Способ очистки воздуха и устройство для его реализации

Способ очистки воздуха и устройство для его реализации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к очистке воздуха и может быть использовано в газовой, нефтяной, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Известны устройства для очистки и осушки воздуха, включающие два адсорбера, соединенных трубопроводами, которые связаны с клапанами, обеспечивающими переключение режимов их работы с режима осушки в режим регенерации по команде от системы управления клапанами (см. заявку Японии N 61-35891 В, МКИ B01D 53/26, 53/02 от 86.08.15; заявка ЕПВ N 0212101, МКИ B01D 53/04, 53/26 от 87.03.04; заявка ФРГ N 3514473, МКИ B01D 53/26 от 86.10.23).

Известно устройство для очистки и осушки сжатого воздуха (заявка ФРГ N 3304722, кл. B01D 53/26), содержащее два адсорбера, соединенных трубопроводами с установленными на них клапанами, которые обеспечивают поочередное переключение адсорберов с режима осушки в режим регенерации, дроссель с трубопроводом подачи осушенного газа при пониженном давлении в регенерируемый адсорбер и влагоотделитель с влагоотводящим клапаном, открывающимся согласно ритму переключения адсорберов.

Недостатком известного устройства является то, что выброс накопившегося конденсата происходит в окружающую среду, а также при высоком давлении, поэтому использование приведенного устройства невозможно при осушке, например, природного газа, где в конденсате могут содержаться компоненты, опасные для человеческого организма и вредно воздействующие на окружающую среду.

Известно устройство для осушки сжатого газа, в том числе и воздуха, включающее два адсорбера, соединенных трубопроводами, содержащими клапаны, обеспечивающие переключение адсорберов с режима осушки в режим регенерации, дроссель с трубопроводом подачи осушенного газа при пониженном давлении в регенерируемый адсорбер и влагоотделитель с влагоотводящим клапаном, в котором влагоотделитель разделен на два резервуара: резервуар высокого давления, в полости которого размещен обратный клапан, механически связанный с поплавковым устройством, и резервуар низкого давления с автономно управляемым влагоотводящим клапаном, снабженный предохранительным клапаном (патент РФ№2165786, МПК B01D 53/26).

Устройство работает следующим образом.

Влажный газ с конденсатом поступает в первичный конденсатосборник, где конденсат накапливается. Отделенный от конденсата влажный газ поступает в один из адсорберов, работающих поочередно: один в режиме осушки, другой в режиме регенерации. Переключение адсорберов с режима осушки в режим регенерации, по мере насыщения влагой, обеспечивается при помощи распределительных клапанов.

Для регенерации адсорбера используется часть осушенного газа, который при пониженном давлении, за счет дросселирования дросселем, пропускается через регенерируемый адсорбер. В режиме регенерации часть сухого газа подается в адсорбер в обратном направлении. Газ, проходя через внутреннюю полость адсорбера и слой адсорбента, насыщается влагой. Достигнув верхнего фланца корпуса, имеющего температуру, отличную от температуры газа, влажный газ конденсируется на внутренней поверхности фланца. Капли конденсата, стекая с поверхности фланца, попадают на верхние слои адсорбента, что приводит к переувлажнению, частичному засорению или растрескиванию поверхности гранул адсорбента.

Основным недостатком указанного адсорбера является то, что капли сконденсированной влаги, попадая на слой адсорбента, впитываются гранулами адсорбента, что приводит к ускоренному разрушению адсорбента и сокращению срока службы всего адсорбера в целом.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков и создание способа очистки воздуха, применение которого позволит исключить попадание капельной влаги на гранулы адсорбента.

Поставленная задача достигается тем, что в предложенном способе очистки воздуха, заключающемся в попеременном пропускании очищаемого воздуха через адсорбент, находящийся как минимум в двух адсорберах, при этом работу одного адсорбера осуществляют в режиме осушки, а работу второго адсорбера осуществляют в режиме регенерации, согласно изобретению режим регенерации одного из адсорберов осуществляют частью расхода воздуха, прошедшего осушку в другом адсорбере, при этом сухой воздух режима регенерации подают в регенерируемый адсорбер противотоком по отношению к потоку воздуха, подаваемого в этот же адсорбер в режиме осушки, причем на пути потока воздуха регенерации, в выходной части корпуса адсорбера, устанавливают профилированную шайбу-фильтр, при помощи которой образуют полость для сбора конденсата, при этом внутреннюю поверхность фланца со штуцером для подвода очищаемого воздуха в полость корпуса с адсорбентом выполняют профилированной, преимущественно конической, причем вершину конуса обращают к входному отверстию штуцера, при этом на указанной поверхности выполняют профилированные канавки в виде чередующихся колец различного диаметра.

Для реализации указанного способа предложено устройство, которое согласно изобретению содержит как минимум два адсорбера с адсорбентом, соединенных между собой системой трубопроводов, при этом каждый адсорбер содержит корпус, преимущественно выполненный в виде полого цилиндра, профилированные фланцы со штуцерами, установленные с обоих торцев корпуса для подвода и отвода осушаемого воздуха, продольные ребра, установленные внутри корпуса, клапаны с системой управления, обеспечивающие переключение адсорберов с режима осушки в режим регенерации, дроссель с трубопроводом подачи осушенного воздуха при пониженном давлении в регенерируемый адсорбер и основной кондесатосборник с влагоотводящим клапаном, при этом в системе трубопроводов установлен дополнительный конденсатосборник, а как минимум в одном адсорбере, предпочтительно в обоих, перед фланцем со штуцером для подвода воздуха в полость адсорбера, установлена профилированная шайба-фильтр, образующая полость для конденсата, причем указанная полость соединена с полостью дополнительного конденсатосборника.

В варианте исполнения внутренняя поверхность фланца со штуцером для подвода воздуха в полость адсорбера выполнена профилированной, предпочтительно конической, причем вершина конуса обращена к входному отверстию штуцера, при этом на указанной поверхности выполнены профилированные канавки в виде чередующихся колец различного диаметра.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 показана принципиальная схема блока осушки воздуха, на фиг.2 - продольный разрез адсорбера.

Устройство для реализации предложенного способа состоит из адсорберов 1 и 2, основного конденсатоборника 3, распределительных клапанов 4 и 5, предназначенных для периодического переключения адсорберов, по мере насыщения влагой, с режима осушки в режим регенерации; дросселей 6 и 7 с трубопроводами подачи осушенного воздуха низкого давления в регенерируемый адсорбер, дополнительного конденсатосборника 8.

Адсорбер 1 содержит корпус 9, преимущественно выполненный в виде полого цилиндра, профилированные фланцы 10 и 11 со штуцерами 12 и 13 соответственно, установленные с обоих торцев корпуса 9 для подвода и отвода осушаемого воздуха. Внутри корпуса 1 установлены продольные ребра 14. Перед фланцем 10 со штуцером 12 для подвода воздуха в полость адсорбера установлена профилированная шайба-фильтр 15, образующая полость 16 для конденсата, причем указанная полость 16 соединена с полостью дополнительного конденсатосборника 8.

Предложенный способ при помощи указанного устройства может быть реализован следующим образом.

Влажный воздух с конденсатом подают в основной конденсатосборник 3, где конденсат накапливается. Отделенный от конденсата влажный воздух подают в один из адсорберов 1 или 2, работающих поочередно: один в режиме осушки, другой в режиме регенерации.

Переключение адсорберов с режима осушки в режим регенерации, по мере насыщения влагой, обеспечивают при помощи распределительных клапанов 4 и 5. Для регенерации адсорберов как 1, так и 2 используют часть осушенного воздуха, который при пониженном давлении, за счет дросселирования дросселем 6 или 7, пропускают через регенерируемый адсорбер.

В режиме осушки влажный воздух подают в корпус 9 адсорбера 1 сверху, через штуцер 12, после чего он проходит через слой адсорбента, осушается и выходит из адсорбера через штуцер 13.

В режиме регенерации часть сухого воздуха подают во внутреннюю полость корпуса 1 адсорбера в обратном направлении, через штуцер 13. Воздух, проходя через внутреннюю полость корпуса адсорбера 1 и слой адсорбента, насыщается влагой. Достигнув верхнего фланца 10, имеющего температуру, отличную от температуры воздуха, влажный воздух конденсируется на внутренней поверхности фланца. Капли конденсата, стекая с поверхности фланца 10, накапливаются на поверхности профилированной шайбы-фильтра 15, и скапливаются в полости 16, откуда удаляются через штуцер в дополнительный конденсатосборник 8.

В варианте исполнения капли влаги, стекая по конической поверхности фланца 10, попадают на профилированные канавки 17 и срываются вниз под действием силы тяжести, что позволяет локализировать места сбора капельной влаги.

Установка профилированной шайбы-фильтра 15 позволит защитить верхние слои адсорбента от контакта с капельной влагой, улучшить условия осушения и тем самым увеличить срок службы адсорбента.

Использование предложенного технического решения позволит улучшить условия работы адсорбента и тем самым увеличить срок службы адсорбера и блока осушки в целом.

1. Способ очистки воздуха, заключающийся в попеременном пропускании очищаемого воздуха через адсорбент, находящийся как минимум в двух адсорберах, при этом работу одного адсорбера осуществляют в режиме осушки, а работу второго адсорбера осуществляют в режиме регенерации, характеризующийся тем, что режим регенерации одного из адсорберов осуществляют частью расхода воздуха, прошедшего осушку в другом адсорбере, при этом сухой воздух режима регенерации подают в регенерируемый адсорбер противотоком по отношению к потоку воздуха, подаваемого в этот же адсорбер в режиме осушки, причем на пути потока воздуха регенерации, в выходной части корпуса адсорбера, устанавливают профилированную шайбу-фильтр, при помощи которой образуют полость для сбора конденсата, при этом внутреннюю поверхность фланца со штуцером для подвода очищаемого воздуха в полость корпуса с адсорбентом выполняют конической, причем вершину конуса обращают к входному отверстию штуцера, при этом на указанной поверхности выполняют профилированные канавки в виде чередующихся колец различного диаметра.

2. Устройство для реализации способа по п.1, характеризующееся тем, что оно содержит как минимум два адсорбера с адсорбентом, соединенных между собой системой трубопроводов, при этом каждый адсорбер содержит корпус, преимущественно выполненный в виде полого цилиндра, профилированные фланцы со штуцерами, установленные с обоих торцев корпуса для подвода и отвода осушаемого воздуха, продольные ребра, установленные внутри корпуса, клапаны с системой управления, обеспечивающие переключение адсорберов с режима осушки в режим регенерации, дроссель с трубопроводом подачи осушенного воздуха при пониженном давлении в регенерируемый адсорбер и основной кондесатосборник с влагоотводящим клапаном, при этом в системе трубопроводов установлен дополнительный конденсатосборник, а как минимум в одном адсорбере, предпочтительно в обоих, перед фланцем со штуцером для подвода воздуха в полость адсорбера, установлена профилированная шайба-фильтр, образующая полость для конденсата, причем указанная полость соединена с полостью дополнительного конденсатосборника, при этом внутренняя поверхность фланца со штуцером для подвода воздуха в полость адсорбера выполнена конической, причем вершина конуса обращена к входному отверстию штуцера, причем на указанной поверхности выполнены профилированные канавки в виде чередующихся колец различного диаметра.