Адсорбер Советский патент 1985 года по МПК B01D53/04 

СП)

оэ

00 CD О9 ИзобЕ)етение относится к конструкции адсорбционных аппаратов и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Известен адсорбер, включающий корпус, внутри которого на опорной решетке размещен слой адсорбента, центральную трубу для ввода газа, нижний торец которой расположен нижй решетки 1 }. Недостатком известного устройства является то, что нет контроля температуры слоя по его высоте в процесс регенерации. Известен также адсорбер, включающий вертикальный цилиндрический корпус, верхнюю и нижнюю перфорированные решетки, между которыми разм щена перфорированная центральная труба для ввода газа с поршнем, ycTa позленным с возможностью вертикального перемещения u2j. Недостаток известного адсорбера в том, что процесс десорбции протек ет; медленно из-за неравномерного прогрева всего.слоя адсорбента и от сутствия контроля температуры слоя по его высоте в процессе регенерации Цель изобретения - интенсификаци процесса десорбции паров воды из адсорбента за счет перераспределения потока газа-теплоносителя по длине слоя адсорбента. Поставленная цель достигается тем, что адсорбер, включающий вертикальный цилиндрический корпус, верхнюю и нижнюю перфорированные решетки между которыми размещена перфорированная центральная труба для ввода газа с поршнем, установленным с возможностью вертикального перемещения, адсорбер снабжен термопарами расположенными в слое адсорбента параллельно перфорированной централь ной трубе, и соединенным с поршнем устройством для отсчета перемещения поршня, при этом верхняя перфорированная решетка выполнена с уменьшаю щимся от центра к периферии размером перфорации, а центральная труба с увеличивающимсй размером перфорации сверху вниз. На чертеже схематически изображе адсорбер, продольньй разрез. Адсорбер В1слючает вертикальньй цилиндрический корпус 1, на опорной перфорированной решетке 2 которого размещен слой адсорбента (цеолита) 1 3 ентральная труба 4 опирается на ешетку 2J высота трубы равна высоте лоя. В корпусе 1 над слоем установена перфорированная решетка 5. В сеедине кольца слоя адсорбента ввеен вертикальный карман 6 для термопар. В центральной трубе 4 установлен поршень 7, плотно перекрывающий поперечное сечение трубы 4. Поршень 7 может перемещаться в вертикальном направлении. Центральная труба 4 выполнена перфорированной. В кармане 6 размещены спаи термопар 8-13, зафиксированные относительно верхнего торца слоя. Поршень 7 снабжен устройством 14 перемещения поршня и устройством 15 отсчета величины перемещения поршня относительно верхнего торца слоя адсорбента, причем расстояние межд.у отметками 8-9, 9-10,..., 12 -13 на устройстве отсчета раганы расстоянию между спаями термопар 8-9, 9-10,.,., 12-13 соответственно. Это позволяет установить верхний торец поршня 7 строго в заданное сечение по длине слоя адсорбента. Длина поршня 7 вьшолнена такой, чтобы на стадии адсорбции верхний ;горец поршня упирался в перфорированIную решетку 5, а нижний находился ниже .уплотнителя 16 поршня 7 в днище корпуса 1 адсорбера. Это обеспечивает равномерное распределение газового потока по сечению слоя на стадии адсорбции, подачу газа-теплоносителя на верхний торец слоя цеолита в начале процесса десорбции и герметич- . ность адсорбера в целом. Патрубок 17 ввода осушаемого газа выполнен в нижней части корпуса 1, а патрубки вывода 18 осушенного газа и ввода 19 газа-теплоносителя - в верхней части корпуса. В адсорбера предусмотрен отражатель 20 газа-теп-. лоносителя, а в нижней части корпуса 1 - экран 21 , заш 1щающий уплотнитель 16 от теплового воздействия тазового потока на стадии регенерации. Дополнительно уплотнитель 16 ... может охлаждаться водой. Поршень 7 выполнен из двух одинаковых по длине частей, соединенных между собой штифтами, и третьей нижней части. Верхняя часть металлическая, из термостойкой стали (как и центральная труба 4), средняя из т.ермостойкой при температуре свьш1е

200°С пластмассы и нижняя часть металлическая, из нержавеющей стали типа ОХ18Н10Т. Из указаннойч марки стали выполнены также все остальные металлические элементы конструкции 5 адсорбера. Вьтолнение средней части поршня 7 из пластмассы, имеющей низкую теплопроводность, предотвращает тепловой поток в нижнюю часть адсорбера и, таким образом, уменьшаетЮ тепловые потери.на стадии регенерации. Верхняя металлическая часть поршня при этом является аккумулятором и дополнительным источником тепла в слое адсорбента. Вьтолнение 15 ижней части поршня металлической связано с пбвьшением ее механической прочности.

Из-за значительной длины слоя в нем образуется большой температурный 20 градиент по ходу газа-теплоносителя. Насьпценный парами воды газ-теплоно-, ситель охлаждается в последующих слоях, часть воды конденсируется и конденсированная влага тут же адсорбиру-25 ется цеолитом, дополнительно насыщая эти слои влагой.

Экспериментально установлено, что при расчетной мощности воздухоподогревателя (при использовании воздуха 30 в качестве газа-теплоносителя) в таких слоях устанавливается стационарное теш1овое поле (квазистационарное состояние процесса разогрева слоя адсорбента),. выражающееся в наличии 35 на кривой разогрева слоя прямолинейного горизонтального участка. Это объясняется тем, что все тепло, подводимое к слою, расходуется на . десорбцию влаги из адсорбента. Для 40 пбвышения температуры слоя по известной схеме продувки (в адсорбере-прототипе) требуется увеличение мощности воздухоподогревателя и изменение режима продувки (увеличение 45 количества подаваемого газа-теплоно сителя), что приводит к неоправданным энергозатратам и не всегда возможно с точки зрения аэродинамики процесса продувки конкретного ад- 50

сорбента. При сохранении параметров родувки (расход и температура газаеплоносителя) существенное колиество тепла, особенно в больших адорберах-регенераторах, несмотря .55 а наличие теплоизоляции теряется окружающую среду на пути между ходом газа-теплоносителя в адсорбер

и сечением слоя со стационарным тепловым полем, что приводит к значительному времени существования этого поля и соответственно увеличению продолжительности процесса регенерации и энергозатрат на его проведение.

Предлагаемая конструкция адсорбера позволяет сократить продолжительность существования стационарных тепловых полей в слое адсорбента на 80-85% за счет перераспределения потока газа-теплоносителя по длине слоя адсорбента.

Предлагаемый адсорбер работает следующим образом.

На стадии регенерации цеолита газ-теплоноситель с температурой ;400°С на входе в слой адсорбента 3 и контролируемой термопарой подают в адсорберу через патрубок 19. Пред варительно поршень 7 устанавливают в положение, при котором его верхний торец упирается в решетку 5. Газтеплоноситель, пройдя отражатель 20 и перфорированную решетку 5, равномерно поступает в верхний торец слоя цеолита, отдает последнему свое тепло, пронизьгеает слой и покидает адсорбер через патрубок 17. Одновременно контролируют температуру слоя термопарами 9-13.

При появлении, например, в точке 9 горизонтального участка на кривой разогрева слоя в этой точке (в течение 7-10 мин) опускают поршень 7 вниз, совмещая стрелку -указателя устройства отсчета с цифрой 9. При этом верхний торец поршня 7 устанавливается по высоте слоя на уровне точки 9. За счет существенно большей доли перфорации в центре решетки 5 преобладающее количество газа- . теплоносителя идет в трубу 4, а меньшая часть газа - на слой цеолита Так как в трубе 4 доля перфорации увеличивается сверху вниз, то большая часть газа-теплоносителя из трубы 4 в слой цеолита идет в районе верхнего торца поршня 7, т.е. именно на то сечение слоя, в котором имеет место квазистационарное состояние разогрева. За счет резкого увеличения теплопритока процесс десорбции пойдет интенсивнее и темпера-тура слоя в этом сечении начинает увеличиваться Поршень 7 остается в неподвижном состоянии до тех пор, пока не появится горизонтальный участок кривой разогрева в одной из следующей по ходу газа-теплоносителя точки слоя. Тогда поршень 7 опускают соответстве но до уровня этой точки и указанные операции, связанные с перемещением поршня при появлении горизонтальных участков на температурньк кривых разогрева слоя в контролируемых точках повторяют до окончания процесса десорбции влаг.и из слоя цеолита, т.е. до выравнивания температуры слоя во всех контролируемых точках. На стадии адсорбции поршень 7 под нимают до упора в верхнюю перфорированную решетку 5 и он полностью перекрывает сечение центральной труб 4 по всей длине слоя, исключая проскок газа через центральную трубу 4. Осушаемый газ подают в адсорбер через патрубок 17 ввода газа. 93 Газ проходит через перфорированную решетку 2, слой целита 3 осушается в последнем и через решетку 5 и патрубок 18 осушенньй газ покидает адсорбер, поступая к потребителю. Применение предлагаемого адсорбера позволяет значительно интенсифицировать процесс десорбции влаги из цеолита, уменьшив на 30-35% продолжительность его проведения. Это оказывает существенное влияние на энерго- и материалозатраты на проведение процесса, особенно в адсорберах большой производительности по перерабатываемому газу. Адсорбер достаточно прост по конструкции, надежен и удобен в эксплуатации.. , Годовой экономический эффект от внедрения предлагаемого адсорбера в сравнении с базовым объектом, составляет 7,6 тыс.руб.

АДСОРБЕР, включающий вертикальный цилиндрический корпус, верхнюю и нижнюю перфорированные решетки, между которыми размещена перфорированная центральная труба для ввода газа с поршнем, установленным с возможностью вертикального перемещения , отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса десорбции паров воды из адсорбента за счет перераспределения ротока газа-теплоносителя по длине слоя, адсорбер снабжен термопарами, расположенньми в слое адсорбента параллельно.перфорированной центральной трубе, и соединенным с поршнем устройством для отсчета перемещения поршня, при этом верхняя перфорированная решетка выг олнёна с уменьшающимся от центра к периферии размером перфорации, а центральная труба с увеличивающимся размером пер(Л форации сверху вниз.