Адсорбер

(5) В 01 Э 53/04 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ аровПроцессы ефтехимиХимия 1 во 2. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ,(56) 1. Плановский А.Ни дри аппараты химической и нческой технологии. М.,1972, с. 398, рис. 15-11.2. Авторское свидетельспо заявке У 3528098/26, 19(54)(57) АЦСОРБЕР, включающий вертикальный цилиндрический корпус, верхнюю и нижнюю перфорированные решет ки, между которыми размещена перфорированная центральная труба для 801163893 А ввода газа с поршнем, установленным с возможностьювертикального перемещения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью интенсификации процесса десорбции паров воды из адсорбента эа счет перераспределения потока газа-теплоносителя по длине слоя, адсорбер снабжен термопарами, расположенными в слое адсорбента параллельно. перфорированной центральной трубе, и соединенным с поршнем устройством для отсчета перемещения поршня, при этом верхняя перфорированная решетка выполнена с уменьшающимся от центра к периферии размером перфорации, а центральная тру- ф ба с увеличивающимся размером перфорации сверху вниз.1 11638Изобретение относится к конструкции адсорбционных аппаратов и может быть использовано в различных отраслях промышленности.Известен адсорбер, включающий корпус, внутри которого на опорной решетке размещен слой адсорбента, центральную трубу для ввода газа, нижний торец которой расположен ни-, же решетки 1 .0Недостатком известного устройства является то, что нет контроля температуры слоя по его высоте в процессе регенерации.Известен также адсорбер, включаю щий вертикальный цилиндрический корпус, верхнюю и нижнюю перфорированные решетки, между которыми размещена перфорированная центральная труба для ввода газа с поршнем, установленным с возможностью вертикального перемещения 23.Недостаток известного адсорбера в том, что процесс десорбции протекае медленно иэ-за неравномерного д прогрева всего слоя адсорбента и отсутствия контроля температуры слоя по его высоте в процессе регенерации.Цель изобретения - интенсификация процесса десорбции паров воды из адсорбента за счет перераспределения потока газа-теплоносителя по длине слоя адсорбента. Поставленная цель достигается тем, что адсорбер, включающий верти кальный цилиндрический корпус, верхнюю и нижнюю перфорированные решетки, между которыми размещена перфорированная центральная труба для ввода газа с поршнем, установленным с 40 возможностью вертикального перемещения, адсорбер снабжен термопарами, расположенными в слое адсорбента параллельно перфорированной центральной трубе, и соединенным с поршнем 45 устройством для отсчета перемещения поршня, при этом верхняя перфорированная решетка выполнена с уменьшающимся от центра к периферии размером перФорации, а центральная труба 50 с увеличивающимся размером перфорации сверху вниз.На чертеже схематически изображен адсорбер, продольный разрез.Адсорбер включает вертикальный 55 цилиндрический корпус 1,на опорной перфорированной решетке 2 которого размещен слой адсорбента (цеолита) 3. 93 гЦентральная труба 4 опирается на решетку 2, высота трубы равна высоте слоя. В корпусе 1 над слоем установлена перфорированная решетка 5. В середине кольца слоя адсорбента введен вертикальный карман 6 для термопар. В центральной трубе 4 установлен поршень 7, плотно перекрывающий поперечное сечение трубы 4. Поршень 7 может перемещаться в вертикальном направлении. Центральная труба 4 вы" полнена перфорированной. В кармане 6 размещены спаи термопар 8-13, зафиксированные относительно верхнего торца слоя. Поршень 7 снабжен устройством 14 перемещения поршня и устройством 15 отсчета величины перемещения поршня относительно верхнего торца слоя адсорбента, причем расстояние между отметками 8 -9, 9 - 10(12 -13 на устройстве отсчета равны расстоянию между спаями термопар 8-9, 9-10 12-13 соответственно. Это позволяет установить верхний торец поршня 7 строго в заданное сечение по длине слоя адсорбента.Длина поршня 7 выполнена акой,чтобы на стадии адсорбции верхний горец поршня упирался в перфорирован 1 ную решетку 5, а нижний находился , ниже уплотнителя 16 поршня 7 в днищекорпуса 1 адсорбера. Это обеспечивает равномерное распределение газового потока по сечению слоя на стадии адсорбцин, подачу газа-теплоносителя на верхний торец слоя цеолита в начале процесса десорбции и герметичность адсорбера в целом. Патрубок 17 ввода осушаемого газа выполнен в нижней части корпуса 1, а патрубки вывода 18 осушенного газа и ввода 19 газа-теплоносителя - в верхней части корпуса, В крышке адсорбера предусмотрен отражатель 20 газа-теп. - лоносителя, а в нижней части корпуса 1 - экран 21, защищающий уплотнитель 16 от теплового воздействия тазового потока на стадии регенерации. Дополнительно уплотнитель 16 может охлаждаться водой. Поршень 7 выполнен из двух одинаковых по длине частей, соединенных между собой штифтами, и третьей нижней части, Верхняя часть металлическая, из термостойкой стали (каки центральная труба 4), средняяиз термостойкой при температуре свьппе200 С пластмассы и нижняя часть металлическая, из нержавеющей стали типа ОХ 18 Н 10 Т. Из указанной марки стали выполнены также все остальные металлические элементы конструкции адсорбера. Выполнение средней части поршня 7 из пластмассы, имеющей низкую теплопроводность, предотвращает тепловой поток в нижнюю часть адсорбера и, таким образом, уменьшает 10 тепловые потери на стадии регенерации. Верхняя металлическая часть поршня при этом является аккумулятором и дополнительным источником тепла в слое адсорбента. Выполнение 15 ,нижней части поршня металлической связано с пбвышением ее механическойпрочности.Из-за значительной длины слоя в нем образуется большой температурный ро градиент по ходу газа-теплоносителя. Насыщенный парами воды газ-теплоноситель охлаждается в последующих слоях, часть воды конденсируется и конденсированная влага тут же адсорбиру-д 5 ется цеолитом, дополнительно насыщая эти слои влагой.Экспериментально установлено, что при расчетной мощности воздухоподогревателя (при использовании воздуха ЗО в качестве газа-теплоносителя) в таких слоях устанавливается стационарное тепловое поле (квазистационарное состояние процесса разогрева слоя адсорбента),. выражающееся в наличии 35 на кривой разогрева слоя прямолинейного горизонтального участка. Это объясняется тем, что все тепло, подводимое к слою, расходуется на десорбцию влаги из адсорбента. Для Ю пЬвышения температуры слоя по известной схеме продувки (в адсорбере-прототипе) требуется увеличение мощ.ности воздухоподогревателя и изме:;нение режима продувки (увеличение 45 количества подаваемого газа-теплоносителя), что приводит к неоправданным энергозатратам и не всегда возможно с точки зрения аэродинамики процесса продувки конкретного ад сорбента. При сохранении параметров продувки (расход и температура гаэатеплоносителя) существенное количество тепла, особенно в больших адсорберах-регенераторах, несмотря . 55 на наличие теплоизоляции теряется. в окружающую среду на пути между входом газа-теплоносителя в адсорбер и сечением слоя со стационарным тепловым полем, что приводит к значительному времени существования этого поля и соответственно увеличению продолжительности процесса регенерации и энергозатрат на его проведение.Предлагаемая конструкция адсорбера позволяет сократить продолжительность существования стационарных тепловых полей в слое адсорбента на 80-852 за счет перераспределения потока газа-теплоносителя подлин е слоя адсор б ента,Предлагаемый адсорбер работаетследующим образом.На стадии регенерации цеолитагаз-теплоноситель с температурой400 С на входе в слой адсорбеита 3и контропйруемой термопарой подаютв адсорбер через патрубок 19. Пред-. варительно поршень 7 устанавливают в положение, при котором его верхний торец упирается в решетку 5. Газтеплоноситель, пройдя отражатель 20и перфорированную решетку 5, равномерно поступает в верхний торец слоя цеолита, отдает последнему свое тепло, пронизывает слой и покидает адсорбер через патрубок 17, Одновременно контролируют температуру слоя термопарами 9-13.При появлении, например, в точке 9 горизонтального участка на кривой разогрева слоя в этой точке (в течение 7-10 мин) опускают поршень 7 вниз, совмещая стрелку указателя устройства отсчета с цифрой 9. При этом верхний торец поршня 7 устанавливается по высоте слоя на уровне точки 9. За счет существенно большей доли перфорации в центре решетки 5 преобладающее количество газа- . теплоносителя идет в трубу 4, а меньшая часть газа - на слой цеолита. Так как в трубе 4 доля перфорации увеличивается сверху вниз, то большая часть газа-теплоносителя из трубы 4 в слой цеолита идет в районе верхнего торца поршня 7, т.е, именно на то сечение слоя, в котором имеет место квазистационарное состояние разогрева, За счет резкого увеличения теплопритока процесс десорбции пой- дет интенсивнее и температура слоя в этом сечении начинает увеличиваться. Поршень 7 остается в неподвижном состоянии до тех пор, пока не гоявит. Редактор Н.Швыдкая Техред Л,Коцюбняк Корректор А,Зимокос Заказ 4125 ДВ Тираж 659 Подписно НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д.4/5 атент", г. Ужг Филиал л. Проектная, 4 Вся горизонтальный участок кривой разогрева в одной из следующей по ходу газа-теплоносителя. точки слоя. Тогда поршень 7 опускают. соответственно до уровня этой точки и указанные операции, связанные .с перемещением поршня при появлении горизонтальных участков на температурных кривых разогрева слоя в контролируемых точках, повторяют до окончания процесса 10 десорбции влаги иэ слоя цеолита, т.е. до выравнивания температуры слоя во всех контролируемых точках.Йа .стадии адсорбции поршень 7 под" 15 нимают до упора в верхнюю перфорированную решетку 5 и он полностью перекрывает сечение центральной трубы 4 по всей длине слоя, исключая проскок газа через центральную тру бу 4, Осушаемый газ подают в адсорбер через патрубок 17 ввода газа,Газ проходит через перфорированную решетку 2, слой целита 3 осушается в последнем и через решетку 5 и патрубок 18 осушенный газ покидает адсорбер, поступая к потребителю.Применение предлагаемого адсорбера позволяет значительно интенсифицировать процесс десорбции влаги из цеолита, уменьшив на 30-357 продолжительность его проведения, Это оказывает существенное влияние на энерго- и материалозатраты на проведение процесса, особенно в ад" сорберах большой производительности по перерабатываемому газу.Адсорбер достаточно прост по конструкции, надежен и удобен в, эксплуатации.Годовой экономический эффект от внедрения предлагаемого адсорбера в сравнении с базовым объектом, составляет 7;6 тыс.руб.