Адсорбер

 

Изобретение касается снижения и отверждения газов и может быть использовано в устройствах для криогенной очистки газов от примесей в качестве дополнительного блока воздухоразделительной адсорбционной установки для получения инертных газов высокой чистоты. Цель - повышение эффективности процесса очистки газа за счет увеличения равномерности температурного поля в поперечном сечении адсорбента в теплообменных трубах. Адсорбер содержит корпус 1 с крышкой 2 и днищем 3, входную 4 и выходную 5 камеры, пучок овальных теплообменных труб 6, заполненных гранулами адсорбента 7. Входная камера 4 включает трубную доску 8 и крышку 9, на которой установлен патрубок 10 для подачи неочищенного газа, проходящий через уплотнение крышки 2. Выходная камера 5 включает трубную доску 11 и крышку 12, на которой установлен патрубок 13 для отвода очищенного газа, проходящий через уплотнение днища 3. К решеткам 17 на входе в трубы 6 прикреплены рассекатели 20 прямоугольной формы. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1606160 A 1 (51)5 В 01 D 53 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4410155/23-26 (22) 12.04.88 (46) !5.11.90. Бюл. № 42 (72) А, Г. Зраковский, Е. А: Харитонов, А. Т. Кузнецов и Е. А. Варганов (53) 66.074.7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 753454, кл. В Ol D 53/04, 09.08.76 (54) АДСОРБЕР (57) Изобретение касается сжижения и отверждения газов и может быть использовано в устройствах для криогенной очистки газов от примесей в качестве дополнительного блока воздухораспределительной адсорбционной установки для получения инертных газов высокой чистоты. Цель повышение эффективности процесса очистки газа за счет увеличения равномерности температурного поля в поперечном сечении адсорбента в теплообмеииых трубах.

Адсорбер содержит корпус 1 с крышкой 2 и днищем 3, входную 4 и выходную 5 камеры, пучок овальных теплообменных труб б, заполненных гранулами адсорбента 7. Входная камера 4 включает трубную доску 8 и крышку 9, на которой установлен патрубок 10 для подачи неочищенного газа, проходящий через уплотнение крышки 2. Выходная камера 5 включает трубную доску 11 и крышку 12, на которой установлен патрубок 13 для отвода очищенного газа, проходящий через уплотнение днища 3 К решеткам 7 на входе в трубы 6 прикреплены рассекатели 20 прямоугольной формы. 1 з. п. ф-лы, 2 ил. (D

1606160

Ь

Изобретение относится к сжижению и отверждению газов и может быть использовано в устройствах для криогенной очистки газов от примесей в качестве дополнительного блока воздухораспределительной адсорбционной установки для получения инертных газов высокой чистоты.

Цель изобретения — повышение эффективности процесса очистки газа за счет увеличения равномерности температурного поля в поперечном сечении адсорбента в теплообменных трубах.

На фиг. 1 показан адсорбер, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. 1.

Адсорбер содержит корпус 1 с крышкой 2 и днищем 3, входную 4 и выходную 5 камеры, пучок теплообменных труб 6, заполненных гранулами адсорбента 7. Входная камера 4 включает трубную доску 8 и крышку 9, на которой установлен патрубок 10 для подачи неочищенного газа, проходящий через уплотнение (не показано) крышки 2.

Выходная камера 5 включает трубную доску 11 и крышку 12, на которой установлен патрубок 13 для отвода очищенного газа, проходящий через уплотнение днища 3. На внутренней стенке корпуса 1 выполнены упоры 14, на которые опирается трубная доска 8. К крышке 2 присоединен патрубок 15 для отвода парожидкостной смеси хладагента. К днищу 3 присоединен патрубок 16 для подвода хладагента. На концах труб 6 установлены решетки 17. Причем между решетками на верхних концах труб 6 и прижимным листом 18 установлены пружины 19. К решеткам 17 на входе в трубы 6 прикреплены рассекатели 20 прямоугольной формы. Теплообменные трубы 6 прикреплены рассекатели 20 прямоугольной формы. Теплообменные трубы 6 своими концами цилиндрической формы, имеющими наружный диаметр В р, соединены с трубными досками 8 и 11., Шаг между отверстиями под трубы 6 в этих трубных досках равен величине Н. Участки теплообменных труб между цилиндрическими концами- выполнены овальной формы с размерами Ьмк и Ьмакс. Рассекатели 20 установлены на уровне перехода формы труб 6 с цилиндрической на овальную. Поэтому размеры в плане этих рассекателей не превышают диаметра цилиндрической части трубы и минимального размера овала по внутренней поверхности труб 6.

Работа адсорбера осуществляется в двух режимах: адсорбции и десорбции.

В режиме адсорбции вначале подают хладоноситель через патрубок 16 на днище 3 в пространство между стенками корпуса 1, камер 4 и 5, а также труб 6, после заполнения которого через патрубок 10 и камеру 4 подают очищенный газ в трубы 6. Проходя через слой гранул адсор30

5G

55 бента 7 в трубах 6, газ очищается от примесей и направляется через камеру 5 и патрубок 13 к потребителю. Тепло, выделившееся в процессе очистки газа от примесей, через слой адсорбента 7 и стенки труб 6 передается хладоносителю, который испаряется и отводится в виде парожид- . костной смеси через патрубок 15. Так как толщина слоя адсорбента в поперечном сечении труб 6 на участках овальной формы по размеру hMHH меньше размера смаке и астр на цилиндрическом участке этих труб.. то основной поток тепла от адсорбента 7 к хладоносителю передается в направлении наименьшего размера. Термическое сопротивление слоя адсорбента 7 в этом направлении минимальное, что вызывает уменьшение перепада температур в адсорбенте между стенкой трубы 6 и ядром потока очищаемого газа. В результате этого процесс адсорбции осуществляется в оптимальном температурном режиме. При входе очищаемого газа в овальную часть теплообменных труб большая часть потока газа отклоняется на рассекателях 20 в сторону размера Ьакс, после чего поток газа равномерно распределяется в поперечном сечении адсорбента 7 в трубах 6, отражаясь от их стенок и гранул адсорбента.

В режиме десорбции вначале отключают поток очищаемого газа, затем подключают камеры 4 и 5 к вакуумной системе. Далее прокачивают теплоноситель через пространство между стенками корпуса 1, камер

4 и 5, а также труб 6, в результате чего адсорбент 7 нагревается и выделяет ранее поглощенные в режиме адсорбции примеси, которые отсасываются вакуумной системой. Ввиду малого термического сопротивления слоя адсорбента в поперечном направлении по меньшему размеру овала

Ькк, разогрев адсорбента происходит интенсивней, в результате чего продолжительность цикла десорбции уменьшается.

При выполнении теплообменных труб овальной формы уменьшается толщина слоя адсорбента, что приводит к снижению термического сопротивления слоя адсорбента и к уменьшению перепада температур между наружной поверхностью слоя адсорбента и его центральной частью. В результате этого температура адсорбента в теплообменных трубах не превышает верхнего предела, при котором наблюдается поглощение наряду с примесями самого очищаемого газа. Растут время защитного действия адсорбента и выход очищенного газа, т. е. эффективность процесса очистки газа повышается, так как растет выход годного продукта и снижается время рабочего цикла адсорбента. Признаки соотношения геометрических характеристик пучка теплообменных труб позволяют оптими1606160 зировать процесс теплообмена между очищаемым газом и хладоносителем через слой адсорбента и геометрические характеристики пучка теплообменных труб адсорбента, что позволяет при равной загрузке адсорбента 5 повысить эффективность работы адсорбента.

Этому же способствуют и признаки взаимного положения профилированной части теплообменных труб относительно друг друга.

Установка рассекателей на входе в профилированную часть теплообменных труб позволяет повысить степень равномерности распределения потока очищаемого газа в поперечном сечении теплообменных труб, что повышает площадь контакта очищаемого t5 газа с поверхностью гранул адсорбента и эффективность процесса очистки.

Должно соблюдаться условие, необходимое для сборки трубного пучка; размер овала труб должен определяться из соотношения

Формула изобретения

) @ 7 где Ь-. — максимальный наружный размер

25 овала;

h. — минимальный наруж ный размер овала; — шаг между теплообменными трубами;

D t — наружный диаметр концов тепло30 обменных труб.

2. Адсорбер по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения равномерности распределения потока очищаемого газа по внутреннему сечению теплообменных труб, он снабжен установленными на

35 входе в теплообменные трубы прямоугольными рассекателями потока газа, один из размеров которых равен минимальному размеру овала по внутренней poâåрхности теплообменных труб, а другой — внуггеннему диаметру концов этих труб. (} макс+1 мнн) ° д Н (2 (2Ьмакс+ (и,— 2) Ьмин) Дтр где Ьмакс — максимальный наружный размер овала;

Ь-. — минимальный наружный размер овала;

Н вЂ” шаг между теплообменными трубами;

13 p — наружный диаметр концов теплообменных труб, при этом линии симметрии поперечных сечений смежных труб по размеру Ь-. (или Ь-) перпендикулярны друг другу.

Использование изобретения позволяет уменьшить термическое сопротивление слоя адсорбента в поперечном сечении теплообменных труб, что позволяет вести процесс очистки газа от примесей в оптимальных температурах условиях без поглощения адсорбентом самого очищаемого газа. Данное обстоятельство повышает эффективность работы адсорбента по характеристикам: время защитного действия адсорбента, производительность адсорбера, продолжительность цикла десорбции.

1. Адсорбер, содержащий корпус, входные и выодные камеры с трубными досками, пучок теплообменных труб, заполненных гранулами адсорбента и присоединенных к входной и выходной камерам, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса очистки газа за счет увеличения равномерности температурного поля в поперечном сечении адсорбента в трубах, трубы между трубными досками, входной и выходной камер выполнены овальной формы, размеры овала которых характеризуются соотношением

1606160

Составитель Н. Ковалева

Редактор И. Касарда Техред A. Кравчук Корректор Л. Бескид

Заказ 3510 Тираж 570 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, !О1