Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЖАТОГО ОСУШЕННОГО ГАЗА

Изобретение относится к способам компримирования и адсорбционной осушки газов и может найти применение промышленности для получения сжатого осушенного газа.

Известен способ осушки сжатого газа [RU 2182513, МПК B01D 53/26, опубл. 20.05.2002 г.], включающий его компримирование, пропускание сжатого газа через два адсорбера, периодически работающих в режимах осушки и регенерации, последнюю осуществляют путем ступенчатого нагрева адсорбера до 360-380°С и периодического удаления влаги путем сообщения адсорбера с атмосферой, после чего адсорбер охлаждают.

Недостатками известного способа являются: сброс в атмосферу газа регенерации, что делает невозможной осушку горючих, ядовитых и т.п. газов, отсутствие предварительного охлаждения компрессата и удаления конденсата, что увеличивает объем загрузки адсорбента и металлоемкость оборудования, высокая температура регенерации адсорбента, что увеличивает энергоемкость процесса.

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.], включающей компрессор и по меньшей мере два адсорбера, каждый из которых содержит по меньшей мере два слоя влагопоглотителя (адсорбента), при этом один адсорбер находится на стадии осушки, другой - на стадии регенерации адсорбента. Способ включает компримирование газа с получением горячего сжатого газа (компрессата), его охлаждение и пропускание через адсорберы. На стадии осушки охлажденный компрессат последовательно пропускают через оба слоя адсорбента и получают осушенный сжатый газ. На первом этапе стадии регенерации адсорбента через первый слой адсорбента пропускают компрессат, который затем направляют на охлаждение. На втором этапе через второй и первый слой адсорбента обратным током пропускают часть осушенного сжатого газа (возможно, нагретого и редуцированного), полученный газ регенерации с парами воды сбрасывают в атмосферу, затем адсорбент охлаждают.

Недостатками данного способа являются:

- большой расход газа регенерации (10-15% от количества осушаемого газа), что снижает выход осушенного сжатого газа,

- сброс в атмосферу газа регенерации, что делает невозможной осушку горючих, ядовитых и т.п. газов,

- отсутствие вывода конденсата, образующегося при охлаждении компрессата, приводит к его циркуляции в системе, что увеличивает объем загрузки адсорбента и металлоемкость оборудования.

Задачей изобретения является уменьшения расхода газа регенерации, предотвращение его сброса в атмосферу и снижение объема загрузки адсорбента.

В качестве технического результата достигается уменьшение расхода газа регенерации за счет косвенного нагрева адсорбента компрессатом при предварительном охлаждении части последнего, предотвращение сброса газа регенерации в атмосферу за счет его рециркуляции, а также снижение объема загрузки адсорбента за счет вывода конденсата по мере его образования.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе, включающем стадию осушки путем охлаждения компрессата и пропускания его через адсорбент с получением осушенного сжатого газа, а также стадию регенерации путем нагрева адсорбента, пропускания через него части осушенного газа обратным током с образованием газа регенерации и последующего охлаждения адсорбента, особенность заключается в том, что газ компримируют совместно с газом регенерации, подаваемым на одну из ступеней компримирования, перед охлаждением компрессата часть его предварительно охлаждают адсорбентом, находящимся на стадии регенерации, смешивают с остальной частью, охлаждают и сепарируют, а через адсорбент пропускают полученный газ сепарации.

В качестве адсорбента предпочтительно использовать адсорбенты композитного типа, имеющие низкую температуру регенерации. Для более глубокой регенерации адсорбента часть осушенного сжатого газа, подаваемую на продувку обратным током, целесообразно редуцировать. При необходимости, например при осушке воздуха, по меньшей мере, часть газа регенерации может сбрасываться в атмосферу.

В предлагаемом способе компримирование газа совместно с газом регенерации позволяет предотвратить сброс последнего в атмосферу. При предварительном охлаждении части компрессата адсорбентом, находящимся на стадии регенерации, адсорбент нагревается до температуры регенерации, а пары десорбированной влаги просто вытесняются частью осушенного сжатого газа из свободного объема адсорбера, что значительно уменьшает расход газа регенерации. Сепарация охлажденного компрессата предотвращает циркуляцию сконденсировавшейся влаги, что снижает объем загрузки абсорбента.

Дополнительным эффектом является увеличение срока службы адсорбента за счет возможности осуществления постепенного прогрева адсорбента с регулируемой скоростью, что замедляет процесс разрушения гранул адсорбента за счет снижения внутренних механических напряжений, возникающих при десорбции.

При осуществлении предлагаемого способа осушаемый газ 1 (см. чертеж) сжимают компрессором 2 (условно показан трехступенчатый компрессор), на одну из ступеней которого подают газ регенерации 3 (условно показана подача на третью ступень). Часть компрессата 4 охлаждают в трубном пространстве теплообменных элементов адсорбера 5, нагревая адсорбент до температуры регенерации, затем смешивают с остальной частью компрессата 6, охлаждают и сепарируют в блоке 7 (включающем, например, аппарат воздушного охлаждения и сепаратор) с получением конденсата 8 и газа сепарации 9. Последний осушают в адсорбере 10, который может принудительно охлаждаться хладагентом (показано пунктиром), и разделяют на две части, основную часть выводят в качестве сжатого осушенного газа 11, а небольшую часть 12 используют для обратной продувки адсорбера 5 для вытеснения паров влаги, десорбированной при нагреве адсорбента, с получением газа регенерации 3. Часть сжатого осушенного газа 12 может быть предварительно редуцирована с помощью устройства 13 (показано пунктиром). После окончания продувки адсорбер 5 охлаждают и после насыщения влагой адсорбента в адсорбере 10 переключают в режим адсорбции. При необходимости, по меньшей мере, часть газа регенерации 3 может сбрасываться в атмосферу (показано пунктиром).

Сущность изобретения иллюстрируется следующим примером. 1000 нм³/час природного газа с давлением 0,5 МПа и температурой точки росы по воде плюс 20°С смешивают с газом регенерации, сжимают трехступенчатым компрессором до 8,0 МПа с получением компрессата с температурой 120°С, часть которого пропускают через теплообменные элементы адсорбера, находящегося на регенерации, смешивают с остальной частью компрессата, охлаждают до 40°С с получением 16,9 кг/час воды и газа сепарации, который осушают с четырехчасовым циклом регенерации 17 кг композитного адсорбента на основе алюмооксидной матрицы, модифицированной хлоридом кальция, до температуры точки росы по воде минус 40°С. Через адсорбер, находящийся на регенерации, обратным током подают 5 нм³/час осушенного сжатого газа, редуцированного до 0,5 МПа, газ регенерации направляют на первую ступень компрессора, сброс газа регенерации в атмосферу отсутствует.

Способ по прототипу не позволяет осушать природный газ. При осушке воздуха в аналогичных условиях требуется загрузка 120 кг адсорбента и расход не менее 100 нм³/час газа регенерации.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет уменьшить расход газа регенерации, дает возможность получать сжатый осушенный газ без сброса газа регенерации в атмосферу, позволяет снизить объем загрузки адсорбента и может быть использован в промышленности.