УСТАНОВКА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ АЗОТОВОДОРОДНОЙ ЗАЩИТНОЙ АТМОСФЕРЫ Российский патент 2003 года по МПК B01D53/00 C01B3/50 

Изобретение относится к конструкции оборудования для приготовления защитной атмосферы, применяемой в производстве листового стекла, машиностроении, термообработке металлов и других отраслях.

Известна установка для очистки газа по авторскому свидетельству 889064, МКИ В 01 D 53/04.

Недостатками данной установки являются большие энергетические затраты и сложность изготовления оборудования.

Ближайшим аналогом предлагаемого изобретения по технической сущности и достигаемому результату является установка для приготовления азотоводородных защитных атмосфер по авторскому свидетельству 1604457, МКИ 5 В 01 J 7/00.

Установка содержит камеру сгорания, испаритель конденсата, аппарат конверсии оксида углерода, водяной холодильник, каплеотделитель, три адсорбера, вакуумный насос, конденсатную систему.

Недостатком данной установки является неравномерное распределение газового потока по сечению адсорбера как при поступлении газовой смеси на очистку, так и очищенной защитной атмосферы, поступающей на продувку адсорбента во время его вакуумно-продувочной регенерации. Кроме того, не используется эффект снижения температуры адсорбента при его регенерации.

Установка для приготовления азотоводородной защитной атмосферы содержит камеру сгорания, испаритель конденсата, аппарат конверсии оксида углерода, трубчатый холодильник, каплеоотделитель, адсорбер и вакуумный насос.

Для повышения эффективности работы установки в адсорбере дополнительно устанавливаются две конусообразные корзины, заполненные металлическими кольцами, причем на входе газовой смеси корзина устанавливается конусом навстречу потоку, а на выходе - навстречу продувочному газу.

Сжатый воздух и природный газ в соотношении от 6:1 до 9,8:1 поступают в камеру сгорания 1, где на огнеупорной насадке проходит воздушная высокотемпературная конверсия газа. Из камеры продукты сгорания с температурой 600^oС поступают в испаритель 2, туда же подается конденсат. Насыщенные влагой продукты сгорания при температуре 180-220^oС поступают в аппарат низкотемпературной конверсии оксида углерода 3, где оксид углерода взаимодействует с парами воды на поверхности катализатора, превращается в диоксид углерода и водород. Затем газовая смесь охлаждается проточной водой в трубчатом холодильнике 4 до температуры 25-30^oС, где избыток водяных паров конденсируется и через каплеоотделитель 5 поступает в конденсатную систему 6.

Охлажденная газовая смесь поступает в блок 7 адсорбционной очистки от диоксида углерода и остаточной влаги. Блок состоит из трех адсорберов. В каждый адсорбер устанавливаются две конусообразные корзины 8, заполненные металлическими кольцами. На входе газовой смеси корзина устанавливается конусом навстречу потоку, а на выходе - навстречу продувочному газу. Пространство между корзинами заполняется цеолитом.

Блок работает в следующей последовательности: в одном адсорбере идет очистка газовой смеси, другой находится на регенерации, которая осуществляется путем его продувки очищенной защитной атмосферой с одновременной откачкой вакуумным насосом 9, причем продувка осуществляется противотоком основного потока, в третьем идет выравнивание давления после регенерации.

Переключение адсорберов осуществляется автоматически по заранее заданной циклограмме.

Такое расположение корзин позволяет равномерно распределять по сечению адсорбера поток газовой смеси, поступающей в адсорбер на очистку, и поток защитной атмосферы, поступающей на продувку при регенерации цеолита, ликвидируя "мертвые" зоны, не охваченные потоками газа.

Корзина, установленная на входе газовой смеси, идущей на очистку, кроме равномерного распределения потока выполняет роль дополнительного холодильника газовой смеси и отделителя капельной влаги перед адсорбционной очисткой. Известно, что адсорбция молекул диоксида углерода и влаги из потока газовой смеси сопровождается выделением тепла, а регенерация - поглощением тепла.

При регенерации насыщенного адсорбента продувкой очищенным газом с вакуумированием идет активное поглощение тепла. При этом наряду с охлаждением адсорбента охлаждается продувочный газ до температуры значительно ниже температуры газовой смеси, выступающей на очистку. Затем продувочный газ проходит через корзину, заполненную металлическими кольцами, охлаждая их, и удаляется вакуумным насосом.

Аккумулированное "отрицательное" тепло полезно используется для снижения температуры газовой смеси, поступающей в адсорбер при его работе в цикле адсорбции. А разветвленная поверхность колец способствует конденсации и отделению влаги из охлажденной газовой смеси, что, в свою очередь, повышает активность абсорбента по очистке газовой смеси от двуокиси углерода.

На чертеже представлена схема установки.

Установка состоит из камеры сгорания 1, испарителя 2, конвертора оксида углерода 3, трубчатого водяного холодильника 4, каплеотделителя 5, конденсатной системы 6, блока адсорбционной очистки 7, конусообразных корзин 8, вакуумного насоса 9.

Эффективность заполнителей установки на входе и выходе адсорбера корзин, заполненных металлическими кольцами, была проверена на промышленной установке ОАО "СИС" производительностью 400 нм³/ч азотоводородной смеси. Были определены оптимальные размеры корзин, удельная поверхность колец, обеспечивающих равномерное распределение газового потока по сечению адсорбера. Корзина, установленная на входе в адсорбер, дополнительно обеспечивала охлаждение и конденсацию воды из газовой смеси, поступающей на очистку от диоксида углерода и паров воды, что позволило повысить активность адсорбента по очистке от диоксида углерода.

Остаточная концентрация диоксида углерода на выходе из адсорберов снизилась с 0,02 до 0,005% по объему.

Изобретение относится к конструкции оборудования для приготовления защитной атмосферы. Установка для приготовления азотоводородной защитной атмосферы содержит камеру сгорания, испаритель конденсата, аппарат конверсии оксида углерода, трубчатый холодильник, каплеотделитель, адсорбер и вакуумный насос. В адсорберах установки на входе и выходе устанавливают конусообразные корзины, заполненные металлическими кольцами, а пространство между ними заполняют адсорбентом. На входе низовой смеси, поступающей в адсорбер на очистку, корзину устанавливают конусом навстречу потоку, а на выходе из адсорбера - навстречу продувочному газу, подаваемому противоточно при регенерации адсорбента. Изобретение позволяет повысить эффективность работы установки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Установка для приготовления азотоводородной защитной атмосферы, содержащая камеру сгорания, испаритель конденсата, аппарат конверсии оксида углерода, трубчатый холодильник, каплеотделитель, адсорбер, вакуумный насос, отличающаяся тем, что в адсорбере на входе и выходе устанавливают конусообразные корзины, заполненные металлическими кольцами, а пространство между ними заполняют адсорбентом. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что на входе газовой смеси корзину устанавливают конусом навстречу потоку, а на выходе - навстречу продувочному газу.