технологических процессах, предназначенных для производства продуктов комплексного разделения воздуха, используемых в качестве эффективной защитной среды или рабочего тела особо высокой чистоты.

Цель изобретения — повышение эко— номичности процесса очистки газа зя

10 счет снижения давления хладагента.

На чертеже схематически показана конструкция устройства для термостятирования адсорбента.

Устройство содержит корпус 1 с патрубком 2 для подвода жидкого хлядагента и патрубком 3 для отвода паров хладагента. Корпус герметично соединен с трубными досками 4 и 5, между которыми находятся герметично закрепленные трубки 6 с адсорбентом 7 в виде гранул. К трубным доскам герметично прикреплены крышки 8 и 9, образующие вместе с ними камеру IÎ для под—

25 вода очищаемого газа и камеру 11 для отвода очищенного газа. Вокруг трубок

6 расположены теплообменные трубки

12, образующие с трубками 6 зазоры 13, сообщающиеся одним концом с пространством 14 между патрубком 3 и трубной доской 5, а другим с коллектором 15, герметично соединенным с трубной доской 4. Внутреннее пространство 16 коллектора 15 через трубу 17, герметично соединенную с трубной доской 35

4 и проходящую через уплотнение 18 крышки 9, сообщается со сборником паров (не показан) хладагента.

Устройство работает следующим образом.

2

В режиме адсорбции подают хладагент через патрубок 2 в пространство между корпусом 1, трубными досками

4 и 5, трубками 6. Хладагент циркулирует от патрубка 2 через пространство между корпусом 1 и трубками 12 к патрубку 3. Теплота от адсорбента

7 через стенку трубки 6, зазор 13 и стенку трубки 12 передается хладагенту, в результате чего хладагент вскипает. Образовавшиеся пары хладагента заполняют пространство 14, откуда часть паров поступает к патрубку 3, а другая часть через зазоры 13 и пространство 16 коллектора 15 в трубу 17.

Величина коэффициента теплопередачи зависит.от скорости движения паров хладагента через зазор 13, от величины этого зазора и теплопроводности паров хладагента. Последняя величина зависит только от вида хладагента, поэтому для ее изменения можно подавать в зазор 13 пары хладагента другого вида по сравнению с хладагентом, подаваемым через патрубок 2, Для этого достаточно выполнить дополнительный коллектор, с которым будут соединены верхние открытые торцы трубок t2 и труба для подвода паров хладагента второго вида.

После того как адсорбент достигнет оптимальной температуры, в камеру t0 между крышкой 8 и трубной доской 5 подают предназначенный для очистки газ, который равномерно поступает в трубки 6 и проходит через слой адсорбента 7, при этом примеси поглощаются адсорбентом., а очищенный от них газ поступает в камеру 11 между крыш3 13333 кой 9 и трубной доской 4, откуда он направляется потребителю. Вносимая очищаемым газом теплота через адсорбент 7, стенки трубок 6, зазор 13, 5 стенки трубок 12 передается хладагенту. Количество вносимой очищаемым газом теплоты зависит от теплоемкости и температуры газа, а также от мощности устройства. Так как перед пода- 10 чей очищаемого газа в устройство его предварительно термостатируют, то количество теплоты, вносимой в устройство, не превышает номинального значения, соответствующего номинальной 15 мощности устройства. Это значение количества теплоты характеризует стационарный режим работы устройства на номинальной мощности и используется для определения величины зазора 13 20 (толщина слоя паров хладагента) между трубками 6 и трубками 12 при максимальной скорости движения паров хладагента в этом зазоре. При колебаниях мощности устройства в сторону 2В уменьшения от ее номинального значения количество теплоты, вносимой в устройство очищаемым газом, уменьшается, в результате чего температура очищенного газа снижается. В этом дб случае уменьшают расход паров хладагента через зазоры 13 при помощи запорного органа (не показан), установленного на линии, соединяющей трубу 17 со сборником паров хладагента, в результате чего коэффициенты теплоотдачи уменьшаются, как и количество теплоты, передаваемой от очищаемого газа к хладагенту.

В режиме десорбции отключают поток 4О очищаемого газа, удаляют хладагент из внутреннего пространства устройства, присоединяют камеры 10 и 11 к вакуумной системе и подают через патрубок 2 теплоноситель в пространство 4 между трубками 6, после чего теплоноситель отводят через патрубок 3. 3атем перекрывают проход теплоносителя через трубу 17, в результате чего скорость теплоносителя в зазорах 13 практически равна нулю. При дальнейшей прокачке теплоносителя его теплота передается через стенки трубок 12, слой теппоносителя в зазоре 13 и стенки трубок 6 к адсорбенту 7, в результате чего он нагревается и выделяет ранее поглощенные примеси, которые отсасынаются вакуумной системой. Если верхнп» концы трубок 12 соединены

82 а с коллектором, то перед подачей теплоносителя заполняют коллекторы и зазоры 13 промежуточной жидкостью или паром. Термическое сопротивление слоя теплоносителя (промежуточной жидкости или пара) больше, чем термическое сопротивление между теплоносителем и адсорбентом при непосредст— венном контакте теплоносителя с теплообменными трубами, поэтому слой теплоносителя между трубками 12 и трубками 6 снижает скорость нагрева адсорбента, что уменьшает термические напряжения в гранулах адсорбента. Последнее обстоятельство увеличивает срок службы адсорбента. После удаления примесей из адсорбента из устройства удаляют теплоноситель (в случае необходимости промежуточную жидкость или пар) и приступают к новому циклу термостатирования адсорбента и очистки газа.

Использование устройства позволяет компенсировать рост величины температурного напора при передаче тепла от адсорбента к хладагенту, вызванный уменьшением температуры кипящего хладагента из-за снижения давления. Снижение давления хладагента позволяет снизить толщину стенок корпуса, трубных досок и теплообменных трубок. Теплообменные трубки и их коллектор работают практически беэ воздействия избыточного давления, так как хладагент омывает их внешние и внутренние стенки. Приведенные обстоятельства позволяют снизить расход металла на изготовление конструкции предлагаемого устройства и снизить эксплуатационные затраты, связанные с амортизацией оборудования. Снижение давления хладагента позволяет снизить расход энергии на привод циркуляционных насосов хладагента.Снижение давления хладагента повышает величину теплоты парообразования, что позволяет снизить расход хладагента и связанные с ним затраты на привод циркуляционных насосов. Использование предлагаемого устройства позволяет нивелировать режим работы адсорбера по величине давления хладагента, т.е. производить термостатирование адсорбента и очйстку газа практически при атмосферном давлении хладагента, что позволяет применять более дешевый хладагент (жидкий азот, жидкий воздух или кубовую жидкость вместо применяемых в

Составитель Л. Эпштейн

Техред Л. Олийнык Корректор А. Обручар

Редактор Э. Слиган

Заказ 3864/7 Тираж 656 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 1333382 6 настоящее время жидкого кислорода или 2. Устройство для термостатирования жидкого аргона), что в значительной адсорбента, включающее корпус с степени снизит расходы на эксплуата- патрубками подвода и отвода хладагенцию, вызванные необходимостью попол- та, камеры для подвода и отвода очинения потерь хладагента. щаемого газа, между которыми раэмещена

Ф о Р м У л а и э î б P e T е " H и трубка с адсорбентом, о т л и ч а ю1. Способ для термостатирования щ е е с я тем, что, с целью повышения адсорбента путем теплообмена адсор- экономичности за счет снижения давлебента с кипящим хладагентом, о т — 10 ния хладагента, оно снабжено коллектол и ч а ю шийся тем, то, с целью ром с дополнительным патрубком отвода повышения экономичности процесса эа хладагента и соединенными с коллектосчет снижения давления хладагента, ром теплообменными трубками, каждая теплообмен адсорбента с кипящим хлад- из которых размещена коаксиально трубагентом осуществляют через промежуточ-1> ке с адсорбентом и выполнена с одного ный ламинарный слой паров хладагента. конца открытой.