Установка адсорбционной очистки и осушки газов Советский патент 1991 года по МПК B01D53/26 

Изобретение относится к адсорбционной технике и может быть использовано в блоках адсорбционной очистки и осушки газов, которые в дальнейшем поступают на переработку химическими или физическими методами.

Целью изобретения является повышение эффективности регенерации, обеспечение безопасности ведения процесса, снижение капитальных затрат и расхода энергии на регенерацию установки.

На фиг. 1 изображена установка адсорбционной очистки и осушки газа; на фиг.2 - установка с дополнительным охладителем- подогревателем; на фиг.З - установка с регенеративным теплообменником.

Устройство включает линию 1 подачи очищаемого газа в адсорберы 2, 3 и 4 и установленные на ней переключающие клапаны 5, 6,7 на входе в адсорберы и выходе

из адсорберов переключающие клапаны 8, 9 и 10, линию 11 выхода очищенного газа, линию 12 подачи регенерирующего газа на десорбцию и охлаждение, подогреватель на низкопотенциальном теплоносителе 13, входной патрубок 14 вихревой трубы, вихревую трубу 15 с патрубком 16 нагретого газа и патрубком 17 охлажденного газа, переключающие клапаны регенерирующего газа 18, 19 и 20 и охлаждающего газа 21, 22 и 23 на входе в адсорберы и клапаны на выходе этих потоков 24, 25 и 26 из адсорберов и линию 27 выхода регенерирующего газа из установки адсорбционной очистки

Устройство, изображенное на фиг.1, работает следующим образом.

Адсорбер 2 работает в режиме адсорбции, адсорбер 3 - в режиме десорбции, а в адсорбере 4 осуществляют процесс охлаждения.

о

СП

ел от

По линии 1 через открытый переключающий клапан 5 (клапаны 6 и 7 закрыты) в адсорбер 2 направляют на очистку от высококипящих примесей газ, который после адсорбции через открытый переключающий клапан 8 (клапаны 9 и 10 закрыты) по линии 11 выдают потребителю для дальнейшего использования. По линии 12 направляют сухой очищенный, например, природный газ при 303 К в подогреватель на низкопотенциальном теплоносителе, где его нагревают до 343 К и направляют в вихревую трубу 15, из которой по патрубку 1 б выводят нагретый газ, а по патрубку 17 - охлажденный газ. Как показали теоретические расчеты и эксперименты, в случае деления потока в вихревой трубе на нагретый л охлажденный в соотношении 50%/50% изменение температур составляет 70 градусов, таким образом для нашего случая в патрубке 16 температура нагретого газа составит 413 К (343 + 70 413), а охлажденного - 273 К (343-70 273).

Нагретый газ по патрубку 16 направляют в адсорбер 3 через открытый переключающий клапан 19 (клапаны 18 и 20 закрыты). Режим десорбции осуществляют до достижения на выходе из адсорбера 3 температу- ры 393 - 413 К. Из адсорбера десорбирующий газ через открытый клапан 25 по линии 27 выводят в атмосферу.

Охлажденный газ по патрубку 17 направляют в адсорбер 4 через открытый переключающий клапан 23 (клапаны 21 и 22 закрыты) и через открытый переключающий клапан 26 выбрасывают в атмосферу по линии 27. Переключающий клапан 24 закрыт.

После окончания режима адсорбции в адсорбере 2, десорбция в адсорбере 3 и охлаждения в адсорбере 4 автоматически с помощью переключающих клапанов производят переход на режим адсорбции в адсорбере 4 и охлаждения в адсорбере 3, при этом состояние переключающих клапанов следующее:

5- закрыт, 18 - открыт, 24 - открыт,

6- закрыт, 25 - открыт, 19 - закрыт,

7- открыт, 20 - закрыт, 26 - закрыт,

8- закрыт, 21 - закрыт, 10 - открыт,

9- закрыт, 22 - открыт, 23 - закрыт.

Третий этап работы. С помощью переключающих клапанов 5 - 10,18 - 26 переводит адсорбер 3 в режим адсорбции, адсорбер 4 в режим десорбции, а адсорбер 2 в режим охлаждения.

Переключающие клапаны устанавливают при этом в следующем положении: 5- закрыт, 18 - закрыт, 24 - открыт,

6 открыт, 19 - закрыт, 25 - закрыт,

7- закрыт, 20 - открыт, 26 - открыт,

8- закрыт, 21 - открыт.

9- открыт, 22 - закрыт,

10- закрыт, 23 - закрыт.

После окончания третьего этапа автоматически по циклограмме с помощью переключающих клапанов переводят адсорбер 2 в режим адсорбции, адсорбер 3 в режим десорбции, а адсорбер 4 в режим охлаждения, т.е. в первоначальное положение и процесс повторяют.

0 На фиг.2 приведена установка адсорбированной очистки и осушки газа с дополнительным охладителем-подогревателем. Установка включает линию 1 подачи очищенного газа в адсорберы 2 иЗ и установ5 ленные на ней переключающие клапаны 4 и 5 на входе в адсорберы и выходе из адсорберов переключающие клапаны 6 и 7, линию 8 выхода очищенного газа, линию 9 подачи регенерирующего газа на десорбцию и ох0 лаждение, установленный на ней подогреватель на низкопотенциальном теплоносителе 10, входной патрубок 11 вихревой трубы и вихревую трубу 12 с патрубком 13 нагретого газа и патрубком 14

5 охлажденного газа, охладитель-нагреватель 15, переключающие клапаны 16 и 17 на линии 13 и переключающие клапаны 18, 19 на линии 14, переключающие клапаны 20 и 21 регенерирующего газа на входе в адсорбе0 ры 2 и 3 и переключающие клапаны 22 и 23 на выходе из адсорбера и линию 24 выхода регенерирующего газа из блока адсорбционной очистки.

Установка, изображенная на фиг.2, ра5 ботает следующим образом.

Предполагается, что в данный период адсорбер 2 работает в режиме адсорбции, а адсорбер 3 - в режиме регенерации. По линии 1 через открытый переключающий кла0 пан 5 (клапан 4 закрыт) в адсорбер 2 направляют на очистку от высококипящих примесей газ давлением 3,0 МПа, который после очистки через открытый переключающий клапан 7 (клапан 6 закрыт) по линии 8

5 выдают потребителю, а часть этого газа по линии 9 при 303 К направляют в подогреватель на низкопотенциальном теплоносителе 10, где его нагревают до 343 К. Затем подогретый газ поступает в вихревую трубу 12, из

0 которой по патрубку 13 выводят нагретый газ, а по патрубку 14 - охлажденный газ.

Как показывают теоретические расчеты и эксперименты, в случае деления потока в соотношении 50% / 50% изменение темле5 ратур нагретого и охлажденного газа в вихревой трубе применительно к природному газу составляет 70 градусов), таким образом, температура нагретого газа в патрубке 13 составит 413 К, а охлажденного в патрубке 12-273 К.

Охлажденный газ через открытый переключающий клапан 18 (клапан 19 закрыт) направляют в охладитель-нагреватель 15, где его температуру повышают до 313 К за счет теплообмена с воздухом либо водой и соединяют с потоком нагретого газа, поступившего через открытый переключающий клапан 16 (клапан 17 закрыт). Далее этот поток через открытый переключающий клапан 21 (клапан 20 закрыт) направляют в ад- сорбер 3 на десорбцию адсорбента, а затем через открытый переключающий клапан 23 (клапан 22 закрыт) по линии 24 выводят в атмосферу.

После окончания режима десорбции в адсорбере 3 с помощью переключающих клапанов его переводят в режим охлаждения, при этом в адсорбере 2 продолжают вести процесс адсорбции.

Нагретый газ по патрубку 23 через от- крытый переключающий клапан 17 (клапан 16 закрыт) направляют на охлаждение в охладитель-нагреватель 15, где за счет теплообмена с воздухом либо водой его температуру снижают до 313 К. Охлажден- ный газ по патрубку 14 через открытый переключающий клапан 18 (клапан 19 закрыт) соединяют с нагретым газом после охладителя-нагревателя 15 и при 273 К направляют через открытый переключающий клапан 21 (клапан °0 закрыт) в адсорбер 3 и далее через открытый переключающий клапан 23 (клапан 22 закрыт) по линии 24 выводят в атмосферу.

После окончания процесса адсорбции в адсорбере 2 его переводят в режим десорбции, а адсорбер 3 переводят в режим адсорбции.

Переключающие клапаны устанавливают в следующем положении:

4- открыт, 18 - открыт,

5- закрыт, 19 - закрыт,

6- открыт, 20 - открыт.

7- закрыт, 21 - закрыт,

16- открыт, 22 - открыт,

17- закрыт, 23 - закрыт.

После окончания процесса десорбции адсорбер 2 переводят в режим охлаждения, а в адсорбере 3 продолжают режим адсорбции.

Переключающие клапаны устанавлива- ют в следующем положении:

4- открыт, 18 - закрыт,

5- закрыт, 19 - открыт,

6- открыт, 20 - закрыт.

7- закрыт, 21 - открыт,

16- закрыт, 22 - закрыт,

17- открыт, 23 - открыт

Установка, изображенная на фиг.З, вместе охладителя-нагревателя 15, в котором теплообмен осуществляют с воздухом либо с водой, содержит регенеративный теплообменник 25, который в режиме десорбции аккумулирует холод охлажденного газа и, наоборот, в режиме охлаждения аккумулируют тепло нагретого газа и за счет теплообмена с нагретым либо охлажденным газом в зависимости от режима работы адсорбера позволяет достичь температуры перед адсорберами, описанные выше,

По сравнению с прототипом установка позволяет снизить расход электроэнергии на подогрев регенерирующего газа на 10%. Отпадает необходимость в установке холо дильной машины для охлаждения очищенного газа и электронагревателя на линии греющего газа

Формула изобретения . 1 Установка адсорбционной очистки и осушки газов, включающая адсорберы, переключающие клапаны, соединительные трубопроводы,линию подачи регенерирующего газа, вихревую трубу с патрубками, о т- личающаяся тем, что, с целью повышения эффективности регенерации, обеспечения безопасности ведения процесса, снижения капитальных затрат и расхода энергии на регенерацию установки, она снабжена подогревателем на низкопотенциальном теплоносителе, соединенным входным патрубком с линией подачи регенерирующего газа, а выходным - с входным патрубком вихревой трубы,

2 Установка по п.1,отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным охладителем-подогревателем или регенеративным теплообменником, соединенным входным патрубком через переключающие клапаны с патрубками нагретого и охлажденного газа вихревой трубы, а выходным патрубком - через переключающие клапаны с каждым из адсорберов.

П

ff.

0 Ю

Шиг1

Изобретение относится к адсорбционной технике и может быть использовано в блоках адсорбционной очистки и осушки газов. Установка позволяет повысить эффективность регенерации,обеспечить безопасность ведения процесса, снизить капитальные затраты и расход энергии на регенерацию установки. Установка включает линию 1 подачи очищаемого газа в адсорберы 2, 3, 4 и установленные в ней переключающие клапаны 5,6,7 на входе в адсорберы и выходе из адсорберов переключающие клапаны 8, 9 и 10, линию 11 выхода очищенного газа, линию 12 подачи регенерирующего газа на десорбцию и охлаждение, подогреватель на низкопотенциальном теплоносителе 13, входной патрубок вихревой трубы 14. вихревую трубу 15 с патрубком 16 нагретого газа и патрубком 17 охлажденного газа, переключающие клапаны 18-26 и линию выхода регенерирующего газа 27.. 1 з.п.«ф-лы, 3 ил. (Л

Хч 2-4 ffsJL

Фиг.2.

Q

KXXX ll V l

24