АДСОРБЦИОННЫЙ АППАРАТ Российский патент 1995 года по МПК B01D53/04 

Изобретение относится к адсорбционной технике разделения химических соединений и может быть использовано в химической, газовой, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.

Известно адсорбционное устройство для очистки газов, представляющее собой резервуар, заполненный множеством слоев адсорбента, отделенных один от другого волокнистым материалом [1]
Известное устройство характеризуется значительным гидравлическим сопротивлением по очищаемому потоку.

Значительно меньшее гидравлическое сопротивление очищаемому потоку создает адсорбционная установка, содержащая корпус с расположенными в нем коаксиально тремя цилиндрическими решетками, между которыми засыпан адсорбент, образующий два слоя [2]
В известном аппарате толщина слоя сорбента, через который проходит очищаемый поток, небольшая, что и обеспечивает небольшое гидравлическое сопротивление. Однако при неравномерной засыпке сорбента в пространство между решетками возможен проскок поглощаемых компонентов, что снижает ее эффективность.

Известен также аппарат для адсорбции и разделения газов, содержащий цилиндрической корпус, внутри разделенный перегородками на секции, в каждой из которых расположены две цилиндрические решетки, между которыми засыпан сорбент. Очищаемая газовая смесь поочередно проходит через все слои сорбента то из центрального канала к стенке корпуса, то наоборот [3]
Известный аппарат позволяет варьировать толщину слоя сорбента, через который последовательно проходит поток, т.е. изменять величину гидравлического сопротивления, но имеет сложную конструкцию и трудоемок при изготовлении.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является адсорбционный аппарат, содержащий корпус с крышкой, размещенные в корпусе адсорбционные элементы и трубные решетки, в которых установлены концы последних и патрубки подвода и отвода очищаемого потока [4]
Известный аппарат недостаточно надежен, сложен при сборке и эксплуатации, так как во-первых, чрезвычайно сложна конструкция рабочих элементов, каждый из которых состоит из трех коаксиально установленных трубок, герметично заделанных в трубных решетках; во-вторых, при сборке десятков и сотен таких сложных рабочих элементов (введение трубок в каналы трубных решеток и герметизация их) неизбежны повреждения мест заделки и самих трубок из-за технологических погрешностей изготовления трубок, деталей и узлов; в-третьих, при изменениях температуры (нагреве или охлаждении) возможны разрушения трубок или мест их герметизации из-за различия температурных коэффициентов расширения материалов из-за различия температурных коэффициентов расширения материалов трубок; в-четвертых, при повреждении любой трубки полости соединяются друг с другом, т.е. аппарат практически выходит из строя, а обнаружить, заменить или выключить из процесса поврежденную трубку невозможно, так как доступ к трубкам перекрыт полостями и трубными решетками и, в-пятых, аппарат имеет большие габариты и требует для монтажа значительных объемов.

Цель изобретения повышение надежности, упрощение сборки и эксплуатации аппарата, которая достигается за счет того, что адсорбционный аппарат, содержащий корпус с крышкой, размещенные в корпусе адсорбционные элементы и трубные решетки, в которых установлены концы последних, и патрубки подвода и отвода очищаемого потока, снабжен насосом для циркуляции очищаемого потока, закрепленными на крышке четырьмя клапанами, установленной по продольной оси аппарата дополнительной трубной решеткой, делящей камеру аппарата на две полости, сообщающиеся между собой в объеме, примыкающем к днищу корпуса, размещенными в дополнительной трубной решетке параллельно адсорбционным элементам двумя пористыми трубками с открытым и заглушенным концами, основные трубные решетки прилегают к боковым стенкам по всей длине корпуса, каждый адсорбционный элемент, расположенный перпендикулярно потоку, проходит через все трубные решетки и установлен с натягом в дополнительной трубной решетке; концы адсорбционных элементов, прилегающих к днищу, размещены в основных трубных решетках, все адсорбционные элементы установлены в шахматном порядке с одинаковым расстоянием между соседними, трубные решетки закреплены на крышке, в последней выполнены связанные попарно с клапанами каналы подвода и отвода очищаемого потока, связанные с одной стороны с открытыми концами пористых трубок; клапаны, связанные с подводом очищаемого потока, подключены к нагнетательной магистрали насоса и патрубку подвода очищаемого потока, а клапаны, связанные с каналом отвода очищаемого потока, со всасывающей магистралью насоса и патрубком отвода очищаемого потока.

На фиг.1 изображен адсорбционный аппарат, общий вид; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 разрез Г-Г на фиг.1.

Адсорбционный аппарат имеет корпус 1 с крышкой 2. На крышке 2 закреплены клапаны 3 и 4, регулирующие подвод очищаемого потока, и клапаны 5, 6, регулирующие его отвод. В корпусе 1, прилегая к боковым стенкам по всей его длине, установлены трубные решетки 7 для размещения в них адсорбционных элементов 8. Для циркуляции очищаемого потока предусмотрен насос 9. В корпусе 1 по его продольной оси установлена дополнительная трубная решетка 10, делящая камеру аппарата на две полости 11, 12, сообщающиеся между собой в объеме, примыкающем к днищу корпуса 1. В дополнительной трубной решетке 10 параллельно адсорбционным элементам 8 размещены пористые трубки 13 с открытым и заглушенным концами. Каждый адсорбционный элемент 8, расположенный перпендикулярно очищаемому потоку, проходит через основные 7 и дополнительную трубную 10 решетки и установлен с натягом в последней. Концы адсорбционных элементов 8, прилегающих к днищу корпуса 1, размещены в основных трубных решетках 7. Все адсорбционные элементы 8 установлены в шахматном порядке с одинаковым расстоянием между соседними. Трубные решетки 7, 10 закреплены на крышке 2, в которой выполнены связанные попарно с клапанами 3-6 каналы подвода 14, 15 и каналы отвода 16, 17 очищаемого потока. Каналы подвода 14, 15 и каналы отвода 16, 17 с одной стороны связаны с открытыми концами пористых трубок 13. Клапаны 3, 4, связанные с каналами 14, 15 подвода очищаемого потока, подключены к нагнетательной магистрали 18 насоса 9, соединены со всасывающей магистралью 19 насоса 9.

Работает адсорбционный аппарат следующим образом.

Открывают клапаны 3, 4 подвода очищаемого потока, связанные с нагнетательной магистралью 18 насоса 9. Подают очищаемый поток по каналу 15 через клапан 3, канал 14 и пористую трубку 13 в полость 11 между адсорбционными элементами 8 инертный газ. Последний, проходя сквозь пористые стенки адсорбционных элементов 8 по полости 11, поступает в нижнюю часть корпуса 1 и проходит вдоль поверхности адсорбционных элементов 8, поступая в другую полость 12 корпуса 1. Через пористую трубку 13, закрепленную на крышке 2, канал 16 отвода и клапан 6 отвода очищаемого потока инертный газ выводится наружу. Включают нагреватель 20 и регенерируют адсорбционные элементы 8, размещенные в трубных решетках 7, 10, при заданной температуре, удаляя поглощенные примеси из аппарата. После окончания цикла регенерации адсорбента закрывают клапан 3 и через клапан 6 вакуумируют аппарат. Закрывают клапан 6 и по каналу 19 через клапан 3 заполняют аппарат очищаемым потоком. Закрывают клапан 3, открывают клапаны 4, 5 и циркулируют поток от канала подвода 14 через трубку 13, полость 11, нижнюю часть корпуса 1, полость 12, канал 16 и клапан 5 к всасывающей магистрали 19 насоса 9. При обтекании потоком адсорбционных элементов 8 поглощаемые примеси сорбируются на поверхности адсорбционных элементов 8 и далее за счет внутренней диффузии распределяются в объеме этих элементов. После заданного времени циркуляции выключают насос 9, закрывают клапаны 4, 5 и через клапан 6 по каналу 17 отвода потока удаляют очищенный поток из аппарата. Далее повторяют цикл регенерации адсорбента.

Использование: в адсорбционной технике для разделения химических соединении в химической, газовой и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: предложенное расположение и крепление адсорбционных элементов, наличие насоса для циркуляции очищаемого потока и клапанов, соединяющие соответствующие полости позволяет упростить сборку и эксплуатацию аппарата, уменьшить гидравлическое сопротивление по очищаемому потоку и повысить надежность. 3 ил.

АДСОРБЦИОННЫЙ АППАРАТ, содержащий корпус с крышкой, размещенные в корпусе адсорбционные элементы и трубные решетки, в которых установлены концы последних, и патрубки подвода и отвода очищаемого потока, отличающийся тем, что он снабжен насосом для циркуляции очищаемого потока, закрепленными на крышке четырьмя клапанами, установленной по продольной оси аппарата дополнительной трубной решеткой, делящей камеру аппарата на две полости, сообщающиеся между собой в объеме, примыкающем к днищу корпуса, размещенными в дополнительной трубной решетке параллельно адсорбционным элементам двумя пористыми трубками с открытым и заглушенным концами, при этом основные трубные решетки прилегают к боковым стенкам корпуса по всей его длине, а каждый адсорбционный элемент, расположенный перпендикулярно потоку, проходит через все трубные решетки и установлен с натягом в дополнительной трубной решетке, концы адсорбционных элементов, прилегающих к днищу, размещены в основных решетках, все адсорбционные элементы установлены в шахматном порядке с одинаковым расстоянием между соседними, трубные решетки закреплены на крышке, в последней выполнены соединенные попарно с клапанами каналы отвода и подвода очищаемого потока, связанные с одной стороны с открытыми концами пористых трубок, клапаны, связанные с каналом подвода очищаемого потока, подключены к нагнетательной магистрали насоса и патрубку подвода очищаемого потока, а клапаны, связанные с каналом отвода очищаемого потока, с всасывающей магистралью насоса и патрубком отвода очищаемого потока.