Устройство для регулирования процесса очистки контролируемых атмосфер

(19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ ТЕ 1070/23-26 2-исследовател торский и тех электрот и др, Установгия", 1977 схема Х 1. др. Установки 1977, с.54,2экзога с. 58 РЕ ГУЛИРО ВА- ТРОЛИРУЕМЫХ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ(56) .1. Васильев С.З,ки экзогаза. М., "Энер95-97, рис. 43,Васильев С.З, иза. М., "Энергия 54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯИЯ ПРОЦЕССА ОЧИСТКИ З 151) В 01 Р 53/04; С 05 Э 27/О АТМОСФЕР, состоящее из теплоизолированной реторты с патрубками подводаи отвода газа, внутри которой размещен слой адсорбента, и батареи с цир"кулирующим хладагентом, холодильнымагрегатом с запорным вентилем, соединенным с батареей, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью улучше"ния качества процесса и его экономичности эа счет одновременной очисткиот водяных паров, окиси и двуокисиуглерода и кислорода в одном аппарате, оно дополнительно снабжено газоанализатором кислорода, установленным на патрубке отвода газа и дифференциальным манометром, установленнымна патрубке подвода газа, которыесвязаны с запорным вентилем, установленным на линии циркуляции хладагенИзобретение относится к производству контролируемых атмосфер и можетбыть использовано в химическом и неф"тяном машиностроении, металлургии идругих отраслях промышленности. 5Известно устройство для регулирования процесса очистки экзогаза, состоящее из узла конверсии окиси углерода водяным паром, узлов осушки газа холодом; и на силикагеле, а также 1 Оузла адсорбционной очистки на цеолитах. Устройство снабжено регуляторами температуры катализатора в конверторе СО и хладагента в холодильнойкамере, а также теплоносителя в узле 15адсорбционной очистки 111.Недостатками известного устройства являются низкое качество очищенного .экзогаза из-за наличия остаточного содержания окиси углерода 20(0,3 - 1,О ) и следов кислорода, атакже сложность технологической схемы установки и. громоздкость оборудования.Наиболее близким к предлагаемому 25по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство длярегулирования процесса очистки контролируемых атмосфер, состоящее изтеплоизоляционной реторты с патрубками подвода и отвода газа, внутрикоторой размещен слой адсорбента,и батареи с циркулирующим хладагентом, соединенной с холодильным агрегатом, снабженным терморегулятором.Устройство снабжено также силикагелевым осушителем ".21,Недостатками данного устройстваявляются низкое качество готовой атмосферы (содержание СО 0,005 - 0,05 ,40НО - минус 60"С по точке росы), наличие в готовом экзогазе СО и О,низкая экономическая эффективностьиз-за многоступенчатости процесса иочистки экзогаза только от двух при-месей (СО и Н 20) и невозможностьрегулирования йроцесса очистки посоставу очищенного экзогаза.Цель изобретения " улучшение качества процесса и его экономичности50за счет одновременной очистки от водяных паров, окиси и двуокиси углерода и кислорода в одном аппарате.,Указанная цель достигается. тем, что устройство для регулирования про 55 цесса очистки контролируемых атмосфер, состоящее из теплоизолированной реторты с патрубками подвода и отвода газа, внутри которой размещен слой адсорбента, и батареи с циркулирующим хладагентом, холодильным агрегатом с запорнымвентилем, соединенным с батареей,дополнительно снабжено газоанализатором кислорода, установленным. напатрубке отвода газа и дифференциальным манометром, установленнымна патрубке подвода газа, которыесвязаны с запорным вентилем, установленным на линии циркуляции хладагента,На чертеже представлена схемаустройства.Устройство состоит из герметичной ретортыс теплоизоляцией 2,слоем адсорбента 3, патрубком подвода газа 4, на котором установлен датчик автоматического дифференциального манометра 5, и патрубком отводагаза 6, на котором установлен датчикавтоматического газоанализатора накислород 7, размещенных внутри аппарата основной 8 и регулируемой 9 секций с циркулирующим хладагентом, соединенных с холодильным агрегатом 10,автоматического запорного вентиля11, установленного на подводящей линии регулируемой секции и связанногоимпульсной линией 12 с датчиком 7и импульсной линией 13 - с датчиком 5,Работа устройства осуществляетсяследующим образом,1Экзотермическая контролируемая атмосфера в .экзогаз, содержащая помимо азота и водорода двуокись и окись углерода, водяные пары и кислород, поступает в реторту 1 адсорбента, снабженную теплоизоляцией 2. В реторте, размещен слой цеолитов 3. Зкзогаз, прошедший через патрубок подвода га" за 4, снабженный датчиком автоматического дифференциального манометра 5, попадает в слой цеолитов высотой А. Пройдя через слой адсорбента,экзогаз покидает реторту через патрубок отвода газа 6, в котором установлен датчик автоматического газоанализатора на кислород 7. Внутри адсор.бента размещены одна на другой двесекции с циркулирующим хладагентом -основная 8 и регулируемая 9 секции.Обе секции соединены с фреоновым холодильным агрегатом 10 замкнутым контуром. Холодильный агрегат обеспечивает непрерывную циркуляцию хладагента в основной секции, имеющей высотуЗаказ 6218/5 Тираж 681 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г,Ужгород, ул.Проектная, 4 3 , 1 1 104 Б. Регулируемая секция, расположенная ближе к входу газа и имеющая высоту В, соединена с холодильным агрегатом через автоматический запорный вентиль 11.,Схема управления это го вентиля выполнена с открывающим контактом промежуточного реле, котосрое импульсной линией 12 связано с датчиком 7 и с закрывающим контактом второго реле, связанного импульсной 10 линией 13 с датчиком 5. Регулируемая секция расположена на расстоянии Г от входного сечения слоя цеолита. Благодаря такому размещению секций в слое создается градиент температур 15 с понижением в сторону выходу экзогаза, Особенностью этого градиента является наличие .строго фиксированной по высоте нулевой температурной эоны, В первоначальном положейии ав томатический вентиль 11 закрыт и нулевая температурная зона находится. на высоте Г - В от входного сечения слоя адсорбента, В тот момент, когда концентрация кислорода в очищен- . 25 ном экзогазе достигает заданного максимально допустимого предела (например 0,00017), от датчика газоанализатора на кислород 7 по импульсной линии 12 поступает сигнал на открывающий контакт промежуточного реле, и вентиль 11 открывается. Хладагент начинает циркулировать и в секции 9, вследствие чего нулевая температурная зона смещается в сторону входа экзогл за Теперь она установлена на уровне Г, Вся влага, поступающая с экзогазом, должна адсорбироваться в слое высотой Г, имеющем положительную температуру. Если этой высоты недоста точно, то на уровне Г начинается обледенение слоя и его сопротивление возрастает. Давление экзогаза на входе в адсорбер постепенно повышается и достигает заданного критического значения (например 800 мм вод.ст.), В этот момент от датчика автоматического дифференциального манометра 5 по импульсной линии 3 поступает сигнал к закрывающему контакту второго промежуточного реле, и вентиль 11 закрывается. Вновь хладагент циркулирует только в секции 8, и нулевая температурная зона смещается в первоначальное положение, которое сохраняется до очередного повышения концентрации кислорода за слоем.Наиболее вероятными величинами критических параметров являются: концентрация кислорода 1 - 10 рр (0,0001 - 0,0017) и давление экзогаза 300 - 1300 мм вод.ст.Первоначальное положение нулевой температурной эоны предпочтительно устанавливать на расстоянии, равном .0,3 - 0,4 высоты слоя от входа в него экзогаза,а смещение этой эоны целесообразно вести в пределах О, 15 - 0,25 высоты слоя .Устройство дпя регулирования выполнено из учета наиболее снецифи" ческих особенностей процесса очистки экзогаза от четырех компонентов, Регулирование ведется по наиболее трудносорбирующемуся компоненту - кислороду, с одной стороны, и по имеющей нулевую температуру замерзания влаги с другой стороны.Таким образом, предлагаемое устройство повышает качество очищенного экзогаза. Содержание в нем кислорода и двуокиси углерода снижается до 1 рр ш (0,00013), а влаги - ниже -80 ОС по точке росы, Кроме того, происходит одновременное поглощение НО, СО 2, СО и 0 в одном аппарате, повышается экономичность процесса за счет замены зкзогазом азотоводородной атмосферы, получаемой из аммиака путем его диссоциации с последующим дожиганием водорода и упрощается технологическая схема установки и уменьшаются ее габариты. При этом существенно упрощается процесс регу" лирования и функции обслуживающего персонала.