Результат интеллектуальной деятельности: ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ АДСОРБЕР

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

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является адсорбер, содержащий корпус с крышками и слой адсорбента по а.с. СССР №516415, В01D 53/02 от 23.01.74.

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

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

Это достигается тем, что в горизонтальном адсорбере периодического действия, содержащем цилиндрический корпус с крышками и днищем, крышки выполнены сферическими и смонтированы слева и справа от горизонтально расположенного цилиндрического корпуса, в верхней части которого расположены загрузочные люки с предохранительными мембранами, штуцер для отвода паров при десорбции и штуцер для предохранительного клапана, а в левой крышке расположен штуцер с распределительной сеткой для подачи паровоздушной смеси при адсорбции и воздуха при сушке и охлаждении, в средней части корпуса на балках с опорами, поддерживающими колосниковую разборную решетку, на которой уложен слой сетки, размещен слой адсорбента, причем на верхнюю сетку, прикрывающую слой адсорбента, положены грузы для предотвращения уноса адсорбента при десорбции, а выгрузка отработанного адсорбента осуществляется через, по меньшей мере, два разгрузочных люка, расположенных симметрично относительно вертикальной оси корпуса, в днище которого смонтирован смотровой люк со штуцером для отвода конденсата и подачи воды, а также барботер со штуцером для подачи водяного пара, барботер выполнен по всей длине корпуса в виде, по меньшей мере, одной перфорированной цилиндрической трубы и закреплен на поверхности днища посредством распорок, а коэффициент перфорации цилиндрической поверхности барботера лежит в оптимальном интервале величин: К=0,5…0,9, а отношение длины L цилиндрической части корпуса к его диаметру D находится в оптимальном соотношении величин: L/D=1,5…5,0; отношение длины L цилиндрической части корпуса к толщине S его стенки находится в оптимальном соотношении величин: L/S=300…1125; отношение высоты слоя адсорбента H₁ к длине L цилиндрической части корпуса находится в оптимальном соотношении величин: H₁/L=0,05…0,27, адсорбент выполнен по форме в виде шариков, а также сплошных или полых цилиндров, зерен произвольной поверхности, получающейся в процессе его изготовления, а также в виде коротких отрезков тонкостенных трубок или колец равного размера по высоте и диаметру: 8, 12, 25 мм.

На фиг. 1 изображен горизонтальный адсорбер, фронтальный разрез, на фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1, на фиг. 3 - адсорбент, выполненный в форме полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка, на фиг. 4 - адсорбент, выполненный в форме цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка, на фиг. 5 - разрез Б-Б фиг. 4, где прорезана винтовая канавка, имеющая в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа «седла Берля» или седла «Италлокс», на фиг. 6, 7, 8, 9 - варианты выполнения адсорбента.

Горизонтальный адсорбер содержит цилиндрический корпус 1 со сферическими левой и правой крышками 18 и 19. В верхней части корпуса 1 смонтированы загрузочные люки 4 с предохранительными мембранами, штуцер 8 для отвода паров при десорбции и штуцер 7 для предохранительного клапана. В левой крышке 18 расположен штуцер 2 с распределительной сеткой 3 для подачи паровоздушной смеси при адсорбции и воздуха при сушке и охлаждении. В средней части корпуса 1 на балках 15 с опорами 14, поддерживающими колосниковую разборную решетку 16, на которой уложен слой сетки 6, размещен слой адсорбента 9. На верхнюю сетку 6, прикрывающую слой адсорбента 9, положены грузы 5 для предотвращения уноса адсорбента при десорбции. Выгрузка отработанного адсорбента 9 осуществляется через, по меньшей мере, два разгрузочных люка 10, расположенных симметрично относительно вертикальной оси корпуса (фиг. 2). В днище корпуса смонтирован смотровой люк 12 со штуцером 13 для отвода конденсата и подачи воды, а также барботер 17 со штуцером для подачи водяного пара. Барботер 17 выполнен по всей длине корпуса в виде, по меньшей мере, одной перфорированной цилиндрической трубы и закреплен на поверхности днища посредством распорок. Коэффициент перфорации цилиндрической поверхности барботера лежит в оптимальном интервале величин: К=0,5…0,9. Штуцер 11 для отвода очищенного газа расположен на правой сферической крышке 19.

Процесс адсорбции и десорбции протекает при следующих оптимальных соотношениях составляющих аппарат элементов: отношение длины L цилиндрической части корпуса к его диаметру D находится в оптимальном соотношении величин: L/D=1,5…5,0; отношение длины L цилиндрической части корпуса к толщине S его стенки находится в оптимальном соотношении величин: L /S=300…1125; отношение высоты слоя адсорбента H₁ к длине L цилиндрической части корпуса находится в оптимальном соотношении величин: Н₁/L=0,05…0,27.

Адсорбент 9 выполнен по форме в виде шариков, а также сплошных или полых цилиндров, зерен произвольной поверхности, получающейся в процессе его изготовления, а также в виде коротких отрезков тонкостенных трубок или колец равного размера по высоте и диаметру: 8, 12, 25 мм.

Чтобы повысить степень очистки газового потока от целевого компонента за счет увеличения площади контакта адсорбента с целевым компонентом, адсорбент 9 по форме может быть выполнен в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка (фиг. 3), или в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка, имеющая в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа «седла Берля» или седла «Италлокс» (фиг. 5). Адсорбент 9 может быть выполнен в виде цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка (фиг. 4). Адсорбент 9 может быть выполнен в виде цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка, имеющая в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа «седла Берля» или седла «Италлокс» (фиг. 5). Адсорбент 9 может быть выполнен в виде тороидальных колец (на чертеже не показано). Адсорбент 9 может быть выполнен в виде тороидальных колец, имеющих профиль типа «седла Берля» или седла «Италлокс» (на чертеже не показано).

Чтобы повысить степень очистки газового потока от целевого компонента за счет увеличения площади контакта адсорбента с целевым компонентом, адсорбент выполняют шарообразной формы (фиг. 6), в котором выполнены несквозные радиальные выемки, причем выемки имеют форму цилиндрической, конической, сферической поверхностей или любой поверхности тел вращения, например параболоид, эллипсоид. Адсорбент может быть выполнен в виде цилиндрического кольца (фиг. 7), 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. Возможно выполнение такой насадки с перфорацией как на боковой поверхности, так и на полусферических поверхностях. *

Адсорбент может быть выполнен из пористых полимерных материалов, стекла, пористой резины, композиционных материалов, древесины, нержавеющей стали, титановых сплавов, благородных металлов.

Адсорбент может быть выполнен в виде перфорированных цилиндрических колец, с одной стороны которых жестко прикреплено перфорированное круглое основание, а с другой имеется перфорированная круглая крышка (фиг. 8), а полость перфорированных цилиндрических колец заполнена шаровыми элементами, выполненными из активных углей, например марок БАУ, АР-А, СКТ-3.

Адсорбент может быть выполнен в виде цилиндрического кольца (фиг. 8), 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, при этом выполнена перфорация как на боковой поверхности, так и на полусферических поверхностях, а пространство между боковой внутренней поверхностью перфорированного цилиндрического кольца и двумя перфорированными полусферическими поверхностями, прикрепленными к его боковой поверхности, заполнено дополнительными инертными элементами, например в виде шариков, диаметры которых больше диаметра перфорации кольца и полусферических поверхностей.

Горизонтальный адсорбер работает следующим образом.

Газовый (паровой) поток на очистку подается в верхнюю часть аппарата через штуцер 2 для подачи исходной смеси через распределительную сетку 3. Очищенный газовый поток выводится из адсорбера через штуцер 11. Адсорбент 9 загружается через загрузочные люки 4, а отработанный адсорбент удаляется через разгрузочные люки 10. Десорбция осуществляется путем подачи через штуцер 20 водяного пара к барботеру 17, имеющему перфорированную цилиндрическую поверхность для более равномерного протекания процесса десорбции. Штуцер 8 предусмотрен для отвода паров при десорбции, а в штуцер 7 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 свыше 30000 м³/час.