Способ разделения газового потока на отдельные компоненты или фракции

Изобретение относится к процессам разделения многокомпонентных газовых потоков на отдельные компоненты или фракции при помощи адсорбентов и может быть использовано в нефтяной, газовой, нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической и других отраслях промышленности. Способ разделения газового потока на отдельные компоненты или фракции включает реализацию двухстадийного процесса короткоцикловой безнагревной адсорбции в стационарном слое адсорбента, при этом исходный газовый поток разделяют на N отдельных компонентов или фракций, характеризуемых коэффициентом аффинности по адсорбционному сродству к адсорбенту, наименее сорбируемый отдельный компонент или фракция имеют коэффициент аффинности а1=1, а остальные сорбируемые отдельные компоненты или фракции имеют последовательно возрастающие коэффициенты аффинности по мере возрастания адсорбционного сродства к адсорбенту аNN-1>...>а21=1, последовательно направляя его под высоким давлением в адсорбера N-1 блока адсорбер-десорбер и очищая от наименее сорбируемых компонентов или отдельных фракций. Изобретение решает задачу разработки эффективного способа разделения газового потока на отдельные компоненты или фракции на основе принципа короткоцикловой адсорбции, обеспечивающего энерго- и ресурсосбережение. 20 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к процессам разделения многокомпонентных газовых потоков на отдельные компоненты или фракции при помощи адсорбентов и может быть использовано в нефтяной, газовой, нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической и других отраслях промышленности.

Адсорбционный способ очистки и разделения многокомпонентных газовых потоков широко применяют в промышленности. Наиболее часто такой процесс реализуют в системе адсорберов-десорберов со стационарным слоем адсорбента в режиме «температурные качели», когда процесс осуществляют по крайней мере в двух попеременно работающих аппаратах: стадию адсорбции – при умеренно низких температурах в адсорбере, а стадию десорбции – в десорбере, где адсорбент сначала нагревают до температуры десорбции, затем проводят непосредственно процесс десорбции тем или иным известным способом, после чего адсорбент охлаждают до температуры адсорбции (Кельцев Н.В. Основы адсорбционной техники. М.: Химия, 1976, 511 с.).

Известен, например, способ осушки и очистки этановой фракции от сернистых соединений и углекислого газа, включающий адсорбцию примесей цеолитом под давлением с последующими регенерацией и охлаждением цеолита с помощью газа регенерации и охлаждения, при этом в качестве газа регенерации и охлаждения используют метановую фракцию, в качестве цеолита – цеолит СаА, регенерацию которого осуществляют при температуре 210-230°С и давлении на 1-3 кг/см2 ниже давления адсорбции, а насыщенный газ регенерации цеолита подают на всас компрессора магистрали товарного газа (патент на изобретение RU 2221626 С1, МПК B01D53/02, B01D53/26, заявлен 15.08.2002, опубл. 20.01.2004).

Недостатками данного изобретения являются:

1) существенные энергозатраты для нагрева газа регенерации;

2) увеличение капитальных и эксплуатационных затрат, вызванное повышением объема загружаемого адсорбента и, соответственно, металлоемкости адсорберов из-за снижения адсорбционной активности цеолита СаА на стадии адсорбции по причине низкой, не обеспечивающей высокое качество, температуры регенерации (210-230oС);

3) снижение качества товарного газа при подаче содержащего десорбированные сернистые соединения и углекислый газ газа регенерации в магистраль товарного газа.

Известен способ осушки и очистки углеводородных газов, реализуемый на адсорбционной установке, включающей входной сепаратор, дроссель, нагреватель газа регенерации, охладитель газа регенерации, сепаратор газа регенерации, фильтр осушенного газа, адсорберы, соединенные в коллекторную схему для работы в режимах осушки газа, регенерации адсорбента, охлаждения адсорбента с возвратом газов регенерации и охлаждения на осушку, в которой газы регенерации и охлаждения подаются в один и тот же адсорбер соответственно снизу и сверху последовательно за время, равное времени осушки сырого газа в другом адсорбере, и отводятся из адсорбера в линию подачи газа на охладитель и сепаратор газа регенерации (патент на полезную модель RU 128514 U1, МПК B01D53/04, заявлена 07.11.2012, опубл. 27.05.2013).

Недостатками данной полезной модели являются:

1) значительные энергозатраты для нагрева газа регенерации и капитальные затраты на многочисленное оборудование, приводящие к чрезмерному увеличению себестоимости осушки и очистки углеводородных газов;

2) усложняющее технологическую схему и управление технологическим процессом использование нагревателя, охладителя и сепаратора газа регенерации;

3) не позволяющая оптимизировать сорбционный процесс по каждому компоненту реализуемая в адсорбере совместная адсорбция всех извлекаемых компонентов;

4) равенство времени адсорбции и времени совместных регенерации и охлаждения адсорбента, приводящее к переходу стадии регенерации из непрерывного процесса в периодический вследствие необходимости в прекращении или переводе в экономически нецелесообразный режим циркуляции нагрева газа регенерации и перемещении его по коммуникациям установки во время подачи в десорбер газа охлаждения;

5) невозможность раздельного извлечения компонентов из углеводородного газа.

Известен способ адсорбционного разделения жидкой или газовой смеси компонентов, основанный на принципе гиперсорбции и непрерывном противоточном контактировании адсорбента с восходящим потоком жидкости или газа последовательно в адсорбционной и хроматографической секциях, при этом в промежуточном сечении адсорбционной секции слой движущегося адсорбента и в промежуточном сечении хроматографической секции восходящий поток жидкости или газа разделяют на два потока, образуя две зоны противоточного контактирования, причем один из потоков адсорбента и восходящего потока жидкости или газа контактируют в зоне ввода исходной смеси, другой поток адсорбента и восходящего потока жидкости или газа – в зоне вывода промежуточной фракции, что позволяет разделять исходную смесь на три продукта в одном аппарате (патент на изобретение RU 2098168 С1, МПК B01D53/06, заявлен 14.06.1996, опубл. 10.12.1997).

Недостатками данного изобретения являются:

1) ограниченность разделения исходной смеси компонентов только тремя продуктами в виде достаточно чистых отдельных компонентов или фракций;

2) истирание адсорбента с выносом образующейся при этом пыли вместе с продуктами, покидающими аппарат с легкой и промежуточной фракциями, требующее установки на этих потоках дополнительных фильтров;

3) необходимость достаточно большой высоты слоя адсорбента для формирования хроматографической секции.

Рядом преимуществ обладают процессы, реализуемые в стационарном слое адсорбента в режиме «качели давления», когда процесс осуществляют в двух попеременно работающих аппаратах: стадию адсорбции – при умеренно низких температурах под высоким давлением в адсорбере, а стадию десорбции – в десорбере путем сброса избыточного давления при температуре стадии адсорбции и регенерации адсорбента за счет смещения фазового равновесия в системе адсорбент-адсорбат.

Известен способ адсорбционного разделения газовой смеси посредством процесса адсорбции в одном или нескольких параллельно работающих адсорберах при переменном давлении и использовании вакуума, причем подлежащую разделению газовую смесь перед подачей в процесс адсорбции при переменном давлении и с использованием вакуума сжимают посредством по меньшей мере одного компрессора до давления адсорбции, а регенерацию адсорбера или адсорберов осуществляют посредством по меньшей мере одного вакуумного насоса, при этом в те моменты времени, когда газовую смесь не подают в процесс адсорбции при переменном давлении и с использованием вакуума, сжатую газовую смесь по меньшей мере временно и/или по меньшей мере частично подают на промежуточное накопление и/или направляют потребителю и/или в то время, когда не осуществляют регенерацию адсорбера посредством вакуумного насоса или по меньшей мере одного из вакуумных насосов, вакуумный насос или по меньшей мере один из вакуумных насосов, не являющихся необходимыми для регенерации, по меньшей мере временно используют для другого применения (патент на изобретение RU 2579448 С2, МПК B01D53/53, заявлен 05.10.2011, опубл. 10.04.2016).

Недостатками данного изобретения являются:

1) периодичность реализации способа;

2) использование неочищенного продукта при подаче сжатой газовой смеси по меньшей мере временно и/или по меньшей мере частично на промежуточное накопление и/или направлении потребителю;

3) вызванная периодичностью и высокой отходностью невозможность использования способа в промышленных масштабах.

Известен также способ короткоцикловой адсорбции, в котором один адсорбционный слой находится в рабочем режиме, при котором адсорбат адсорбируется из сырьевой газовой смеси, проходя через данный слой, в то время как другой адсорбционный слой находится в регенерационном режиме, при котором адсорбированный адсорбат десорбируют из данного слоя, и указанные слои чередуют между режимами, при этом время, требуемое для завершения рабочего режима, определяют из общего количества адсорбата в сырьевой газовой смеси, вводимой в слой в ходе указанного режима, концентрацию адсорбата в сырьевой газовой смеси измеряют в течение указанного рабочего режима, и время, требуемое для завершения действующего рабочего режима, прогнозируют на основании указанной измеренной концентрации, и по меньшей мере один технологический параметр регенерационного режима модифицируют в ответ на изменения в указанном спрогнозированном времени, посредством чего регенерационный режим завершается в то же время, что и параллельный рабочий режим, в частности, таким образом можно выделить диоксид углерода из воздуха (заявка на патент RU 2009115012 А, МПК B01D53/02, заявлена 20.04.2009, опубл. 27.10.2010).

Недостатками данного изобретения являются:

1) ограниченность четкого выделения из сырьевой газовой смеси только одним компонентом;

2) необходимость использования дополнительного технологического процесса, например, ректификации, для разделения десорбированных адсорбатов при их извлечении из сырьевой газовой смеси, существенно снижающая экономическую эффективность способа;

3) неверное представление о зависимости времени рабочего режима от общего количества адсорбатов в сырьевой газовой смеси, подаваемой в адсорбционный слой в течение указанного рабочего режима, определяемом с учетом различного сродства адсорбента к разным адсорбатам и пропорционально не общему количеству адсорбатов, а времени отработки адсорбционного слоя наименее сорбируемым компонентом.

Известен также способ разделения многокомпонентной парогазовой смеси с ее одновременной осушкой, который осуществляют в цикле, при этом парогазовую смесь, поступившую в адсорбционную емкость, выдерживают в течение времени, необходимого для достижения заданного перепада парциальных давлений целевого продукта вне и внутри полых сферических частиц, стенки которых выполнены из селективно-проницаемого материала по отношению к целевому продукту, например из алюмосиликатного стекла, одновременно происходит осушка и сорбция сопутствующего продукта гигроскопичным материалом гранул, например γ-оксидом алюминия (γ-Аl2О3), поглощающим пары жидкости, затем осуществляют десорбцию целевого и сопутствующего продуктов, после которой цикл повторяют (патент на изобретение RU 2508156 С2, МПК B01D53/02, заявлен 03.05.2012, опубл. 27.02.2014). Недостатками данного изобретения являются:

1) снижение качества разделения из-за использования в адсорбере двух слоев различных адсорбентов, извлекающих различные компоненты из исходной многокомпонентной парогазовой смеси, не позволяющего сбалансировано извлекать целевой компонент, влагу и сопутствующие продукты при колебании состава исходной многокомпонентной парогазовой смеси по указанным компонентам;

2) загрязнение влагой и сопутствующими продуктами целевого компонента из-за использования в адсорбере двух слоев различных адсорбентов, извлекающих различные компоненты из исходной многокомпонентной парогазовой смеси, приводящего к смешению между собой десорбируемых продуктов в ходе регенерации адсорбента.

Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в разработке эффективного способа разделения газового потока на отдельные компоненты или фракции на основе принципа короткоцикловой адсорбции, обеспечивающего энерго- и ресурсосбережение.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе разделения газового потока на отдельные компоненты или фракции, включающем реализацию двухстадийного процесса короткоцикловой безнагревной адсорбции в стационарном слое адсорбента по крайней мере в двух адиабатических периодически переключаемых аппаратах: проведение стадии адсорбции извлекаемых отдельных компонентов или фракций при высоком давлении в адсорбере и стадии десорбции извлекаемых отдельных компонентов или фракций при низком давлении в десорбере, исходный газовый поток разделяют на N отдельных компонентов или фракций, характеризуемых коэффициентом аффинности по адсорбционному сродству к адсорбенту, при этом наименее сорбируемый отдельный компонент или фракция имеют коэффициент аффинности а1=1, а остальные сорбируемые компоненты или фракции имеют последовательно возрастающие коэффициенты аффинности по мере увеличения адсорбционного сродства к адсорбенту аNN-1>...>а21=1, двухстадийный процесс короткоцикловой безнагревной адсорбции в стационарном слое адсорбента реализуют в последовательной системе из N-1 блока адсорбер-десорбер, исходный газовый поток вводят под высоким давлением в адсорбер первого блока адсорбер-десорбер и очищают наименее сорбируемый отдельный компонент или фракцию с коэффициентом аффинности а1=1, адсорбируя остальные отдельные компоненты или фракции, имеющие последовательно возрастающие коэффициенты аффинности от а2 до аN, при переключении адсорбера первого блока адсорбер-десорбер со стадии адсорбции на стадию десорбции осуществляют сброс давления до давления, близкого к атмосферному, и из десорбера отводят десорбированные отдельные компоненты или фракции с последовательно возрастающими коэффициентами аффинности от а2 до аN для дальнейшего компримирования до давления адсорбции и подачи в качестве очищаемого газового потока в адсорбер второго блока адсорбер-десорбер, где очищают менее сорбируемый отдельный компонент или фракцию с коэффициентом аффинности а2, адсорбируя остальные отдельные компоненты или фракции, имеющие последовательно возрастающие коэффициенты аффинности от а3 до аN, при переключении адсорбера второго блока адсорбер-десорбер со стадии адсорбции на стадию десорбции выполняют сброс давления до давления, близкого к атмосферному, и из десорбера отводят десорбированные отдельные компоненты или фракции с последовательно возрастающими коэффициентами аффинности от а3 до аN для дальнейшего компримирования до давления адсорбции и подачи в качестве очищаемого газового потока в адсорбер третьего блока адсорбер-десорбер, далее эту последовательность операций повторяют от блока к блоку, при этом из адсорбера каждого i-го блока адсорбер-десорбер отводят i-й отдельный компонент или фракцию, а десорбированные отдельные компоненты или фракции из десорбера каждого i-го блока адсорбер-десорбер становятся очищаемым газовым потоком, вводимым в адсорбер (i+1)-го блока адсорбер-десорбер.

В качестве исходного газового потока можно использовать природный углеводородный газ, попутный углеводородный газ или отходящие газы нефтепереработки, газохимии или нефтехимии.

Целесообразно очищаемый газовый поток пропускать через слой адсорбента в адсорберах снизу вверх, а десорбированные отдельные компоненты или фракции отводить из десорбера снизу: при этом обеспечивается противоток газовых потоков на стадиях адсорбции и десорбции, что позволяет на стадии десорбции наиболее насыщенный десорбатом газовый поток отводить из нижней части слоя адсорбента, обеспечивая тем самым оптимальный режим десорбции. Кроме того, нижний отвод потока десорбированного газа при сбросе давления на стадии десорбции препятствует локальному псевдоожижению слоя и истиранию при этом частиц адсорбента.

Целесообразно в качестве адсорбента использовать цеолиты, силикагели, оксид алюминия, активированные угли, углеродные наноструктуры, органические полимеры, при этом адсорбент, загружаемый в адсорбер и десорбер каждого i-го блока адсорбер-десорбер, подбирается из условия наибольшей разницы между коэффициентами аффинности двух отдельных компонентов, формирующих границу разделения очищаемого газового потока, поступающего в данный блок, что позволяет для каждого блока адсорбер-десорбер подбирать оптимальный с позиций селективности адсорбционного разделения вид адсорбента.

Целесообразно заполнять адсорберы и десорберы каждого i-го блока адсорбер-десорбер адсорбентом, имеющим повышенную селективность по отношению к отдельным компонентам или фракциям от i+1 до N, что интенсифицирует сорбцию и повышает динамическую активность адсорбента по сумме извлекаемых отдельных компонентов или фракций в каждом адсорбере и опосредовано позволяет уменьшить загрузку адсорбента в i-й блок адсорбер-десорбер и металлоемкость аппаратов этого блока.

Целесообразно обеспечивать высоту слоя адсорбента в адсорберах и десорберах каждого из i блоков адсорбер-десорбер равной не менее 10 длин зоны массопередачи для соответствующего сорбируемого в этом блоке (i+1)-го отдельного компонента или фракции, поскольку при этом достигается достаточно высокая динамическая активность адсорбента.

Необходимо слой адсорбента в адсорберах и десорберах размещать на уложенном на колосниковую решетку слое инертной насадки при переходе от штуцеров к слою адсорбента для выравнивания скорости потока газа, а сверху слоя адсорбента, размещаемого в адсорберах и десорберах, укладывать слой инертной насадки для поджимания слоя адсорбента и предотвращения его псевдоожижения при сбросе давления на стадии десорбции. При этом в качестве инертной насадки необходимо использовать керамические кольца или шары.

Целесообразно проводить переключение адсорбера i-го блока адсорбер-десорбер со стадии адсорбции на стадию десорбции при достижении концентрации (i+1)-го отдельного компонента или фракции в выходящем из адсорбера i-го блока адсорбер-десорбер очищенном газовом потоке равной допустимой проскоковой величине, что обеспечит необходимую глубину очистки газового потока от данного отдельного компонента или фракции. Определение допустимой проскоковой величины концентрации (i+1)-го отдельного компонента или фракции в выходящем из адсорбера i-го блока адсорбер-десорбер очищенном газовом потоке осуществляется при помощи поточного анализатора, при этом переключение адсорбера i-го блока адсорбер-десорбер со стадии адсорбции на стадию десорбции и наоборот выполняют при помощи четырехходовых кранов по сигналу поточного анализатора.

Целесообразно также для каждого (N-1)-го блока адсорбер-десорбер обеспечить рекуперативный теплообмен между покидающим десорбер потоком десорбированного отдельного компонента или фракции и поступающим в адсорбер очищаемым газовым потоком, поскольку, несмотря на формальную изотермичность стадий адсорбции и десорбции, на стадии адсорбции будет происходить нежелательный разогрев очищаемого газового потока и адсорбента за счет выделения теплоты адсорбции, а на стадии десорбции будет происходить нежелательное охлаждение десорбированных отдельных компонентов или фракций и адсорбента за счет поглощения теплоты десорбции и наличия эффекта дросселирования при снижении давления в десорбере.

Целесообразно часть очищенного газового потока с коэффициентом аффинности а1=1 дросселировать и направлять в десорберы после сброса давления в них до давления, близкого к атмосферному для продувки адсорбента, что снизит парциальное давление десорбируемых отдельных компонентов или фракций, интенсифицирует их десорбцию и приведет к увеличению динамической активности адсорбентов на стадии адсорбции и уменьшению их загрузки в аппараты. Газовый поток после продувки адсорбента используют в качестве топливного газа для внутренних нужд предприятия или компримируют и смешивают с исходным разделяемым газовым потоком для повышения глубины отбора отдельных компонентов или фракций, попавших в продувающий газовый поток в процессе десорбции. При этом объем дросселируемого и направляемого в десорберы после сброса давления в них до давления, близкого к атмосферному для продувки адсорбента очищенного газового потока необходимо обеспечивать не менее удвоенного объема соответствующего десорбера для достаточно полного вытеснения десорбированных отдельных компонентов или фракций из десорбера.

Заявленное изобретение может быть реализовано на установке разделения газового потока, представленной на фиг. 1, где проиллюстрировано разделение исходного газового потока на четыре составляющих компонента с различными коэффициентами аффинности в трех блоках адсорбер-десорбер.

Установка разделения газового потока включает следующие позиции:

1, 3, 5 – адсорбер;

2, 4, 6 – десорбер;

7-12 – четырехходовой кран;

13-15 – поточный анализатор;

16-21 – дросселирующий клапан;

22-23 – компрессор;

24-30 – трубопровод.

Способ разделения газового потока на отдельные компоненты или фракции реализуется на установке разделения газового потока следующим образом.

Исходный газовый поток, содержащий компоненты С1, С2, С3, С4 с различными коэффициентами аффинности а1=1 <а2< а3< а4, соответственно, подают под давлением в диапазоне от 1 до 10 МПа при температуре окружающей среды по трубопроводу 24 через четырехходовой кран 7 в адсорбер 1 блока адсорбер-десорбер 1 с закрытым дросселирующим клапаном 17 и пропускают снизу вверх через слой селективного адсорбента, извлекающего наиболее сорбируемые компоненты С2, С3, С4 с последовательно возрастающими коэффициентами аффинности а2< а3< а4, а очищенный газовый поток, содержащий компонент С1 с коэффициентом аффинности а1=1, отводят с верха адсорбера 1 блока адсорбер-десорбер 1 через четырехходовой кран 8 и по трубопроводу 25 после поточного анализатора 13, фиксирующего концентрацию компонента С2, направляют потребителю. В это время десорбер 2 блока адсорбер-десорбер 1 находится на стадии регенерации адсорбента за счет того, что при температуре окружающей среды и открытом дросселирующем клапане 16 давление снижается до давления, близкого к атмосферному, а десорбированные компоненты С2, С3 и С4 с последовательно возрастающими коэффициентами аффинности а2< а3< а4, соответственно, компримируют компрессором 22 до давления в диапазоне от 1 до 4 МПа и по трубопроводу 28 подают в блок адсорбер-десорбер 2.

Десорбированные компоненты С2, С3, С4 с последовательно возрастающими коэффициентами аффинности а2< а3< а4, соответственно, из десорбера 2 блока адсорбер-десорбер 1 направляют под давлением в диапазоне от 1 до 4 МПа при температуре окружающей среды по трубопроводу 28 через четырехходовой кран 9 в адсорбер 3 блока адсорбер-десорбер 2 с закрытым дросселирующим клапаном 19 и пропускают снизу вверх через слой селективного адсорбента, извлекающего наиболее сорбируемые компоненты С3 и С4 с последовательно возрастающими коэффициентами аффинности а3< а4, соответственно, а очищенный газовый поток, содержащий компонент С2 с коэффициентом аффинности а2, отводят с верха адсорбера 3 блока адсорбер-десорбер 2 через четырехходовой кран 10 и по трубопроводу 26 после поточного анализатора 14, фиксирующего концентрацию компонента С3, отправляют потребителю. При этом одновременно десорбер 4 блока адсорбер-десорбер 2 находится на стадии регенерации адсорбента за счет того, что при температуре окружающей среды и открытом дросселирующем клапане 18 давление снижается до давления, близкого к атмосферному, а десорбированные компоненты С3 и С4 с последовательно возрастающими коэффициентами аффинности а34, соответственно, компримируют компрессором 23 до давления в диапазоне от 1 до 4 МПа и по трубопроводу 29 подают в блок адсорбер-десорбер 3.

Десорбированные компоненты С3 и С4 с последовательно возрастающими коэффициентами аффинности а3< а4, соответственно, из десорбера 4 блока адсорбер-десорбер 2 направляют под давлением в диапазоне от 1 до 4 МПа при температуре окружающей среды по трубопроводу 29 через четырехходовой кран 11 в адсорбер 5 блока адсорбер-десорбер 3 с закрытым дросселирующим клапаном 21 и пропускают снизу вверх через слой селективного адсорбента, извлекающего наиболее сорбируемый компонент С4 с коэффициентом аффинности а4, а очищенный газовый поток, содержащий компонент С3 с коэффициентом аффинности а3, отводят с верха адсорбера 5 блока адсорбер-десорбер 3 через четырехходовой кран 12 и по трубопроводу 27 после поточного анализатора 15, фиксирующего концентрацию компонента С4, отправляют потребителю. При этом одновременно десорбер 6 блока адсорбер-десорбер 3 находится на стадии регенерации адсорбента за счет того, что при температуре окружающей среды и открытом дросселирующем клапане 20 давление снижается до давления, близкого к атмосферному, а десорбированный компонент С4 поступает потребителю по трубопроводу 30.

Когда на поточном анализаторе 13 фиксируется концентрация компонента С2 в очищенном газовом потоке, содержащем компонент С1 с коэффициентом аффинности а1=1, соответствующая допустимой проскоковой концентрации компонента С2, обеспечивающей полноту его извлечения из очищаемого газового потока, при помощи четырехходовых кранов 7 и 8 осуществляется переключение адсорбера 1 блока адсорбер-десорбер 1 на стадию десорбции, при этом закрытый дросселирующий клапан 17 открывается, и десорбера 2 блока адсорбер-десорбер 1 на стадию адсорбции, при этом открытый дросселирующий клапан 16 закрывается.

Когда на поточном анализаторе 14 фиксируется концентрация компонента С3 в очищенном газовом потоке, содержащем компонент С2 с коэффициентом аффинности а2, соответствующая допустимой проскоковой концентрации компонента С3, обеспечивающей полноту его извлечения из очищаемого газового потока, при помощи четырехходовых кранов 9 и 10 осуществляется переключение адсорбера 3 блока адсорбер-десорбер 2 на стадию десорбции, при этом закрытый дросселирующий клапан 19 открывается, и десорбера 4 блока адсорбер-десорбер 2 на стадию адсорбции, при этом открытый дросселирующий клапан 18 закрывается.

Когда на поточном анализаторе 15 фиксируется концентрация компонента С4 в очищенном газовом потоке, содержащем компонент С3 с коэффициентом аффинности а3, соответствующая допустимой проскоковой концентрации компонента С4, обеспечивающей полноту его извлечения из очищаемого газового потока, при помощи четырехходовых кранов 11 и 12 осуществляется переключение адсорбера 5 блока адсорбер-десорбер 3 на стадию десорбции, при этом закрытый дросселирующий клапан 21 открывается, и десорбера 6 блока адсорбер-десорбер 3 на стадию адсорбции, при этом открытый дросселирующий клапан 22 закрывается.

Возможность реализации заявляемого изобретения подтверждается следующими примерами.

Пример 1. Оценка сорбируемости компонентов смеси по коэффициентам аффинности. В таблице 1 приведены коэффициенты аффинности характерных газовых компонентов для цеолитных и угольных адсорбентов, рассчитанные по отношению к метану (Кельцев Н.В. Основы адсорбционной техники. М.: Химия, 1976, с.158).

Таблица 1

Адсорбируемый компонент Коэффициенты аффинности для адсорбентов
Цеолиты Активированные угли
Метан 1,00 1,00
Этан 1,25 1,12
Пропан 1,69 1,45
н-Бутан 2,16 1,73
н-Пентан 2,38 2,1
Сероводород 1,75 0,75
Вода 1,88 -
Диоксид углерода 1,72 1,52

Таким образом, коэффициент аффинности является объективным критерием, который может быть положен в основу способа адсорбционного разделения газового потока на отдельные компоненты или фракции.

Пример 2. Обоснование эквивалентности системы блоков адсорбер-десорбер принципу гиперсорбции. Исходный поток природного газа в количестве 0,5 млрд. нм3/год (60 тыс. нм3/ч), содержащий 90 об.% метана, 4 об.% этана, 4 об.% пропана и 2 об.% н-бутана, находящийся под давлением 6 МПа, необходимо подвергнуть разделению перед транспортировкой метана в качестве топливного газа по магистральному трубопроводу с покомпонентным извлечением более тяжелых углеводородов в качестве сырья нефтехимического завода. Для реализации этой задачи необходимо разработать гиперсорбционную установку, аналогичную приведенной на фигуре 1, с тремя блоками адсорбер-десорбер, на первом из которых метан очищают от более тяжелых углеводородов, а на остальных двух блоках адсорбер-десорбер разделяют покомпонентно скомпримированные в диапазоне от 1 до 4 МПа десорбированные компоненты первого блока адсорбер-десорбер. При этом в адсорбере второго блока адсорбер-десорбер адсорбируют смесь пропана и н-бутана, а этан выводят под давлением потребителю. Десорбированные компоненты второго блока адсорбер-десорбер компримируют и подают в адсорбер третьего блока адсорбер-десорбер, где адсорбируется н-бутан. К потребителю для последующей переработки с верха адсорбера третьего блока адсорбер-десорбер отправляют пропан, а с низа десорбера третьего блока адсорбер-десорбер – н-бутан.

Пример 3. Для условий примера 2 оценивается коэффициент разделения К веществ в заполненных цеолитами адсорберах первого, второго и третьего блоков адсорбер-десорбер по уравнению (Кельцев Н.В. Основы адсорбционной техники. М.: Химия, 1976, с.158):

lgК= - 0,23 + 4,76*(1-z),

где z – отношение коэффициентов аффинности хуже и лучше сорбирующихся веществ.

С учетом данных таблицы 1 расчеты показывают, что в адсорбере первого блока адсорбер-десорбер коэффициент разделения К1 для системы с границей деления «метан-этан» равен:

К= 10(- 0,23 + 4,76*(1-1/1,25))=5,3;

при этом по пропану и н-бутану соответственно:

К= 10(- 0,23 + 4,76*(1-1/1,69))=51,7;

К= 10(- 0,23 + 4,76*(1-1/2,16))=212,0;

в адсорбере второго блока адсорбер-десорбер с границей деления «этан-пропан» коэффициент разделения К2 равен:

К= 10(- 0,23 + 4,76*(1-1,25/1,69))=10,2;

при этом по н-бутану:

К= 10(- 0,23 + 4,76*(1-1,25/2,16))=59,6;

а в адсорбере третьего блока адсорбер-десорбер с границей деления «пропан-н-бутан» коэффициент разделения К3 равен:

К3= 10(- 0,23 + 4,76*(1-1,69/2,16))=6,4.

Полученные значения коэффициентов разделения К1, К2 и К3 свидетельствуют о высокой эффективности адсорбционного разделения во всех трех блоках адсорбер-десорбер стадии адсорбции: адсорбируемые целевые компоненты извлекаются в 5-200 раз более интенсивно, чем побочные компоненты.

Пример 4. Для условий примера 2 оцениваются размеры основных аппаратов установки. При расходе исходного газового потока в рабочих условиях 1000 м3/ч (60 тыс. нм3/ч) и допустимой скорости 0,07 м/с (Кельцев Н.В. Основы адсорбционной техники. М.: Химия, 1976, с.175) диаметры адсорбера и десорбера первого блока адсорбер-десорбер составят 2,25 м. Высота слоя адсорбента, определяемая из условий сорбции из исходного газового потока этана, пропана и н-бутана в количестве 1100 кг/ч при динамической активности адсорбента 10 мас.% и продолжительности стадий адсорбции и десорбции по 2 мин, составит 1,2 м с загрузкой 9,6 м3 адсорбента в оба аппарата.

Аналогичный расчет аппаратов второго блока адсорбер-десорбер, в который поступает скомпримированные до 4,0 МПа 6000 нм3/ч десорбированные компоненты первого блока адсорбер-десорбер, 11035 кг/ч или 150 м3/ч в рабочих условиях, показывает, что адсорбер, где сорбируется 7800 кг/ч пропана и н-бутана, имеет диаметр 0,9 м при высоте слоя адсорбента 6 м, такие же размеры имеет десорбер, а суммарная загрузка адсорбента в адсорбер и десорбер второго блока адсорбер-десорбер составляет 7 м3.

Аналогичный расчет аппаратов третьего блока адсорбер-десорбер, в который поступает скомпримированные до 4,0 МПа 3600 нм3/ч десорбированные компоненты второго блока адсорбер-десорбер, 7800 кг/ч или 60 м3/ч в рабочих условиях, показывает, что адсорбер, где сорбируется 3100 кг/ч н-бутана, имеет диаметр 0,55 м при высоте слоя адсорбента 10 м, такие же размеры имеет десорбер, а суммарная загрузка адсорбента в адсорбер и десорбер третьего блока адсорбер-десорбер составляет 2,4 м3.

В целом загрузка адсорбента в аппараты трех блоков короткоцикловой установки составляет 19 м3. Для сравнения: реализация аналогичного процесса разделения исходного газового потока, содержащего компоненты С1, С2, С3, С4, на установке со стационарным слоем адсорбента и термической регенерацией адсорбента по принципу «температурные качели» с переключением аппаратов со стадии адсорбции на стадию десорбции через 12 часов потребует увеличения суммарной загрузки адсорбента в адсорберы-десорберы до 6840 м3, при этом придется задействовать несколько параллельно работающих установок, что усложнит работу обслуживающего персонала и увеличит его численность, а также возникнет необходимость установки таких дополнительных дорогостоящих аппаратов, как печи и теплообменники.

Пример 5. Для условий примера 4 оценивается приемлемость высоты слоя адсорбента с позиций эффективности процесса адсорбции. Особенность адсорбционных процессов в стационарном слое адсорбента заключается в том, что непосредственно акт адсорбции реализуется на небольшом участке слоя – длине зоны массопередачи L0, который перемещается по высоте слоя адсорбента L от места ввода исходного газового потока в адсорбер до места вывода очищенного газового потока из слоя адсорбента. Эффективная рабочая активность адсорбента по извлекаемому компоненту aP до момента проскока извлекаемого компонента в очищаемый продукт составляет часть от потенциальной активности адсорбента a0 и зависит от соотношения L/L0. Например, при L/L0 = 1, 2, 5, 10 и 20 величина рабочей активности aP составляет соответственно 0, 50, 90, 96 и 97 % от потенциальной активности a0. При сорбции этана, пропана и н-бутана цеолитами длины зоны массопередачи L0 имеют величину около 19, 8 и 4 см, соответственно (Кельцев Н.В. Основы адсорбционной техники. М.: Химия, 1976, с.239), следовательно, при расчетной высоте слоев адсорбента в первом блоке адсорбер-десорбер 2,25 м, во втором блоке адсорбер-десорбер – 6 м и в третьем блоке адсорбер-десорбер – 10 м соотношение L/L0 по блокам составит 12, 75 и 250, соответственно, что обеспечивает высокую эффективность процесса адсорбции, при этом во втором и третьем блоках адсорбер-десорбер рабочая активность адсорбента практически приближается к потенциальной.

Таким образом, заявленное изобретение обеспечивает реализацию энерго- и ресурсосберегающего эффективного способа разделения газового потока на отдельные компоненты или фракции на основе принципа короткоцикловой адсорбции, эквивалентного гиперсорбции.

1. Способ разделения газового потока на отдельные компоненты или фракции, включающий реализацию двухстадийного процесса короткоцикловой безнагревной адсорбции в стационарном слое адсорбента по крайней мере в двух адиабатических периодически переключаемых аппаратах: проведение стадии адсорбции извлекаемых отдельных компонентов или фракций при высоком давлении в адсорбере и стадии десорбции извлекаемых отдельных компонентов или фракций при низком давлении в десорбере, отличающийся тем, что исходный газовый поток разделяют на N отдельных компонентов или фракций, характеризуемых коэффициентом аффинности по адсорбционному сродству к адсорбенту, при этом наименее сорбируемый отдельный компонент или фракция имеют коэффициент аффинности a1=1, а остальные сорбируемые компоненты или фракции имеют последовательно возрастающие коэффициенты аффинности по мере увеличения адсорбционного сродства к адсорбенту aN>aN-1>…>а2>a1=1, двухстадийный процесс короткоцикловой безнагревной адсорбции в стационарном слое адсорбента реализуют в последовательной системе из N-1 блока адсорбер-десорбер, исходный газовый поток вводят под высоким давлением в адсорбер первого блока адсорбер-десорбер и очищают наименее сорбируемый отдельный компонент или фракцию с коэффициентом аффинности а1=1, адсорбируя остальные отдельные компоненты или фракции, имеющие последовательно возрастающие коэффициенты аффинности от а2 до aN, при переключении адсорбера первого блока адсорбер-десорбер со стадии адсорбции на стадию десорбции осуществляют сброс давления до давления, близкого к атмосферному, и из десорбера отводят десорбированные отдельные компоненты или фракции с последовательно возрастающими коэффициентами аффинности от а2 до aN для дальнейшего компримирования до давления адсорбции и подачи в качестве очищаемого газового потока в адсорбер второго блока адсорбер-десорбер, где очищают менее сорбируемый отдельный компонент или фракцию с коэффициентом аффинности а2, адсорбируя остальные отдельные компоненты или фракции, имеющие последовательно возрастающие коэффициенты аффинности от а3 до aN, при переключении адсорбера второго блока адсорбер-десорбер со стадии адсорбции на стадию десорбции выполняют сброс давления до близкого к атмосферному и из десорбера отводят десорбированные отдельные компоненты или фракции с последовательно возрастающими коэффициентами аффинности от а3 до aN для дальнейшего компримирования до давления адсорбции и подачи в качестве очищаемого газового потока в адсорбер третьего блока адсорбер-десорбер, далее эту последовательность операций повторяют от блока к блоку, при этом из адсорбера каждого i-го блока адсорбер-десорбер отводят i-й отдельный компонент или фракцию, а десорбированные отдельные компоненты или фракции из десорбера каждого i-го блока адсорбер-десорбер становятся очищаемым газовым потоком, вводимым в адсорбер (i+1)-го блока адсорбер-десорбер.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве исходного газового потока используют природный углеводородный газ.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве исходного газового потока используют попутный углеводородный газ.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве исходного газового потока используют отходящие газы нефтепереработки, газохимии или нефтехимии.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что очищаемый газовый поток пропускают через слой адсорбента в адсорберах снизу вверх.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что десорбированные отдельные компоненты или фракции отводят из десорбера снизу.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве адсорбента используют цеолиты, силикагели, оксид алюминия, активированные угли, углеродные наноструктуры, органические полимеры.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что адсорбент, загружаемый в адсорбер и десорбер каждого i-го блока адсорбер-десорбер, подбирают из условия наибольшей разницы между коэффициентами аффинности двух отдельных компонентов, формирующих границу разделения очищаемого газового потока, поступающего в данный блок.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что адсорберы и десорберы каждого i-го блока адсорбер-десорбер заполняют адсорбентом, имеющим повышенную селективность по отношению к отдельным компонентам или фракциям от i+1 до N.

10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что высоту слоя адсорбента в адсорберах и десорберах каждого i-го блока адсорбер-десорбер обеспечивают равной не менее 10 длин зоны массопередачи для соответствующего сорбируемого в этом блоке (i+1)-го отдельного компонента или фракции.

11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что слой адсорбента размещают в адсорберах и десорберах на уложенном на колосниковую решетку слое инертной насадки.

12. Способ по п. 10, отличающийся тем, что сверху слоя адсорбента, размещаемого в адсорберах и десорберах, укладывают слой инертной насадки.

13. Способ по пп. 11 и 12, отличающийся тем, что в качестве инертной насадки используют керамические кольца или шары.

14. Способ по п. 1, отличающийся тем, что переключение адсорбера i-го блока адсорбер-десорбер со стадии адсорбции на стадию десорбции производят при достижении концентрации (i+1)-го отдельного компонента или фракции в выходящем из адсорбера i-го блока адсорбер-десорбер очищенном газовом потоке, равной допустимой проскоковой величине.

15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что определение допустимой проскоковой величины концентрации (i+1)-го отдельного компонента или фракции в выходящем из адсорбера i-го блока адсорбер-десорбер очищенном газовом потоке осуществляют при помощи поточного анализатора.

16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что переключение адсорбера i-го блока адсорбер-десорбер со стадии адсорбции на стадию десорбции и наоборот выполняют при помощи четырехходовых кранов по сигналу поточного анализатора.

17. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для каждого (N-1)-го блоков адсорбер-десорбер обеспечивают рекуперативный теплообмен между покидающим десорбер потоком десорбированного отдельного компонента или фракции и поступающим в адсорбер очищаемым газовым потоком.

18. Способ по п. 1, отличающийся тем, что часть очищенного газового потока с коэффициентом аффинности a1=1 дросселируют и направляют в десорберы после сброса давления в них до давления, близкого к атмосферному для продувки адсорбента.

19. Способ по п. 18, отличающийся тем, что газовый поток после продувки адсорбента используют в качестве топливного газа для внутренних нужд предприятия.

20. Способ по п. 18, отличающийся тем, что газовый поток после продувки адсорбента компримируют и смешивают с исходным разделяемым газовым потоком.

21. Способ по п. 18, отличающийся тем, что объем дросселируемого и направляемого в десорберы после сброса давления в них до давления, близкого к атмосферному для продувки адсорбента очищенного газового потока, обеспечивают не менее удвоенного объема соответствующего десорбера.



 

Похожие патенты:

Изобретение раскрывает установку паровой конверсии сернистого углеводородного газа, которая оснащена линией ввода сырьевого газа и линией вывода конвертированного газа с рекуперационным устройством, включает также нагреватель и конвертор, при этом установка оборудована узлом адсорбционного обессеривания, состоящим, по меньшей мере, из двух переключаемых адсорберов, по меньшей мере один из которых, находящийся в режиме регенерации адсорбента, соединен с линией вывода конвертированного газа в дефлегматор, установленный в качестве рекуперационного устройства и оснащенный линией вывода подготовленного газа, а остальные адсорберы, находящиеся в режиме адсорбции, установлены на линии ввода сырьевого газа, кроме того, установка оснащена блоком подготовки воды, соединенным линией подачи подготовленной воды с линией подачи сырьевого газа после адсорбера и оснащенным линиями ввода воды, подачи дегазированного водного конденсата из дефлегматора и вывода солевого концентрата, при этом нагреватель установлен на линии подачи парогазовой смеси из дефлегматора в конвертор.

Изобретение относится к осушке и/или очистке газов в химической, металлургической или других областях народного хозяйства. Насадочный абсорбер осушки газа содержит корпус с патрубками подвода газа, отвода осушенного газа, подвода и отвода абсорбента и расположенные в корпусе входную сепарационную секцию, массообменную абсорбционную насадочную секцию и выходную фильтрующую секцию.

Изобретение относится к способу производства галобутилкаучуков, а именно к способу сушки влажной крошки этих каучуков. Техническим результатом является повышение эффективности сушки каучука без снижения его качества.

Способ и установка очистки природного газа от диоксида углерода и сероводорода с выделением указанных примесей в качестве новых видов сырьевых потоков могут быть использованы в газоперерабатывающей промышленности.

Изобретение может быть использовано в пивоваренной и масложировой промышленности при использовании кизельгуровых фильтров. Для автоматического управления процессом термической регенерации кизельгура по измеренным параметрам расходов и мощностей в ходе процесса по программно-логическому алгоритму, заложенному в микропроцессор, осуществляют оперативное управление технологическими параметрами с учетом накладываемых на них двухсторонних ограничений.

Изобретение относится к нефтегазохимической промышленности и предназначено для очистки природного газа, попутного нефтяного газа, отходящих газов после сжигания топлива в печах, котлах, двигателях внутреннего сгорания большой мощности (судовых, дизельных электростанций) и других газов.

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к способам переработки тяжелых нефтей и/или природных битумов. Способ переработки тяжелой нефти и/или природного битума включает разделение сырья на дистиллят и остаточные фракции путем подачи нагретого до 360°С сырья в испаритель под давлением и распыливания его через форсунку по направлению снизу вверх.

Способ разделения компонентов в системе получения полимеров, включающий разделение потока продуктов полимеризации на газовый поток и поток полимеров, при этом газовый поток содержит этан и непрореагировавший этилен, дистилляцию газового потока с получением потока легких углеводородов, содержащего этан и непрореагировавший этилен, приведение потока легких углеводородов в контакт с системой абсорбирующих растворителей, при этом по меньшей мере часть непрореагировавшего этилена из потока легких углеводородов поглощается системой абсорбирующих растворителей, и извлечение потока отработанных газов из системы абсорбирующих растворителей, при этом поток отработанных газов содержит этан, водород или их комбинации.

Изобретение относится к технике проведения тепло- и массообменных процессов, а именно испарению жидких сред в режиме кипения, и может быть использовано в разных отраслях промышленности в различных тепло- и массообменных аппаратах.

Изобретение относится к отделению диоксида углерода от газового потока. Заявлены способ отделения диоксида углерода (CO2) от газового потока и устройство отделения диоксида углерода (CO2) от потока, содержащего CO2.

Предложены системы и способы обнаружения проскока аммиака. В одном из примеров выхлопная система содержит два датчика NOx и использует изменяющиеся отклики этих датчиков NOx для присвоения выходного сигнала датчика NOx на выхлопной трубе уровням NOx и NH3 в ней. Система включает в себя счетчик обнаружения проскока аммиака с амплитудно-частотными характеристиками, который определяет вероятность проскока NOx и NH3 по измеренным показаниям датчиков, которые далее обрабатываются контроллером для регулировки одного или более параметров на основании упомянутого присвоения и изменений выходного сигнала датчика. Изобретение позволяет обнаружить проскок NH3 в режиме реального времени с высокой чувствительностью обнаружения, без вклада NOx из подаваемого газа. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в процессах очистки дымовых газов от вредных примесей, например, для полной утилизации дымовых газов теплогенераторов, работающих на бессернистом топливе (природном газе). Классификатор для разделения очищенных дымовых газов на азот и углекислый газ представляет собой корпус, снабженный газовыми патрубками для входа очищенного газа, выхода азота, выхода углекислого газа и штуцерами для подачи промывочной воды и удаления карбонизированной воды, внутри которого снизу–вверх поочередно расположены поддон, камера углекислого газа с каплеотбойником, отделенная горизонтальной перегородкой с круглыми газовыми отверстиями, приемная камера, ступени улавливания углекислого газа, представляющие собой горизонтальные перфорированные перегородки с шелевыми и круглыми отверстиями, покрытые слоем гранулированного доменного шлака высотой h, и азотная камера с разбрызгивателем. При этом ступени улавливания углекислого газа соединены с камерой углекислого газа вертикальными опускными трубами, заглушенными на входе в азотную камеру глушками. Участки опускных труб, проходящие через слои гранулированного шлака, снабжены по всему периметру щелевыми отверстиями высотой меньше h. В горизонтальной перегородке, отделяющей приемную камеру от камеры углекислого газа, устроены сливные клапаны, каждый из которых состоит из сливного отверстия в горизонтальной перегородке, решетчатого каркаса, прикрепленного к ней, и размещенного в каркасе поплавкового клапана. Изобретение обеспечивает повышение производительности установки. 4 ил.

Изобретение относится к оборудованию для проведения адсорбционных процессов в системе газ (пар) - адсорбент. Это достигается тем, что в кольцевом адсорбере, содержащем цилиндрический корпус с крышкой и днищем, выполненными эллиптической формы, причем в крышке смонтированы загрузочный и смотровой люки, причем загрузочный люк соединен с бункером-компенсатором, расположенном в крышке, а штуцер для подачи исходной смеси, сушильного и охлаждающего воздуха расположен в нижней части корпуса, в которой закреплены опоры для базы под внешний и внутренний перфорированные цилиндры, причем выгрузка отработанного адсорбента осуществляется через разгрузочный люк, установленный в нижней части корпуса, который закреплен в, по меньшей мере, трех установочных лапах, а штуцер для отвода паров и конденсата при десорбции и для подачи воды расположен в днище, в котором закреплен штуцер для отвода очищенного газа и отработанного воздуха и для подачи водяного пара, причем он закреплен через коллектор, имеющий два канала, причем в одном из которых расположена заслонка для процесса десорбции, с барботером, барботер выполнен тороидальной формы по всей высоте перфорированных цилиндров, а штуцер для предохранительного клапана установлен в верхней части корпуса, а процесс адсорбции и десорбции протекает при следующих оптимальных соотношениях составляющих аппарат элементов: коэффициент перфорации тороидальной поверхности барботера лежит в оптимальном интервале величин: К=0,5…0,9; отношение высоты Н цилиндрической части корпуса к его диаметру D находится в оптимальном соотношении величин: H/D=2,0…2,5; отношение высоты Н цилиндрической части корпуса к толщине S его стенки находится в оптимальном соотношении величин: H/S=580…875, при этом адсорбент выполнен по форме в виде шариков, а также сплошных или полых цилиндров, зерен произвольной поверхности, получающейся в процессе его изготовления, а также в виде коротких отрезков тонкостенных трубок или колец равного размера по высоте и диаметру: 8, 12, 25 мм. Изобретение позволяет повысить степень очистки газового потока от целевого компонента за счет увеличения площади контакта адсорбента с целевым компонентом. 10 ил.

Изобретение относится к оборудованию для проведения адсорбционных процессов улавливания тумана различных кислот, например в сернокислотной насадочной колонне. Это достигается тем, что в фильтре с зернистым адсорбентом, содержащим корпус, входной и выходной патрубки и элементы со взвешенными слоями адсорбента, в корпусе размещено по крайней мере два элемента со взвешенными слоями адсорбента, установленные параллельно по ходу газового потока, а каждый элемент выполнен в виде заполненных адсорбентом перфорированных опорных решеток, разделенных наклонными в сторону днища корпуса перегородками, причем оросители установлены над каждым слоем адсорбента и связаны между собой единой трубой, а в днище корпуса расположен канал для удаления шлама, а на перфорированных опорных решетках установлен вибратор. Изобретение позволяет повысить степень очистки газового потока от целевого компонента и пыли за счет увеличения площади контакта адсорбента с целевым компонентом. 6 ил.

Изобретение относится к технике, предназначенной для сухой очистки газов от пыли, и может быть использовано в строительной, огнеупорной, металлургической и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах очистки вентиляционных выбросов. Насыпной фильтр с системой регенерации состоит из цилиндрического корпуса, входного штуцера для ввода запыленного потока, выходного штуцера для выхода очищенного газа, двухслойной фильтровальной кассеты, состоящей из двух слоев с различным размером гранул фильтрующего материала: первого слоя по ходу потока с размером гранул 3-6 мм, второго слоя с размером гранул 1-3 мм, разделенных перфорированной перегородкой, ограниченных снизу перфорированным дном, поделенным на две открывающиеся вниз секции и закрепляющихся с помощью удерживающих раздвижных полок на подвижном валу с помощью подвижных опор; блока перфорированных продувочных трубок, укрепленных на тяге для подъема и опускания блока перфорированных продувочных трубок; патрубков для засыпки нового фильтрующего материала. Изобретение обеспечивает проведение комбинированной очистки от пыли различных фракций и токсичных газов, повышение эффективности очистки от пыли, возможность работы с запыленными потоками с высокой концентрацией твердой фазы. 1 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающему сектору производства для использования при промысловой подготовке углеводородного газа, включая сопутствующий нефтяной и природный газ, к транспорту. Сущность изобретения заключается в предупреждении гидратообразования на молекулярном уровне при транспортировании по трубопроводу (шлейфам) и снижении фактической концентрации влаги в потоке углеводородного газа. Подготовка (переработка) исходного углеводородного газа включает прямое воздействие на присутствующие в нем водосодержащие молекулы введением в поток газа предлагаемого углеводородного фракционного состава (УФС), выкипающего в интервале 25-360°С, с потенциалом водонерастворимого ингибитора гидратообразования, в пределах 2-90/98-10 по массе к присутствующим водосодержащим молекулам в потоке углеводородного газа и выведение из него жидкости для разделения на углеводородную и водную фазы, с направлением последней в промстоки, а углеводородной фазы на вторичное использование. Изобретение позволяет снизить расход используемого водорастворимого летучего органического ингибитора гидратообразования. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к способам разделения газовых смесей, содержащих водород и диоксид углерода, с помощью гидридов металлов и может быть использовано в водородной энергетике, химической и пищевой промышленности. Исходную газообразную смесь подают в абсорбционный блок и фильтруют через засыпку порошка интерметаллического сплава, имеющего равновесное давление гидрирования меньшее, чем парциальное давление водорода в исходной смеси. Абсорбционный блок охлаждают для поддержания постоянной температуры. Одновременно с этим диоксид углерода отводят из абсорбционного блока. Для десорбции водорода температуру в абсорбционном блоке повышают. Изобретение позволяет снизить потери и повысить степень очистки водорода от примеси диоксида углерода. 1 ил.

Изобретение относится к композиции катализатора, пригодной для обработки выхлопного газа, содержащей: а) алюмосиликатный цеолитный материал, включающий в себя диоксид кремния и диоксид алюминия в каркасе СНА и имеющий соотношение оксида кремния и оксида алюминия (SAR) 10–25; b) 1-5 массовых процентов базового металла (ВM), считая на общую массу цеолитного материала, где указанный базовый металл расположен в указанном цеолитном материале в виде свободного и/или внекаркасного обмененного металла; с) щелочноземельный металл (в общем AM), расположенный в указанном цеолитном материале в виде свободного и/или внекаркасного обмененного металла, где ВМ и АМ присутствуют соответственно в мольном соотношении 15:1-1:1, причем диоксид алюминия содержит алюминий (Al), который является частью каркаса цеолита, и композиция катализатора имеет мольное соотношение (ВМ+АМ):Al 0,1-0,4, и AM представляет собой кальций. Изобретение также относится к каталитически активному слою из пористого оксида, каталитическому изделию для обработки выхлопного газа и способу восстановления NOx в выхлопном газе. Технический результат заключается в увеличении гидротермической стабильности материала. 4 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил., 2 табл., 5 пр.

Способ очистки газовых выбросов может быть использован на предприятиях металлургической, химической, нефтяной, коксохимической, теплоэнергетической отраслей промышленности. Способ включает облучение газовых выбросов ультрафиолетовым излучением электрического разряда в рабочем интервале длин волн со средней плотностью световой энергии 10-3-3⋅10-1 Дж/см2, при этом облучение проводят в присутствии озона и карбамида при температуре газовых выбросов 0°С - +250°С, причем озон получают путем облучения потока воздуха, подаваемого в камеру предварительного облучения, причем большие значения средней плотности световой энергии из указанного диапазона используют в камере предварительного облучения, а меньшие - непосредственно в газоходе установки, причем облучение газовых выбросов ультрафиолетовым излучением электрического разряда в газоходе проводят в спектральном диапазоне длин волн 290-360 нм, причем облучение газовых выбросов ультрафиолетовым излучением электрического разряда в камере предварительного облучения проводят в спектральном диапазоне длин волн 360-430 нм. Изобретение позволяет повысить степень очистки промышленных выбросов от токсичных ПАУ, в том числе бенз(а)пирена. 1 ил.

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, а именно к флотационному процессу разделения минеральных частиц любой крупности. Может быть также использовано для очистки сточных вод, в химической промышленности и других отраслях производства, где необходима аэрация жидкости. Устройство для аэрации жидкости содержит емкость аэрируемой жидкости, ограниченную перегородками, газовую емкость, открытую в сторону днища емкости аэрируемой жидкости, струенаправляющую насадку, размещенную в газовой емкости, патрубки для подвода жидкости, патрубки для подвода газа, патрубки для отвода газа. Дополнительно устройство содержит источник колебаний, соединенный с газовой емкостью и позволяющий создавать требуемую по технологии дисперсность исходных пузырьков газа. Емкость аэрируемой жидкости содержит не менее 3-х перегородок, образующих между собой камеры сепарации пузырьков газов. Изобретение обеспечивает получение любой, требуемой по технологии, дисперсности исходных пузырьков газа. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к процессам разделения многокомпонентных газовых потоков на отдельные компоненты или фракции при помощи адсорбентов и может быть использовано в нефтяной, газовой, нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической и других отраслях промышленности. Способ разделения газового потока на отдельные компоненты или фракции включает реализацию двухстадийного процесса короткоцикловой безнагревной адсорбции в стационарном слое адсорбента, при этом исходный газовый поток разделяют на N отдельных компонентов или фракций, характеризуемых коэффициентом аффинности по адсорбционному сродству к адсорбенту, наименее сорбируемый отдельный компонент или фракция имеют коэффициент аффинности а11, а остальные сорбируемые отдельные компоненты или фракции имеют последовательно возрастающие коэффициенты аффинности по мере возрастания адсорбционного сродства к адсорбенту аN>аN-1>...>а2>а11, последовательно направляя его под высоким давлением в адсорбера N-1 блока адсорбер-десорбер и очищая от наименее сорбируемых компонентов или отдельных фракций. Изобретение решает задачу разработки эффективного способа разделения газового потока на отдельные компоненты или фракции на основе принципа короткоцикловой адсорбции, обеспечивающего энерго- и ресурсосбережение. 20 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх