Способ для термостатирования адсорбента и устройство для его осуществления

13 го слоя паров хладагента. Устройство содержит корпус 1 с патрубками 2 и 3 для подвода жидкого хладагента и отвода его паров, камеры 10 и 11 для подвода очищаемого газа и отвода очищенного газа, образованные соответствующими крьппками 8 и 9 и трубными досками 4 и 5, между которыми в кор 33382пусе 1 расположены трубки 6 с гранулированным адсорбентом 7, и каждая трубка 6 снабжена теплообменной трубкой 12, при этом зазоры 13 между трубками 6 и 12 соединены с источником паров хладагента и с коллектором 15 для отвода этих паров. 2 с,п.ф-лы.1 ил.1Изобретение отноСится к разделениюгазов и может быть использовано наустановках и в технологических процессах, предназначенных для производства продуктов комплексного разделения воздуха, используемых в качествеэффективной защитной средыили рабочего тела особо высокой чистоты.Цель изобретения - повышение экономичности процесса очистки газа зя10счет снижения давления хладагента.На чертеже схематически показанаконструкция устройства для термостятирования адсорбента,15Устройство содержит корпус 1 спатрубком 2 для подвода жидкого хлядагента и патрубком 3 для отвода паровхладагента. Корпус герметично соединен с трубными досками 4 и 5, междукоторыми находятся герметично закрепленные трубки 6 с адсорбентом 7 в виде гранул. К трубным доскам герметично прикреплены крьппки 8 и 9, образующие вместе с ними камеру 10 для под 25вода очищаемого газа и камеру 11 дляотвода очищенного газа. Вокруг трубок6 расположены теплообменные трубки12, образующие с трубками 6 зазоры 13,сообщающиеся одним концом с пространством 14 между патрубком 3 и трубнойдоской 5, а другим с коллектором 15,герметично соединенным с трубной доской 4. Внутреннее пространство 16коллектора 15 через трубу 17, герметично соединенную с трубной доской 354 и проходящую через уплотнение 18крышки 9, сообщается со сборникомпаров (не показан) хладагента.Устройство работает следующим образом.ао 2В режиме адсорбции подают хладагент через патрубок 2 в пространствомежду корпусом 1, трубными досками4 и 5, трубками 6. Хладагент циркулирует от патрубка 2 через пространство между корпусом 1 и трубками 12 кпатрубку 3. Теплота от адсорбента7 через стенку трубки 6, зазор 13и стенку трубки 12 передается хладагенту, в результате чего хладагентвскипает. Образовавшиеся пары хладагента заполняют пространство 14, откуда часть паров поступает к патрубку 3, а другая часть через зазоры 13и пространство 16 коллектора 15в трубу 17,Величина коэффициента теплопередачи зависит.от скорости движения паровхладагента через зазор 13, от величины этого зазора и теплопроводностипаров хладагента. Последняя величиназависит только от вида хладагента,поэтому для ее изменения можно подавать в зазор 13 пары хладагента другого вида по сравнению с хладагентом,подаваемым через патрубок 2, Для этого достаточно выполнить дополнительный коллектор, с которым будут соединены верхние открытые торцы трубок12 и труба для подвода паров хладагента второго вида.После того как адсорбент достигнетоптимальной температуры, в камеру 10между крышкой 8 и трубной доской 5подают предназначенный для очисткигаз, который равномерно поступает втрубки 6 и проходит через слой адсорбента 7, при этом примеси поглощаются адсорбентом а очищенный от нихгаз поступает в камеру 11 между крыш3 1 ЗЗЗЗ кой 9 и трубной доской 4, откуда он направляется потребителю. Вносимая очищаемым газом теплота через адсорбент 7, стенки трубок 6, зазор 13,5 стенки трубок 12 передается хладагенту. Количество вносимой очищаемым газом теплоты зависит от теплоемкости и температуры газа, а также от мощности устройства. Так как перед пода чей очищаемого газа в устройство его предварительно термостатируют, то количество теплоты, вносимой в устройство, не превышает номинального значения, соответствующего номинальной 15 мощности устройства. Это значение количества теплоты характеризует стационарный режим работы устройства на номинальной мощности и используется для определения величины зазора 13 20 (толщина слоя паров хладагента) между трубками 6 и трубками 12 при максимальной скорости движения паров хладагента в этом зазоре. При колебаниях мощности устройства в сторону 25 уменьшения от ее номинального значения количество теплоты, вносимой в устройство очищаемым газом, уменьшается, в результате чего температура очищенного газа снижается. В этом зо случае уменьшают расход паров хлад- агента через зазоры 13 при помощи запорного органа (не показан), установленного на линии, соединяющей трубу 17 со сборником паров хладагента, в результате чего коэффициенты тепло- отдачи уменьшаются, как и количество теплоты, передаваемой от очищаемого газа к хладагенту.В режиме десорбции отключают поток 4 О очищаемого газа, удаляют хладагент из внутреннего пространства устройства, присоединяют камеры 10 и 11 к вакуумной системе и подают через патрубок 2 теплоноситель в пространство45 между трубками 6, после чего теплоноситель отводят через патрубок 3. Затем перекрывают проход теплоносителя через трубу 17, в результате чего скорость теплоносителя в зазорах 13 практически равна нулю. При дальнейшей прокачке теплоносителя его теплота передается через стенки трубок 12, слой теппоносителя в зазоре 13 и стенки трубок 6 к адсорбенту 7, в результате чего он нагревается и выделяет ранее поглощенные примеси, которые отсасынаются вакуумной системой. Если верхнп концы трубок 12 соединены 82ас коллектором, то перед подачей теплоносителя заполняют коллекторы и зазоры 13 промежуточной жидкостью или паром. Термическое сопротивление слоя теплоносителя (промежуточной жидкости или пара) больше, чем термическое сопротивление между теплоносителем и адсорбентом при непосредственном контакте теплоносителя с теплообменными трубами, поэтому слой теплоносителя между трубками 12 и трубками 6 снижает скорость нагрева адсорбента, что уменьшает термические напряжения в гранулах адсорбента. Последнее обстоятельство увеличивает срок службы адсорбента. После удаления примесей из адсорбента из устройства удаляют теплоноситель ( в случае необходимости промежуточную жидкость или пар) и приступают к новому циклу термостатирования адсорбента и очистки газа.Использование устройства позволяет компенсировать рост величины температурного напора при передаче тепла от адсорбента к хладагенту, вызванный уменьшением температуры кипящего хлад- агента из-за снижения давления. Снижение давления хладагента позволяет снизить толщину стенок корпуса, трубных досок и теплообменных трубок. Теплообменные трубки и их коллектор работают практически беэ воздействия избыточного давления, так как хлад- агент омывает их внешние и внутренние стенки. Приведенные обстоятельства позволяют снизить расход металла на изготовление конструкции предлагаемого устройства и снизить эксплуатационные затраты, связанные с амортизацией оборудования. Снижение давления хлад- агента позволяет снизить расход энергии на привод циркуляционных насосов хладагента.Снижение давления хлад- агента повышает величину теплоты парообразования, что позволяет снизить расход хладагента и связанные с ним затраты на привод циркуляционных насосов. Использование предлагаемого устройства позволяет нивелировать режим работы адсорбера по величине давления хладагента, т.е. производить термостатирование адсорбента и очйстку газа практически при атмосферном давлении хладагента, что позволяет применять более дешевый хладагент (жидкий азот, жидкий воздух или кубовую жидкость вместо применяемых вСоставитель Л. ЭпштейнТехред Л. Олийнык Корректор А. Обручар Редактор Э. Слиган Заказ 3864/7 Тираж 656 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 5 1333382 6настоящее время жидкого кислорода или 2. Устройство для термостатирования жидкого аргона), что в значительной адсорбента, включающее корпус с степени снизит расходы на эксплуата- патрубками подвода и отвода хладаген" цию, вызванные необходимостью попол- та, камеры для подвода и отвода очинения потерь хладагента. щаемого газа, между которыми раэмещена Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я трубка с адсорбентом, о т л и ч а ю 1, Способ для термостатирования щ е е с я тем, что, с целью повышения адсорбента путем теплообмена адсор- экономичности за счет снижения давлебента с кипящим хладагентом, о т - 10 ния хладагента, оно снабжено коллектол и ч а ю щ и й с я тем, то, с целью ром с дополнительным патрубком отвода повышения экономичности процесса эа хладагента и соединенными с коллектосчет снижения давления хладагента, ром теплообменными трубками, каждая теплообмен адсорбента с кипящим хлад- из которых размещена коаксиально труб- агентом осуществляют через промежуточке с адсорбентом и выполнена с одного ный ламинарный слой паров хладагента. конца открытой.