Способ регулирования процесса адсорбции газовых смесей и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН С 05 В 27/00 01 Р 5 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ довательий и техотермигоиз,18.5 нои уст9127. Ь ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Всесоюзный научно-исслский, проектно-конструкторснологический институт электческого оборудования(56) Отчет по теме Я 01 8004ОНТ 127952, И 70046879.о - МВНИИЭТО, 1981.Проект газоприготовительковки "ЭКОВ" Т.О.ЗНТ 20М.: ВНИИЭТО, 1982,ЯО 1274747(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССААДСОРБЦИИ ГАЗОВ 11 Х СМЕСЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУШЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к системам автоматического регулирования(САР) процесса адсорбции газовых смесей, может быть использовано в химической промышленности и позволяетповысить качество очистки и экономичность процесса за счет охлажденияадсорбента в зоне сорбции и использования тепла адсорбции. Устройство,реализующее предложенный способ, содержит адсорберыс кольцевой сорбционной полостью (СП) 2, заполненнойадсорбентами, соединенные с трубопро127 водами 3 и 4 неочищенной и очищенной газовых смесей, патрубки 5 подвода охлажденного воздуха, колпаки (К) б с соплами 7, имеющими отверстия, направленные в сторону выхода очищенной газовой смеси, при этом К 6 снабжены механизмами 8 вертикального перемещения и двигателем 9, связанным с командоаппаратом 1 О, подключенным к логическому блоку 11, соединенному своими входами с датчиком 13 температуры выходной части СП 2 через преобразователь 12 и через другие преобра 4747зователи - с датчиками (Д) 14 и 15 температур, жестко связанными с К 6.Д 14 и 15 установлены на равном расстоянии относительно выходных отверстий сопел 7. САР определяет разность температур в зоне сорбции и после нее, в зоне сорбции и на выходе из слоя и, в зависимости от величины отклонения указанных разностей температур от заданных значений, изменяет положение источника хладагента относительно фронта адсорбции.2 с.пф-лы, 2 ил.Изобретение относится к области неорганической химии и может быть использовано для получения очищенных газовых смесей, например контролируемых атмосфер, 5Цель изобретения - повышение качестна очистки и экономичности процесса.На фиг.1 представлена схема устройства для осуществления способа; 10 на фиг.2 - схема .логического блокаУстройство содержит адсорберы 1 (на фиг.1 дан один адсорбер) с кольцевой сорбционной полостью 2, заполненной адсорбентами, соединенные с трубопро водами 3 неочищенной газовой смеси и 4 очищенной газовой смеси. Соосно с адсорберами выполнены схемы подвода и распределения охлажденного воздуха, состоящие из патрубков 5 под вода охлажденного воздуха, колпаков 6 с двойными стенками и соплами 7 с отверстиями, направленными в сторону выхода очищенной газовой смеси. Колпаки 6 снабжены механизмами 8 верти кального перемещения и двигателем 9. Последний электрически связан с командоаппаратом 1 О, связанным с логическим блоком 11, имеющим три входа.1-й вход логического блока 11 пре- Зо образователь 12 температуры соединен с датчиком 13 температуры выходной части кольцевой сорбционной полости, а два других связаны через преобразователи температуры с датчиками 14 и 15 температур, механически жестко связанными с колпаком 6. Датчики 14 и 15 температуры размещены в располо 3женной в сорбционной полости трубе16 на равном расстоянии от ее стенок.Чувствительные элементы датчиков 14и 15 температуры размещены симметрично относительно нижнего края выходного отверстия сопла 7 на рассоянии1-5 см один от другого, Труба 16 выполнена с кольцеобразными ребрами 17на внешней поверхности, внешний диаметр которых равен 1,5-2 от внешнегодиаметра трубы 16.Логический блок 11 включает входы18-20, элементы суммирования 21 и 22с тремя входами и задатчик 23, причемна элемент суммирования 21 вход 19подан прямо, а входы 18 и от задатчика - инверсно. На элемент суммирования 22 вход 20 подан прямо, а вход19 и выход зацатчика 23 - инверсно,Выходы элементов суммирования соединены с входами компараторов 24 и 25,соединенных с элементами И 26 и 27,связанными с командоаппаратом 10 выходами 28 и 29,Устройство работает следующим образом. Газовая смесь на основе азота, содержащая водород, 8-15, двуокиси углерода, влагу в количестве, соответствующем точке росы при 20-30 С, следы окиси углерода 0,057) и кислорода с"0,0013), поступает в один из 3-х адсорберов 1 с кольцевыми пот лостями 2 с адсорбентами по трубопроводу 3 неочищенной газовой смеси. Адсорберы 1 заполнены тремя слоями адсорбентов, размещенными в следующемпорядке по ходу газовой смеси: силикагель, цеолит ИаХ и цеолит Са А,При пропускании через силикагель из газовой смеси адсорбируется основное количество водяных паров. Проходя через слой цеолита газовая смесь осушается и освобождается от основного количества двуокиси углерода, части следов окиси углерода и кислорода. В слое цеолита происходит тон кая очистка от двуокиси углерода, водяных паров, окиси углерода и кислорода. Такт работы устройства длится 8-12 мин, По завершении такта адсорбции адсорбер 1 переключается на такт 15 регенерации адсорбента, который осуществляется вакуумированием с одновременной продувкой слоя.Для интенсификации процесса адсорбции и использования части тепла 20 адсорбции при регенерации адсорбентов каждый адсорбер снабжен системой подвода и распределения охлажденного воздуха, состоящей из колпака 6 с двойными стенками, патрубка 5 подачи 35 охлажденного воздуха и сопел 7. С помощью механизма 8 вертикального перемещения колпак 6 поднимается со скоростью движения фронта адсорбции.Регулирование процесса очистки ЗО при этом осуществляется путем регулирования положения сопел так, что их нижний край находится на одном уровне с фронтом адсорбции. Положение фронта адсорбции фиксируется посредством измерения температуры в слое, осуществляемого двумя подвижнь 1 ми датчиками 14 и 15 температуры, жестко связанными с колпаком, Чувствительный элемент датчика 15 температуры уста новлен на 1-5 см ближе к входному сечению слоя адсорбента, чем чувствительный элемент датчика 14. Расстояние между ними выбирается в пределах 1-5 см в зависимости от скорости про45 хождения очищаемой газовой смеси, Разность температур слоев адсорбента. после прохождения фронта адсорбции и до его прохождения 10-30 С, в зависимости от расхода смеси и других Факторов, Если фронт адсорбции находится между чувствительными элементами датчиков 14 и 15, разность сигналов преобразователей температуры датчиков 14 и 15 больше 10-30 С. При 55 этом логический блок 11 не подает сигнала на вход командоаппарата 10 и двигатель 9 обесточен. Перемещение колпака 6 не происходит. При перемещении фронта адсорбции за уровень чувствительного элемента датчика 14 температуры разность сигналов преобразователей температуры датчиков 15 и 14 меньше 10-30 С, при этом логический блок 11 обеспечивает движение колпака вверх (по ходу движения газовой смеси) до тех пор, пока фронт адсорбции не заЛиксируется между датчиками 14 и 15. При этом разности сигналов Т и Т от датчиков 15 и 14 соответственно сравниваются в суммирующем элементе 22, осуществляя через компаратор 25 разрешение на движение колпака 6 вверх через элемент 27 или вниз через логический элемент 26.Выбор направления движения осуществляется в зависимости от разности сигналов датчиков 15 и 13. Если эта разность меньше 10-30 С, фронт адсорбции расположен ниже датчика 14 температуры, при этом на элемент 26 подается разрешающий сигнал на движе - ние колпака 6 вниз. Если она больше или равна 10-30 С, разрешающий сигнал подается на элемент 2, при этом осуществляется движение колпака 6 вверх. Таким образом, логическое устройство обеспечивает поиск Фронта адсорбции и перемещение колпака вслед за ним при любом его положении. Перемещение датчиков 14 и 15 осуществляется в трубе 16, которая снабжена ребрами 17, исключающими проскок очищаемого газа за счет "пристеночного" эффектаВыходящая из патрубка 4 очищенной газовой смеси контролируемая атмосфера содержит помимо азота и водорода 0,001-0,005 . двуокиси углерода, влагу в количестве, соответствующем точке росы при (-80)-(-70)С, 0,003- 0,005 окиси углерода.Формула изобретения1. Способ регулирования процесса адсорбции газовых смесей путем изменения подачи хладагента на адсорбент в зависимости от температуры на выходе из слоя адсорбента с его вакуумной регенерацией, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышениякачества очистки и экономичносги процесса за счет охлаждения адсорбента в зоне сорбции и использования тепла адсорбции, дополнительно измеряют74747 Составитель А, Каретников Техрец В.Кадар Коректор А Ильин Редактор И. Горная Тираж бб 3 Подписное ВНИИПИ Госуцарственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113 О 35, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Заказ 6511/б Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 6 3 12 разность температур в зоне сорбции и после нее и в зоне сорбции и на выходе из слоя и в зависимости от величины отклонения этих разностей от за,цанных значений изменяют положение источника хладагента относительно фронта адсорбции. 2. Устройство для регулирования процесса адсорбции газовых смесей с вакуумной регенерацией адсорбента, содержащее адсорберы с кольцевыми сорбционными полостями, патрубок подвода хладагента, датчик температуры, расположенный на выходе из слоя адсорбента, и трубопроводы неочищенной и очищенной газовых смесей, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества очистки и экономичности процесса за счет охлаждения адсорбента в зоне сорбции и использования тепла адсорбции, каждый адсорбер снабжен колпаком, соединенным спатрубком подвода хладагента и имеющим сопла, выходные отверстия которыхнаправлены в сторону выхода очищенной газовой смеси, расположенной вер- тикально в сорбционной полости, аустройство,цополнительно содержит по О следовательно соединенные датчикитемпературы, расположенные в трубепо ее оси и жестко связанные с колпаком, логический блок, соединенный сдатчиком температуры, расположеннымна выходе из слоя адсорбента, командоаппарат и механизм вертикальногоперемещения колпака, при этом датчики температуры установлены на равномрасстоянии относительно выходных от верстий сопел.