Способ регенерации силикагеля

 

Изобретение относится к процессам осушки сжатого воздуха с использованием твердых адсорбентов. Сущность изобретения заключается в проведении регенерации силикагеля в процессе осушки сжатого воздуха путем продувки силикагеля сухим воздухом под давлением 3 кг/см2 при температуре не ниже 190°С, в котором ;продувку осуществляют в присутствии мелкодисперсного силикагеля с диа- :метром зерна не более 0,14-0,16 мм и ;концентрацией не выше 1,3 кг/м3. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ социллистиче«»< яц 18135/8 А1 (zt)s В 01 D 53/26

ГОСУДАРСТВ Е Н НОЕ ПАТЕ НТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4787787/26 (22) 01.02..90 (46) 07.05.93. Бюл. P. 17 (71) Белорусский политехнический институт (72) А.R.Ëóêüÿíñêèé, С,А.федюшин, В.С.Курчаков и Д.И.Шкловчик (56) Руководство по эксплуатации.

Блок осушки воздуха автоматический.

Производственное объединение "Курганармхиммаш", 1980, (54) СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ СИЛИКАГЕЛЯ (57) Изобретение относится к проИзобретение относится к способам регенерации сыпучих фильтрующих материалов, в частности силикагеля, от паров воды и может быть использовано на компрессорных станциях, вырабатывающих сжатый воздух для технологических нужд в различных областях промышленности.

Целью изобретения является повышение скорости нагрева силикагеля в

1 процессе регенерации и экономия электроэнергии на процесс нагрева воздуха.

Цель достигается тем, что регенерацию силикагеля осуществляют сжатым до давления 3 кг/см влажным воздухом, нагретым до температуры не ни е f90 Ñ, в котором присутствует мелкодисперстный силикагель с диаметром зерна не более 0,14-0,16 мм и концентрацией не выше 1,3 кг/мз.

На фиг.1 представлена технологическая схема для осуществления способа. цессам осушки сжатого воздуха с ис« пользованием твердых адсорбентов.

Сущность изобретения заключается в проведении регенерации силикагеля в процессе осушки сжатого воздуха путем продувки силикагеля сухим воздухом под давлением 3 кг/см при температуре не ниже 190 С, в котором продувку осуществляют в присутствии мелкодисперсного силикагеля с диа метром зерна не более О, 14-0,!6 мм и концентрацией не выше 1,3 кг/мз.

2 ил.

Схема включает компрессор 1, состоящий из трех разделенных холодильниками 2 и 3 ступеней компрессора (низкого, среднего и высокого дав" ления); холодильник 4 после ступени высокого давления и теплообменник 5, соединенные. трубопроводами б и 7 через задвижку 8 с технологическим трубопроводом 9, потребляющим сжатый воздух, содержащий остаточную влагу после теплообменника 5 и холодильника 4. пля получения осушенного воздуха с точкой росы минус 40 С в схеме предусмотрены два блока 10 и l1 осушки воздуха от остаточной влаги, который предназначен для централизованного питания пневматических приборов, регуляторов и для других технологический целей. Блоки 10 и 11 осушки соединены через трубу 12 и задвижки 13 и 14 с технологическим трубопроводом 9, а через задвижки

15 и 16 с трубопроводом 17 осушенного воздуха. Схема имеет фильтры 18

1813528 и 19 очистки воздуха от пыли. Элект- ронагреватели 20 и 21 включены в схему подогрева воздуха, идущего в блоки 10 и 11 осушки на регенерацию 5 силикагеля, Блок 10 и 11 осушки. через задвижки 22 и 23 соединены трубопроводами 24 и 25 с эжектором 26 и трубопроводом 6 сжатого воздуха.

Эжектор 26 через трубу 27 и задвиж- 1О ку 28 соединен с технологическим трубопроводом 29 выбросного воздуха.

Способ осуществляется следующим образом.

Работа компрессора в режиме осуш-, 15 ,ки сжатого воздуха.

Воздух из атмосферы поступает в ступень I компрессора 1, в ней сжимается, охлаждается в холодильнике

2, затем воздух поступает в ступень 20

II компрессора 1, сжимается, охлаждается в холорильнике 3, дальше воздух поступает в ступень III ком- прессора 1, в холодильник 4 ступени высокого давления и теплообменник 5. 25

Сжатый воздух после теплообменника

5 разделяется на два технологических потока. Первый поток с остаточной влажностью атмосферного воздуха поступает на производство через зад- 3Q вижку 8 в технологический трубопровод 9. Второй поток сжатого воздуха поступает в трубопровод 12 через задвижки 13 и 14, затем в блоки 10 и 11 осушки попеременно (один блок работает на.осушку воздуха от остаточной влажности, рругой блок рабо"j тает в процессе регенерации) и даль" ше через задвижки 15 и 16 осушенный воздух направляется в технологический трубопровод 17 осушенного воздуха.

Работа компрессора в режиме регенерации силикагеля.

Влажный воздух из трубопровода 6 по трубе 30 через задвижку 31 поступает в эжектор 26, в который подсасывается по трубе 27 через задвижку 28 после фильтра 18 иэ трубопровода 29 (выбросной линии) теплый воздух. Выбросной воздух в своем объеме содержит мелкодисперсный силикагель с. диаметром частиц зерна не более 0,14-, 16 мм и концентрацией не выше 1,3 кгlмз. Размер зерна силикагеля регулируется металлической . сеткой с просветом клеток 0,12 мм, установленной в фильтре 18. После эжектора 26 по трубопроводам 24 и 25 влажный возрух поступает попеременно в электронагреватели 20 и 21 и затем в блоки 10 и 11 осушки. на регенерацию силикагеля. Из блоков, осушки влажный воздух через задвижки 32 и

33 поступает .в сбросную линию 29 и через фильтр 19 направляется в атмосферу.

Объем воздуха

5 кг/смз при давлении

1 = - †- ------- = 0,203 мз (2>3 + 25)

5 (273 + 20) В объеме 0,203 мз при температуре

26 С максимально может coAepNaTbcR водяного пара

d = 25 0,203 = 5,075:г..

Так как и + d, то конденсаМаке ция водяного пара равна d — дэ

= 7,8 - 5,07 = 2,73 гlмз.

В цилиндр высокого давления поступает после холодильника воздух с содержанием влаги 5,07 г/мз. При температуре 26 С после холодильника 3, Il р и м е р. На всас ступени I поступает атмосферный воздух с P = 1 кг/смз, температурой 20 С и относительной влажностью 663, Содержание влаги в воздухе й, 17,3 0,66 = 11 3 гlмз. После сжатия воздуха s ступени I до давления 3 кг/смз воздух подогревается и поступает в холодильник 2, где температура воздуха пони-: жается до 25 С. Этому состоянию воздуха соответствует содержание влаги . в 1 мз до 23 гlмз. Объем воздуха при давлении 3 кг/смз

1 (273 + 25)

V = --- — — --- — = 0,34 м .

3 (273 + 20)

В объеме 0,34 мз при температуре

25 С максимально может содержаться водяного пара д = 23.0,34 = 7,8 r, факс

Так как d+ <й, то конденсация водяного пара равна d<-d< =

= 11,3-7,8 = 3,5 rlì .

При сжатии возруха до 5 кг/смз во второ" ступени компрессора воздух нагревается, затем охлаждается в холодильнике 3 до температуры 26 С, Этому состоянию воздуха соответствует содержание влаги в 1 мз до 25 гlмз, 1813528 6 ный силикагель с диаметром зерна не более 0,14-0,16 мм и концентрацией не выше 1,3 кг/мз„ По I-d-диаграмме уточненная конечная влажность воздуха после блока осушки составляет

110 r/ì3 (точка b). При температуо ре воздуха перед эжектором 118 С, влажность воздуха равна d=87 гlмз (точка с) .

Количество воздуха, поступающего по линии трубопровода 30 в эжектор 26, 0,12 мз.

Температура воздуха после ступени III равна 136 С (по опытным дан- 1р ным). При температуре воздуха 136 С в нем может содержаться водяного пара d< = 1785 ° О 12 = 214 г/мз.

Так как d < ) d >, то конденмакс 4акс сации водяного пара в патрубке после ступени Ш не будет и воздух, поступающий по трубопроводу 30 к эжектору

26, с давлением 8 кг/см2 имеет влагосодержание

=0,48 LÄ .

Количество воздуха, поступающего

20 после блока осушки по трубопроводу

27 в эжектор 26, 5 объем воздуха после сжатия в ступени III равен

1 (26 + 273) 1 299

»»»»»»»

Г (20 +,273) Й 293

8 (26 + 273)

d = 5,07 — - —-------(13 > + 273) 65 — 87 20 ст оьЦ 65 — 100 оеар 45

29,05 гlмз.

Влажность воздуха, поступающего после блоков сушки по трубопроводу

27 в эжектор 26, при температуре

100 С и давлении 1,5 кг/см равна при 20 ь-ном содержании пара в воздухе д = 0,2 0,862 = 0,172 кгlмз

= 172 гlмз.

Средняя температура воздуха после эжектора 26 составляет

136 + 100 о

t = -----""-- = 118 С. ср 2

Средняя влажность воздуха, поступающего в эжектор при 503-ном подсосе воздуха по линии 27

= 86 гlмз, 172

Общая средняя влажность воздуха до эжектора равна при коэффициенте инжекции 1,76 ,1 29 05 + 86 0 65 3 / з

1 76 У г м °

Воздух после эжектора подогревается в воздухоподогревателе до 190 С.

Процесс нагрева воздуха в электронагревателе происходит не ниже температуры 190 С и рассчитывается по

I-d-диаграмме (см. Фиг. 2). Кроме того, подсасываемый влажный воздух содержит в своем объеме мелкодисперс87 - 110 23

L = L — — — — = L

«g 65 - 110 ав 45

25 = 0,52 L

Количество влаги, осевшей в адсорбере в час при производительности компрессора 250 мэ/мин, 4,13 г/мз

ЗО влагосодержание воздуха после холодильника 4, В = 4,13 250 60 61950 г/ч =

= 61,95 кг/ч.

Расход воздуха на осушку при Ре" генерации силикагеля осушенным воздухом составляет 250 мз/мин.

D = 29,96 6 1,95 = f 856 мз/ч, Расход влажного воздуха на 1 кг влаги составляет

1000 1000

М = ------ - = - -- = 22 22 мз/кг.

110 - Ь5 45

Расход воздуха при регенерации силикагеля влажным воздухом

П = 22,22.61,95 = 1376 мз/ч.

Количество влажного воздуха, пос-.

M тупающего из ступени III компрессора по трубопроводу 30 к эжектору 26

Ьот = 0,48 1376 = 660 мз/ч

Количество влажного воздуха пос ле блока осушки

Lg = 0,52 1376 = 715 м /ч.

Расход мощности на адиабатическое сжатие воздуха, идущего на регенерацию силикагеля в блоке осушки сухим воздухом с 1856 1 4

N — - 10000 «

102 3600 1,Й - 1

80000 1 4 1l = 140 квт.

Расход мощности на адиабатическое сжатие воздуха, идущего на регене- 10 рацию силикагеля в блоке влажным"воздухом

В 660 1 4

N = ------ --. --« --- 10000 х

102 3ЬОО 1,Ч - 1

3oooo " х (-----) - 1 1 — — 20 82 кВт.

10000 ) °

Зкономия мощности при сравнении способов

hN = 140 - 20,82 = 119,18 кВт.

Расход энергии на подогрев сухого воздуха от температуры 20 С до 190 С в электронагревателе р, = 9 с (190-20) = 94656 ккал/ч.

Расход электроэнергии л 94á56

60 В6Р то

Расход энергии на подогрев влажного воздуха от 118 до 190 С в электронагревателе о = D<.с (190-»S) = 29721 ккал/Ч.35

Расход электроэнергии

Э =- " — = - -„- - = 34,56 кВт.

0 4 29721

Экономия электроэнергии от приме- 40 нения способа регенерации силикагеля ьэ = э, - з = »0-34,56 =

= 75,44 кВт„

Суммарная экономия электроэнергии

45 от применения сушки силикагеля по способу

;ЕМ = ЬМ + ЬЭ = 119,18 75,44 =

= 194,62 кВт.

Годовой экономический эффект от применения способа регенерации силикагеля влажным воздухом, причем на один компрессор работает четыре блока осушки непрерывно, т,е. два блока осушки работают на осушку воздуха силикагелещ,а два блока находятся в регенерации и наоборот, время работы в годУ составлЯетс „ с= 6500, М .=XN ° Ф ° e и = 194,62 6500 х х.0,12 2 = 303606 руб/г., где ь - время работы блоков в год,ч, л е - стоимость электроэнергии, кВт..ч, 0,12 рубр

n — количество блоков осушки.

Газовзвесь, состоящая из силикагеля с диаметром зерна не более 0,140,16 мм и концентрацией не выше

1,3 кг/мз, повышает теплообмен между газовзвесью и регенерируемым силикагелем по формуле

Н„ /И„= 1 + Р,З, где Яц -- поток газовзвеси;

П

Nц — чистый поток

Р

- концентрация мелкодисперсного силикагеля в кгlмз.

Формула.изобретения

Способ регенерации силикагеля путем осушки сжатого воздуха, включающий продувку силикагеля воздухом под давлением 3 кг/см и температуре не ниже 190 С, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат, продувку осуществляют влажным воздухом в присутствии мелкодисперсного силикагеля с диаметром зерна не более 0,14-0,16 мм и концентрацией не выше 1,3 кгlмз„

18>3528

Составитель А.Лукьянский

Техред М.Моргентал

Редактор

Корректор Л.Пилипенко

Заказ 1799 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета rto изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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