Способ разделения парогазовой смеси и устройство для его осуществления
Изобретение относится к химической технологии, может быть использовано для разделения парогазовых смесей на компоненты и позволяет уменьшить потери парогазовой смеси и повысить степень разделения. Очищаемую парогазовую смесь под давлением пропускают через твердый поглотитель, например силикагель, цеолит или активный уголь. Очиш,енную смесь накапливают под давлением и возвращают ее на стадию очистки , регенерацию поглотителя ведут в два этапа понижением давления, при этом сначала неадсорбированную часть газа удаляют из емкости с поглотителем и смещивают ее с очищенной парогазовой смесью, затем дополнительно снижают давление и удаляют десорбат из системы или собирают его в дополнительную емкость. Устройство для разделения парогазовой смеси предлагаемым способом снабжено промежуточной емкостью 10, соединенной с рабочей камерой посредством пневматического клапана и с камерой сжатия 2 посредством механического клапана 12, и камерой отбора остатков парогазовой смеси 13 с поршнем, соединенной с рабочей камерой 1 и с промежуточной емкостью 10 посредством пневматических клапанов. 2 с. ф-лы. 1 ил., 1 табл. (Л
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СО134АЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (5D 4 В 01 D 5302
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3742323/23-26 (22) 21.05.84 (46) 23.01.87. Бюл. № 3 (72) Ю. В. Кузнецов, В. П. Майков, В. В. Гончаров, С. П. Веретельник, В. И. Родионов, Б. П. Фомин, А. С. Парфенюк и А. А. Сахаров (53) 66. 074.7 (088. 8) (53) Патент ФРГ № 2210264, кл. В 01 D 53104, 1977.
Головко Г. А. Криогенное производство инертных газов. — Л.: Машиностроение, 1983, с. 346 — 347.
Патент США № 4207084, кл. В 01 D 53(06, 1980. (54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ПАРОГАЗОВОЙ СМЕСИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО
ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к химической технологии, может быть использовано для разделения парогазовых смесей на компоненты и позволяет уменьшить потери парогазовой смеси и повысить степень разделения.
„„SU„„1284588 А1
Очищаемую парогазовую смесь под давлением пропускают через твердый поглотитель, например силикагель, цеолит или активный уголь. Очищенную смесь накапливают под давлением и возвращают ее на стадию очистки, регенерацию поглотителя ведут в два этапа понижением давления, при этом сначала неадсорбированную часть газа удаляют из емкости с поглотителем и смешивают ее с очищенной парогазовой смесью, затем дополнительно снижают давление и удаляют десорбат из системы или собирают его в дополнительную емкость. Устройство для разделения парогазовой смеси предлагаемым способом снабжено промежуточной емкостью 10, соединенной с рабочей камерой посредством пневматического клапана и с камерой сжатия 2 посредством механического клапана 12, и камерой отбора остатков парогазовой смеси 13 с поршнем, соединенной с рабочей камерой 1 и с промежуточной емкостью 10 посредством пневматических клапанов. 2 с. ф лы. 1 ил., 1 табл.
1284588
Изобретение относится к способам разделения парогазовых смесей и устройствам для их осуществления и может найти. применение в химической технологии.
Цель изобретения — уменьшение потерь парогазовой смеси и повышение степени разделения.
На чертеже схематически изображено устройство для реализации предлагаемого способа.
Устройство включает рабочую камеру 1 с твердым поглотителем, расположенную между камерой 2 сжатия и камерой 3 вакуумирования с соответствующими поршнями 4 и 5, впускные 6 и 7 и выпускные
8 и 9 пневматические клапаны для управления потоками парогазовой смеси, установленные в камере 2 сжатия и камере 3 вакуумирования, промежуточную емкость 10, соединенную с рабочей камерой 1 посредством пневматического клапана 11 и с камерой 2 сжатия посредством выпускного механического клапана 12 (срабатывает только при подходе поршня 4 в крайнее заднее положение), и камеру 13 отбора остатков парогазовой смеси с поршнем 14, соединенную с рабочей камерой 1 посредством пневматического клапана 15 и с промежуточной емкостью посредством пневматического клапана 16. Камера 13 может быть соединена с камерой 2 сжатия посредством пневматического клапана 17.
Способ разделения парогазовой смеси осуществляют в предлагаемом устройстве следующим образом.
Парогазовую смесь при отводе поршня 4 через впускной клапан 6 засасывают в камеру 2 сжатия, при этом давление смеси равно атмосферному или давлению рабочей линии. При подходе поршня 4 в крайнее заднее положение открывается механический клапан 12, связывающий камеру 2 сжатия с промежуточной емкостью 10, и из нее подается находящаяся там под давлением очищенная парогазовая смесь, при этом давление в камере 2 сжатия и промежуточной емкости 10 выравнивается.
При ходе поршня 4 вперед срабатывает клапан 8 и очищаемая смесь проходит через рабочую камеру 1 с твердым поглотителем в промежуточную емкость 10, связанную с рабочей камерой 1 посредством клапана 11, настроенного на определенное давление срабатывания. При этом в рабочей камере 1 остается определенное количество очищаемой парогазовой смеси под рабочим давлением. Эту смесь через клапан 15 при помощи поршня 14 отводят в камеру 13 отбора остатков парогазовой смеси до достижения давления не ниже парциального давления, равновесного остаточному содержанию поглощаемого компонента, после чего смесь сжимают и через клапан 16 подают в промежуточную емкость 10 или в камеру 2
5 !
О
55 сжатия через впускной клапан 17 в зависимости от вида целевого компонента.
После этого при помощи поршня 5 в камере 3 через впускной клапан 7 создают вакуум в рабочей камере 1, за счет чего производится десорбция поглощенного ком понента из твердого поглотителя. Затем при ходе поршня 5 вперед этот компонент через клапан 9 подается в сборник готовой продук 1ии (не показан) . Цикл многократно повторяют. Отвод очищенной смеси осуществляют из промежуточной емкости 10 через клапан 18, настроенный на заданное давление.
Пример 1. Разделению подвергают паровоздушную смесь с концентрацией влаги 13,6 г/кг (влажность 90О/o) при 20 С и атмосферном давлении. Смесь, при отводе поршня 4 в заднее положение засасывают в камеру 2 сжатия. После заполнения камеры ее соединяют с промежуточной емкостью 10, из которой поступает очищенная паровоздушная смесь с концентрацией паров 3,1 г/кг под давлением 0,12 МПа. При этом в камере сжатия происходит усреднение концентрации до 11,85 г/кг и повышение давления до
0,118 МПа. При движении поршня 4 вперед происходит сжатие смеси и ее продув через рабочую камеру 1. При этом происходит адсорбция влаги твердым поглотителем из паровоздушной смеси до концентрации 3,1 г/кг, и очищенная паровоздушная смесь подается в промежуточный сборник под давлением 0,12 МПа. Содержание воды в твердом поглотителе возрастает от 54 до
54,81 г/кг. Равновесная концентрация паров воды в поглотителе при данных условиях составляет 300 r/êг, т.е. процесс сдвигается в сторону наибольшей поглотительной способности сорбента.
Регенерацию поглотителя осуществляют в два этапа: сначала производят отбор остатков паровоздушной смеси в камеру 13 поршнем 14 до давления 0,077 МПа. Понижение давления ниже этого значения приводит к преждевременной десорбции поглощенного компонента из твердого поглотителя. Отобранные остатки при ходе поршня 14 назад через выпускной клапан 17 подают в (Ipoмежуточную емкость 10 под давлением
0,12 МПа. На втором этапе осу.ществляют вакуумирование твердого поглотителя до давления 0,015 МПа. При этом парциальное давление водяных паров над твердым поглотителем становится равным
0,00043 МПа и он выделяет влагу до остаточной концентрации 54 г/кг. Выделенную влагу выводят в атмосферу (если поглощаемый компонент представляет целевой продукт, его собирают в отдельный сборник). Цикл многократно повторяют.
Очищенный воздух из промежуточного сборника через клапан 18, настроенный на давление 0,12 МПа, выводят потребителю.
1284588
Основные параметры процесса приведены в таблице, где также указана степень разделения, равная 0,59.
Пример 2. Разделению подвергают газовую смесь азот — кислород с поглощением азота твердым поглотителем. Процесс аналогичен описанному в примере 1. Отличие заключается в том, что отобранные остатки газовой смеси через клапан 17 подают в камеру 2 сжатия перед подачей туда смеси из промежуточной емкости, что дополнительно позволяет повысить степень разделения смеси (таблица) . Степень разделения 0,79.
Пример 3. Разделению подвергают смесь воздуха с диоксидом углерода с поглощением СОд. Процесс аналогичен описанному в примере 2. Степень разделения по предлагаемому способу 0,80. (таблица).
1284588
А х
QJ
И
QJ
Е» (.Э
QJ х
m x.
cd QJ
Р»
Е
Е» о
Ю (9 л Х ц дЙ
QJ E" «» С» и хоо-х х ь
cd О х 5 х1 х ц г» о х
cd QJ-M «Г
Р
Р
cd х о сг л л со м
CQ
I
Ю 1
Ch л
С 4
С 4
»0 л
»4:>
Ц
О м
Ю о м
С 4 С»4 л л
o o л .о
О о л о
1 х о х
ССГ х
I х о
СС! и о
С0
Р х
Э х о о
С \ с с
Ю
01 о с м
Ю
I о» о и
О О о о л г о о
О л
С 4
o o о о л
С4 м ф :; х ю х х о о
И Ц
Е 4
Ц и о
И
Х! о о и х.4 со л
\ о
С 4
CO
М 0 л л
С4
:г
О О х о
Ю
О о 0
o o л л
o o
Ю
Ю л
Ю о
О о о л о
Й
04 о и л л
Ю л
CO о л
О о
I I
« и и
O х х
Г Д
О о а о х х
Ю х и
»» 6
Е х х иQJ и х о
I х о х
С 4 С 4 а чо л м
О г о л
Д!
Р
1- O
Е-
I х ! 5 а Е х QJî и ы
QJ x QJ
K о ñ о з QJ o
«1 И х
Ц о <
С1! <б
Х О о
Ц
Г» о
Э
7l х
cd о
Х и х
QJ Р QJ
1Е I=c K о оо о
Е» СО С ) Е-»
Х ф х о о со х
o
F 1
О CJ Ct х о х о, I ——
1 хо
I Х Г»
I о х х
С!)
ЕГ х х о ,О
Р»
Е»
QJ
Е
С!
Р
cd
И о
Р х
Е
С4
Е»
QJ
Е
СС!
Р»
Й и х о
Р х
С!! Ь
X JO cd
QJ й,Я
JJJ O
cd (ccJ
К
<б х
o, cd: о
m o
I Х
1 cd
1 Р, СС!
1 QJ х и
Ch».O о г Ю м
Л СЧ г с4 оо л л
O О О O O О.4 cJJ oi СЧ СЧ л г C»J СЧ r г г г
С»! С4 1 О О
10,0 м м л л
o o Ю С с с
0 » Ю СО Ю сг4 С»! с o o o
o o г1 o o
С»4 С 4 С4 С 4 СЛ
1284588
Формула изобретения
Составитель Л. Эпштейн
Редактор О. Бугир Техред И. Верес Корректор В. Бутяга
Заказ 7480/7 Тираж 656 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
1. Способ разделения парогазовой смеси, включающий адсорбцию компонента очищаемой смеси под давлением при пропускании чегез твердый поглотитель, накапливание очищенной смеси под давлением, возврат ее на стадию очистки и регенерацию поглотителя понижением давления, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потерь парогазовой смеси и повышения степени разделения, регенерацию ведут в две стадии, при этом на первой стадии удаляют неадсорбированную часть газа и смешивают ее с очищенной парогазовой смесью, а на второй стадии используют более низкое дав- 15 ление регенерации, чем на, первой.
2. Устройство для разделения парогазовой смеси, включающее рабочую камеру с твердым поглотнтелем, размещенную между камерой сжатия и камерой вакуумирования, поршни и пневматические клапаны, отличающееся тем, что, с целью уменьшения потерь парогазовой смеси и повышения степени разделения, оно снабжено камерой отбора с дополнительным поршнем, промежуточной емкостью, и соединенной с рабочей камерой, и механическим клапаном, установленным в камере сжатия и соединенным с промежуточной емкостью, при этом камера отбора снабжена дополнительными пневматическими клапанами, один из которых соединяет ее с рабочей камерой, а другой с промежуточной емкостью.
