АДСОРБЦИОННЫЙ АППАРАТ Российский патент 1995 года по МПК B01D53/04 

Изобретение относится к разделению химических соединений адсорбцией, в частности к аппарату для очистки газовых потоков.

Известны адсорберы [1, 2], каждый из которых содержит корпус, трубчатки, заполненные сорбентом, две крышки, перекрывающие входы и выходы трубчаток, трубопроводы для подачи и отвода очищаемого потока и штуцера для подачи и вывода теплоносителя из межтрубного пространства корпуса. Очищаемый поток через нижнюю крышку подают в трубчатки, а затем через верхнюю крышку - в кольцевую трубчатку (также заполненную сорбентом), после чего очищенный поток выводится из аппарата. После завершения цикла сорбции в межтрубное пространство корпуса подают теплоноситель, который прогревает трубчатки и находящийся в них сорбент, в результате чего поглощенные вещества десорбируются и удаляются из аппарата.

Основными недостатками известных устройств являются значительное гидравлическое сопротивление очищаемому потоку и необходимость использования двух параллельно работающих аппаратов (при длительной непрерывной очистке потока).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является аппарат для очистки газовых смесей [3], содержащий корпус, трубопроводы для подачи и отвода очищаемого потока, размещенные параллельно направлению потока отдельные сетки, разделяющие корпус на полости, через одну заполненные адсорбентом, рамки, между которыми натянуты сетки, и стяжные болты, пропущенные через все рамки и края сеток. Сборку аппарата осуществляют следующим образом: вырезают отдельные сетки, в которых в местах расположения болтов выполняют отверстия, потом на четыре болта поочередно надевают рамки и сетки, после чего всю конструкцию скрепляют гайками, навинчиваемыми на болты. Собранную конструкцию устанавливают в корпус и через одну полости заполняют сорбентом. После чего на корпусе размещают крышку. Очищаемый поток подают вдоль сеток по полостям, незаполненным сорбентом. В результате диффузии вредных соединений из потока в полости между зернами сорбента (поперечной диффузии) и попадания небольшой части потока за сетки осуществляется контакт этих соединений с зернами сорбента и поглощение их. Основным достоинством известного аппарата является его небольшое гидравлическое сопротивление. Однако это устройство имеет и ряд существенных недостатков, прежде всего сложность сборки, ремонта и эксплуатации аппарата. Это определяется прежде всего необходимостью изготовления большого числа рамок и отдельных сеток и их точной сборки при обязательном натяжении каждой отдельной сетки (во избежании прогиба и соприкосновения с соседней). Трудоемкость и сложность сборки усугубляется тем, что для обеспечения отсутствия проскока поглощаемых соединений незаполненные сорбентом полости должны быть достаточно узкими (порядка нескольких миллиметров), а для обеспечения требуемой производительности (расходы очищаемого газа) их общее число должно быть достаточно большим. Так, общее количество полостей даже в аппарате с небольшим расходом очищаемого газа достигает нескольких десятков. Поэтому изготовление и сборка такой конструкции, состоящей из нескольких десятков (сотен) сеток и рамок при соблюдении указанных требований, превращается в чрезвычайно ненадежные и сложные технологические операции. Аналогичные проблемы возникают и при ремонте или эксплуатации аппарата, например, при необходимости замены поврежденной или деформируемой сетки и др.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, повышение надежности и упрощения сборки ремонта и эксплуатации.

Для этого в адсорбционный аппарат, содержащий корпус с трубопроводами 3 - для подачи и отвода очищаемого потока и расположенные параллельно направлению движения потока сетки, разделяющие корпус на полости через одну заполненную сорбентом, введены одна или несколько изогнутых лент из сетки, образующих многозвенные зигзагообразные фигуры, разделяющие объем аппарата на транспортные и сорбционные полости, опорные стержни, на которых перегнуты ленты из сетки, пластины с прорезями, у которых установлены опорные стержни, плоские рамы, расположенные параллельно направлению движения очищаемого потока, и крышки, закрывающие сорбционные полости, каждая пара плоских рам соединена между собой четырьмя пластинами с прорезями, а со стороны подаваемого и удаляемого потоков каждая сорбционная полость перекрыта за счет соединения частей краев ленты, ограничивающей эту сорбционную полость, причем транспортные и сорбционные полости, ограниченные лентами, установленными друг относительно друга вдоль потока, расположены соосно, концы лент из сетки закреплены на плоских рамах.

Опорные стержни в сечении выполнены круглыми, а ленты из сетки, выполненной из мягкого материала, укреплены жесткими нитями или проволокой, концы которых закреплены на плоских рамах.

На фиг.1 изображен общий вид предлагаемого аппарата; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - вид по стрелке В на фиг.1.

Аппарат состоит из коробчатого корпуса 1, трубопроводов для подачи 2 и отвода 3 очищаемого потока, лент 4 из сетки, которые образуют зигзагообразные фигуры, разделяющие корпус, на транспортные 5 и сорбционные 6 полости, последние заполнены сорбентом. Концы каждой ленты закреплены на двух рамах 7 и 8 винтами 9, а сами рамы 7 и 8 скреплены между собой четырьмя пластинами 10 и 11 винтами 12 с прорезями, в которых изогнуты ленты 4, и крышкой 15 винтами 16. Торцовые плоскости сорбционных полостей 6 ограничены линиями соприкосновения краев 17 сетки. Причем соединения краев сетки могут быть выполнены различными способами: склеиванием; с использованием клеящей ленты; путем сшивания краев нитями или проволокой; на кнопках; на молниях и другими способами. Сетка укреплена продольными металлическими нитями 18, прошитыми через материал сетки, концы которых закреплены винтами 9, на рамах 7 и 8.

Сборка предлагаемого аппарата осуществляется следующим образом.

Каждая секция, состоящая из рам 7 и 8, опорных стержней 13 и 14, пластин 10 и 11, крышки 15 и винтов 9, 12 и 16 собираются отдельно. Для этого к раме 7 крепятся винтами 12 через пластины 10 и 11 (по две каждой позиции) и эту сборку закрепляют внутри двух технологических плит, которые могут синхронно вращаться вокруг оси, перпендикулярной их поверхности. Это закрепление сборки осуществляется таким образом, что между свободными концами пластин 10 и 11 точно должна входить рама 8. Со стороны, где затем будет установлена рама 8, вводят один конец ленты 4 и закрепляют ее и концы укрепляющих нитей 18 винтами 9. Рулон с лентой 4 натягивают сбоку (через одну из технологических плит), устанавливают в прорези в пластинах 11 опорный стержень 14, затем поворачивают технологические плиты со сборкой на 180^о (перегибают ленту 4 вокруг стержня 14). Далее устанавливают в прорези в пластинах 10 опорный стержень 13 и поворачивают технологические плиты со сборкой на 180^о, т.е. образуют зигзаг ленты 4 вокруг стержня 13. Таким образом, производя поворот сборки на 180^о с установкой стержней 13 (14) осуществляют перегибы ленты 4 вокруг стержней 13 (14) с образованием зигзагов. После последнего поворота ленты 4 на 180^о вокруг стержня 14 крепят к пластинам 10 и 11 раму 8, закрепляют винтами 9 ленту 4 и концы укрепляющих нитей на раме 8 и обрезают ленту 4 и нити, после чего снимают сборку из рам 7 и 8, пластин 10 и 11, стержней 13 и 14, ленты 4 и винтов 9 и 12 с технологических плит. Соединяют края сеток одним из указанных выше способов.

Засыпают в сорбционные полости 6 сорбент и сверху устанавливают крышки 15 (крепят их винтами 16 к рамам 7 и 8). Собранные таким образом секции устанавливают в корпус 1 друг на друга, механическое воздействие передается по рамам 7 и 8, крышкам 15 и пластинам 10 и 11 так, что сорбционные и транспортные полости секций, расположенных вдоль потока, размещаются соосно. Затем к корпусу 1 крепят трубопроводы 2 и 3 для подачи и отвода очищаемого потока.

Работает предлагаемый аппарат следующим образом.

Очищаемый поток подается по трубопроводу 2, выходя из которого поток разбивается на ряд потоков, число которых зависит от числа секций, установленных поперек потока, и количества транспортных полостей 5 в каждой секции. В представленном на чертеже аппарате поток разбивается на 12 отдельных потоков, 4 секции поперек по три транспортные полости в каждой секции. В реальном аппарате поток разбивается на сотни отдельных потоков. Каждый отдельный поток входит в транспортную полость 5 между сетками, за которыми в сорбционных полостях 6 находятся зерна сорбента, проходит по транспортной полости одной секции и входит в такую же полость следующей секции, далее проходит по транспортной полости 5 и далее до трубопровода 3 для отвода очищаемого потока, в котором все отдельные потоки сливаются в один и выводятся из аппарата. В результате диффузии молекул загрязняющих поток соединений (при перемещении потока вдоль поверхности сеток) происходит попадание этих молекул за сетки и их поглощение зернами сорбента, т.е. очистка потока от этих соединений.

Предлагаемое техническое решение обеспечивает расширение функциональных возможностей, повышение надежности и упрощение сборки, ремонта и эксплуатации, так как: во-первых, обеспечивается простота и надежность сборки секций с заданным натяжением ленты из сетки, причем установка ленты легко может быть автоматизирована; во-вторых, секционное исполнение аппарата позволяет легко заменять секции при выработке сорбента, повреждение сетки, и т.п., причем секции могут быть созданы такого веса и габаритов, чтобы обеспечить легкость их доставки к регенерационному аппарату и в помещение для ремонта и замены сорбента; в-третьих, жесткая конструкция секций, прежде всего пластин и опорных стержней, позволяет создать значительное натяжение сетки при сборке и сохранить это натяжение в течение длительного срока эксплуатации; в-четвертых, ослабление крепления ленты при эксплуатации может привести к ее прогибу лишь в двух крайних полостях, что при общем большом числе полостей лишь незначительно снижает эффективность аппарата.

Изобретение может быть использовано в системах очистки вентиляционных воздушных потоков от загрязняющих токсичных газов и паров в химической, газовой, машиностроительной, кожевенной, парфюмерной и других отраслях промышленности. Адсорбционный аппарат обеспечивает расширение функциональных возможностей, повышение надежности и упрощение сборки, ремонта и эксплуатации за счет секционного исполнения аппарата из натянутых с заданным усилием лент из сетки, образующих зигзагообразные объемные фигуры, разделяющие корпус на транспортные и сорбционные полости. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. АДСОРБЦИОННЫЙ АППАРАТ, содержащий корпус с трубопроводами для подачи и отвода очищаемого потока и расположенные параллельно направлению движения потока сетки, разделяющие корпус на полости, через одну заполненные сорбентом, отличающийся тем, что в него введены одна или несколько изогнутых лент из сетки, образующих многозвенные зигзагообразные фигуры, разделяющие объем аппарата на транспортные и сорбционные полости, опорные стержни, на которых перегнуты ленты из сетки, пластины с прорезями, в которых установлены опорные стержни, плоские рамы, расположенные параллельно направлению движения очищаемого потока, и крышки, закрывающие сорбционные полости, при этом каждая пара плоских рам соединена между собой четырьмя пластинами с прорезями, а со стороны подаваемого и удаляемого потоков каждая сорбционная полость перекрыта за счет соединения частей краев ленты, ограничивающей эту сорбционную полость, причем транспортные и сорбционные полости, ограниченные лентами, установленными одна относительно другой вдоль потока, расположены соосно, а концы лент из сетки закреплены на плоских рамах. 2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что опорные стержни выполнены круглыми. 3. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что ленты из сетки, выполненной из мягкого материала, укреплены жесткими нитями или проволокой, концы которых закреплены на плоских рамах.