Способ десорбции растворителя из токопроводящего адсорбента

 

Использование: для удаления растворителя из активированного угля при электроконтактном подводе тепла. Цель: снижение пожароопасности процесса десорбции растворителя из дисперсного адсорбента при его электронагреве. Суть: вакуумирование проводят до остаточного давления 20-40 кПа и обеспечивают автоматическое регулирование параметра в указанном диапазоне, при этом нагрев адсорбента осуществляют до температуры 80-110^oC. Организация процесса десорбции с соблюдением указанных диапазонов изменения параметров исключает образование пожароопасных концентраций паровоздушной смеси и вероятность ее воспламенения. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к технологии рекуперации растворителя и может найти применение на стадии его десорбции из адсорбента. Преимущественно данное изобретение предназначено для удаления растворителя из активированного угля при электроконтактном подводе тепла.

Известен способ восстановления активированного угля, включающий подачу к электродам разности напряжения, удаление образующихся газов и добавление порошка с повышенной теплостойкостью и пониженной электропроводностью, вызывающего образование искровых разрядов /см. заявку Японии N 57 13489, выпуск 51, кл. С 01 В 31/08, 1982/.

Недостатком данного способа является образование искровых разрядов, что небезопасно при регенерации угля от легковоспламеняющихся органических растворителей.

Известен также способ рекуперации органических растворителей из газовых выбросов, включающий адсорбцию паров активированным углем с плотностью 450 - 520 г/дм³ и регенерацию адсорбированного растворителя при нагреве электрическим током / см. а.с. СССР N 899097, кл. В 01 D 53/02, 1982/.

Недостатками способа являются небезопасные условия ведения процесса десорбции органических растворителей и их большие потери.

Указанные недостатки обусловлены тем, что при пропускании электрического тока через дисперсный адсорбент в местах неплотного контакта между частицами слоя возможно искрообразование, способное вызвать воспламенение удаляемой смеси.

Кроме того, присутствие воздуха (инертного газа) в смеси затрудняет улавливание растворителя, что приводит к его потерям.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ десорбции растворителя из токопроводящего адсорбента, включающий адсорбцию паров растворителя, вакуумирование камеры с адсорбентом на стадии десорбции, нагрев активированного угля электроконтактным способом, отвод образующихся паров и их улавливание / а.с. СССР N 1690825, кл. В 01 D 53/06, 1990/.

Недостатком известного способа является возможность возгорания десорбируемых паров растворителя. Указанный недостаток обусловлен тем, что при организации процесса десорбции в аппарате с движущимися частями, возникают сложности с герметизацией рабочих зон. При вакуумировании зоны десорбции воздух проникает в разреженное пространство через неплотности герметизирующих устройств. В результате нагрева ненасыщенного адсорбента в рабочей зоне образуется паровоздушная смесь (ПВС), способная при определенных концентрациях к воспламенению. При этом, чем ниже остаточное давление, тем интенсивней воздух натекает в камеру, образуя воспламеняемые концентрации ПВС. Одновременно, при нагреве электрическим током, возможно возникновение искрового разряда между скользящими контактами электропитания, способного воспламенить паровоздушную смесь.

Технической задачей изобретения является снижение пожароопасности процесса десорбции растворителя из дисперсного адсорбента при его электронагреве, которая достигается тем, что в способе десорбции растворителя из токопроводящего адсорбента, включающем вакуумирование камеры, электрический нагрев адсорбента и конденсацию паров растворителя, вакуумирование проводят до остаточного давления 20 40 кПа и обеспечивают автоматическое регулирование параметра в указанном диапазоне, при этом нагрев адсорбента осуществляют до температуры 80 110^oС.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами. На фиг. 1 представлена схема установки адсорбции растворителя активированным углем; на фиг. 2 приведена схема устройства адсорбционной камеры установки.

Установка содержит адсорбционные камеры 1, 2, вакуумные затворы на воздуховодах 3, 4, 5, 6, вакуумные затворы на трубопроводах вакуумирования 7, 8, 9, 10, конденсатор 11, сборник конденсата 12, вакуумный насос 13, блок управления 14, блок электропитания 15 и нагнетающий вентилятор 16.

Адсорбционная камера (фиг. 2) содержит герметичный корпус 17, кассету с адсорбентом 18, клеммную коробку подвода электропитания 19, электроды подвода электроэнергии к адсорбенту 20, 21, датчики температуры 22.

Кассета с адсорбентом 18 выполнена в виде сектора и ограничена диэлектрическими перегородками 23. Кассеты 18 собраны в пакет кольцевой формы с узлом подвода ПВС 24. Внутренняя 25 и внешняя 26 дугообразные перегородки кассеты 18 выполнены перфорированными.

Между герметичным корпусом 17 и внешней перегородкой 26 имеется зазор 27 для отвода очищенного воздуха и паров растворителя.

Адсорбционная камера снабжена штуцерами подачи паровоздушной смеси на адсорбцию 28, отвода очищенного воздуха 29 и отвода паров растворителя на конденсацию 30, 31.

Установка адсорбции работает следующим образом. Паровоздушная смесь, подлежащая очистке, вентилятором 16 через вакуумный затвор 3 подается в адсорбер 1, где пары растворителя адсорбируются активированным углем, находящимся в кассетах 18. Очищенный воздух через затвор 27 штуцер 29 при открытом вакуумном затворе 5 выбрасывается в атмосферу. Одновременно с этим в адсорбере 2 проводят регенерацию адсорбента, что обеспечивает непрерывность работы рекуперационной установки.

При десорбции паров растворителя затворы 4 и 6 должны быть закрыты, а затворы 8 и 10 открыты. Включают вакуумный насос 13 и система сообщенных аппаратов 2, 11, 12 вакуумируется до остаточного давления приблизительно 30 кПа, после чего включается блок 15. Электропитание подается на электроды 20, 21. Адсорбент нагревается до температуры 80 110^oС, которая контролируется датчиками 22. Управление температурным режимом и вакуумированием, а также переключение адсорберов 1, 2 на режимы сорбции-десорбции осуществляется автоматически посредством блока управления 14. При отклонении параметров (давления и температуры) блок управления 14 отключает электропитание электродов 20, 21.

При нагреве адсорбента пары растворителя десорбируются, поступают в узел подвода 24 и зазор 27 через штуцера 30, 31 при открытых затворах 8, 10 отводятся в конденсатор 11. В конденсаторе 11 пары растворителя конденсируются на охлаждающих поверхностях и жидкость стекает в сборник конденсата 12.

По окончании процесса десорбции адсорбер 2 автоматически переключается на адсорбцию паров растворителя, при этом адсорбер 1 переключается на адсорбцию.

Нижняя граница диапазона изменения остаточного давления 20 кПа обусловлена трудностями, связанными с герметизацией вакуумируемых объемов, трубопроводов, запорной арматуры и возможностями полной конденсации паров растворителя. Верхняя граница диапазона изменения остаточного давления 40 кПа определяется возникновением пожароопасной обстановки в вакуумируемом объеме при искрообразовании.

Нижняя граница диапазона изменения температуры 80^oС обусловлена длительностью процесса десорбции растворителя из активированного угля.

Верхняя граница 110^oС определяется эффективностью процесса конденсации при улавливании паров. С увеличением температуры увеличивается тепловая нагрузка конденсатора.

Преимущество предлагаемого способа иллюстрируется приведенными ниже конкретными примерами его осуществления. Исследования проводились на экспериментальной установке; при десорбции из активированного угля удаляется ацетон.

Основные технические характеристики установки: высота рабочей камеры, мм 350; диаметр рабочей камеры, мм 300; наружный диаметр кассеты с углем, мм 250; внутренний диаметр кассеты с углем, мм 100; характеристики источника питания 22C Е, 2 А, 50 Гц; количество секций кассеты с углем 12.

Установка работает в комплекте с вакуум-насосом 2НВР 5ДМ, вторичным многоточечным прибором типа А 683 001 02 с датчиками типа ТСМ 0879. Вакуумметрическое давление в установке контролируется первичным преобразователем "Сапфир 22 ДВ" с выходным унифицированным токовым сигналом 0 5 мА, пропорциональным вакуумметрическому давлению. Первичный преобразователь связан со вторичным прибором типа КСП 2, обеспечивающим трехпозиционное регулирование давления в адсорбере. Управляющие контакты вторичных приборов А 683 001- 02 и КСП 2 связаны с магнитными пускателями электропитания адсорбента и вакуум-насоса.

Концентрация паров ацетона в адсорбере контролируется путем анализа их не хроматографе "Цвет 4".

Для проверки порога пожароопасной концентрации паров растворителя в рабочей камере размещен электроразрядник (220 В, 2 А), периодически подающий в ее атмосферу электроразряд.

Эксперименты производились в двух режимах с нагревом кассеты (без вакуумирования) и при вакуумировании с последующим электронагревом угля.

Установлено, что во всем диапазоне рабочих температур процесса десорбции (80 110^oС) при предварительном вакуумировании камеры вспышек паров растворителя не наблюдалось, что свидетельствует об устойчивой пожаробезопасности процесса, предложенного в настоящей заявке на изобретение. В таблице приведены примеры со значениями параметров процесса, заявленные в техническом решении.

Как видно из таблицы, во всем диапазоне рабочих температур 80 - 110^oС при остаточном давлении 20 40 кПа обеспечиваются оптимальные условия работы установки адсорбции. Таким образом, организация процесса десорбции с соблюдением указанных диапазонов изменения параметров исключает образование пожароопасных концентраций паровоздушной смеси и вероятность ее воспламенения.

Формула изобретения

Способ десорбции растворителя из токопроводящего адсорбента, включающий вакуумирование камеры, электрический нагрев адсорбента и конденсацию паров растворителя, отличающийся тем, что вакуумирование проводят до остаточного давления 20-40 кПа и обеспечивают автоматическое регулирование параметра в указанном диапазоне, при этом нагрев адсорбента осуществляют до температуры 80-110^oC.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3