Устройство для очистки газовой смеси от низкоплавких примесей

 

Использование: отделение газовый примесей от газов и их смесей посредством обработки холодом. Сущность изобретения: устройство, содержащее контактный теплообменный аппарат и фильтр, дополнительно снабжено по меньшей мере одним теплообменником рекуператором, соединенным с контактным теплообменным аппаратом, и испарителем криогенной жидкости, размещенным вместе с фильтром внутри контактного теплообменного аппарата. Устройство может быть снабжено двумя теплообменниками-рекуператорами, установленными параллельно друг другу перед контактным теплообменником, двумя сборниками примесей, соединенными с соответствующими теплообменниками-рекуператорами, и теплообменником предварительного охлаждения смеси, установленным перед теплообменниками-редукторами. 3 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области низкотемпературной очистки газовых смесей и может быть использовано, например, для отделения воздуха от углеводородных примесей в лакокрасочной промышленности.2 Известно устройство для очистки газовой смеси от паров воды и углекислого газа, содержащее четыре теплообменника-вымораживателя, установленные с возможностью попарного переключения [1] В известном устройстве теплообменники соединены с воздухоразделительной установкой.

Недостатками известного устройства являются большая энергоемкость и стоимость устройства, связанные с необходимостью использования воздухоразделительной установки.

Наиболее близким из известных к заявляемому является устройство для очистки газовой смеси от низкоплавких примесей с помощью криогенной жидкости, содержащее контактный теплообменный аппарат и фильтр [2] В известном устройстве фильтр установлен в сборнике уловленной примеси.

Недостатком известного устройства является большой расход криогенной жидкости и недостаточная степень очистки.

Техническим результатом изобретения является повышение степени очистки газовой смеси, уменьшение расхода криогенной жидкости и возврат примеси в основное производство.

Технический результат достигается тем, что устройство для очистки газовой смеси от низкоплавких примесей с помощью криогенной жидкости, содержащее контактный теплообменный аппарат и фильтр, дополнительно снабжено по меньшей мере одним теплообменником-рекуператором, соединенным с контактным теплообменным аппаратом, и испарителем криогенной жидкости, размещенным вместе с фильтром внутри контактного теплообменного аппарата.

Для обеспечения непрерывного режима работы устройство может быть выполнено с двумя теплообменниками-рекуператорами, установленными параллельно друг другу перед контактным теплообменным аппаратом по ходу очищаемой смеси с возможностью переключения. В этом случае для обеспечения очистки газовой смеси с большой концентрацией примеси устройство может быть дополнительно снабжено двумя сборниками уловленных примесей, соединенными соответственно с теплообменниками-рекуператорами.

Наилучший результат в двух последних модификациях устройства достигается, если оно дополнительно снабжено теплообменником предварительного охлаждения газовой смеси, установленным перед теплообменниками-рекуператорами. Введение испарителя криогенной жидкости и размещение его вместе с фильтром внутри контактного теплообменного аппарата повысило степень очистки газовой смеси за счет одновременного вымораживания примеси на испарителе и захвата оставшихся мелких частиц примеси, уносимых газовым потоком. Введение теплообменника-рекуператора и теплообменника предварительного охлаждения снизило расход криогенной жидкости.

На фиг. 1 схематически представлено заявляемое устройство.

Устройство содержит контактный теплообменный аппарат 1, фильтр 2 и испаритель 3 криогенной жидкости, расположенные внутри контактного теплообменного аппарата 1, теплообменники-рекуператоры 4 и 5, установленные параллельно друг другу перед контактным теплообменным аппаратом 1 по ходу очищаемой смеси с возможностью переключения, сборники уловленных примесей 6 и 7, соединенные соответственно с теплообменниками-рекуператорами 4 и 5, теплообменник предварительного охлаждения 8 газовой смеси, установленный перед теплообменниками-рекуператорами 4 и 5, источник 9 криогенной жидкости, вентили 10, 11, 12 и 13, обеспечивающие переключение газовых потоков между теплообменниками-рекуператорами 4 и 5, вентили 14, 15 и 16 для слива жидких примесей и вентиль 17 для регулировки расхода криогенной жидкости. Все устройство, кроме источника 9 криогенной жидкости, размещено в теплоизолирующем кожухе 18.

Приведенный пример выполнения устройства не является единственным и предполагает наличие других реализаций, особенности которых отражены в совокупности признаков формулы изобретения.

Устройство работает следующим образом.

Очищаемый поток газовой смеси направляют в теплообменник предварительного охлаждения 8, в котором поток охлаждается до температуры, близкой к температуре замерзания примесей (ацетон, толуол, спирт и др.). Затем через вентиль 12 поток поступает в сборник уловленных примесей 6, где происходит отделение капельных примесей от газовой смеси. Далее поток проходит теплообменник-рекуператор 4, где вымораживается остальная часть примесей. Затем газовая смесь поступает в контактный теплообменный аппарат 1, где смешивается с холодными парами криогенной жидкости, например азота. При этом происходит дальнейшая кристаллизация примесей, которые частично осаждаются под действием силы тяжести, а мелкие фракции уносятся газовым потоком и отделяются испарителем 3 и фильтром 2. Очищенная газовая смесь после прохождения испарителя 3 криогенной жидкости и фильтра 2 выводится из контактного теплообменного аппарата 1 и последовательно проходит обратным потоком теплообменник-рекуператор 4, вентиль 10, теплообменник предварительного охлаждения 8 и выводится из устройства. При этом газовая смесь нагревается до температуры близкой к начальной.

При повышении сопротивления газовому потоку в теплообменнике-рекуператоре 4 выше допустимого вентили 11 и 13 открываются, а вентили 10 и 12 закрываются. Вымораживание примесей происходит в теплообменнике-рекуператоре 5, а в теплообменнике-рекуператоре 4 в это время за счет теплопритока из окружающей среды и/или установки дополнительного электронагревателя (на чертеже не показан) происходит плавление вымороженных примесей и удаление их через сборник 6 и вентиль 14.

Для обеспечения работы устройства криогенная жидкость из источника 9 подается в испаритель 3, где происходит испарение криогенной жидкости за счет охлаждения очищенной смеси и вымораживания примесей, и после прохождения вентиля 17 попадает в контактный теплообменный аппарат 1, где смешивается с очищенным потоком.

Формула изобретения

1. Устройство для очистки газовой смеси от низкоплавких примесей с помощью криогенной жидкости, содержащее контактный теплообменный аппарат и фильтр, отличающееся тем, что устройство дополнительно снабжено по меньшей мере одним теплообменником-рекуператором, соединенным с контактным теплообменным аппаратом, и испарителем криогенной жидкости, размещенным вместе с фильтром внутри контактного теплообменного аппарата.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно выполнено с двумя теплообменниками-рекуператорами, установленными параллельно друг другу перед контактным теплообменным аппаратом по ходу очищаемой смеси с возможностью переключения.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено двумя сборниками улавливаемых примесей, соединенными соответственно с теплообменниками-рекуператорами.

4. Устройство по п.2 или 3, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено теплообменником предварительного охлаждения газовой смеси, установленным перед теплообменниками-рекуператорами.

РИСУНКИ

Рисунок 1