Устройство для адсорбционного разделения газовой смеси

 

О П И С А Н И Е 30398I

ИЗОЬРЕтЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 03.Х.1968 (№ 1274220, 23-26) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опуб IHKQPано 25 Ъ .1971. Ь1оллетень ¹ 17

Дата опубликования описания 12Х11.1971

МПК В Old 53!04

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 661.93.047(088.8) Авторы изобретения

К. 3. Бочавер, В. И. Иванов, А. А. Старцев, H. С. Торочешников, Ю. И. Шумяцкий и Н. В. Кельцев

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АДСОРБЦИОННОГО РАЗДЕЛЕНИЯ

ГАЗОВОЙ СМЕСИ

Изобретение относится к области адсорбционной техники, а именно к короткоцикловой (безнагревной) адсорбции и может быть использовано для очистки газов, получения концентрированной фракции, извлекаемой примеси,и разделения газовых и паро-газовых смесей в стационарном слое адсорбента.

Известно устройство для проведения процесса адсорбции, включающее адсорбер и расширительное устройство с клапанами.

В известном устройстве рабочий процесс заключается в проведении стадий адсорбции и десорбции в адиабатных условиях, но при существенно различных давлениях с использованием части очищенного потока для обеспечения полноты десорбции, причем объемные расходы, прямого и обратного потоков одинаковы, что обеспечивает, высокоэффективное проведение адсорбционного процесса.

Однако в известном устройстве температуры,процессов адсорбции и десорбции существенно отличается друг от друга, причем температура адсорбции значительно выше температуры десорбции, так как тепло сжатия газа передается потоку, подвергающемуся адсорбции, а холод расширения газа — потоку, поступающему на регенерацию адсороента, в то время как для улучшения .процесса короткоцикловой (безнагревной) адсорбцпи .направление тепловых потоков должно быть противоположным.

Можно повысить эффективность короткоцикловой адсорбции, приближая условия протекания процесса к пзотермическим, например, за счет применения высокоэффективной теплорегенерпрующей шпхты для заполнения адсорбера.

10 Изобретение позволяет еще больше сблизить температуры процессов адсорбции и десорбции благодаря наличию термостата, расположенного между алсорбером и расширительным устройством.

15 Термостат применяют для подогрева охлажденного вследствие расширения в расширительном устройстве газа до температуры, близкой к температуре сорбцпи — десорбции.

Теплоносителем в термостате может быть

20 окружающий воздух, проточная или .циркулирующая вода, исходная газовая смесь и т. д.

На чертеже представлена схема предложенного устройства для адсорбцпонного разделения газовой смеси.

25 Устройство состоит из впускного клапана 1, Вып1скного клапана концентрированной фракции примесей 2, выпускного клапана очищенного газа 8, адсорбера 4, заполненного шпхтой 5 повыше:1ной теплопроводности, термо30 стата 6 и расширительного устройства 7, 303981

В качестве примера рассмотрен случай работы устройства при необходимости очистки исходного газа повышенного да вления и получения очищенного газа более .низкого давления.

Перед началом работы клапаны 1 — 3 закрыты, а поршень расширительного устройства находится в верхней мертвой точке (ВМТ).

При открытии клапана,l исходная газовая смесь поступает в установку. Одновременно поршень расширительного устройства 7 движется вниз от ВМТ. При этом шихтой 6 из газовой смеси адсорбируется извлекаемый компонент. В определенный момент клапан 1 закрывают, и дальнейшее движение поршня расширительного устройства 7 вниз до нижней мертвой точки (НМТ) сопровождается расширением газа, заполняющего установку.

B положении, поршня .расширительного устройства в НМТ открывают клапан 8, и происходит процесс выхлопа очищенного газа.

При движении поршня расширительного устройства 7,вверх от НМТ происходит выталкивание очищенного газа через клапан 8.

В определенный момент клапан 3 закрывают и одновременно открывают клапан 2. Очищенный расширенный газ (низкого давления) вытесняется поршнем расширительного устройства через термостат 6 и шихту 5 адсорбера4.

При этом в адсорбере происходит процесс десорбции примеси в газ, выходящий из установки через клапан 2. Так обеспечивается регенерация шихты 6.

В качестве сорбента используют шихту с повышенной теплоаккумулирующей способностью.

Подогрев охлажденного вследствие расширения в расширительном устройстве 7 газа до температуры, близкой к температуре процесса, осуществляют в термостате 6.

Таким .образом, .в результате рабочего процесса получают очищенный газ, концентрат примеси, холод в,виде значительного охлажденного потока очищенного газа и работу, снимаемую с поршня расширительного устройства.

Предлагаемое устройство обеспечивает работу и в других режимах. Например, при необходимости получения, очищенного газа под давлением, близким к давлению исходной смеси, устройство работает, следующим образом. Перед началом работы клапаны 1, 2 .и 3 закрыты, а поршень расширительного устройства 7 находится .в ВМТ. Исходный газ,посту5

50 пает в установку при одновременном открытии клапанов l,и 8. Проходя через слой шихты 5,адсорбера 4,,исходный газ очищается от примеси в процессе .сорбции и удалястся из установки через клапан 8. В определенный момент клапан 3 закрывают, а поршень расширительного устройства начинает движение вниз от ВМТ. В определенный момент клапан

1 закрывают, и движение поршня осуществляется за счет расширения очищенного газа.

При достижении НМТ клапан 2 открывают, и происходит выхлоп газа из установки через клапан 2. При движении поршня вверх от

НМТ очищенный газ вытесняется пз установки через клапан 2, причем в адсорбере 4 происходит процесс десорбции примеси.

Во всех режимах моменты открытия и закрытия клапанов и закон движения поршней компрессора и расширительного устройства задаются .из условия равенства объемных расходов прямого и ооратного газовых потоков в адсорбере. Содержание извлекаемого компонента в концентрированной фракции примеси может регулироваться соотношением давлений в процеооах сорбции и десорбции.

Это соотношение ограничено соотношениями рабочих ооъемов компрессора,и расширительного устройства с общим объемом установки. В результате этого B некоторых случаях в одной ступени установки невозможно получить заданный состав концентрата примесей. В этом случае следует производить концентрирование примеси в двух (или более) ступенях установки.

Предложенная установка может, например, использоваться для получения концентр ата углекислого газа при очистке воздуха в герметичных объемах, поскольку ее применение обеспечивает минимальные габариты и вес, а также высокую надежность и низкие энергозатраты при эксплуатации. Предлагаемое устройство,может использоваться для получения очищенного и осушенного воздуха для питания систем пневмоавтоматики.

Предмет изобретения

Устройство для адсорбционного разделения газовой смеси,:включающее адсорбер, заполпенный шихтой, и расширительное устройство с клапанами, отличающееся тем, что, с цель;о повышения степени разделения газовой смеси, оно снабжено термостатом, расположенным между адсорбером и расширительным устройством.

303981

Составитель Г. Бахтюкова

Редактор Е, П. Хорина Тсхрсд Е. Борисова Коросктор Е. В. Исакова

Заказ 1827!7 Изд. ¹ 761 Тираня 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4i5

Типография, IIp. Сапунова, 2