SU1666165A1

SU1666165A1 - Устройство разделени атмосферного воздуха

Info

Publication number: SU1666165A1
Application number: SU894640644A
Authority: SU
Inventors: Андрей Николаевич Цедилин; Ольга Николаевна Чернявская; Марина Геннадьевна Власова
Original assignee: А.Н.Цедилин, О.Н.Черн вска и М.Г.Власова
Priority date: 1989-01-23
Filing date: 1989-01-23
Publication date: 1991-07-30

Abstract

Изобретение относитс к области разделени атмосферного воздуха методом короткоцикловой безнагревной адсорбцией. Целью изобретени вл етс повышение качества разделени и увеличение производительности. Поставленна цель достигаетс установкой дополнительного адсорбера и датчиков давлений, управл ющих процессом разделени воздуха. 2 ил.

Description

Изобретение относитс к технике получени азотообогащенного и кислородообо- гащенного газов из воздуха короткоцикловой безнагревной адсорбцией на синтетических цеолитах.

Цель изобретени - повышение качества разделени и увеличение производительности .

На фиг.1 представлена принципиальна схема адсорбционного устройства разделени атмосферного воздуха; на фиг.2 - циклограмма работы клапанов.

Устройство состоит из трубопровода 1 забора воздуха, компрессора 2, трубопровода 3 подачи раздел емого воздуха, управл емого клапана 4, трубопровода 5 продувочного адсорбера, продувочного адсорбера б, продуцирующего азотообога- щенный газ адсорбера 7, трубопровода 8 продуцирующего азотообогащенный газ адсорбера , управл емого клапана 9, трубопровода 10 вывода азотообогащенного газа, всасывающего трубопровода 11 вакуум-насоса , вакуум насоса 12, нагнетательного трубопровода 13 вакуум-насоса, управл емого клапана 14, трубопровода 15 подачи азотообогащенного газа на потребление, датчика давлени 16, блока управлени 17 управл емого клапана 18,трубопровода 19 подачи продувочного газа в продуцирующий кислородообогащенный газ адсорбер, продуцирующего кислородообогащенный газ адсорбера 20, датчика давлени 21, обратного клапана 22, трубопровода 23 подачи кислородообогащенного газа на потребление, датчиков давлени 24 и 25, управл емых клапанов 26 и 27, трубопровода 28 вывода продувочного газа из продувочного адсорбера, трубопровода 29 подачи продувочного газа в продуцирующий азотообогащенный газ адсорбер, датчика давлени 30,обратного клапана 31,трубопровода 32 сброса газа в атмосферу, датчика давлени 33.

Устройство работает следующим образом .

Подлежащий разделению воздух по трубопроводу 1 поступает в компрессор 2. Компрессированный газ по трубопроводу 3 через управл емый клапан 4 направл ют в

С

о о о

ел

адсорбер 6, заполненный синтетическим цеолитом. Ввод раздел емой газовой смеси в адсорбер 6 сопровождаетс преимущественным поглощением азота и обогащением газовой фазы кислородом. Одновременно из адсорбера 7, заполненного цеолитом, по трубопроводу 8, через управл емый клапан 9, по трубопроводам 10 и 11 вакуум-насосом 12 откачиваетс азотообогащенный газ и по трубопроводу 13 через управл емый клапан 14 по трубопроводу 15 подаетс на потребление . При достижении в адсорбере 6 максимального давлени датчик 16 подает первичный сигнал в блок управлени 17, который вторичным сигналом открывает управл емый клапан 18 и закрывает управл емый клапан 4. При открытом управл емом клапане 18 продувочный газ за счет разности давлений через управл емый клапан 18 по трубопроводу 19 поступает в адсорбер 20, заполненный синтетическим цеолитом, и поднимает в нем давление. По достиже- нии в адсорбере 20 давлени , равного атмосферному (по высоте сло формируетс обрывный фронт), датчик 21 подает первичный сигнал в блок управлени 17, открываетс обратный клапан 22, рассчитанный на срабатывание при данном давлении, и кис- лородообогащенный газ по трубопроводу 23 поступает на потребление. Давление в адсорбере 6 постепенно понижаетс . Когда оно сравниваетс с атмосферным датчик 24 подает первичный сигнал вблокуправлени 17. При достижении в адсорбере 7 минимального давлени датчик 25 подает первичный сигнал в блок управлени 17, который интегрирует его с сигналами датчиков 21 и 24, и вторичным командным сигналом открывает управл емые клапаны 26 и 27 и закрывает управл емые клапаны 9 и 14. Продувочный газ переменного состава с повышающейс объемной концентрацией азота вакуум-насосом 12 откачивают из адсорберов 6 и 20 и по трубопроводу 5 через управл емый клапан 26, по трубопроводам 5, 28, 11, 13, 29, через управл емый клапан 27, по трубопроводу 8 подают в адсорбер 7, поднима в нем давление. Сорбент адсорбера 7 насыщаетс азотом, а газова фаза обогащаетс кислородом. При достижении в адсорбере 7 давлени , равного атмосферному , датчик 30 подает первичный сигнал в блок управлени 17, открываетс обратный клапан 31, рассчитанный на срабатывание при данном давлении, и газовую фазу адсорбера 7 поступающим продувочным газом из адсорберов 6 и 20 по трубопроводу 32 вытесн ют в атмосферу. Давление в адсорберах 6 и 20 постепенно понижаетс . Когда оно достигает минимального, датчик

33 подает первичный сигнал в блок управлени 17,который интегрирует его с сигналом датчика 30 и вторичным командным сигналом открывает управл емые клапаны 4, 9 и

14 и закрывает управл емые клапаны 18, 26 и 27. Цикл повтор ют. Циклограмма представлена на фиг.2.

П р и м е р 1. Проверку устройства осуществл ют на установке, принципиальна

0 схема которой показана на фиг. 1. Продувочный и продуцирующий кислородообогащен- ный газ адсорберы имеют внутренний диаметр 70 мм и высоту насыпного сло сорбента 1000 мм. Продуцирующий азотоо5 богащенный газ адсорбер имеет внутренний диаметр 70 мм и высоту насыпного сло сорбента 1100 мм. В качестве сорбента используют синтетический цеолит NaX. Мак- симальное давление в продувочном

0 адсорбере составило 3,5 105 Па, минималь- ное давление, во всех адсорберах составило 0,05 105 Па. Продолжительность цикла составл ла около 3 мин. Основные показатели работы установки представлены в табл,1.

5 П р и м е р 2. Проверку устройства осуществл ют на установке, аналогичной описанной в примере 1. Высота насыпного сло продукцирующего азотообогащенный газ адсорбера составила 1200 мм. Оснос0 ные показатели работы установки представлены в табл, 2.

П р и м е р 3. Дл сравнени разделение воздуха осуществл ют на известной установке . Продувочный и продуцирующий ад5 сорбер имеют внутренний диаметр 70 мм и высоту насыпного сло сорбента 1000 мм. В качестве сорбента использован синтетический цеолит NaX. Максимальное давление в продувочном адсообере 3,5105 Па, мини0 мальное - 0,05-10 Па. Продолжительность технологического цикла 3,2 мин. Переключение клапанов осуществл ют КЭП-12У. Основные показатели работы установки представлены в табл.3.

5 П р и м е р 4. Проверку осуществл ют на

установке, аналогичной описанной в примере 1. Высота насыпного сло продуцирующего азотообогащенный газ адсорбера 1050 мм. Концентраци азота и кислорода в

0 продуктовых газах соответственно составили за цикл 98,6 и 85,5 об.%. Количество полученного за цикл азотообогащенного газа 22,1 л.

П р и м е р 5. Проверку осуществл ют на

5 установке, аналогичной описанной в примере 1. Высота насыпного сло продуцирующего азотообогащенный газ адсорбера 1250 мм. Концентраци азота и кислорода в продуктовых газах соответственно составила за цикл 95,4 и 85,8 об.%. Количество полученного за цикл азотообогащенного газа 25,0 л.

Использование насыпного сло сорбента высотой менее 1100 мм несущественно увеличивает количество генерируемого за цикл азотообогащенного газа. При увеличении насыпного сло сорбента свыше 1200 мм количество продувочного газа переменного состава, получаемого при вакуумиро- вании адсорберов 6 и 20, недостаточно дл полного удалени газовой фазы из адсорбера 7, что приводит к снижению процентного содержани азота в азотообогащенном газе . Стабильный состав продуцируемых газов определ етс отсутствием отклонений от заданных давлений сорбции-десорбции.

Claims

Формула изобретени Устройство разделени атмосферного воздуха на азотообогащенный и кислородо- обогащенный газы короткоцикловой без- нагревной адсорбцией на синтетических цеолитах, содержащее последовательно соединенные продувочный и продуцирующий адсорберы, блок переключени клапанов, первый - шестой выходы которого соединены с управл ющими входами первого - шестого клапанов, компрессор, вакуум-насос, отличающеес тем, что, с целью повышени качества разделени и увеличеи производительности, в его состав дополнительно введены первый и второй обратные клапаны, второй продуцирующий адсорбер и датчики максимального и минимального давлени , установленные попарно в первом и втором продуцирующем и продувочном адсорберах, выходы датчиков соединены с информационными входами блока переключени клапанов, причем выход компрессора через последовательно соединенные первый - п тый клапаны соединен с выходом по азотообогащенно- му газу, выход первого клапана св зан с входом продувочного адсорбера, выход которого через последовательно соединенные шестой клапан, первый продуцирующий адсорбер и первый обратный клапан св зан с выходом ислодообо- гащенного газа, выход второго клапана через вакуум-насос соединен с входом п того и выходом четвертого клапанов, выход третьего клапана через последовательно соединенные второй продуцирующий адсорбер и второй обратный клапан св зан с выходом сброса в

атмосферу, а отношение объемов адсорберов: продувочного и продуцирующих кис- лородообогащенный и азотообогащенный газы соответственно равно 1,0:1:0:(1,1- 1,2).

Таблица 1

35

Таблица 2

29

Я

Фиг.1

Таблица 3

15

Hi

+ Клапан о/пхрыт Давление

Адсорбер 6

Адсорбер 20

Адсорбер 7

- Клалан закрыт

Врем