Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ГЛУБОКОЙ ОСУШКИ ГАЗА

Изобретение относится к адсорбционной осушке газов и может найти применение в различных отраслях промышленности для осушки газа до температуры точки росы минус 70°C и ниже.

Известен способ осушки сжатого газа [RU 2182513, МПК B01D 53/26, опубл. 20.05.2002 г.], включающий его компримирование, пропускание сжатого газа (компрессата) через два поочередно работающих адсорбера, периодически переключаемых с режима осушки на режим регенерации, которую осуществляют путем нагрева адсорбера и удаления десорбированных компонентов, причем после предварительного нагрева адсорбера до 150-170°C в закрытом состоянии десорбированные компоненты удаляют из адсорбента путем периодического сообщения адсорбера с атмосферой импульсами, а нагрев продолжают до достижения температуры адсорбера 360-380°C, после чего адсорбер охлаждают.

Недостатками известного способа является большой объем загрузки адсорбента из-за отсутствия предварительного охлаждения компрессата с сепарацией и удалением конденсата водяного пара.

Наиболее близки по технической сущности к заявляемому изобретению установка для осушки сжатого газа и способ, осуществляемый с помощью этой установки [RU 2403952, МПК B01D 53/26, опубл. 20.11.2010 г.], который включает компримирование газа с получением горячего сжатого газа (компрессата), его охлаждение и осушку в установке, включающей по меньшей мере два адсорбера, каждый из которых содержит, по меньшей мере, два слоя влагопоглотителя (адсорбента), причем при осушке охлажденный компрессат пропускают сначала через первый слой адсорбента, затем через второй слой адсорбента и получают осушенный сжатый газ. После обнаружения проскока паров воды в поток осушенного газа адсорбент регенерируют, удаляя часть адсорбированной воды за счет теплоты сжатия, а оставшуюся часть обратной продувкой нагретым осушенным газом.

Недостатками известного способа является большой объем загрузки адсорбента из-за отсутствия вывода конденсата, образующегося при охлаждении компрессата, и попадания его в рабочий адсорбер, а также вследствие применения адсорберов с двумя слоями адсорбента, из-за чего в режиме осушки находится только половина всего объема загрузки адсорбента.

Задачей изобретения является снижение объема загрузки адсорбента.

При реализации изобретения в качестве технического результата достигается снижение объема загрузки адсорбента за счет сепарации и вывода конденсата с установки по мере его образования, а также за счет осуществления осушки по меньшей мере в трех адсорберах, два из которых находятся в режиме осушки.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе, включающем компримирование осушаемого газа и осушку компрессата путем охлаждения и пропускания через адсорбент с получением осушенного сжатого газа и последующую регенерацию адсорбента поле проскока паров воды в поток осушенного газа, особенность заключается в том, что охлаждение компрессата осуществляют в условиях дефлегмации с получением конденсата и газа дефлегмации, который осушают в установке, включающей по меньшей мере три адсорбера, в каждом из которых находится по меньшей мере один слой адсорбента, для чего газ дефлегмации подвергают осушке в первом адсорбере и глубокой осушке во втором адсорбере, а регенерацию адсорбента осуществляют в третьем адсорбере, причем адсорберы циклически переключают после проскока паров воды в линию, соединяющую первый и второй адсорберы.

Адсорбенты в разных слоях могут быть разных видов.

В предлагаемом способе охлаждение компрессата в условиях дефлегмации позволяет сконденсировать и вывести с установки основное количества влаги, за счет чего пропорционально уменьшить объем загрузки адсорбента. Дополнительным положительным эффектом является дегазация конденсата в процессе дефлегмации, что важно, например, при осушке горючих газов.

Осушка газа сепарации в установке, включающей по меньшей мере три адсорбера, путем осушки в первом адсорбере, глубокой осушки во втором адсорбере и регенерацией адсорбента в третьем адсорбере, с циклическим переключением адсорберов после проскока паров воды в линию, соединяющую первый и второй адсорберы, позволяет осуществлять регенерацию только 1/3 полной загрузки адсорбента, за счет чего еще на 25% уменьшить объем загрузки адсорбента относительно прототипа, согласно которому на стадии регенерации находится половина полной загрузки адсорбента. При этом основное количество паров воды поглощается в первом адсорбере, а во втором происходит доосушка (глубокая осушка) газа, которая может быть обеспечена только при низкой степени насыщения адсорбента влагой.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Осушаемый газ компримируют (на схеме не показано), полученный компрессат (I) охлаждают в условиях дефлегмации во фракционирующем холодильнике-конденсаторе 1 с получением дегазированного конденсата (II), выводимого с установки, и газа дефлегмации (III), который подвергают осушке в адсорбере 2 с получением осушенного газа (IV), который подвергают глубокой осушке в адсорбере 3 с получением глубоко осушенного газа (V), основную часть которого (VI) направляют потребителю. В адсорбере 4 осуществляют регенерацию адсорбента, например, путем обратной продувки нагретой (на схеме не показано) частью осушенного газа и последующего охлаждения адсорбента, при этом газ регенерации (VII) выводят на утилизацию. После окончания регенерации адсорбер находится в режиме ожидания.

Переключение адсорбера 2 в режим регенерации осуществляют после проскока паров воды в поток IV, при этом адсорбер 3 переключают в режим осушки, а адсорбер 4 - в режим глубокой осушки газа.

Сущность изобретения иллюстрируется следующим примером.

7200 нм³/час компрессата с давлением 3,0 МПа и температурой 120°C, полученного компримированием атмосферного воздуха, подвергают дефлегмации в условиях перекрестноточного охлаждения атмосферным воздухом во фракционирующем холодильнике-конденсаторе, из которого выводят 0,216 т/час дегазированного конденсата и 6931 нм³/час газа дефлегмации температурой 40°C, осушаемого затем композитным адсорбентом с алюмооксидной матрицей, модифицированной хлоридом кальция, последовательно в двух адсорберах, с получением 6916 нм³/час осушенного воздуха с содержанием паров воды 2 мг/м³, что соответствует температуре точки росы -70°C. После проскока паров воды (до содержания влаги 9 мг/м³), определяемого поточным анализатором влаги в линии, соединяющей рабочие адсорберы, первый адсорбер переключают в режим регенерации, второй - в режим осушки воздуха, а третий, находившийся до этого в режиме ожидания, переключают в режим глубокой осушки. Объем загрузки адсорбента (в трех адсорберах и 8-часовой циклограмме) составил 1960 кг.

Способ по прототипу в аналогичных условиях требует общей загрузки адсорбента около 46000 кг.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет снизить объем загрузки адсорбента и может быть использовано в нефтегазовой, химической, металлургической, а также других отраслях промышленности.