Адсорбционное устройство для разделения газа

 

Изобретение относится к устройствам для разделения газа с помощью адсорбента , преимущественно активированного угля , и может найти применение в химической и других отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение эффективности процесса разделения за счет обеспечения равномерности прогрева сорбента. В рабочем объеме устройства как охлаждающее, так и нагревательное средства сориентированы на трубы с адсорбером, а средство для циркуляции теплопередающего агента расположено в верхней части устройства, что дает возможность соблюдения одинаковой температуры во всех сечениях сорбента. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)л В 01 D 53/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (л) (л)

IGQ !

< 0 (21) 4356367/26 (22) 02.09;88 (31) Р 3729517.9 (32) 03.09,87 (33) DE (46) 23.06.92. Бюл. ¹ 23 (71) Сименс АГ (DE) (72) Бернд Экард и Томас Бурбах (DE) (53) 66.071.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1082463, кл. В 01 D 53/04, 1982. (54) АДСОРБЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

РАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗА (57) Изобретение относится к устройствам для разделения газа с помощью адсорбенИзобретение относится к устройству для разделения газа с помощью адсорбента, преимущественно активированного угля, и может найти применение в химической и других отраслях промышленности.

Цель изобретения — повышение эффективности процесса разделения за счет обеспечения равномерности прогрева сорбента.

На чертеже изображено адсорбционное устройство, общий вид.

Адсорбционное устройство включает в себя корпус 1 с теплоизоляцией 2, которая может выполняться в виде изоляции из твердого вещества или же в виде вакуумной изоляции и крышки 3, закрепленной с помощью фланцевого соединения 4. От крыш. Ы 1743338 АЗ та, преимущественно активированного угля, и может найти применение в химической и других отраслях промышленности. Цель изобретения — повышение эффективности процесса разделения за счет обеспечения равномерности прогрева сорбента. В рабочем объеме устройства как охлаждающее, так и нагревательное средства сориентированы на трубы с адсорбером, а средство для циркуляции теплопередающего агента расположено в верхней части устройства, что дает возможность соблюдения одинаковой температуры во всех сечениях сорбента. 3 з.п. ф-лы, 1 ил. ки 3 проходят во внутренний объем корпуса

1 анкеры 5, на которых удерживается узел адсорбера 6, содержащий секцию труб 7 с сорбентом, теплопередающий охлаждающий элемент 8 в виде змеевика и электронагреватель 9.

Секция труб 7 состоит из большого числа проходящих вертикально труб, расположенных параллельно одна другой на поверхности круглого кольца. Вверху и внизу трубы 7 зажаты в днищах труб 10 и 11, на которых закреплены изогнутые листовые кольца 12 и 13 для образования сборных камер 14 и 15. Трубы 7 имеют диаметр, например, 35 мм и содержат активированный уголь с насыпным весом 0,45 кг/л. Они

1743338

55 сгруппированы с такой плотностью, что интервал между трубами 7 меньше, чем диаметр трубы. Охлаждающий элемент 8 расположен внутри секции труб 7 и может выполняться одновременно цилиндрическим. Концы элемента 8 — через подводящие 16 и отводящие 17 трубопроводы соединены с внешним трубопроводом 18 и

19, выводимым из корпуса 1. Трубопровод

19 подсоединен к холодильной машине, с помощью которой жидкий азот может направляться в качестве вторичного охлаждающего средства для производства температуры ниже -130 С внутри корпуса 1.

Злектронагреватель 9, расположенный в центре корпуса 1 внутри секции труб 7 и охлаждающего элемента 8, включает в себя электрические нагревательные стержни 20, проходящие параллельно один другому вертикально вверх от нижней несущей плиты 21. Последняя представляет собой единую деталь с нижними днищами для труб 11 и удерживает нагревательные стержни 20, сгруппированные, например, в форме круглого кольца с интервалом, равным толщине нагревательного стержня, внутри охлаждающего устройства 8.

Высота нагревательных стержней 20 меньше высоты труб 7 и охлаждающего элемента 8, поэтому внутри остается свободн ы и объем, в котором расположен вентилятор 22. Последний может располагаться также над секцией труб 7 под крышкой 3 емкости. Вентилятор 22 установлен с помощью звездообразного держателя 23 в рубашке 24. Держатель 23 направляется вверху приводным валом 25 через корпус 1 к приводномудвигателю 26, закрепленному вне корпуса 1 на крышке 3. Двигатель 26 охвачен газонепроницаемым кожухом 27, закрепленным на крышке 3 с помощью фланцевого соединения 28. Кожух выполнен для отвода отходящего тепла двигателя в виде охлаждающей рубашки 29 с двойной стенкой с впуском и выпуском хладоносителя. Для ввода и вывода очищаемой смеси предусмотрены патрубки 30 — 32.

Устройство работает следующим образом.

Во внутреннем объеме корпуса 1 содержится гелий под давлением, например, 1 бар. Гелий служит в качестве средства передачи тепла, которое с помощью вентилятора

22 циркулирует через внутренний объем корпуса 1 в направлениях, указанных на чертеже стрелками, обеспечивая равномерное распределение тепла. При циркуляции гелий проходит мимо секции труб 7 и либо охлаждается теплопередающим элементом

8, либо нагревается нагревательным уст5

50 ройством 9. Скорость циркуляции составляет 1000 ч или более. Очищаемая смесь через патрубки 30 и 31 вводится в устройство, С помощью охлаждения связывание инертных газов криптона и ксенона активированным углем в трубах 7 усиливается.

Очищенный газ отводится через выпуск 32.

После осуществления связывания криптон и ксенон могут удаляться путем нагрева (регенерации) активированного угля с помощью нагревательного устройства 9, тепло которого передается на трубы 7 также с помощью вентилятора циркулирующим гелием. В корпусе 1 как охлаждающее 8, так и нагревательное 9 устройства сориентированы на трубы адсорбера, за счет чего обеспечивается возможность соблюдения практически одинаковой температуры вдоль труб адсорбера при одновременно очень малой разности температур поперексекции труб адсорбера. Теплообмен между трубами адсорбера и охлаждающим или нагревательным устройствами интенсифицируется за счет циркулирующего газа, преимущественно гелия, таким образом, что достигаются гомогенное распределение температуры и существенное снижение потребления энергии. Преимущественно скорость циркуляции газа составляет 1000 ч или более, Вентилятор располагается в направлении потока после нагревательных и охлаждающих элементов, так что помимо подачи газа одновременно достигается термическое выравнивание циркулирующего потока газа перед его охлаждением в секцию труб адсорбера и надежно предупреждается образование отдел ьн ых струй с различной температурой.

Потеря напора в зоне циркуляции газа должна выбираться таким образом, чтобы через секцию труб адсорбера происходила намного большая потеря напора, например, с коэффициентом 2 или более, по сравнению с потерей напора на остальном пути потока, За счет этого достигается в значительной степени равномерная скорость набегающего потока в секции труб адсорбера, и тем самым в адсорбере предупреждается различная термическая нагрузка материала так же, как и различия сорбции в адсорбере, Приводной двигатель вентилятора располагается вне емкости, так что он работает при нормальных температурах и тепло потерь не должно отводиться через охлаждающее устройство. При этом приводной двигатель может охватываться газонепроницаемым кожухом, одновременно служащим в качестве охлаждающей рубашки.

1743338

Пучок труб, охлаждающий элемент в виде змеевика и нагревательное устройство соединены друг с другом и подвешены в корпусе устройства в виде узла и могут вставляться и при необходимости вновь выниматься как одно целое.

Формула изобретения

1. Адсорбционное устройство для разделения газа с помощью адсорбента, предпочтительно активи рован ного угля, включающее теплоизолированный вертикальный цилиндрический корпус с крышкой и патрубками ввода и вывода фаз с размещенными в нем адсорбентом, теплопередающим элементом в виде змеевика и электронагревателем, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности процесса разделения за счет обеспечения равномерности прогрева сорбента, оно снабжено в центральной верхней части корпуса средством для циркуляции теплопередающего агента и пучком вертикальных труб для сорбента, расположенных около теплопередающего элемента по всей его длине.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е5 с я тем, что оно снабжено пучком вертикальных труб, в котором размещен сорбент, установленный на периферии корпуса по кольцу, теплопередающий элемент расположен концентрично ему, а электронагрева10 тель — e центре, при этом длина электронагревателя меньше длины труб с сорбентом и теплопередающего элемента.

3. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что средство для циркуляции снаб15 жено приводом, размещенным в выносной теплоизолированной камере, и магнитной муфтой.

4. Устройство по пп.1 и 2, о т л и ч а ю ще е с я тем, что пучок труб, теплопередаю20 щий элемент и электронагреватель соединены между собой в единый узел, снабженный анкерами, закрепленными на крышке корпуса.