Способ осушки газов

 

СПОСОБ ОСУШКИ ГАЗОВ,- включакяций пропускание их через слой высушенного погло ителя-катионита и последукхаую термическую регенерацию отработанного слоя, отличающийся тем, что, с целью повышения степени осушки, производительности и экономичности процесса, и качестве поглотителя используют волокнистый полиакрилонитрильный карбоксильный катионит в щелочной форме.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

Ф

РЕСПУБЛИН (19I (И) З(5В В 01 П 53 28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ1Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY CBMQETEIlbCTBV (21) 3277230/23-26 . (22) 20.04.81. (467 15.04.83. Бюл. 9 14 (72) О.Н«Мягкой, A.Ñ.Крутских, С.К.Рубцов, Е.В.Астахова, Л.Т.Шичалина, М.П.Зверев к A.ß.Áàðàø (53) 66. 074,31(088.8) (56) 1„ Хордас Г.С.1ехническое кондк- ционкрование воздуха .и инертных газов на судах. Л., Судостроение, 1974, с. 58-59, 2. Патент Чехословакии 9,96530. кл. В 01 D 53/26, 1960. (54) (57) СПОСОБ ОСУШКИ ГАЗОВ; включающий пропускание их через слой высушенного поглотителя-катионита и последующую термическую регенерацию отработанного слоя, о т л и ч а ющ к и с я тем, что, с целью повышения степени осушки, производительности и экономичности процесса, в качестse поглотктеля используют волокнистый полиакрилонитрильный карбоксильный катионит в щелочной форме.

1 011 210

Т а б л и ц а 1

Влагоемкость г/г

1 1530

1,4605

1,1927

105

КУ-2-4

105

ВИОН КН-1

КУ-2-4

120

ВИОН КН- 1

120

1,5060

Изобретение относится к кондиционированию газов и их смесей, в том числе воздуха, преимущественно на морских и речных судах и в судостроении„

Известны способы осушки сильно увлажненных газов с помощью твердых или жидких влагопоглотителей (силикагель, растворы галогенидов лития, триэтиленгликоль, импрегнированные гигроскопичными солями природные и искусственные волокна и др.), обладающих черезмерно большой удельной массой, требующих значительных энергозатрат при их регенерации, обусловливающих разогрев осушаемого газа 15 или унос импрегнирующих веществ в осушенный поток (1).

Наиболее близким по технической сушности и достигаемому результату к предлагаемому является способ осушки газов,заключающийся в пропускании их через слой высушенного сульфокатионита и термической регенерации отработанного слоя. Этот способ особенно эффективен при осушке газов с от25 носительной влажностью, превышающей

20Ъ (2) .

Однако используемые в известном способе даже наиболее гидрофильные зернистые Н-сульфокатиониты обладают влагоемкостью, не ревышающей 138 мас Ъ. Главный их недостаток — низкие кинетические характеристики процесса влагопоглощения из -за значительной толШины зерен и трехмерной структуры органической матрицы. Вслед.35 ствие этого время цикла осушки газа до заданной степени при выбранной производительности невелико. Для удлинения рабочего периода газоосушки в динамических условиях необходимо 4() увеличивать толшину ионитового слоя, что приводит к дополнительному расходу ионита, а также увеличивает габариты и аэродинамическое сопротивление фильтра, Значительная толцина зерен ионита (0,2-1,5 мм) обусловливает длительность его термической регенерации, Все это снижает производительность, экономичность и степень осушки газов известным способом, а зернистая форма ионитов существенно ограничивает технические возможности

era аппаратурного оформления.

Цель изобретения — повышение степени осушки производительности и

55 экономичности процесса.

Поставленная цель достигается способом осушки газов, включаюшим пропускание их через слой высушенного поглотителя-катионита и термическую регенерацию отработанного слоя, причем в качестве поглотителя используют волокнистый полиакрилонитрильный карбоксильный катионит в шело ной форме.

Используемый в данном способе поглотитель получают обработкой полиакрилонитрильного волокна щелочью при повышенной температуре.

Сущность способа состоит в том, что осушаемый поток газов многократно пропускают через поглотитель,,который периодически обезвоживают нагреванием до потери не менее 70Ъ влаги от того ее количества, которое способен удерживать поглотитель в состоянии своего предельного увлажнения, Пример 1. Образны предельно увлажненного зернистого стиролдивинилбензольного Н-сульфокатионита Ку-2-4 и волокнистого полиакрилонитрильного карбоксильного Na-катионита ВИОН

КН-1, помещенные в предварительно взвешенные на аналитических весах стеклянные бюксы, высушивают в термошкафу при 105 и 120 С в течение 2 ч и взвешивают Затем открытые бюксы с высушенными образцами выдерживают в термостатируемом (30 С) закрытом эксикаторе над дистиллированной водой при периодическом взвешивании до постоянства массы, свидетельствующего о предельном влагонасыщении катионитов. По разности масс образцов, увлажненных в эксикаторе и высушенных при указанных температурах, определяют количество воды, поглошенной каждым образцом.

Влагоемкость катионитов характеризуют массой воды, поглощенной единицей массы образца, предварительно высушенного при соответствующей температуре„ Значения влагоемкостей испытуемых катионитов, приведенные в табл. 1, указывают на более высокую гидрофильность волокнистого катионита и его преимущества как осушителя по сравнению с известными Н-сульфокатионитами зернистой формы.

Катионит Тем-1ература преДварительо ной сушки, С

Пример 2. Замкнутый контур, состоящий из емкости об"ьемом 200 л, циркуляционного насоса, имеющегп производительность по газу 20 л/мин, и

1011210

Таблица 2 способ осушки воздуха

Остаточная влажность ноздуха, отн. Ъ

Поглощено Н О катионитом

Всего, r мг/мл слоя r/ã слоя

В от предельной влагоемкости

44,0

Предлагаемый

Известный

65,2

0,9854

0,1077

2,2340 49 3

9,0

65,8

1,3683 30,2 раж 686 Подписное

Филиал ППП"Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4 осущающего фильтра, заполняют при о

22,5 С .воздухом с относительной влажностью 100Ъ. Фильтр, имеющий свободную полость, диаметром 38 мм и высотой 40 мм, заполняют высушенным н течение 45 мин до постоянной массы при

- o

90 С нетканым полотном из нолокнистого полиакрилонитрильного карбоксильного катионита ВИОН КН-1 н натриевой форме (2,2670 г) и включают насос. Линейная скорость осушаемого воздуха при пропускании через катионитовую насадку составляет 30 см/с.

Через 30 мин., т.е. после трехкратного прохождения всего воздуха контуПолиакрилонитрильный карбоксильный катионит н щелочной форме (нат- З5 риевой, калиевой, литиевой, аммонийной и т.п.) более гидрофилен по сран-, нению со своими анионообменными аналогами и зернистыми ионитами. Его использование позволяет увеличить вла- 4О гоемкость осушающего фильтра до

151 мас. Ъ при 30 С и 100%-ной относительной влажностй осушающего потос ка, а также сократить время контакта осушаемого газа с ионитом. Последнее связано с гораздо меньшим поперечным 45 сечением волокон (0,02-0,04 мм), за счет чего равновесие набухания различных ионных форм катионитового волокна в воде устанавливается в течение нескольких секунд, тогда как у зернис50 того ионита на это требуется более

10 мин. Соответственно выше и скорость термического обезвоживания увлахФенного волокнистого катионита.

По термической устойчивости указан- 55 ный волокнистый катионит в щелочной форме предпочтительнее зернистых

Н-сульфокатионитов полимеризационного типа (термораэложение начинается при 140 и 125 С соответственно) . При gp сушке полностью увлажненных катиони-. тон одинаковая степень обезвоживания

ВНИИПИ Заказ 2621/8 Ти ра через фильтр определяют остаточную влажность воздуха и содержание воды в катионите. Затем в тех же усповиях опыт повторяют с той лишь разницей, что свободную полость фильтра заполняют зернистым полимеризационным Н-сульфокатионитом КУ-2-4 (12,6996 r), предварительно высушенным в течение 45 мин при 120 С.

Приведенные в табл. 2 результаты проведенных опытов показывают существенк. е преимущества предлагаемого с. особа газоосушки по сраннению с известным по повышению степени осушки. у волокнистого катионита достигается при более низкой температуре. Все зто обусловливает меньшие энергетические затраты на термическую регенерацию волокнистого катионита.

Кроме того, волокнистый катионит может перерабатынаться в текстильные изделия практически любой физической формы (ткани, нетканые полотна, маты, гофрированные рукава и т.п.), которые возможно армировать для унеличения их механической прочности. Фильтрующий слой из этих материалов имеет меньшую массу и аэродинамическое сопротивление, чем зернистый слой таких же габаритов. Так, например, воздушно-сухое нетканое полотно иэ волок,нистого полиакрилонитрильного катионита в натриевой форме имеет удельную массу, равную 0,1 г/см,а удельная

У насыпная масса даже слабосшитого зернистого Н-сульфокатионита полимеризационного типа в подобных условиях составляет 0,7 г/см

Благодаря нлагосорбционным характеристикам волокнистого катионита и условиям тепло-и массообмена на нем в данном способе повышается производительность, экономичность и степень осушки газов.