УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУШКИ СЖАТОГО ГАЗА

Настоящая полезная модель относится к устройствам адсорбционной осушки сжатых газов и может быть использована в нефтегазовой, химической, металлургической, а также других отраслях промышленности для осушки технологических газов и воздуха.
Известна установка для осушки сжатого воздуха (Кузнецов Ю.В. «Сжатый воздух», с. 262, г. Екатеринбург, 2007, УрО РАН), которая включает два попеременно работающих адсорбера, источник влажного сжатого газа, точку отбора сжатого осушенного газа для потребителей, линию сброса в атмосферу газа регенерации, индикатор точки росы и запорно-регулирующую арматуру.
Недостатками указанной установки являются большой расход газа для регенерации влагопоглотителя (15-20%) и высокое влагосодержание газа на выходе из установки (точка росы - 20°C) из-за отсутствия средств нагрева влагопоглотителя во время регенерации, и, как следствие, неполная его регенерация.
Наиболее близким к заявляемому является устройство для осушки сжатого газа (Патент РФ №2403952, опубл. 20.11.2010, МПК B01D 53/26) включающее источник горячего сжатого газа, точку отбора сжатого осушенного газа для потребителей, по меньшей мере, два резервуара (адсорбера) с двумя слоями влагопоглотителей, по меньшей мере, один холодильник, внутриустановочные линии технологических потоков и запорно-регулирующую арматуру.
Недостатками данной установки являются увеличенная масса загрузки влагопоглотителей и металлоемкость конструкции из-за отсутствия устройства сепарации охлажденного газа и линии для вывода сконденсировавшейся влаги, что приводит к внутриустановочной рециркуляции влаги.
Задача полезной модели заключается в снижении массы загрузки влагопоглотителей и металлоемкости установки.
При реализации предлагаемой полезной модели в качестве технического результата достигается снижение массы загрузки влагопоглотителей и металлоемкости установки за счет оборудования каждого холодильника сепарационным устройством, оснащенным линией вывода конденсата из системы. Возможно снижение мощности нагревательного элемента (при его наличии) и увеличение энергоэффективности установки.
Указанный технический результат достигается тем, что в известной установке, включающей источник горячего сжатого газа, точку отбора сжатого осушенного газа для потребителей, два адсорбера, каждый из которых содержит два слоя влагопоглотителей, холодильник, внутриустановочные линии технологических потоков и запорно-регулирующую арматуру, характеризующееся тем, что холодильник оборудован сепарационным устройством, оснащенным линией вывода конденсата.
Оборудование холодильника сепарационным устройством, оснащенным линией вывода конденсата, позволяет выделять конденсат из охлажденного газа регенерации и выводить его из системы, за счет чего предотвратить накопление воды в системе, снизить массу загрузки влагопоглотителей и металлоемкость установки.
Кроме того, каждый адсорбер может быть дополнительно оборудован линией сброса газа регенерации на вход источника 2, в качестве которого может быть установлен, например, компрессор.
Представленное ниже описание работы установки со ссылкой на сопровождающие чертежи приводится лишь для пояснения характерных особенностей работы установки, и никаким образом не ограничивает заявляемое устройство.
Предлагаемая полезная модель (фиг. 1) включает источник горячего сжатого газа 1, который посредством участков внутриустановочных линий I, II и I, III напрямую соединен с адсорберами 2 и 3 соответственно, а также с холодильником (на чертеже в качестве холодильника условно показан дефлегматор 7) посредством участков внутриустановочных линий I, IV, VI. Причем каждый адсорбер содержит два слоя влагопоглотителей (4 и 5), один из которых является влагостойким (например силикагель или активированный оксид алюминия), а второй не обязательно является влагостойким (например молекулярное сито). Выход холодильника 7 соединен с адсорберами 2 и 3 посредством участков внутриустановочных линий VII, V и IX, X соответственно. Холодильник дополнительно оборудован сепарационным устройством 8 (условно показана сепарационная секция дефлегматора), оснащенным линией вывода конденсата XV. Выходы осушенного газа из адсорберов соединены между собой посредством линии XI, причем на этой линии может быть дополнительно установлено устройство для нагрева газа регенерации (на чертеже не отражено), а также соединены с точкой отбора сжатого осушенного газа 6 посредством линии XII. Также каждый адсорбер оборудован линиями сброса газа в атмосферу (на чертеже условно показано по одной линии XIII и XIV), которые могут быть оборудованы звукопоглотителями (на чертежах не отражены), кроме того, указанные линии могут быть объединены в одну и иметь один общий выход в атмосферу, либо они могут быть соединены со входом источника 2.
Также возможна реализация установки с двумя и более холодильниками, при этом поток газа перед осушкой может проходить через указанные холодильники параллельно либо последовательно, при этом поток может полностью проходить через один холодильник или несколько холодильников, а через остальные направляется лишь часть потока, до или после первых холодильников.
Установка оборудована запорно-регулирующей арматурой (на чертеже не отражена), и может быть оборудована средствами автоматического контроля и регулирования (на чертеже не отображены).
В одном из возможных вариантов реализации описываемой полезной модели устройство работает следующим образом: на первом этапе регенерации адсорбера 2 (фиг. 2) горячий сжатый газ из источника 1 по участкам внутриустановочных линий I, II поступает в адсорбер 2, где осуществляется регенерация слоя 4 адсорбента, далее газ направляется по участкам внутриустановочных линий V, VI в холодильник 7, где в сепарационном устройстве 8 отделяется конденсат, который по линии XV выводится из системы. Затем газ по участкам IX, X поступает в адсорбер 3, где происходит осушка газа, осушенный газ из адсорбера 3 по участкам XVI, XII направляется в точку отбора сжатого осушенного газа для потребителей 6.
На втором этапе (фиг. 3) весь газ, поступающий из источника 1 сначала поступает в холодильник 7. Затем газ направляется в адсорбер 3 и далее поступает в точку отбора сжатого осушенного газа для потребителей 6. При этом из адсорбера 2 сжатый газ стравливается в атмосферу по линии XIII.
На третьем этапе (фиг. 4) весь газ, поступающий из источника 1 также сначала поступает в холодильник 7, и затем попадает в адсорбер 3, далее часть осушенного газа направляется в точку отбора сжатого осушенного газа для потребителей 6, а другая часть отводится по линии XI, где может быть нагрета с помощью устройства для нагрева газа, которое не показано на чертежах, после чего поступает в адсорбер 2, откуда сжатый газ может стравливаться по линии XIII.
На этапе, показанном на фиг. 5, часть осушенного газа отводят по линии XI, где его расширяют до более низкого давления с помощью устройства для снижения давления, которое не показано на чертежах, и без нагрева газ подается в адсорбер 2 для охлаждения влагопоглотителя. Затем газ может сбрасываться в атмосферу по линии XIII.
На следующем этапе, показанном на фиг. 6, линия, по которой отводился газ из адсорбера 2 (линия XIII), закрывается и давление в адсорбере 2 повышается.
На следующем этапе, как показано на фиг. 7, который осуществляют, когда адсорбер 2 набрал необходимое давление, горячий сжатый газ из источника 1 по участкам внутриустановочных линий I, IV, VI поступает в холодильник 7, после которого поток газа разделяется на две части, первая направляется по участкам VII, V в адсорбер 2, после чего по участкам XI, XII поступает в точку отбора сжатого осушенного газа для потребителей 6. Вторая часть направляется по участкам IX, X в адсорбер 3, после чего осушенный газ по участкам XVI, XII также поступает в точку отбора сжатого осушенного газа для потребителей 6.
На заключительном этапе, показанном на фиг. 8, весь поток горячего сжатого газа пропускается через холодильник 7 в адсорбер 3, после которого осушенный газ направляется в точку отбора сжатого осушенного газа для потребителей 6. При этом линия XI, соединяющая выходы адсорберов остается открытой, для поддержания одинакового давления в адсорберах.
После заключительного этапа возвращаются к первому этапу, но при этом адсорберы 2 и 3 переключают, и осушка происходит в адсорбере 2, а регенерация в адсорбере 3, и так далее.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет снизить массу загрузки влагопоглотителей, уменьшить металлоемкость установки. Заявленная полезная модель может быть использована в нефтегазовой, химической, металлургической, а также других отраслях промышленности для осушки технологических газов и воздуха.