Установка адсорбционной очистки и осушки газов

 

Изобретение относится к адсорбционной технике и может быть использовано в блоках адсорбционной очистки и осушки газов . Установка позволяет повысить эффективность регенерации,обеспечить безопасность ведения процесса, снизить капитальные затраты и расход энергии на регенерацию установки. Установка включает линию 1 подачи очищаемого газа в адсорберы 2, 3, 4 и установленные в ней переключающие клапаны 5,6,7 на входе в адсорберы и выходе из адсорберов переключающие клапаны 8, 9 и 10, линию 11 выхода очищенного газа, линию 12 подачи регенерирующего газа на десорбцию и охлаждение , подогреватель на низкопотенциальном теплоносителе 13, входной патрубок вихревой трубы 14. вихревую трубу 15 с патрубком 16 нагретого газа и патрубком 17 охлажденного газа, переключающие клапаны 18-26 и линию выхода регенерирующего газа 27.. 1 з.п.«ф-лы, 3 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю В 01 0 53/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4705207/26 (22) 15,06.89 (46) 15.06.91. Бюл. М 22 (71) Одесский технологический институт холодильной промышленности и Научно-исследовательский институт технологии

- криогенного машиностроения (72) В.И.Бова, И,В.Горенштейн, Б.Э.Кицис и

А.Э,Поберезкин

53) 66.074,31 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 445449, кл. В 01 D 53/26, 1970. (54) УСТАНОВКА АДСОРБЦИОННОЙ ОЧИСТКИ И ОСУШКИ ГАЗОВ (57) Изобретение относится к адсорбционной технике и может быть использовано в блоках адсорбционной очистки и осушки газов. Установка позволяет повысить эффекИзобретение относится к адсорбционной технике и может быть использовано в блоках адсорбционной очистки и осушки газов, которые в дальнейшем поступают на переработку химическими или физическими методами.

Целью изобретения является повышение эффективности регенерации, обеспечение безопасности ведения процесса, снижение капитальных затрат и расхода энергии на регенерацию установки.

На фиг.1 изображена установка адсорбционной очистки и осушки газа; на фиг.2— установка с дополнительным охладителемподогревателем; на фиг.3 — установка с регенеративным теплообменником;

Устройство включает линию 1 подачи очищаемого газа в вдсорберы 2, 3 и 4 и установленные на ней переключающие клапаны 5, 6, 7 на входе в адсорберы и выходе. Ж 1655544 А1 тивность регенерации, обеспечить безопасность ведения процесса, снизить капитальные затраты и расход энергии на регенерацию установки. Установка включает линию 1 подачи очищаемого газа в адсорберы 2, 3, 4 и установленные в ней переключающие клапаны 5,6,7 на входе в адсорберы и выходе из адсорберов переключающие клапаны 8, 9 и 10, линию 11 выхода очищенндго газа, линию 12 подачи регенерирующего газа на десорбцию и охлаждениее, подогревател ь на низко поте н циальном теплоносителе 13, входной патрубок вихревой трубы 14, вихревую трубу 15 с пат.рубком 16 нагретого газа и патрубком 17 охлажденного газа, переключающие клапаны 18-26 и линию выхода регенерирующего газа 27.. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. из адсорберов переключающие клапаны 8, Ql

9 и 10, линию 11 выхода очищенного газа, (Л линию 12 подачи регенерирующего газа íà Q) десорбцию и охлаждение, подогреватель на ф низкопотенциальном теплоносителе 13, д входной патрубок 14 вихревой трубы, вихревую трубу 15 с патрубком 16 нагретого газа и патрубком 17 охлажденного газа, переключающие клапаны регенерирующего газа

18, 19 и 20 и охлаждающего газа 21, 22 и 23 на входе в адсорберы и клапаны на выходе . этих потоков 24, 25 и 26 из адсорберов и линию 27 выхода дегенерирующего газа иэ установки адсорбционной очистки, Устройство, изображенное на фиг.1, работает следующим образом.

Адсорбер 2 работает в режиме адсорбции, адсорбер 3 — в рвжиме десорбции, а в адсорбере 4 осуществляют процесс охлаждения.

1655544

По линии 1 через открытый переключающий клапан 5 (клапаны 6 и 7 закрыты) в адсорбер 2 направляют на очистку от высококипящих примесей газ, который после адсорбции через открытый переключающий клапан 8 (клапаны 9 и 10 закрыты) по линии

11 выдают потребителю для дальнейшего использования, По линии 12 направляют сухой очищенный, например, природный газ при 303 К в подогреватель на низкопотенциальном теплоносителе, где его нагревают до 343 К и направляют в вихревую трубу 15, из которой по патрубку 16 выводят нагретый газ, а по патрубку 17 — охлажденный газ. Как показали теоретические расчеты и эксперименты, в случае деления потока в вихревой трубе на нагретый и охлажденный в соотношении 50%/50% изменение температур составляет 70 градусов, таким образом для нашего случая в патрубке 16 температура нагретого газа составит 413 К (343 + 70 =413), а охлажденного — 273 К (343 — 70=273), Нагретый газ по патрубку 16 направляют в адсорбер 3 через открытый переключающий клапан 19 (клапаны 18 и 20 закрыты).

Режим десорбции осуществляют до достижения на выходе из адсорбера 3 температуры 393 — 413 К, Из адсорбера десорбирующий газ через открытый клапан

25 по линии 27 выводят в атмосферу.

Охлажденный газ по патрубку 17 направляют в адсорбер 4 через открытый переключающий клапан 23 (клапаны 21 и 22 закрыты) и через открытый переключающий клапан 26 выбрасывают в атмосферу по линии 27. Переключающий клапан 24 закрыт.

После окончания режима адсорбции в адсорбере 2, десорбция в адсорбере 3 и охлаждения в адсорбере 4 автоматически с помощью переключающих клапанов производят переход на режим адсорбции в адсорбере 4 и охлаждения в адсорбере 3, при этом состояние переключающих клапанов следующее:

5 — закрыт, 18 — открыт, 24 — открыт, 6 — закрыт, 25 — открыт, 19 — закрыт„

7 — открыт, 20 — закрыт, 26 — закрыт, 8 — закрыт„21 — закрыт, 10 — открыт, 9 — закрыт, 22 — открыт, 23 — закрыт.

Третий этап работы. С помощью переключающих клапанов 5 — 10, 18 — 26 переводит адсорбер 3 в режим адсорбции, адсорбер 4 в режим десорбции, а адсорбер

2 в режим охлаждения.

Переключающие клапаны устанавливают при этом в следующем положении .

5 — закрыт, 18 — закрыт, 24 — открыт, 6 — открыт, 19 —; 25 — закрыт, 7 — закрыт, 20 — открыт, 26 — открыт, 8 — закрыт, 21 — открыт, регенерирующего газа на входе в адсорбе30 ры 2 и 3 и переключающие клапаны 22 и 23 на выходе из адсорбера и линию 24 выхода

9 — открыт, 22 — закрыт, 10 — закрыт, 23 — закрыт.

После окончания третьего этапа автоматически по циклограмме с помощью переключающих клапанов переводят адсорбер 2 в режим адсорбции, адсорбер 3 в режим десорбции, а адсорбер 4 в режим охлаждения, т.е, в первоначальное положение и процесс повторяют.

На фиг.2 приведена установка адсорбированной очистки и осушки газа с дополнительным охладителем-подогревателем, Установка включает линию 1 подачи очищенного газа в адсорберы 2 и3 и установленные на ней переключающие клапаны 4 и

5 на входе в адсорберы и выходе из адсорберов переключающие клапаны 6 и 7, линию

8 выхода очищенного газа, линию 9 подачи регенерирующего газа на десорбцию и охлаждение, установленный на ней подогреватель на низкопотенциальном теплоносителе 10, входной патрубок 11 вихревой трубы и вихревую трубу 12 с патрубком 13 нагретого газа и патрубком 14 охлажденного газа, охладитель-нагреватель

15, переключающие клапаны 16 и 17 на линии 13 и переключающие клапаны 18, 19 на линии 14, переключающие клапаны 20 и 21 регенерирующего газа из блока адсорбционной очистки.

Установка, изображенная на фиг.2, работает следующим образом, Предполагается, что в данный период адсорбер 2 работает в режиме адсорбции, а адсорбер 3 — в режиме регенерации, По линии 1 через открытый переключающий клапан 5 (клапан 4 закрыт) в адсорбер 2 направляют на очистку от высококипящих примесей газ давлением 3,0 МПа, который после очистки через открытый переключающий клапан 7 (клапан 6 закрыт) по линии 8 выдают потребителю, а часть этого газа по линии 9 при 303 К направляют в подогреватель на низкопотенциальном теплоносителе

10, где его нагревают до 343 К. Затем подогретый газ поступает в вихревую трубу 12, из которой по патрубку 13 выводят нагретый газ, а по патрубку 14 — охлажденный газ, Как показывают теоретические расчеты и эксперименты, в случае деления потока в соотношении 50% / 50% изменение температур нагретого и охлажденного газа в вихревой трубе применительно к природному газу составляет 70 градусов), таким образом, температура нагретого газа в патрубке

13 составит 413 К, а охлажденного в патрубке 12 — 273 К.

1655544

Охлажденный гаэ через открытый переключающий клапан 18 (клапан 19 закрыт) направляют в охладитель-нагреватель 15, где его температуру повышают до 313 К за счет теплообмена с воздухом либо водой и соединяют с потоком нагретого газа, поступившего через открытый переключающий клапан 16 (клапан 17 закрыт). Далее этот поток через открытый переключающий клапан 21 (клапан 20 закрыт) направляют в адсорбер 3 на десорбцию адсорбента, а затем через открытый переключающий клапан 23 (клапан 22 закрыт) по линии 24 выводят в атмосферу, После окончания режима десорбции в адсорбере 3 с помощью переключающих клапанов его переводят в режим охлаждения, при этом в адсорбере 2 продолжают вести процесс адсорбции.

Нагретый газ по патрубку 23 через открытый переключающий клапан 17 (клапан

16 закрыт) направляют на охлаждение в охладитель-нагреватель 15, где за счет теплообмена с воздухом либо водой его температуру снижают до 313 К. Охлажденный газ по патрубку 14 через открытый переключающий клапан 18 (клапан 19 закрыт) соединяют с нагретым газом после охладителя-нагревателя 15 и при 273 К направляют через открытый переключающий клапан 21 (клапан ": 0 закрыт) в адсорбер 3 и далее через открытый переключающий клапан 23 (клапан 22 закрыт) по линии 24 выводят в атмосферу.

После окончания процесса адсорбции в адсорбере 2 его переводят в режим десорбции, а адсорбер 3 переводят в режим адсорбции.

Переключающие клапаны устанавливают в следующем положении:

4 — открыт, 18 — открыт, 5 — закрыт, 19 — закрыт,.

6 — открыт, 20 — открыт, 7 — закрыт, 21 — закрыт, 16 — открыт, 22 — открыт, 17 — закрыт, 23 — закрыт.

После окончания процесса десорбции адсорбер 2 переводят в режим охлаждения, а в адсорбере 3 продолжают режим адсорбции.

Переключающие клапаны устанавливают в следующем положении:

4 — открыт, 18 — закрыт, 5 — закрыт, 19 — открыт, 6 — открыт, 20 — закрыт, 7 — закрыт, 21 — открыт, 5 16 — закрыт, 22 — закрыт.

17 — открыт, 23 — открыт.

Установка, изображенная на фиг.3, вместе охладителя-нагревателя 15, в котором теплообмен осуществляют с воздухом либо

10 с водой, содержит регенеративный теплообменник 25, который в режиме десорбции аккумулирует холод охлажденного газа и, наоборот, в режиме охлаждения аккумулируют тепло нагретого газа и за счет тепло15 обмена с нагретым либо охлажденным газом в зависимости от режима работы адсорбера позволяет достичь температуры перед адсорберами, описанные выше, По сравнению с прототипом установка

20 позволяет снизить расход электроэнергии на подогрев регенерирующего газа на 107,, Отпадает необходимость в установке холодильной машины для охлаждения очищенного газа и электронагревателя на линии

25 греющего газа.

Формула изобретения

1. Установка адсорбционной очистки и осушки газов, включающая адсорберы, пе30 реключающие клапаны, соединительные трубопроводы, линию подачи регенерирующего газа, вихревую трубу с патрубками, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности регенерации, обеспечения

35 безопасности ведения процесса, снижения капитальных затрат и расхода энергии на регенерацию установки, она снабжена подогревателем на низкопотенциальном Tell" лоносителе. соединенным входным

40 патрубком с линией подачи регенерирующего газа, а выходным — с входным патрубком вихревой трубы, 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным охла45 дителем-подогревателем или регенеративным теплообменником, соединенным входным патрубком через переключающие клапаны с патрубками нагретого и охлажденного газа вихревой трубы, а выходным

50 патрубком — через переключающие клапаны . с каждым из адсорберов.

1655544

1655544

Фиг. Э

Составитель 3.Ялександрова

Редактор М,Самерханова Техред М.Моргентал Корректор Н.Король

Заказ 2302 Тираж 445 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101