Адсорбционная установка рекуперации растворителей

 

Изобретение относится к адсорбционной очистке вентиляционного воздуха от локальных выбросов токсичных и ценных веществ и их рекуперации. Адсорбционная установка рекуперации растворителей включает камеру адсорбции, выполненную в виде вертикальной шахты с установленными в ней кассетами с активированным углем и камеру десорбции, вынесенную в отдельное помещение, сообщенной с системой конденсации и соединенной с системой вакуумирования. Изобретение позволяет сократить затраты на реализацию процесса непрерывной адсорбционной рекуперации растворителей нескольких локальных источников. 3 ил.

Изобретение относится к технике адсорбционной очистки вентиляционного воздуха от локальных выбросов токсичных и ценных веществ и их рекуперации, может найти применение в химической и смежных с ней отраслях промышленности с многочисленными локальными источниками образования этих выбросов вследствие специфики технологического процесса и предназначено преимущественно - для рекуперации бензина-растворителя в производстве автомобильных шин.

Известна адсорбционная установка непрерывного действия с механическим перемещением электропроводного поглотителя, включающая непрерывную цепь, состоящую из связанных друг с другом гибкой связью камер, две противоположные стенки которых перфорированы. Камеры установлены на колеса, снабжены приводом и помещены в герметичный кожух, разделенный перегородками на зоны адсорбции, десорбции и охлаждения. Установка снабжена источником тока и системой вакуумирования, в качестве поглотителя применен электропроводный материал (авт. св. СССР № 1690825, кл.⁵ В 01 D 53/06, 1991).

Недостатком известного технического решения является громозкость установки, сложность ее изготовления и эксплуатации. Наличие движущихся частей обусловливает трудность надежной герметизации, что создает возможность образования взрывоопасных концентраций паровоздушной смеси. Использование электрического тока ведет к высокой вероятности возникновения искровых разрядов в слое при десорбции.

Известна также установка, состоящая из двух вертикальных кольцевых адсорберов, работающих попеременно на насыщение и регенерацию. Активированный уголь помещен в сегментные кассеты, расположенные в кольцевом пространстве адсорбера между электродами, расположенными в верхней и нижней частях аппарата (патент РФ № 20611531, кл.⁶ В 01 D 53/06, 1993).

Недостатками данного технического решения является также громозкость конструкции, низкая эффективность, высокие затраты при очистке выбросов нескольких локальных, расположенных на значительном удалении, источников. К другим недостаткам следует отнести высокую пожаро- и взрывоопасность, неравномерность нагрева слоя, высокую вероятность отказа, обусловленного нарушением контакта между верхним электродом и слоем угля.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является адсорбционная установка рекуперации растворителей, состоящая из камер адсорбции и десорбции, выполненных раздельно, систем вентиляции, вакуумирования и конденсации, кассет с активированным углем, установленных в камере, подключенных к источнику переменного тока, причем камера адсорбции снабжена механизмом перемещения кассет и установлена на передвижном шасси, а камера десорбции выполнена с охлаждающимися стенками (патент РФ № 2094097, кл⁶ В 01 D 53/06, 1996).

Недостатками этого решения являются сложность изготовления и обслуживания, повышенная пожароопасность и невозможность одновременного улавливания выбросов нескольких источников, местоположение которых в условиях стабильного технологического процесса определено. К недостаткам можно отнести также подачу загрязненной ПВС в одном направлении через кассету, в результате чего по слою угля в кассете создается значительный градиент концентраций, и, как следствие, имеет место неполное насыщение угля при адсорбции.

Отмеченные недостатки способствуют росту затрат на реализацию процесса адсорбционной рекуперации данной установки и снижению ее рентабельности.

Целью изобретения является сокращение затрат на реализацию процесса непрерывной адсорбционной рекуперации растворителей нескольких локальных источников.

Цель достигается тем, что адсорбционная установка рекуперации растворителей, включающая камеры адсорбции и десорбции, выполненные раздельно, системы вентиляции, вакуумирования и конденсации, кассеты с активированным углем, установленные в камеры, отличающаяся тем, что количество адсорбционных камер определяется количеством источников выбросов, кассеты с активированным углем выполнены взаимозаменяемыми в виде параллелепипедов с двумя перфорированными вертикальными параллельно расположенными и остальными заглушенными стенками, адсорбционная камера выполнена в виде прямоугольной вертикальной шахты с открытыми торцами, расположенными сверху и снизу, двумя заглушенными, расположенными напротив друг друга боковыми поверхностями, снабженной патрубками подачи загрязненного и отвода очищенного вентиляционного воздуха, коллекторами и устройством опускания кассет, разделенной горизонтальными стенками кассет на зоны, причем патрубок подачи расположен на боковой поверхности нижней зоны, патрубок отвода - на боковой поверхности верхней зоны, коллекторы соединяют смежные зоны, образуя единый воздуховод, проходящий горизонтально через каждую из кассет, кассеты установлены одна на другой внутри шахты с возможностью их опускания, а камера десорбции вынесена за пределы цеха в отдельное помещение, выполнена герметичной, совмещенной с системой конденсации и сообщенной с системой вакуумирования.

Отличительными признаками предлагаемой адсорбционной установки рекуперации растворителей являются определение количества адсорбционных камер количеством источников выбросов, выполнение кассет с активированным углем взаимозаменяемыми в виде параллелепипедов с двумя перфорированными вертикальными параллельно расположенными и остальными заглушенными стенками, выполнение адсорбционной камеры в виде прямоугольной вертикальной шахты с открытыми торцами, расположенными сверху и снизу, двумя заглушенными, расположенными напротив друг друга боковыми поверхностями, снабженной патрубками подачи загрязненного и отвода очищенного вентиляционного воздуха, коллекторами и устройством опускания кассет, разделенной горизонтальными стенками кассет, установленными одна на другой внутри шахты с возможностью их опускания, на зоны, расположение патрубка подачи на боковой поверхности нижней зоны, патрубка отвода - на боковой поверхности верхней зоны, соединение смежных зон коллекторами с образованием единого воздуховода, проходящего горизонтально через каждую из кассет, вынесение камеры десорбции за пределы цеха в отдельное помещение, выполнение камеры десорбции герметичной, совмещенной с системой конденсации и сообщенной с системой вакуумирования.

Благодаря этому обеспечивается возможность сокращения затрат на реализацию процесса непрерывной адсорбционной рекуперации растворителей нескольких локальных источников.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами. На фиг.1 представлена схема камеры адсорбции; на фиг.2 - схема камеры десорбции; на фиг.3 - схема кассеты с активированным углем.

Камера адсорбции (фиг.1) включает раму 1, патрубки подачи 2 загрязненного и отвода 3 очищенного вентиляционного воздуха, коллекторы 4, угольные кассеты 5, устройство опускания 6, вентили подачи 7 сжатого воздуха и отвода 8 воздуха из устройства опускания.

Рама 1, выполненная в виде вертикальной шахты, установлена вертикально. Патрубок подачи 2 загрязненного воздуха сообщен с зонтом локального отсоса, патрубок отвода 3 очищенного воздуха сообщен с вытяжным вентилятором. На платформе 9 устройства опускания 6 кассет 5 установлены упоры 10, в нижней части рамы 1 - фиксаторы 11, а в верхней части рамы на открытом ее торце установлен раструб 12.

Камера десорбции 13 (фиг.2) выполнена теплоизолированной, снабжена крышкой 14, перфорированной перегородкой 15, днищем 16, совмещена с конденсатором 17, вентилями 18, 19 соединена с охлаждаемым сборником конденсата 20 и вакуумным насосом 21. Для управления процессом десорбции камера 13 снабжена вакуумметром 22 и термометром 23.

Кассета (фиг.3) с активированным углем, имеющая форму параллелепипеда включает раму 24 из уголка, закрепленную винтами крышку 25, направляющие 26, уплотнительные прокладки 27, 28. Две боковые стороны кассеты 29, 30, расположенные напротив друг друга, выполнены перфорированными, две другие 31, 32 и днище 33 - заглушены стальными листами. В боковых стенках 31, 32 в верхней части расположены по два отверстия 34. Для исключения высыпания угля из кассеты и усиления коротких верхних ребер кассеты они изнутри усилены неравнополочным уголком, для уменьшения трения между подвижными поверхностями в качестве уплотнительного материала использован войлок. В днище 33 выполнено несколько небольших отверстий 35, а в нижней части направляющих 26 - по отверстию 36 под фиксатор 11.

Адсорбционная установка рекуперации растворителей работает следующим образом.

Подлежащий очистке вентиляционный воздух через патрубок подачи 2 подается в первую по ходу воздуха угольную кассету, затем через коллектор 4 - в следующую кассету, установленную на первой, и так далее до верхней кассеты. Очищенный воздух из верхней кассеты через патрубок 3 вентилятором выбрасывается в атмосферу или помещение.

Исключение прорыва воздуха между кассетами и разделение шахты камеры адсорбции на зоны осуществляется горизонтальными стенками кассеты, снабженных уплотнениями.

По мере насыщения активированного угля первая по ходу воздуха кассета должна быть изъята из камеры адсорбции. Для этого в рабочее пространство устройства опускания кассет 6 через вентиль 7 подают сжатый воздух и, обеспечивая заданное давление (в зависимости от площади платформы 0,1-0,3 МПа), “подвешивают” кассеты в шахте адсорбционной камеры. Освободив фиксатор 11, открывают вентиль 8. Все кассеты под действием силы тяжести перемещаются вниз до срабатывания фиксатора при подходе следующей кассеты.

На освободившееся место электроталью сверху устанавливается кассета с регенерированным углем. Для правильной ориентации кассеты при подаче ее в шахту в верхней части камеры адсорбции выполнен раструб 12. Электроталь снабжена траверсой, а в кассете предусмотрены отверстия для строповочных крючьев траверсы. Процесс адсорбции продолжается. Кассета с насыщенным углем опускается платформой 9 в нижнее положение, выкатывается из под шахты и транспортируется па регенерацию в камеру десорбции.

После установки в камеру десорбции 13 (фиг.2) кассеты с насыщенным углем и герметизации камеры крышкой 14, включается вакуумный насос 21. При достижении в камере остаточного давления 10-15 кПа, вакуумный насос отключается, в камеру десорбции подается перегретый пар с температурой 200°С, а в сборник и конденсатор - противотоком хладагент.

Первые порции пара, контактируя с холодным углем, конденсируются и стекают через отверстия в днище кассеты 13, перфорированной перегородке 15 и днище 16 в сборник 20.

По окончании процесса десорбции подача пара прекращается, конденсат сливается из сборника, включается вакуумный насос, внутренний объем камеры десорбции вакуумируется. При вакуумировании происходит испарение, образовавшейся в угле влаги, то есть сушка, и охлаждение угля за счет испарения влаги. По завершении процесса, вакуумный насос отключают, камеру разгерметизируют, кассету с углем извлекают из камеры, а на ее место устанавливают следующую кассету с насыщенным углем.

Кассета с регенерированным углем охлаждается в результате выдержки при ожидании окончания процесса адсорбции и транспортировки к установке адсорбции. Охлаждение, в случае необходимости, может быть завершено в установке адсорбции очищенным вентиляционным воздухом.

Основные характеристики адсорбционной установки регенерации растворителей

Камера адсорбции

Габаритные размеры, мм:

Высота 3000

Длина 1000

Ширина 1000

Поперечное сечение шахты, мм:

Длина 1000

Ширина 500

Кассеты с углем

Габаритные размеры, мм:

Длина 1000

Ширина 500

Высота 500

Масса кассеты - 195 кг

Масса угля в кассете - 150 кг

Остаточное давление в камере десорбции, кПа:

перед процессом 10-30

после процесса 10-15

Расход охлаждающей воды - 0,2 т/ч

Производительность кассеты по бензину - 20 кг.

Продолжительность работы кассеты в зависимости от концентрации бензина в очищаемом воздухе - 16-48 ч.

Время десорбции - 2 ч.

При перемещении сверху вниз каждая из кассет попадает в зону с более высокой концентрацией. Кроме того, при перемещении кассеты из зоны в зону, направление подачи загрязненного воздуха каждый раз меняется на противоположное. Это способствует более полному насыщению угля, увеличению длительности цикла адсорбции и сокращению количества циклов десорбции.

Выполнение камеры адсорбции с минимальными размерами (на одну кассету) и исключение периодического охлаждения ее, то есть осуществление цикла адсорбции по двухфазной схеме (адсорбция-десорбция), исключая фазы сушки и охлаждения, позволяют значительно сократить затраты на процесс десорбции. Выполнение камеры герметичной, совмещенной с системой конденсации и соединенной с системой вакуумирования позволяет значительно сократить длительность процесса десорбции, повысить эффективность конденсации, способствует процессу сушки угля и его частичному охлаждению. Малая длительность процесса десорбции при увеличенном времени адсорбции позволяет одной камере десорбции обслуживать несколько камер адсорбции, а все работы по обслуживанию камер в течение смены выполнять одному рабочему.

Вынесение камеры десорбции в отдельное помещение позволяет самую опасную операцию рекуперации - десорбцию осуществлять не в основном цехе, имеющем более высокую категорию опасности помещения, и упростить конструкцию камеры десорбции. Перечисленные отличительные признаки предлагаемого технического решения дают возможность значительно сократить затраты на реализацию процесса непрерывной адсорбционной рекуперации растворителей нескольких источников.

Предлагаемая конструкция адсорбционной установки рекуперации растворителей планируется внедрить на ОАО “Нижнекамскшина” (г. Нижнекамск) при производстве автомобильных шин.

Формула изобретения

Адсорбционная установка рекуперации растворителей, включающая камеры адсорбции и десорбции, выполненные раздельно, системы вентиляции, вакуумирования и конденсации, кассеты с активированным углем, установленные в камеры, отличающаяся тем, что количество адсорбционных камер определяется количеством источников выбросов, кассеты с активированным углем выполнены взаимозаменяемыми в виде параллелепипедов с двумя перфорированными вертикальными параллельно расположенными и остальными заглушенными стенками, адсорбционная камера выполнена в виде прямоугольной вертикальной шахты с открытыми торцами, расположенными сверху и снизу, двумя заглушенными, расположенными напротив друг друга боковыми поверхностями, снабженной патрубками подачи загрязненного и отвода очищенного вентиляционного воздуха, коллекторами и устройством опускания кассет, разделенной горизонтальными стенками кассет на зоны, причем патрубок подачи расположен на боковой поверхности нижней зоны, патрубок отвода - на боковой поверхности верхней зоны, коллекторы соединяют смежные зоны, образуя единый воздуховод, проходящий горизонтально через каждую из кассет, кассеты установлены одна на другой внутри шахты с возможностью их опускания, а камера десорбции вынесена за пределы цеха в отдельное помещение, выполнена герметичной, совмещенной с системой конденсации и сообщенной с системой вакуумирования.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3