Устройство для адсорбционной очистки газа Советский патент 1981 года по МПК B01D53/04 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АДСОРБЦИОННОЙ

1

Изобретение относится к очистке газов методом адсорбции.

Известно устройство для адсорбционной очистки газов, включающее внутреннюю емкость с решеткой и размещенным на ней слоем адсорбента и наружную емкость с патрубками ввода и вывода газа, один из которых соединен с внутренней емкостью 1.

Недостатком этого устройства является то, что в результате расширения внутренней емкое- Q та в процессе регенерации возникают напряжения ,в приварных соединениях между внутренней и наружной емкостями, которые особенно опасны при частых колебаниях тег тературы.

Кроме того, внутренняя емкость известного js устройства для адсорбционной ошстки газа только недостаточно предохранена от колебаний давления. Согласно одному варианту известного устройства между внутренней и наружной емкостями расположен патрубок ввода или выво- 20 да газа, снабженный небольшим отверстием, которое служит для выравнивания давления внутренней емкости и изоляшюниой фугеровкой, так что возможное избыточное давление может быть устранено. Но это, особенно при современ- 25 ОЧИСТКИ ГАЗА

ных адсорбционных способах с меняющимся давлением, в которых давление должно быстро повьппаться и С1шжаться, является недостаточным, поэтому известная конструкция не удовлетворяет современным требованиям.

Цель изобретения - повышение надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для адсорбционной очистки газа, включающем внутреннюю емкость с решеткой и размещенным на ней слоем адсорбента и наружную емкость с патрубками ввода н вывода газа, один из которых соединен с внутренней емкостью, внутренняя емкость выполнена открытой в нижней части, а патрубок, соединенный с ней, снабжен компенсатором.

Целесообразно, чтобы компенсатор был выполнен в виде сильфона.

Целесообразно также, чтобы патрубок, соединенный с внутренней емкостью, был снабжен трубой, размещенной внутри него.

Внутренняя емкость предлагаемого адсорбера вьщолнсна таким образом, что может компенотровать колебания тепла в вертикальной плоскости. Этого достигают тем, что в случае высокой

и узкой внутренней патрубок, который соединен с внутренней емкостью (в дальнейшем первый патрубок), снабжен компенсатором, рапример, двумя входящими друг в друга трубами или сильфоном, в то время как при относительно . широкой и не очень высокой внутренней емкости, а именно при так называемых лежаищх адсорберах, целесообразно выполнять подвижной верхнюю стенку внутренней емкости (вместо или дополнительно к подвижному выполнению первого патрубка). Так как материал, особенно применяемый для сильфонов, чувствителен к теплу, предусматривается внутри сильфона помещать защитную, трубку, через которую пропускаются горячие газы. Форма внутренней емкости в основном похожа на колокол. Внутренняя емкость имеет две функции. С одной стороны она должна, особенно в связи с размещенной между внутренней и наружной емкостями изоляционной футеровкой, препятствовать тому, чтобы тепло, вносимое в систему при регенерировании адсорбента горячими газами, отдавалось адсорбентом наружной емкости. Эту задачу выполняет -выполненная открытой внизу внутренняя емкость, если ее ниж1 шй край доходит приблизительно до зоны, . в которой находится слой адсорбента. При этом является существенным, чтобы нагретый регенерирующий газ, который, как правило, вводится противотоком к подлежащему очистке газу, поступал бы в верхнюю часть адсорбера и входил бы из нижней части адсорбера. Иначе имеется, хотя и небольщая, опасность, что горячие регенерирующие газы попадут между внутренней и наружной емкостями, что вызывает тепловые потери. С другой стороны, внутренняя емкость должна быть выполнена так, чтобы она не подвергалась никаким усилиям сжатия.

Конструкция препятствует тому, чтобы после регенерирования, которое проводится обычно при пониженном давлении, с подводом давления в адсорбер,, во внутренней емкости не создавалось давление, для которого она не предусмотрена. Благодаря предлагаемой конструкции вносимое подлежащим очистке газом давление распределяется равномерно по внутренней зоне внутренней емкост и по зоне между внутренней и наружной емкостям, так что внутренняя емкость не подвергается никаким нагрузкам сжатия. Слой адсорбента расположен внутри внутренней емкости на репютке, отверстия которой меньше, чем величина зерен адсорбента, чтобы последний не мог рассьшаться через решетку; одновременно эта решетка обеспечивает равномерное распределение, пропускаемого, как правило, снизу вверх подлежащего очистке газа по всему слою адсорбента.

Колоколообразная внзтренняя емкость свободно расположена на рещетке для адсорбента.

При этой конструкций создается оптимальная подвижность при тепловом расширении, так как внутренняя емкость может расширяться также в сторону, что особенно важно при способах, при которых, температура регенерации значительно выше температуры адсорбции,

Пелесообразно выполнять внутреннюю емкость из материала, имеющего значительный кот эффициент теплового расширения. Таким образом могут быть сведены до минимума тепловые расширения, возникающие вследствие колебания температур между адсорбцией и регенерированием. В соответствии с зтим предъявляются меньшие требования к эластичности размещенного у первого патрубка компенсатора, что удешевляет ег,о изготовление. Внутреннюю емкость выполняют тонкой, чтобы уменьшить ее теплоемкость. При этих условиях, однако, особенно при горизонтально расположенных внутренних емкостях, может оказаться необходимым снабдить их желобками и кольцами жесткости. Таким образом получают конструкцию, теплоемкость которой значительно меньше, чем у внутренних емкостей с толстыми стенками, которые не нуждаются в кольцах жесткости.

Предлагаемое выполнение внутренней емкости, которая в верхней части газонепроницаема, но подвижно соединена с наружной емкостью, может быть применено ко всем типам адсорберов. Он годится не 1Ълько для здгомянутых стоящих адсорберов и для так называемых лежащих адсорберов, но также и для таких конструкций, в которых внутри устойчивой к давлению наружной емкости размещено несколько отделенных крут от друга внутренних емкостей. При этом требуется большая наружная, но меньшие внутренние емкости, которые выгоднее в изготовлении.

Внутренняя емкость снабжена наружной изоляцией, которая выполнена, например, в иде изоляционных матов из шлака или минерального волокна толщиной приблизительно 25 мм.

Если предлагаемое устройство работает с небольшой температурной разницей между регенерированием и адсорбцией, можно отказаться от дополнительной изоляции внутренней емкости, так как находящийся между внутренней и наружной емкостями газ представляет собой достаточную тепловую защиту.

Последняяконструкщм рекомендуется особенно, если время регенерации относительно коротко, что имеет место, если адсорбент должен только частично регенерироваться, т.е. на стороне выхода очищенного газа,

Согласнб другому варианту предлагаемого адсорбента до и после слоя адсорбента размешены распределительные сита, которые состоят из перфорированных плит или металлической ткани, чтобь достигнуть хорошего распределения газа по всему поперечному сечению адсорбента . Кроме того, по пути гаЗа от входа до слоя адсорбента можно размещать направляющи листы. Размер, толщина стенок, количество и высота слоя адсорбента и другие конструктивные детали предлагаемого адсорбера зависят от многих параметров, так, например, от температуры адсорбции и десорбщш, давления газа, расхода газа, количества загрязнений, желаемой степени чистоты газа и длительности отдельных циклов адсорбции и десорбции. Можно указать, что при общеизвестных конструкциях стоячего типа наружный диаметр адсорбера 1-4 м, толщина стенок наружной емкости 6-12 мм, а внутренней емкости 2-3 мм Лиаметр или длина кромок .направляющих листов составляет 1,2-2, предпочтительно 1,4-1,6 внутреннего диаметра патрубка для ввода газа. Расстояние между направляющими листами и патрубком для ввода газа составляет 0,8-1,8, предпочтительно 1,3-1,5 внутреннего диаметра патрубка, причем при изогнутых листах это расстояние измеряется от наиболее отдаленных от патрубка точек. При общеизвестных лежащих адсорберах длина составляет 2-12 м.. наружный диаметр 3-5 м толщина стенок наружной емкости - приблизительно 12 мм и внутренней емкости примерно 2 мм. На фиг. 1 представлен вертикальный адсорбе с одной внутренней емкостью; на фиг. 2 - горизонтальныйадсорбер; на фиг. 3 - адсорбер с несколькими внутренними емкостями. Адсорбер имеет наружную, устойчивую к дав лению емкость 1 и тонкостенную внутреннюю емкость 2. Внутренняя емкость 2 свободно размещена на рещетке 3, которая опорами 4 укреплена на наружной емкости 1. Внутри внутренней емкости 2 на рещетке 3 находится слой 5 адсорбента. Внутренняя емкость 2 снабжена наружным изоляционным матом 6. Адсорбер имеет кроме того патрубок 7, выполненный по вижным при помощи сильфона. Подвижный пат рубок 7 является частью системы 8 для подачи и отвода газа, коюрая снабжена гаищтнрй труб кой 9 для подачи горячего регенерирующего газа и патрубком 10 для вывода очищенного газа. На нижнем конце наружной емкости 1 пр дусмотрен жесткий патрубок 11 для ввода и вывода газа. На верхнем конце этого патрубка размещен теплоизоляционный щиток 12. Для лучщего распределения потоков газа, в адсорбере предусмотрены направляющие газ листь 13 и 14 и распределяющие гаа сита 15 и 16. Для подачи адсорбента и возможного ремонта предусмотрен люк 17. Адсорбер работает следующим образом. 6 Подлежащий очистке газ пропускают через патрубок 11 и при помощи направляющего листа 14 и распределительного сита 16 он равномерно распределяется по всей поверхности решетки 3, протекает затем через слой 5 адсорбента, где удерживаются загрязнения. Очищенный газ выходит из слоя 5 и покидает адсорбер через патрубок 7 и патрубок 10. Если адсорбент насыщен загрязнениями, отключают поток подлежащего очистке газа, понижают давление в адсорбере через патрубок 10 до давления регенерации и затем при пониженном давлении пропускают через защитную трубу 9 горячий регенерирующий газ. Горячий регенерирующий газ посредством направляющего листа 13 и распределительного сита 15 равномерно распределяется по поверхности слоя 5. При пропускании через слой 5 повышается температура газа, вследствие чего повыщается реактивное давление адсорбированных компонентов и они выносятся с регенерирующим газом из слоя адсорбента. Регенерирующий газ с захваченными загрязнениями покидает адсорбер через патрубок 11. После окончания регенерации прекращают подвод регенерирующего газа и адсорберу дают охлаждаться перед новым циклом адсорбщш. На фиг. 1 показан другой вариант предлагаемого устройства, а именно горизонтальный адсорбер. При этом варианте патрубок системы 8 выполнен неподвижным. Вызьтаемые при пропускании регенерирующего газа тепловые колебания внутренней емкости компенсируются тонкостенно выполненной поверхностью внутренней емкости 2. Но и в этом случае патрубок 8 снабжается компенсатором. Принцип работы такого горизонтального адсорбера такой же, что и принцип работы вертикального адсорбера (фиг. 1). В горизонтальном адсорбере предусмотрены два люка 17. Кроме того, удвоены распределяющие газ сита 15 и 16 и направляюадае газ листы 13 и 14 изготовлены изогнутыми. Для лучшего распределения газа в верхнем и нижнем пустом пространстве предусмотрены косые направляющие листы 18 и 19. На фиг. 3 показан другой вариант предлагаемого устройства. Здесь внутри устойчивой к давлению наружной емкости 1 размещены неоколько тонкостенных внутренних емкостей 2. Каждая тонкостенная внутренняя емкость снабжена патрубками 7 и 11. Для упрощения чертежа необходимая для больпшнства способов теплоизоляция внутренней емкости 2, а также люки не показаны. Показанный на фиг. 3 адсорбер работает в принципе так же, что и адсорбер по фиг. 1. Таким образом предлагаемое устройство для очистки газов надежно в эксплуатации, так как его узлы предохранены от воздействия повыщенного давления и температуры как в процессе адсорбции, так и в процессе регенерации адсорбента. Р м у л а из Р е т е н и я 1. Устройство для адсорбционной очистки газа, включающее внутреннюю емкость с решеткой и размещенным на ней слоем адсорбента и наружную емкость с патрубками ввода и вывода газа, один из-которых соединен с внутренней емкостью, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства.

8

12 внутренняя емкость выполнена открытой в нижней части, а патрубок, соединенный с ней, снабжен компенсатором. 2.Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что компенсатор вьшолнен в виде сильфрна. 3.Устройство по п. 1, о т л и ч а ю ш ее с я тем, что патрубок, соединенный с внутренней емкостью, снабжен трубой, размещенной внутри него. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе I. Патент США № 2083732, кл. 55-196, 1937.