RU2048172C1

RU2048172C1 - Adsorber

Info

Publication number: RU2048172C1
Authority: RU
Inventors: Ю.В. Тахистов; А.В. Маркевич; В.В. Комолов; С.М. Ломанский
Original assignee: Научно-производственное объединение "Адос"
Priority date: 1991-07-31
Filing date: 1991-07-31
Publication date: 1995-11-20

Abstract

FIELD: adsorption equipment; chemical industry. SUBSTANCE: adsorber has specific adsorbing elements, which are arranged and fixed in specific manner. Apparatus has pump for circulating stream under cleaning, and valves, which connect corresponding spaces. EFFECT: simplified design; reduced pressure loss; improved reliability. 3 dwg

Description

Изобретение относится к адсорбционной технике разделения химических соединений и может быть использовано в химической, газовой, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности. The invention relates to an adsorption technique for the separation of chemical compounds and can be used in chemical, gas, oil refining and other industries.

Известно адсорбционное устройство для очистки газов, представляющее собой резервуар, заполненный множеством слоев адсорбента, отделенных один от другого волокнистым материалом [1]
Известное устройство характеризуется значительным гидравлическим сопротивлением по очищаемому потоку.Known adsorption device for gas purification, which is a reservoir filled with many layers of adsorbent separated from one another by fibrous material [1]
The known device is characterized by significant hydraulic resistance in the cleaned stream.

Значительно меньшее гидравлическое сопротивление очищаемому потоку создает адсорбционная установка, содержащая корпус с расположенными в нем коаксиально тремя цилиндрическими решетками, между которыми засыпан адсорбент, образующий два слоя [2]
В известном аппарате толщина слоя сорбента, через который проходит очищаемый поток, небольшая, что и обеспечивает небольшое гидравлическое сопротивление. Однако при неравномерной засыпке сорбента в пространство между решетками возможен проскок поглощаемых компонентов, что снижает ее эффективность.A significantly lower hydraulic resistance of the stream being cleaned is created by an adsorption unit containing a housing with three cylindrical gratings located in it coaxially, between which an adsorbent is formed, forming two layers [2]
In the known apparatus, the thickness of the sorbent layer through which the cleaned stream passes is small, which provides a small hydraulic resistance. However, with uneven filling of the sorbent into the space between the gratings, a breakthrough of absorbed components is possible, which reduces its effectiveness.

Известен также аппарат для адсорбции и разделения газов, содержащий цилиндрической корпус, внутри разделенный перегородками на секции, в каждой из которых расположены две цилиндрические решетки, между которыми засыпан сорбент. Очищаемая газовая смесь поочередно проходит через все слои сорбента то из центрального канала к стенке корпуса, то наоборот [3]
Известный аппарат позволяет варьировать толщину слоя сорбента, через который последовательно проходит поток, т.е. изменять величину гидравлического сопротивления, но имеет сложную конструкцию и трудоемок при изготовлении.Also known apparatus for adsorption and separation of gases, containing a cylindrical body, inside divided by partitions into sections, in each of which there are two cylindrical lattices, between which a sorbent is filled. The cleaned gas mixture alternately passes through all the layers of the sorbent from the central channel to the wall of the casing, or vice versa [3]
The known apparatus allows you to vary the thickness of the layer of sorbent through which the flow passes sequentially, i.e. change the value of hydraulic resistance, but has a complex structure and laborious in manufacturing.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является адсорбционный аппарат, содержащий корпус с крышкой, размещенные в корпусе адсорбционные элементы и трубные решетки, в которых установлены концы последних и патрубки подвода и отвода очищаемого потока [4]
Известный аппарат недостаточно надежен, сложен при сборке и эксплуатации, так как во-первых, чрезвычайно сложна конструкция рабочих элементов, каждый из которых состоит из трех коаксиально установленных трубок, герметично заделанных в трубных решетках; во-вторых, при сборке десятков и сотен таких сложных рабочих элементов (введение трубок в каналы трубных решеток и герметизация их) неизбежны повреждения мест заделки и самих трубок из-за технологических погрешностей изготовления трубок, деталей и узлов; в-третьих, при изменениях температуры (нагреве или охлаждении) возможны разрушения трубок или мест их герметизации из-за различия температурных коэффициентов расширения материалов из-за различия температурных коэффициентов расширения материалов трубок; в-четвертых, при повреждении любой трубки полости соединяются друг с другом, т.е. аппарат практически выходит из строя, а обнаружить, заменить или выключить из процесса поврежденную трубку невозможно, так как доступ к трубкам перекрыт полостями и трубными решетками и, в-пятых, аппарат имеет большие габариты и требует для монтажа значительных объемов.The closest in technical essence to the proposed one is an adsorption apparatus comprising a housing with a cover, adsorption elements and tube sheets placed in the housing, in which the ends of the latter and the supply and exhaust pipes of the cleaned stream are installed [4]
The known apparatus is not sufficiently reliable, difficult to assemble and operate, since, firstly, the design of the working elements is extremely complex, each of which consists of three coaxially mounted tubes hermetically sealed in the tube sheets; secondly, when assembling dozens and hundreds of such complex work elements (introducing tubes into the channels of the tube sheets and sealing them), damage to the sealing sites and the tubes themselves is inevitable due to technological errors in the manufacture of tubes, parts and assemblies; thirdly, with changes in temperature (heating or cooling), destruction of the tubes or places of their sealing is possible due to differences in temperature coefficients of expansion of materials due to differences in temperature coefficients of expansion of materials of tubes; fourthly, if any tube is damaged, the cavities are connected to each other, i.e. the device practically fails, and it is impossible to detect, replace or turn off the damaged tube, since access to the tubes is blocked by cavities and tube sheets and, fifthly, the device has large dimensions and requires significant volumes for installation.

Цель изобретения повышение надежности, упрощение сборки и эксплуатации аппарата, которая достигается за счет того, что адсорбционный аппарат, содержащий корпус с крышкой, размещенные в корпусе адсорбционные элементы и трубные решетки, в которых установлены концы последних, и патрубки подвода и отвода очищаемого потока, снабжен насосом для циркуляции очищаемого потока, закрепленными на крышке четырьмя клапанами, установленной по продольной оси аппарата дополнительной трубной решеткой, делящей камеру аппарата на две полости, сообщающиеся между собой в объеме, примыкающем к днищу корпуса, размещенными в дополнительной трубной решетке параллельно адсорбционным элементам двумя пористыми трубками с открытым и заглушенным концами, основные трубные решетки прилегают к боковым стенкам по всей длине корпуса, каждый адсорбционный элемент, расположенный перпендикулярно потоку, проходит через все трубные решетки и установлен с натягом в дополнительной трубной решетке; концы адсорбционных элементов, прилегающих к днищу, размещены в основных трубных решетках, все адсорбционные элементы установлены в шахматном порядке с одинаковым расстоянием между соседними, трубные решетки закреплены на крышке, в последней выполнены связанные попарно с клапанами каналы подвода и отвода очищаемого потока, связанные с одной стороны с открытыми концами пористых трубок; клапаны, связанные с подводом очищаемого потока, подключены к нагнетательной магистрали насоса и патрубку подвода очищаемого потока, а клапаны, связанные с каналом отвода очищаемого потока, со всасывающей магистралью насоса и патрубком отвода очищаемого потока. The purpose of the invention is to increase reliability, simplify the assembly and operation of the apparatus, which is achieved due to the fact that the adsorption apparatus comprising a housing with a lid, adsorption elements and tube sheets in which the ends of the latter are installed, and nozzles for supplying and discharging the cleaned stream are provided a pump for circulation of the cleaned stream, four valves fixed to the cover, mounted on the longitudinal axis of the apparatus with an additional tube sheet dividing the chamber of the apparatus into two cavities, communicating interconnected in a volume adjacent to the bottom of the body, arranged in two additional porous tubes with open and plugged ends in the additional tube sheet parallel to the adsorption elements, the main tube sheets are adjacent to the side walls along the entire length of the case, each adsorption element located perpendicular to the flow passes through all tube sheets and installed with interference in an additional tube sheet; the ends of the adsorption elements adjacent to the bottom are placed in the main tube sheets, all adsorption elements are staggered with the same distance between adjacent ones, the tube sheets are fixed to the lid, the latter has channels for supplying and removing the cleaned stream connected in pairs with valves, connected to one sides with open ends of the porous tubes; the valves associated with the supply of the cleaned stream are connected to the discharge line of the pump and the pipe for supplying the cleaned stream, and the valves associated with the channel for the discharge of the cleaned stream with the suction pipe of the pump and the pipe for the cleaned stream.

На фиг.1 изображен адсорбционный аппарат, общий вид; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 разрез Г-Г на фиг.1. Figure 1 shows the adsorption apparatus, a General view; figure 2 section aa in figure 1; in Fig.3 section GG in Fig.1.

Адсорбционный аппарат имеет корпус 1 с крышкой 2. На крышке 2 закреплены клапаны 3 и 4, регулирующие подвод очищаемого потока, и клапаны 5, 6, регулирующие его отвод. В корпусе 1, прилегая к боковым стенкам по всей его длине, установлены трубные решетки 7 для размещения в них адсорбционных элементов 8. Для циркуляции очищаемого потока предусмотрен насос 9. В корпусе 1 по его продольной оси установлена дополнительная трубная решетка 10, делящая камеру аппарата на две полости 11, 12, сообщающиеся между собой в объеме, примыкающем к днищу корпуса 1. В дополнительной трубной решетке 10 параллельно адсорбционным элементам 8 размещены пористые трубки 13 с открытым и заглушенным концами. Каждый адсорбционный элемент 8, расположенный перпендикулярно очищаемому потоку, проходит через основные 7 и дополнительную трубную 10 решетки и установлен с натягом в последней. Концы адсорбционных элементов 8, прилегающих к днищу корпуса 1, размещены в основных трубных решетках 7. Все адсорбционные элементы 8 установлены в шахматном порядке с одинаковым расстоянием между соседними. Трубные решетки 7, 10 закреплены на крышке 2, в которой выполнены связанные попарно с клапанами 3-6 каналы подвода 14, 15 и каналы отвода 16, 17 очищаемого потока. Каналы подвода 14, 15 и каналы отвода 16, 17 с одной стороны связаны с открытыми концами пористых трубок 13. Клапаны 3, 4, связанные с каналами 14, 15 подвода очищаемого потока, подключены к нагнетательной магистрали 18 насоса 9, соединены со всасывающей магистралью 19 насоса 9. The adsorption apparatus has a housing 1 with a cover 2. On the cover 2 are fixed valves 3 and 4, regulating the supply of the cleaned stream, and valves 5, 6, regulating its removal. In the housing 1, adjacent to the side walls along its entire length, tube sheets 7 are installed to accommodate the adsorption elements 8. A pump 9 is provided for the circulation of the cleaned flow. In the case 1, an additional tube sheet 10 is installed along its longitudinal axis, dividing the camera chamber two cavities 11, 12, communicating with each other in a volume adjacent to the bottom of the housing 1. In an additional tube sheet 10 parallel to the adsorption elements 8 are placed porous tubes 13 with open and plugged ends. Each adsorption element 8, located perpendicular to the cleaned stream, passes through the main 7 and additional pipe 10 lattice and is installed with an interference fit in the latter. The ends of the adsorption elements 8 adjacent to the bottom of the housing 1 are placed in the main tube sheets 7. All adsorption elements 8 are installed in a checkerboard pattern with the same distance between adjacent ones. The tube sheets 7, 10 are mounted on the cover 2, in which the supply channels 14, 15 and the discharge channels 16, 17 of the cleaned stream connected in pairs with the valves 3-6 are made. The supply channels 14, 15 and the exhaust channels 16, 17 are on one side connected to the open ends of the porous tubes 13. Valves 3, 4 connected to the channels 14, 15 for supplying the cleaned flow are connected to the discharge line 18 of the pump 9, and are connected to the suction line 19 pump 9.

Работает адсорбционный аппарат следующим образом. The adsorption apparatus operates as follows.

Открывают клапаны 3, 4 подвода очищаемого потока, связанные с нагнетательной магистралью 18 насоса 9. Подают очищаемый поток по каналу 15 через клапан 3, канал 14 и пористую трубку 13 в полость 11 между адсорбционными элементами 8 инертный газ. Последний, проходя сквозь пористые стенки адсорбционных элементов 8 по полости 11, поступает в нижнюю часть корпуса 1 и проходит вдоль поверхности адсорбционных элементов 8, поступая в другую полость 12 корпуса 1. Через пористую трубку 13, закрепленную на крышке 2, канал 16 отвода и клапан 6 отвода очищаемого потока инертный газ выводится наружу. Включают нагреватель 20 и регенерируют адсорбционные элементы 8, размещенные в трубных решетках 7, 10, при заданной температуре, удаляя поглощенные примеси из аппарата. После окончания цикла регенерации адсорбента закрывают клапан 3 и через клапан 6 вакуумируют аппарат. Закрывают клапан 6 и по каналу 19 через клапан 3 заполняют аппарат очищаемым потоком. Закрывают клапан 3, открывают клапаны 4, 5 и циркулируют поток от канала подвода 14 через трубку 13, полость 11, нижнюю часть корпуса 1, полость 12, канал 16 и клапан 5 к всасывающей магистрали 19 насоса 9. При обтекании потоком адсорбционных элементов 8 поглощаемые примеси сорбируются на поверхности адсорбционных элементов 8 и далее за счет внутренней диффузии распределяются в объеме этих элементов. После заданного времени циркуляции выключают насос 9, закрывают клапаны 4, 5 и через клапан 6 по каналу 17 отвода потока удаляют очищенный поток из аппарата. Далее повторяют цикл регенерации адсорбента. The cleaned flow valves 3, 4 are opened, connected to the discharge line 18 of the pump 9. The cleaned flow is fed through the channel 15 through the valve 3, the channel 14 and the porous tube 13 into the cavity 11 between the adsorption elements 8 inert gas. The latter, passing through the porous walls of the adsorption elements 8 through the cavity 11, enters the lower part of the housing 1 and passes along the surface of the adsorption elements 8, entering the other cavity 12 of the housing 1. Through a porous tube 13 mounted on the cover 2, the exhaust channel 16 and the valve 6 of the outlet of the cleaned stream, the inert gas is discharged to the outside. Turn on the heater 20 and regenerate the adsorption elements 8, placed in the tube sheets 7, 10, at a given temperature, removing the absorbed impurities from the apparatus. After the end of the adsorbent regeneration cycle, valve 3 is closed and the apparatus is evacuated through valve 6. Close valve 6 and through channel 19 through valve 3 fill the apparatus with a cleaned stream. Close the valve 3, open the valves 4, 5 and circulate the flow from the inlet channel 14 through the tube 13, the cavity 11, the lower part of the housing 1, the cavity 12, the channel 16 and the valve 5 to the suction line 19 of the pump 9. When absorbed elements flow around the adsorption element 8 impurities are sorbed on the surface of the adsorption elements 8 and then due to internal diffusion are distributed in the volume of these elements. After a predetermined circulation time, turn off the pump 9, close the valves 4, 5 and through the valve 6 through the channel 17 of the discharge flow remove the cleaned stream from the apparatus. Next, the adsorbent regeneration cycle is repeated.

Claims

ADSORPTION APPARATUS, comprising a housing with a cover, adsorption elements and tube sheets placed in the housing, in which the ends of the latter are installed, and nozzles for supplying and discharging the cleaned stream, characterized in that it is equipped with a pump for circulating the cleaned stream, four valves mounted on the cover, installed along the longitudinal axis of the apparatus an additional tube sheet dividing the chamber of the apparatus into two cavities communicating with each other in a volume adjacent to the bottom of the body, housed in an additional tube parallel to the adsorption elements with two porous tubes with open and plugged ends, while the main tube sheets are adjacent to the side walls of the housing along its entire length, and each adsorption element, perpendicular to the flow, passes through all tube sheets and is fitted with an interference fit in an additional tube sheet , the ends of the adsorption elements adjacent to the bottom are placed in the main gratings, all adsorption elements are staggered with the same distance between adjacent The lattices are fixed on the lid, in the latter there are channels for removal and supply of the cleaned stream connected in pairs with valves, connected on the one hand to the open ends of the porous tubes, valves connected to the channel for supply of the cleaned flow, connected to the discharge line of the pump and a pipe for supplying the cleaned flow, and valves associated with the channel for removal of the cleaned stream, with the suction line of the pump and the pipe outlet of the cleaned stream.