Способ адсорбционной очистки газов и установка для его осуществления

 

Изобретение относится к технологии очистки газов, полученных при неполном сгорании углеводородного топлива, от CO<SB POS="POST">2</SB> и паров H<SB POS="POST">2</SB>O и к установке для его осуществления. Оно применимо для получения очищенных газовых смесей, предназначенных для химической и машиностроительной промышленности и приборостроения, и позволяет снизить остаточную концентрацию CO<SB POS="POST">2</SB>. Устан включает два адсорбера, соединенных с коллектором готового продукта основным и дополнительным трубопроводами продувочного газа, причем отношение диаметров этих трубопроводов составляет 1:(1,4-3,2), а также двухроторный и водокольцевой вакуумные насосы. Двухроторный насос имеет байпасную линию, вентиль которой также как и вентили продувочных трубопроводов импульсно связаны с реле времени. Дымовые газы очищают по двухтактной схеме в двух параллельных адсорберах. Сначала их пропускают через последовательно расположенные слои цеолитов NAA, NAX и CAA-5 при соотношении их объемов, равном 1:(1,1-1,3):(2,6-4,7). Регенерацию цеолитов ведут вакуумированием с одновременной продувкой очищенным газом в две стадии. На первой стадии вакуумирование ведут до 0,09-0,46 атм, а на второй до 0,02*-0,11 атм. Соотношение длительности этих стадий равно 1:(1,3-5,1), соотношение расхода продувочного газа равно 1:(0,07-0,38). 2 с.п. ф-лы, 1 з.п. ф-лы, 1 ил, 4 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1565499

А1 (51) 5 В 01 0 53/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ газах.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

l1Q ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4449898/23-26 (22) 27.05.88 (46) 23 ° 05.90. Бюл. N- 19 (71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский техно— логический институт электротермического оборудования и Саранский литейный завод "Центролит" им.50-летия

ВЛКСМ (72) С ° 3.Васильев, И.И.Маергойз, Л.И.Пушкарев, П.И.Михалев, E .À.ÑåìèH и А.Г.Трифонов (53) 66.074.7 (088.8) (56) Эстрин Б.М. Получение и применение чистого экзогаза. — Электротехническая промышленность. Электротермия, 1978, вып.3(187) с 7 — 9.

{54) СПОСОБ АДСОРБЦИОННОЙ ОЧИСТКИ

ГАЗОВ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЦ1ЕСТВЛБНИЯ (57) Изобретение относится к технологии очистки газов, полученных при неполном сгорании углеводородного топлива, от СО и паров Н О и к установке для его осуществления. Оно применимо для получения очищенных газовых смесей, предназначенных для химической и машиностроительной промышленИзобретение относится к способам и устройствам адсорбционной очистки дымовых газов от СО и Н О и предназна чено для получения очищенных газовых смесей, применяемых в химии, нефтехимии, машиностроении, автомобилестрое2 нОсти и приборостроения, и позволяет снизить остаточную концентрацию СО .

Установка включает два адсорбера, соединенных с коллектором готового продукта основным и дополнительным трубопроводами продувочного газа, причем отношение диаметров этих трубопроводов составляет 1:(1,4-3,2), а также двухроторный и водокольцевой вакуумные насосы. Двухроторный насос имеет байпасную линию, вентиль которой также как и вентили продувочных трубопроводов импульсно связан с реле времени, Дымовые газы очищают по двухтактной схеме в двух параллельных адсорберах. Сначала их пропускают через последовательно расположенные слои цеолитов NaA ИАХ и

СаА-5 при соотношении их объемов, равном 1:(1,1 — 1,3):(2,6-4,7). Реге1нерацию цеолитов ведут вакуумированием с одновременной продувкой очищенным газом в две стадии, На первой стадии вакуумирование ведут до 0,090,46 атм, а на второй до 0,02

0,11 атм. Соотношение длительности этих стадий равно 1:(1,3-5,1), соотношение расхода продувочного газа равно 1:(0,07-0,38). 2 с,и 1 з.п. ф-лы

1 ил., 4 табл. нии, приборостроении и других отраслях промышленности.

Цель изобретения — снижение остаточной концентрации СО в очищенных

1565499

На чертеже представлена схема установки, на которой реализован предлагаемый способ.

Установка для осуi.,с.ñ-.:нления способа включает два адсорбера 1, коллектор 2 исходного продукта и коллектор

3 готового процукта, запорные вентили 4 и 5 исходного и готового продуктов соответственно накууметр 6, трубопровод 7 продувочного газа с запорным вентилем 8, нодокольцевой вакуумный насос 9, нход которого соединен с выходом двухроторного вакуумного насоса 10, вход которого соединен с адсорберами трубопроводом 11 с запорным вентилем 12 и на котором установлен байпасный трубопровод 13 с запорным вентилем 14. Адсорберы и коллектор готового продукта соединены дополнительным трубопроводом 15 продувочного газа с запорным вентилем

16, при этом вакууметр 6 и вентили

14, 8 и 16 импульсно связаны с реле

17 времени линиями 18-21. 25

Установка работает следующим образом.

Автоматически открываются вентили

4 и 5 и неочищенные продукты сгорания углеводородов по коллектору 2 поступают в первый адсорбер 1, где в трех слоях адсорбента они освобождаются от двуокиси углерода и водяных паров и очищенные по коллектору

3 готового продукта поступают к потребителю, По окончании такта очистки первый адсорбер переключается на регенерацию. Закрываются вентили 4 и

5, открываются вентили 8 и 12, включается водокольцевой вакуумный насос

9 и открывается вентиль 14. Вакууми40 рование водокольцевым насосом обеспечивает остаточное,цанление 67350 мм рт.ст. Продувка в этот период осуществляется по трубопроводу 7 продувочного газа. По прошествии 2—

5,5 мин вентили 8 и 14 закрываются, открывается вентиль 16 и включается двухроторный вакуумный насос 10, Продувка осуществляется по дополнительному трубопроводу 15 продувочного ra- 50 за. Диаметры дополнительного трубопровода 15 продувочного газа и трубопровода 7 продувочного газа соотносятся -как 1."(1,4-3,2). При одновременной работе водокольцевого и двухроторного вакуумных насосов достигается остаточное,цавление в адсорберах 8-15 мм рт.ст.

Азтоматическое переключение вентилей осуществляется с помощью реле

17 времени, с которым вакууметр 6, вентили 8, 16 и 14 связаны импульсными линиями 18-21, Байпасный трубопровод 13 обеспечивает возможность работы одного водокольцевого вакуумного насоса 9.

В табл.1 представлены результаты экспериментов на опытной установке по определению соотношений диаметров дополнительного и основного трубопроводов продувочного газа.

Параметры экспериментальной установки: производительность 100 м /ч; такт работы 10 мин; расход продувочного газа: первая стадия 22 мэ/ч; вторая стадия 4,4 м /ч, Результаты экспериментов, пред— ставленные н табл . 1, псдтверждают соответствие предстанленных н формуле числовых интервалов критерию существенных отличий, так как при выходе за интервалы происходит скачкообразное ухудшение качества очистки от СО .

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом, Продукты сгорания углеводородов, содержащие 1-107. СО, 1-157. Н, 5-13_#_

СО, остальное N, увлажненные до точки росы, соответствующей температуре 5-25О С, направляют в один из двух адсорберон, заполненных тремя слоями цеолитов. По ходу очищаемого газа слои цеолитов размещены в следующей последовательности: NaA, NaX, СаА-5. Соотношение их объемов в той же последовательности составляет

1:(1,1 †. 1,3):(2,6 — 4,7). Такт работы адсорберов составляет 6-12 мин. Проходя последонательно через слои цео— литов, продукты сгорания очищаЮтся от двуокиси углерода и водяных паров.

Основное количество влаги адсорбируется в слое цеолитон NaA. На цеолите NaX адсорбируется практически вся остаточная влага и частично двуокись углерода. В слое цеолита СаА-5 происходит доочистка от двуокиси углерода и следов водяных паров. На выходе из слоя цеолитов СаА-5 в очищенной газовой смеси помимо азота, окиси углерода и водорода содержатся следы двуокиси углерода и водяных паров н количестве 0,2-0,5 ррТ СО 1 и (-50)(-60) С Н О по точке росы.

По окончании первого такта работы проводят переключение процесса очист5 156549 ки на второй адсорбер, а в первом адсорбере начинают такт регенерации адсорбента. Она осуществляется в два этапа. Сначала адсорбер откачивают

5 до 0,09-0,46 атм в течение 2-5,5 мин, а затем до 0,02-0,011 атм в течение

6,5-10 мин. При этом слой непрерывно продувают очищенными продуктами сгорания углеводородов. Соотношение рас 10 ходов процувочного газа на первом и втором этапах вакуумирования .составляет 1:(0,07-0,38) . По завершении такта регенерации первый адсорбер переключается на процесс адсорбции, второй — регенерации.

Результаты экспериментов по отработке способа адсорбционной очистки представлены в таблицах.

В табл.2 представлены данные по 20 проверке объемного соотношения слоев адсорбентов.

Условия проведения экспериментов: производительность 100 м 1/ч очищенного газа; длительность такта 10 мин; 25 регенерация первой стадии 2 мин; регенерация второй стадии 8 мин; расход продувочного газа в первой стадии

22 м /ч; второй стадии 4,4 м /ч.

Как следует из табл.2 при значениях ниже нижних пределов соотношения объемов происходит скачкообразное ухудшение качества готового продукта, а при значениях выше верхнего предела дальнейшего улучШения качества не происходит.

В табл.3 приведены данные по соотношению давлений и длительности двух стадий регенерации адсорбентов.

Условия проведения экспериментов: 40 производительность 100 м /ч очищенного газа; расход продувочного газа в первой стадии 22 мз/ч; второй стадии 4,4 м /ч; длительность такта

6,8,10,12 мин.

При выходе за пределы предлагаемых соотношений длительности и давлений скачкообразно изменяется качество очищенного газа.

В табл.4 приведены экспериментальные данные по изменению качества готового продукта в зависимости от соотношения расходов продувочного газа в первой и второй стадиях pere35

2. Установка для адсорбционной очистки газов, содержащая два адсорбера, соединенные с коллектором готового продукта посредством трубопровода продувочного газа с запорным вентилем, вакууметр и водокольцевой вакуумный насос, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью снижения остаточной концентрации двуокиси углерода в очищенных газах она снабжена дополНительным трубопроводом продувочного газа с запорным вентилем и двухроторным вакуумным насосом с байпасным трубопроводом, установленным перед водокольцевым вакуумным насосом, причем диаметр дополнительного трубопровода продувочного газа (относится к диаметру трубопровода продувочного газа как 1:(1, 4-3, 2) . нерации.

Условия проведения экспериментов: .производительность 100 м /ч очищенз ного газа; длительность такта 10 мин; остаточное давление после первой

9 6 стадии 200 мм рт.ст.; после второй стадии 10,1 мм рт. ст. из Та5 4 за пределы предлагаемых соотношений расходов скачкообразно ухудшается качество готового продукта.

Как следует из примеров, предлагаемый способ позволяет снизить осгаточную концентрацию СО г в очищенном газе до 0,00001-0,00005 об.ь против

0,005 об.Е в известном техническом решении.

Ф о-р м у л а и з о б р е т е н и я

Способ адсорбционной очистки газов, полученных при неполном сгорании углеводородного топлива, от двуокиси углерода и паров воды по двухтактной схеме, включающий пропускание дымовых газов через цеолиты и регенерацию адсорбента вакуумиро— ванием с одновременной продувкой очищенным газом, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью снижения остаточной концентрации двуокиси углерода в очищенных газах, цеолиты используют в виде последовательно расположенных слоев типа NaA, NaX и Ся4-5 при соотношении их объемов, равном 1:(1,11,3):(2,6-4,7) соответственно, регенерацию цеолитов ведут в две стадии, при этом на первой стадии вакуумирование ведут до 0,09-0,46 атм, а на второй стадии — до 0,02-0,011 атм при соотношении длительности этих стадий, равном 1:(1,3 — 5,1) и соотношении расхода продувочного газа, равном 1:(0,07-0,38).

1565499

3,установка по п.2, о т л и ч а и байпасного трубопровода снабжены реле ш а я с я тем, что запорные вентили вреь. пни. трубопроводов продувочного газа и

Таблица) Dc, „ .D „ Содержание

СО эа слоем адсорбента, 7

Диаметры трубопроводов продувочного газа основной, 1 осн у дополнительПдоп э мм Таблица 2

Объемы засыпки слоев:

Содержание СО> Примечани.

Соотношение объемов

NaA м м ÑàÀ-5 м

СаА-5

NaA ИаХ

NaX, на входе, Е на выходе, ррт

0,18

0,18

0,18

0,18

0,18

0,18

О, 198

0,216

0,234

0,252

0,6

0,6

0,6

0,6

0,6.1,0 3,3

1,1 3,3

1,2 3,3

1,3 3,3

1,4 3,3

17

0,5

О,4

O,З

0,3

Дальнейшего улучшения качества нет

0,5

0,4

0,25

0,25 Дальнейшего улучшения ка2,5

2,6

3 5

4,7

4,8

0,18

0,18

0,18

0,18

0,18

0,216

0,216

0,216

0,216

0 216

0,45 1

0,468 1

063 1

0,84 1

0,864 1

1,2

1,2

1,2

1,2

1,2 чества нет

0,468 1

0,840

0,864 1

2,6

4,7

4,8

0,18

0,18

0 18

О, 198

0,234

0,252

0,846

1,296

1 1

1,3

1,4

0,5

0,2

0,2

73

?5

19

21

32

48

26

28

64

66

32

5О

83.

1

1

1

1

1

1

1

1,3

1,4

2,1

3,2

3,3 ,1,3

1,4

12,0

3,2

3,3

1,3

1,4

2,0

3,2

3,3

16

0,5

0,2

0,4

11

0,5

0,2

0,5

12

0,4

0,1

0 5

10

1565499

Таблица3

Содержание

СО> после очистки, ppm

Длительность

Давление после второй стадии

Дпительность

Длит ел ь ность авление после перво стадии второй стадии, л

> мин первой стадии, такта, 1;> мин мм рт.ст. мм рт.ст. атм атм

Таблица4

Содержание

С0.2 за слоем адсорбентов, p plB

V: Ч

Расход продувочного газа первая стадия !

> вторая стадия

V» /a!

О

8

8

6

6

6

12

12

12

12

22

22

22

22

22

18

18

18

18

18

61

68

152

357

61

68

357

61

68

152

357

61

68

357

0,08

0,09

0,20

0,46

0,47

0,08

0,09

0,26

0,46

0>47

0,08

0,09

0,20

0,46

0,47

0,08

0,09

0,26

0,46

0,47

1,3

1,5

4,4

8,4

8,6

1 1

1,3

3,6

6,8

7,0

0,9

1 1

3,0

5,7

5,9

5 3

4,3

2,0

1,65

1,6

5,3

3,5

1,8

1,65

1,3

5,0

2,6

2,0

i>0

0,96

5,5

5,4

4,0

1,96

1>93

21,4

11,4

9,9

8,3

16,0

34,6

15,2

10,1

10,6

18

41

15,2

11,4

8,3

16

16 !

5,2

11>4

8 3 !

6,0

1:0,06

1:0,07

1:0,2

1:0 38

1:0,39

1:0,06

1:0,07

1:0,2

1:0,38

1:0,39

1:0,06

1:0,07

1:0,2

1:0,38

1:0,39

0,028

0 015

0,013

0,011

0,02!

0,045

0,02

0,013 .

0,014 (Г „.024

0,054

0,020

0,015

0,011

0,021

0,021

0,020

0,015

0,011

0,021

13

0,3

0,2

0,4

11

17

0,4

0,3

0,4

13

23

0,5

0,4

0,5

4,7

5,7

8,0

8,35

8 4

2,7

4,5

6,2

6,35

6,7

1,0

3,4

4,0

5,0

3,3

6,5

6,6

8,0

10 04

10>07

1:0,9

1:1,3

1:4,0

1:5:1

1:5,2

1:0,5

1:1,3

1:3,4

i 3,8

1:5,2

1:0,2

1:1>3

1:2,0

1:5,0

1:5,2

1:1,2

1:1,3

1:2,0

1:5, 1

1;5,2

18

0,5

0,3

0,2

13 .

32

0,5

0,4

0,3

29

0,5

0,4

0,3

12

11

0,5

0,3

0,1

7,0

1565499

Составитель Г. Винокурова

Редактор Л. Зайцева Техред М. Ходанич Корректор Б, Кабаций

Заказ 1180 Тираж 570 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101