АДСОРБЕНТ СТАРЕЕВОЙ А.М.

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, B01D 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 адсорбент, например для вертикального адсорбера, содержащего 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, 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 - адсорбент, выполненный решетчатой структуры (фиг. 4), в аксонометрической проекции, на фиг. 6 - адсорбент, выполненный в виде цилиндрического кольца, на боковых, внутренней и наружной, поверхностях которого выполнена винтовая нарезка, на фиг. 7 - адсорбент, выполненный в виде шара, на поверхности которого выполнены несквозные отверстия полусферической формы, на фиг. 8 - адсорбент, выполненный в виде кольца, на внешней поверхности которого выполнена винтовая поверхность по типу пластинчатого шнека, на фиг. 9 - адсорбент, выполненный в виде по крайне мере трехлопастного пропеллера, на фиг. 10, 11 изображены варианты адсорбента.

Адсорбент, например для вертикального адсорбера, выполнен в виде цилиндрического кольца с полусферами, предназначен для вертикального или любого другого адсорбера (фиг. 1, 2). 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. 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 Н цилиндрической части корпуса к его диаметру D находится в оптимальном соотношении величин: H/D=0,73…1,1; отношение высоты Н цилиндрической части корпуса к толщине S его стенки находится в оптимальном соотношении величин: H/S=220…275; отношение высоты слоя адсорбента H₁ к высоте Н цилиндрической части корпуса находится в оптимальном соотношении величин: H₁/H=0,22…0,55; отношение высоты слоя адсорбента Н₁ к высоте Н₂ слоя гравия находится в оптимальном соотношении величин: Н₁/Н₂=5,0…12,0.

Адсорбент 13 может быть выполнен из пористых полимерных материалов, стекла, пористой резины, композиционных материалов, древесины, нержавеющей стали, титановых сплавов, благородных металлов.

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

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.

Возможно выполнение адсорбента 13 (фиг. 6) в виде цилиндрического кольца, на боковых, внутренней и наружной поверхностях которого выполнена винтовая нарезка (на чертеже не показано) в противоположных направлениях.

Возможно выполнение адсорбента 13 (фиг. 7) в виде шара, на поверхности которого выполнены несквозные отверстия полусферической формы (на чертеже не показано).

Возможен вариант (фиг. 8), когда адсорбент выполнен 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. Возможно выполнение насадки с перфорацией как на боковой поверхности, так и на полусферических поверхностях.

Возможен вариант, когда элемент насадки выполнен 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, вершины полусферических поверхностей находятся на оси кольца и направлены навстречу друг другу, а между ними расположена перфорированная поверхность n-го порядка, например сферическая, эллиптическая, гиперболическая.

Возможен вариант, когда адсорбент выполнен (фиг. 9) 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, вершины полусферических поверхностей находятся на оси кольца и направлены навстречу друг другу, а внутри полусферических поверхностей, концентрично и с зазором расположены по крайней мере две полусферические поверхности.

Возможен вариант, когда адсорбент выполнен (фиг. 10) из шариков с выемками, т.е. шарообразной формы, с несквозными радиальными выемками, причем выемки имеют форму цилиндрической, конической, сферической поверхностей или любой поверхности тел вращения, например параболоид, эллипсоид.

Возможен вариант, когда адсорбент выполнен полой шарообразной формы (фиг. 11), на внешней поверхности которой имеются дополнительные элементы в виде сферических, конических поверхностей или любой поверхности тел вращения, например параболоид, эллипсоид, а внутренняя шарообразная поверхность насадки соединена с внешней посредством по крайней мере трех каналов.

Адсорбент, например для вертикального адсорбера, 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.