Вертикальный адсорбер для разделения бутановой фракции
VERTICAL ADSORBER FOR BUTANE FRACTION SEPARATION

Изобретение относится к оборудованию для проведения адсорбционного разделения бутановой фракции на изобутан и н-бутан на адсорбенте - цеолите в виде гранул диаметром 3 мм, расположенном вертикально по высоте адсорбера.
Известен адсорбер, содержащий корпус с крышкой и днищем и расположенный между ними слой адсорбента, по а.с. СССР №516415, B01D 53/02 от 23.01.74.
Недостатком известного адсорбера является то, что он не обеспечивает высокой степени очистки или разделения газового потока от целевого компонента.
Близким техническим решением к заявляемому объекту является вертикальный адсорбер для разделения бутановой фракции, содержащий цилиндрический корпус с крышкой и днищем, при этом в крышке смонтированы загрузочный люк, патрубок для подачи исходной смеси бутана с распределительной сеткой, патрубок для отвода н-бутана при десорбции и патрубок для предохранительного клапана, а в средней части корпуса установлены балки с опорами, поддерживающие колосниковую решетку, на которой уложены два слоя сетки из нержавеющей стали, при этом слой адсорбента расположен между двумя слоями сетки из нержавеющей стали и сеткой, на которой расположены грузы для предотвращения уноса адсорбента при десорбции, при этом в корпусе расположен разгрузочный люк, а в днище смонтирован смотровой люк, патрубок для подачи метановой фракции при десорбции и патрубок для отвода изобутана при адсорбции и отработавшего газа - азота - при охлаждении, который расположен на конической поверхности днища, при этом к колосниковой решетке при помощи подшипников присоединен электромагнит, создающий виброколебания колосниковой решетки (Патент РФ на полезную модель №143812, опубл. 27.07.2014 г.).
Недостатком известного адсорбера считается неравномерность расположения слоя адсорбента по высоте при работе вибрирующей горизонтально колосниковой решетки, повышающей плотность загрузки к низу адсорбера, что затрудняет проход газа через насадку и частично снижает производительность в целом.
Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение качества и производительности разделения бутановой фракции.
Указанная задача достигается в вертикальном адсорбере для разделения бутановой фракции, содержащем цилиндрический корпус с крышкой и днищем, при этом в крышке смонтированы загрузочный люк, патрубок для подачи исходной смеси бутана с распределительной сеткой, патрубок для отвода н-бутана при десорбции и патрубок для предохранительного клапана, а в средней части корпуса установлены балки с опорами, поддерживающие колосниковую решетку, на которой уложены два слоя сетки из нержавеющей стали, при этом слой адсорбента расположен между двумя слоями сетки из нержавеющей стали и сеткой, на которой расположены грузы для предотвращения уноса адсорбента при десорбции, при этом в корпусе расположен разгрузочный люк, а в днище смонтирован смотровой люк, патрубок для подачи метановой фракции при десорбции и патрубок для отвода изобутана при адсорбции и отработавшего газа - азота - при охлаждении, который расположен на конической поверхности днища, при этом к колосниковой решетке при помощи подшипников присоединен электромагнит, создающий виброколебания колосниковой решетки, согласно изобретению на колосниковой решетке в шахматном порядке установлены вертикальные стержни круглого сечения с возможностью передачи виброколебаний на слой адсорбента.
Установка на колосниковой решетке в шахматном порядке вертикальных стержней круглого сечения с возможностью передачи виброколебаний на слой адсорбента уменьшает неравномерность расположения слоя адсорбента по высоте при работе вибрирующей горизонтально колосниковой решетки, снижает плотность загрузки к низу адсорбера, что увеличивает проход газа через насадку и повышает производительность в целом.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведена схема работы адсорбера с основными элементами его конструкции.
Устройство вертикального адсорбера.
Вертикальный адсорбер имеет цилиндрический корпус 1 с коническими крышкой 2 и днищем 3. В крышке 2 смонтированы загрузочный люк 4, патрубок 5 для подачи исходной смеси - бутановой фракции - и охлаждающего газа - азота - через распределительную сетку 6, патрубок 7 для отвода н-бутана при десорбции и патрубок 8 для предохранительного клапана. В средней части корпуса установлены балки 9 с опорами 10, поддерживающими колосниковую решетку 11, на которой уложены два слоя сеток из нержавеющей стали 12. Слой адсорбента 13 - цеолит в виде гранул диаметром 3 мм - расположен между двумя слоями сеток из нержавеющей стали 12 (вместо слоя гравия) и сеткой 14, на которой расположены грузы 15 для предотвращения уноса адсорбента 13 при десорбции. Выгрузка отработанного адсорбента 13 осуществляется через разгрузочный люк 16, установленный в корпусе. В днище 3 смонтирован смотровой люк 17 с патрубком 18 для отвода конденсата, патрубок 19 - для подачи метановой фракции при десорбции и патрубок 20 для отвода изобутана при адсорбции и отработавшего газа - азота - при охлаждении. Устанавливается адсорбер на подставку при помощи опорного кольца 21. К колосниковой решетке 11 при помощи подшипников 22 присоединен электромагнит 23, имеющий сердечник 24. К электромагниту 23 с другой стороны присоединяется пружина 25, опирающаяся на неподвижную опору 26.
На колосниковой решетке 11 в шахматном порядке установлены вертикальные стержни 27 круглого сечения с возможностью передачи виброколебаний на слой адсорбента 13.
Адсорбер работает следующим образом.
Бутановая фракция на разделение подается в верхнюю часть аппарата через патрубок 5 для подачи исходной смеси через распределительную сетку 6. Изобутан, отделенный от н-бутана, выводится из адсорбера через патрубок 20. Адсорбент 13 - цеолит в виде гранул диаметром 3 мм - загружается через загрузочный люк 4, а отработанный адсорбент удаляется через разгрузочный люк 16. Десорбция осуществляется путем подачи через патрубок 19 метановой фракции. Патрубок 7 предназначен для отвода н-бутана при десорбции, а в патрубок 8 устанавливается предохранительный клапан для безаварийного протекания процесса.
Предлагаемая конструкция адсорбера позволяет повысить равномерность распределения адсорбента по высоте адсорбера за счет присоединения электромагнита 23 к колосниковой решетке 11 при помощи подшипников 22. К электромагниту 23 с другой стороны присоединяется пружина 25, опирающаяся на неподвижную опору 26. Сердечник электромагнита 24 образует магнитное поле, которое притягивает колосниковую решетку 11, при этом электромагнит 23 упирается в пружину 25, вызывая ее сжатие. По достижении максимального сжатия пружина 25 начинает разжиматься, возвращая электромагнит 23 в исходное положение, тем самым вызывая горизонтальные виброколебания колосниковой решетки 11. В результате виброколебаний поступающий в адсорбер через загрузочный люк 4 адсорбент равномерно распределяется по колосниковой решетке, образуя равномерный слой по высоте. Установленные на колосниковой решетке в шахматном порядке вертикальные стержни круглого сечения с возможностью передачи виброколебаний на слой адсорбента уменьшают неравномерность расположения слоя адсорбента по высоте при работе вибрирующей горизонтально колосниковой решетки, снижают плотность загрузки к низу адсорбера, что увеличивает проход газа через насадку и повышает производительность в целом. Круглая форма сечения вертикальных стержней обеспечивает оптимальное усилие на адсорбент вибрации со стороны поверхности стержней по всему объему адсорбента. Режим работы электромагнита устанавливают экспериментально.
В отличие от аналогов предлагаемое техническое решение позволяет повысить качество разделения бутановой фракции за счет равномерного распределения адсорбента по высоте посредством использования электромагнита, позволяющего создавать горизонтальные виброколебания колосниковой решетки, и передачи виброколебаний посредством вертикальных стержней на весь объем абсорбента.