УСТРОЙСТВО ДЛЯ АДСОРБЦИИ
DEVICE FOR ADSORPTION

Изобретение относится к области очистки газов адсорбентами, регенерация которых осуществляется горячим газом, проходящим через адсорбент, и может быть использовано, например, в газовой, нефтяной, нефтеперабатывающей и нефтехимической промышленности.
Известно устройство для проведения процессов адсорбции, включающее статор и установленный внутри него ротор, где с целью увеличения времени контакта жидкого и твердого реагентов, повышения эффективности процесса за счет использования мелкой фракции сорбента и предотвращения ее уноса, боковая стенка ротора выполнена сплошной, а верхняя торцевая часть с отверстиями, причем ротор снабжен ножом, установленным внутри него [1] (А.с. №780877, опубликовано 25.11.1980 г.).
Общими признаками известного способа с предлагаемым является возможность использования устройства для осушки жидких фаз и наличие перфорации на торцевой части для увеличения времени контакта между жидким и твердым реагентами.
Недостатками известного устройства являются:
- использование ротора, что снижает срок службы хрупких кристаллических адсорбентов;
- использование устройства только на стадии адсорбции.
Известно устройство для адсорбции компонентов, содержащее установленный на оси ротор с прикрепленными к нему рядами лопаток, размещенными радиально с зазором друг относительно друга и наклоном по отношению к плоскости, перпендикулярной оси корпуса, и слоями адсорбента, расположенными на лопатках, отличающееся тем, что, с целью интенсификации процесса адсорбции, внутренняя поверхность корпуса снабжена рядами неподвижных лопаток, со слоями адсорбента, наклоненных в противоположном направлении по отношению к лопаткам ротора и размещенных между рядами лопаток ротора. [2] (А.с. №1692623, опубликовано 23.11.1991 г.)
Общими признаками известного устройства с предлагаемым является разделение адсорбента, что способствует интенсификации процесса адсорбции.
Недостатками известного устройства являются:
- сложность конструкции;
- небольшой объем лопаток с адсорбентом, ограничивающий возможность осушки больших или сильно обводненных потоков газа.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для осушки газа, содержащее аппарат осушки, включающий в себя корпус с установленным в нем с возможностью вращения ротором, внутри которого находится сушильный агент, а также привод вращения указанного ротора для обеспечения возможности последовательного перемещения сушильного агента через зону осушки, зону регенерации и зону охлаждения, при этом корпус у первого в осевом направлении ротора разделен на, по меньшей мере, три секции для направления по меньшей мере трех потоков газа: основного потока, охлаждающего потока, и регенерационного потока, причем первая секция образует основной выход для основного потока, вторая секция образует вход для охлаждающего потока, а третья секция образует вход для регенерационного потока, а у второго в осевом направлении торца ротора корпус содержит по меньшей мере две секции: первую секцию, которая образует вход для основного потока, и вторую секцию, которая образует общий вход для охлаждающего и регенерационного потоков, отличающееся тем, что вторая секция, расположенная у первого торца ротора, содержит дополнительный выход для основного потока и состоит из двух частей, а именно первой части, образующей указанный вход для охлаждающего потока, и второй части, образующей дополнительный выход для охлаждающего потока, при этом две части соединены между собой посредством имеющихся для этого средств соединения. [3] (Патент РФ №2516636, опубл. 20.05.2014).
Общими признаками известного способа с предлагаемым, является сегментирование устройства для осушки газа с разделением основного, регенерационного и охлаждающего потоков.
Недостатками известного способа являются:
- вращающийся сегментированный ротор, благодаря чему происходит быстрый механический износ адсорбента;
- не высокая эффективность теплообмена при больших габаритах аппарата.
Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков, а именно упрощение конструкции устройства и увеличение объемов, занимаемых адсорбентом, при использовании сегментированного аппарата, дополнительно разделенного по горизонтали на независимые отсеки, обеспечивающие эффективный тепло- и массообмен.
Сущность настоящего изобретения заключается в том, что заявляемое устройство для адсорбции представляет собой корпус разделенный на, по меньшей мере, три секции для направления по меньшей мере трех потоков газа: основного потока, охлаждающего потока, и регенерационного потока, причем первая секция образует основной выход для основного потока, вторая секция образует вход для охлаждающего потока, а третья секция образует вход для регенерационного потока, а у второго в осевом направлении торца ротора корпус содержит по меньшей мере две секции: первую секцию, которая образует вход для основного потока, и вторую секцию, которая образует общий вход для охлаждающего и регенерационного потоков, вторая секция, расположенная у первого торца ротора, содержит дополнительный выход для основного потока и состоит из двух частей, а именно первой части, образующей указанный вход для охлаждающего потока, и второй части, образующей дополнительный выход для охлаждающего потока, при этом две части соединены между собой посредством имеющихся для этого средств соединения, и, согласно изобретения, цилиндрический корпус радиально разделен металлическими перегородками на четыре сегмента (количество сегментов соответствует количеству стадий процесса), заполненных адсорбентом (например, цеолитом или силикагелем), а по горизонтали устройство разделено на независимые отсеки (по меньшей мере, два), образуемые проницаемыми для адсорбтива перегородками.
На фиг. 1 изображено устройство для адсорбции, разрез;
Устройство для адсорбции содержит цилиндрический корпус 1 со съемными эллиптическими крышкой и днищем (на чертеже не показаны), разделенный по вертикали непроницаемыми пластинами 2 на четыре больших отсека. По горизонтали устройство для адсорбции разделено на пять частей. Внутри больших отсеков внутри сегментов, изготовленных из перфорированных металлических пластин 3, на специальных устройствах для крепления размещен адсорбент 4. Перфорированные металлические пластины 3 проницаемы для адсорбтива и непроницаемы для гранул адсорбента 4. Полости 5 образуют пространство между непроницаемой 2 и перфорированной пластинами, свободное от адсорбента, по вертикали. Полости 6 образуют пространство между слоями адсорбента по горизонтали.
На фиг. 2 показаны виды А-Е, обозначенные на фиг. 1;
Виды А, В и С показывают полости, свободны от адсорбента, виды D и Е - полости с адсорбентом.
На фиг. 3 отображено направление потоков внутри устройства.
Если в полости I в единицу времени (устанавливают экспериментальным или расчетным методом в зависимости от объема устройства и влажности потока) протекает процесс адсорбции; в полости II - первичная регенерация адсорбента; в полости III - вторичная регенерация адсорбента; в полости IV - охлаждение адсорбента после регенерации перед адсорбцией, то потоки направляются следующим образом.
Пример 1. В полости I - сверху вниз - поток газа на осушку. Проходя через слой адсорбента, данный поток нагревается за счет тепла адсорбции (в частности, при обезвоживании на цеолите КА температура составляет 100-140°С) [3]. В полость II на стадию первичной регенерации снизу вверх подается часть потока из полости I, где газ отдает тепло адсорбенту, находящемуся на стадии первичной регенерации. В полость III сверху вниз подается поток газа регенерации, нагретый до температуры десорбции (от 200 до 400°C в зависимости от свойств используемого адсорбента). В полость I сверху вниз подается поток охлаждающего газа.
Пример 2. В полости I - снизу вверх - поток газа на осушку или водной смеси на обезвоживание. Проходя через слой адсорбента, данный поток нагревается за счет тепла адсорбции (в частности, при обезвоживании на цеолите КА температура составляет 100-140°С) [3]. В полость II на стадию первичной регенерации избыточное тепло передается через стенку, смежную с полостью I адсорбенту, находящемуся на стадии первичной регенерации. В полость III сверху вниз подается поток газа регенерации, нагретый до температуры десорбции (от 200 до 400°C в зависимости от свойств используемого адсорбента). В полость I сверху вниз подается поток охлаждающего газа.
Пример 3. Данный пример иллюстрирует реализацию работы устройства по примеру 1 и 2, отличающийся тем, что теплообменные вертикальные полости устройства дополнены внутренними трубчатыми устройствами для теплообмена, что актуально при больших диаметрах устройства для адсорбции.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ:
1. А.С. №780877, опубликовано 25.11.1980 г.
2. А.С. №1692623, опубликовано 23.11.1991 г.
3. Патент РФ №2516636, опубл. 20.05.2014