АДСОРБЕР

Полезная модель относится к устройствам для разделения газов адсорбцией, в частности, к адсорберам для осуществления циклического адсорбционно-десорбционного процесса разделения воздуха.
Известна адсорбционная установка, позволяющая за счет поглощения азота, содержащегося в атмосферном воздухе, получать на выходе поток воздуха, обогащенный кислородом, содержащая заполненные гранулированным адсорбентом адсорберы, входные патрубки которых подключены к системе подачи сжатого воздуха, а выходные патрубки подключены к ресиверу для отбора продукционного газа. (См., например, патент РФ №2096072, МПК B01D 53/04, C01B 13/02, 1997 г).
Недостатком данной конструкции является необходимость предварительной очистки на системе фильтров и осушке поступающего в адсорбер воздуха.
Известен адсорбер для разделения газов короткоцикловой адсорбцией, содержащий корпус, заполненный гранулированным цеолитовым адсорбентом и установленную внутри, по меньшей мере, одну кольцевую коническую перегородку и штуцеры для подвода (отвода) обрабатываемой газовой среды и отбора целевого компонента, снабженные фильтрующими перегородками (Заявка Франции N 25557809, МПК B01D 53/04, 1985 г.).
Недостатком данной конструкции является невозможность размещения нескольких слоев адсорбентов с разными адсорбционными свойствами.
Указанные недостатки также обусловлены конструктивными признаками известного технического решения.
Известен также адсорбер для разделения газов короткоцикловой адсорбцией, содержащий корпус с крышками, с помещенным в него монолитным адсорбентом и штуцерами для подвода и отвода обрабатываемой газовой среды и отбора целевого компонента с возможностью осевого перемещения, взаимодействующие с коническими вставками, герметично установленными в корпусе. При этом конструкция предусматривает размещение двух монолитных блочных адсорбентов, один из которых осуществляет предварительную осушку воздуха, а другой - поглощение азота (патент РФ №96338, МПК B01D 53/047, 2010 г).
Недостатком данной конструкции является необходимость установки предварительной системы очистки от углекислого газа, других газообразных примесей, а также ароматических углеводородов (например, паров бензина) содержащихся в воздухе.
Указанные недостатки также обусловлены конструктивными признаками известного технического решения.
Задачей изобретения является повышение эффективности очистки газовоздушной смеси от газообразных примесей.
Решение технической задачи достигается за счет использования в адсорбере нескольких слоев различных адсорбентов, что позволяет производить очистку в циклическом процессе - адсорбции-десорбции, исключая необходимость предварительной очистки на системе фильтров.
Между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.
Технический результат достигается тем, что в адсорбере для короткоцикловой адсорбции, содержащим корпус с крышками, с помещенными в него адсорбентами и штуцерами для подвода и отвода обрабатываемой газовой среды и отбора целевого компонента, организованы четыре зоны для размещения слоев различных гранулированных адсорбентов, причем корпус снабжен центральным кольцевым выступом, к которому по обеим сторонам примыкают перфорированные решетки с размещенными на них слоями гранулированных адсорбентов, неподвижность которых обеспечивается прижимными перфорированными решетками с прилегающими к ним перфорированными решетками с возможностью осевого перемещения, зафиксированными гайками, расположенными на резьбовой оси, закрепленной в крышках корпуса, с установленными в них штуцерами для подвода и отвода обрабатываемой газовой среды. Организация четырех последовательных слоев различных гранулированных адсорбентов позволяет добиться повышенной степени очистки продукционного газа от газообразных примесей по сравнению с адсорбером с одним или двумя типами адсорбентов и исключить необходимость предварительной очистки на системе фильтров.
Крышка корпуса адсорбера снабжена уплотнительным элементом, размещенном в кольцевом канале.
Прижимная перфорированная решетка прилегает к перфорированной решетке через уплотнительный элемент.
В крышках корпуса установлена резьбовая ось, обеспечивающая центрирование всех элементов, размещенных внутри корпуса.
В адсорбере первый слой адсорбента по ходу движения газового потока состоит из активного угля, второй - из цеолита марки КА, третий - из цеолита марки NaX, четвертый - из катализатора (каталитического дожигателя моноксида углерода).
Использование гранулированных адсорбентов четырех различных типов, снабжение корпуса центральным кольцевым выступом к которому прилегают перфорированные решетки, обеспечение неподвижности прижимных перфорированных решеток с прилегающими к ним перфорированными решетками путем фиксации гайками, расположенными на резьбовой оси, закрепленной в крышках корпуса, установка в них штуцеров для подвода и отвода обрабатываемой газовой среды обеспечивает простоту конструкции при использовании нескольких слоев гранулированных адсорбентов за счет использования однотипных элементов. Для получения очищенного воздуха требуется предварительная очистка воздуха от ароматических углеводородов, паров влаги, моноксида углерода. Использование цеолита одной марки вызывает резкое увеличение длины адсорбера. Использование четырех слоев различной высоты различных гранулированных адсорбентов позволяет максимально использовать адсорбционные емкости как по ароматическим углеводородам, воде, так и по азоту, моноксиду углерода, что обеспечивает эффективность очистки.
Снабжение крышки корпуса адсорбера уплотнительным элементом, размещенном в кольцевом канале обеспечивает надежность герметизации адсорбера по образующей.
Прилегание прижимной перфорированной решетки к перфорированной решетке через уплотнительный элемент обеспечивает простоту и надежность герметизации.
Установка в крышках корпуса резьбовой оси, обеспечивает центрирование всех элементов и позволяет достичь простоты сборки адсорбера.
Выполнение первого слоя адсорбента по ходу движения газового потока из активного угля, второго - из цеолита марки КА, третьего - из цеолита марки NaX, четвертого - из катализатора (каталитического дожигателя моноксида углерода) обеспечивает максимальное использование адсорбционной емкости каждой из марок примененных адсорентов.
По имеющимся у заявителя сведениям, совокупность существенных признаков заявляемой полезной модели не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого объекта критерию "новизна".
Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность полезной модели, может быть многократно использована в производстве различных модификаций адсорберов с получением технического результата, заключающегося в повышении эффективности очистки газовоздушной смеси от газообразных примесей, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого объекта критерию "промышленная применимость".
Сущность заявляемой полезной модели поясняется примером конкретного выполнения, где:
На фиг. 1 показан общий вид адсорбера в разрезе,
на фиг. 2 показана прижимная перфорированная решетка,
на фиг. 3 она же в разрезе, вид по A-A.
На представленных чертежах изображены:
1 - корпус;
2 - крышка;
3 - ось резьбовая;
4 - перфорированная решетка;
5 - слой гранулированного адсорбента NaX;
6 - слой гранулированного адсорбента КА;
7 - прижимная перфорированная решетка;
8 - гайка;
9 - слой катализатора гептолита;
10 - слой активированного угля;
11 - уплотнительная кольцевая прокладка;
12 - уплотнительное кольцо;
13 - контргайка;
14 - штуцер.
Адсорбер для короткоцикловой адсорбции содержит корпус 1, в верхней и нижней части которого в гнездах установлены крышки 2 с резьбовыми отверстиями по центру, в которых установлена резьбовая ось 3. В центральной части корпуса имеется круговой выступ, на котором к обоим сторонам которого примыкают перфорированные решетки 4. На перфорированных решетках 4 размещаются слои гранулированных адсорбентов 5 и 6, фиксированное положение которых обеспечивается прижимными перфорированными решетками 7, зафиксированными гайками 8. К прижимным перфорированным решеткам 7 примыкают перфорированные решетки 4, на которых размещаются слои гранулированных адсорбентов 9 и 10, фиксированное положение которых обеспечивается прижимными перфорированными решетками 7, зафиксированными гайками 8. Для обеспечения отсутствия проскока газового потока по кольцевым зазорам между корпусом 1, прижимными перфорированными решетками 7 и перфорированными решетками 4 между прижимными перфорированными решетками 7 и перфорированными решетками 4 установлены уплотнительные кольцевые прокладки 11. К верхним прижимным перфорированным решеткам 7 по торцевым поверхностям примыкают крышки 2, с кольцевыми каналами, в которых расположены уплотнительные кольца 12, необходимые для герметизации адсорбера. Фиксация крышек 2 на резьбовой оси 3 осуществляется контргайками 13. В крышки 2 ввинчиваются штуцеры 14 для подвода и отвода газовоздушной смеси.
Уплотнительные кольцевые прокладки 11 и уплотнительные кольца 12 изготавливается из мягкой резины, чтобы обеспечить надежный контакт с поверхностями корпуса 1.
Сборка устройства осуществляется следующим образом.
При снятых крышках 2 на кольцевой выступ корпуса 1, устанавливается перфорированная решетка 4, в резьбовое отверстие которой вкручена резьбовая ось 3, так, чтобы перфорированная решетка 4 находилась примерно посередине резьбовой оси 3. Далее на перфорированную решетку 4 осуществляется засыпка гранулированного адсорбента 5 типа NaX на высоту равную 0,25-0,3 высоты адсорбера. Фиксированное положение слоя адсорбента 5 обеспечивается навинчиваем на резьбовую ось 3 до упора в слой адсорбента 5 прижимной перфорированной решетки 7 и ее фиксация гайкой 8. На торцевую поверхность прижимной перфорированной решетки 7 устанавливается уплотнительная кольцевая прокладка 11, а на нее - перфорированная решетка 4. Далее на перфорированную решетку 4 осуществляется засыпка катализатора 9 типа каталитического дожигателя на высоту 0,1-0,12 высоты адсорбера и его фиксация прижимной перфорированной решеткой 7 и гайкой 8. На верхнюю торцевую поверхность прижимной перфорированной решетки устанавливается крышка 2 с предварительно вставленным в кольцевой канал уплотнительным кольцом 12. Фиксация крышки 2 осуществляется контргайкой 13. Далее в смещенное от центра резьбовое отверстие устанавливается штуцер 14, который вкручивается по часовой стрелке до упора. Далее осуществляется поворот адсорбера в вертикальной плоскости на 180 градусов засыпка о слоев адсорбента 6 типа КА на высоту 0,3-0,35 высоты адсорбера и адсорбента 10 типа активированный уголь на высоту 0,08-0,1 высоты адсорбера аналогично описанному выше.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. Через нижний штуцер 14 в адсорбер подается разделяемый воздух под давлением от 0,05 до 0,4 МПа. Проходя через слой адсорбента активированный уголь, воздух, за счет избирательности адсорбции, освобождается от ароматических углеводородов. Далее, проходя через слой адсорбента КА воздух за счет избирательности поглощения освобождается от влаги, и осушенный воздух поступает в слой адсорбента NaX, где за счет избирательности поглощения освобождается от азота. Далее воздух, проходя через слой катализатора, за счет каталитической химической реакции, освобождается от моноксида углерода, который может содержаться в окружающем воздухе путем превращения его в диоксид углерода, и воздух с избыточным содержанием кислорода поступает на выход продукционного газа через верхний штуцер 14.
При сбросе давления воздух с избытком азота сбрасывается в нижнюю часть адсорбера и производит осушку блока адсорбента КА, регенерацию адсорбента активированный уголь и сбрасывается в атмосферу через нижний штуцер 14. При этом количество воздуха, проходящего адсорбент в обоих направлениях примерно равно. Часть продукционного газа (30-50% от общего количества) при сбросе давления вновь поступает в адсорбер через штуцер 14. Этого количества продукционного газа достаточно, чтобы осуществить промывку адсорбента, после чего адсорбент вновь готов к адсорбции азота и очистке воздуха.
Устройство позволяет повысить эффективность очистки газовоздушной смеси от газообразных примесей.