АДСОРБЕР НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ Российский патент 2017 года по МПК B01D53/02 

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

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является адсорбер непрерывного действия, включающий цилиндрический корпус, верхняя часть которого выполнена в виде коническо-цилиндрической камеры, в которой смонтирован бункер в виде опрокинутого вершиной вниз конуса с перфорированной боковой поверхностью, ситчатые тарелки со взвешенными слоями адсорбента и переточные устройства по патенту РФ №2268771 (прототип).

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

Цель изобретения - повышение степени очистки газового потока от целевого компонента и пыли за счет увеличения площади контакта адсорбента с целевым компонентом.

Это достигается тем, что в адсорбере непрерывного действия, включающем цилиндрический корпус, верхняя часть которого выполнена в виде коническо-цилиндрической камеры, в которой смонтирован бункер в виде опрокинутого вершиной вниз конуса с перфорированной боковой поверхностью, ситчатые тарелки со взвешенными слоями адсорбента и переточные устройства, в бункере, смонтированном в коническо-цилиндрической камере, с зазором относительно его боковых поверхностей, дополнительно установлена воронка, состоящая из цилиндрических поверхностей большого и малого диаметра, между которыми расположена перфорированная коническая поверхность, причем крепление воронки осуществляется по крайней мере тремя ограничительными элементами, связывающими конические поверхности бункера и воронки, и по крайней мере тремя ограничительными элементами, связывающими конические поверхности бункера и цилиндрическую поверхность малого диаметра воронки, а адсорбент выполняют шарообразной формы, в котором выполнены несквозные радиальные выемки, причем выемки имеют форму цилиндрической, конической, сферической поверхностей или любой поверхности тел вращения, например параболоид, эллипсоид.

На фиг. 1 изображен адсорбер, продольный разрез, на фиг. 2-7 - варианты выполнения формы адсорбента.

Адсорбер непрерывного действия содержит цилиндрический корпус 1, верхняя часть которого выполнена в виде коническо-цилиндрической камеры 4, в которой смонтирован бункер 5 в виде опрокинутого вершиной вниз конуса с перфорированной боковой поверхностью 6, ситчатые тарелки 2 со взвешенными слоями адсорбента и переточные устройства 3. В бункере 5, смонтированном в коническо-цилиндрической камере 4, с зазором S относительно его боковых поверхностей 6, дополнительно установлена воронка, состоящая из цилиндрических поверхностей 11 и 13 большого и малого диаметра, между которыми расположена перфорированная коническая поверхность 12, причем крепление воронки осуществляется по крайней мере тремя ограничительными элементами 15, связывающими конические поверхности бункера 6 и воронки 12, и по крайней мере тремя ограничительными элементами 14, связывающими конические поверхности бункера 6 и цилиндрическую поверхность 13 малого диаметра воронки. Зазор между коническими боковыми поверхностями бункера 6 и воронки 12 находится в оптимальном интервале величин S=(10…20) D/d см,

где D - диаметр цилиндрической части коническо-цилиндрической камеры,

d - диаметр цилиндрического корпуса адсорбера.

Боковая перфорированная поверхность 12 воронки выполнена в виде ступенчато расположенных усеченных конусов, причем нижний торец вышележащего конуса входит с зазором δ в верхний торец нижележащего конуса, а зазор δ находится в оптимальном интервале величин δ=(1,0…2,0)D₁/d₁ см,

где D₁ - диаметр цилиндрической поверхности большого диаметра воронки,

d₁ - диаметр цилиндрической поверхности малого диаметра воронки.

Форма ситчатых тарелок 2 может быть выполнена в виде вогнутой криволинейной поверхности второго порядка (например, частью эллипсоида вращения), что существенно увеличит площадь контакта сорбента и целевого компонента.

Для того чтобы перфорация боковой поверхности бункера не забивалась мелкой частью адсорбента (крошкой) или его пылью, он выполнен в виде ступенчато расположенных усеченных конусов, причем нижний торец вышележащего конуса входит с зазором в верхний торец нижележащего конуса. Образованные таким образом кольцевые щели 6 служат для прохождения газового потока в бункер, нижняя часть которого переходит в цилиндрический переток 7. В коническо-цилиндрической части корпуса по оси установлен штуцер 8, через который подается адсорбент в бункер. Нижний торец штуцера определяет высоту слоя адсорбента в бункере. Опуская или поднимая торец штуцера, можно создать в промежуточном бункере слои адсорбента различной высоты. Адсорбер снабжен штуцерами 9-11 соответственно для подачи газа, вывода очищенного газа и отвода адсорбента.

Чтобы повысить степень очистки газового потока от целевого компонента за счет увеличения площади контакта адсорбента с целевым компонентом, адсорбент выполняют шарообразной формы 16, в котором выполнены несквозные радиальные выемки, причем выемки имеют форму цилиндрической 18, конической 17, сферической 19 поверхностей или любой поверхности тел вращения, например параболоид, эллипсоид.

Адсорбер работает следующим образом.

Газовый (паровой) поток на очистку подается в нижнюю часть аппарата через штуцер 9 и проходит через все тарелки, расположенные по его высоте, на которых контактирует с адсорбентом, приводя его во взвешенное состояние. С верхней тарелки газовый поток направляется в коническо-цилиндрическую камеру 4 корпуса и через перфорированную боковую поверхность 5 бункера поступает в коническое пространство, образованное зазором S относительно боковых поверхностей 6 бункера и перфорированной конической поверхностью 12 дополнительно установленной воронки. В этой зоне движущегося плотного слоя адсорбента происходит доочистка газового потока от целевого компонента и одновременно очистка его от мелких частиц (пыли), образовавшихся в результате истирания адсорбента в условиях работы аппарата.

Очищенный газовый поток выводится из адсорбера через штуцер 10. Адсорбент из штуцера 8 поступает в бункер, в котором создается движущийся плотный слой адсорбента. Движение газового потока и адсорбента здесь противоточное. Через цилиндрический переток 7 бункера 5 адсорбент попадает на верхнюю тарелку 2, где контактирует с газовым потоком, а затем по переточным устройствам 3 перемещается на нижележащие тарелки 2. Отработанный адсорбент выводится из нижней части колонны через штуцер 11.

Предлагаемое устройство позволяет существенно повысить степень очистки газового потока от целевого компонента и пыли за счет увеличения площадей контакта движущегося адсорбента с целевым компонентом при тех же габаритных размерах колонны.

Возможно выполнение формы адсорбента (фиг. 3) в виде цилиндрического кольца, на боковых, внутренней и наружной поверхностях которого выполнена винтовая нарезка (на чертеже не показано) в противоположных направлениях.

Возможно выполнение формы адсорбента (фиг. 4) в виде шара, на поверхности которого выполнены несквозные отверстия полусферической формы (на чертеже не показано).

Возможно выполнение формы адсорбента (фиг. 5) в виде кольца, на внешней поверхности которого выполнена винтовая поверхность по типу пластинчатого шнека.

Возможно выполнение формы адсорбента (фиг. 6) в виде, по крайне мере, трехлопастного пропеллера.

Возможно выполнение формы адсорбента (фиг. 7) в виде цилиндрического кольца, к боковой поверхности которого оппозитно друг другу прикреплены две полусферические поверхности таким образом, что диаметральные плоскости полусфер совпадают соответственно с верхним и нижним основаниями цилиндрического кольца, а вершины полусферических поверхностей находятся на оси кольца и направлены навстречу друг другу, при этом выполнена перфорация как на боковой поверхности, так и на полусферических поверхностях, а пространство между боковой внутренней поверхностью перфорированного цилиндрического кольца и двумя перфорированными полусферическими поверхностями, прикрепленными к его боковой поверхности, заполнено дополнительными инертными элементами, например, в виде шариков, диаметры которых больше диаметра перфорации кольца и полусферических поверхностей.

Изобретение относится к оборудованию для проведения адсорбционных процессов в системе газ (пар) - адсорбент. Это достигается тем, что в адсорбере непрерывного действия, включающем цилиндрический корпус, верхняя часть которого выполнена в виде коническо-цилиндрической камеры, в которой смонтирован бункер в виде опрокинутого вершиной вниз конуса с перфорированной боковой поверхностью, ситчатые тарелки со взвешенными слоями адсорбента и переточные устройства, в бункере, смонтированном в коническо-цилиндрической камере, с зазором относительно его боковых поверхностей, дополнительно установлена воронка, состоящая из цилиндрических поверхностей большого и малого диаметра, между которыми расположена перфорированная коническая поверхность, причем крепление воронки осуществляется по крайней мере тремя ограничительными элементами, связывающими конические поверхности бункера и воронки, и по крайней мере тремя ограничительными элементами, связывающими конические поверхности бункера и цилиндрическую поверхность малого диаметра воронки, а адсорбент выполняют шарообразной формы, в котором выполнены несквозные радиальные выемки, причем выемки имеют форму цилиндрической, конической, сферической поверхностей или любой поверхности тел вращения, например параболоид, эллипсоид. Изобретение позволяет повысить степень очистки газового потока от целевого компонента и пыли за счет увеличения площади контакта адсорбента с целевым компонентом. 7 ил.

Адсорбер непрерывного действия, включающий цилиндрический корпус, верхняя часть которого выполнена в виде коническо-цилиндрической камеры, в которой смонтирован бункер в виде опрокинутого вершиной вниз конуса с перфорированной боковой поверхностью, ситчатые тарелки со взвешенными слоями адсорбента и переточные устройства, а в бункере, смонтированном в коническо-цилиндрической камере, с зазором относительно его боковых поверхностей, дополнительно установлена воронка, состоящая из цилиндрических поверхностей большого и малого диаметра, между которыми расположена перфорированная коническая поверхность, причем крепление воронки осуществляется по крайней мере тремя ограничительными элементами, связывающими конические поверхности бункера и воронки, и по крайней мере тремя ограничительными элементами, связывающими конические поверхности бункера и цилиндрическую поверхность малого диаметра воронки, причем зазор между коническими боковыми поверхностями бункера и воронки находится в оптимальном интервале величин S=(10…20)D/d см,

где D - диаметр цилиндрической части коническо-цилиндрической камеры,

d - диаметр цилиндрического корпуса адсорбера,

а боковая перфорированная поверхность воронки выполнена в виде ступенчато расположенных усеченных конусов, причем нижний торец вышележащего конуса входит с зазором δ в верхний торец нижележащего конуса, причем зазором δ находится в оптимальном интервале величин δ=(1,0…2,0) D₁/d₁ см,

где D₁ - диаметр цилиндрической поверхности большого диаметра воронки,

d₁ - диаметр цилиндрической поверхности малого диаметра воронки,

при этом форма ситчатых тарелок является вогнутой криволинейной поверхностью второго порядка, отличающийся тем, что адсорбент выполнен в виде цилиндрического кольца, к боковой поверхности которого оппозитно друг другу прикреплены две полусферические поверхности таким образом, что диаметральные плоскости полусфер совпадают соответственно с верхним и нижним основаниями цилиндрического кольца, а вершины полусферических поверхностей находятся на оси кольца и направлены навстречу друг другу, при этом выполнена перфорация как на боковой поверхности, так и на полусферических поверхностях, а пространство между боковой внутренней поверхностью перфорированного цилиндрического кольца и двумя перфорированными полусферическими поверхностями, прикрепленными к его боковой поверхности, заполнено дополнительными инертными элементами, например, в виде шариков, диаметры которых больше диаметра перфорации кольца и полусферических поверхностей.