Адсорбционный аппарат

 

Изобретение относится к конструкции адсорбционных аппаратов. Адсорбционный аппарат содержит корпус с патрубками ввода и вывода газа, газораспределительную и газосборную камеры и кольцевой элемент с сорбентом, выполненный из обечаек и снабженный продольным перегородками с образованием камер, при этом обечайки выполнены газонепроницаемыми, а в качестве газораспределительной и газосборной камер используют две камеры кольцевого элемента. Адсорбционный аппарат снабжен устройством для циркуляции теплопередающей среды, патрубком для подвода хладагента. Корпус адсорбционного аппарата выполнен теплоизолированным. Изобретение позволяет повысить степень очистки газа за счет повышения равномерности распределения газов по слою сорбента. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к конструкции адсорбционных аппаратов и может быть использовано в различных отраслях промышленности для адсорбционной очистки газов от примесей.

Известен горизонтальный адсорбер, содержащий цилиндрический корпус, торцевые крышки, штуцера ввода и вывода газа, люки для загрузки и выгрузки сорбента, колосниковую решетку на опорах, распределительную сетку (Гельперин Н. И. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1981 г. - 624 с.). К недостаткам данного устройства относятся: громоздкость конструкции, неудобство загрузки и выгрузки сорбента, неравномерность распределения газового потока.

Известен вертикальный кольцевой адсорбер, состоящий из цилиндрического корпуса, торцевых крышек, кольцевой перфорированной полости для сорбента, штуцеров ввода и вывода газа, люков загрузки и выгрузки сорбента (Гельперин Н. И. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1981 г. - 624 с.). Недостатком известного адсорбера является низкая эффективность процесса массообмена вследствие малого времени взаимодействия фаз.

Известна горизонтальная регенерируемая сорбционная ловушка для вакуумных установок (патент DE 3601651, кл. В 01 D 53/04, 1986 г.), состоящая из цилиндрической емкости, в которой аксиально расположено тело сорбента кольцевого сечения. В центральной части емкости расположен нагревательный стержень. Внутри перфорированной обсадной трубы, соприкасающейся с телом сорбента, расположена перфорированная золотниковая втулка, приводимая в действие с помощью электромагнита. Поток газа протекает через тело сорбента радиально изнутри наружу, далее по ходу газ течет через механическую фильтрующую насадку к выпускному патрубку.

Основными недостатками такой конструкции являются: - короткий путь прохождения газового потока, особенно в случае, когда ширина кольцевого слоя небольшая, например для ядерно-безопасного производства, следствием этого является низкая эффективность процесса массообмена; - неравномерность прогрева тела сорбента; - контакт газовой среды с элементами конструкции, например с нагревательным стержнем, что в случае агрессивных сред нежелательно; - сложность изготовления и эксплуатации, а наличие движущихся частей не обеспечивает герметичности при запирании золотниковой втулкой центрального канала.

В качестве прототипа принят адсорбционный аппарат, содержащий корпус с патрубками ввода и вывода газа, газораспределительную и газосборную камеры и кольцевой элемент с сорбентом, выполненный из обечаек и снабженный продольными перегородками с образованием камер (патент WO 9404249 А1, кл. B 01 D 53/047, 03.03.1994).

Цель изобретения - повышение степени очистки газа за счет повышения равномерности распределения газов по слою сорбента, повышение интенсивности теплообмена.

Цель достигается тем, что адсорбционный аппарат содержит корпус, патрубки ввода и вывода газа, фильтр для очистки газа от частиц сорбента, нагревательное устройство, кольцевой адсорбционный элемент, выполненный из газонепроницаемых обечаек и снабженный продольными перегородками, установленными в кольцевой полости адсорбционного элемента с образованием газораспределительной и газосборной камер, при этом перегородки, прилегающие к сорбенту, выполнены газопроницаемыми. Адсорбционный аппарат снабжен устройством для циркуляции теплопередающей среды. Адсорбционный аппарат снабжен патрубком для подвода хладагента. Адсорбционный аппарат выполнен с теплоизолированным корпусом.

На фиг.1 изображен адсорбционный аппарат - общий вид; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1 (вариант с противолежащими камерами); на фиг.3 - сечение А-А на фиг.1 (вариант с прилежащими камерами).

Адсорбционный аппарат содержит горизонтальный цилиндрический корпус 1 с патрубками ввода 2 и вывода 3 газа, внутри которого размещен кольцевой адсорбционный элемент 4. Кольцевой адсорбционный элемент 4 состоит из коаксиальных газонепроницаемых цилиндрических обечаек 5 и 6, которые соединены между собой торцевыми кольцами 7 и 8, а в кольцевую полость 9 засыпан сорбент 10. В кольцевой полости 9 адсорбционного элемента 4 размещены газораспределительная камера 11 и газосборная камера 12, образованные продольными перегородками 13 и 14, газопроницаемые со стороны сорбента. Патрубки ввода 2 и вывода 3 газа введены соответственно в газораспределительную 11 и газосборную 12 камеры. Патрубок вывода газа 3 содержит фильтр 15, очищающий газ от частиц сорбента 10. В корпусе размещено нагревательное устройство, состоящее из тепловых электронагревателей 16, расположенных в центральной части аппарата и снаружи кольцевого адсорбционного элемента 4. Около нагревательного устройства расположены защитные тепловые экраны 17. Через патрубок 18 подводится хладагент. Устройство для циркуляции теплопередающей среды 19 обеспечивает равномерное распределение температуры. На корпусе адсорбционного аппарата размещена теплоизоляция 20.

Рабочий цикл состоит из трех стадий: насыщение сорбента поглощаемым веществом, десорбция поглощенного вещества, охлаждение сорбента.

Адсорбционный аппарат в режиме сорбции работает следующим образом. Газ для очистки поступает через патрубок 2 в газораспределительную камеру 11 кольцевого адсорбционного элемента 4. Далее через проницаемые продольные перегородки 13 попадает в тело сорбента 10, где происходит процесс сорбции. Очищенный газ собирается в газосборной камере 12, из которой, пройдя через фильтр 15 патрубка 3, выходит из аппарата и направляется потребителю.

После насыщения сорбента сорбируемым компонентом подачу газа через патрубок 2 прекращают и производят регенерацию сорбента. Включают нагревательное устройство, тепло от которого передается сорбенту 10. Устройство для циркуляции теплопередающей среды 19, например воздуха, обеспечивает равномерное распределение температуры в аппарате. При нагреве сорбента 10 происходит десорбция поглощенного вещества. Газ собирается в газосборной камере 12 и оттуда направляется через патрубок 3 в отдельную емкость, охлаждаемую жидким азотом.

После окончания процесса десорбции адсорбционный аппарат охлаждают путем подачи хладагента через патрубок 18.

В ходе экспериментальных исследований подтверждена высокая эффективность работы адсорбционного аппарата в процессе разделения газовой смеси UF₆+HF на компоненты при использовании в качестве сорбента фторида лития.

Адсорбционный аппарат достаточно прост по конструкции, надежен и удобен в эксплуатации.

Формула изобретения

1. Адсорбционный аппарат, содержащий корпус с патрубками ввода и вывода газа, газораспределительную и газосборную камеры и кольцевой элемент с сорбентом, выполненный из обечаек и снабженный продольными перегородками с образованием камер, отличающийся тем, что обечайки выполнены газонепроницаемыми, а в качестве газораспределительной и газосборной камер используют две камеры кольцевого элемента.

2. Адсорбционный аппарат по п.1, отличающийся тем, что он снабжен устройством для циркуляции теплопередающей среды.

3. Адсорбционный аппарат по п.1 или 2, отличающийся тем, что он снабжен патрубком для подвода хладагента.

4. Адсорбционный аппарат по п.1, отличающийся тем, что корпус аппарата выполнен теплоизолированным.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3