Адсорбер для очистки газов Советский патент 1982 года по МПК B01J19/04 

Изобретение относится к аппаратам .Щ1Я адсорбционной очистки газов.

Известен адсорбер для низкотемпературной очистки газа от газообразных примесей, в которых отвод от очищаемого газа тепла адсорбции осуществляется в отдельном,.внешнем по отношению к адсорберу теплообменнике-змеевике, который вместе с адсорбером погружен в сосуд с жидким хладагентом, например азотом, а предварительное охлаждение поглотителя до рабочей температуры процесса адсорбции при запуске аппарата и после проведения регенерации поглотителя, сопровождаемой его разогревом, осуществляется жидким хладагентом через корпус и через осевой канал в корпусе ci:.

Известен адсорбер для очистки газов, включающий корпус, заполненный адсорбентом с установленным внутри него теплообменником., выполненным в виде пучка труб С2.

Недостатками известной конструкции адсорбера являются неравномерное распределение в слое поглотителя теплопередающей поверхности, вследствие чего невозможно получение достаточно однородного температурного поля в массе поглотителя и малых температурных градиентов в поперечных сечениях адсорбера, что снижает эффективность работы поглотителя, а также то, что использование экстенсивного процесса передами тепла в адсорбере путем теплопроводности частиц поглотителя и газа требует дос10таточно большого времени для охлаждения поглотителя до рабочей температуры, что в ряде случаев является лимитирующим фактором.

15

Цель изобретения - увеличение Эффективности очистки газов от примесей за счет сокращения времени на охлаждение поглотителя до рабочей температуры адсорбции.

20

Поставленная цель достигается тем, что адсорбер для очистки газов,включающий корпус, заполненный адсорбентом с установленным внутри него теплообменчиком, выполненным в виде

25 пучка труб, снабжен соединенными с теплообменником торообразными коллекторами, сообщающейся с ними центральной вертикальной трубой и размещенной коаксиально внутри, нее тру30 меньшего диаметра, заглушенной сверху и выполненной с перфорацией в верхней и нижней частях. На фиг. 1 изображен адсорбер со встроенным теплообменником, одноряд ный трубный пучок которого образова из вертикальных прямолинейных труб; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - адсорбер, в который встроен многорядный трубный пучок и вертикальных прямолинейных труб; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 и 6- - адсорберы с однорядным и многорядным тpyбны и пучками; на фиг. 7 - разрез В-В на фиг. 5; на фиг. 8 - разрез Г-Г на фиг. б. Алсорбер состоит из корпуса I, заполненного поглотителем 2, наприм активированным углем. Внутри адсорбера имеется теплообменник 3, все элементы которого симметричны относительно геометрической оси адсорбе ра. Теплообменник состоит из труб 4 прямолинейных (фиг. 1 и З), или изо нутых по винтовой линии (фиг. 5 и 7 Трубный пучок расположен вертикально В трубном пучке трубы расположены по окружности на равном расстоянии друг от друга и на равном удалении от оси адсорбера. Трубы, изогнутые по винто вой линии, расположены в каждом ряду по концентрическим цилиндрическим по верхностям и в совокупности составля ют многозаходные змеевики. Нижние и верхние концы труб 4 объединены в пучки при цомощи торооб разных коллекторов 5 .иб. По геометрической оси адсорбера расположена центральная вертикальная труба 7, которая соединена с торообразными коллекторами 5 и 6 радиальными трубами а и 9, расположенными с одинаковыми центральными углами в горизонтальных плоскостях. Внутри трубы 7 коаксиально расположена труба 10 меньшего диаметра, верхний конец которой находится ниже коллектора б, имеет отверстия 11 и с торца заглушен. Трубка 10 меньшего диаметра также имеет отверстия 12 на уровне коллектора 5. Диаметр и количество отверстий 11 и 12 выбирается та КИМ образом, чтобы суммарная площадь отверстий 11 была больше, а суммарная площадь отверстий 12 - меньше площади поперечного сечения трубы меньшего диаметра. В верхней части трубы 7 имеется паросборник 13. Теплообменник снабжен штуцером 14 для ввода жидкого -хладагента и удаления жидкости, и штуцером 15 для отвода паров хладагента и для подвода инерт ного газа при удалении из трубной системы жидкости. На корпусе адсорбе ра имеется штудер 16 для ввода газа на очистку и штуцер 17 для выхода очищенного газа. : Адсорбер работает следующим образом. Жидкий хладагент, например азот, обычно содержащий в небольших количествах паровую фазу, при температуре насыщения поступает в теплообменник через штуцер 14 в трубу 10 меньшего диаметра. Двухфазный поток хладагента выходит из трубы 10 меньшего диаметра через отверстия 11 и подвергается сепарации. Отсепарированная жидкость стекает по кольцевому зазо-/ ру, образованному трубой 7 и трубой ;10 меньшего диаметра и поступает по радиальным трубам 8 в торообразный коллектор 5, из которого хладагент растекается по трубам 4. В трубах 4 и 7 устанавливается одинаковый уровень жидкости, который регулируется системой автоматики. В трубах 4 хладагент испаряется под воздействием тепловых потоков, направленных к ним от слоя поглотителя и из окружающей среды через слой теплоизоляции Истенку корпуса. В трубе 7 хладагент испаряется только под воздействием теплового потока, направленного к ней от слоя поглотителя. Образующаяся паровая фаза отводится из труб 4 в то-..; рообразный коллектор б и из него пар поступает по радиальным трубам 9 в паросборник 13. В паросборнике к этому пару присоединяется пар, образованный в трубе 7 как за счет испарения в ней жидкого хладагента, так и за счет сепарации двухфазного потока на выходе из трубы 10 меньшего диаметра. Из паросборника 13 пар выводится из адсорбера через штуцер 15. Опорожненные трубной системы от жидкого хладагента производится под избыточным давлением собственных паров или под давлением инертного газа, вводимого в паросборник через штуцер 15. Жидкость удаляется через отверстия 12 в трубе 10 меньшего диаметра и далее выводится из трубной системы через штуцер 15 в дренажную емкость. Наличие в трубе 7 гидростатического столба жидкого хладагента обеспечивает некоторое переохлаж/(ёние жидкости в нижней ее части на уровне радиальных труб 8, что создает благоприятные гидравлические условия для равномерной раздачи хладагента по трубам 4. Осесимметричное расположение и равномерное распределение в слое..поглотителя труб 4 способствует получению в. слое поглотителя более однородного температурного поля с меньшими температурными градиентами по нормали к поверхности труб. Это повышает эффективность поглотителя.л улучшает качество очистки газа от примесей. Вследствие этого положительного эффекта для достижения заданной степени очистки газа

потребуется меньше поглотителя и меньший объем адсорбционного аппарата, т.е. будет иметь место снижение удельных капитальных затрат.

Ожидаемый экономический эффект от использования предлагаемого изобретения ориентировочно составит 30-тыс. руб за счет снижения капитальных эатрат на адсорбционную аппаратуру установок очистки газов от примесей в расчете на одну установку по типу установки получения чистого гелия из гелиевого концентрата производительностью 3 млрд. год по перерабатываемому газу Оренбургского месторождения.

Формула изобретения

Адсорбер для очистки газов, вклю- 2Q чающий корпус, заполненный адсорбентом с установленным внутри неге теплообменником, выполненным в виде пучка труб, отличающийся тем, что, с целью увеличения эффективности очистки газов от примесей за счет сокращения времени на охлаждение поглотителя до .рабочей температуры процесса адсорбции, он снабжен соединенными с теплообменником торообразными коллекторами, сообщающейся с ними центральной вертикальной трубой и размещенной коаксиально внутри нее трубой меньшего диаметра, заглушенной сверху.и выполненной с перфорацией в верхнейГ и нижней частях.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 175982, кл. В 01 D 53/02, 1965,

2.Авторское свидетельство СССР 536832, кл. В 01 D 53/02, 1972.

/5

fff

/

А-/1

сриг 3

в-в

(риг-f

/г