БЛОК ОЧИСТКИ ГАЗА Российский патент 1995 года по МПК B01D53/04 

Изобретение относится к установкам для очистки газов адсорбционным способом и может быть использовано в различных отраслях промышленности, где необходимо получение газов высокой чистоты.

Известна установка для осушки сжатого воздуха, содержащая попеременно работающие адсорберы, нагреватели, холодильники, трубопроводы осушенного и влажного воздуха с эжекторами и клапанами.

Однако эта установка имеет значительные затраты регенерирующего газа и увеличенные энергозатраты на прокачку влажного газа через адсорбер, обусловленные использованием эжектора, установленного на трубопроводе влажного воздуха.

Техническая задача изобретения повышение экономичности за счет сокращения затрат регенерирующего газа и подводимой теплоты.

Для этого в блоке очистки газа, содержащем попеременно работающие адсорберы, нагреватели и холодильники регенерирующего газа, соединительные трубопроводы с клапанами и эжектор, патрубок выхода газа из эжектора соединен с входом регенерирующего газа в адсорбер, патрубок рабочего потока эжектора соединен с выходом газа из нагревателя, а патрубок инжектируемого потока эжектора соединен трубопроводом с выходом регенерирующего газа из адсорбера и снабжен клапаном.

Сущность изобретения заключается в следующем. Организация процесса регенерации адсорбента требует поддержания скорости регенерирующего газа в адсорбере (следовательно, и его расхода) и его начальной температуры в определенном диапазоне. При этом на начальном этапе регенерации при прогреве адсорбента, возможно применение газа, содержащего небольшое количество примесей, поглощенных адсорбентом. Указанные особенности допускают возможность проведения регенерации таким образом, чтобы часть потока регенерируемого газа после прохождения адсорбера, смешения с потоком очищенного от примесей газа и прогрева до требуемой температуры вновь направлялась в адсорбере. Это позволяет уменьшить материальные затраты регенерирующего газа, а также теплоты, расходуемой на его нагрев, так как температура газа на выходе из адсорбера превышает температуру регенерирующего газа на входе в блок очистки. Для реализации указанных процессов в предлагаемом устройстве эжектор соединен своими входами рабочего и инжектируемого потоков соответственно с выходами регенерирующего газа из нагревателя и адсорбера, а по выходу смешанного потока к входу регенерирующего газа в адсорбер, что позволяет вводить в поток чистого нагретого газа, направляемого в адсорбер, часть газа, выходящего из адсорбера с одновременным прогревом последнего в результате смешения.

На чертеже показан схематично блок очистки газа.

Блок очистки газа состоит из двух попеременно работающих адсорберов 1 и 2. По очищаемому газу адсорберы 1 и 2 соединены через клапаны 3 и 4 с трубопроводом подачи очищаемого газа, а через клапаны 5 и 6 с трубопроводами выхода очищаемого газа из блока. Адсорберы 1 и 2 соединены с нагревателями 7 и 8 и холодильниками 9 и 10. В свою очередь нагреватели 7 и 8 соединены с трубопроводами подачи регенерирующего газа в блок через клапаны 11 и 12, а холодильники 9 и 10 с трубопроводами выхода регенерирующего газа из блока через клапаны 13 и 14. Патрубки выхода газа из нагревателей 7 и 8 соединены с патрубками входа рабочего потока в эжекторы 15 и 16, патрубки выхода очищаемого газа адсорберов 1 и 2 через клапаны 17 соединены между собой трубопроводом, а патрубки выхода газа из эжекторов соединены трубопроводами с входами регенерирующего газа в адсорбере 1 и 2. Патрубки инжектируемого потока эжекторов 15 и 16 соединены через клапаны 18 и 19 с выходами регенерирующего газа из адсорберов 1 и 2. В качестве нагревателей 7 и 8 могут быть использованы, например, электронагреватели, в качестве холодильников 9 и 10 водяные охладители, а в качестве клапанов 3, 4, 13, 14, 18 и 19 любые известные регулирующие клапаны.

Блок работает следующим образом.

В режиме очистки очищаемый газ, например гелий, с температурой 273-280 К подают в адсорбер 1 через клапан 3 для адсорбционной очистки от примесей, например паров воды, после чего направляют через клапан 5 в систему. При этом для обеспечения возможности непрерывной очистки гелия в блоке адсорбер 2 переводят в режим регенерации. Регенерирующий газ, например азот, с температурой 250-270 К и давлением 0,5 МПа через клапан 12 подают в нагреватель 8, где нагревают до 660-670 К, и затем на вход рабочего потока эжектора 16. В эжекторе происходит смешение рабочего и инжектируемого потоков азота, в результате чего температура смешанного потока азота на выходе эжектора достигает 540-560 К, давление 0,03-0,06 МПа, а расход увеличивается в 1,5-2,0 раза по сравнению с расходом азота через нагреватель 8. Азот с указанными параметрами пропускают через адсорбер 2 для прогрева адсорбента и десорбции паров воды, поглощенных на стадии очистки гелия. После чего часть выходящего регенерирующего азота охлаждают до 300-320 К в холодильнике 10 и при давлении, незначительно превышающем атмосферное, удаляют из блока через клапан 14. При этом оставшуюся часть потока газа с температурой, достигающей 460-470 К в конце прогрева адсорбента, направляют из адсорбера 2 через клапан 19 в эжектор 16 на смешивание с потоком чистого газа, поступающего из нагревателя 8. При достижении 473 К на выходе из адсорбера 2 все примеси из адсорбента удаляются и начинается предварительное его охлаждение. Для этого уменьшают нагрев газа в нагревателе 8 до 340-350 К, в результате чего температура как самого адсорбента, так и выходящего из адсорбера 2 газа плавно понижается. После достижения температуры газа за адсорбером 380-390 К прекращают подачу в него газа, закрывают клапаны 12 и 19, отключают нагрев в нагревателе 8 и производят откачку полости регенерируемого адсорбера через клапан 14 с использованием вакуумного насоса (на чертеже не показан);
При достижении в полости адсорбера остаточного давления 1˙10^-1-1˙10^-2 мм рт.ст. вакуумную откачку заканчивают, клапан 14 закрывают. Дальнейшее охлаждение адсорбера 2 до рабочей температуры 278-280 К осуществляют частью очищаемого потока гелия, например 5-10% от величины очищаемого потока. Для этого открывают клапаны 6 и 17, закрывают клапан 5, приоткрывают клапан 4, обеспечив требуемый расход очищаемого гелия через адсорбер 2. Гелий, проходящий через адсорбер 2, выходит с начальной температурой 380-390^оС, смешивается с потоком очищенного гелия из адсорбера 1, проходящим через клапан 17 и имеющим темпеpатуpу 278-280 К. Суммарный поток гелия с температурой 288-293 К проходит через вентиль 6 и выводится из блока в систему. По охлаждению адсорбера 2 до 278-280 К регенерацию считают законченной. Через заданный промежуток времени или при обнаружении примесей за адсорбером 1 адсорбер 2 переключают на режим очистки, а адсорбер 1 переводят на режим регенерации. Для этого полностью открывают клапан 4, а клапаны 17 и 3 закрывают. Регенерация адсорбера 1 аналогична регенерации адсорбера 2.

Таким образом, применение предлагаемого блока очистки газа позволяет по сравнению с известными устройствами уменьшить затраты газа на проведение регенерации, а также затраты теплоты на его нагрев.

Использование: техника очистки газов адсорбционным способом. Сущность изобретения: в блоке очистки газа, содержащем попеременно работающие адсорберы, нагреватели, холодильники, эжектор и соединительные трубопроводы с клапанами, патрубок выхода газа эжектора соединен с входом регенирующего газа в адсорбер, патрубок рабочего потока эжектора с выходом газа из нагревателя, а патрубок инжектируемого потока эжектора соединен трубопроводом, снабженным клапаном, с выходом регенерирующего газа из адсорбера. 1 ил.

БЛОК ОЧИСТКИ ГАЗА, включающий попеременно работающие адсорберы, нагреватели и холодильники регенерирующего газа, соединительные трубопроводы с клапанами и эжектор, отличающийся тем, что патрубок выхода газа эжектора соединен с входом регенерирующего газа в адсорбер, патрубок рабочего потока эжектора с выходом газа из нагревателя, а патрубок инжектируемого потока соединен трубопроводом, снабженным клапаном, с выходом регенерирующего газа из адсорбера.