Устройство разделения атмосферного воздуха

 

Изобретение относится к области разделения атмосферного воздуха методом короткоцикловой безнагревной адсорбцией. Целью изобретения является повышение качества разделения и увеличение производительности. Поставленная цель достигается установкой дополнительного адсорбера и датчиков давлений, управляющих процессом разделения воздуха. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9) (l I) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4640.644/26 (22) 23.01.89 (46) 30.07.91. Бюл. Ф 28 (75) А.Н. Цедил ин, О.Н. Чернявская, и M.Ã.ÂëàñoBà (53) 66.012-52(088.8) (56) Патент США М 4449990, кл. В 01 0 53/04, 1983, Авторское свидетельство СССР . М 874137, кл. В 01 D 53/04, 1978.

Изобретение относится к технике получения азотообогащенного и кислородообогащенного газов из воздуха . короткоцикловой безнагревной адсорбцией на синтетических цеолитах.

Цель изобретения — повышение качества разделения и увеличение производительности.

-На фиг.1 представлена принципиальная схема адсорбционного устройства разделения атмосферного воздуха; на фиг.2 — циклограмма работы клапанов.

Устройство состоит из трубопровода 1 забора воздуха, компрессора 2, трубопровода 3 подачи разделяемого воздуха, управляемого клапана 4, трубопровода 5 и родувочного адсорбера, продувочного адсорбера 6, продуцирующего азотообогащенный газ адсорбера 7, трубопровода 8 продуцирующего азотообогащенн ый газ адсорбера, управляемого клапана 9, трубопровода 10 вывода азотообогащенного газа, всасывающего трубопровода 11 вакуум-насоса, вакуум насоса 12, нэгнетательного трубопровода 13 вакуум-насоса, управляе(st)s В 01 D 53/04, G 05 0 27/00 (54) УСТРОЙСТВО РАЗДЕЛЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА (57) Изобретение относится к области разделения атмосферного воздуха методом короткоцикловой безнагревной адсорбцией, Цель изобретения — повышение качества разделения и увеличение производительности. Поставленная цель достигается установкой дополнительного адсорберэ и датчиков давлений, управляющих процессом разделения воздуха. 2 ил., 3 табл. мого клапана 14, трубопровода 15 подачи азотообогащенного газа на потребление, датчика давления 16, блока управления 17, управляемого клапана 18, трубопровода 19 подачи продувочного газа в продуцирующий кислородообогащенный гаэ адсорбер, продуцирующего кислородообогащенный газ адсорбера 20, датчика давления 21, обратного клапана 22, трубопровода 23 под- С ачи кислородообогащенного газа на 0 потребление, датчиков давления 24 и 25, 0 управляемых клапанов 26 и 27, трубопрово- в да 28 вывода продувочного газа иэ проду- р, вочного адсарбера, трубопровода 29 подачи у продувочного газа в продуцирующий азотообогащенный газ адсорбер, датчика давления 30, обратного клапана 31, трубопровода

32 сброса газа в атмосферу, датчика давления 33.

Устройство работает следующим образом.

Подлежащий разделению воздух по трубопроводу 1.поступает в компрессор 2. Компрессированный газ по трубопроводу 3 через управляемый клапан 4 направляют в

1666165 адсорбер 6, заполненный синтетическим цеолитом. Ввод разделяемой газовой смеси в адсорбер 6 сопровождается преимущественным поглощением азота и обогащением газовой фазы кислородом. Одновременно из адсорбера 7, заполненного цеолитом, по трубопроводу 8, через управляемый клапан

9, по трубопроводам 10 и 11 вакуум-насосом

12 откачивается азотообогащенный газ и по трубопроводу 13 через управляемый клапан

14 по трубопроводу 15 подается на потребление. При достижении в адсорбере 6 максимального давления датчик 16 подает первичный сигнал в блок управления 17, который вторичным сигналом открывает управляемый клапан 18 и закрывает управляемый клапан 4, При открытом управляемом клапане 18 продувочный газ за счет разности давлений через управляемый клапан 18 по трубопроводу 19 поступает в адсорбер

20, заполненный синтетическим цеолитом, 1 и поднимает в нем давление. По достижении в адсорбере 20 давления, равного атмосферному (по высоте слоя формируется обрывный фронт), датчик 21 подает первичный сигнал в блок управления 17, открывается обратный клапан 22, рассчитанный на срабатывание при данном давлении, и кислородообогащенный гаэ по трубопроводу

23 поступает на потребление. Давление в адсорбере 6 постепенно понижается. Когда оно сравнивается с атмосферным датчик 24 подает первичный сигнал в блок управления

17. При достижении в адсорбере 7 минимального давления датчик 25 подает первичный сигнал в блок управления 17, который интегрирует его с сигналами датчиков 21 и 24, и вторичным командным сигналом открывает управляемые клапаны 26 и

27 и закрывает управляемые клапаны 9 и 14.

Продувочный газ переменного состава с повышающейся обьемной концентрацией азота вакуум-насосом 12 откачивают из адсорберов 6 и 20 И по трубопроводу 5 через управляемый клапан 26, по трубопроводам

5, 28, 11, 13, 29, через управляемый клапан

27, по трубопроводу 8 подают в адсорбер 7, поднимая в нем давление. Сорбент адсорбера 7 насыщается азотом, а газовая фаза обогащается кислородом, При достижении в адсорбере 7 давления, равного атмосферному, датчик 30 подает первичный сигнал в блок управления 17, открывается обратный клапан 31, рассчитанный на срабатывание при данном давлении, и газовую фазу адсорбера 7 поступающим продувочным газом из адсорберов 6 и 20 по трубопроводу

32 вытесняют в атмосферу. Давление в адсорберах 6 и 20 постепенно понижается.

Когда оно достигает минимального, датчик

33 подает первичный сигнал в блок управления 17, который интегрирует его с сигналом датчика 30 и вторичным командным сигналом открывает управляемые клапаны 4, 9 и

14 и закрывает управляемые клапаны 18, 26 и 27. Цикл повторяют. Циклограмма представлена на фиг.2.

Пример 1. Проверку устройства осуществляют на установке, принципиальная схема которой показана на фиг.1, Продувочный и продуцирующий кислородообогащенный газ адсорберы имеют внутренний диаметр 70 мм и высоту насыпного слоя сорбента 1000 мм, Продуцирующий азотообогащенный газ адсорбер имеет внутренний диаметр 70 мм и высоту насыпного слоя сорбента 1100 мм. B качестве сорбента используют сийтетический цеолит NaX. Максимальное давление в продувочном эдсорбере составило 3,5 10 Па, минимальное давление, во всех адсорберах составило

0,05 10 Па. Продолжительность цикла со5 ставляла около 3 мин. Основные показатели работы установки представлены в табл.1.

Пример 2. Проверку устройства осуществляют на установке, аналогичной описанной в примере 1. Высота насыпного слоя продукцирующего азотообогащенный газ адсорбера составила 1200 мм. Осносные показатели работы установки представлены в табл. 2.

Пример 3, Для сравнения разделение воздуха осуществляют на известной установке. Продувочный и продуцирующий эдсорбер имеют внутренний диаметр 70 мм и высоту насыпного слоя сорбента 1000 мм. В качестве сорбента использован синтетический цеолит NaX. Максимальное давление в продувочном адсорбере 3,5 10 Па, минимальное — 0,05 10 Па. Продолжительность технологического цикла 3,2 мин. Переключение клапанов осуществляют КЭП-12У. Основные показатели работы установки представлены в табл.3.

Пример 4. Проверку осуществляют на установке, аналогичной описанной в примере 1. Высота насыпного слоя продуцирующего азотообогащенный газ адсорбера

1050 мм. Концентрация азота и кислорода в продуктовых газах соответственно составили за цикл 98,6 и 85,5 об, . Количество полученного за цикл азотообогащенного газа 22,1 л.

Пример 5. Проверку осуществляют на установке, аналогичной описанной в примере 1. Высота насыпного слоя продуцирующего аэотообогащенный газ адсорбера

1250 мм. Концентрация азота и кислорода в продуктовых газах соответственно составила за цикл 95,4 и 85,8 об. $, Количество пол-1666165

Таблица 1

Таблица 2 ученного за цикл азотообогащенного газа 25,0 л.

Использование насыпного слоя сорбента высотой менее 1100 мм несущественно увеличивает количество генерируемого эа цикл аэотообогащенного газа. При увеличении насыпного слоя сорбента свыше 1200 мм количество продувочного газа перемен-. ного состава, получаемого при вакуумировании адсорберов 6 и 20, недостаточно для полного удаления газовой фазы из адсорбера 7, что приводит к снижению процентного содержания азота в азотообогащенном газе. Стабильный состав продуцируемых газов определяется отсутствием отклонений от заданных давлений сорбции-десорбции.

Формула изобретения

Устройство разделения атмосферного воздуха на аэотообогащенный и кислородообогащенный газы короткоцикловой безнагревной адсорбцией на синтетических цеолитах, содержащее последовательно соединенные продувочный и продуцирующий адсорберы, блок переключения клапанов. первый — шестой выходы которого соединены с управляющими входами первого — ше= стого клапанов, компрессор, вакуум-насос, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с. целью повышения качества разделения и увеличения производительности, в его состав дополнительно введены первый и второй обратные клапаны, второй продуцирующий адсорбер и датчики максимального и минимального давления, установленные по.5 парно в первом и втором продуцирующем и продувочном адсорберах, выходы датчиков соединены с информационными входами блока переключения клапанов, причем выход компрессора через последователь10 но соединенные первый — пятый клапаны соединен с выходом по азотообогащенному газу, выход первого клапана связан с входом продувочного адсорбера, выход которого через последовательно соединен15 ные шестой клапан, первый продуцирующий адсорбер и первый обратный клапан связан с выходом кислодообогащенного газа, выход второго клапана через вакуум-насос соединен с входом пя20 того и выходом четвертого клапанов, выход третьего клапана через последовательно соединенные второй продуцирующий адсорбер и второй обратный клапан связан с выходом сброса в

25 атмосферу, а отношение объемов адсорберов: продувочного и продуцирующих кислородообогащенный и азотообогащенн ый газы соответственно равно 1,0:1:0:(1,11,2).

Таблица 3 центраци отообог; азе, об

98,2

98,6

98,2

98,4

98,2

1666165

- Клалан закрыт

Составитель А. Прусковцов

Редактор Н.Шитев Техред М.Моргентал Корректор Т. Палий

Заказ 2479 Тираж 440 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

Фдсорйр

6 4дсор&р

АЙ ордер

+ клапан открою

gu8rteaue