Способ осушки воздуха Советский патент 1980 года по МПК B01D53/02 B01D53/26 

(54) СПОСОБ ОСУШКИ ВОЗДУХА

1

Изобретейие относится к адсобционным способам осУшки воздуха, в частности, с использованием цеолитов в качестве адсорбентов, и может быть использовано в технике врздухопод- . готовки и в различных областях сорбционной техники.

Известен ряд способов очистки и осушки воздуха с использованием цеолитов, например, с использованием в качестве осушителя цеолита-СаА l .

Известен способ очистки газовых смесей от паров воды с использованием цеолитов, включающий косвенный нагрев и охлаждение цеолитов теплоносителем через стенки адсорберов и продувку ч§рез слой.охлаждаемого и нагреваемого цеолитов последовательно 3-20 об.% очищенного таза после etO соо -ветствукадего охлаждения или нагревания 2 .

Недостатком данного способа является то, что он изменяет состав очищаемого сжатого воздуха, увеличивел в начальный момент концентрацию кислорода.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является спосрб очистки воздуха от паров воды и .

других компонентов, слоем молекулярного сита и в частности цеолита типа X, включающий стадию адсорбции примеси при повышенном давлении и 5 стадию десорбции их нагретым газом при пониженном давлений с последующим повторением указанных стадий. Полный рабочий цикл этого процесса включает подъем дайления; пропускание воздуха через слой цеолита для насыщения цеолита адсорбируемыми компоненталш, снижение давления, пропускание через слой цеолита нагретого продувочного Газа, охлаждение слоя

5 цеолита, затем повторение перечисленных стадий з .

Недостатком известного способа . является возникновение пбжаро- или взрывоопасной ситуации вследствие

20 резкого повышения концентрации.

Цел:ь изобретения - исключение взрывоопасности при осуществлении циклического процесса «за счет снижения концентрации кислорода на стадии адсорбции.

Поставленная цель достигается тем, что в способе осушки, включающем стадию адсорбции примесей при повышенном давлении и стадию десорбции

30 их нагретым газом при пониженном давлёнйи с поёлёдующим повторением вышеуказанных стадий, перед повторной адсорбцией цеолит насыщают азотом да Шлйчёства, содержащегося в нем на стадйи первичной адсорбции, преимущественно до 1,7-2,5 вес.%прй давлении 3-7 ати.

Способ осуществляют следующим образом.

Через слой цеолита в адсорбере пропускают воздух под давлением, затем снйжа10т давление в адсорбере до атмосферного и проводят десорбцию 1й1ВГ- ПрдяуекаНйем горячего воздуха. Т1бёЯё7о5 ВД® цеолита повышают давление в адсорбере и насыщают цео Шт Жз:&т:сИл в Количестве, содержащемйя в цеолите на стадии первичной адсорбции. ;

В случае осушки воздуха при 20 ати цеолитами типа NaX и С стадии под ёйа давления производится насы- . Щеййё Цеолитов азотом при давлении в 3-7, предпочтительно 5 ат в количестве 1,7-2,5 вес.%.

Если адсорбировать азота больше, Чем упомянутое количество, то на стадии осушки избыточный азот десорби ру с;я й восушен ном воздухе азота , чём в исходном, подаваемом на, осушку.- V .

Если адсорбировать азота меньше, чен упомянутое количество, то на ста Дйи осушки азот из осушаемого воздуха адсорбируется в цеолите, а слеДоватёЛьйо в осущенном воздухе его меньше нормы. Количество азота, которое, находится в адсорбированном со Стояййй в цеолите зависит от адсорбционной способности цеолита, применя ёмот Одля осуижи воздуха. ,.-....,,„.-,.

Пример 1. В колонку свнутренним диаметром 24 мм помещают. 450 мл цеолита СаА, удовлетворяющего требованиям МРТУ 6-09-6230-69. После заполнения колонки цеолитом в нее подают воздух на осушку в количестве 5 л/мин, под давлением 20 ати, сОдерясащий 2,3 Г/.М паров воды, осушенный B i OJibHKe воздух редуцируют до атмосфёрного Давления и подают на анализатор кислорода и паров воды. Осушку вОзДуха проводят до появления проскока паров воды - более 2,0 ррм. Затем давление в адсорбере снижают до.атмосферного в течение 3-5 мин путем сброса газов в атмосферу. После сброса давления проводят десорбцию влаги с цеолита горячим воздухом

при 200С в течение 15 мин. Воздух подают со скоростью 15 л/мин. Затем цеолит охлаждают в течение 4 мин тем жё потоком воздуха комнатной температуры. Повьпиают давление в адсорбционной колонке азотом до 5 ати,адсорбируя около 2-3 вес.% азота по бтно шенйю к весу цеолита. Далее давление

повышают сухим воздухом до 20 ати. На этом подготовку колонки к стадии осушки воздуха заканчивают и вновь

подают исходный воздух для осушки, как это описано в начале примера.

Содержание-Кислорода в осушенном воздухе составляет 21,О ±0,1%.

Пример 2. Процесс проводят, е как В примере 1. Насыщение азотом йри повышении давления осуществляют . при давлении в 3 ати. При этом адсорбируется 1,8 вес.% азота.

П р и м е р 3. Процесс проводят,

как в примере 1. Насыцение азотом

осуществляют при давлении 7 ати. При этом адсорбируется 2,5 вес.% азота.

В табл. 1 приведены результаты из мерения концентрации кислорода в осушенном воздухе в различное время 5 посленачала осушки прииспользовании цеолита СаА. .

Таблица 1

11 -х

Как видно из приведённых результатов, содержание кислорода в осу шейномвоздухе в начальный момент

0 при давлении 7 ати несколько ниже нормы и достигает 17,2%, а при давлении 3 ати - выше нормы и достигает 29,4%. Это означает, что насьвцение азотом следует проводить при давлении выше 3 ати и ниже 7 ати.

Пример 4. Для сравнения был приведенэксперимент по известному. Стадия осушки воздуха проводилась при тех же параметрах ( ати, Y 5 л/мин, CoHgO 2,3 г/м), в

0 той же KOjjOHKe на том же цеолите СаА как на примере 1 до стадии Лодъема давления. . .

Далее давление снижают, нагревают горячий воздухом и затем охлаждают. При поДъеМе давления азот не используют.давлеййе поднимают до 20 ати осушенным воздухом. Затем подают исходный воздух для осушки так же, как в примере 1.

0 Пример 5. Процесс проводят, как в примере 1. В качестве адсорбента был испЬльзован цеолит NaX. При ЭТОМйас адии повышения давления рзртом адсорбируют 2,1 вес.% азота.

5 В результате применения цеолита NaX

несколько увеличилась концентрация влаги в осушенном воздухе-до 8,2 ррм но концентрация кислорода не изменилась и равняется в среднем содержанию кислорода в исходном воздухе ,0±0,1%.

Пример б. Процесс проводят аналогично примеру 5. Насыщение азотом проводят при давлении 3 ати.Количество поглощенного азота составляет 1,7 вес.%.

Пример 7. Процесс проводят аналогично примеру 5, за исключением давления насыщения азотом, которое составляет-7 ати,. количество адсорбированного азота - 2,3%. Влияние такого давления на последующую концентрацию кислорода видно из таблицы 2.

В табл. 2 приведены результаты измерения концентрации кислорода в осушенном воздухе в различное время после начала осушки при использовании цеолита NaX. - ,

Таблица

Как и в примере 2 для цеолита СаА содержание кислорода в начальный период для давления 3 ати несколько выше нормы и достигает 19,1%. Таким Образом, насыщение цеолита МаХ азо5 ° У провдить при давлении ниже 7 атмосфер и выше 3 атмосфер предпочтительнее при 5 ати как это следует из примеров 5, 6 и 7 для цеолита NaX и из примеров 1, 2 и 1 для цеолита СаА.

10

Таким образом, предлагаемый способ позволяет исключить опасное повьиаение концентрации кислорода в процессе осушки газа и тем самым улучшить условия проведения процесса.

15 : Формула изобретения

0 последующим повторением вышеуказанных стадий, отличающийся тем, что, с целью исключения взрывоопасности при осуществлении циклического процесса за счет снижения концентра5ции кислорода на стадии адсорбции, перед повторной адсорбцией цеолит насыщают азотом до количества, содержащегося в нем на стадии первичной адсорбции.

0

Источники информации,

5 принятые во внимание при экспертизе 1. Журнал прикладной химии

1972, 8, с. 1758J 1975, № 6,с.1272.

Q 11.12.1972.

3.Патент ША № 3808773, «л. 55-31, 07.05.74 (прототип).