АДСОРБЕР
ADSORBER

Изобретение относится к устройствам для отделения газовых примесей из воздушного потока или газовых смесей, и может быть использовано в воздухоразделительных установках и газозарядных средствах.
Известны устройства для осушки воздуха, включающие два адсорбера, соединенных трубопроводами, которые связаны с клапанами, обеспечивающими переключение режимов их работы с режима осушки в режим регенерации по команде от системы управления клапанами (см. заявку Японии N 61-35891 В, МКИ B01D 53/26, 53/02 от 86.08.15; заявка ЕПВ N 0212101, МКИ B01D 53/04, 53/26 от 87.03.04; заявка ФРГ N 3514473, МКИ B01D 53/26, от 86.10.23).
Известно устройство для осушки сжатого воздуха (заявка ФРГ N 3304722, кл B01D 53/26), содержащее два адсорбера, соединенных трубопроводами с установленными на них клапанами, которые обеспечивают поочередное переключение адсорберов с режима осушки в режим регенерации, дроссель с трубопроводом подачи осушенного газа, при пониженном давлении, в регенерируемый адсорбер и влагоотделитель с влагоотводящим клапаном, открывающимся согласно ритму переключения адсорберов.
Недостатком известного устройства является то, что выброс накопившегося конденсата происходит в окружающую среду, а также при высоком давлении, поэтому использование приведенного устройства невозможно при осушке, например, природного газа, где в конденсате могут содержаться компоненты, опасные для человеческого организма и вредно воздействующие на окружающую среду.
Известно устройство для осушки сжатого газа, включающее два адсорбера, соединенных трубопроводами, содержащими клапаны, обеспечивающие переключение адсорберов с режима осушки в режим регенерации, дроссель с трубопроводом подачи осушенного газа при пониженном давлении в регенерируемый адсорбер и влагоотделитель с влагоотводящим клапаном, отличающееся тем, что в нем влагоотделитель разделен на два резервуара: резервуар высокого давления, в полости которого размещен обратный клапан, механически связанный с поплавковым устройством, и резервуар низкого давления с автономно управляемым влагоотводящим клапаном, снабженный предохранительным клапаном (Патент РФ №2165786, МПК B01D 53/26).
Устройство работает следующим образом. Влажный газ с конденсатом поступает в резервуар высокого давления влагоотделителя, где конденсат накапливается. Отделенный от конденсата влажный газ поступает в один из адсорберов, работающих поочередно: один в режиме осушки; другой в режиме регенерации. Переключение адсорберов с режима осушки в режим регенерации, по мере насыщения адсорбента влагой, обеспечивается при помощи распределительных клапанов.
Для регенерации адсорбера используется часть осушенного газа, который при пониженном давлении, за счет дросселирования дросселем, пропускается через регенерируемый адсорбер. В режиме регенерации часть сухого газа подается в адсорбер в обратном направлении. Газ, проходя через внутреннюю полость адсорбера и слой адсорбента, насыщается влагой. Достигнув верхнего фланца корпуса, имеющего температуру, отличную от температуры газа, влажный газ конденсируется на конической поверхности фланца. Капли конденсата, стекая с конической поверхности фланца, попадают на верхние слои адсорбента, проникают вглубь слоя адсорбента и впитываются зернами адсорбента.
Основным недостатком указанного адсорбера является то, что капли влаги, попадая на слой адсорбента, впитываются зернами адсорбента, что приводит к их ускоренному разрушению и сокращению срока службы всего адсорбера в целом.
Известно устройство для очистки и осушки воздуха от двуокиси углерода, ацетилена и паров воды, включающее два адсорбера, соединенных трубопроводами, содержащими клапаны, обеспечивающие переключение адсорберов с режима осушки в режим регенерации. Осушка и очистка воздуха от двуокиси углерода, ацетилена и водяных паров в адсорберах происходит в результате адсорбции синтетическими цеолитами марки NaX (Герш С.Я. Глубокое охлаждение. Госэнергоиздат, 1960, часть II, с. 127, рис. 2-38; АКДС-70 М2. Альбом рисунков к техническому описанию и инструкции по эксплуатации КО 101.000.000-ТО1. РИО Упрполиграфиздат, Омск, 1985, с. 16, рис. 16).
Основными недостатками указанных блоков конструкции являются снижение надежности в результате накопления в системе станции закупоривающих примесей, тем самым происходит снижение ресурса станции до очередного ремонта.
Задача предлагаемого изобретения заключается в разработке конструкции адсорбера, имеющего высокие эксплуатационные характеристики, в частности, включающие высокую избирательную поглотительную способность в процессе адсорбции в отношении воздушной смеси газов и высокий коэффициент извлечения примесей в процессе десорбции.
со
Решение указанной задачи достигается тем, что в предложенном адсорбере, содержащем корпус, выполненный в виде полого цилиндра с профилированными фланцами с патрубками, установленными с обоих торцов корпуса для подвода и отвода осушаемого газа, при этом в корпусе размещен адсорбент, преимущественно, цеолит, согласно изобретению, корпус адсорбера выполнен состоящим из нескольких автономных изолированных частей, образующих блок с адсорбентом, причем в первой части упомянутого блока размещен цеолит КА для осушки воздуха от влаги, во второй части размещен цеолит NaX для очистки воздуха от примесей углеводородов, органических, сернистых, азотистых, кислотных соединений и галогенозамещенных углеводородов, в третьей части размещен цеолит NaA для очистки воздуха от двуокиси углерода, при этом упомянутые части выполнены и установлены последовательно в блоке с возможностью автономной замены каждой части и герметично соединены между собой при помощи фланцевых соединений.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показана схема установки адсорбера.
Адсорбер 1 содержит вертикальный цилиндрический корпус, входной патрубок 2, выходной патрубок 3, запорные вентиля 4, 5, 6, 7, электроподогреватель 8 - необходимый для процесса десорбции, термометр 9, газоанализатор 10. Насыпной слой каждой части зависит от нескольких факторов, в частности от поглотительной способности адсорбентов, состава исходной газовой смеси, скорости прохождения потока.
Предложенный адсорбер работает следующим образом. Работа предложенного адсорбера рассмотрена в составе блока комплексной очистки воздуха, для которого данный адсорбер и предназначен.
2
со
4
2
3
6
2
2
2
3
Воздух с температурой +5÷8°С при давлении 70÷200 кгс/см, пройдя влагоотделитель, поступает от компрессора через входной патрубок 2 в адсорбер 1 через открытый вентиль 4. В адсорбере 1 происходит процесс адсорбции через первый слой цеолита КА - очистка воздуха от влаги; через второй слой NaX - очистка от подавляющего большинства компонентов сложных смесей - все типы углеводородов, органические, сернистые, азотистые и кислотные соединения, галогенозамещенные углеводороды; через третий слой NaA - очистка от большинства компонентов промышленных газов, критический размер молекул которых не превышает 4  (CH, С, СН, CO, CS, HS, СНОН и т.д.). После адсорбера 1, через открытый вентиль 6, очищенный воздух проходит к газоанализатору 10 и направляется по технологическому назначению. При работе одного адсорбера на режиме очистки воздуха, во втором проводится регенерация адсорбента (последовательные операции десорбции и охлаждения цеолита).
Использование предложенного технического решения позволит создать адсорбер с высокой избирательной поглотительной способностью в процессе адсорбции в отношении воздушной смеси газов и с обеспечением высокого коэффициента извлечения примесей в процессе десорбции.