АДСОРБЦИОННЫЙ АППАРАТ Российский патент 1995 года по МПК B01D53/04 

Изобретение относится к разработке способов и систем для разделения химических соединений, в частности к системам для очистки газовых потоков сорбционными методами.

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 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 проскока поглощаемых соединений незаполненные сорбентом полости должны быть достаточно узкими (порядка нескольких миллиметров), а для обеспечения требуемой производительности (расхода 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 превращаются в чрезвычайные ненадежные и сложные технологические операции. Аналогичные проблемы возникают и при ремонте или эксплуатации аппарата, например, при необходимости замены поврежденной сетки.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей, повышение надежности и упрощение сборки, ремонта и эксплуатации.

Для этого в адсорбционный аппарат, содержащий корпус с трубопроводами для подачи и отвода очищаемого потока и расположенные параллельно направлению движения потока сетки, разделяющие объем аппарата на полости, через одну заполненные сорбентом, введены одна или несколько лент из сетки, которые образуют многозвенные зигзагообразные фигуры, разделяющие объем аппарата на транспортные и сорбционные полости в виде плоских прямоугольных параллелепипедов, опорные стержни, на которых перегнуты ленты из сетки, пластины с прорезями, в которых установлены опорные стержни, плоские рамы, расположенные параллельно направлению движения очищаемого потока, крышки, закрывающие сорбционные полости, и планки, попарно перекрывающие торцовые части каждой сорбционной полости, при этом края сеток введены в продольные пазы, выполненные в планках, а зазоры между планками образуют щелевидные каналы для подачи и отвода потока из транспортных полостей, причем транспортные и сорбционные полости, ограниченные лентами, установленными относительно друг друга вдоль потока, расположены соосно, каждая пара рам скреплена четырьмя пластинами, а на рамах закреплены концы лент из сетки.

Ребра опорных стержней, обращенные в сторону от сорбционных и транспортных полостей, выполнены закругленными.

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 - разрез В-В на фиг. 1; на фиг.5 - разрез Г-Г на фиг.1.

Аппарат состоит из коробчатого корпуса 1, трубопроводов для подачи 2 и отвода 3 очищаемого потока, лент 4 из сетки, образующих зигзагообразную объемную фигуру, разделяющую корпус на транспортные 5 и сорбционные 6 полости, последние заполнены сорбентом. Концы каждой ленты 4 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 установлены опорные стержни 13 и 14, на которых изогнуты ленты 4, и крышкой 15 винтами 16. Торцовые плоскости сорбционных полостей 6 образованы планками 17, закрепленными винтами 18 на пластинах 10 и 11, причем края сеток введены в продольные пазы 19 в планках 17, а между планками 17 образованы щелевидные каналы 20 для подачи и отвода потока из транспортных полостей 5. Ребра 21-24 опорных стержней 13 и 14, обращенные от транспортных 5 и сорбционных 6 полостей выполнены закругленными.

Сборка предлагаемого аппарата осуществляется следующим образом.

Каждая секция, состоящая из рам 7 и 8, ленты 4 из сетки, опорных стержней 13 и 14, пластин 10 и 11, планок 17, крышки 15 и винтов 9, 12, 16 и 18, собирается отдельно. Для этого к раме 7 крепятся винтами 12 четыре пластины 10 и 11 по две каждой позиции и эта сборка закрепляется внутри двух технологических плит, которые могут синхронно вращаться вокруг оси, перпендикулярной их поверхности. Это закрепление сборки осуществляют 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 его винтами 9 на раме 7. Рулон с лентой 4 натягивают и сбоку через одну из технологических плит, устанавливают в прорези в пластинах 11 опорный стержень 14, затем поворачивают технологические плиты со сборкой на 90^о, перегибают ленту 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 вокруг стержня 13. Таким образом, производят поворот сборки на 180^о с установкой стержней 13 и 14, осуществляют перегибы ленты 4 вокруг стержней 13 и 14 с образованием зигзагов. После последнего поворота ленты 4 вокруг стержня 14 на 90^о, крепят к пластинам 10 и 11 раму 8, закрепляют винтами 9 ленту 4 на раме 8 и обрезают ленту 4, 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. Сборку секции устанавливают планки 17 таким образом, что в их пазы 19 входят края сетки, и закрепляют планки винтами 18. Засыпают в сорбционные полости 6 сорбент и сверху устанавливают крышки 15, крепят крышки 15 винтами 16 к рамам 7 и 8. Собранные таким образом секции устанавливают в корпусе 1 друг на друга, механическое воздействие передается по рамам 7 и 8 и крышкам 15 так, что сорбционные и транспортные полости секций, расположенных вдоль по потоку, 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. В реальном аппарате поток разбивается на сотни отдельных потоков. Каждый отдельный поток входит в щелевидный канал 20, проходит по транспортной полости 5 между сетками, за которыми в сорбционных полостях 6 находятся зерна сорбента, выходит по щелевидному каналу 20 одной секции и входит в такой же канал следующей по потоку секции, далее проходит по транспортной полости 5 и так далее до трубопровода 3 для отвода очищаемого потока, в котором все отдельные потоки из транспортных полостей 5 собираются и выводятся из аппарата. В результате диффузии молекул загрязняющих поток соединений при перемещении потока вдоль 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 усилием натяжения ленты из сетки, причем установка ленты легко может быть автоматизирована; во-вторых, секционное исполнение аппарата позволяет легко заменять секции при выработке сорбента, повреждении сетки и т.п., причем секции могут быть созданы такого веса и габаритов, чтобы обеспечить легкость их доставки к регенерационному аппарату или в помещение для ремонта или замены сорбента; в-третьих, жесткая конструкция секций прежде всего пластин, подкрепленных планками, и опорных стержней позволяет создать значительное натяжение сетки при сборке и сохранить его в течение длительного срока эксплуатации, и, в-четвертых, ослабление крепления сетки при эксплуатации может привести к ее прогибу лишь в 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 упрощения 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. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. АДСОРБЦИОННЫЙ АППАРАТ, содержащий корпус с трубопроводами для подачи и отвода очищаемого потока и расположенные параллельно направлению движения потока сетки, разделяющие объем аппарата на полости, через одну заполненные сорбентом, отличающийся тем, что в него введены одна или несколько лент из сетки, которые образуют многозвенные зигзагообразные фигуры, разделяющие объем аппарата на транспортные и сорбционные полости в виде плоских прямоугольных параллелепипедов, опорные стержни, на которых перегнуты ленты из сетки, пластины с прорезями, в которых установлены опорные стержни, плоские рамы, расположенные параллельно направлению движения очищаемого потока, крышки, закрывающие сорбционные полости, и планки, попарно перекрывающие торцевые части каждой сорбционной полости, при этом края сеток введены в продольные пазы, выполненные в планках, а зазоры между планками образуют щелевидные каналы для подачи и отвода потока из транспортных полостей, причем транспортные и сорбционные полости, ограниченные лентами, установленными одна относительно другой вдоль потока, расположены соосно, каждая пара рам скреплена четырьмя пластинами, а на рамах закреплены концы лент из сетки. 2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что ребра опорных стержней, обращенные в сторону от сорбционных и транспортных полостей, выполнены закругленными.