Устройство для получения инертных газов

 

Сущность изобретения: устройство включает нагнетатель воздуха, газогенератор с топливопроводом, теплообменник дымовых газов, водяной холодильник, абсорбер и адсорберы, связанные между собой системой трубопроводов. Теплообменник дымовых газов размещен в газогенераторе и снабжен холодильным агрегатом с испарителем и рекуператором. Рекуператор установлен между нагнетателем воздуха и газогенератором и снабжен отводом. Отвод соединен с водяным холодильником . Вход рекуператора соединен с выходом одного адсорбера, а выход - с входом другого адсорбера. Абсорбер соединен с теплообменником дымовых газов и выполнен двухступенчатым. Вторая ступень абсорбера снабжена испарителем. Испаритель соединен с холодильным агрегатом . Вторая ступень абсорбера связана трубопроводами с водяным холодильником и с теплообменником дымовых газов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. ел С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Од

О ()с (21) 4814505/26 (22) 16.04.90 (46) 07,05,93, Бюл. N 17 (71) Ленинградский технологический институт холодильной промышленности (72) А,Б.Подсевалов, О.И,Сергиенко, А,С.Вавилов и В.В.Кисс (56) Васильев С.З„Кельцев Н.В., Летичевский В.И„Маергойз И,И. Системы адсорбционной очистки продуктов сгорания природного газа. Газовая промышленность, 1971, N 2, с.40-43, рис,1. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ

ИНЕРТНЫХ ГАЗОВ (57) Сущность изобретения: устройство . включает нагнетатель воздуха, газогенератор с топливопроводом. теплообменник дымовых газов, водяной холодильник, Изобретение относится к водному транспорту, в частности к устройствам для получения инертных газов, применяемых для заполнения наливных цистерн судна, и может быть использовано при создании инертной среды в горных выработках, в металлургической промышленности, на предприятиях Госагропрома для предотвращения взрывов и пожаров или возникновения нежелательных реакций при доступе воздуха.

Цель изобретения — повышение степени очистки инертных газов от двуокиси углерода и воды, На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства для получения инертных газов; на фиг.2 приведен общий вид газогенератора с размещенным в нем теп... Ж„1813706 А1 (я}л С 01 В 21/04, В 01 D 53/04, 53/18 абсорбер и адсорберы, связанные между собой системой трубопроводов. Теплообменник дымовых газов размещен в газогенераторе и снабжен холодильным агрегатом с испарителем и рекуператором, Рекуператор установлен между нагнетателем воздуха и газогенератором и снабжен отводом. Отвод соединен с водяным холодильником, Вход рекуператора соединен с выходом одного адсорбера, а выход — с входом другого адсорбера. Абсорбер соединен с теплообменником дымовых газов и выполнен двухступенчатым. Вторая ступень абсорбера снабжена испарителем.

Испаритель соединен с холодильным агрегатом. Вторая ступень абсорбера связана трубопроводами с водяным холодильником и с теплообменником дымовых газов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. лообменником дымовых газов и двухступенчатым абсорбером.

Устройство(фиг.1) содержит узел подготовки топлива, состоящий иэ топливной емкости 1, топливного насоса 2 и фильтра 3, соединенных топливопроводом 4 с газогенератором 5. в который нагнетателем 6 воздуха через рекуператор 7 по трубопроводу 8 с отводом 9 подается на горение смесь воздуха и продувочного газа, насыщенного водяными парами. Вход трубопровода 8 в . газогенераторе 5 расположен до зоны горения. Отвод 9 соединен с водяным холодильником 10, Охлаждающая вода насосом 11 подается в водяной холодильник 10, в первую ступень 12 абсорбера двухступенчатого прямоточно-пенного абсорбера 13 двуокиси углерода, соединенного с газо енерато1813706 ром 5 через размещенный в газогенераторе

5 теплообменник 14 дымовых газов, и в конденсатор 15 холодильного агрегата 16. Отработанная вода сливается по трубопроводам 17.

Первая ступень 12 абсорбера (фиг.2) выполнена с центральным подводом дымовых газов иэ жаровой трубы 18 газогенератора

5 и кольцевой рабочей зоной, образованной цилиндрическим корпусом 19 и поверхностью теплообменника 14 дымовых газов.

Для равномерного распределения дымовых газов в воде в нижней части рабочей эоны установлено распределительное устройство, например лопаточный завихритель 20. В верхней части рабочей зоны абсорбера установлен сепаратор 21 для разделения газожидкостного потока перед второй ступенью

22 абсорбера, Вторая ступень 22 абсорбера снабжена испарителем 23, соединенным с холодильным агрегатом 16. Входной трубопровод второй ступени 22 абсорбера соединен с выходом водяного холодильника 10, а выходной трубопровод через насос 24 подачи абсорбента — с теплообменником 14 дымовых газов, соединенным с входом водяного холодильника 10.

Выходной трубопровод инертных газов абсорбера 22 соединен с входом блока 25 адсорбционного осушения газов, состоящего из двух силикагелевых адсорберов 26 и

27, соединенных между собой системой трубопроводов с двумя четырехходовыми распределителями 28, 29. Распределитель

28 через электромагнитный клапан 30 трубопроводом 31 продувочного газа соединен с входом нагнетателя 6 воздуха. Распределитель 29 соединен с фильтром 32 очистки от механических примесей и трубопроводом 33 с выходом рекуператора 7, Выход фильтра 32 через электромагнитный клапан

34 трубопроводом 35 соединен с входом рекуператора 7 и выходным трубопроводом

36 инертного газа с двумя электроприводными задвижками 37 и 38.

Устройство работает следующим образом, Жидкое топливо, хранящееся в топливной емкости 1, насосом 2 через фильтр 3 подается по топливопроводу 4 в топливную форсунку газогенератора 5, Распыливаемое топливо смешивается с газовой смесью, состоящей из атмосферного воздуха и продувочного газа, насыщенного водяными парами, подаваемой нагнетателем 6 воздуха и предварительно охлажденной в рекуператоре 7. Образующаяся в газогенераторе 5 смесь близка по соотношению топливо— воздух к стехиометрическому и сгорает практически беэ механического недожога.

Получаемые в газогенераторе 5 дымовые газы поступают в поверхностный теплообменник 14 дымовых газов, где нагревают водный раствор этаноламинов, используемый в абсорбере второй ступени СО2 22 в качестве абсорбента. Затем дымовые газы поступают на вход абсорбера первой ступени 12, проходят через лопаточный завихритель 20 и, взаимодействуя с водой, 10 подаваемой насосом 11, образуют гаэожидкостную пену, занимающую весь активный объем абсорбера 12. При непосредственном контакте дымовых газов с водой в слое динамической пены происходят их охлажде"5 ние, очистка от СО2 и дополнительная очистка от окислов серы и механических примесей. Слив отработанной воды из абсорбера 12 осуществляется после разделения газожидкостного потока в сепараторе

20 21 по трубопроводу 17.

С выхода абсорбера первой ступени 12 дымовые газы поступают в абсорбер второй ступени 22, где барботируют через водный раствор этаноламинов и дополнительно

25 очищаются от двуокиси углерода. Выделяющаяся при этом теплота абсорбции отводится с помощью встроенного в абсорбер 22 испарителя 23, соединенного с холодильным агрегатом 16, Регенерация абсорбента

30 после абсорбера второй ступени 22 осуществляется за счет нагрева в теплообменнике дымовых газов 14 и последующего охлаждения в водяном .холодильнике 10, Удаление выделенной при десорбции двуокиси угле35 рода производится продувкой водяного холодильника 10 газом, подаваемым по отводу

9 нагнетателем 6.

С выхода абсорбера 22 дымовые газы поступают в блок 25 адсорбционного осуше40 ния, в один иэ силикагелевых адьорберов 26 или 27, где происходит осушение газов. Осушенные газы проходят через фильтр 32 для очистки от механических примесей. С выхода блока 25 инертные газы по трубопроводу

"5 36 через задвижку 38 поступает к потребителю. Если параметры газа не соответствуЮт спецификационным значениям, производится его сброс в атмосферу через задвижку 37. Управление задвижками осу50 ществляется в автоматическом режиме в зависимости от состояния контролируемых параметров газа: давления, температуры, влажности, содержания Ог и СО2. При увеличении влажности газов на выходе из бло55 ка 25 происходит переключение адсорберов для регенерации.

Десорбция влаги осуществляется при пропускании через адсорбер части инертных газов с выхода блока 25 по трубопроводу 35, предварительно нагретых в

1813706 рекуператоре 7 за счет теплоты сжатого газа, подаваемого нагнетателем 6, например воздушным компрессором. С выхода регенерируемого адсорбера влажный продувочный газ через распределитель 28 и клапан

30 по трубопроводу 31 поступает нэ сторону всасывания нагнетателя 6 воздуха, где смешивается с атмосферным воздухом, охлаждается в рекуператоре 7 и подается на горение в газогенератор 5.

Пример, Поток дымовых газов, образующихся при сгорании топлива в газогенераторе 5, в объеме порядка 350 м /ч при температуре 1000 — 1200 С движется по жаровой трубе 18, нагревает водный раствор этаноламинов в поверхностном теплообменнике 14 дымовых газов и поступает в абсорбер первой ступени 12, где взаимодействуя с водой, подаваемой насосом 11, охлаждается до температуры 10 — 40 С в зависимости от температуры воды и очищается от СО до содержания его не более 10 об.7ь. Затем дымовые газы поступают в абсорбер второй ступени 22 и в результате контакта с водным раствором этаноламинов очищаются от СО до содержания не более

0,1 об. g,. За счет встроенного в абсорбер 22 испарителя 23, соединенного с холодильным агрегатом 16, отводится теплота абсорбции и происходит охлаждение дымовых газов до температуры 5-25" С.

С выхода абсорбера 22 дымовые газы с влагосодержанием 9,1 г/кг поступают в блок 25 адсорбционного осушения, где происходит их осушка до точки росы минус

43 С. Время непрерывной работы до насыщения адсорбента составляет 7,9-28,2 ч в зависимости от температуры наружного воздуха. Температура инертных газов на выходе из устройства не превышает 35 С.

Часть инертного газа с выхода блока 25 адсорбционного осушения в объеме 120 м /ч, предварительно подогретого в рекуператоре 7 до температуры 93-85 С в зависимости от температуры наружного воздуха, используется для десорбции влаги, Продолжительность регенерации составляет от 7,1 до 18 ч, Продувочный газ с выхода регенерируемого абсорберэ поступает на сторону всасывания нагнетателя б воздуха, где смешивается с атмосферным воздухом, охлаждается в рекуператоре? до температуры не более 70 С и поступает на горение в газогенератор 5, Влагосодержание газа, подаваемого на горение, составляет 12,5 г/кг.

Нагрев газов в рекуператоре 7 осуществляется эа счет низкопотенциальной теплоты сжатого газа за нагнетателем б воздуха, в качестве которого в рассматриваемом

10 примере использовался воздушный компрессор производительностью 340 м /ч. Температура сжатого газа составляет

127 — 114 С в зависимости от температуры наружного воздуха при давлении 2,2 кг/см, Производительность устройства составляет

200 м /ч инертных газов.

Применение совмещенного с газогенератором двухступенчатого адсорбера С02 с эффективным поглотителем — водным раствором этаноламинов и осуществление осушки газов в силикагелевом адсорбере позволяют в 2 — 5 раз сократить габариты и в

5 — 20 раз уменьшить массу предлагаемого устройства по сравнению с известными установками, Организация рециркуляции продувочного газа и использование низкопотенциальной теплоты сжатого воздуха за

20 компрессором приводят к сокращению расхода электроэнергии на получение 1 м инертных газов в 1,6-3,5 раза. При этом суммарные затраты на очистку и осушку газа снижаются B 1,8 — 2 раза. Степень рецир25 куляции влажного продувочного азота в зону горения составляет 0,294. В результате снижения концентрации кислорода в начальной зоне горения выход окислов азота снижается в 3 раза, концентрация серного

30 ангидрида ЯОз уменьшается в 1 6 раза по сравнению с продуктами сгорания при обычном нестехиометрическом сжигании.

Наличие паров воды в газовой смеси, подаваемой на горение, улучшает качество рас35 пыливания топлива и его смешения с окислителем, что снижает сажеобрэзование. За счет расходования теплоты сгорания топлива на нагрев водяного пара уменьшается температура факела. При вла40 госодержании газа, подаваемого на горение, равном 12,5 г/кг, расход воды составляет 30 Р от расхода топлива, равного

20 кг/ч. По литературным данным подавление окислов азота при этом составляет от 30

45 до 50 Комбинация трех способов снижения выхода окислов азота, а именно низкий коэффициент избытка воздуха, балластирование топливовоздушной смеси и впрыск водяного пара, приводит.к суммарному по50 давлению выхода окислов азота в дымовых газах в 5 раз.

На основании изложенного можно сделать вывод о том, что применение замкнутого цикла при производстве инертных газов

55 с использованием отработанного продувочного газа после регенерации адсорбента не только значительно уменьшает токсичность получаемых газов и повышает их качество, но и снижает затраты энергоресурсов и дает положительный экономический эффект, 1813706 фиг. 7

Предлагаемое устройство может быть использовано для обеспечения взрывопожаробезопасности при транспортировке нефтепродуктов, производстве огневых работ на емкостях с нефтеостатками, а также для тушения пожаров в горных выработках.

Получаемые в устройстве инертные газы могут применяться на предприятиях агропрома для хранения плодоовощной продукции и в металлургической промышленности при термической обработке металлов.

Формула изобретения

1. Устройство для получения инертных газов, включающее последовательно расположенные нагнетатель воздуха, газогенератор с топливопроводом, теплообменник дымовых газов, водяной холодильник, и адсорберы, связанные между собой системой трубопроводов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения степени очистки инертных газов от двуокиси углерода и воды, устройство снабжено абсорбером и холодильным агрегатом с испарителем и

5 рекуператором, установленным между нагнетателем воздуха и газогенератором и снабженным отводом, соединенным с водяным холодильником, вход рекуператора соединен с выходом одного адсорбера, а

10 выход — с входом другого эдсорбера, абсорбер соединен с теплообменником дымовых газов и выполнен двуступенчатым, при этом вторая ступень абсорбера снабжена испарителем, соединенным с холодильным агре15 гатом, и связана трубопроводами с водяным холодильником и с теплообменником дымовых газов.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что абсорбер выполнен в виде прямо20 точно-пенного аппарата.

1813706

70пл ибо

Кр

Кр из теплосЕиенника

ЬлиоЫх газам#

Редактор

Заказ 1808 Тираж 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 диод р

:теллю Ф

Ьгюо8ы

Составитель О.Сергиенко

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор Н,Кешеля

Устройство для получения инертных газов Устройство для получения инертных газов Устройство для получения инертных газов Устройство для получения инертных газов Устройство для получения инертных газов 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к массообменным аппаратам для газожидкостных систем и используется вхимической промышленности

Изобретение относится к области очистки промышленных газовых выбросов от летучих веществ с целью защиты воздушного бассейна от загрязнения и может быть использовано в химической, нефтехимической, газовой и других смежных отраслях промышленности

Адсорбер // 1804895
Наверх