Способ адсорбционного разделения воздуха Советский патент 1991 года по МПК B01D53/02 

Изобретение относится к технике адсорбционного разделения воздуха с получением фракций, обогащенных кислородом примерно до 35%, и может быть использовано в химической, медицинской -и других отраслях промышленности.

Цель изобретения - упрощение технологии при производстве увлажненного продукта.

На чертеже изображена технологическая установка для осуществления способа, общий вид.

Установка включает адсорберы 1 и 2 со слоями А и Б адсорбента, трубопровод 3 для подачи воздуха, четырехходовой клапан 4, трубопровод 5 обогащенной фракции, дросселирующее устройство 6, трубопровод 7 для вывода обогащенной фракции к потребителю и одноходовые клапаны 8 и 9.

Способ осуществляют следующим образом.

Воздух, подлежащий разделению, вводят под давлением в слой Б адсорбера 2

через трубопровод 3 и четырехходовой клапан 4. Адсорбент в слое Б селективно поглощает кислород. Обогащенную фракцию выводят по трубопроводу 5, понижают ее давление на дросселирующем устройстве 6 (например, на шайбе) до давления, отвечающего противодавлению в системе потребления, и вводят в регенерируемой слой А адсорбера 1 для удаления из адсорбента сопутствующих компонентов. Обогащенную фракцию, в которую перешли сопутствующие компоненты (вода, диоксид углерода), выводят на потребление через че- тырехходовый клапан 4 и трубопровод 7.

Через некоторое время для осуществления стадии регенерации в слое Б адсорбера 2 четырехходовый клапан 4 переводят в положение, исключающее сообщение трубопроводов 3 и 7 со слоями А и Б. В этот момент времени приступают к регенерации слоя Б в адсорбере 2, открывая клапан 9, и сбрасывают заполняющий газ в атмосферу. При этом из слоя Б удаляется поглощенный

О

о

00

ч

им азот. После опорожнения слоя Б в адсорбере 2 происходит более медленное опорожнение слоя А в адсорбере 1 и продувка слоя Б газом, заполняющим слой А. После этого клапан 9 закрывают.

Затем четырехходовый клапан 4 переводят в положение, при котором воздух начинает поступать в слой А адсорбера 1. Давление в этом слое поднимают до рабочего, а в слое Б оно устанавливается на уров- не, отвечающем противодавлению в системе потребления. После этого поглощение нежелательного и сопутствующих компонентов начинает протекать в слое А адсорбера 1, а из слоя Б адсорбера 2 со стороны ввода разделяемого воздуха начинают отбор обогащенной увлажненной фракции на потребление. Затем вновь переводят клапан 4 в положение, исключающее сообщение трубопроводов 3 и 7 со слоями А и Б, открывают клапан 8 и повторяют указанные операции с определенной цикличностью.

Пример. Для осуществления процесса используют двухкорпусную установку (см. чертеж), В качестве адсорбента используют цеолит NaX, количество которого в каждом слое составляет 0,8 л. В установку подают воздух при давлении 0,4 МПа, содержащий пары воды в количестве около 5 г/нм , расход воздуха 1,2 нм3/ч. Работу слоев проводят при следующей цикличности: подача воздуха под давлением в слой Б 58 с, сброс давления в слоях А и Б 3 с (или 5-6% от длительности основной стадии), подача воздуха под давлением в слой А 58 с, сброс давления в сйоях А и Б 3 с и т. д.

В ходе чередования этих стадий в слоях протекают следующие процессы. Подача воздуха под давлением в слой Б: адсорбция азота, воды и диоксида углерода в слое Б; вывод фракции, обогащенной кислородом, из слоя Б; понижение давления этой фракции до противодавления в системе потребления (в данном случае до атмосферного); использование этой фракции в. качестве сухого газа для противоточной продувки слоя

А, что сопровождается удалением из слоя А паров воды с переходом их в эту фракцию, вывод фракции, обогащенной кислородом и включающей воду, в систему потребления.

Сброс давления в слоях А и Б: десорбция азота и сброс его в атмосферу. Подача воздуха под давлением в слой А и сброс давления в слоях Б и А приводят к протеканию аналогичных процессов, но со сменой назначения адсорберов.

Осуществление процесса в условиях данного примера приводит к получению обогащенной фракции со средним содержанием кислорода 32% и паров воды 5 г/м .

Понижение расхода воздуха до 1,0 м3/ч приводит к повышению концентрации кислорода до 35%; дальнейшее понижение расхода воздуха не влияет на концентрацию кислорода в обогащенной фракции. Увеличение

расхода воздуха приводит к монотонному снижению концентрации кислорода в обогащенной фракции с пределом, равным концентрации кислорода в атмосферном воздухе.

Интенсивность процесса составляет

1500м /м ч, что превышает интенсивность известных процессов.

Формула изобретения Способ адсорбционного разделения

воздуха с получением в качестве продукта фракции, содержащей до 35% кислорода, в двух циклически переключаемых слоях адсорбента, включающий подьем давления в слое адсорбента и пропускание разделяемого воздуха через него, вывод обогащенного воздуха в систему потребления, противоточный сброс давления во втором слое, его регенерацию и повторение стадий с измененным направлением движения газа

через слои, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии при получении увлажненного продукта, обогащений поток воздуха, выводимый из первого слоя, дросселируют, противоточно направляют

5 во второй слой и выводят его в систему потребления со стороны входа в него разделяемого воздуха.

б 5 ,

Изобретение относится к адсорбционному разделению воздуха с получением фракций, обогащенных кислородом до 35%, и может найти применение в химической, медицинской и других отраслях промышленности. Целью изобретения является упрощение технологии при производстве увлажненного продукта. Способ проводится в циклически переключаемых двух слоях адсорбента и включает стадии пропускания сжатого воздуха через первый слой адсорбента, селективно поглощающий азот, дросселирование обогащенной фракции и вывод обогащенной фракции, пропускание ее через второй слой и вывод ее в систему потребления со стороны входа в него разделяемого воздуха. 2 ил.