СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА Российский патент 2021 года по МПК B01D53/04 B01D53/26 

Изобретение относится к области криогенной техники, а именно: к блокам комплексной очистки и осушки воздуха, и может быть использовано в воздухоразделительных установках и газозарядных средствах.

Известен способ и устройство для осушки сжатого воздуха, содержащее два адсорбера, соединенных трубопроводами с установленными на них клапанами, которые обеспечивают поочередное переключение адсорберов с режима осушки в режим регенерации, дроссель с трубопроводом подачи осушенного газа, при пониженном давлении, в регенерируемый адсорбер и влагоотделитель с влагоотводящим клапаном, открывающимся согласно ритму переключения адсорберов (заявка ФРГ N 3304722, кл. B01D 53/26).

Недостатком известного решения является то, что выброс накопившегося конденсата происходит в окружающую среду, а также при высоком давлении. Поэтому использование приведенного устройства невозможно при осушке, например, природного газа, где в конденсате могут содержаться компоненты, опасные для человеческого организма и вредно воздействующие на окружающую среду.

Известен способ и устройство для осушки сжатого газа, включающее два адсорбера, соединенных трубопроводами, содержащими клапаны, обеспечивающие переключение адсорберов с режима осушки в режим регенерации, дроссель с трубопроводом подачи осушенного газа при пониженном давлении в регенерируемый адсорбер и влагоотделитель с влагоотводящим клапаном, отличающееся тем, что в нем влагоотделитель разделен на два резервуара: резервуар высокого давления, в полости которого размещен обратный клапан, механически связанный с поплавковым устройством, и резервуар низкого давления с автономно управляемым влагоотводящим клапаном, снабженный предохранительным клапаном (Патент РФ №2165786, МПК B01D 53/26).

Устройство работает следующим образом. Влажный газ с конденсатом поступает в резервуар высокого давления влагоотделителя, где конденсат накапливается. Отделенный от конденсата влажный газ поступает в один из адсорберов, работающих поочередно: один в режиме осушки; другой в режиме регенерации. Переключение адсорберов с режима осушки в режим регенерации, по мере насыщения адсорбента влагой, обеспечивается при помощи распределительных клапанов.

Для регенерации адсорбера используется часть осушенного газа, который при пониженном давлении, за счет дросселирования дросселем, пропускается через регенерируемый адсорбер. В режиме регенерации часть сухого газа подается в адсорбер в обратном направлении. Газ, проходя через внутреннюю полость адсорбера и слой адсорбента, насыщается влагой. Достигнув верхнего фланца корпуса, имеющего температуру, отличную от температуры газа, влажный газ конденсируется на конической поверхности фланца. Капли конденсата, стекая с конической поверхности фланца, попадают на верхние слои адсорбента, проникают вглубь слоя адсорбента и впитываются зернами адсорбента.

Основным недостатком указанного адсорбера является то, что капли влаги, попадая на слой адсорбента, впитываются зернами адсорбента, что приводит к их ускоренному разрушению и сокращению срока службы всего адсорбера в целом.

Известен способ и блоки для комплексной очистки воздуха в воздухоразделительных станциях, включающее два адсорбера, соединенных трубопроводами, содержащими клапаны, обеспечивающие последовательное переключение адсорберов с режима осушки в режим регенерации. Осушка и очистка воздуха от двуокиси углерода, ацетилена и водяных паров в адсорберах происходит в результате процесса адсорбции синтетическими цеолитами марки NaX. (Герш С.Я. Глубокое охлаждение. Госэнергоиздат, 1960, часть II, с. 127, рис. 2-38; АКДС-70 М2. Альбом рисунков к техническому описанию и инструкции по эксплуатации КО 101.000.000-ТО1. РИО Упрполиграфиздат, Омск, 1985, с. 16, рис. 16-прототип).

Основными недостатками указанного способа являются то, что в процессе адсорбции выделяется энергия, при этом температура адсорбента внутри адсорбера повышается и тем самым уменьшается адсорбционная способность адсорбента - цеолита по двуокиси углерода, парам воды и другим углеводородным примесям. Кроме того, при длительной работе одного адсорбера возрастает проскоковая концентрация по двуокиси углерода, тем самым вызывая «заморозку» адсорбера и выход всего блока из строя.

Задача, на решение которой направлено предложенное изобретение, заключается в разработке способа комплексной очистки воздуха, применение которого позволит обеспечить высокие эксплуатационные характеристики блока, в частности, за счет установки теплопроводной аппаратуры (змеевика) внутри каждого адсорбера для отвода тепла и поддержания требуемой постоянной температуры цеолита, что обеспечит необходимую степень очистки воздуха от примесей, таких как: двуокись углерода, ацетилен, пары воды и др.

Решение указанной задачи достигается тем, что, в предложенном способе комплексной очистки воздуха, заключающемся в подаче очищаемого воздуха в блок очистки воздуха, содержащий корпус, входные трубопроводы для подачи осушаемого воздуха и отбросного потока, два адсорбера с входными и выходными трубопроводами, заполненные адсорбентом и соединенные между собой системой трубопроводов, при этом корпус каждого адсорбера выполняют в виде полого цилиндра с профилированными фланцами с патрубками, которые устанавливают с обоих торцов корпуса для подвода и отвода осушаемого газа, клапаны с системой управления, обеспечивающие переключение адсорберов с режима осушки в режим регенерации и обратно, дроссель с трубопроводом подачи осушенного газа в регенерируемый адсорбер, компрессор, ресивер высокого давления, и блок регенерации, согласно изобретению, в корпусе каждого адсорбера устанавливают змеевик, представляющий собой изогнутый трубопровод в виде спирали для подачи охлажденных газов отбросного потока, преимущественно, азота, и охлаждения адсорбента до его оптимальной температуры адсорбции.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 показана принципиальная схема блока комплексной очистки воздуха для реализации предложенного способа.

Предложенный способ может быть реализован при помощи блока комплексной очистки воздуха, имеющего следующую конструкцию.

Блок комплексной очистки воздуха (далее - блок) для реализации предложенного способа содержит входной трубопровод 1, два адсорбера 2, выходной патрубок 3, клапаны с системой управления 4, 5, 6, 7, 8, дроссель с трубопроводом подачи осушенного газа 9 в регенерируемый адсорбер 2, компрессор 10, ресивер высокого давления 11, делитель воздушного потока 12, змеевик 13. Указанные элементы соединены между собой при помощи трубопроводов.

Предложенный способ может быть реализован при помощи указанного блока комплексной очистки воздуха следующим образом.

Очищаемый воздух с температурой +5÷8°С при давлении 70÷200 кгс/см² предварительно подают во влагоотделитель. Из влагоотделителя воздух подают в адсорбер 2 через компрессор 10 и через ресивер высокого давления 11, через открытый клапан 4. В адсорбере 2 проводят процесс адсорбции путем пропускания воздуха через слой цеолита определенной температуры. После адсорбера 2, через открытый клапан 6, очищенный воздух направляют по технологическому назначению.

В каждом адсорбере 2 устанавливают змеевик 13. Через открытый клапан 8, охлажденный азот из отбросного потока подают в змеевик 13, установленный в адсорбере 2, и охлаждают таким образом, ранее нагретый цеолит при адсорбции воздуха до температуры +10°С, повышая тем самым его абсорбционные характеристики, и выводят после использования в атмосферу.

Во время работы одного из адсорберов на режиме очистки и осушки воздуха, в другом проводят регенерацию адсорбента, заключающуюся в выполнении последовательных операций процесса десорбции и охлаждения адсорбента.

Такой способ осушки позволяет повысить эксплуатационные характеристики блока комплексной осушки воздуха, путем увеличения адсорбционной способности цеолита, и, тем самым, обеспечить необходимую степень очистки очищаемого воздуха от примесей.

Использование предложенного технического решения позволит повысить эффективность работы всего блока комплексной очистки воздуха в целом за счет поддержания постоянной температуры адсорбента в каждом адсорбере блока.

Изобретение относится к области криогенной техники, а именно: к блокам комплексной очистки и осушки воздуха, и может быть использовано в воздухоразделительных установках и газозарядных средствах. Способ комплексной очистки воздуха заключается в подаче очищаемого воздуха в блок очистки воздуха, содержащий корпус, входные трубопроводы для подачи осушаемого воздуха и отбросного потока, два адсорбера с входными и выходными трубопроводами, заполненные адсорбентом и соединенные между собой системой трубопроводов. Корпус каждого адсорбера выполняют в виде полого цилиндра с профилированными фланцами с патрубками, которые устанавливают с обоих торцов корпуса для подвода и отвода осушаемого газа. Клапаны с системой управления обеспечивают переключение адсорберов с режима осушки в режим регенерации и обратно. В корпусе каждого адсорбера устанавливают змеевик, представляющий собой изогнутый трубопровод в виде спирали для подачи охлажденных газов отбросного потока, преимущественно азота, и охлаждения адсорбента до его оптимальной температуры адсорбции. 1 ил.

Способ комплексной очистки воздуха, заключающийся в подаче очищаемого воздуха в блок очистки воздуха, содержащий корпус, входные трубопроводы для подачи осушаемого воздуха и отбросного потока, два адсорбера с входными и выходными трубопроводами, заполненные адсорбентом и соединенные между собой системой трубопроводов, при этом корпус каждого адсорбера выполняют в виде полого цилиндра с профилированными фланцами с патрубками, которые устанавливают с обоих торцов корпуса для подвода и отвода осушаемого газа, клапаны с системой управления, обеспечивающие переключение адсорберов с режима осушки в режим регенерации и обратно, дроссель с трубопроводом подачи осушенного газа в регенерируемый адсорбер, компрессор, ресивер высокого давления, и блок регенерации, отличающийся тем, что в корпусе каждого адсорбера устанавливают змеевик, представляющий собой изогнутый трубопровод в виде спирали для подачи охлажденных газов отбросного потока, преимущественно азота, и охлаждения адсорбента до его оптимальной температуры адсорбции.