КОЛЬЦЕВОЙ АДСОРБЕР Российский патент 2018 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 патенту РФ №2440177, B01D 53/02.

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

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

Это достигается тем, что в кольцевом адсорбере, содержащем цилиндрический корпус с крышкой и днищем, выполненными эллиптической формы, причем в крышке смонтированы загрузочный и смотровой люки, причем загрузочный люк соединен с бункером-компенсатором, расположенным в крышке, а штуцер для подачи исходной смеси, сушильного и охлаждающего воздуха расположен в нижней части корпуса, в которой закреплены опоры для базы под внешний и внутренний перфорированные цилиндры, штуцер для отвода паров и конденсата при десорбции и для подачи воды расположен в днище, в котором закреплен штуцер для отвода очищенного газа и отработанного воздуха и для подачи водяного пара, причем он закреплен через коллектор, имеющий два канала, причем в одном из которых расположена заслонка для процесса десорбции, с барботером, барботер выполнен тороидальной формы по всей высоте перфорированных цилиндров, а штуцер для предохранительного клапана установлен в верхней части корпуса, а процесс адсорбции и десорбции протекает при следующих оптимальных соотношениях составляющих аппарат элементов: коэффициент перфорации тороидальной поверхности барботера лежит в оптимальном интервале величин: К=0,5…0,9; отношение высоты Н цилиндрической части корпуса к его диаметру D находится в оптимальном соотношении величин: H/D=2,0…2,5; отношение высоты Н цилиндрической части корпуса к толщине S его стенки находится в оптимальном соотношении величин: H/S=580…875, при этом 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, адсорбент выполнен в виде по крайней мере трех коаксиально расположенных полусферических поверхностей, соединенных между собой с зазором посредством крепежного элемента через осесимметрично расположенные простановочные элементы в виде колец, а между полусферическими поверхностями закреплены на простановочных элементах гофрированные элементы, имеющие форму образующей поверхности, эквидистантную полусферическим поверхностям, или простановочные элементы в адсорбенте выполнены в виде цилиндрических винтовых пружин.

На фиг. 1 изображен адсорбер, фронтальный разрез, на фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1, на фиг. 3 - форма адсорбента.

Кольцевой адсорбер содержит цилиндрический корпус 4 с крышкой 7 и днищем 15 эллиптической формы. В крышке 7 смонтированы загрузочный люк 9, смотровой люк 8. Загрузочный люк 9 соединен с бункером-компенсатором 10, расположенным в крышке 7. Штуцер 2 для подачи исходной смеси, сушильного и охлаждающего воздуха расположен в нижней части корпуса 4, в которой закреплены опоры 3 для базы 13 под внешний 5 и внутренний 6 перфорированные цилиндры. Выгрузка отработанного адсорбента 12 осуществляется через разгрузочный люк 14, установленный в нижней части корпуса 4, который закреплен в по меньшей мере трех установочных лапах 1 с опорными пластинами 18. Штуцер 17 для отвода паров и конденсата при десорбции и для подачи воды расположен в днище 15, в котором закреплен штуцер 16 для отвода очищенного газа и отработанного воздуха и для подачи водяного пара. Штуцер 16 закреплен через коллектор, имеющий два канала, причем в одном из которых расположена заслонка для процесса десорбции, с барботером (на чертеже не показано), выполненным тороидальной формы по всей высоте перфорированных цилиндров 5 и 6. Штуцер 11 для предохранительного клапана установлен в верхней части корпуса 4.

Процесс адсорбции и десорбции протекает при следующих оптимальных соотношениях составляющих аппарат элементов: коэффициент перфорации тороидальной поверхности барботера лежит в оптимальном интервале величин: К=0,5…0,9; отношение высоты Н цилиндрической части корпуса к его диаметру D находится в оптимальном соотношении величин: H/D=2,0…2,5; отношение высоты Н цилиндрической части корпуса к толщине S его стенки находится в оптимальном соотношении величин: H/S=580…875.

Адсорбент 12 (фиг. 3) 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. Адсорбент может быть выполнен в виде перфорированных цилиндрических колец, с одной стороны которых жестко прикреплено перфорированное круглое основание, а с другой имеется перфорированная круглая крышка (на чертеже не показано), а полость перфорированных цилиндрических колец заполнена шаровыми элементами, выполненными из активных углей, например марок БАУ, АР-А, СКТ-3. Адсорбент 12 может быть выполнен из пористых полимерных материалов, стекла, пористой резины, композиционных материалов, древесины, нержавеющей стали, титановых сплавов, благородных металлов.

Чтобы повысить степень очистки газового потока от целевого компонента за счет увеличения площади контакта адсорбента с целевым компонентом, адсорбент 12 по форме (фиг. 3) выполнен в виде по крайней мере трех коаксиально расположенных полусферических поверхностей 19, 20, 21, соединенных между собой с зазором посредством крепежного элемента, например в виде болта 22 с гайкой 23, через осесимметрично расположенные простановочные элементы в виде колец 24, 25, а между полусферическими поверхностями закреплены на простановочных элементах гофрированные элементы 26, 27, имеющие форму образующей поверхности, эквидистантную полусферическим поверхностям, или простановочные элементы в адсорбенте выполнены в виде цилиндрических винтовых пружин (на чертеже не показано).

Полусферические поверхности 19, 20, 21 в адсорбенте выполнены перфорированными. Гофрированные элементы 26, 27 в адсорбенте выполнены перфорированными.

Кольцевой адсорбер работает следующим образом.

Газовый (паровой) поток на очистку подается в нижнюю часть аппарата через штуцер 2 для подачи исходной смеси через распределительную сетку (на чертеже не показано). Очищенный газовый поток выводится из адсорбера через штуцер 16. Адсорбент 12 загружается через загрузочный люк 9, а отработанный адсорбент 12 удаляется через разгрузочный люк 14. Десорбция осуществляется путем подачи через штуцер 16 водяного пара к барботеру, имеющему перфорированную тороидальную поверхность для более равномерного протекания процесса десорбции по всей высоте перфорированных цилиндров 5 и 6. Штуцер 17 предусмотрен для отвода паров при десорбции, а в штуцер 11 устанавливается предохранительный клапан для безаварийного протекания процесса. В качестве адсорбента могут применяться активные угли марок БАУ, АР-А, СКТ-3 и др.

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

Изобретение откосится к оборудованию для проведения адсорбционных процессов в системе газ (пар) - адсорбент. Технический результат - повышение степени очистки газового потока от целевого компонента за счет увеличения площади контакта адсорбента с целевым компонентом. Это достигается тем, что в кольцевом адсорбере, содержащем цилиндрический корпус с крышкой и днищем, выполненными эллиптической формы, причем в крышке смонтированы загрузочный и смотровой люки, причем загрузочный люк соединен с бункером-компенсатором, расположенным в крышке, а штуцер для подачи исходной смеси, сушильного и охлаждающего воздуха расположен в нижней части корпуса, в которой закреплены опоры для базы под внешний и внутренний перфорированные цилиндры, штуцер для отвода паров и конденсата при десорбции и для подачи воды расположен в днище, в котором закреплен штуцер для отвода очищенного газа и отработанного воздуха и для подачи водяного пара, причем он закреплен через коллектор, имеющий два канала, причем в одном из которых расположена заслонка для процесса десорбции, с барботером, барботер выполнен тороидальной формы по всей высоте перфорированных цилиндров, а штуцер для предохранительного клапана установлен в верхней части корпуса, а процесс адсорбции и десорбции протекает при следующих оптимальных соотношениях составляющих аппарат элементов: коэффициент перфорации тороидальной поверхности барботера лежит в оптимальном интервале величин: К=0,5…0,9; отношение высоты Н цилиндрической части корпуса к его диаметру D находится в оптимальном соотношении величин: H/D=2,0…2,5; отношение высоты Н цилиндрической части корпуса к толщине S его стенки находится в оптимальном соотношении величин: H/S=580…875, при этом 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, адсорбент выполнен в виде по крайней мере трех коаксиально расположенных полусферических поверхностей, соединенных между собой с зазором посредством крепежного элемента через осесимметрично расположенные простановочные элементы в виде колец, а между полусферическими поверхностями закреплены на простановочных элементах гофрированные элементы, имеющие форму образующей поверхности, эквидистантную полусферическим поверхностям, или простановочные элементы в адсорбенте выполнены в виде цилиндрических винтовых пружин. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Кольцевой адсорбер, содержащий цилиндрический корпус с крышкой и днищем, выполненными эллиптической формы, причем в крышке смонтированы загрузочный и смотровой люки, причем загрузочный люк соединен с бункером-компенсатором, расположенным в крышке, а штуцер для подачи исходной смеси, сушильного и охлаждающего воздуха расположен в нижней части корпуса, в которой закреплены опоры для базы под внешний и внутренний перфорированные цилиндры, причем выгрузка отработанного адсорбента осуществляется через разгрузочный люк, установленный в нижней части корпуса, который закреплен в по меньшей мере трех установочных лапах, а штуцер для отвода паров и конденсата при десорбции и для подачи воды расположен в днище, в котором закреплен штуцер для отвода очищенного газа и отработанного воздуха и для подачи водяного пара, причем он закреплен через коллектор, имеющий два канала, причем в одном из которых расположена заслонка для процесса десорбции, с барботером, барботер выполнен тороидальной формы по всей высоте перфорированных цилиндров, а штуцер для предохранительного клапана установлен в верхней части корпуса, процесс адсорбции и десорбции протекает при следующих оптимальных соотношениях составляющих аппарат элементов: коэффициент перфорации тороидальной поверхности барботера лежит в оптимальном интервале величин: К=0,5…0,9; отношение высоты Н цилиндрической части корпуса к его диаметру D находится в оптимальном соотношении величин: H/D=2,0…2,5; отношение высоты Н цилиндрической части корпуса к толщине S его стенки находится в оптимальном соотношении величин: H/S=580…875; 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, отличающийся тем, что адсорбент выполнен в виде по крайней мере трех коаксиально расположенных полусферических поверхностей, соединенных между собой с зазором посредством крепежного элемента через осесимметрично расположенные простановочные элементы в виде колец, а между полусферическими поверхностями закреплены на простановочных элементах гофрированные элементы, имеющие форму образующей поверхности, эквидистантную полусферическим поверхностям, или простановочные элементы в адсорбенте выполнены в виде цилиндрических винтовых пружин.

2. Кольцевой адсорбер по п. 1, отличающийся тем, что полусферические поверхности в адсорбенте выполнены перфорированными.

3. Кольцевой адсорбер по п. 1, отличающийся тем, что гофрированные элементы в адсорбенте выполнены перфорированными.