установка для осушки газов

Формула изобретения

Установка для осушки газов, включающая абсорбер с входными и выходными патрубками для газов и абсорбента, испаритель с входными патрубками для абсорбента и сжатого пара и выходными патрубками для абсорбента и конденсата сжатого водяного пара и патрубком отвода выпара, компрессор с заборным и нагнетающим патрубками, теплообменник охлаждения, причем выходной патрубок абсорбента из абсорбера соединен с входным патрубком абсорбента в испаритель, выходной патрубок которого подключен к входному патрубку абсорбента в абсорбер через теплообменник охлаждения, а патрубок отвода выпара из испарителя подключен к заборному патрубку компрессора, нагнетающий патрубок которого соединен с входным патрубком сжатого пара в испаритель, отличающаяся тем, что дополнительно содержит противоточный теплообменник, подключенный с одной стороны между выходным патрубком абсорбента из абсорбера и входным патрубком абсорбента в испаритель, а с другой стороны - к выходному патрубку конденсата сжатого водяного пара, а сам абсорбер дополнительно оснащен контуром рециркуляции абсорбента, содержащим теплообменник охлаждения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к неорганической химии, в частности к устройствам, применяемым в технике осушки газов.

Известна установка для осушки газов, включающая абсорбер с входными и выходными патрубками для газов и абсорбента, испаритель с входными патрубками для абсорбента и теплоносителя и выходными патрубками для абсорбента, теплоносителя и водяного пара, причем выходной патрубок абсорбента из абсорбера соединен с входным патрубком абсорбента испарителя, выходной патрубок которого подключен к входному патрубку абсорбента в абсорбер, а входной и выходной патрубки теплоносителя подключены к внешнему его источнику /1/. Патент РФ N 2046642, М. кл. B 01 D 53/26, 1995 г.

Недостатком известной установки для осушки газов является высокая ее энергоемкость вследствие значительного расхода теплоты на регенерацию абсорбента (для выпаривания из него влаги).

Известна установка для осушки газов, включающая абсорбер с входными и выходными патрубками для газов и абсорбента, испаритель с входными патрубками для абсорбента и греющего теплоносителя и выходными патрубками для абсорбента, теплоносителя и водяного пара, компрессор с заборным и нагнетающим патрубками, теплообменник охлаждения, причем выходной патрубок абсорбента из абсорбера соединен с входным патрубком абсорбента испарителя, выходной патрубок которого подключен к входному патрубку абсорбента в абсорбер через охлаждающий теплообменник, а выходной патрубок водяного пара из испарителя подключен к заборному патрубку компрессора, нагнетающий патрубок которого соединен с входным патрубком греющего теплоносителя испарителя.

Недостатком известной установки для осушки газов является недостаточная ее экономичность и ограниченная область применения вследствие значительного дополнительного расхода энергии на привод компрессора в случаях, когда температура абсорбента на выходе из абсорбера значительно ниже температуры его кипения /2/. Патент Японии N 61164621, М. кл. B 01 D 53/14 опубл. 25.07.86 г

Целью изобретения является повышение экономичности установки и расширение области ее применения.

Поставленная цель достигается тем, что установка для осушки газов, включающая абсорбер с входными и выходными патрубками для газов и абсорбента, испаритель с входными патрубками для абсорбента и сжатого пара и выходными патрубками для абсорбента и конденсата сжатого водяного пара и патрубком отвода выпара, компрессор с заборным и нагнетающим патрубками, теплообменник охлаждения, причем выходной патрубок абсорбента из абсорбера соединен с входным патрубком абсорбента в испаритель, выходной патрубок которого подключен к входному патрубку абсорбента в абсорбер через теплообменник охлаждения, а патрубок отвода выпара из испарителя подключен к заборному патрубку компрессора, нагнетающий патрубок которого соединен с входным патрубком сжатого пара в испаритель, дополнительно содержит противоточный теплообменник, подключенный с одной стороны между выходным патрубком абсорбента из абсорбера и входным патрубком абсорбента в испаритель, а с другой стороны - к выходному патрубку конденсата сжатого водяного пара, а сам абсорбер дополнительно оснащен контуром рециркуляции абсорбента, содержащим теплообменник охлаждения.

На чертеже изображена принципиальная схема установки для осушки газов.

Установка для осушки газов содержит абсорбер 1 с входными 2, 3 и выходными 4, 5 патрубками для газов и абсорбента, испаритель 6 с входными патрубками 7, 8 для абсорбента и теплоносителя и выходными патрубками 9, 10 абсорбента из абсорбера и конденсата сжатого водяного пара и патрубком 11 отвода выпара, компрессор 12 с заборным 13 и нагнетающим 14 патрубками, теплообменник 15 охлаждения, причем выходной патрубок 5 абсорбента из абсорбера 1 соединен с входным патрубком 7 абсорбента в испаритель 6, выходной патрубок 9 которого подключен к входному патрубку 3 абсорбента в абсорбер 1 через теплообменник 15 охлаждения регенерированного абсорбента, а патрубок 11 отвода выпара из испарителя 6 подключен к заборному патрубку 13 компрессора 12, нагнетающий патрубок 14 которого соединен с входным патрубком 8 сжатого пара в испаритель 6.

Установка для осушки газов дополнительно содержит противоточный теплообменник 16, подключенный с одной стороны между выходным патрубком 5 абсорбента из абсорбера 1 и входным патрубком 7 абсорбента в испаритель 6, а с другой стороны - к выходному патрубку 10 конденсата сжатого водяного пара и потребителю охлажденного конденсата (на чертеже не показан), а сам абсорбер 1 дополнительно оснащен контуром 17 рециркуляции абсорбента. Контур 17 рециркуляции содержит теплообменник 18 охлаждения абсорбента и насос 19.

В качестве абсорбента в установке используются водные растворы солей щелочных и/или щелочноземельных металлов, имеющие пониженное парциальное давление водяных паров над своей поверхностью, например хлористого кальция.

Работа установки для осушки воздуха осуществляется следующим образом.

Газы, содержащие влагу, через входной патрубок 2 поступают в абсорбер 1, где в результате активного контакта с абсорбентом отдают ему влагу. За счет выделения скрытой теплоты конденсации водяных паров контактирующие среды значительно нагреваются. Непрерывный контакт газов с абсорбентом и требуемая в каждом конкретном случае его поверхность обеспечивается за счет постоянной рециркуляции абсорбента с требуемым расходом. В прототипе увеличение расхода абсорбента для увеличения поверхности контакта с газом повлечет снижение его температуры.

Осушенные и нагретые газы удаляются из абсорбера 1 через выходной патрубок 4.

Для поддержания концентрации рабочего агента в абсорбенте на постоянном уровне часть его непрерывно подается на регенерацию в испаритель 6 через выходной патрубок 5, теплообменник 16 и входной патрубок 7, где он нагревается до температуры кипения и избыточная вода из него упаривается. Регенерированный абсорбент с повышенной концентрацией рабочего агента из испарителя 6 через выходной патрубок 9, теплообменник 15 и входной патрубок 3 возвращается в абсорбер 1. Площадь проходных сечений патрубков 5 и 7 может составлять (для каждого конкретного случая использования установки) 0,2 - 1,0 площади проходного сечения рециркуляционного контура 17, т.е. на регенерацию достаточно подавать только 10 - 50% общего расхода абсорбента через абсорбер.

Образующийся при регенерации абсорбента водяной пар (выпар) из испарителя 6 через патрубок 11 и заборный патрубок 13 поступает в компрессор 12, который повышает его давление, а следовательно и температуру, и подает через нагнетающий патрубок 14 и входной патрубок 8 в испаритель 6 для нагрева абсорбента и упаривания из него влаги. Образовавшийся в результате теплообмена (охлаждения водяного пара) конденсат удаляется из испарителя 6 через выходной патрубок 10 в теплообменник 16, где он охлаждаясь нагревает абсорбент до температуры его кипения, чем обеспечивается глубокая утилизация его теплоты и снижается расход энергии на привод компрессора 12, так как в этом случае не требуется большая степень сжатия пара (отпадает необходимость в догреве абсорбента в испарителе до температуры кипения), а это повышает экономичность работы установки в целом. Охлажденный конденсат водяных паров отводится из противоточного теплообменника 16 внешнему потребителю (на чертеже не показан).

Наличие контура 17 рециркуляции абсорбента расширяет область применения установки и повышает экономичность ее работы за счет того, что появляется возможность регулировать режимы тепломассопереноса в абсорбере практически в неограниченном диапазоне без увеличения расхода абсорбента на его регенерацию. Так, например, при использовании данной установки в составе агрегата для сушки зерна температура тепломассообмена в абсорбере 1 не должна превышать 60 градусов по Цельсию, а при использовании ее в составе агрегата для сушки и обеззараживания иловых осадков - эта температура должна быть не менее 90 градусов по Цельсию. Во всех случаях температурный режим устанавливается путем регулирования расхода абсорбента в рециркуляционном контуре 17. При использовании в указанных примерах известного прототипа его экономичная работа возможна только в случае, если температура абсорбента на выходе из абсорбера будет близка к температуре его кипения (107 - 117 градусов Цельсия), что при сушке, например, зерна недопустимо, а при осуществлении в абсорбере требуемого режима - значительно увеличивается (может в несколько раз) дополнительный расход энергии на догрев абсорбента до температуры кипения перед его регенерацией.

Наличие теплообменника 18 позволяет дополнительно регулировать интенсивность процессов тепломассообмена в абсорбере 1 без увеличения расхода абсорбента в контуре 17, что в конечном итоге расширяет область применения установки и повышает экономичность ее работы в целом.

Таким образом, предложенная установка для осушки газов в совокупности всех указанных признаков имеет практически не ограниченную область применения при высокой экономичности своей работы.