Адсорбционная установка для получения кислорода

 

Использование: изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано при разделении воздуха путем короткоцикловой безнагревной адсорбции с получением газовой смеси с повышенным содержанием кислорода. Сущность: установка содержит в общем кожухе два адсорбера, каждый из которых выполнен двухходовым с внутренней обечайкой, формирующей центральную полость с выходным патрубком и кольцеобразную периферийную полость с входным патрубком, и послойно заполнен по меньшей мере двумя различными сорбентами, первый из которых по ходу воздуха занимает не менее 0,1 объема адсорбера и имеет более крупное зернение, чем последующий, шнековый влагоотделитель, клапаны управления газовыми потоками и соединительные трубопроводы. При этом ось внутренней обечайки и ось входного патрубка смещены относительно оси корпуса адсорбера в противоположные стороны, диаметр внутренней обечайки составляет 0,4 - 0,7 диаметра корпуса, а входные и выходные патрубки врезаны в днища адсорберов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области химического машиностроения, а именно к технологии разделения воздуха путем короткоцикловой безнагревной адсорбции, и может быть использовано для получения газовой смеси с повышенным /90 95%/ содержанием кислорода.

Из уровня техники известны короткоцикловые безнагревные адсорбционные установки для разрезания воздуха с получением продукционного чистого кислорода, содержащие несколько адсорберов /как правило два/, заполненных сорбентом, вход которых соединен с системой подачи сжатого воздуха, а выход - с потребителем кислорода, и блок клапанов управления газовыми потоками, обеспечивающий циклическое переключение адсорберов в режим адсорбции - регенерации /см. патент США N 4378982, кл. 55-162, 1983 г. патент США N 4552571, кл. 55-21, 1985 г. патент США N 4561287, кл. 55-25, 1985 г. патент США N 4576616, кл. 55-68, 1986 г. заявка Великобритании N 1781538, кл. C 1 A, 1974 г. патент Великобритании N 2148737, кл. B 01 D 53/04, 1985 г. заявка ЕПВ N 0046369, кл. B 02 D 53/04, 1981 г./.

Одним из основных недостатков известных устройств является несовершенство конструктивного выполнения адсорбера, что снижает надежность и эффективность работы аппарата в целом.

Наиболее близкой к изобретению является адсорбционная установка для разделения воздуха, содержащая два объединенных в один узел /блок/ адсорбера, заполненных сорбентом, входные патрубки которых подключены к системе подачи сжатого воздуха, а выходные патрубки к потребителю /ресиверу/, клапаны управления газовыми потоками и соединительные трубопроводы /см. Патент РФ N 2048866, кл. B 01 D 53/04, 1995/.

Для повышения эффективности и надежности работы адсорберы имеют общую сторону и снабжены размещенными внутри теплопроводящими перегородками, что позволяет компенсировать тепло сжатия и адсорбции холодом десорбции и расширения, но существенно усложняет конструкцию установки.

Изобретение направлено на создание простой, компактной и надежно работающей конструкции адсорбционной установки, обеспечивающей получение газовой смеси с повышенным содержанием кислорода /до 95%/.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в адсорбционной установке, содержащей блок на двух заполненных сорбентом адсорберов, входные патрубки которых подключены к системе подачи сжатого воздуха, а выходные патрубки подключены к ресиверу посредством клапанов управления газовыми потоками и соединительных трубопроводов, каждый адсорбер выполнен двухходовым с внутренней обечайкой, формирующей центральную полость, к которой подсоединен входной патрубок, и послойно заполнен по меньшей мере двумя различными сорбентами, первый из которых по ходу воздуха занимает не мене 0,1 общего объема адсорбера и имеет более крупное зернение, чем последующий, при этом ось внутренней обечайки и ось входного патрубка смещены в противоположные стороны относительно оси корпуса адсорбера, а диаметр внутренней обечайки составляет 0,4 0,7 от диаметра корпуса.

Кроме того, адсорбционная установка снабжена влагоотделителем, преимущественно шнекового типа, размещенным в общем кожухе с симметрично смонтированными адсорберами, в днища которых врезаны входные и выходные патрубки.

Предложенное выполнение адсорберов двухходовыми и эксцентричное расположение внутренней обечайки относительно корпуса со смещением в противоположную сторону от входного патрубка обеспечивает компактность блочной компоновки, уменьшение протяженности соединительных трубопроводов и способствует в сочетании с послойным заполнением адсорберов различными сорбентами с уменьшающимся по ходу воздуха зернением, которое улучшает процесс селективного поглощения, повышению надежности и эффективности работы установки для получения кислорода методом короткоцикловой безнагревной адсорбции.

На чертеже представлен общий вид блочной установки.

Установка выполнена в виде блока и содержит два двухвходовых адсорбера А и B, в корпусе 1 каждого из которых эксцентрично размещена внутренняя обечайка 2, формирующая центральную полость 3 с входным патрубком 4, и кольцеобразную периферийную полость 5 с входным патрубком 6, смещенным относительно оси корпуса 1 в противоположную от смещения оси обечайки 2 сторону, при этом диаметр d внутренней обечайки составляет 0,4 0,7 диаметра D корпуса 1.

Адсорберы А и B послойно заполнены по меньшей мере двумя различными сорбентами, первый по ходу воздуха слой сорбента, расположенный в периферийной полости, состоит из цеолита типа NaX, поглощающего из воздуха преимущественно влагу, и занимает не менее 0,1 общего объема адсорбера, а следующий слой состоит из цеолита типа CaA более мелкого зернения, поглощающего преимущественно азот.

Адсорберы А и B установлены в кожухе 7 и имеют симметричное расположение входных и выходных патрубков 6 и 4, которые врезаны в днища 8, а между адсорберами А и B размещен шнековый влагоотделитель 9. Входные патрубки 6 и выходные патрубки 4 посредством системы электромагнитных клапанов 10 управления газовыми потоками и соединительных трубопроводов, которые компактно смонтированы в нижней части кожуха 7, подключены соответственно трубопроводом 11 к системе подачи сжатого воздуха и трубопроводом 12 к ресиверу /на чертеже не показано/.

Установка работает следующим образом.

Сжатый воздух по трубопроводу 11 поступает во влагоотделитель 9, где сепарируется капельная влага, и за счет определенной последовательности подключения электромагнитных клапанов 10 направляется в адсорбер А, где протекает процесс осушки воздуха и селективного поглощения азота.

Продуцированный кислород /газовая смесь с повышенным до 95% содержанием кислорода/ отводится через выходной патрубок 4 двумя потоками, один из которых основной по трубопроводу 12 поступает в ресивер, а другой направляется в выходной патрубок 4 адсорбера B, который в данный момент работает в режиме регенерации, и после обратной продувки адсорбера B обогащенный азотом через трубопровод 13 сбрасывается в атмосферу. После отработки /насыщения/ сорбента в адсорбере А автоматически при помощи клапанов 10 подача сжатого воздуха переключается на входной патрубок 6 адсорбера B, а адсорбер А подвергается регенерации частью кислородообогащенного потока, поступающего из выходного патрубка 4 адсорбера B, и описанный выше цикл адсорбции-десорбции повторяется.

Формула изобретения

1. Адсорбционная установка для получения кислорода, содержащая блок из двух заполненных сорбентом адсорберов, входные патрубки которых подключены к системе подачи сжатого воздуха, а выходные патрубки подключены к ресиверу, клапаны управления газовыми потоками и соединительные трубопроводы, отличающаяся тем, что каждый адсорбер выполнен двухходовым с внутренней обечайкой, формирующей центральную полость, к которой подсоединен выходной патрубок, и кольцеобразную периферийную полость, к которой подсоединен входной патрубок, и послойно заполнен по меньшей мере двумя различными сорбентами, первый из которых по ходу воздуха занимает не менее 0,1 объема адсорбера и имеет более крупное зернение, чем последующий, при этом ось внутренней обечайки и ось входного патрубка смещены в противоположные стороны относительно оси корпуса адсорбера, а диаметр внутренней обечайки составляет 0,4 0,7 от диаметра корпуса.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что снабжена влагоотделителем, преимущественно шнекового типа, размещенным в общем кожухе с симметрично смонтированными адсорберами, в днищах которых врезаны входные и выходные патрубки.

РИСУНКИ

Рисунок 1