Способ осушки газа и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к области осушки газа. Способ осушки газа включает сжатие осушаемого газа в компрессоре, охлаждение в первом регенераторе и расширение в турбодетандере, при этом часть осушенного газа - 40-50%, после прохождения через турбодетандер, направляют потребителю, а оставшуюся часть - 50-60%, после прохождения второго регенератора, сначала сепарируют, а затем направляют потребителю. Способ реализуется в устройстве, состоящем из двигателя, компрессора, турбодетандера и двух попеременно работающих регенераторов с двумя клапанными коробками, при этом для отбора осушенного газа в замкнутый контур “турбодетандер - вторая клапанная коробка” врезана труба, а на выходе газа после первой клапанной коробки установлен сепаратор. Изобретение позволяет снизить энергетические затраты на получение осушенного газа, 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области осушки газа и может быть использовано, например, для осушки воздуха в аэродинамических трубах.

Широкое распространение имеет осушка газа с помощью поглотителей, например альмогель, силикагель (Поуп А., Гойн К. Аэродинамические трубы больших скоростей. - М.: Мир, 1968, с. 93). Недостатками данного способа и устройств для его осуществления являются: громоздкость, так как требуется большое количество поглотителя, который поглощает 2-3% воды от собственной массы, необходимость реактивации поглотителя, высокое энергопотребление.

Известен способ осушки газа путем повышения давления в компрессоре и последующего охлаждения в теплообменнике (Поуп А., Гойн К. Аэродинамические трубы больших скоростей. - М.: Мир, 1968, с.95). Недостатком этого способа является высокое энергопотребление.

Известен принятый за прототип способ осушки газа путем конденсации и замораживания воды, находящейся в газе, реализуемый в цикле турбохолодильной машины (ТХМ) (Холодильные машины, под редакцией проф. Сакуна И.А., Л.: Машиностроение, 1985, с. 364). Атмосферный воздух подают в компрессор, где его сжимают, а затем в первый регенератор, где его охлаждают. При охлаждении влага из воздуха выпадает в виде жидкости, а затем при t<0°С - в виде кристаллов льда, которые оседают на поверхности регенератора. Затем воздух расширяют в турбодетандере, в результате чего он, совершая внешнюю полезную работу, охлаждается и направляют его в теплообменный аппарат, в котором он нагревается, отводя теплоту от охлаждаемого источника. После теплообменника воздух подают во второй регенератор, где его нагревают при низком давлении (при этом влагосодержание воздуха возрастает). Затем поток воздуха с влагой выбрасывают в атмосферу, при этом второй регенератор полностью осушается.

Недостатком является неглубокая степень осушки воздуха, невозможность использования осушенного газа внешним потребителем.

Известно устройство, принятое за прототип, реализующее вышеуказанный способ осушки газа и состоящее из двигателя, компрессора, турбодетандера, двух клапанных коробок, двух регенераторов и теплообменника (Холодильные машины, под редакцией проф. Сакуна И.А. Л.: Машиностроение, 1985, с. 364). Атмосферный воздух подают в компрессор, затем через первую клапанную коробку в первый регенератор. Далее через вторую клапанную коробку направляют в турбодетандер. После турбодетандера охлажденный воздух поступает в теплообменник и, пройдя через вторую клапанную коробку, попадает во второй регенератор. Нагретый и влажный воздух проходит через первую клапанную коробку и выбрасывается в атмосферу.

Недостатком данного устройства является невозможность использования осушенного газа внешним потребителем и неглубокая степень осушки газа.

Задачей изобретения является получение сухого газа для внешнего потребления, глубокая степень осушки газа.

Техническим результатом является снижение энергетических затрат на получение осушенного газа.

Задача и указанный технический результат достигаются тем, что в способе осушки газа, при котором осушаемый газ сжимают в компрессоре, охлаждают в первом регенераторе, расширяют в турбодетандере особенность заключается в том, что часть осушенного газа - 40-50%, после прохождения через турбодетандер, направляют потребителю, а оставшуюся часть - 50-60%, после прохождения второго регенератора, сначала сепарируют, а затем направляют потребителю.

Задача и указанный технический результат достигаются также тем, что в устройстве для осушки газа, состоящем из двигателя, компрессора, турбодетандера, двух попеременно работающих регенераторов с двумя клапанными коробками, особенность заключается в том, что для отбора осушенного газа в замкнутый контур “турбодетандер-вторая клапанная коробка” врезана труба, а на выходе газа после первой клапанной коробки установлен сепаратор.

На чертеже представлена схема устройства, с помощью которого происходит осушка газа.

Устройство (см. чертеж) состоит из двигателя 1, компрессора 2, турбодетандера 5; двух регенераторов 4 и 4’, двух клапанных коробок 3 и 3’, труб 6, 7, 10, 11 и сепаратора 9. Двигатель 1, компрессор 2, турбодетандер 5 установлены на одном валу. На трубах 6, 10 и 11 установлены регулировочные задвижки.

Атмосферный воздух по трубе поступает в турбохолодильную машину (ТХМ), в которой происходит его охлаждение, осушка и увлажнение. Часть осушенного воздуха, приблизительно 40-50%, по трубе 6 направляют потребителю 8. Остальную часть осушенного воздуха - 50-60%, используют для удаления воды и льда из ТХМ, при этом влажный воздух на выходе из ТХМ направляют в сепаратор 9. Воздух после сепаратора 9 по трубе 10 поступает потребителю 8, а воду и лед выбрасывают в водосточную систему.

Устройство работает следующим образом. Двигатель 1 приводит в действие компрессор 2. Влажный газ засасывают компрессором 2 и через первую клапанную коробку 3 подают в первый регенератор 4, где происходит охлаждение газа, при этом водяной пар, содержащийся в газе, конденсируется и частично замораживается. Кристаллы льда оседают на поверхности регенератора 4. Осушенный газ через вторую клапанную коробку 3’ направляют в турбодетандер 5, где происходит его дополнительное охлаждение. Часть осушенного газа - 40-50%, по трубе 6, врезанной в замкнутый контур (“турбодетандер - вторая клапанная коробка”) 7, подают потребителю 8, а остальной газ - 50-60%, через вторую клапанную коробку 3’ направляют во второй регенератор 4’, где происходит вымывание ранее накопившегося льда и воды и охлаждение насадки регенератора 4’.

Регенераторы 4 и 4’ работают попеременно. Первый (4) - с предварительно охлажденной насадкой на осушке газа, поступающего из компрессора, при этом в нем накапливаются вода и лед, а второй (4’) - на вымывании из него воды и льда и охлаждении насадки. Регенераторы автоматически переключаются через 1-2 мин.

Смесь влажного газа, воды и льда, пройдя первую клапанную коробку 3, поступает в сепаратор 9. Осушенный газ по трубе 10 направляется к потребителю 8, а вода и лед выбрасываются по трубе 11 в водосточную систему.

Глубокая осушка достигается путем охлаждения газа и сепарации образующейся воды и льда в сепараторе 9.

Расчетные исследования показывают, что применение предлагаемого изобретения позволит уменьшить энергопотребление более чем на 20% по сравнению с осушкой газа методом поглощения.

Формула изобретения

1. Способ осушки газа, при котором осушаемый газ сжимают в компрессоре, охлаждают в первом регенераторе, расширяют в турбодетандере, отличающийся тем, что часть осушенного газа - 40÷50%, после прохождения через турбодетандер, направляют потребителю, а оставшуюся часть - 50÷60%, после прохождения второго регенератора, сначала сепарируют, а затем направляют потребителю.

2. Устройство для осушки газа, состоящее из двигателя, компрессора, турбодетандера, двух попеременно работающих регенераторов с двумя клапанными коробками, отличающееся тем, что для отбора осушенного газа в замкнутый контур “турбодетандер - вторая клапанная коробка” врезана труба, а на выходе газа после первой клапанной коробки установлен сепаратор.

РИСУНКИРисунок 1