АДСОРБЦИОННЫЙ АППАРАТ Российский патент 1995 года по МПК B01D53/04 

Изобретение относится к очистке газовых потоков сорбционными способами и может быть использовано в аппаратурном оформлении процесса очистки.

Известны адсорберы, 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 [1,2] 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 одевают 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 вышеуказанных 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. Регенерация сорбента в известном техническом решении возможна двумя путями: а) путем подачи регенерирующего агента (например, пара) в аппарат, т.е. использовании схемы с двумя параллельно работающими аппаратами (один в режиме адсорбции, другой десорбции); б) путем перемещения всего аппарата к регенерационной установке. Первый путь нерационален при использовании аппарата для очистки вентвыбросов, особенно при его монтаже на действующих венсистемах, так как установка двух аппаратов на каждой вентсистеме сложна, требует больших производственных площадей, подвода на технические этажи, где размещаются вентсистемы, энергоносителей большей мощности (пара или электроэнергии). Второй путь (с перемещением всего аппарата к регенерационной установке) также нерационален из-за достаточно больших технических сложностей при перемещении громоздкого аппарата и неподготовленностью технических этажей производственных зданий для проведения таких операций. Кроме того, в известном аппарате при проведении циклов нагревания-охлаждения (десорбции-адсорбции) неизбежны ослабления затяжки болтов и прогибы сеток из-за уменьшения усилия их прижатия к рамкам.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности и упрощение сборки, ремонта и эксплуатации.

На фиг.1 дан общий вид аппарата; на фиг.2 разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.3 разрез В-В на фиг.2; на фиг.4 крышка с прорезями; на фиг.5 опорный стержень 13.

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 полости 6, заполненные сорбентом. Концы каждой ленты закреплены на двух стенках 7, 8 винтами 9, а сами стенки 7,8 скреплены двумя боковыми крышками 10, 11 винтами 12 с прорезями, в которые вставлены опорные стержни 13, 14, на которых изогнуты ленты 4 и плитой 15 винтами 16, состоящей из чередующихся прорезей 17 и ребер 18. В сорбционных полостях 6 вплотную к боковым крышкам 10, 11 установлены вставки 19 из мягкого или жесткого материала. Каждый опорный стержень 13 состоит из двух пластин 20, 21, между которыми образован щелевидный канал 22. В транспортных полостях 5 вдоль потока установлены вставки 23 из жесткого материала. Пластины 20, 21 в местах их установки в прорези жестко соединены между собой через проставку 24. В крышке 11 имеются прорези 25 и 26.

Сборка предлагаемого аппарата осуществляется следующим образом. Каждая секция, состоящая из стенок 7,8, опорных стержней 13, 14; крышек 10, 11, плиты 15, ленты 4 и винтов 9, 12, 16 собираются отдельно. Для этого к стенке 7 крепятся винтами 12 две крышки 10, 11 и эту сборку закрепляют внутри двух технологических плит, которые могут синхронно вращаться вокруг оси, перпендикулярно их поверхности. Это закрепление сборки осуществляется таким образом, что между свободными конами крышек 10, 11 точно должна входить стенка 8. Затем со стороны, где затем будет установлена стенка 8, вводят один конец ленты 4 и закрепляют ее винтами 9 на стенке 7. Рулон с лентой 4 натягивают и сбоку через одну из технологических плит устанавливают в прорези 25 и 26 в крышках 10, 11 опорный стержень 14, затем поворачивают технологические плиты со сборкой на 90^о (перегибают ленту 4 вокруг стержня 14). Далее устанавливают в прорези в крышках 10, 11 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 90^о вокруг стержня 14 крепят к крышкам 10, 11 стенку 8, закрепляют винтами 9 ленту 4 на стенке 8 и образуют ленту 4, после чего снимают сборку из стенок 7,8, крышек 10, 11, стержней 13, 14, ленты 4 и винтов 9, 12 с технологических плит. Устанавливают вставки 19 в сорбционные полости и вставки 23 в транспортные полости 5. Засыпают в сорбционные полости 6 сорбент и сверху устанавливают плиты 15 (крепят их винтами 16 к стенкам 7, 8). Собранные таким образом секции устанавливают в корпус 1 друг на друга (механическое воздействие передается по стенкам 7,8, плитам 15 и крышкам 10,11), так, чтобы сорбционные и транспортные полости секций, расположенных вдоль потока размещались соосно. Затем к корпусу 1 крепят трубопроводы 2, 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 рисунке аппарате поток разбивается на 12 отдельных потоков (4 секции поперек по три транспортные полости в каждой секции). В реальном аппарате поток разбивается на сотки отдельных потоков. Каждый отдельный поток входит в прорезь 17 в плите 15, через сетку и канал 22 попадает и проходит по транспортной полости 5 между сетками, за которыми в сорбционных полостях 6 находятся зерна сорбента, выходит по прорези 17 одной секции и входит в такую же прорезь 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. Предлагаемый аппарат создает небольшое сопротивление очищаемому потоку (180-470 Па при расходе воздуха от 500 до 1000 м³/ч.

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, повреждении 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, крышек и опорных стержней позволяет создать значительное натяжение сетки при сборке и сохранить его 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.

Использование: техника очистки газов адсорбцией. Сущность изобретения: секционное исполнение аппарата из натянутых с заданным усилием лент из сетки, образующих зигзагообразные объемные фигуры, разделяющие корпус на транспортные и сорбционные полости, обеспечивает надежность и простоту сборки аппарата. 5 ил.

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 в виде плоских прямоугольных параллелепипедов, опорные стержни, на которых перегнуты ленты из сетки, крышки, перекрывающие сбоку сорбционные полости, плоские рамы, расположенные параллельно направлению движения очищаемого потока, и плиты, закрывающие сорбционные полости сверху, при этом каждая пара плоских рам соединена между собой плитой и двумя крышками, а на рамах закреплены концы лент из сетки, в крышках выполнены прорези, в которых установлены опорные стержни, причем опорные стержни, на которых перегнуты участки лент, ограничивающие транспортные полости, выполнены в виде пластин, попарно соединенных между собой у концов с образованием щелевидных каналов для подачи очищаемого потока в транспортные полости, в транспортных и сорбционных полостях по направлению очищаемого потока установлены вставки, которые в сорбционных полостях размещены вплотную к крышкам, транспортные полости, ограниченные лентами, установленными одна относительно другой вдоль потока, расположены соосно, причем в плитах вдоль щелевидных каналов в опорных стержнях выполнены прорези для прохода очищаемого потока.