Адсорбер Советский патент 1992 года по МПК B01D53/04 

Изобретение относится к адсорбционной очистке газов, а именно к очистке воздуха для ВРУ.

Одним из основных компонентов при комплексной очистке воздуха ВРУ является диоксид углерода.На эффективность очистки от диоксида углерода влияет присутствующая в воздухе влага.

Для очистки воздуха от влаги используется активная окись алюминия, а для очистки от диоксида углерода - цеолит.

Известно устройство для адсорбционной очистки газа, содержащее расположенные в корпусе слои адсорбента и экраны.

Недостатком указанного устройства является то, что при параллельном расположении слоев, первый по ходу воздуха слой активной окиси алюминия работает не эффективно и не полностью используется его адсорбционная емкость. В связи с этим, количество адсорбента берется с избытком. Кроме того не обеспечивается равномерное распределение воздуха по высоте слоя, т.к. в канале между корпусом и слоем формируется не равномерный фронт скоростей, что обусловлено уменьшением расхода воздуха

при его движении и канале между корпусом и слоем снизу вверх. Таким образом нижние слои адсорбента оказываются более нагруженными потоком воздуха и быстрее теряют защитное действие, что так же снижает эффективность использования адсорбента и в целом процесса очистки. Наряду с этим при параллельном расположении слоев для адсорберов большой производительности увеличивается наружный диаметр и аппарат становится не транспортабельным.

Наиболее близким к заявленному является адсорбер, включающий расположенные в корпусе вертикальные слои адсорбента и экран. В указанном адсорбере нижний слой расположен в виде конуса и имеет постоянную толщину слоя и частично окружен газопроницаемыми стенками, Экран выполнен только между нижним слоем и корпусом.

Недостатком указанного адсорбера является то, что не обеспечивается равномерное распределение потока по высоте слоя цеолита, т.к. нижняя часть слоя более нагружена, а верхняя менее потоком воздуха.

СО

с

XI

xj

XI

ЧЭ 00 xj

Это объясняется тем, что при поступлении воздуха в канал между корпусом и слоем цеолита формируется неравномерный фронт скоростей, это приводит к тому, что нижний слой быстрее, чем верхний наполняется примесями воздуха и в целом слой адсорбента работает не эффективно. В адсорбере не рационально используется свободный обьем адсорбера, т.к. в нижнем адсорбционном слое, выполненном в виде конуса размещается небольшое количество адсорбента, из которого значительная часть не участвует в работе. При большой производительности адсорберов габариты корпуса становятся не транспортабельными.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса очистки путем равномерного распределения потока воздуха по слоям адсорбентов при сохранении транспортабельных габаритов.

Указанная цель достигается тем, что в адсорбере, содержащем корпус с вертикально расположенными в нем слоями адсорбента и экраны, слои выполнены с соотношением высот Hi/Ha от 2 до 3 и с толщиной слоев Bi/B2 от 0,5 до 1, а экраны выполнены из двух усеченных конусов, соединенных между собой большими основаниями и установлены концентрично слоям адсорбентов.

Между экранами и слоями адсорбента образованы каналы равных скоростей.

На фиг.1 показан общий вид адсорбера; на фиг.2 показаны размеры слоев адсорбентов при Н1/Н2 1, Bi/B2 0,25; на фиг.З - размеры слоев адсорбентов для соотношений Hi/H2 2, Bi/B2 0,5; на фиг.4 - то же, при Hi/Ha 3, Bi/B2 1; на фиг.5 - то же, при Hi/H2 4, 61/82 1,5; нафиг.б-узел I на фиг.1 (узел соединения конусов 7 и 8); на фиг.7 - узел II на фиг.1.

Адсорбер состоит из корпуса 1 с патрубками 2 входа рабочего потока и патрубка 3 выхода рабочего потока, верхнего слоя 4 адсорбента, например, цеолита высотой Hi и толщиной BL и нижнего слоя 5, например, алюмогеля, высотой На и толщиной В2. Тепловой экран б, состоящий из нижнего усеченного конуса 7 и верхнего усеченного конуса 8, соединенных между собой большими основаниями. Между экраном 6 и слоями 4 и 5 образованы каналы 9 и 10 равных скоростей, Канал равных скоростей 11 образован трубой 12 для засыпки нижнего слоя 5, Решетки 13 поддерживают слои адсорбента, выполнены из перфорированных обечаек и снабжены сетками 14.

Адсорбер работает следующим образом.

Поток воздуха при температуре 5°С, содержащий пары воды, диоксид углерода и углеводороды, через патрубок 2 равномерно распределяются по нижнему слою адсорбента. В нижнем слое идет адсорбционная очистка воздуха от паров воды. Очищенный от паров воды поток воздуха выходит из нижнего слоя, проходит по каналу 10 равных скоростей, образованному тепловым

экраном 7, поступает в канал 9, образованный экраном 8, и равномерно распределяется по верхнему слою, где очищается от диоксида углерода и углеводородов, проходит по каналу 11 равных скоростей, образованному конусной трубой 12 для засыпки нижнего слоя и выводится из адсорбера через патрубок 3. При регенерации поток регенерирующего газа проходит противотоком потоку воздуха и десорбирует поглощенные примеси. Тепловые экраны 7 и 8 препятствуют нагреву корпуса 1, благодаря чему снижается потеря тепла.

Выполнение теплового экрана по изобретению позволяет выполнить подводы рабочего потока каналами равных скоростей. Между адсорбционным слоем и тепловым экраном образуется канал равных скоростей треугольного сечения, в котором поток воздуха равномерно распределяется по высоте слоя, что позволяет равномерно распределять поток по адсорбционной поверхности, тем самым повысить эффективность адсорбции и сократить габариты. В таблице приведены данные о зоне

использования слоя активной окиси алюминия в % в зависимости от соотношений высот Нч и Н2 и толщиной слоев Bi и В2, адсорбентов и соответствующие им отношения объемов Vi активной окиси алюминия и

V2 - цеолита.

Толщина слоя цеолита Н 1 м является необходимой для обеспечения очистки воздуха от диоксида углерода. При соотношении Hi/H2 1 полностью используется слой

активной окиси алюминия, когда 61/62 0,25, чему соответствует Vi/V2 0,3. Для других соотношений: при 100% использовании слоя активной окиси алюминия при Ж/На 2; Bi/B2 0,5; Vi/V2 0,25;

при Н1/Н2 3; В1/В2 1; Vi/V2 0,34; при Hi/H2 4; 61/62 1,5; Vi/V2 0,36.

Приведенные соотношения иллюстрируются фиг.2,3,4,5. На фиг.2 показаны раз- меры слоев адсорбентов при Hi/H2 1, 61/82 0,25. Из фиг.2 видно, что слои сформированы нерационально, адсорберы имеют значительную длину, что вызывает неравномерное распределение потока по высоте слоя.

На фиг.З и 4 приведены размеры слоев адсорбентов при соотношении Hi/H2 2.3. В этом случае слои выполнены пропорционально, что позволяет равномерно распределить поток по высоте слоя адсорбента и эффективная очистка обеспечивается соответственно при соотношениях 81/82 0,5 и 1.

На фиг.5 видно, что при соотношении Н1/Н2 4 и B-I/B2 1,5 (для соотношений, обеспечивающих эффективную очистку, происходит уменьшение сечения полости адсорбента на входе воздуха), что приводит к неравномерному распределению потока по нижнему слою, повышению гидравличе- ского сопротивления, и, следовательно, увеличению затрат энергии на очистку.

Таким образом, оптимальными являются соотношения Ж/На 2 и 3 и Bi/Ba 0,5 и 1 соответственно, при которых обеспечи- вается эффективная очистка, Кроме того, при этих соотношениях имеется минимальное значение отношений Vi/Va 0,23 и 0,30, соответственно, что обеспечивает минимальный расход энергии на нагрев и охлаж-

дение адсорбента. Наряду с этим тепловые экраны, выполненные в виде усеченных конусов, образующих каналы равных скоростей, соединенные между собой большими основаниями и установленные концентрич- но слоям при принятых соотношениях размеров слоев, обеспечивают равномерное распределение потока воздуха по высоте слоев, что так же способствует повышению эффективности очистки.

Формула изобретения Адсорбер, включающий установленные в корпусе вертикальные слои адсорбента, экраны и технологические патрубки, отличающийся тем. что, с целью повышения эффективности п роцесса очистки путем равномерного распределения потока воздуха по слоям адсорбента при сохраним транспортабельных габаритов, слои выполнены с соотношением высот Ж/На 2-3 и толщин Bi/B2 0,5-1,0, а экраны выполнены издвух усеченных конусов, соединенных между собой большими основаниями, и расположены соосно слоям адсорбентов,

Л,

Использование: очистка и осушка газов адсорбентами. Сущность изобретения: адсорбер включает корпус с расположенными в нем вертикальными слоями поглотителя и экраны, причем слои выполнены с соотношением высот Hi/Ha 2тЗ, и толщин 61/62 0,5f1, а экраны выполнены из двух усеченных конусов, соединенных между собой большими основаниями и расположены соосно слоям поглотителя. 7 ил. 1 табл.

Фиг.З

Фиг4

s

1777937

Фиг. 5

s