Адсорбер

(71) Волго-Уральский научно-исследовательский и проектный институт по добыче и переработке сероводород- содержащих газов(56) 1. Авторское свидетельство СССР 9803954, кл. В 01 Э 53/26, 1978.2. Кельцев Н.М, Основы адсорбционной техники. М "Химия", 1976, с.253.(54)(57) АДСОРБЕР, включающий цилиндрический корпус, перфорированные горизонтальные перегородки, между которыми размещен слой адсорбента, центральную трубу и патрубки ввода и вывода газа, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения эф фективности процесса путем равномерного и полного использования слоя адсорбента, центральная труба снабжена поршнем, установленным с возможностью перемещения вдоль нее и выполнена перфорированной на участке между перегородками. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯИзобретение относится к устройствам для адсорбционной осушки и очистки газов, а именно к конструкцииадсорберов, и может быть использованов газовой, химической и других отраслях промышленности.Известна конструкция адсорбционных аппаратов периодического действия с неподвижным слоем адсорбента,заключенного между перфорированными 10устройствами для ввода и вывода газа 13,Недостатками известного адсорбента являются низкая производительностьза счет неэффективного контактирования газа с адсорбентом, вследствиенеравномерного распределения газав объеме адсорбента.Известен адсорбер, включающийцилиндрический корпус, перфорирован-. 20ные горизонтальные перегородки, между которыми размещен слой адсорбента,центральную трубу и патрубки вводаи вывода газа Г 2",1.Однако для этого адсорбера 25.характерна пониженная производительность аппарата, так как нижние слоиадсорбента практически не взаимодействуют с газом. Как известно,газ, проходя через слой сыпучего . З 0материала, имеет большую скоростьу стенок корпуса и меньшую скоростьв центральной части слоя. Пристенные слои адсорбента, находящиесяпод большей нагрузкой, раньше достигают насьпцения, чем адсорбентцентральной части, в результате чего ухудшается качество очистки газа.После достижения насыщения пристенного слоя требуется остановка 40аппарата для десорбции, хотя центральная часть адсорбента еще далекаот насыщения, т,е. десорбция осуществляется чаще, чем это требуетсяв пересчете на возможности всего 45объема поглотителя. Это снижает эффективность использования дорогостоящего адсорбента, и, как следствие,эффективность работы аппарата вцелом.50Цель изобретения - повьппение эффективности процесса путем равномерного и полного использования слоя адсорбента.Поставленная цель достигается 55 тем, что в адсорбере, включающем цилиндрический корпус, перфорированньи горизонтальные перегородки, между которыми размещен слой адсорбента, центральную трубу и патрубкн ввода и вывода газа, центральная труба снабжена поршнем, установленным с возможностью перемещения вдоль нее и выполнена перфорированной на участке между перегородками.Впредлагаемом техническом решении газовый поток разделяют на два потока: одна часть потока газа поступает вдоль стенки корпуса, вторая часть газового потока попадает в центральную трубу и через ее перфорацию над поршнем поступает в слой адсорбента, проходит слой адсорбента на длину поршня, откуда через перфорацию центральной трубы направляется под поршень в центральную трубу, на выходе которой смешивается с первым по" током газа и выходит из адсорбера. Насьпцение слоя адсорбента контролируют известным прибором (газоанализатором) на выходе газового потока из адсорбера. При достижении насыщения слоя адсорбента перемещают поршень механизмом возвратно-поступательного движения на величину длины поршня.Таким образом, поток газа принудительно перераспределяется по сечению аппарата, чем достигается повышение равномерности распределения газа в объеме адсорбента.Величину длины поршня определяют по формуле:носГ- - КН, пораню "ное=где й поршня - длина поршня,м,Ннс,с - высота работающего слоя в момент Гн,м1т - время работы слоя вдинамических условияхот начала процессаадсорбции до моментапроскока, т.е, до момента, когда за слоемадсорбента появитсяулавливаемое вещество,с;- время формированияфронта равных концентраций, с;Н - высота слоя адсорбента, м,К - коэффициент поглотительного действияслоя, который опре. 1084 25 50 деляется иэ уравненияматериального балансадля каждого адсорбента,аппарата и концентрации адсорбируемыхвеществ в отдельности,с /м.Выполнение центральной трубы перфорированной и помещение в нее поршйя приводит к тому, что очищаемый 1 О или осушаемый гаэ проходит не весь слой адсорбента, а лишь часть его, определяемую высотой поршня, благодаря чему уменьшается гидродинамическое сопротивление адсорбера. 15 При поступательном движении поршня постепенно отключаются слои .адсорбента, насьпценные отделяемыми компо-нентами исходного газа и включаются ненасьпценные слои адсорбента. 20На фиг.1 схематически изображен адсорбер, продольный разрез; на фиг.2 - то же, вариант выполнения; на фиг.3 - разрез А-А на фиг.2.Адсорбер состоит из корпуса 1, адсорбента или насадки 2, помещенного между нижней 3 и верхней 4 перфорированными перегородками, закрепленной в них центральной перфорированной трубой 5. Размещенный в трубе поршень 6 со штоком 7, связан с механизмом 8 для осуществления возвратно;поступательного перемещения. Предусмотрены люки для загрузки 9 и выгрузки 10 адсорбента 2, вход ной 11 и выходной 12 штуцеры газа.Адсорбер по второму варианту исполнения дополнительно снабжен трубами 13, расположенными симметрично относительно центральной трубы 5 по периферии адсорбера, причем периферийные трубы 13 также перфорированы и в них размещены поршни Ь со штоками 7, связанными с единым механизмом -8 возвратно-поступательного 45 движения.Адсорбер работает следующимобразом.В момент начала работы поршень 6 поднимают с помощью механизма 8 возвратно-поступательного перемещения так, что верхняя образующая поршня находится на одном уровне с верхней перфорированной перегородкой 4. Неочищенный газ 55 входит через штуцер 11 и поступает через перфорированную перегородку 4 в слой адсорбента 2, проходит 051его на длину -поршня 6, а затем,вследствие меньшего гидродинамического сопротивления поступает черезперфорацию в трубу 5 и далее выходит через штуцер 12. При этомпроисходит насыщение адсорбентаили насадки на величину длины поршня.По мере насьпцения адсорбентапоршень 6 перемещают вниз механизмом 8. При этом неочищенный гаэпоступает в трубу 5, проходит через ее перфорацию в слой адсорбента 2, обтекает поршень 6 по всейширине корпуса 1 и выходит черезперфорацию в трубу 5 и далее черезштуцер 12.Адсорбцнонный цикл заканчивается при достижении нижней образующейпоршня 6 горизонтальной перфорированной перегородки 3. При этом неочищенный газ поступает в трубу 5,проходит через ее перфорацию в слойадсорбента 2 и выходит через горизонтальную перфорированную перегородку 3,Адсорбер по второму вариантуисполнения работает аналогичнымобразом, причем осуществляется синхронное перемещение поршней 6 в трубах 5 и 13.П р и м е р 1. В вертикальныйцилиндрический адсорбер 1 диаметромР ,=2,0 м высотой слоя адсорбен-та-цеолита 2-5,0 м, заключенногомежду перфорированными горизонтальными перегородками 3 и 4 с коэффициентом свободного сечения 0,5-0,7, сцентральной перфорированной трубой 5диаметром д =300 мм и коэффициентртом свободного сечения 0,7-0,9 цилиндрическим поршнем 6 с уплотнитель-ными. кольцами диаметромдд =300 мми длиной 0 =800 мм, связаннымпосредством штока 7 с механизмом8, например, реечным для перемещенияпоршня в трубе, подается для осушки природный газ с точкой росы Т р -5 С и давлением 5,0 ИПас объемным расходом 100000 нм/ч.В начальный момент работы адсорбера шток 7 поднят так, что верхняя образующая поршня 6 находитсяна одном уровне с верхней горизонтальной перфорированной перегородкой 4 и полностью перекрывает доступ газа в перфорированную трубу 5.Газ поступает через перфорирован1084051 г.Ю 56/7 Тди аж 682 Понписно ВНИИПИ Зафиля эд ШП Пюевтф ьудгорщ уд,Щющнвл ную перегородку 4 в слой адсорбента 2, осушается и выходит через перфорацию в трубу 5 под поршень 6.При насыщении слоя адсорбента подается сигнал с газоанализатора 5 на привод механизма 8 и поршень перемещается вниз на величину длины поршня 800 мм. Последующее перемеЩение поршня происходит по сигналу анализатора, При этом обеспечивается осушка газа до точки росы Р -70 С,П р и м е р 2. В вертикальный цилиндрический адсорбер 1 диаметром 3 =3,0 м высотой слоя адсорбентацеолита 2-8,0 м, заключенного между 15 перфорированными горизонтальными перегородками З.и 4 с коэффициентом свободного сечения 0,5-0,7, с пятью перфорированными трубами 5 и 13 диаметром д =300 мм и коэффициентом 20 свободного сечения 0,9, одна из которых расположена аксиально, а четыре равномерно по окружности на расстоянии 0,63 диаметра адсорбера от акси"альной трубы и цилиндрическими поршнями 6 и с уплотнительными кольцами диаметром 300 мм и длиной 800 мм, связанными посредством системы штоков 7, с единым механизмом 8 для перемещения поршней 6, в трубах 5 и 13 подается для осушки природный газ с точкой росы - 5 С и давлением 5,0 МПа с расходом 220000 нм/ч. Адсорбер работает аналогичным образом,При этом Ьбеспечивается осушка газа до точки росы - 70 С. Использование предлагаемого адсорбера обеспечивает по сравнению с про" тотипом, принятым за базовый объект, возможность .распределения газа в объеме адсорбентаф позволяет увели-. чить полезный объем адсорбента и снизить его расход на единицу перерабатываемой продукции, уменьшить гидродинамическое сопротивление аппарата на 60-703, что повышает эффективность работы адсорбера.1