Способ очистки сжагото газа Советский патент 1980 года по МПК B01D53/47 

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ СЖАТОГО ГАЗА

I

Изобретение относится к технике адсорбционного разделения газов, в част« ности, оно может быть использовано при очистке от нежелательных примесей сжатого воздуха, подаваемого в основной теплообменник воздухораздепительной установки.

Известен способ адсорбционной очистки, по которому адсорбер, нагретый после очистки адсорбента от примесей (десорбции) и заполнения его сжатым газом, охлаждают в режиме его одновременной работы с адсорбером, заканчивающим работу в режиме адсорбции в связи с загрязнением.адсорбента.

При этом через нагретый апсорбер пропускают часть воздуха высокого давления, очищенного в первом адсорбере. Воздух из линии отбирают при помопш специального автоматического р&гулятора расхода, затем нагревают в рекуперативном теплообменнике, пропускают через нагретый адсорбер, где ов

нагревается, охлаждают до температуры охлаждающей среды и затем в рекуперативном теплообменнике охлаждают до температуры на (недорекуперация рекуперативного теплообменника) выше температуры исходного потока сжатого газа после очистки в первом адсорбере си.

Только после полного охлаждения адсорбера во втором адсорбере весь сжатый газ направляют на .очистку в него, а первый адсорбер отключают от линии высокого давления. Оставшийся в нем сжатьгй газ после этого сбрасывают в ат- мосферу, при этом не испольЗукл- запасенный в нем холод.

Известен также способ очистки с«;атого газа путем пропускания загрязненного JQ примесями газа через адсорбент, получения очищенного газа 1Г насыщенного адсорбента, подвергаемого последующей регенерации с получением отбросного, н охлаждения очищенного газов J2j. 7 К недостаткам известного способа относятся неполное снижение температуры очищенного воздуха и сложность переключения адсорберов. Вводится вспомогательный режим - параллельная работа адсорберов, В связи с этим значительно усложняется автоматизация установки. Известный способ позволяет лишь снизить максимальное значение температур очищенного потока, но не уменьшает общего количества тепла, вносимого в низкотемпературную воздухоразделительную установку в период после переключения .адсорберов. Повышение температуры достигает величин 2О-40С и возможен сршв работы установки, заключающийся , в снижении чистоты получаемых продуктов ниже допустимой. В то же время в период переключения адсорберов с режима адсорбции на режим регенерации в атмосферу сбрасывают значительное коли чество (10-50 кг) воздуха высокого давления, причем эксергия этого газа не используется. Цель изобретения - стабилизация температуры потока очищенного газа путем рекуперации тепла. Указанная цель достигается тем, что охлаждение очищенного газа осуществляю путем теплообмена с газом, сбрасьшаеNtbiM из адсорбера. В блоках очистки низкотемпературных воздухоразделительньгх установок имеетс Возможность одновременного переключения вновь заполненного сжатым воздухом адсорбера с нагретым вследствие этого наполнения воздухом и адсорбентом, на режим адсорбции и сброс воздуха высоко го давления из адсорбера с загрязненным адсорбентом, сопровождаемого значитель ным понижением температуры вследствие дросселирования этого газа. Поэтому максимальному значению температуры очищенного газа соответствует период получения холодного сбросного газа, который и позволяет охладить очищенный сжатый газ до номинальной температуры Принципиальное отличие предлагаемого метода охлаждения очищенного газа сбросным газом от используемого в настоящее время способа понижения температуры заключается в том, что по известному способу температуру понижаю смешением потока очищенного газа, име Щего повышенную температуру, и потока имеющего номинальную температуру. Одн ЕО температура суимарного потока превы шает номинальную на 20-40 С, 04 Использование для охлаждения очищенного газа сбрасываемого потока позволяет снизить температуру потока очищенного газа до номинальной. На чертеже изображена схема блока очистки воздухоразделительной установки с теплообменником-охладителем очищенного воздуха, реализующего предлагаемый способ. Схема блока очистки включает линию 1 подвода сжатого газа, линию 2 подключения системы регенерации, два переключаемых адсорбера 3 и 4, заполненных адсорбентом 5, теплообменник-охладитель 6, систему вентилей .7-15. После окончания очистки адсорбента 5 от примесей адсорбер отключают от системы регенерации, закрывая вентили 13 и 15, и заполняют адсорбер 3 сжатым газом, плавно открывая вентиль 9. При этом происходит политропное сжатие газа в адсорбере 3, сопровождаемое повышением температуры на 5О-100С. После того как давления в адсорберах 3 и 4 становятся равными, производится переключение адсорбера 3 на режим адсорбции, для чего открывают вентиль 11. Одновременно адсорбер 4 отключается , от трубопроводов высокого давления перекрытием Вентилей 8 и 10. Оставшийся в адсорбере 4 газ сбрасывается в атмосферу через теплообменник 6, для чего открывается вентиль 14 и с помощью вентиля 7 переключают поток низкого давления на теплообменник 6, за счет дросселирования оставшегося в сосуде 4 газа высокого давления и поглощения теплоты десорбции примесей из адсорбента, сопровождающей сброс сжатого газа из сосуда 4 с загрязнённым адсорбентом, получают значительное количество холода. Температура сбросного воздуха снижается до минус 30-5О С, После переключения адсорбера 3 режим адсорбции нагретый до 50-100 С очищенный газ поступает в теплообменник 6, где охлаждается поступающим туда же сбросным газом. После окончания сброса газа вьгсокого давления из сосуда 4, в нем производят регенерацию адсорбента 5. Очистка газа ведется непрерывно повторяющимися циклами. Установки для очистки сжатых газов, работающие по предлагаемому способу, позволяют получить продукционный очищенный газ, имеющий стабильную температуру, применительно к воздухоразделительным

установкам, что позвопяет устранить возможность срьюа работы установки и ухудшения частоты продуктов из-за нестабильности температуры питающего потока воздуха.

Способ позвопявт отказаться от режима параллельной работы адсорберов при переходе с одного адсорбера на яругой. При этом сокращается продолжительность работы адсорбера под давлением и увеличивается доля времени, отводимого на регенерацию адсорбента. Поэтому адсорбент лучше очищается от примесей, качество очистки воздуха повышено. Уменьшается расход регенерирующего газа либо понижается его температура, что дает экономический эффект, а уменьшение емкости адсорберов снижает капитальные затраты на изготовление установки.

Отказ от режима параллельной ра- боты, который характеризуется переменными во времени расходами газов через адсорберы, позволяет автоматизировать технологический процесс очистки воздуха, применив двухпозиционную запорную арма- туру, а также значительно упростить и повысить надежность схем автоматического регулирования блоков очистки, и следовательно, качество очищенного воздуха. Л1Тквидац({я режима параллельной работы адсорберов исключаЕ Т проскок

примесей после блока очистки в блок разделения воздухоразделительной установки и позволяет более полно использовать возможности адсорбента. Возрастает термодинамическое совершенство и КПД системы очистки.

Формула из Об р е т е н НЯ

Способ очистки сжатого газа путем адсорбции, включающий пропускание загрязненного примесями газа через адсорбер, регенерацию адсорбента при пониженном давлении, повьш1еыие давления в адсорбере путем его заполнения исходным сжатым газом cf последующим его сбросом и охлаждение очищенного сжатого газа, отличающийся тем, что, с целью стабилизации температуры очищенного газа путем рекуперации тепла охлаждение очищенного сжатого газа осуществляют путем теплообмена с газом, сбрасываемым из адсорбера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

№ 199161, кл. 5 01 D 53/02, 1967.

2.Глизманенко Д. Л. Получение кислорода. М., Химия, 1972, с. 425 (прототип).