Установка разделения воздуха Советский патент 1991 года по МПК B01D53/02 

Изобретение относится к области разделения газов и может быть использовано в установке разделения воздуха с предварительной адсорбционной осушкой и очисткой воздуха в переключающихся адсорберах, с регенерацией последних газом с давлением меньшим, чем давление воздуха.

Цель изобретения - повышение надежности, снижение металлоемкости и динамических нагрузок на адсорберы за счет переключения клапанов в разгруженном состоянии.

Общий вид установки изображен на чертеже.

Установка разделения воздуха состоит из узла компримирования воздуха 1, переключающихся адсорберов 2 и 3, заполненных адсорбентом, блока охлаждения 4, блока ректификации 5, основных клапанов 6 и 7 на линии входа основного потока в адсорберы, клапанов 8 и 9 на линии выхода основного потока из адсорберов, клапанов 10 и 11 на. линии входа регенерирующего

газа, клапанов 12 и 13 на линии выхода регенерирующего газа из адсорберов, клапанов 14 и 15 малого сечения на трубопроводах 16 и 17 линий сброса давления из адсорберов, трубопровода 18 со стабилизатором расхода воздуха 19, трубопроводов линий основного потока, соединяющихся-с полостями 20 над тарелками основных клапанов 6 и 7, трубопроводов линий регенерирующего газа, соединяющихся с полостями 21 под тарелками основных клапанов.

Установка разделения воздуха работает следующим образом.

Сжатый и охлажденный в узле компримирования 1 воздух (основной поток) поступает на очистку и осушку в один из адсорберов 2 или 3, охлаждается в блоке охлаждения 4, разделяется на составляющие в узле ректификации 5, и полученные продукты разделения выдаются потребителю. Другой из адсорберов 2, 3 в это время находится на регенерации. Адсорберы 2, 3 переключаются периодически.

со

с

VI о

CJ

ел

Управление процессом осуществляется пневмоприводной арматурой. Основные клапаны (в разрабатываемых и выпускаемых нами установках) имеют условный диаметр от 300 до 800 мм, а клапаны малого сечения - от 25 до 100 мм соответственно. При этом основные клапаны 6-13 установлены так, что воздух, имеющий давление выше, чем давление регенерирующего газа, в клапанах, находящихся в закрытом положении, прижимает тарелку клапана к седлу. Перед открытием любого из этих клапанов давление над и полтарелкой клапана (в полостях 20 и 21) выравнивается либо за счет сброса давления через клапаны малого сечения 14 и 15, либо за счет накопления давления в другом адсорбере через стабилизатор расхода 19.

Таким образом, превмопривод этих клапанов предназначен только для преодоления силы трения при движении клапана и возможного незначительного сохранившегося перепада давления на тарелке клапана, т.е. пневмоцилиндр привода имеет малый диаметр, а шток - малое сечение и весь клапан имеет существенно меньшую металлоемкость и трудоемкость изготовления, повышается также надежность клапанов, так как .их переключение осуществляется в разгруженном состоянии. Порядок переключения клапанов следующий. При подаче воздуха в адсорбер 2 из узла компримирования 1 предварительно открывают клапаны 6 и 8. Воздух под рабочим давлением, например 40 кгс/см , проходит клапан 6 и поступает на очистку в адсорбер 2, очищается и выходит через клапан 8 в блок охлаждения 4.

При этом давление воздуха, поступая в полость 20 клапанов 12, 10, 9, 7, прижимает тарелку клапанов к седлу. В это время в адсорбере 3 идет регенерация адсорбента. Регенерирующий газ через клапан 11 поступает в адсорбер 3, отводится из него через клапан 13, давление регенерирующего газа, например 0,7 кгс/см .

По окончании регенерации адсорбера 3 закрывают разгруженные клапаны 11, 12 (давление в полостях 20, 21 одинаковое) и производят его наполнение воздухом до рабочего давления через стабилизатор расхода воздуха 19, обеспечив минимально допустимое проходное сечение в начальный период и последующее его увеличение по мере того, как падение давления, а значит и отбор газа, замедляется. Это позволяет в возможно короткий срок при сохранении допустимого колебания расхода заполнить адсорбер, что гарантирует сохранение качества продуктов разделения и сокращает габариты адсорберов, а значит снижает их металлоемкость и трудоемкость.

После того, как давление в наполняемом адсорбере поднимается до рабочего,

открывают разгруженные клапаны 7 и 9 и подают воздух из узла компримирования 1 в адсорбер 3 и закрывают разгруженные по давлению клапаны 6, 8. Давление в полостях 20 и 21 одинаковое.

0 При этом рабочее давление воздуха, поступая в полость 20 клапанов 11 и 13, прижимает к седлу тарелки этих клапанов.

Для сброса давления из адсорбера 2 открывают клапан 14 малого сечения. Это

5 позволяет плавно снизить давление в адсорбере, что предупреждает разрушение адсорбента и увеличивает срок службы как адсорбента, так и адсорбера.

После сброса давления из адсорбера 2

0 (до принятого перепада, например 2 кгс/см2) открывают разгруженные клапаны 12 и 10 (давление в полостях 20 и 21 одинаковое) и в адсорбер подается регенерирующий газ.

5При этом рабочее давление воздуха, поступив в полость 10 клапанов 6, 8, прижимает к седлу тарелки этих клапанов.

Рассмотренный процесс периодически повторяется.

0 Таким образом, предложенное устройство позволяет исключить влияние пере- ключения адсорберов на качество продукта, повышает срок службы оборудования за счет исключения динамических нагрузок на

5 адсорберы при их переключении и за счет того, что основная арматура переключается в разгруженном состоянии, существенно снижает его металлоемкость и трудоемкость изготовления.

0 Формула изобретения

Установка разделения воздуха, включающая блоки компримирования, охлаждения, ректификации и устройство для очистки и осушки воздуха, содержащее два пере5 ключающихся адсорбера и систему трубопроводов для подвода и отвода воздуха и регенерирующего газа с основными клапанами, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности, снижения метал0 лоемкости и динамических нагрузок на адсорберы за счет переключения клапанов в разгруженном состоянии, она снабжена трубопроводом со стабилизатором, соединяющим трубопроводы, отводящие осушен5 ный и очищенный из адсорберов воздух, и дополнительным трубопроводом с клапаном, проходное сечение которого меньше основных клапанов, установленным параллельно трубопроводам отвода регенерирующего газа из адсорберов, при этом

полости основных клапанов, расположенных под тарелками и над тарелками, соединены соответственно с трубопроводами регенерирующего газа и воздуха.

Изобретение относится к технике разделения газов, может быть использовано при разделении воздуха с адсорбционной очисткой воздуха в переключающихся адсорберах. Цель изобретения - снижение динамических нагрузок на адсорберы за счет переключения клапанов в разгруженном состоянии. Установка снабжена трубопроводом со стабилизатором, соединяющим трубопроводы, отводящие осушенный и очищенный воздух из адсорберов, и трубопроводами сброса давления. 1 ил.

Ьыход

П

ГЧИ

ни

Выход реге/6

/И

нерирующего газа и сброс дав/гения

Вход

воздуха

О

Hlh

/3

rHlbr 0 -21

-/7 15