ВЕРТИКАЛЬНЫЙ АДСОРБЕР Российский патент 2009 года по МПК B01D53/02 

Изобретение относится к оборудованию для проведения адсорбционных процессов в системе газ (пар) - адсорбент.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является адсорбер, содержащий корпус с крышкой и днищем и расположенный между ними слой адсорбента по а.с. СССР №516415, B01D 53/02 от 23.01.74.

Недостатком известного адсорбера является то, что он не обеспечивает высокой степени очистки газового потока от целевого компонента.

Технический результат - повышение степени очистки газового потока от целевого компонента за счет увеличения площади контакта адсорбента с целевым компонентом.

Это достигается тем, что в вертикальном адсорбере, содержащем цилиндрический корпус с крышкой и днищем, в крышке смонтированы загрузочный люк, штуцер для подачи исходной смеси с распределительной сеткой, штуцер для отвода паров при десорбции и штуцер для предохранительного клапана, причем в месте стыка крышки и корпуса предусмотрено кольцо жесткости, а в средней части корпуса на опорном кольце установлены балки с опорами, поддерживающие колосниковую решетку, на которой уложен слой гравия, причем слой адсорбента расположен между слоем гравия и сеткой, на которой расположены грузы для предотвращения уноса адсорбента при десорбции, а выгрузка отработанного адсорбента осуществляется через разгрузочный люк, установленный в корпусе, а в днище смонтирован барботер и смотровой люк со штуцером для отвода конденсата и подачи воды, барботер выполнен тороидальной формы и закрепленный на конической поверхности днища посредством распорок, причем коэффициент перфорации тороидальной поверхности барботера лежит в оптимальном интервале величин К=0,5…0,9, а штуцер для отвода очищенного газа расположен на конической поверхности днища, при этом процесс адсорбции и десорбции протекает при следующих оптимальных соотношениях составляющих аппарат элементов отношение высоты Н цилиндрической части корпуса к его диаметру D находится в оптимальном соотношении величин H/D=0,73…1,1; отношение высоты Н цилиндрической части корпуса к толщине S его стенки находится в оптимальном соотношении величин H/S=220…275; отношение высоты слоя адсорбента H₁ к высоте Н цилиндрической части корпуса находится в оптимальном соотношении величин H₁/H=0,22…0,55; отношение высоты слоя адсорбента H₁ к высоте Н₂ слоя гравия находится в оптимальном соотношении величин H₁/H₂=5,0…12,0, а адсорбент выполнен по форме в виде шариков, а также сплошных или полых цилиндров, зерен произвольной поверхности, получающейся в процессе его изготовления, а также в виде коротких отрезков тонкостенных трубок или колец равного размера по высоте и диаметру 8, 12, 25 мм.

На фиг.1 изображен фронтальный разрез адсорбера, на фиг.2 - адсорбент, выполненный в форме полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка, на фиг.3 - адсорбент, выполненный в форме цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка, на фиг.4 - разрез Б-Б фиг.3, где прорезана винтовая канавка, имеющая в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа «седла Берля» или седла «Инталлокс».

Вертикальный адсорбер содержит цилиндрический корпус 12 с коническими крышкой 9 и днищем 21. В крышке 9 смонтированы загрузочный люк 4, штуцер 5 для подачи исходной смеси, сушильного и охлаждающего воздуха через распределительную сетку 6, штуцер 7 для отвода паров при десорбции и штуцер 8 для предохранительного клапана. В месте стыка крышки 9 и корпуса 12 предусмотрено кольцо жесткости 11. В средней части корпуса 12 на опорном кольце 14 установлены балки 17 с опорами 22, поддерживающие колосниковую решетку 15, на которой уложен слой гравия 1. Слой адсорбента 13 расположен между слоем гравия 1 и сеткой 3, на которой расположены грузы 10 для предотвращения уноса адсорбента при десорбции. Выгрузка отработанного адсорбента 13 осуществляется через разгрузочный люк 2, установленный в корпусе. В днище 21 смонтирован смотровой люк 18 со штуцером 19 для отвода конденсата и подачи воды, а также барботер 20 со штуцером 23 для подачи водяного пара через барботер. Барботер выполнен тороидальной формы и закреплен на конической поверхности днища 21 посредством распорок. Коэффициент перфорации тороидальной поверхности барботера лежит в оптимальном интервале величин К=0,5…0,9. Штуцер 16 для отвода очищенного газа расположен на конической поверхности днища 21.

Процесс адсорбции и десорбции протекает при следующих оптимальных соотношениях составляющих аппарат элементов: отношение высоты Н цилиндрической части корпуса к его диаметру D находится в оптимальном соотношении величин H/D=0,73…1,1; отношение высоты Н цилиндрической части корпуса к толщине S его стенки находится в оптимальном соотношении величин H/S=220…275; отношение высоты слоя адсорбента H₁ к высоте Н цилиндрической части корпуса находится в оптимальном соотношении величин H₁/H=0,22…0,55; отношение высоты слоя адсорбента H₁ к высоте Н₂ слоя гравия находится в оптимальном соотношении величин H₁/H₂=5,0…12,0.

Адсорбент 13 выполнен по форме в виде шариков, а также сплошных или полых цилиндров, зерен произвольной поверхности, получающейся в процессе его изготовления, а также в виде коротких отрезков тонкостенных трубок или колец равного размера по высоте и диаметру 8, 12, 25 мм.

Чтобы повысить степень очистки газового потока от целевого компонента за счет увеличения площади контакта адсорбента с целевым компонентом, адсорбент 13 по форме может быть выполнен в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка (фиг.2), или в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка, имеющая в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа «седла Берля» или седла «Инталлокс» (фиг.4). Адсорбент 13 может быть выполнен в виде цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка (фиг.3). Адсорбент 13 может быть выполнен в виде цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка, имеющая в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа «седла Берля» или седла «Инталлокс» (фиг.4). Адсорбент 13 может быть выполнен в виде тороидальных колец (не показано). Адсорбент 13 может быть выполнен в виде тороидальных колец, имеющих профиль типа «седла Берля» или седла «Инталлокс» (не показано).

Адсорбер работает следующим образом.

Газовый (паровой) поток на очистку подается в верхнюю часть аппарата через штуцер 5 для подачи исходной смеси через распределительную сетку 6. Очищенный газовый поток выводится из адсорбера через штуцер 16. Адсорбент загружается через загрузочный люк 4, а отработанный адсорбент удаляется через разгрузочный люк 2. Десорбция осуществляется путем подачи через штуцер 23 водяного пара к барботеру 20, имеющему перфорированную тороидальную поверхность для более равномерного протекания процесса десорбции. Штуцер 7 предусмотрен для отвода паров при десорбции, а в штуцер 8 устанавливается предохранительный клапан для безаварийного протекания процесса.

Предлагаемое устройство позволяет существенно повысить степень очистки газового потока от целевого компонента и может применяться также в рекуперационных установках производительностью до 30000 м³/час.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Вертикальный адсорбер содержит цилиндрический корпус 12 с коническими крышкой 9 и днищем 21. В крышке 9 смонтированы загрузочный люк 4, штуцер 5 для подачи исходной смеси с распределительной сеткой 6, штуцер 7 для отвода паров при десорбции и штуцер 8 для предохранительного клапана. В месте стыка крышки 9 и корпуса 12 предусмотрено кольцо жесткости 11. Балки 17 с опорами 22 поддерживают колосниковую решетку 15, слой гравия 1 и слой адсорбента 13. На сетке 3 расположены грузы 10 для предотвращения уноса адсорбента при десорбции. Выгрузка отработанного адсорбента 13 осуществляется через разгрузочный люк 2. В днище 21 смонтированы барботер 20 тороидальной формы и смотровой люк 18 со штуцером 19 для отвода конденсата и подачи воды. Адсорбент 13 выполнен по форме в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка; цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка; или в виде тороидальных колец. Технический результат: повышение степени очистки газового потока от целевого компонента и пыли за счет увеличения площади контакта адсорбента с целевым компонентом. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Вертикальный адсорбер, содержащий цилиндрический корпус с коническими крышкой и днищем, в крышке смонтированы загрузочный люк, штуцер для подачи исходной смеси с распределительной сеткой, штуцер для отвода паров при десорбции и штуцер для предохранительного клапана, причем в месте стыка крышки и корпуса предусмотрено кольцо жесткости, а в средней части корпуса на опорном кольце установлены балки с опорами, поддерживающие колосниковую решетку, на которой уложен слой гравия, причем слой адсорбента расположен между слоем гравия и сеткой, на которой расположены грузы для предотвращения уноса адсорбента при десорбции, выгрузка отработанного адсорбента осуществляется через разгрузочный люк, установленный в корпусе, а в днище смонтирован барботер тороидальной формы, закрепленный на конической поверхности днища, и смотровой люк со штуцером для отвода конденсата и подачи воды, отличающийся тем, что коэффициент перфорации тороидальной поверхности барботера лежит в оптимальном интервале величин К=0,5…0,9, штуцер для отвода очищенного газа расположен на конической поверхности днища, при этом процесс адсорбции и десорбции протекает при следующих оптимальных соотношениях составляющих аппарат элементов: отношение высоты Н цилиндрической части корпуса к его диаметру D находится в оптимальном соотношении величин H/D=0,73…1,1; отношение высоты Н цилиндрической части корпуса к толщине S его стенки находится в оптимальном соотношении величин H/S=220…275; отношение высоты слоя адсорбента H₁ к высоте Н цилиндрической части корпуса находится в оптимальном соотношении величин: H₁/H=0,22…0,55; отношение высоты слоя адсорбента H₁ к высоте Н₂ слоя гравия находится в оптимальном соотношении величин: H₁/H₂=5,0…12,0, причем адсорбент выполнен по форме в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка, или цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка или в виде тороидальных колец.

2. Вертикальный адсорбер по п.1, отличающийся тем, что винтовая канавка имеет в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа «седла Берля» или седла «Инталлокс».

3. Вертикальный адсорбер по п.1, отличающийся тем, что тороидальные кольца имеют профиль типа «седла Берля» или седла «Инталлокс».