адсорбционный аппарат

Формула изобретения

Адсорбционный аппарат, содержащий цилиндрический корпус с штуцерами подвода очищаемой среды и отвода неадсорбированных компонентов, с установленной в нем перегородкой, разделяющей объем на две сообщенные камеры, в каждой из которых размещен сорбент, отличающийся тем, что перегородка выполнена с полостью, ограниченной по крайней мере одной гибкой стенкой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к конструкции адсорбционных аппаратов и может быть использовано в различных отраслях промышленности для адсорбционной очистки жидкостных и газовых потоков от примесей.

Известен горизонтальный адсорбер периодического действия. Он содержит цилиндрический корпус, снабженный опорно-распределительной решеткой, покрытой густой сеткой или пористыми керамическими плитами. Разделяемая смесь проходит через слой адсорбента, лежащий на решетке, снизу вверх или сверху вниз. В аппарате предусмотрены штуцеры для входа и выхода газового потока. (Гельперин Н.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1981, кн.2, 623-624 с.).

Недостатком известного адсорбера является низкая эффективность процесса разделения вследствие небольшой высоты слоя и малого времени взаимодействия разделяемой смеси и сорбента. При увеличении высоты слоя значительно увеличиваются габариты адсорбера. В процессе сорбции происходит уплотнение сорбента, что может привести к образованию пристеночных полостей, по которым происходит проскок разделяемой смеси.

Известно адсорбционное устройство (Заявка Японии №58-48205, кл. B 01 D 53/04, опубл. 1983 г.). В цилиндрическом корпусе устройства расположена трубка из эластичного материала, торцевые кромки которой соединены с корпусом и закрыты сетками. В центральной части эластичной трубки размещен сорбент. У одного торца корпуса расположен узел подачи разделяемой смеси к эластичной трубке, у противоположного - узел вывода неадсорбированных компонентов. На цилиндрическом корпусе размещен штуцер подачи среды под избыточным давлением в полость между стенкой корпуса и внешней поверхностью эластичной трубки с целью требуемого уплотнения слоя сорбента.

Такая конструкция исключает образование полостей для проскока разделяемой среды и очень хорошо может работать в лабораторных условиях на опытных установках. Однако использование адсорбционного устройства в промышленном производстве, где требуется крупногабаритное оборудование, не представляется возможным, так как трудно подобрать эластичный материал центральной трубки, способный выдерживать большой вес сорбента.

Наиболее близким известным техническим решением по своей сущности к заявляемому техническому решению является адсорбционный аппарат, содержащий цилиндрический корпус, крышку, адсорбционный материал, штуцеры для подачи и отвода разделяемой среды с установленными на них фильтрами. Внутри корпуса установлена конусообразная перегородка, разделяющая объем на две сообщенные камеры, в каждой из которых размещен адсорбционный материал. (Патент РФ №2058177, кл. В 01 D 15/00, В 01 D 53/04, опубл. 1996 г.).

Однако известный аппарат мало пригоден при использовании сорбентов, значительно изменяющих свой объем в процессе сорбции. При этом элементы конструкции будут испытывать значительные нагрузки, а жесткая конусообразная перегородка, наиболее широкая часть которой установлена с небольшими зазорами относительно корпуса и крышки, вообще может запереть проход для потока среды. При использовании порошковых сорбентов в режиме десорбции происходит уплотнение порошка и образуются пристеночные полости, по которым происходит проскок разделяемой смеси.

Технической задачей, решаемой изобретением, является разработка конструкции адсорбционного аппарата, в котором увеличивается степень очистки разделяемой смеси за счет исключения пристеночных полостей, а также возможно использование различных сорбентов с разнообразными свойствами.

Технический результат достигается тем, что в адсорбционном аппарате, содержащем цилиндрический корпус с штуцерами подвода очищаемой среды и отвода неадсорбированных компонентов, в котором установлена перегородка, разделяющая объем на две сообщенные камеры, в каждой из которых размещен сорбент, при этом перегородка выполнена с полостью, ограниченной по крайней мере одной гибкой стенкой.

На фиг.1 изображен адсорбционный аппарат, общий вид; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Адсорбционный аппарат содержит горизонтальный цилиндрический корпус 1 с торцевой крышкой 2, на которой установлены штуцер 3 подвода очищаемой среды и штуцер 4 отвода неадсорбированных компонентов. Штуцеры 3 и 4 соединены фильтрующими элементами 5, размещенными вдоль корпуса 1. Внутри корпуса 1 установлена перегородка 6, разделяющая объем на две камеры 7 и 8. Эти камеры сообщены между собой отверстиями 9 в перегородке 6. В камеры 7 и 8 через загрузочные люки (не показаны), размещенные на торцевой крышке 2, загружают сорбент 10. Перегородка 6 выполнена с полостью 11, ограниченной по крайней мере одной гибкой стенкой.

Адсорбционный аппарат снабжен рубашкой 12 с патрубком 13 для теплоносителя. На наружной поверхности рубашки 12 навит электрический кабельный нагреватель 14.

Корпус 1 адсорбционного аппарата выполнен с теплоизолирующим слоем 15, размещенным в кожухе 16. Торцевая крышка 2 установлена в кожухе 18с теплоизолирующим слоем 17.

Рабочий цикл адсорбционного аппарата состоит из трех стадий: насыщение сорбента поглощаемым веществом, десорбция поглощенного вещества, охлаждение сорбента.

Адсорбционный аппарат в режиме сорбции работает следующим образом. Поток газа (жидкости) поступает через штуцер 3 в трубчатый фильтрующий элемент 5, где происходит падение скорости потока и равномерное распределение газа (жидкости) вдоль корпуса 1. Далее поток попадает в камеру 7 с сорбентом 10. Фронт адсорбции по мере насыщения ближайших к входу слоев сорбента перемещается по слою вниз. Через отверстия 9 в перегородке 6 фронт адсорбции перемещается снизу вверх уже в камере 8. В процессе сорбции происходит изменение объема сорбента - “распухание”, которое компенсируется изменением объема полости перегородки 6 с помощью по крайней мере одной гибкой стенки. При такой конструкции адсорбционного аппарата и организации потока исключается “проскок” очищаемой текучей среды. После насыщения сорбента адсорбируемым компонентом подачу очищаемой среды через штуцер 3 прекращают и проводят процесс регенерации сорбента. Для этого включают электрический нагреватель 14, тепло от которого передается сорбенту 10 через теплопередающую среду (воздух) в рубашке 12, тем самым обеспечивая равномерное повышение температуры. При нагревании сорбента 10 происходит десорбция поглощенного вещества, которое отводится через штуцеры 3 или 4. Через эти штуцеры, по необходимости, можно осуществлять подачу инертного газа. Последняя стадия рабочего цикла - это охлаждение сорбента. Его проводят с помощью холодного теплоносителя, циркулирующего в рубашке 12. Для уменьшения теплопотерь в окружающую среду адсорбционный аппарат выполнен теплоизолированным.

Экспериментальные исследования, проведенные на Сибирском химическом комбинате, подтвердили высокую эффективность работы адсорбционного аппарата с порошковыми сорбентами LiF и NaF для разделения газовой смеси, содержащей фтористый водород.

Адсорбционный аппарат достаточно прост по конструкции, надежен и удобен в эксплуатации.