ВЕРТИКАЛЬНЫЙ АДСОРБЕР КОЧЕТОВА

Изобретение относится к оборудованию для проведения адсорбционных процессов в системе газ (пар) - адсорбент.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является адсорбер, содержащий корпус с крышкой и днищем и расположенный между ними слой адсорбента по патенту РФ №2471536, В01D 53/02 (прототип).

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

Технический результат - повышение степени очистки газового потока от целевого компонента за счет увеличения площади контакта адсорбента с целевым компонентом.

Это достигается тем, что в вертикальном адсорбере, содержащем цилиндрический корпус с крышкой и днищем, в крышке смонтированы загрузочный люк, штуцер для подачи исходной смеси с распределительной сеткой, штуцер для отвода паров при десорбции и штуцер для предохранительного клапана, причем в месте стыка крышки и корпуса предусмотрено кольцо жесткости, а в средней части корпуса на опорном кольце установлены балки с опорами, поддерживающие колосниковую решетку, на которой уложен слой гравия, причем слой адсорбента расположен между слоем гравия и сеткой, на которой расположены грузы для предотвращения уноса адсорбента при десорбции, а выгрузка отработанного адсорбента осуществляется через разгрузочный люк, установленный в корпусе, а в днище смонтирован барботер и смотровой люк со штуцером для отвода конденсата и подачи воды, барботер выполнен тороидальной формы и закреплен на конической поверхности днища посредством распорок, причем коэффициент перфорации тороидальной поверхности барботера лежит в оптимальном интервале величин: К=0,5…0,9, а штуцер для отвода очищенного газа расположен на конической поверхности днища, при этом процесс адсорбции и десорбции протекает при следующих оптимальных соотношениях составляющих аппарат элементов: отношение высоты Η цилиндрической части корпуса к его диаметру D находится в оптимальном соотношении величин: H/D=0,73…1,1; отношение высоты Η цилиндрической части корпуса к толщине S его стенки находится в оптимальном соотношении величин: H/S=220…275; отношение высоты слоя адсорбента H₁ к высоте Η цилиндрической части корпуса находится в оптимальном соотношении величин: Н₁/Н=0,22…0,55; отношение высоты слоя адсорбента H₁ к высоте Н₂ слоя гравия находится в оптимальном соотношении величин: Н₁/Н₂=5,0…12,0, адсорбент выполнен по форме в виде цилиндрического кольца, к боковой поверхности которого оппозитно друг другу прикреплены две полусферические поверхности таким образом, что диаметральные плоскости полусфер совпадают соответственно с верхним и нижним основаниями цилиндрического кольца, а вершины полусферических поверхностей находятся на оси кольца и направлены навстречу друг другу.

На фиг. 1 изображен фронтальный разрез адсорбера, на фиг. 2 - вариант адсорбента, выполненного в виде цилиндрического кольца с полусферами, на фиг. 3 - вариант адсорбента, выполненного в виде цилиндрического кольца со взаимно-перпендикулярными пластинами внутри, на фиг. 4 - вариант адсорбента, выполненного решетчатой структуры, вписанной в окружность, на фиг. 5 - изображен адсорбент, выполненный решетчатой структуры (фиг. 4), в аксонометрической проекции.

Вертикальный адсорбер (фиг. 1) содержит цилиндрический корпус 12 с коническими крышкой 9 и днищем 21. В крышке 9 смонтированы загрузочный люк 4, штуцер 5 для подачи исходной смеси, сушильного и охлаждающего воздуха через распределительную сетку 6, штуцер 7 для отвода паров при десорбции и штуцер 8 для предохранительного клапана. В месте стыка крышки 9 и корпуса 12 предусмотрено кольцо жесткости 11. В средней части корпуса 12 на опорном кольце 14 установлены балки 17 с опорами 22, поддерживающие колосниковую решетку 15, на которой уложен слой гравия 1. Слой адсорбента 13 расположен между слоем гравия 1 и сеткой 3, на которой расположены грузы 10 для предотвращения уноса адсорбента при десорбции. Выгрузка отработанного адсорбента 13 осуществляется через разгрузочный люк 2, установленный в корпусе. В днище 21 смонтирован смотровой люк 18 со штуцером 19 для отвода конденсата и подачи воды, а также барботер 20 со штуцером 23 для подачи водяного пара через барботер. Барботер выполнен тороидальной формы и закреплен на конической поверхности днища 21 посредством распорок. Коэффициент перфорации тороидальной поверхности барботера лежит в оптимальном интервале величин: К=0,5…0,9. Штуцер 16 для отвода очищенного газа расположен на конической поверхности днища 21.

Процесс адсорбции и десорбции протекает при следующих оптимальных соотношениях составляющих аппарат элементов: отношение высоты Η цилиндрической части корпуса к его диаметру D находится в оптимальном соотношении величин: H/D=0,73…1,1; отношение высоты Η цилиндрической части корпуса к толщине S его стенки находится в оптимальном соотношении величин: H/S=220…275; отношение высоты слоя адсорбента H₁ к высоте Η цилиндрической части корпуса находится в оптимальном соотношении величин: Η₁/Η=0,22…0,55; отношение высоты слоя адсорбента H₁ к высоте Н₂ слоя гравия находится в оптимальном соотношении величин: Н₁/Н₂=5,0…12,0.

Чтобы повысить степень очистки газового потока от пыли или целевого компонента за счет увеличения площади контакта запыленного потока с адсорбентом 13 (фиг. 2), он выполнен в виде цилиндрического кольца, к боковой поверхности 30 которого оппозитно друг другу прикреплены две полусферические поверхности 31 и 32 таким образом, что диаметральные плоскости полусфер совпадают соответственно с верхним 33 и нижним 34 основаниями цилиндрического кольца, а вершины полусферических поверхностей находятся на оси кольца и направлены навстречу друг другу.

Возможно выполнение адсорбента, когда пространство между боковой внутренней поверхностью перфорированного цилиндрического кольца 30, и двумя перфорированными полусферическими поверхностями 31 и 32, прикрепленными к его боковой поверхности, заполнено дополнительными инертными элементами, например в виде шариков (на чертеже не показано), диаметры которых больше диаметра перфорации 35 кольца 30 и полусферических поверхностей 31 и 32.

Возможно выполнение адсорбента с перфорацией 35 как на боковой поверхности 30, так и на полусферических поверхностях 31 и 32.

Адсорбент 13 (фиг. 2) выполнен из пористых полимерных материалов, стекла, пористой резины, композиционных материалов, древесины, нержавеющей стали, титановых сплавов, благородных металлов.

Возможно выполнение адсорбента 13 (фиг. 3) в виде цилиндрического кольца, к боковой внутренней поверхности 36 которого взаимно перпендикулярно прикреплены две пластины 37 и 38 таким образом, что они не выступают за высоту кольца.

Возможно выполнение адсорбента 13 (фиг. 4 и 5) решетчатой структуры, вписанной в окружность и состоящей из, по крайней мере, двух несущих (базовых) пластин 39 и 40, расположенных по хордам окружности, вблизи ее диаметра, которые перпендикулярно соединены с, по крайней мере, двенадцатью дополнительными, параллельными между собой пластинами 41, выполненными в параллельном направлении хорд окружности, с равномерным распределением по ее диаметру.

Возможно выполнение адсорбента в виде цилиндрического кольца (фиг. 3) и адсорбента решетчатой структуры (фиг. 4 и 5) с перфорацией на образующих их поверхностях. Адсорбер работает следующим образом.

Газовый (паровой) поток на очистку подается в верхнюю часть аппарата через штуцер 5 для подачи исходной смеси через распределительную сетку 6. Очищенный газовый поток выводится из адсорбера через штуцер 16. Адсорбент загружается через загрузочный люк 4, а отработанный адсорбент удаляется через разгрузочный люк 2. Десорбция осуществляется путем подачи через штуцер 23 водяного пара к барботеру 20, имеющему перфорированную тороидальную поверхность для более равномерного протекания процесса десорбции. Штуцер 7 предусмотрен для отвода паров при десорбции, а в штуцер 8 устанавливается предохранительный клапан для безаварийного протекания процесса.

Предлагаемое устройство позволяет существенно повысить степень очистки газового потока от целевого компонента и может применяться также в рекуперационных установках производительностью до 30000 м³/час.