Устройство для адсорбционной очистки газа

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ (,878182

ИЗОЬЕятаНИЯ

К llATEHTV (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 11.10.78 (21) 2672199/23-26 (23) Приоритет — (32) 18.10.77 (51) М. Кл, В 01 О 53/04

Гееударстввнный иамитет

СССР (31) Р 27466735 (33) ФРГ

Опубликовано 30,10.81. Бюллетень № 40

Дата опубликования описания 30.10.81 ио делам изобретений и аткрытий (53) УДК 66.074.7 (088.8) Иностранец

Норберт Вагнер (ФРГ) (72) Автор изобретения т.,!

Иностранная фирма

"Линде АГ (ФРГ) (71) Заявитель

1 с

J (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АДСОРБЦИОННОЙ

ОЧИСТКИ ГАЗА

Изобретение относится к очистке газов методом адсорбции.

Известно устройство для адсорбционной очистки газов, включающее внутреннюю емкость с решеткой н размещенным на ней слоем адсорбента и наружную емкость с патрубками ввода и вывода газа, один из которых соединен с внутренней емкостью (1) .

Недостатком этого устройства является то, что в результате расширения внутренней емкости в процессе регенерации возникают напряжения,в приварных соединениях между внутренней и наружной емкостями, которые особенно опасны при частых колебаниях температуры.

Кроме того, внутренняя емкость известного 15 устройства для адсорбтлтонн и очистки газа только недостаточно предохранена от колебаний давления. Согласно одному варианту известного устройства между внутренней и наружной емкостями расположен патрубок ввода или выво- gp да газа, снабженный небольшим отверстием, которое служит для выравнивания давления внутренней емкости и изоляционной футеровкой, так что возможное избыточное давление может быть устранено, Но это, особенно при современ2 ных адсорбционных способах с меняющимся давлением, в которых давление должно!быстро повышаться и снижаться, является недостаточным, поэтому известная конструкция не удовлетворяет сов ременным требованиям.

Цель изобретения — повышение надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для адсорбционной очистки газа, включающем внутреннюю емкость с решеткой и размещенным на ней слоем адсорбента и наружную емкость с патрубками ввода и вывода газа, один из которых соединен с внутренней емкостью, внутренняя емкость выполнена открытой в нижней части, а патрубок, соединенньтй с ней, снабжен компенсатором.

Целесообразно, чтобы компенсатор был выполнен в виде сильфона.

Целесообразно также, чтобы патрубок, соединенный с внутренней емкостью, был снабжен трубой, размещенной внутри него.

Внутренняя емкость предлагаемого адсорбера выполнена таким образом, что может компенсировать колебания тепла в вертикальной плоскости. Этого достигают тем, что в случае высокой

878182 4

15

25

55 и узкой внутренней емкости патрубок, который соединен с внутренней емкостью (в дальнейшем

"первый патрубок"), снабжен компенсатором, например,.двумя входящими друг в друга трубами или сильфоном, в то время как при относительно . широкой и не очень высокой внутренней емкости, а именно при так называемых лежащих адсорберах, целесообразно выполнять. подвижной верхнюю стенку внутренней емкости (вместо или дополнительно к подвижному выполнению первого патрубка). Так как материал, особенно применяемый для сильфонов, чувствителен к теплу, предусматривается внутри сильфона помещать защитную. трубку, через которую пропускаются горячие газы. Форма внутренней емкости в основном похожа на колокол. Внутренняя емкость имеет две функции.

С одной стороны она должна, особенно в связи с размещенной между внутренней и наружной емкостями изоляционной футеровкой, препятствовать тому, чтобы тепло, вносимое в систему при регенерировании адсорбента горячими газами, отдавалось адсорбснтом наружной емкости. Эту задачу выполняет выполненная открытой внизу внутренняя емкость, если ее нижний край доходит приблизительно до зоны, в которой находится слой адсорбента. При этом является существенным, чтобы нагретый регенерирующий газ, который, как правило, вводится противотоком к подлежащему очистке газу, поступал бы в верхнюю часть адсорбера и входил бы из нижней части адсорбера. Иначе имеется, хотя и небольшая, опасность, что горячие регенерирующие газы попадут между внутренней и наружной емкостями, что вызывает тепловые потери. С другой стороны, внутренняя емкость должна быть выполнена так, чтобы она не подвергалась никаким усилиям сжатия.

Конструкция препятствует тому, чтобы после регенерирования, которое проводится обычно при пониженном давлении, с подводом давления в адсорбер,, во внутренней емкости не создавалось давление, для которого она не предусмотрена. Благодаря предлагаемой конструкции вносимое подлежащим очистке газом давление распределяется равномерно по внутренней зоне внутренней емкости и по зоне между внутренней и наружной емкостям, так что внутренняя . емкость не подвергается никаким нагрузкам сжатия. Слой адсорбента расположен внутри внутренней емкости на решетке, отверстия которой меньше, чем величина зерен адсорбента, чтобы последний не мог рассыпаться через решетку; одновременно эта решетка обеспечивает равномерное распределение, пропускаемого, как правило, снизу вверх подлежащего очистке газа по всему слою адсорбента.

Колоколообразная внутренняя емкость свободно расположена на решетке для адсорбента, При этои конструкции создается оптимальная подвижность при тепловом расширении, так как внутренняя емкость может расширяться также в сторону, что особенно важно при способах, при которых. температура регенерации значительно выше температуры адсорбции.

Целесообразно выполнять внутреннюю емкость из материала, имеющего значительный ко-. эффициент теплового расширения. Таким образом могут быть сведены до минимума тепловые расширения, возникающие вследствие колебания температур между адсорбцией и регене. рированием. В соответствии с этим предъявляются меньшие требования к эластилтости размещенного у первого патрубка компенсатора, что удешевляет его изготовление. Внутреннюю емкость выполняют тонкой, чтобы уменьшить ее теплоемкость. При этих условиях, однако, особенно при горизонтально расположенных внутренних емкостях, может оказаться необходимым снабдить их желобками и кольцами жесткости, Таким образом получают конструкцию, теплоемкость которой значительно меньше, чем у внутренних емкостей с толстыми стенками, которые не нуждаются в кольцах жесткости.

Предлагаемое выполнение внутренней емкости, которая в верхней части .газонепроницаема, но подвижно соединена с наружнои емкостью, может быть применено ко всем тинам адсорберов. Он годится не только для упомянутых стоящих адсорберов и для так называемых лежащих адсорберов, но также и для таких конструкций, в которых внутри устойчивой к давлению наружной емкости размещено несколько отделенных друг от друга внутренних емкостей.

При этом требуется большая наружная, но меньшие внутренние емкости, которые выгоднее в изготовлении.

Внутренняя емкость снабжена наружной изо-. ляцией, которая выполнена, например, в лиде изоляционных матов из шлака или минерального волокна толщиной приблизительно 25 мм.

Если предлагаемое устройство работает с небольшой темпеватурной разницей между регенерированием и адсорбцией, можно отказаться от дополнительной изолящя внутренней еМкости, так как находящийся между внутренней и наружной емкостями газ представляет собой достаточную тепловую защиту.

Последняя конструкция рекомендуется особенно, если время регенерации относительно коротко, что имеет место, если адсорбент должен только частично регенерироваться, т.е, на стороне выхода очищенного газа.

Согласно другому варианту предлагаемого адсорбента до и после слоя адсорбента размещены распределительные сита, которые состоят из перфорированных плит или металлической ткани, чтобы достигнуть хорошего распределе878182 ния газа по всему поперечному сечению адсорбента. Кроме того, по пути газа от входа до слоя адсорбента можно размешать направляющие листы.

Размер, толщина стенок, количество и высота слоя адсорбента и другие конструктивные детали предлагаемого адсорбера зависят от многих параметров, так, например, от температуры адсорбции и десорбции, давления газа, расхода газа, количества загрязнений, желаемой степени чистоты газа и длительности отдельных циклов адсорбции и десорбции.

Можно указать, что при общеизвестных конструкциях стоячего типа наружный диаметр адсорбера 1 — 4 м, толщина стенок наружной емкости 6 — 12 мм, а внутренней емкости 2 — 3 мм.

Диаметр или длина кромок,направляющих листов составляет 1,2 — 2, предпочтительно 1,4 — 1,6 внутреннего диаметра патрубка для ввода газа, Расстояние между направляющими листами и патрубком для ввода газа составляет 0,8 — 1,8, предпочтительно 1,3 — 1,5 внутреннего диаметра патрубка, причем при изогнутых листах это расстояние измеряется от наиболее отдаленных от патрубка точек.

При общеизвестных лежащих адсорберах длина составляет 2 — 12 м, наружный диаметр 3 — 5 м, толщина стенок наружной емкости — приблизи.тельно 12 мм и внутренней емкости примерно 2 мм. зо

На фиг. 1 представлен вертикальный адсорбер с одной внутренней емкостью; на фиг. 2 — горизонтальный адсорбер; на фиг. 3 — адсорбер с несколькими внутренними емкостями.

Адсорбер имеет наружную, устойчивую к давлению емкость 1 и тонкостенную внутреннюю емкость 2. Внутренняя емкость 2 свободно размещена на решетке 3, которая опорами 4 укреплена на наружной емкости 1. Внутри внут- 4о ренней емкости 2 на решетке 3 находится слой

5 адсорбента. Внутренняя емкость 2 снабжена наружным изоляционным матом 6. Адсорбер имеет кроме того патрубок 7, выполненный подвижным при помощи сильфона. Подвижный пат45 рубок 7 является частью системы 8 для подачи и отвода газа, кморая снабжена .:ащитной трубкой 9 для подачи горячего регенерирующего газа и патрубком 10 для вывода очищенного газа.. На нижнем конце наружной емкости 1 пре50 дусмотрен жесткий патрубок ll для ввода и вывода газа, На верхнем конце этого патрубка . размещен теплоизоляционный щиток 12 Для лучшего распределения потоков газа, в адсорбере предусмотрены направляющие газ листы 13 и 14 и распределяющие ra; сита >. и .6. Для с 55 подачи адсорбента и возможного ремонта предусмотрен люк 17.

Адсорбер работает следующим образом.

Подлежащий очистке газ пропускают через патрубок 11 и при помощи направляющего листа 14 и распределительного сита 16 он равномерно распределяется по всей поверхности решетки

3, протекает затем через слой 5 адсорбента, где удерживаются загрязнения. Очищенный газ выходит из слоя 5 и покидает адсорбер через патрубок 7 и патрубок 10. Если адсорбент насыщен загрязнениями, отключают поток подлежащего очистке газа, понижают давление в адсорбере через патрубок 10 до давления регенерации и затем при пониженном давлении пропускают через защитную трубу 9 горячий регенерируяяций газ. Горячий регенерирующий газ посредством направляющего листа 13 и распределительного сита 15 равномерно распределяется по поверхности слоя 5. При аропускании через слой 5 повышается температура газа, вследствие чего повышается реактивное давление адсорбироваиных компонентов и они выносятся с регенерируюшим газом из слоя адсорбента. Регенерирующий газ с захваченными загрязнениями покидает адсорбер через патрубок 11. После окончания регенерации прекращают подвод регенерируюшего газа и адсорберу дают охлаждаться перед новым циклом адсорбщ и.

На фиг. 1 показан другой вариант предлагаемого устройства, а именно горизонтзльный адсорбер. При этом варианте патрубок системы 8 выполнен неподвижным. Вызываемые при пропускании регенерируюшего газа тепловые колебания внутренней емкости компенсируются тон костенно выполненной поверхностью внутренней емкости 2. Но и в этом случае патрубок 8 снабжается компенсатором.

Принцип работы такого горизонтального адсорбсра такой же, что и принцип работы вертикального адсорбера (фиг. 1). В горизонтальном адсорбере предусмотрены два люка 17. Кроме того, удвоены распределяющие газ сита 15 и 16 и направляющие газ листы 13 и 14 изготовлены изогнутыми. Для лучшего распределения газа в верхнем и нижнем пустом пространстве предусмотрены косые направляющие листы 18 и 19.

На фиг. 3 показан другой вариант предлагаемого устройства. Здесь внутри устойчивой к давлению наружной емкости 1 размещены несколько тонкостенных внутренних емкостей 2.

Каждая тонкостенная внутренняя емкость снабжена патрубками 7 и 11. Для упрощения чертежа необходимая для большинства способов теплоизоляция внутренней емкости 2, а также люки не показаны.

Показанный на фиг. 3 адсорбер работает в принципе так же, что и адсорбер по фиг. 1.

Хаким образом предлагаемое устройство для . очистки газов надежно в эксплуатации, так как

его узлы предохранены от воздействия повышенного давления и температуры как в процесФормула изобретения

7 878182 8 внутренняя емкость выполнена открытой в нижней части, а патрубок, соединенный с ней, снабжен компенсатором.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что компенсатор выполнен в виде сильфона.

1. Устройство для адсорбционной очистки га- 3. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ еза, включающее внутреннюю емкость с решеткой е с я тем, что патрубок, соединенный с внути размещенным на ней слоем адсорбента и на- ренней емкостью, снабжен трубой, размещенной ружную емкость с патрубками ввода и вывода 10 У Р aего газа, один из которыя соединен с внутренней Источники информации, емкостью, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, принятые во внимание при экспертизе с целью повышения надежности устройства, 1. Патент США N 2083732, кл. 55 — 196, 1937.

878182

Puz.2

Puz. 5

ВИИИПИ Заказ 9653/87 Тираж 709 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

la I!!

t,l!!

I I