RU2572120C1

RU2572120C1 - Vertical adsorber

Info

Publication number: RU2572120C1
Application number: RU2014141772/05A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2014-10-16
Filing date: 2014-10-16
Publication date: 2015-12-27

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: vertical adsorber contains a cylindrical casing 12 with cone lid 9 and bottom 21. In the lid 9 loading hatch 4, union 5 for initial mixture supply with distributing mesh 6, union 7 for vapours removal during stripping, and union 8 for safety valve. At the place of joint between the lid 9 and casing 12 a reinforcement ring 11 is installed. In middle part of the casing 12 on the support ring 14 the beams 17 with supports 22 are installed, they support burning grate 15, on which gravel layer 1 is laid. The adsorbent layer 13 is located between the layer of gravel 1 and mesh 3, on which weights 10 are located to prevent the adsorbent removal during stripping. The unloading hatch 2 is installed in the casing 12. In the bottom 21 the bubbler 20 and inspection hatch 18 with union 19 for condensate removal and water supply are installed. The bubbler 20 is made having toroidal shape, and is secured on the cone surface of the bottom 21 by braces. The union 16 for stripped gas removal is located on the cone surface of the bottom 21. The adsorbent 13 is made in form of balls. The balls are hollow, and on their external surface there are additional elements in form of spherical, cone surfaces or surfaces of bodies of rotation. The internal spherical surface of the adsorbent 13 is connected with the external by means of at least three channels.EFFECT: invention increases degree of gas flow stripping of target component.7 dwg

Description

Изобретение откосится к оборудованию для проведения адсорбционных процессов в системе газ (пар) - адсорбент.The invention relates to equipment for carrying out adsorption processes in a gas (steam) - adsorbent system.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является адсорбер, содержащий корпус с крышкой и днищем и расположенный между ними слой адсорбента по патенту РФ №2471536 (прототип).The closest technical solution to the claimed object is an adsorber containing a housing with a lid and a bottom and an adsorbent layer located between them according to the patent of the Russian Federation No. 2471536 (prototype).

Недостатком известного адсорбера является то, что он не обеспечивает высокой степени очистки газового потока от целевого компонента.A disadvantage of the known adsorber is that it does not provide a high degree of purification of the gas stream from the target component.

Технический результат - повышение степени очистки газового потока от целевого компонента за счет увеличения площади контакта адсорбента с целевым компонентом.The technical result is an increase in the degree of purification of the gas stream from the target component by increasing the contact area of the adsorbent with the target component.

Это достигается тем, что в вертикальном адсорбере, содержащем цилиндрический корпус с крышкой и днищем, в крышке смонтированы загрузочный люк, штуцер для подачи исходной смеси с распределительной сеткой, штуцер для отвода паров при десорбции и штуцер для предохранительного клапана, причем в месте стыка крышки и корпуса предусмотрено кольцо жесткости, а в средней части корпуса на опорном кольце установлены балки с опорами, поддерживающие колосниковую решетку, на которой уложен слой гравия, причем слой адсорбента расположен между слоем гравия и сеткой, на которой расположены грузы для предотвращения уноса адсорбента при десорбции, а выгрузка отработанного адсорбента осуществляется через разгрузочный люк, установленный в корпусе, а в днище смонтирован барботер и смотровой люк со штуцером для отвода конденсата и подачи воды, барботер выполнен тороидальной формы и закреплен на конической поверхности днища посредством распорок, причем коэффициент перфорации тороидальной поверхности барботера лежит в оптимальном интервале величин: K=0,5…0,9, а штуцер для отвода очищенного газа расположен на конической поверхности днища.This is achieved by the fact that in a vertical adsorber containing a cylindrical body with a lid and a bottom, a loading hatch, a fitting for supplying the initial mixture with a distribution grid, a fitting for venting vapors during desorption, and a fitting for a safety valve are mounted in the lid, and at the junction of the lid and a stiffening ring is provided for the casing, and in the middle part of the casing on the support ring there are beams with supports supporting the grate, on which a layer of gravel is laid, and the adsorbent layer is located between the gr an avia and a grid on which the goods are located to prevent the adsorbent from being carried off during desorption, and the spent adsorbent is unloaded through a discharge hatch installed in the housing, and a bubbler and inspection hatch with a fitting for condensate drainage and water supply are mounted in the bottom, the bubbler is made of a toroidal shape and fixed on the conical surface of the bottom by means of spacers, and the perforation coefficient of the toroidal surface of the bubbler lies in the optimal range of values: K = 0.5 ... 0.9, and the nozzle for removal of cleaned ha behind is located on the conical surface of the bottom.

На фиг. 1 изображен фронтальный разрез адсорбера, на фиг. 2 - адсорбент, выполненный в форме полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка, на фиг. 3 - адсорбент, выполненный в форме цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка, на фиг. 4 - разрез Б-Б фиг. 3, где прорезана винтовая канавка, имеющая в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа «седла Берля» или седла «Италлокс», на фиг. 5 - адсорбент, выполненный шарообразной формы, на фиг. 6 - адсорбент? выполненный в виде цилиндрического кольца, на фиг. 7 - адсорбент, выполненный кольцевой формы с полусферами,In FIG. 1 shows a frontal section of the adsorber; FIG. 2 - an adsorbent made in the form of hollow balls, on a spherical surface of which a helical groove is cut, in FIG. 3 - an adsorbent made in the form of cylindrical rings, on the lateral surface of which a helical groove is cut, in FIG. 4 is a section BB of FIG. 3, where a helical groove is cut, having in cross section perpendicular to the helical line a profile of the “Berl saddle” or “Itallox” saddle, in FIG. 5 - an adsorbent made spherical in shape, in FIG. 6 - adsorbent? made in the form of a cylindrical ring, in FIG. 7 - adsorbent, made annular with hemispheres,

Вертикальный адсорбер содержит цилиндрический корпус 12 с коническими крышкой 9 и днищем 21. В крышке 9 смонтированы загрузочный люк 4, штуцер 5 для подачи исходной смеси, сушильного и охлаждающего воздуха через распределительную сетку 6, штуцер 7 для отвода паров при десорбции и штуцер 8 для предохранительного клапана. В месте стыка крышки 9 и корпуса 12 предусмотрено кольцо жесткости 11. В средней части корпуса 12 на опорном кольце 14 установлены балки 17 с опорами 22, поддерживающие колосниковую решетку 15, на которой уложен слой гравия 1. Слой адсорбента 13 расположен между слоем гравия 1 и сеткой 3, на которой расположены грузы 10 для предотвращения уноса адсорбента при десорбции. Выгрузка отработанного адсорбента 13 осуществляется через разгрузочный люк 2, установленный в корпусе. В днище 21 смонтирован смотровой люк 18 со штуцером 19 для отвода конденсата и подачи воды, а также барботер 20 со штуцером 23 для подачи водяного пара через барботер. Барботер выполнен тороидальной формы и закреплен на конической поверхности днища 21 посредством распорок. Коэффициент перфорации тороидальной поверхности барботера лежит в оптимальном интервале величин: K=0,5…0,9. Штуцер 16 для отвода очищенного газа расположен на конической поверхности днища 21.The vertical adsorber contains a cylindrical housing 12 with a conical cover 9 and a bottom 21. A loading hatch 4, a fitting 5 for supplying the initial mixture, drying and cooling air through a distribution grid 6, a fitting 7 for venting desorption vapors and a fitting 8 for the safety valve. A stiffening ring 11 is provided at the junction of the cover 9 and the housing 12. In the middle part of the housing 12, beams 17 with supports 22 are mounted on the support ring 14, supporting the grate 15, on which a layer of gravel 1 is laid. The adsorbent layer 13 is located between the gravel layer 1 and mesh 3, on which the goods 10 are located to prevent the entrainment of the adsorbent during desorption. The discharge of the spent adsorbent 13 is carried out through the discharge hatch 2, mounted in the housing. In the bottom 21 there is a viewing hatch 18 with a fitting 19 for condensate drainage and water supply, as well as a bubbler 20 with a fitting 23 for supplying water vapor through a bubbler. The bubbler is made of a toroidal shape and mounted on the conical surface of the bottom 21 by means of spacers. The perforation coefficient of the toroidal surface of the bubbler lies in the optimal range of values: K = 0.5 ... 0.9. The fitting 16 for the removal of purified gas is located on the conical surface of the bottom 21.

Процесс адсорбции и десорбции протекает при следующих оптимальных соотношениях составляющих аппарат элементов: отношение высоты Н цилиндрической части корпуса к его диаметру D находится в оптимальном соотношении величин: H/D=0,73…1,1; отношение высоты Н цилиндрической части корпуса к толщине S его стенки находится в оптимальном соотношении величин: H/S=220…275; отношение высоты слоя адсорбента H₁ к высоте Н цилиндрической части корпуса находится в оптимальном соотношении величин: H₁/Н=0,22…0,55; отношение высоты слоя адсорбента Н₁ к высоте Н₂ слоя гравия находится в оптимальном соотношении величин: Н₁/Н₂=5,0…12,0.The process of adsorption and desorption occurs at the following optimal ratios of the components making up the apparatus: the ratio of the height H of the cylindrical part of the body to its diameter D is in the optimal ratio of values: H / D = 0.73 ... 1.1; the ratio of the height H of the cylindrical part of the body to the thickness S of its wall is in the optimal ratio of values: H / S = 220 ... 275; the ratio of the height of the adsorbent layer H ₁ to the height H of the cylindrical part of the body is in the optimal ratio of values: H ₁ / H = 0.22 ... 0.55; the ratio of the height of the adsorbent layer H ₁ to the height H _{2 of the} gravel layer is in the optimal ratio of values: H ₁ / H ₂ = 5.0 ... 12.0.

Адсорбент 13 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.The adsorbent 13 is made in the form in the form of balls, as well as solid or hollow cylinders, grains of an arbitrary surface obtained during its manufacture, as well as in the form of short segments of thin-walled tubes or rings of equal size in height and diameter: 8, 12, 25 mm.

Чтобы повысить степень очистки газового потока от целевого компонента за счет увеличения площади контакта адсорбента с целевым компонентом, адсорбент 13 по форме может быть выполнен в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка (фиг. 2), или в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка, имеющая в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа «седла Берля» или седла «Италлокс» (фиг. 4). Адсорбент 13 может быть выполнен в виде цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка (фиг. 3). Адсорбент 13 может быть выполнен в виде цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка, имеющая в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа «седла Берля» или седла «Италлокс» (фиг. 4). Адсорбент 13 может быть выполнен в виде тороидальных колец (на чертеже не показано). Адсорбент 13 может быть выполнен в виде тороидальных колец, имеющих профиль типа «седла Берля» или седла «Италлокс» (на чертеже не показано).In order to increase the degree of purification of the gas stream from the target component by increasing the contact area of the adsorbent with the target component, the adsorbent 13 can be made in the form of hollow balls, on the spherical surface of which a helical groove is cut (Fig. 2), or in the form of hollow balls, on a spherical surface of which a helical groove is cut, having in cross section perpendicular to the helical line a profile of the “Berl saddle” or “Itallox” saddle type (Fig. 4). The adsorbent 13 can be made in the form of cylindrical rings, on the side surface of which a helical groove is cut (Fig. 3). The adsorbent 13 can be made in the form of cylindrical rings, on the lateral surface of which a helical groove is cut, having in cross section perpendicular to the helical line a profile of the Berl saddle or Itallox saddle (Fig. 4). The adsorbent 13 can be made in the form of toroidal rings (not shown in the drawing). The adsorbent 13 can be made in the form of toroidal rings having a profile such as a “Berl saddle” or a Itallox saddle (not shown in the drawing).

Чтобы повысить степень очистки газового потока от целевого компонента за счет увеличения площади контакта адсорбента с целевым компонентом, адсорбент выполняют шарообразной формы (фиг. 5), в котором выполнены несквозные радиальные выемки, причем выемки имеют форму цилиндрической, конической, сферической поверхностей, или любой поверхности тел вращения, например параболоид, эллипсоид. Адсорбент может быть выполнен в виде цилиндрического кольца (фиг. 6), к боковой поверхности которого оппозитно друг другу прикреплены две полусферические поверхности таким образом, что диаметральные плоскости полусфер совпадают соответственно с верхним и нижним основаниями цилиндрического кольца, а вершины полусферических поверхностей находятся на оси кольца и направлены навстречу друг другу. Возможно выполнение такой насадки с перфорацией как на боковой поверхности, так и на полусферических поверхностях.In order to increase the degree of purification of the gas stream from the target component by increasing the contact area of the adsorbent with the target component, the adsorbent is spherical in shape (Fig. 5), in which non-through radial recesses are made, the recesses being in the form of a cylindrical, conical, spherical surface, or any surface bodies of revolution, for example a paraboloid, an ellipsoid. The adsorbent can be made in the form of a cylindrical ring (Fig. 6), to which two hemispherical surfaces are attached opposite to each other, so that the diametric planes of the hemispheres coincide with the upper and lower bases of the cylindrical ring, and the vertices of the hemispherical surfaces are on the axis of the ring and directed towards each other. It is possible to perform such a nozzle with perforation both on the side surface and on hemispherical surfaces.

Адсорбент может быть выполнен в виде полой шарообразной формы (фиг. 7), на внешней поверхности которой имеются дополнительные элементы в виде сферических, конических поверхностей, или любой поверхности тел вращения, например параболоид, эллипсоид, а внутренняя шарообразная поверхность насадки соединена с внешней посредством, по крайней мере, трех каналов. Адсорбент может быть выполнен из пористых полимерных материалов, стекла, пористой резины, композиционных материалов, древесины, нержавеющей стали, титановых сплавов, благородных металлов.The adsorbent can be made in the form of a hollow spherical shape (Fig. 7), on the outer surface of which there are additional elements in the form of spherical, conical surfaces, or any surface of bodies of revolution, for example a paraboloid, an ellipsoid, and the inner spherical surface of the nozzle is connected to the outer by at least three channels. The adsorbent can be made of porous polymeric materials, glass, porous rubber, composite materials, wood, stainless steel, titanium alloys, precious metals.

Адсорбер работает следующим образом.The adsorber works as follows.

Газовый (паровой) поток на очистку подается в верхнюю часть аппарата через штуцер 5 для подачи исходной смеси через распределительную сетку 6. Очищенный газовый поток выводится из адсорбера через штуцер 16. Адсорбент загружается через загрузочный люк 4, а отработанный адсорбент удаляется через разгрузочный люк 2. Десорбция осуществляется путем подачи через штуцер 23 водяного пара к барботеру 20, имеющему перфорированную тороидальную поверхность для более равномерного протекания процесса десорбции. Штуцер 7 предусмотрен для отвода паров при десорбции, а в штуцер 8 устанавливается предохранительный клапан для безаварийного протекания процесса.The gas (steam) stream for cleaning is fed to the upper part of the apparatus through the nozzle 5 for supplying the initial mixture through the distribution grid 6. The purified gas stream is discharged from the adsorber through the nozzle 16. The adsorbent is loaded through the loading hatch 4, and the spent adsorbent is removed through the unloading hatch 2. Desorption is carried out by supplying water vapor through the nozzle 23 to a bubbler 20 having a perforated toroidal surface for a more uniform course of the desorption process. The fitting 7 is provided for the removal of vapors during desorption, and a safety valve is installed in the fitting 8 for a trouble-free flow of the process.

Предлагаемое устройство позволяет существенно повысить степень очистки газового потока от целевого компонента и может применяться также в рекуперационных установках производительностью до 30000 м³/час.The proposed device can significantly increase the degree of purification of the gas stream from the target component and can also be used in recovery plants with a capacity of up to 30,000 m ³ / h.

Claims

A vertical adsorber containing a cylindrical body with a conical cover and a bottom, a loading hatch, a fitting for supplying the initial mixture with a distribution grid, a fitting for venting vapors during desorption and a fitting for a safety valve are mounted in the cover, and a stiffening ring is provided at the junction of the cover and the housing, and in the middle part of the body on the support ring there are beams with supports supporting the grate, on which a layer of gravel is laid, and the adsorbent layer is located between the gravel layer and the grid, on which cargoes are located to prevent adsorbent entrainment during desorption, and the spent adsorbent is unloaded through a discharge hatch installed in the housing, and a bubbler and inspection hatch with a fitting for condensate drainage and water supply are mounted in the bottom, while the bubbler is made in a toroidal shape and fixed to the conical surface of the bottom by means of spacers, and the perforation coefficient of the toroidal surface of the bubbler lies in the optimal range of values: K = 0.5-0.9, and the nozzle for the removal of purified gas is distributed it is laid on the conical surface of the bottom, while the adsorption and desorption process proceeds with the following optimal ratios of the components making up the apparatus: the ratio of the height H of the cylindrical part of the body to its diameter D is in the optimal ratio of values: H / D = 0.73-1.1; the ratio of the height H of the cylindrical part of the body to the thickness S of its wall is in the optimal ratio of values: H / S = 220-275; the ratio of the height of the adsorbent layer H ₁ to the height H of the cylindrical part of the body is in the optimal ratio of values: H ₁ / H = 0.22-0.55; the ratio of the height of the adsorbent layer H ₁ to the height H _{2 of the} gravel layer is in the optimal ratio of values: H ₁ / H ₂ = 5.0-12.0, the adsorbent is made in the form of balls, characterized in that these balls are hollow, and on their outer surface there are additional elements in the form of spherical, conical surfaces or the surface of bodies of revolution, and the inner spherical surface of the adsorbent is connected to the outer via at least three channels.