Способ регулирования процесса адсорбции газовых смесей и устройство для его осуществления Советский патент 1986 года по МПК B01D53/04 G05D27/00 

водами 3 и 4 неочищенной и очищенной газовых смесей, патрубки 5 подвода охлажденного воздуха, колпаки (К) 6 с. соплами 7, имеющими отверстия, направленные в сторону выхода очищенной газовой смеси, при этом К 6 снабжены механизмами 8 вертикального перемещения и двигателем 9, связанньм с командоаппаратом 10, подключенным к логическому блоку 1, соединенному своими входами с датчиком 13 температуры выходной части СП 2 через преобразователь 12 и через другие преобразователи - с датчиками (Д) 14 и 15 температур, жестко связанными с К 6. Д 14 и 15 установлены на равном расстоянии относительно выходных отверстий сопел 7. САР определяет разност температур в зоне сорбции и после нее, в зоне сорбции и на выходе из слоя и, в зависимости от величины отклонения указанных разностей температур от заданных значений, изменяет положение источника хладагента относительно фронта адсорбции. 2 с.пф-лы, 2. ил.

Изобретение относится к системам автоматического регулирования (САР) процесса адсорбции газовых смесей , может быть использовано в химической промышленности и позволяет повысить качество очистки и экономичность процесса за счет охлаждения адсорбента в зоне сорбции и использования тепла адсорбции. Устройство, реализующее предложенный способ, х:одержит адсорберы 1 с кольцевой сорбциокной полостью (СП) 2, заполненной § адсорбентами, соединенные с трубопроСЛ

Изобретение относится к области неорганической химии и может быть использовано для получения очищенных газовых смесей, например контролируемых атмосфер.

Цель изобретения - повьшение. качества очистки и экономичности процесса.

На фиг.1 представлена схема устройства для осуществления способа; на фиг.2 - схема .логического блока./

Устройство содержит адсорберы 1 (на фиг.1 дан один адсорбер) с кольцевой сорбционной полостью 2, заполненной адсорбентами, соединенные с трубопроводами 3 неочищенной газовой смеси и 4 очищенной газовой смеси. Соосно с адсорберами выполнены схемы подвода и распределения охлажденного воздуха, состоящие из патрубков 5 подвода охлажденного воздуха, колпаков 6 с двойными стенками и соплами 7 с отверстиями, направленными в сторону выхода очищенной газовой смеси. Колпаки 6 снабжены механизмами 8 вертикального перемещения и двигателем 9. Последний электрически связан с командоаппаратом 10, связанным с логическим блоком 11, имеющим три входа.

1-й вход логического блока 11 преобразователь 12 температуры соединен с датчиком 13 температуры выходной части кольцевой сорбционной полости, а два других связаны через преобразователи температуры с датчиками 14 и 15 температур, механически жестко связанными с колпаком 6. Датчики 14 и 15 температуры размещены в расположенной в сорбционной полости трубе 16 на равном расстоянии от ее стенок. Чувствительные элементы датчиков 14 И 15 температуры размещены симметрично относительно нижнего края выходного отверстия сопла 7 на рассоянии -5 см один от другого. Труба 16 выполнена с кольцеобразными ребрами 17 на внешней поверхности, внешний диаметр которьтх равен 1,5-2 от внешнего диаметра трубы 16.

Логический блок 1i включает входы 18-20, элементы суммирования 21 и 22 с тремя входшии и задатчик 23, причем

на элемент суммирования 21 вход 19 подан прямо, а входы 18 и от задатчика - инверсно. На элемент суммирования 22 вход 20 подан прямо, а вход 19 и выход задатчика 23 - инверсно.

Выходы элементов суммирования соединены с входами компараторов 24 и 25, соединенных с элементами И 26 и 27, связанными с командоаппаратом 10 выходами 28 и 29.

Устройство работает следующим образом.

Газовая смесь на основе азота, содержащая водород, 8-15 двуокиси углерода, влагу в количестве, соответствующем точке росы при 20-30С, следы окиси углерода ,05%) и кислорода (0,001%), поступает в один из 3-х адсорберов 1 с кольцевыми полостями 2 с адсорбентами по трубопроводу 3 неочищенной газовой смеси. Адсорберы 1 заполнены тремя слоями адсорбентов, размещенньми в следующем порядке по ходу газовой смеси: силикагель, цеолит NaX и цеолит Са А-5. При пропускании через силикагель из газовой смеси адсорбируется основ нов количество водяных паров. Проходя через слой цеолита газовая смесь осушается и освобождается от исновного количества двуокиси углерода, части следов окиси углерода и кислорода. В слое цеолита происходит тонкая очистка от двуокиси углерода, во дяных паров, окиси углерода и кислорода. Такт работы устройства длится 8-12 мин. По завершении такта адсорб ции адсорбер 1 переключается на такт регенерации адсорбента, который осуществляется вакуумированием с одновременной продувкой слоя. Для интенсификации процесса адсорбции и использования части тепла адсорбции при регенерации адсорбентов каждый адсорбер снабжен системой подвода и распределения охлажденного воздуха, состоящей из колпака б с двойными стенками, патрубка 5 подачи охлажденного воздуха и сопел 7. С по мощью механизма 8 вертикального пере { ещения колпак 6 поднимается со скоростью движения фронта адсорбции. Регулирование процесса очистки при этом осуществляется путем регули рования положения сопел так, что их нижний край находится на одном уровне с фронтом адсорбции. Положение фронта адсорбции фиксируется посредством измерения температуры в слое, осуществляемого двумя подвижными дат чиками 14 и 15 температуры, жестко связанными с колпаком. Чувствительны элемент датчика 15 температуры установлен на 1-5 см ближе к входному сечению слоя адсорбента, чем чувстви тельный элемент датчика 14. Расстояние между ними выбирается в пределах 1-5 см в зависимости от скорости про хождения очищаемой газовой смеси. Разность температур слоев адсорбента после прохождения фронта адсорбции и до его прохождения 10-30 С, в зависимости от расхода смеси и других факторов. Если фронт адсорбции находится между чувствительными элементами датчиков 14 и 15, разность сигналов преобразователей температуры датчиков 14 и 15 больше 10-30°С.При этом логический блок 11 не подает сигнала на вход командоаппарата 10 и двигатель 9 обесточен. Перемещение колпака 6 не происходит. При перемещении фронта адсорбции за уровень чувствительного элемента датчика 14 температуры разность сигналов преобразователей температуры датчиков 15 и 14 меньше 10-30°С, при этом логический блок 11 обеспечивает дв таение колпака вверх (по ходу двиэкения газовой смеси) до тех пор, пока фронт адсорбции не зафиксируется между датчиками 14 и 15. При этом разности сигналов Т и Т от датчиков 15 и 14 соответственно сравниваются в суммирующем элементе 22, осуществляя через компаратор 25 разрещение на движение колпака 6 вверх через элемент 27 или вниз через логический элемент 26. Выбор направления движения осуществляется в зависимости от разное-ти сигналов датчиков 15 и 13. Если эта разность меньше 10-30 С, фронт адсорбции расположен ниже датчика 14 температуры, при этом на элемент 26 подается разрешающий сигнал на движение колпака 6 вниз. Если она больще или равна 10-30°С, разрещающий сигнал подается, на элемент 27, при этом .осуществляется движение колпака 6 вверх. Таким образом, логическое устройство обеспечивает поиск фронта адсорбции и перемещение колпака вслед за ним при любом его положении. Перемещение датчиков 14 и 15 осуществляется в трубе 16, которая снабжена ребрами 17, исключающими проскок очи пристеночного щаемого газа за счет эффекта. Выходящая из патрубка 4 очищенной газовой смеси контролируемая атмосфера содержит помимо азота и водорода 0,001-0,005% двуокиси углерода, влагу в количестве, соответствующем точке росы при (-80)-(-70)°С, 0,0030,005% окиси углерода. Формула изобретения 1. Способ регулирования процесса адсорбции газовых смесей путем изменения подачи хладагента на адсорбент, в зависимости от температуры на выходе из слоя адсорбента с его вакуумной регенерацией, о т л и ч а -ющ и и с я тем, что, с целью повьЩ1ения качества очистки и экономичности процесса за счет охлаждения адсорбента в зоне сорбции и использования тепла адсорбции, дополнительно измеряют

51

разность температур в зоне сорбции и после нее и в зоне сорбции и на выходе из слоя и в зависимости от величины отклонения этих-разностей от заданньгх значений изменяют положение источника хладагента относительно фронта адсорбции.

23

iO--30 °С

(10-30°С}

22

ff

7

7г

id

2f

.J-J/ -v

fs

TV

74747«

адсорбента в зоне сорбции -и использи- вания тепла адсорбции, каждый адсорбер снабжен колпаком, соединенным с патрубком подвода хладагента и имею5 щим сопла, выходные отверстия которых направлены в сторону выхода очищенной газовой смеси, расположенной вертикально в сорбционной полости, а устройство дополнительно содержит по10 следовательно соединенные датчики температуры, расположенные в трубе по ее оси и жестко связанные с колпаком, логический блок, соединенный с датчиком температуры, расположенным

15 на выходе из слоя адсорбента, командоаппарат и механизм вертикального перемещения колпака, при зтом датчики температуры установлены на равном расстоянии относительно выходных от20 верстий сопел.

Л

о