Устройство для получения инертных газов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 19) (11) А 1 Ц"ф щ зсЯ 1;1"1114с (г 1 103Ы." ДК" ",х;,ЕНИ ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР ИСАНИЕ ИЗОБР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(71) Ленинградский технологический институт холодильной промышленности(56) Васильев С.ЗКельцев Н,В., Летичевский В.ИМаергойз И,И. Системы адсорбционной очистки продуктов сгорания природного газа. Газовая промышленность, 1971, М 2, с,40-43, рис,1, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИНЕРТНЫХ ГАЗОВ (57) Сущность изобретения: устройство, включает нагнетатель воздуха, газогенератор с топливопроводом, теплообменник дымовых газов, водяной холодильник,Изобретение относится к водному транспорту, в частности к устройствам для получения инертных газов, применяемых для заполнения наливных цистерн судна, и может быть использовано при создании инертной среды в горных выработках, в металлургической промышленности, на предприятиях Госагропрома для предотвращения взрывов и пожаров или возникновения нежелательных реакций при доступе воздуха.Цель изобретения - повышение степени очистки инертных газов от двуокиси углерода и воды,На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства для получения инертных газов; на фиг.2 приведен общий вид газогенератора с размещенным в нем тепС 01 В 21/04, В 01 О 53/04, 53/18 абсорбер и адсорберы, связанные между собой системой трубопроводов. Теплообменник дымовых газов размещен в газогенераторе и снабжен холодильным агрегатом с испарителем и рекуператором, Рекуператор установлен между нэгнетателем воздуха и газогенератором и снабжен отводом. Отвод соединен с водяным холодильником, Вход рекуператора соединен с выходом одного адсорбера, а выход - с входом другого адсорбера. Абсорбер соединен с теплообменником дымовых газов и выполнен двухступенчатым. Вторая ступень абсорбера снабжена испарителем. Испаритель соединен с холодильным агрегатом. Вторая ступень абсорбера связана трубопроводами с водяным холодильником и с теплообменником дымовых газов, 1 з,п, ф-лы, 2 ил. лообменником дымовых газов и двухступенчатым абсорбером.Устройство (фиг.1) содержит узел подготовки топлива, состоящий иэ топливной емкости 1, топливного насоса 2 и фильтра 3, соединенных топливопроводом 4 с газогенератором 5. в который нагнетателем 6 воздуха через рекуператор 7 по трубопроводу 8 с отводом 9 подается на горение смесь воздуха и продувочного газа, насыщенного водяными парами. Вход трубопровода 8 в . газогенераторе 5 расположен до зоны горения. Отвод 9 соединен с водяным холодильником 10, Охлаждающая вода насосом 11 подается в водяной холодильник 10, в первую ступень 12 абсорбера двухступенчатого прямоточно-пенного абсорбера 13 двуокиси углерода, соединенного с газо енератором 5 через размещенный в газогенераторе 5 теплообменник 14 дымовых газов, и е конденсатор 15 холодильного агрегата 16. Отработанная вода сливается по трубопроводам 17.Первая ступень 12 абсорбера (фиг,2) выполнена с центральным подводом дымовых газов иэ жаровой трубы 18 газогенератора 5 и кольцевой рабочей зоной, образованной цилиндрическим корпусом 19 и поверхностью теплообменника 14 дымовых газов. Для равномерного распределения дымовых газов в воде в нижней части рабочей эоны установлено распределительное устройство, например лопаточный завихритель 20. В верхней части рабочей зоны абсорбера установлен сепаратор 21 для разделения газо- жидкостного потока перед второй ступенью 22 абсорбера, Вторая ступень 22 абсорбера снабжена испарителем 23, соединенным с холодильным агрегатом 16, Входной трубопровод второй ступени 22 абсорбера соединен с выходом водяного холодильника 10, а выходной трубопровод через насос 24 подачи абсорбента - с теплообменником 14 дымовых газов, соединенным с входом водяного холодильника 10.Выходной трубопровод инертных газов абсорбера 22 соединен с входом блока 25 адсорбционного осушения газов, состоящего из двух силикагелевых адсорберов 26 и 27, соединенных между собой системой трубопроводов с двумя четырехходовыми распределителями 28, 29, Распределитель 28 через электромагнитный клапан 30 трубопроводом 31 продувочного газа соединен с входом нагнетателя 6 воздуха. Распределитель 29 соединен с фильтром 32 очистки от механических примесей и трубопроводом 33 с выходом рекуператора 7, Выход фильтра 32 через электромагнитный клапан 34 трубопроводом 35 соединен с входом рекуператора 7 и выходным трубопроводом 36 инертного газа с двумя электроприводными задвижками 37 и 38,Устройство работает следующим образом,Жидкое топливо, хранящееся в топливной емкости 1, насосом 2 через фильтр 3 подается по топливопроеоду 4 в топливную Форсунку газогенератора 5, Распыливаемое топливо смешиеается с газовой смесью, состоящей из атмосферного воздуха и продувочного газа, насыщенного водяными парами, подаваемой нагнетателем 6 воздуха и предварительно охлажденной е рекуператоре 7, Образующаяся в газогенераторе 5 смесь близа по соотношению топливо - воздух к стехиометрическому и сгорает практически беэ механического недожога. Получаемые в газогенераторе 5 дымовые газы поступают в поверхностный теплообменник 14 дымовых газов, где нагреваютводный раствор этаноламинов, используе 5 мый в абсорбере второй ступени С 02 22 вкачестве абсорбента. Затем дымовые газыпоступают на вход абсорбера первой ступени 12, проходят через лопаточный завихритель 20 и, взаимодействуя с водой,10 подаваемой насосом 11, образуют гаэожидкостную пену, занимающую весь активныйобъем абсорбера 12. При непосредственном контакте дымовых газов с водой в слоединамической пены происходят их охлажде 15 ние, очистка от С 02 и дополнительная очистка от окислов серы и механическихпримесей. Слив отработанной воды из абсорбера 12 осуществляется после разделения газожидкостного потока в сепараторе20 21 по трубопроводу 17,С выхода абсорбера первой ступени 12дымовые газы поступают в абсорбер второйступени 22, где барботируют через водныйраствор этаноламиное и дополнительно25 очищаются от двуокиси углерода, Выделяющаяся при этом теплота абсорбции отводится с помощью встроенного в абсорбер 22испарителя 23, соединенного с холодильным агрегатом 16, Регенерация абсорбента30 после абсорбера второй ступени 22 осуществляется за счет нагрева в теплообменникедымовых газов 14 и последующего охлаждения в водяном .холодильнике 10, Удалениевыделенной при десорбции двуокиси угле 35 рода производится продувкой водяного холодильника 10 газом, подаваемым по отводу9 нагнетателем 6.С выхода абсорбера 22 дымовые газыпоступают е блок 25 адсорбционного осуше 40 ния, в один иэ силикагелевых адборберов 26или 27, где происходит осушение газов. Осушенные газы проходят через фильтр 32 дляочистки от механических примесей. С выхода блока 25 инертные газы по трубопроводу45 36 через задвижку 38 поступает к потребителю. Если параметры газа не соответствуЮт спецификационным значениям,производится его сброс в атмосферу череззадвижку 37. Управление задвижками осу 50 щестеляется в автоматическом режиме в зависимости от состояния контролируемыхпараметров газа: давления, температуры,влажности, содержания 02 и СО 2. При увеличении влажности газов на выходе из бло 55 ка 25 происходит переключение адсорбероедля регенерации.Десорбция влаги осуществляется припропускании через адсорбер части инертных газов с выхода блока 25 по трубопроводу 35, предварительно нагретых в5 10 рекуператоре 7 за счет теплоты сжатого газа, подаваемого нагнетателем 6, например воздушным компрессором. С выхода регенерируемого адсорбера влажный продувочный газ через распределитель 28 и клапан 30 по трубопроводу 31 поступает на сторону всасывания нагнетателя 6 воздуха, где смешивается с атмосферным воздухом, охлаждается в рекуператоре 7 и подается на горение в газогенератор 5.П р и м е р, Поток дымовых газов, образующихся при сгорании топлива в газогенераторе 5, в объеме порядка 350 м/ч при температуре 1000 - 1200 С движется по жаровой трубе 18, нагревает водный раствор этаноламинов в поверхностном теплообменнике 14 дымовых газов и поступает в абсорбер первой ступени 12, где взаимодействуя с водой, подаваемой насосом 11, охлаждается до температуры 10 - 40 С в зависимости от температуры воды и очищается от СОдо содержания его не более 10 об,. Затем дымовые газы поступают в абсорбер второй ступени 22 и в результате контакта с водным раствором этаноламинов очищаются от СО до содержания не более 0,1 об За счет встроенного в абсорбер 22 испарителя 23, соединенного с холодильным агрегатом 16, отводится теплота абсорбции и происходит охлаждение дымовых газов до температуры 5-25"С.С выхода абсорбера 22 дымовые газы с влагосодержанием 9,1 г/кг поступают в блок 25 адсорбционного осушения, где происходит их осушка до точки росы минус 43 С, Время непрерывной работы до насыщения адсорбента составляет 7,9-28,2 ч в зависимости от температуры наружного воздуха. Температура инертных газов на выходе из устройства не превышает 35 С.Часть инертного газа с выхода блока 25 адзсорбционного осушения в объеме 120 м /ч, предварительно подогретого в рекуператоре 7 до температуры 93-85 С в зависимости от температуры наружного воздуха, используется для десорбции влаги, Продолжительность регенерации составляет от 7,1 до 18 ч, Продувочный газ с выхода регенерируемого абсорбера поступает на сторону всасывания нагнетателя 6 воздуха, где смешивается с атмосферным воздухом, охлаждается в рекуператоре до температуры не более 70 С и поступает на горение в газогенератор 5, Влагосодержание газа, подаваемого на горение, составляет 12,5 г/кг.Нагрев газов в рекуператоре 7 осуществляется эа счет низкопотенциальной теплоты сжатого газа за нагнетателем 6 воздуха, в качестве которого в рассматриваемом примере использовался воздушный компрессор производительностью 340 м /ч. Температура сжатого газа составляет 127 - 114 С в зависимости от температуры наружного воздуха при давлении 2,2 кг/см, Производительность устройства составляет 200 м /ч инертных газов,Применение совмещенного с газогенератором двухступенчатого адсорбера СОг с эффективным поглотителем - водным раствором этаноламинов и осуществление осушки газов в силикагелевом адсорбере позволяют в 2 - 5 раз сократить габариты и в 5 - 20 раз уменьшить массу предлагаемого устройства по сравнению с известными ус1813706 фи Предлагаемое устройство может быть использовано для обеспечения взрывопожаробезопасности при транспортировке нефтепродуктов, производстве огневых работ на емкостях с нефтеостатками, а также для тушения пожаров в горных выработках. Получаемые в устройстве инертные газы могут применяться на предприятиях агропрома для хранения плодоовощной продукции и в металлургической промышленности при термической обработке металлов,Формула изобретения 1, Устройство для получения инертных газов, включающее последовательно расположенные нагнетатель воздуха, газогенератор с топливопроводом, теплообменник дымовых газов, водяной холодильник, и адсорберы, связанные между собой системой трубопроводов, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения степени очистки инертных газов от двуокиси углерода и воды, устройство снабжено абсорбером и холодильным агрегатом с испарителем и 5 рекуператором, установленным между нагнетателем воздуха и газогенератором и снабженным отводом, соединенным с водяным холодильником, вход рекуператора соединен с выходом одного адсорбера, а 10 вцход - с входом другого адсорбера, абсорбер соединен с теплообменником дымовых газов и выполнен двуступенчатым, при этом вторая ступень абсорбера снабжена испарителем, соединенным с холодильным агре гатом, и связана трубопроводами с водянымхолодильником и с теплообменником дымовых газов.2, Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что абсорбер выполнен в виде прямо точно-пенного аппарата.1813706 7 оплибо ИЗ тЕпяосЕиенник ЭУМ 0 ых гсцр 8 то орректор Н,Кешел Заказ 1808 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 енно-издател й комбинат "Патент" рои город, ул, Гагарина, 10 диод 8 тепло Ьчю 8