Вертикальный адсорбер для разделения бутановой фракции

Изобретение относится к оборудованию для проведения адсорбционного разделения бутановой фракции на изобутан и н-бутан на адсорбенте расположенном вертикально по высоте адсорбера.

Известен адсорбер, содержащий корпус с крышкой и днищем и расположенный между ними слой адсорбента, по а.с. СССР №516415, B01D 53/02 от 23.01.74.

Недостатком известного адсорбера является то, что он не обеспечивает высокой степени очистки или разделения газового потока от целевого компонента.

Близким техническим решением к заявляемому объекту является вертикальный адсорбер для разделения бутановой фракции, содержащий цилиндрический корпус с крышкой и днищем, при этом в крышке смонтированы загрузочный люк, патрубок для подачи исходной смеси бутана с распределительной сеткой, патрубок для отвода н-бутана при десорбции и патрубок для предохранительного клапана, а в средней части корпуса установлены балки с опорами, поддерживающие колосниковую решетку, на которой уложены два слоя сетки из нержавеющей стали, при этом слой адсорбента расположен между двумя слоями сетки из нержавеющей стали и сеткой, на которой расположены грузы для предотвращения уноса адсорбента при десорбции, при этом в корпусе расположен разгрузочный люк, а в днище смонтирован смотровой люк, патрубок для подачи метановой фракции при десорбции и патрубок для отвода изобутана при адсорбции и отработавшего газа - азота при охлаждении, который расположен на конической поверхности днища, при этом к колосниковой решетке при помощи подшипников присоединен электромагнит, создающий виброколебания колосниковой решетки (Патент РФ на полезную модель №143812, опубл. 27.07.2014 г.).

Недостатком известного адсорбера считается неравномерность расположения слоя адсорбента по высоте при работе вибрирующей горизонтально колосниковой решетки, повышающей плотность загрузки к низу адсорбера, что затрудняет проход газа через насадку и частично снижает производительность в целом.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение производительности разделения бутановой фракции.

Указанная задача достигается тем, что в вертикальном адсорбере для разделения бутановой фракции, содержащем цилиндрический корпус с крышкой и днищем, при этом в крышке смонтированы загрузочный люк, патрубок для подачи исходной смеси бутана с распределительной сеткой, патрубок для отвода н-бутана при десорбции и патрубок для предохранительного клапана, а в средней части корпуса установлены балки с опорами, поддерживающие колосниковую решетку, на которой уложены два слоя сетки из нержавеющей стали, при этом слой адсорбента расположен между двумя слоями сетки из нержавеющей стали и сеткой, на которой расположены грузы для предотвращения уноса адсорбента при десорбции, при этом в корпусе расположен разгрузочный люк, а в днище смонтирован смотровой люк, патрубок для подачи метановой фракции при десорбции и патрубок для отвода изобутана при адсорбции и отработавшего газа - азота при охлаждении, который расположен на конической поверхности днища, согласно изобретению, адсорбер оборудован генератором облучения исходной смеси наносекундными электромагнитными импульсами, при этом электродами для облучения являются металлические сегменты, закрепленные на внутренней поверхности патрубка для подачи исходной смеси, контактирующие с поступающей исходной смесью и изолированные от патрубка, а мощность одного импульса составляет не менее 0,5 МВт.

Оборудование адсорбера генератором наносекундных электромагнитных импульсов позволяет производить облучение исходной смеси, что приводит к «технологическому ослаблению» исходной смеси, выражающееся в том, что происходит разрыв химически связей в структуре бутановой фракции под воздействием импульсов.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором на фиг. 1 приведена конструкция адсорбера, а на фиг. 2 схема соединения сегментов с генератором.

Устройство вертикального адсорбера.

Вертикальный адсорбер имеет цилиндрический корпус 1 с коническими крышкой 2 и днищем 3. В крышке 2 смонтированы загрузочный люк 4, патрубок 5 для подачи исходной смеси - бутановой фракции и охлаждающего газа - азота через распределительную сетку 6, патрубок 7 для отвода н-бутана при десорбции и патрубок 8 для предохранительного клапана. В средней части корпуса установлены балки 9 с опорами 10, поддерживающими колосниковую решетку 11, на которой уложены два слоя сеток из нержавеющей стали 12. Слой адсорбента 13 (например, цеолит в виде гранул диаметром 3 мм) расположен между двумя слоями сеток из нержавеющей стали 12 и сеткой 14, на которой расположены грузы 15 для предотвращения уноса адсорбента 13 при десорбции. Выгрузка отработанного адсорбента 13 осуществляется через разгрузочный люк 16, установленный в корпусе. В днище 3 смонтирован смотровой люк 17 с патрубком 18 для отвода конденсата, патрубок 19 - для подачи метановой фракции при десорбции и патрубок 20 для отвода изобутана при адсорбции и отработавшего газа - азота при охлаждении. Устанавливается адсорбер на подставку при помощи опорного кольца 21. На внутренней поверхности патрубка 5 для подачи исходной смеси закреплены металлические сегменты 22 и 23. Сегменты 22 и 23 изолированы от патрубка 5 одним из известных способов (на рисунке не показано) и соединены с генератором 24 наносекундных электромагнитных импульсов (например ГНИ-01-1-6 [Крымский, В.В. Наносекундные электромагнитные импульсы и их применение / В.С.Белкин, В.А. Бухарин и др. / Под ред. В.В. Крымского. - Челябинск, 2000. - 110 с.]) проводами 25 и 26 соответственно. Прокладка 27 установлена для изоляции сегмента 22 от сегмента 23.

Адсорбер работает следующим образом.

Бутановая фракция на разделение подается в верхнюю часть аппарата через патрубок 5 для подачи исходной смеси через распределительную сетку 6. Одновременно с подачей исходной смеси включается генератор 24 и наносекундных электромагнитных импульсов и производится облучение смеси при ее движении в области расположения сегментов 22 и 23. Облучение исходной смеси наносекундными электромагнитными импульсами приводит к «технологическому ослаблению» исходной смеси, выражающееся в том, что происходит разрыв химически связей в структуре бутановой фракции под воздействием импульсов. Значение мощности одного импульса не менее 0,5 МВт гарантированно обеспечивает разрыв химических связей в бутановой фракции, так как энергия химических связей в бутановой фракции, как известно, может достигать величины 0,426 МВт (например, смотри http://chem21.info/info/592461/).

Облученная исходная смесь с ослабленной структурой через сетку 14 поступает в слой адсорбента 13 (например, цеолит в виде гранул диаметром 3 мм), где и происходит разделение исходной смеси на изобутан и н-бутан. Так как структура бутановой фракции уже предварительно «технологически ослаблена» за счет разрыва химических связей под воздействием наносекундных электромагнитных импульсов, то при прочих равных условиях ее разделение произойдет в более короткий момент времени, что позволяет повысить производительность процесса адсорбционного разделения бутановой фракции.

Изобутан перемещается сквозь слой адсорбента 13, сетки 12 и выводится из адсорбера через патрубок 20, а н-бутан удаляется из объема пор адсорбента 13 во время десорбции и отводится из адсорбера через патрубок 7. Десорбция осуществляется путем подачи метановой фракции на слой адсорбента 13 через патрубок 19. После десорбции отработанный адсорбент 13 удаляется через разгрузочный люк 16, а загружается через загрузочный люк 4.

В отличие от аналогов предлагаемое техническое решение позволяет повысить производительность процесса разделения бутановой фракции за счет оборудования адсорбера генератором наносекундных электромагнитных импульсов соединенным с металлическим сегментами, закрепленными на внутренней поверхности патрубка для подачи исходной смеси.