Адсорбер для очистки газов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

IuI946645 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51) М. Кл. (22) Заявлено 25. 02. 80 (21) 2888187/23-26 с присоединением заявки ¹

В 01 1 19/04

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (5ЦУДК б6. 074. .7(088.8) Опубликовано 30.0782. Бюллетень ¹ 28

Дата опубликования описания 300782

A.P. Толчинский, И.Л. Андреев и ..А. Й 13

I е1: (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) agCOPEEP gm OmCTKH гАЗСн3

Изобретение относится к àïïàратам для адсорбционной очистки газов.

Известен адсорбер для низкотемпературной очистки газа от газообразных примесей, в которых отвод от очищаемого газа тепла адсорбции осуществляется в отдельном,.внешнем по отношению к адсорберу теплообменнике-змеевике, который вместе с адсорбером погружен в сосуд с жидким хладагентом, например азотом, а предварительное охлаждение поглотителя до рабочей температуры процесса адсорбции при запуске аппарата и после проведения регенерации поглотителя, сопровождаемой его разогревом, осуществляется жидким хладагентом через корпус и.череэ осевой канал в корпусе (1Д .

Известен адсорбер для очистки гаэов, включающий корпус, заполненный адсорбентом с установленным внутри него теплообменником., выполненным в виде пучка труб (23.

Недостатками известной конструкции адсорбера являются неравномерное распределение в слое поглотителя теплопередающей поверхности, вследствие чего невозможно получение достаточно однородного температурного поля в массе поглотителя и малых температурных градиентов в поперечных сечениях адсорбера, что снижает эффективность работы поглотителя, а также то, что использование экстенсивного процесса передачи тепла в адсорбере "путем теплопроводности частиц поглотителя и газа требует достаточно большого времени для охлаждения поглотителя до рабочей температуры, что в ряде случаев является лимитирующим фактОром.

Цель изобретения — увеличение эффективности очистки газов от примесей за счет сокращения времени на охлаждение поглотителя до рабочей температуры адсорбции.

Поставленная цель достигается тем, что адсорбер для очистки газов,BKJIIO чающий корпус, заполненный адсорбентом с установленным внутри него теплообменником, выполненным в виде пучка труб, снабжен соединенными с теплообменником торообразными коллекторами, сообщающейся с ними центральной вертикальной трубой и размещенной коаксиально внутри. нее трубой меньшего диаметра, заглушенной

946645 сверху и выполненной с перфорацией в верхней и нижней частях.

На фиг. 1 изображен адсорбер со встроенным теплообменником, однорядный трубный пучок которого образован иэ вертикальных прямолинейных труб1 на фиг. 2 — разрез A A на фиг. 1; на фиг. 3 — адсорбер, в который встроен многорядный трубный пучок из вертикальных прямолинейных труб; на фнг. 4 — разрез Б-Б на фиг. 3; на 10 фиг. 5 и б. — адсорберы с однорядными и многорядным трубны ..и пучками, на фиг. 7 — разрез В-H на фиг. 5; на фиг. 8 — разрез Г-Г на фиг. б.

Алсорбер состоит из корпуса 1, заполненного поглотителем 2, например активированным углем. Внутри адсорбера имеется теплообменник 3, все элементы которого симметричны относительно геометрической оси адсорбе- 20 ра.

Теплообменник состоит из труб 4 прямолинейных (фиг. 1 и 3), или изогнутых по винтовой линии {фиг. 5 и 7).

Трубный пучок расположен вертикально 25

В трубном пучке трубы расположЕны по окружности на равном расстоянии друг . от друга и на равном удалении от оси адсорбера. Трубы, изогнутые по винтовой линии, расположены в каждом ряду по концентрическим цилиндрическим поверхностям и в совокупности составляют многозаходные змеевики.

Нижние и верхние концы труб 4 объединены в пучки при помощи торообраэных коллекторов 5 и б.

По геометрической оси адсорбера расположена центральная вертикальная труба 7, которая соединена с торообразными коллекторами 5 и 6 радиаль- 40 ными трубами 8 и 9., расположенными с одинаковыми центральными углами в горизонтальных плоскостях. Внутри трубы 7 коаксиально расположена труба 10 меньшего диаметра, верхний 45 конец которой находится ниже коллектора 6, имеет отверстия 11 и с торца заглушен. Трубка 10 меньшего диаметра также имеет отверстия 12 на уровне коллектора 5. Диаметр и количество отверстий 11 и 12 выбирается таким образом, чтобы суммарная площадь отверстий 11 была больше, а суммар ная площадь отверстий 12 — меньше площади поперечного сечения трубы меньшего диаметра. В верхней части

55 трубы 7 имеется паросборник 13. Теплообменник снабжен штуцером 14 для ввода жидкого хладагента и удаления жидкости, и штуцером 15 для отвода паров хладагента и для подвода инерт-60 ного газа при удалении иэ трубной системы жидкости. На корпусе адсорбера имеется штуцер 16 для ввода газа на очистку и штуцер 17 для выхода очищенного газа.

Адсорбер работает следующим образом.

Жидкий хладагент, например азот, обычно содержащий в небольших количествах паровую фазу, при температуре насыщения поступает в теплообменник через штуцер 14 в трубу 10 меньшего диаметра. Двухфазный поток хладагента выходит из трубы 10 меньшего диаметра через отверстия 11 и подвергается сепарации. Отсепарированная жидкость стекает по кольцевому зазо-,: ру, образованному трубой 7 и трубой

10 меньшего диаметра и поступает по радиальным трубам 8 в -.îðoîáðàçíûé коллектор 5, из которого хладагент растекается по трубам 4. B трубах

4 и 7 устанавливается одинаковый уровень жидкости, который регулируется системой автоматики. В трубах 4 хладагент испаряется под воздействи ем тепловых потоков, направленных к ним от слоя поглотителя и из окружающей среды через слой теплоизоляции и стенку корпуса. В трубе 7 хладагент испаряется только под воздействием теплового потока, направленного к ней от слоя поглотителя. Образующаяся паровая фаза отводится из труб 4 в то"..: рообразный коллектор 6 и из него пар поступает по радиальным трубам 9 в паросборчик 13. В паросборнике к этому пару присоединяется пар, образо" ванный в трубе 7 как за счет испарения в ней жидкого хладагента, так и эа счет сепарации двухфазного потока на выходе иэ трубы 10 меньшего диаметра. Из паросборника 13 пар выво,дится иэ адсорбера через штуцер 15.

Опорожненные трубной системы от жидкого хладагента производится под избыточным давлением собственных паров или под давлением инертного газа, вводимого в паросборник через штуцер 15. Жидкость удаляется через отверстия 12 в трубе 10 меньшего диаметра и далее выводится из трубной системы через штуцер 15 в дренажную емкость. Наличие в трубе 7 гидростатического столба жидкого хладагента обеспечивает некоторое переохлаж,дение жидкости в нижней ее части на уровне радиальных труб 8, что создает благоприятные гидравлические условия для равномерной раздачи хладагента по трубам 4.

Осесимметричное расположение и равномерное распределение в слое,.цоглотителя труб 4 способствует получению в слое поглотителя более однородного температурного поля с меньшими температурными градиентами по нормали к поверхности труб.

Это повышает эффективность погло тителя;и улучшает качество очистки газа от примесей. Вследствие этого положительного эффекта для достижения заданной степени очистки газа.946645 (Рие. / потребуется меньше поглотителя и меньший объем адсорбционного аппарата, т.е. будет иметь место снижение удельных капитальных затрат.

Ожидаемый экономический эффект от использования предлагаемого изобретения ориентировочно составит

30 тыс. руб за счет снижения капитальных затрат на адсорбционную аппаратуру установок очистки газов от примесей в расчете на одну установку 10 по типу установки получения чистого гелия из гелиевого концентрата производительностью 3 млрд.мЗв год по перерабатываемому газу Оренбургского месторождения. 15

Формула изобретения

Адсорбер для очистки газов, вклю- чающий корпус, заполненный адсорбентом с установленным внутри него теплообменником, выполненным в виде пучка труб, отличающийся тем, что, с целью увеличения эффективности очистки газов от примесей за счет сокращения времени на охлаждение поглотителя до рабочей температуры процесса адсорбции, он снабжен соединенными с теплообменником торообразными коллекторами, сообщающейся с ними центральной вертикальной трубой и размещенной коаксиально внутри нее трубой меньшего диаметра, заглушенной сверху и выполненной с перфорацией в верхней" и нижней частях.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 175982, кл. В 01 0 53/02, 1965.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 536832, кл. В 01 D 53/02; 1972.

a-e

4Х 2.7

true.6

Риа.8

Составитель 3.Александрова

Редактор A. Власенко Техред Л. Пекарь 1(орректор М. Шароши

Заказ 5397/12 Тираж 583 Подписное

ВНИИПИ Государственного Комитета СССР по делам изобретений и открытий

11 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ПН "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 !