CS216995B1 - Způsob regenerace adsorberů adsorpčního čištění stlačeného vzduchu a zařízení k provádění způsobu - Google Patents

Abstract

Účelem vynálezu je snížení spotřeby energie pro regeneraci adsorberů adsorpčního čištění stlačeného vzduchu pro jeho nízkoteplotní dělení. Tohoto cíle je dosaženo využitím kompresního tepla stlačeného vzduchu, které slouží k ohřátí suchého regeneračního média, odebíraného z nízkoteplotního bloku. Zařízení k provádění způsobu regenerace je charakterizováno tím, že mezi výstupem regeneračního média z nízkoteplotního bloku a adsorbery je zařazen výměník tepla mezi komprimovaným vzduchem a regeneračním médiem.

Description

Vynález se týká způsobu adsorpčního čištění vzduchu pro jeho nízkoteplotní děleni s využitím kompresního tepla a zařízení k provádění způsobu.

V případech, kdy zařízení na nízkoteplotní dělení vzduchu nepracuje s regenerátory nebo s přepínacími výměníky tepla, musí být komprimovaný vzduch před vstupem do nízkoteplotního bloku zbaven kysličníku uhličitého a vodní péry, aby při jeho ochlazování nedocházelo k zamrzání aparátů. Nejčastěji je vzduch pro nízkoteplotní dělení komprimován na tlak 0,6 až 2 MPa. Přitom se, podle typu kompresoru a kompresního poměru, může teplota vzduchu na výstupu z kompresoru pohybovat až mezi 150 až 190 °C. Pro čiátění vzduchu adsorpcí se nejčastěji používají silikagel a syntetické zeolity. Aby bylo dosaženo maximální adsorpční kapacity adsorpčního lože v adsorberech, je nutné komprimovaný vzduch po výstupu z kompresoru ochladit na co nejnižší teplotu, což se nejčastěji dosahuje chladicí vodou ve vodním chladiči. Zatímco jeden adsorber pracuje, druhý je regenerován. Dle dosavadních způsobů čištění vzduchu je z nízkoteplotního bloku odebíráno suché regenerační médium. To po ohřátí nejčastěji v elektrickém ohřívači na teplotu 120 až 200 °C ohřívá v obráceném směru druhý adsorber a vynáší z adsorpčního lože adsorbovaný kysličník uhličitý a vodní páru.

Po ukončení regenerace, když je celé lože vyhřéto a regenerováno, je ohřívač vypnut a následuje etapa chlazení adsorberu na provozní teplotu, která je blízká teplotě okolí. Po vyčerpání adsopční kapacity adsorberu jsou adsorbery přepnuty a proces se opakuje. Tento způsob mé však některé vážné nevýhody. Pro regeneraci adsorberu je zapotřebí poměrně značné množství elektrické energie, zatímco za kompresorem se odvádí teplo chladicí vodou.

Tyto nevýhody jsou odstraněny způsobem regenerace adsorberů adsorpčního čištění komprimovaného vzduchu před nízkoteplotním dělením s využitím tepla, které vzniká při jeho kompresi k regeneraci adsorberů, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že suché regenerační médium, které se odebírá z nízkoteplotního bloku dělení vzduchu se ohřívá komprimovaným vzduchem a po případném dalším ohřátí v ohřívači se regeneruje adsorbery. Zařízení k provádění způsobu regenerace adsorberů adsorpčního čištění vzduchu dle vynálezu sestává především z kompresoru, adsorberů, výměníků tepla, odlučovače, ohřívače, vodního chladiče, nízkoteplotního bloku dělení vzduchu, potrubí a armatur a jeho podstata spočívá v tom, že na cestě regeneračního média mezi nízkoteplotním blokem a adsorbery je zařazen výměník tepla mezi komprimovaným vzduchem a régeneračním médiem.

Hlavní předností způsobu adsorpčního čištění vzduchu podle vynálezu je to, že využitím kompresního tepla je možné snížit spotřebu tepla pro regeneraci adsorberů o více než 50 % a přitom dochází i ke snížení spotřeby chladicí vody. Tím dochází ke snížení spotřeby energie na nízkoteplotní dělení vzduchu a na získáváni konečných produktů dělení, kyslíku a dusíku. Snižují se tak i provozní náklady. Zařízení k provádění způsobu je jednoduché a investičně nenáročné, zaručující rychlou návratnost.

Příkladné řešení způsobu adsorpčního čištění vzduchu dle vynálezu je patrné z přiloženého obrázku se zjednodušeným technologickým schématem provozního celku středotlakého zařízení na dělení vzduchu. Atmosférický vzduch vstupuje potrubím 11 do šroubového kompresoru i, kde je stlačen na tlak okolo 1 MPa. Kompresí se vzduch ohřeje na teplotu okolo 150 °C.

Ve vodním chladiči J se chladicí vodou přiváděnou potrubím 15. ochlazen na teplotu ,0 až 20 °C. Vykondenzovaná vodní pára se odděluje v odlučovači £ a je odváděna potrubím £0. Komprimovaný vzduch je déle veden do dvojice adsorberů 6, kde je adsorbcí na silikagelu a syntetických zeolitech zbavován kysličníku uhličitého a vodní páry. Vždy jeden z adsorberů 6 pracuje, zatímco druhý je regenerován nebo chlazen.

Vyčištěný vzduch je veden potrubím 17 do nízkoteplotního bloku 2, kde je vzduch dělen na kyslík odebíraný potrubím 2. a odpadní dusík. Suché, regenerační médium, kterým může být dusík nebo i vzduch, je odebíráno z nízkoteplotního bloku 2 potrubím 12 a je vedeno přes otevřenou armaturu 13 do výměníku ,2, kde se v protiproudu ohřívá komprimovaným horkým vzduchem. Teplota regeneračního média se dle potřeby, popřípadě^- dále zvyšuje v elektrickém ohří3 vači 8. Horké regenerační médium je vedeno do adsorberu 6, který je právě regenerován a je vyváděno do atmosféry potrubím 16. Při regeneraci je armatura 14 uzavřena. Jakmile je regenerace ukončena, je armatura 13 uzavřena a armatura I4 otevřena a regenerační médium chladí vyhřátou adsorpční nápln adsorberu 6. Zařízení k provádění adsorpčního způsobu čištění komprimovaného vzduchu je také patrné z technologického schématu. Na cestě regeneračního média mezi nízkoteplotním blokem 2 a adsorbery 6 je zařazen protiproudy výměník tepla 2, v kterém dochází k výměně tepla mezi regeneračním médiem a komprimovaným horkým vzduchem. Při naznačeném uspořádání způsobu čištění vzduchu pro nízkoteplotní dělení dochází k nejméně-50 % úsporám elektrické energie potřebné k regeneraci.

Způsob adsorpčního čištění vzduchu dle vynálezu najde uplatnění u středotlakých zaříze ní na nízkoteplotní dělení vzduchu, kde umožní dosáhnout výrazného snížení spotřeby elektrické energie pro regeneraci adsorberů.

Claims (2)

1. Způsob regenerace adsorberů adsorpčního čištění stlačeného vzduchu před jeho nízkoteplotním dělením s využitím tepla vznikajícího při jeho stlačování, vyznačující se tím, že suché regenerační médium odebírané z nízkoteplotního bloku dělení vzduchu, se ohřívá stlačeným vzduchem a po případném dalším zvýšení teploty v ohřívači regeneruje adsorbery.

2. Zařízení k provádění způsobu regenerace adsorberů dle bodu 1, sestávající především z kompresoru, který je propojen přes výměníky tepla a ausoroerv s nízkoteplotním blokem pomocí potrubí a armatur, vyznačující se tím, že mezi výstupem regeneračního média z nízkoteplotního bloku (7) a adsorbery (6) je zařazen výměník tepla (2) mezi stlačeným vzduchem a regeneračním médiem.