АДСОРБЕР Российский патент 2000 года по МПК B01D53/04 

Изобретение относится к технике очистки газов адсорбентами, а именно к газоочистному оборудованию, и может найти применение в химической, металлургической и других отраслях промышленности для очистки газовых смесей.

Известен адсорбер (см. а.с. 1623732, МКИ 5 B 01 D 53/04, Бюл. 4, 1991), содержащий корпус с входными и выходными патрубками, размещенный между перфорированными перегородками адсорбент, камеру загрязненного газа с центральным рассекателем, основание и вершина которого выполнены из упругоэластичного материала, снабженного винтообразными гофрами, при этом вершина центрального рассекателя конической формы направлена к входному патрубку.

Недостатком является высокая металлоемкость конструкции, обусловленная необходимостью наличия значительного свободного от сорбента пространства адсорбера, где перемещается рассекатель с перегородкой, причем подача очищаемого газа сверху вниз снижают качество осушки, обусловленное изменяющейся плотностью поглотителя по мере его насыщения.

Известен адсорбер (см. а.с. 1662642 МКИ 5 B 01 D 53/04, Бюл. 26, 1991), включающий вертикальный корпус, разделенный перфорированными зигзагообразными перегородками на секции с образованием чередующихся в шахматном порядке конфузоров и диффузоров, верхние и нижние решетки и патрубки подвода и отвода газа.

Недостатком является неравномерность распределения газа по поверхности начального контакта очищаемого газа и адсорбента, а так как порозность слоя выше у стенок корпуса, чем в его центральной части, то здесь проходит и большее количество газа, т.е. адсорбент у стенок корпуса быстрее насыщается улавливаемым компонентом, чем в центре, что и приводит к ухудшению качества осушки. Кроме того, смещенные по вертикали в корпусе адсорбера дополнительные решетки уменьшают его полезный объем, т.е. объем, занимаемый адсорбентом, что также увеличивает металлоемкость конструкции.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности очистки газа как при постоянных, так при переменных нагрузках за счет селективного распределения газового потока по поверхности контакта с адсорбентом, находящимся в секциях. Кроме этого, достигается более полное использование пространства, занимаемого адсорбентом в корпусе адсорбера с обеспечением выравнивания гидравлического сопротивления в секциях, а это в конечном итоге снижает металлоемкость конструкции адсорбера и повышает качество очистки газа.

Технический результат достигается тем, что адсорбер, включающий вертикальный корпус, разделенный перфорированными зигзагообразными перегородками на секции с образованием чередующихся в шахматном порядке конфузоров и диффузоров, содержит верхние и нижние решетки, патрубок отвода газа и патрубок подвода газа, который выполнен в виде суживающего усеченного конуса с заглушенным упругоэластичным материалом меньшим основанием. Патрубок подвода газа выполнен из упругоэластичного материала, на внутренней поверхности которого имеются винтообразные продольно расположенные канавки, причем канавки конструктивно выполнены в виде "ласточкина хвоста". При этом по направлению от большего основания патрубка подвода газа к меньшему его основанию равномерно по периметру на различных горизонтальных уровнях в виде концентрических окружностей между винтообразными канавками размещены выпускные окна, имеющие одинаковый диаметр на уровне каждой концентрической окружности, но диаметр их возрастает по мере удаления от большего основания патрубка подвода газа к меньшему его основанию, кроме того, меньшее основание патрубка заглушено упругоэластичным материалом.

На фиг. 1 изображен общий вид адсорбера, на фиг. 2 изображен патрубок подвода в виде ссуживающего усеченного конуса, на фиг. 3 - развертка внутренней поверхности патрубка подвода газа, на фиг. 4 - горизонтальные уровни в виде концентрических окружностей размещения выпускных окон, на фиг. 5 - сечение винтообразной продольно расположенной канавки в виде "ласточкина хвоста".

Адсорбер (фиг. 1) включает вертикальный корпус 1, боковые стенки 2 которого и установленные в нем секционные перегородки 3 выполнены зигзагообразными и образуют в каждой секции 4 диффузоры 5 и конфузоры 6, расположенные относительно соседних секций в шахматном порядке. Секции снабжены верхними выходными 7 и нижними входными 8 решетками. Отвод очищенного газа осуществляется через патрубок 9, а вход очищаемого газа осуществляется через патрубок ввода газа 10, выполненного в виде ссуживающего усеченного конуса.

На внутренней поверхности патрубка ввода газа 10 (фиг. 2 и 3), состоящего из упругоэластичного материала, имеются винтообразные продольно расположенные канавки 11, между которыми по направлению от большего основания 12 патрубка ввода газа 10 к меньшему его основанию 13 на различных горизонтальных уровнях по периметру в виде концентрических окружностей 14, 15, 16 (фиг. 4) выполнены выпускные окна 17, 18, 19 (фиг. 2, 3, 4). Выпускные окна 17 имеют одинаковый диаметр на одном горизонтальном уровне по периметру в виде концентрической окружности 14, выпускные окна 18 имеют одинаковый, но несколько больший чем окна 17 диаметр на одном горизонтальном уровне по периметру патрубка ввода газа 10 в виде концентрической окружности 15. Та же самая пропорциональность наблюдается с окнами 19 на окружности 16. При этом меньшее основание 13 патрубка ввода газа 10 закрыто упругоэластичным материалом, а винтообразные продольно расположенные канавки 11 выполнены в виде "ласточника хвоста" (фиг. 5).

Адсорбер работает следующим образом.

Газ, подлежащий очистке, подается через патрубок ввода газа 10 в корпус 1 адсорбера. В результате уменьшения проходного сечения патрубка ввода газа 10, выполненного в виде суживающего усеченного конуса с находящимися на внутренней его поверхности винтообразными продольно расположенными канавками 11, происходит возрастание скорости движущегося очищаемого газа. Периферийные слои очищаемого газа, перемещаясь по винтообразным продольно расположенным канавкам 11, закручиваются, что приводит при движении очищаемого газа от большего 12 к меньшему 13 основанию патрубка ввода 10 к вращению всей массы очищаемого газа.

По мере вращения газа в патрубке ввода газа 10, осуществляется выпуск его через выпускные окна 17, 18 и 19. Известно, что скорость движения вращающегося очищаемого газа за счет сужения патрубка ввода газа 10, выполненного в виде суживающего усеченного конуса, увеличивается по мере перехода потока с уровней концентрических окружностей 14 к 15, с 15 к 16. Поэтому возрастание диаметра выпускных окон 18 относительно окон 17 и окон 19 относительно окон 18 приводит к рациональному перераспределению очищаемого газа, поступающего на нижнюю входную решетку 8.

Равномерная эпюра скоростей газового потока в поперечном сечении корпуса 1 адсорбера на выходе из нижней входной решетки 8 поддерживается за счет живого сечения выпускных окон 17, 18 и 19, что особенно важно для периферийной зоны корпуса 1 адсорбера, где порозность слоя адсорбента выше, чем в его центральной части. Одновременно повышение расхода очищаемого газа через центральную часть адсорбера приводит к эжектированию газа из пристенной зоны корпуса 1, вследствие чего эффективность процесса осушки повышается как за счет равномерного насыщения слоя адсорбента по сечению корпуса 1, так и за счет повышения степени очистки газа.

Очищенный газ с оптимальной эпюрой скоростей после входной нижней решетки 8, обеспечивающий рациональный контакт с адсорбером по поперечному сечению корпуса 1, поступает в секции 4 и, проходя последовательно участки диффузоров 5 и конфузоров 6, непрерывно меняет свою скорость, что приводит к турбулизации потока и повышению массообмена, а также к перераспределению в секциях 4 давления газа. Это выравнивает гидравлическое сопротивление газа в секциях 4 и обеспечивает равномерное омывание газом всего объема адсорбента.

Если по условиям эксплуатации возникает необходимость увеличить количество очищаемого газа, поступающего в адсорбер, то тогда возрастает газовая нагрузка и, соответственно, напор газа, воздействующего на закрытое меньшее основание 13 патрубка ввода газа 10. В этом случае под воздействием возросшего напора газа на закрытое меньшее основание 13 это основание перемещается вверх вследствие того, что материал патрубка ввода газа 10 упругоэластичный, при этом перемещение осуществляется до достижения динамического равновесия между упругостью материала и величиной напора очищаемого газа. Одновременно с перемещением меньшего основания 13 растягиваются винтообразные продольно расположенные канавки 11, сохраняя свою форму в виде "ласточкина хвоста", и увеличиваются сечения выпускных окон 17, 18 и 19 прямо пропорционально на каждом горизонтальном уровне и равномерно по концентрическим окружностям 14, 15 и 16. Следовательно, в процессе изменения газовой нагрузки обеспечивается независимость получения равномерной эпюры скоростей газового потока, контактирующего с адсорбентом по всему поперечному сечению корпуса 1 адсорбера на выходе из нижней входной решетки 8.

Оригинальность предлагаемого технического решения заключается в том, что выполнение патрубка ввода газа в виде суживающегося усеченного конуса с выпускными окнами одинакового диаметра на одном горизонтальном уровне и прямо пропорционально увеличивающегося диаметра на последующих по ходу движения очищаемого газа горизонталях, которые представляют собой концентрические окружности, поддерживает оптимальное скоростное распределение газового потока по поперечному сечению корпуса адсорбера, что обеспечивает не только заданное качество очистки газа, но и уменьшение металлоемкости конструкции адсорбера.

Изобретение относится к технике очистки газов адсорбентами, а именно к газоочистному оборудованию, и может найти применение в химической, металлургической и других отраслях промышленности для очистки газовых смесей. Сущность изобретения заключается в том, что в адсорбере, включающем вертикальный корпус, разделенный перфорированными зигзагообразными перегородками на секции с образованием чередующихся в шахматном порядке конфузоров и диффузоров, верхние и нижние решетки, патрубок отвода и патрубок подвода газа, последний выполнен в виде суживающегося усеченного конуса из упругоэластичного материала. На внутренней поверхности суживающего конуса имеются винтообразные продольно расположенные канавки, причем канавки конструктивно выполнены в виде "ласточкина хвоста", при этом по направлению от большего основания патрубка подвода газа к меньшему его основанию равномерно на горизонтальном уровне между винтообразными продольно расположенными канавками размещены выпускные окна, имеющие одинаковый диаметр на одном горизонтальном уровне, и диаметр их при постоянном количестве возрастает по мере удаления от большего основания патрубка подвода газа к меньшему его основанию, кроме того, меньшее основание патрубка подвода газа заглушено упругоэластичным материалом. Изобретение позволяет повысить эффективность очистки газа как при постоянных, так и при переменных нагрузках, а также достичь более полного использования пространства, занимаемого адсорбентом в корпусе адсорбера, с обеспечением выравнивания гидравлического сопротивления в секциях, что в конечном итоге приводит к снижению металлоемкости конструкции адсорбера и повышает качество очистки газа. 5 ил.

Адсорбер, включающий вертикальный корпус, разделенный перфорированными зигзагообразными перегородками на секции с образованием чередующихся в шахматном порядке конфузоров и диффузоров, верхние и нижние решетки и патрубки отвода и подвода газа, отличающийся тем, что патрубок подвода газа представляет собой суживающийся усеченный конус из упругоэластичного материала, на внутренней поверхности которого имеются винтообразные продольно расположенные канавки, причем канавки конструктивно выполнены в виде "ласточкина хвоста", при этом по направлению от большего основания патрубка подвода газа к меньшему его основанию равномерно на горизонтальном уровне между винтообразными продольно расположенными канавками размещены выпускные окна, имеющие одинаковый диаметр на одном горизонтальном уровне и возрастающий на последующих горизонтальных уровнях по мере движения очищаемого газа от большего основания патрубка подвода газа к его меньшему основанию, кроме того, меньшее основание патрубка подвода газа заглушено упругоэластичным материалом.