Вертикальный адсорбер с переменным внутренним объемом


B01D53/00 - Разделение (разделение твердых частиц мокрыми способами B03B,B03D; с помощью пневматических отсадочных машин или концентрационных столов B03B, другими сухими способами B07; магнитное или электростатическое отделение твердых материалов от твердых материалов или от текучей среды, разделение с помощью электрического поля, образованного высоким напряжением B03C; центрифуги, циклоны B04; прессы как таковые для выжимания жидкостей из веществ B30B 9/02; обработка воды C02F, например умягчение ионообменом C02F 1/42; расположение или установка фильтров в устройствах для кондиционирования, увлажнения воздуха, вентиляции F24F 13/28)

Владельцы патента RU 2677203:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" (RU)

Изобретение относится к способам разделения газовых смесей методом короткоцикловой безнагревной адсорбции. Поток разделяемой газовой смеси подвергают сжатию в компрессоре и последовательно циклически пропускают через слой адсорбента в двух параллельно соединенных адсорбционных колоннах, в которых циклически и последовательно организуют режимы повышения и понижения давления. Режимы повышения и понижения давления организуют с помощью синхронного переключения системы входных и выходных клапанов. В предлагаемом вертикальном адсорбере с переменным внутренним объемом установлена неподвижная перегородка с подвижной заслонкой в форме усеченного конуса. В режиме десорбции за счет уменьшения внутреннего объема адсорбционной колонны снижается нагрузка на насос. Изобретение обеспечивает повышение эффективности процесса регенерации адсорбента в режиме десорбции и снижение энергетических затрат. 4 ил.

 

Изобретение относится к способам разделения газовых смесей методом короткоцикловой безнагревной адсорбции. Поток разделяемой газовой смеси подвергают сжатию в компрессоре и последовательно циклически пропускают через слой адсорбента в двух параллельно соединенных адсорбционных колоннах, в которых циклически и последовательно организуют режимы повышения и понижения давления. Режимы повышения и понижения давления организуют с помощью синхронного переключения системы входных и выходных клапанов.

В технологии промышленной адсорбции газов и паров широкое применение нашли вертикальные адсорберы, внутренняя полость которых заполнена неподвижным слоем зернистого адсорбента. При этом адсорбент равномерно распределен по всей площади поперечного сечения аппарата.

Вертикальные адсорберы с неподвижным слоем адсорбента просты по конструкции. Они пригодны для осуществления процесса адсорбции в достаточно большом диапазоне давлений и расходов перерабатываемых газов. Их широко используют в технологии очистки и осушки углеводородных газов, таких как природные, нефтяные, газы пиролиза углеводородного сырья и др. Они также применяются для процессов очистки газов, например, от летучих растворителей, осушки воздуха, получения чистых инертных газов. В качестве поглотителей при осуществлении процесса адсорбции в зависимости от того, какой компонент поглощается из газовой смеси, чаще других применяют активный уголь, цеолиты, силикагели и активную окись алюминия.

Известна конструкция адсорбера, используемая для проведения адсорбционных процессов (патент РФ №2530112 опубликовано 10.10.2014 бюл. №28), который в своем составе содержит типовые элементы: вертикальный корпус, штуцер для входа перерабатываемого газа, установленный по оси верхнего днища корпуса, штуцер для выхода перерабатываемого газа, который установлен по оси нижнего эллиптического днища. В нижней части корпуса смонтировано опорное устройство, содержащее опорную решетку, опорное кольцо, приваренное к корпусу. В крышках смонтированы штуцеры для подачи исходной смеси с распределительной сеткой и для отвода компонентов при десорбции. Через входной штуцер в адсорбер подается разделяемый газ под давлением. При сбросе давления более сорбирующийся компонент сбрасывается из адсорбера через выходной штуцер в атмосферу.

Также известна конструкция адсорбера (патент РФ №2011937 опубликовано 30.04.1994), вертикальный цилиндрический корпус, верхнее и нижнее днища, полость для адсорбента, входные и выходные клапаны. Сжатый газ поступает в установку по трубопроводу через открытый электроуправляемый клапан, далее он поступает в адсорбер, который заполнен селективным адсорбентом. Газовый поток на очистку подается в нижнюю часть аппарата через входной клапан и далее проходит через распределительную сетку. Очищенный газовый поток выводится из адсорбера через выходной клапан. Десорбция осуществляется при пониженном давлении и закрытом входном клапане.

К недостаткам указанных конструкций вертикальных адсорберов следует отнести относительно высокие энергетические затраты на регенерацию адсорбента в режиме десорбции. Затраты связанны с тем, что в режиме десорбции разрежение происходит по всему внутреннему объему колонны, включая области, не заполненные адсорбентом, объем которых сравним с заполненным объемом. В режиме десорбции не заполненные адсорбентом внутренние области объема адсорбера вызывают дополнительную нагрузку на откачивающий насос, таким образом снижая качество условий регенерации за счет увеличения энергозатрат на работу откачивающего насоса и времени десорбции.

Наиболее близкой к заявленному изобретению является конструкция адсорбера (патент РФ №2530112 опубликовано 10.10.2014 бюл. №28) и принята за прототип.

Недостатками такого адсорбера является одинаковый внутренний объем колонны в режиме адсорбции и десорбции, что сказывается на энергетических затратах в режиме десорбции.

Технический результат - повышение эффективности процесса регенерации адсорбента в режиме десорбции и снижение энергетических затрат.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом вертикальном адсорбере с переменным внутренним объемом, состоящем из цилиндрического корпуса с верхней и нижней крышкой и расположенной внутри корпуса цилиндрической сетчатой емкостью, заполненным адсорбентом, с входным и выходными клапанами, установлена неподвижная перегородка с подвижной заслонкой в форме усеченного конуса с возвратно-поступательным движением. В режиме десорбции за счет уменьшения внутреннего объема адсорбционной колонны снижается нагрузка на насос.

Вертикальный адсорбер с переменным внутренним объемом предназначен для очистки бинарной смеси, состоящей из сорбирующегося компонента и несорбирующегося компонента.

На фиг. 1 изображен вертикальный адсорбер с переменным внутренним объемом работающий в режиме адсорбции.

На фиг. 2 изображен вертикальный адсорбер с переменным внутренним объемом работающий в режиме десорбции.

На фиг. 3 изображен поперечный разрез вертикального адсорбера с переменным внутренним объемом в области емкости с цеолитом.

На фиг. 4 изображен поперечный разрез вертикального адсорбера с переменным внутренним объемом в области пространства не заполненного адсорбентом.

Вертикальный адсорбер с переменным внутренним объемом включает в себя следующие компоненты: клапаны для выхода несорбирующегося компонента 1; неподвижные направляющие 2; подвижные заслонки в форме усеченного конуса 3; сетчатая цилиндрическая емкость заполненная адсорбентом 4; клапан для выхода сорбирующегося компонента 5; объем колонны незаполненный адсорбентом 6; входной клапан для бинарной смеси, состоящей из сорбирующегося компонента и несорбирующегося компонента 7; корпус адсорбционной колонны 8; неподвижные перегородки 9; отверстия для направляющих 10.

Вертикальный адсорбер с переменным внутренним объемом работает следующим образом, процесс очистки бинарной смеси включает в себя два последовательных режима: режим адсорбции и режим десорбции. В режиме адсорбции бинарная смесь при повышенном давлении поступает в корпус адсорбционной колонны 8 через входной клапан для бинарной смеси, состоящей из сорбирующегося компонента и несорбирующегося компонента 7, далее газовая смесь проходит через сетчатую цилиндрическую емкость заполненную адсорбентом 4, который под действием манометрического давления смеси адсорбирует на своей поверхности сорбирующейся компонент. Смесь, проходя через адсорбер, очищается, концентрация несорбирующегося компонента повышается, и очищенный газ выходит из корпуса адсорбционной колонны 8 через клапаны для выхода несорбирующегося компонента 1. При этом подвижные заслонки в форме усеченного конуса 3, с отверстиями для направляющих 10, закрепленные на неподвижных направляющих 2, под действием манометрического давления газового потока двигаются поступательно по нормали к неподвижной перегородке 9 в направлении от сетчатой цилиндрической емкости заполненной адсорбентом 4, обеспечивая тем самым открытое состояние заслонок. При этом клапан для выхода сорбирующегося компонента 5 закрыт.

В режиме десорбции происходит регенерация адсорбента за счет удаления сорбирующегося компонента при пониженном давлении, при этом закрываются клапаны для выхода несорбирующегося компонента 1 и клапан для бинарной смеси, состоящей из сорбирующегося компонента и несорбирующегося компонента 7, открывается клапан для выхода сорбирующегося компонента 5. Подвижные заслонки в форме усеченного конуса 3, с отверстиями для направляющих 10, закрепленные на неподвижных направляющих 2, под действием вакуумметрического давления, создаваемого откачивающим насосом через клапан для выхода сорбирующегося компонента 5, втягиваются по неподвижным направляющим 2 двигаясь возвратно по нормали к неподвижным перегородкам 9 в направлении к емкости с адсорбентом, и прижимаются к неподвижным перегородкам 9, закрепленным по торцам сетчатой цилиндрической емкости заполненной адсорбентом 4, тем самым происходит уменьшение внутреннего объема колонны, на величину объема колонны незаполненного адсорбентом 6. Часть объема колонны незаполненного адсорбентом 6 заштрихована на фиг. 2. В результате предложенного изменения конструкции, снижается нагрузка на откачивающий насос и повышается эффективность процесса регенерации адсорбента. Удаление сорбирующегося компонента происходит через клапан для выхода сорбирующегося компонента 5.

Затем процесс циклически повторяется.

Таким образом, в вертикальном адсорбер с переменным внутренним объемом, по сравнению с прототипом, в режиме десорбции объем колонны уменьшается, а в режиме адсорбции объем остается прежним.

Вертикальный адсорбер с переменным внутренним объемом, состоящий из цилиндрического корпуса с верхней и нижней крышкой и расположенной внутри корпуса цилиндрической сетчатой емкостью, заполненной адсорбентом, с входным и выходными клапанами, отличающийся тем, что внутри адсорбера между крышками корпуса и емкостью, заполненной адсорбентом, установлены заслонки в форме усеченного конуса с возвратно-поступательным движением.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу получения и очистки синтез-газа, содержащего CO, H2, CO2, CH4, H2O и N2. Способ включает стадии получения CO- и H2-содержащего потока синтез-газа из углеводородсодержащего сырья, отделения по меньшей мере CO2 от потока синтез-газа и криогенного выделения CO из потока синтез-газа.

Изобретение относится к технике производства азота из сжатого атмосферного воздуха и может быть использовано в системах производства азота и подачи чистых газов (азота и углекислоты) и их смесей для розлива напитков.

Адсорбер // 2673512
Изобретение относится к технике очистки газов адсорбентами, а именно к газоочистному оборудованию, и может найти применение в химической, металлургической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к области контакта частиц с текучей средой. Устройство, направляющее текучую среду 116 в радиальный реактор 110, содержит вертикально удлиненный трубчатый канал, продолжающийся вокруг окружности наружной стенки указанного радиального реактора 110, причем расстояние, измеренное от одной стороны указанного вертикально удлиненного трубчатого канала до противоположной стороны указанного удлиненного трубчатого канала вверху указанного удлиненного трубчатого канала, отличается от расстояния, измеренного внизу указанного вертикально удлиненного трубчатого канала, при этом указанный вертикально удлиненный трубчатый канал дополнительно содержит верхний участок со стояком 114, имеющий более широкое сечение, которое по меньшей мере такое же широкое, как и отверстие в указанном стояке.

Изобретение относится к области контакта частиц с текучей средой. Устройство, направляющее текучую среду 116 в радиальный реактор 110, содержит вертикально удлиненный трубчатый канал, продолжающийся вокруг окружности наружной стенки указанного радиального реактора 110, причем расстояние, измеренное от одной стороны указанного вертикально удлиненного трубчатого канала до противоположной стороны указанного удлиненного трубчатого канала вверху указанного удлиненного трубчатого канала, отличается от расстояния, измеренного внизу указанного вертикально удлиненного трубчатого канала, при этом указанный вертикально удлиненный трубчатый канал дополнительно содержит верхний участок со стояком 114, имеющий более широкое сечение, которое по меньшей мере такое же широкое, как и отверстие в указанном стояке.

Изобретение относится к поглотителю для удаления диоксида углерода из газовых смесей, способу его приготовления, а также к способу очистки газовых смесей от диоксида углерода.

Группа изобретений относится к геттерному устройству для сорбции водорода и монооксида углерода. Геттерное устройство содержит композицию порошков неиспаряемого геттерного сплава, которая содержит цирконий, ванадий, титан и алюминий.

Устройство для размещения в емкости сорбционного осушителя для текучей среды, причем в эту емкость может быть вставлен картридж для размещения сушильного агента, причем это устройство на одной торцевой стороне имеет по меньшей мере один выступ и/или по меньшей мере одно углубление, причем этот выступ и/или это углубление расположены на этой торцевой стороне не по центру.

Изобретение относится к концентратору кислорода для производства обогащенного кислородом газа, содержащему систему датчиков для количественного определения азота в кислородсодержащем газе, содержащем азот.

Изобретение относится к концентратору кислорода для производства обогащенного кислородом газа, содержащему систему датчиков для количественного определения азота в кислородсодержащем газе, содержащем азот.

Изобретение относится к установкам для опреснения морской воды и может быть использовано на морских судах для получения пресной воды. Опреснитель содержит теплоизолированную камеру 1, оснащенную патрубком 2 для подвода опресняемой воды, патрубком для отвода опресненной воды, нагревательным элементом 5, конденсатором.

Предлагается система обработки выхлопных газов. Система обработки выхлопных газов включает: первый катализатор окисления, предназначенный для окисления азотистых и/или углеводородных соединений в потоке выхлопных газов; первое дозирующее устройство, расположенное ниже по потоку относительно первого катализатора окисления и предназначенное для введения первой добавки в поток выхлопных газов; устройство первого катализатора восстановления, расположенное ниже по потоку относительно первого дозирующего устройства и предназначенное для восстановления оксидов азота в потоке выхлопных газов с использованием первой добавки; второй катализатор окисления, расположенный ниже по потоку относительно устройства первого катализатора восстановления, и предназначенный для окисления одного или нескольких соединений, представляющих собой оксид азота и не полностью окисленные углеродные соединения, в потоке выхлопных газов; улавливающий твердые частицы фильтр, расположенный ниже по потоку относительно катализатора окисления и предназначенный для захвата и окисления частиц сажи в потоке выхлопных газов; второе дозирующее устройство, расположенное ниже по потоку относительно улавливающего твердые частицы фильтра и предназначенное для введения второй добавки в поток выхлопных газов; и устройство второго катализатора восстановления, расположенное ниже по потоку относительно второго дозирующего устройства и предназначенное для восстановления оксидов азота в потоке выхлопных газов с использованием, по меньшей мере, одной из первой и второй добавок.

Изобретение относится к технологии сжижения газов. Система 1 сжижения природного газа включает в себя установку 2 понижения давления сырьевого газа, первый теплообменник 14 для нагревания с помощью теплообмена с хладагентом сырьевого газа, давление которого было понижено, нагревательное устройство 8 для нагревания сырьевого газа, который подается из первого теплообменника.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для очистки дымовых газов промышленных объектов, в которых присутствует выброс в атмосферу продуктов горения, в частности для улавливания из дымовых газов загрязняющих веществ, таких как NOx, SO2, СО, CO2, и твердых частиц.

Изобретение относится к установкам очистки сжиженных углеводородных газов от молекулярной серы, сероводорода и диоксида углерода и может быть использовано в газовой, нефтяной, нефтегазохимической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к композиции катализатора для обработки выхлопных газов, содержащей алюмосиликатное молекулярное сито, имеющее структуру AEI и молярное отношение кремнезема к глинозему от 20 до 30, и от 1 до 5 мас.% промотирующего металла, в расчете на общую массу материала молекулярного сита.

Изобретение относится к области обработки газов и может быть использовано на производстве мочевины. Для обработки потока газа, содержащего аммиак, осуществляют обработку потока газа в скруббере кислотой или кислой солью, способной захватывать группу аммония и образовывать соли аммиака.

Изобретение относится к катализатору очистки выхлопного газа, содержащему два или больше каталитических слоев покрытия на субстрате, в котором каждый каталитический слой покрытия содержит частицы катализатора, имеющие состав, отличающийся от прилежащего каталитического слоя покрытия.

Изобретение относится к выхлопным системам для двигателя внутреннего сгорания. Данная выхлопная система содержит фильтр для частиц, один или более катализаторов восстановления NОх и контур циркуляции выхлопных газов (ЦВГ) низкого давления для соединения выхлопной системы ниже по потоку от данного фильтра и одного или нескольких катализаторов восстановления NОх с впускным устройством двигателя.

Изобретение описывает каталитическую композицию для очистки выхлопного газа из двигателя внутреннего сгорания, которая содержит покрытие из пористого оксида, содержащее цеолит, частицы подложки из оксида тугоплавкого металла и металл платиновой группы на подложке из частиц оксида тугоплавкого металла, при этом более 90% частиц оксида тугоплавкого металла, поддерживающих PGM, имеют размер частиц более 1 мкм и d50 менее 40 микрон.

Предложен способ обновляемого высокоэффективного обессеривания с применением суспензионного слоя, включающий стадию, в которой десульфирующую суспензию смешивают с сероводородсодержащим газом для получения первой смеси, причем первую смесь пропускают снизу вверх в реакторе с суспензионным слоем, при этом контролируют, чтобы время выдержки первой смеси в реакторе с суспензионным слоем составляло 5-60 минут, чтобы позволить десульфирующей суспензии в достаточной степени вступить в контакт и в реакцию с сероводородсодержашим газом, при этом сероводородсодержащий газ выбран из группы, состоящей из биогаза, коксового газа, попутного нефтяного газа, природного газа, нефтехимического газа или любой их смеси; и стадию, в которой вторую смесь выпускают из верхней части по меньшей мере одного реактора с суспензионным слоем, причем вторую смесь подвергают разделению на газ и жидкость для получения очищенного газа и обогащенного раствора, причем очищенный газ подают в реактор с неподвижным слоем для проведения второго этапа обессеривания и для получения второго потока очищенного газа, при этом реактор с неподвижным слоем содержит десульфуратор, выбранный из группы, состоящей из аморфного оксид-гидроксида железа, оксида железа, гидроксида железа, оксида меди, оксида цинка и любой их смеси, и при этом скорость потока газа в реакторе с неподвижным слоем составляет от 1 до 20 м/с, а полученный обогащенный раствор подвергают однократному испарению, а затем реакции с кислородсодержащим газом для проведения регенерации. Указанным способом можно уменьшить содержание серы в сероводородсодержащем газе с 2,4-140 г/н⋅м3 до 50 м.д. или менее посредством использования суспензионного слоя, и в совокупности с неподвижным слоем можно дополнительно уменьшить содержание серы до менее чем 10 м.д. Данное изобретение обеспечивает высокоэффективное обессеривание посредством объединения суспензионного слоя с неподвижным слоем, соединенных последовательно. Данное изобретение имеет высокую эффективность регенерации, причем обедненный раствор может быть повторно использован в качестве десульфирующей суспензии, без образования вторичного загрязнения, что очень подходит для содействия развитию промышленности. 7 з.п. ф-лы, 1 ил., 8 пр.

Изобретение относится к способам разделения газовых смесей методом короткоцикловой безнагревной адсорбции. Поток разделяемой газовой смеси подвергают сжатию в компрессоре и последовательно циклически пропускают через слой адсорбента в двух параллельно соединенных адсорбционных колоннах, в которых циклически и последовательно организуют режимы повышения и понижения давления. Режимы повышения и понижения давления организуют с помощью синхронного переключения системы входных и выходных клапанов. В предлагаемом вертикальном адсорбере с переменным внутренним объемом установлена неподвижная перегородка с подвижной заслонкой в форме усеченного конуса. В режиме десорбции за счет уменьшения внутреннего объема адсорбционной колонны снижается нагрузка на насос. Изобретение обеспечивает повышение эффективности процесса регенерации адсорбента в режиме десорбции и снижение энергетических затрат. 4 ил.

Наверх