RU164124U1

RU164124U1 - GAS DRYING DEVICE

Info

Publication number: RU164124U1
Application number: RU2015145626/05U
Authority: RU
Inventors: Семен Сергеевич Комлев; Сергей Владимирович Кизяков
Original assignee: Семен Сергеевич Комлев; Сергей Владимирович Кизяков
Priority date: 2015-10-23
Filing date: 2015-10-23
Publication date: 2016-08-20

Abstract

1. Устройство для осушки газа, содержащее расположенные в кожухе с входом для подачи газа, выходом для газа и выходом для продуктов регенерации две параллельно установленные равные группы адсорберов, каждый из адсорберов содержит вертикально расположенный и наполненный гранулированным адсорбентом цилиндрический корпус с верхним основанием и днищем, входной патрубок и выходной патрубок, каждый входной патрубок герметично соединен газопроводом со входом для подачи газа и расположен с возможностью подачи газа от верхнего основания к днищу, каждый выходной патрубок герметично соединен газопроводом с выходом для газа, корпус с внешней стороны снабжен нагревательным элементом с наружной теплоизоляцией, выполненным с возможностью равномерного нагревания корпуса по его длине, отличающееся тем, что каждый выходной патрубок расположен с возможностью отвода газа от днища соответствующего адсорбера, внутри кожуха дополнительно расположено средство для создания вакуума, герметично соединенное с выходом для продуктов регенерации, каждый адсорбер выполнен с возможностью поочередного герметичного подключения к средству для создания вакуума и с образованием линии движения газа к входу для подачи газа и выходу газа, при этом нагревательные элементы выполнены с возможностью включения и выключения одновременно со средством для создания вакуума.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что внутренний диаметр каждого адсорбера имеет значение от 3 см до 30 см.3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что группы адсорберов выполнены с возможностью одновременного подключения адсорберов одной группы к входу для подачи газа и выходу газа, а1. A device for drying gas, comprising two equal sets of adsorbers arranged in parallel with an inlet for supplying gas, an outlet for gas and an outlet for regeneration products, each of the adsorbers contains a cylindrical housing with a top base and a bottom vertically located and filled with granular adsorbent, the inlet pipe and the outlet pipe, each inlet pipe is hermetically connected by a gas pipeline to the gas inlet and is arranged to supply gas from the upper base to the days Well, each outlet pipe is hermetically connected by a gas pipeline to the gas outlet, the housing is provided with an external heating element on the outside, which is capable of uniformly heating the housing along its length, characterized in that each outlet pipe is located with the possibility of gas removal from the bottom of the corresponding adsorber , inside the casing there is additionally a means for creating a vacuum, hermetically connected to the outlet for regeneration products, each adsorber is made to erednogo sealingly connecting a means for creating a vacuum and gas to form a line of motion to an input of the gas supply and gas outlet, the heating elements are arranged to turn on and off simultaneously with the means for creating vakuuma.2. The device according to claim 1, characterized in that the inner diameter of each adsorber has a value from 3 cm to 30 cm. 3. The device according to claim 1, characterized in that the groups of adsorbers are configured to simultaneously connect the adsorbers of one group to the gas inlet and gas outlet, and

Description

Описание полезной моделиUtility Model Description

МПК B01D 53/04IPC B01D 53/04

Устройство для осушки газаGas Dryer

Заявляемая полезная модель относится к области газовой, нефтяной, химической и других отраслей промышленности и может быть использована для промышленной адсорбции газов или паров. The inventive utility model relates to the field of gas, oil, chemical and other industries and can be used for industrial adsorption of gases or vapors.

Известно устройство для подготовки газов, содержащее два параллельно установленных адсорбера, причем оба адсорбера совмещены с теплообменным устройством, первый - для адсорбции, а другой - для десорбции, холодильную машину, причем в качестве холодильной машины установлена холодильная машина, оборудованная компрессором, теплообменное устройство, совмещенное с первым адсорбером, соединено с компрессором, а компрессор - с теплообменным устройством, совмещенным с другим адсорбером, оснащенным линией подачи в него очищенного газа [патент на изобретение RU2456059, МПК B01D53/04, дата публикации 20.10.2011].A device for preparing gases is known comprising two adsorbers installed in parallel, both adsorbers combined with a heat exchanger, the first for adsorption and the other for desorption, a refrigeration machine, and a refrigeration machine equipped with a compressor is installed as a refrigerating machine, a combined heat exchanger with the first adsorber, connected to the compressor, and the compressor - with a heat exchanger combined with another adsorber equipped with a purified gas supply line to it [patent for invention RU2456059, IPC B01D53 / 04, publication date 10/20/2011].

Недостатком известного устройства является то, что охлаждение адсорберов производят с помощью специального устройства - холодильной машины. Также согласно известному устройству предполагается использование теплоносителя и блока его подготовки и системы подачи теплоносителя. При этом использование дополнительных устройств значительно снижает надежность устройства осушки газа. Кроме того, наблюдается недостаточная эффективность регенерации адсорберов из-за неравномерного нагрева адсорбента внутри адсорбера.A disadvantage of the known device is that the adsorbers are cooled using a special device - a refrigeration machine. Also, according to the known device, it is assumed to use a heat carrier and its preparation unit and a heat carrier supply system. Moreover, the use of additional devices significantly reduces the reliability of the gas dehydration device. In addition, there is a lack of efficiency in the regeneration of adsorbers due to uneven heating of the adsorbent inside the adsorber.

В качестве прототипа было выбрано устройство для осушки и очистки сжатого газа, включающее два адсорбера, каждый из которых содержит вертикально ориентированный корпус с цилиндрической стенкой, крышкой и днищем, и входной и выходной патрубки с размещенными в них фильтрующими элементами, при этом корпус каждого адсорбера заполнен адсорбентом, а на наружной поверхности стенки корпуса закреплены нагревательные элементы, закрытые теплоизолирующим кожухом, причем оба адсорбера установлены соосно и зеркально друг другу, разделены поперечной теплоизолирующей перегородкой и расположены внутри общего теплоизолирующего кожуха с верхним и нижним торцевыми фланцами, при этом входной и выходной патрубки в каждом адсорбере расположены в крышке его корпуса, между корпусом и крышкой каждого адсорбера установлена ступица с центральным и периферийными отверстиями, в центральном отверстии ступицы каждого адсорбера установлена труба, один конец которой соединен с входным патрубком, а второй конец, на котором закреплен рассекатель, расположен в районе днища корпуса с зазором не более 20 мм. [Патент на полезную модель RU34399, дата публикации 10.12.2003, МПК B01D53/04].As a prototype, a device for drying and purifying compressed gas was selected, which includes two adsorbers, each of which contains a vertically oriented housing with a cylindrical wall, a cover and a bottom, and an inlet and outlet nozzles with filter elements placed in them, while the body of each adsorber is filled adsorbent, and on the outer surface of the casing wall heating elements are fixed, closed by a heat-insulating casing, both adsorbers mounted coaxially and mirror-to-mirror to each other, divided transversely heat insulating partition and are located inside a common insulating casing with upper and lower end flanges, while the inlet and outlet pipes in each adsorber are located in the cover of its body, between the body and the cover of each adsorber there is a hub with central and peripheral holes, in the central hole of each hub an adsorber is installed a pipe, one end of which is connected to the inlet pipe, and the second end, on which the divider is mounted, is located in the area of the bottom of the body with a gap of no more e 20 mm. [Patent for utility model RU34399, publication date 10/12/2003, IPC B01D53 / 04].

Недостатком прототипа является то, что в устройстве по прототипу используются адсорберы, обеспечивающие недостаточную равномерность их нагрева от нагревательного элемента. Адсорбент, расположенный у внутренней поверхности корпуса адсорберов, в процессе регенерации нагревается на большие температуры, чем адсорбент, находящийся в центре адсорбера. Таким образом, адсорбент регенерируется неравномерно, что понижает эффективность работы адсорбера в дальнейшем. Кроме того, в устройстве по прототипу отсутствуют дополнительные средства для отведения десорбированных компонентов из адсорбера, что не позволяет достичь необходимых показателей эффективности регенерации адсорберов, а также обуславливает необходимость нагрева адсорберов до высоких температур в процессе их регенерации. Это увеличивает потери адсорбента при прокаливании, снижает срок службы адсорберов и их надежность. The disadvantage of the prototype is that the device of the prototype uses adsorbers that provide insufficient uniformity of their heating from the heating element. The adsorbent located near the inner surface of the adsorber housing during heating regenerates at higher temperatures than the adsorbent located in the center of the adsorber. Thus, the adsorbent is not uniformly regenerated, which reduces the efficiency of the adsorber in the future. In addition, in the device of the prototype there are no additional means for removing the desorbed components from the adsorber, which does not allow to achieve the necessary indicators of the efficiency of regeneration of the adsorbers, and also necessitates the heating of the adsorbers to high temperatures during their regeneration. This increases the loss of adsorbent during calcination, reduces the service life of the adsorbers and their reliability.

Техническая задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель - повышение эффективности работы устройства по осушке газа при одновременном повышении надежности адсорберов.The technical problem to which the claimed utility model is aimed is to increase the efficiency of the device for gas dehydration while increasing the reliability of the adsorbers.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое устройство - повышение эффективности работы устройства для осушки газа за счет повышения эффективности регенерации адсорберов при одновременном повышении надежности адсорберов.The technical result to which the claimed device is directed is to increase the efficiency of the device for drying gas by increasing the efficiency of regeneration of adsorbers while improving the reliability of adsorbers.

Сущность заявляемого устройства заключается в следующем. The essence of the claimed device is as follows.

Устройство для осушки газа содержит расположенные в кожухе со входом для подачи газа, выходом для газа и выходом для продуктов регенерации две параллельно установленные равные группы адсорберов, каждый из адсорберов содержит вертикально расположенный и наполненный гранулированным адсорбентом цилиндрический корпус с верхним основанием и днищем, входной патрубок и выходной патрубок. Каждый входной патрубок герметично соединен газопроводом со входом для подачи газа и расположен с возможностью подачи газа от верхнего основания к днищу. Каждый выходной патрубок герметично соединен газопроводом с выходом для газа. Корпус с внешней стороны снабжен нагревательным элементом с наружной теплоизоляцией, выполненным с возможностью равномерного нагревания корпуса по его длине. В отличие от прототипа, каждый выходной патрубок расположен с возможностью отвода газа от днища соответствующего адсорбера, внутри кожуха дополнительно расположено средство для создания вакуума, герметично соединенное с выходом для продуктов регенерации, каждый адсорбер выполнен с возможностью поочередного герметичного подключения к средству для создания вакуума и с образованием линии движения газа к входу для подачи газа и выходу газа, при этом нагревательные элементы выполнены с возможностью включения и выключения одновременно со средством для создания вакуума. The gas drying device comprises two equal groups of adsorbers located in a casing with a gas supply inlet, a gas outlet and an outlet for regeneration products, each of the adsorbers contains a cylindrical housing vertically located and filled with granular adsorbent with an upper base and a bottom, an inlet pipe and outlet pipe. Each inlet pipe is hermetically connected by a gas pipeline to the gas inlet and is located with the possibility of gas supply from the upper base to the bottom. Each outlet pipe is hermetically connected by a gas pipeline to the gas outlet. The housing on the outside is equipped with a heating element with external thermal insulation, made with the possibility of uniform heating of the housing along its length. Unlike the prototype, each outlet pipe is located with the possibility of gas removal from the bottom of the corresponding adsorber, inside the casing there is additionally a means for creating a vacuum, hermetically connected to the outlet for regeneration products, each adsorber is made with the possibility of alternating hermetic connection to a means for creating a vacuum and with the formation of a line of gas movement to the gas inlet and gas outlet, while the heating elements are configured to turn on and off simultaneously with a means to create a vacuum.

Предпочтительно группы адсорберов выполнены с возможностью одновременного подключения адсорберов одной группы к входу для подачи газа и выходу газа, а адсорберов другой группы - к средству для создания вакуума. Это позволяет достичь высокой производительности заявляемой установки и повышает ее эффективность за счет одновременного протекания процессов адсорбции и регенерации и отсутствия необходимости остановки процесса осушки газа.Preferably, the groups of adsorbers are configured to simultaneously connect the adsorbers of one group to the gas inlet and gas outlet, and the adsorbers of the other group to the means for creating a vacuum. This allows you to achieve high performance of the inventive installation and increases its efficiency due to the simultaneous occurrence of adsorption and regeneration processes and the absence of the need to stop the gas drying process.

Использование в процессе регенерации средства для создания вакуума, работающего одновременно с нагревательным элементом, позволяет повысить эффективность регенерации за счет отведения десорбированных компонентов из адсорбера. Кроме того, использование средства для создания вакуума позволяет нагревать адсорбер до более низких температур, что позволяет уменьшить потери адсорбента при прокаливании и повысить срок службы адсорберов и их надежность.The use of a means for creating a vacuum operating simultaneously with the heating element during the regeneration process makes it possible to increase the regeneration efficiency by removing the desorbed components from the adsorber. In addition, the use of means for creating a vacuum allows the adsorber to be heated to lower temperatures, which reduces the adsorbent losses during calcination and increases the service life of the adsorbers and their reliability.

Согласно заявляемому устройству, отвод десорбированной влаги может быть обеспечен средством для создания вакуума. Конструкция адсорбера не требует расхода газа на регенерацию, то есть осуществления продувки газом.According to the claimed device, the removal of desorbed moisture can be provided by a means for creating a vacuum. The design of the adsorber does not require gas consumption for regeneration, that is, the implementation of a gas purge.

Предпочтительно внутренний диаметр каждого адсорбера имеет значение от 3 до 30 см.Preferably, the inner diameter of each adsorber is from 3 to 30 cm.

Выполнение внутреннего диаметра корпуса каждого адсорбера в определенном диапазоне позволяет обеспечить равномерный прогрев адсорбента по всему его объему как в центре адсорбера, так и у внутренней поверхности корпуса. Обеспечение равномерного прогревания адсорбента позволяет повысить эффективность регенерации адсорбера. Повышение эффективности регенерации позволяет достичь повышения эффективности работы заявляемой установки в целом, поскольку внутренний диаметр корпуса, выполненный в определенном диапазоне позволяет обеспечить равномерное прохождение газа через весь слой адсорбента, исключая застойные зоны, и равномерно прогреть всю массу адсорбента, в том числе в центре.The implementation of the inner diameter of the housing of each adsorber in a certain range allows for uniform heating of the adsorbent throughout its volume both in the center of the adsorber and on the inner surface of the housing. Ensuring uniform heating of the adsorbent can increase the efficiency of regeneration of the adsorber. Improving the efficiency of regeneration allows to increase the efficiency of the inventive installation as a whole, since the inner diameter of the housing, made in a certain range, allows for uniform gas passage through the entire adsorbent layer, excluding stagnant zones, and uniformly warms up the entire mass of adsorbent, including in the center.

Необходимый размер внутреннего диаметра корпуса был определен опытным путем. Значение внутреннего диаметра корпуса зависит от мощности нагревательного элемента. В случае выполнения внутреннего диаметра корпуса менее 3 см ближе к центральной оси корпуса, регенерация адсорбера будет не эффективной, потому что будет наблюдаться слишком высокая скорость движения газа и динамическая адсорбция не будет успевать проходить. В случае выполнения внутреннего диаметра корпуса более 30 см, ближе к центральной оси корпуса адсорбент не нагревается, тем самым в процессе регенерации адсорбера образуется застойная зона, где адсорбент остается не отрегенерированным. The required size of the inner diameter of the housing was determined empirically. The value of the inner diameter of the housing depends on the power of the heating element. If the inner diameter of the casing is less than 3 cm closer to the central axis of the casing, regeneration of the adsorber will not be effective, because there will be too high gas velocity and dynamic adsorption will not have time to pass. If the inner diameter of the casing is more than 30 cm, the adsorbent does not heat closer to the central axis of the casing, thereby forming a stagnant zone in the process of regeneration of the adsorber, where the adsorbent remains unregenerated.

В зависимости от давления газа, подаваемого на адсорберы, подбирают толщину и материал составных элементов адсорберов.Depending on the pressure of the gas supplied to the adsorbers, the thickness and material of the constituent elements of the adsorbers are selected.

В качестве гранулированного адсорбента может быть использован, например, алюмосиликатный осушитель, активированный оксид алюминия или иной гранулированный адсорбент.As the granular adsorbent, for example, an aluminosilicate desiccant, activated alumina or other granular adsorbent can be used.

Высота столба адсорбентов определяется расчетным путем, исходя из размеров внутреннего диаметра корпуса. Из литературы известно, что отношение высоты столба адсорбента к внутреннему диаметру корпуса должно быть не менее 4. Если отношение высоты адсорбента к внутреннему диаметру корпуса не соблюдено, то значительно увеличивается вероятность образования застойных зон: не вся площадь адсорбента используется для адсорбции, что обуславливает необходимость более частой регенерации зоны адсорбера, на которую направлена наибольшая нагрузка.The height of the column of adsorbents is determined by calculation, based on the dimensions of the inner diameter of the housing. From the literature it is known that the ratio of the height of the adsorbent column to the inner diameter of the casing must be at least 4. If the ratio of the height of the adsorbent to the inner diameter of the casing is not observed, the probability of stagnant zones formation increases significantly: not all adsorbent area is used for adsorption, which necessitates more frequent regeneration of the adsorber zone, to which the greatest load is directed.

Корпус каждого адсорбера выполнен в виде полого цилиндра, при этом верхнее основание может быть выполнено в виде крышки, то есть присоединено к корпусу путем разъемного крепления, например, путем использования шпильки с гайкой. Разъемное крепление верхнего основания позволяет ускорить процесс замены адсорбента в адсорберах, а именно загрузки адсорбента, а значит повысить производительность каждого адсорбера. The housing of each adsorber is made in the form of a hollow cylinder, while the upper base can be made in the form of a cover, that is, attached to the housing by detachable fastening, for example, by using a stud with a nut. The detachable fastening of the upper base allows you to accelerate the process of replacing the adsorbent in the adsorbers, namely the loading of the adsorbent, which means to increase the performance of each adsorber.

Днище корпуса каждого адсорбера может быть жестко прикреплено к корпусу, например, путем сварки или путем разъемного соединения, например, путем использования шпильки с гайкой. Разъемное крепление днища позволяет ускорить процесс замены адсорбента в адсорберах, а именно выгрузки адсорбента, а значит повысить производительность каждого адсорбера. The bottom of the body of each adsorber can be rigidly attached to the body, for example, by welding or by detachable connection, for example, by using a stud with a nut. The detachable bottom mount allows you to speed up the process of replacing the adsorbent in the adsorbers, namely, unloading the adsorbent, and thus increase the performance of each adsorber.

Каждый из нагревательных элементов может быть выполнен в виде подключенной к источнику питания обмотанной вокруг корпуса металлической спирали или колец с шагом, обеспечивающим равномерный прогрев корпуса по его длине или в виде подключенной к средству для нагрева теплоносителя теплоизолированной рубашки с циркулирующим теплоносителем или иного средства, обеспечивающего равномерный прогрев корпуса по его длине. Шаг колец или спирали зависит от длины корпуса и предпочтительно составляет от 0 до 4 см, что позволяет достичь максимально равномерного нагрева корпуса. Each of the heating elements can be made in the form of a metal spiral or rings wound around the casing connected to a power source with a step that ensures uniform heating of the casing along its length or in the form of a thermally insulated shirt with a circulating coolant connected to a medium for heating the coolant or other means that ensures uniform heating the body along its length. The pitch of the rings or spiral depends on the length of the housing and is preferably from 0 to 4 cm, which allows to achieve the most uniform heating of the housing.

Внутри входных и выходных патрубков поперек потока воздуха предпочтительно размещены фильтрующие элементы, препятствующие выносу адсорбента за пределы адсорбера. Каждый из входных или выходных патрубков может быть выполнен в виде полого цилиндра или в виде цилиндроообразного элемента, состоящего из соединенных между собой двух частей: первой части, выполненной в виде полого цилиндра и размещенной снаружи корпуса, и второй части, размещенной внутри корпуса и выполненной перфорированной. Перфорация позволяет более равномерно распределить поток газа внутри адсорбера.Inside the inlet and outlet nozzles transverse to the air flow, filter elements are preferably arranged to prevent the adsorbent from being carried outside the adsorber. Each of the inlet or outlet pipes can be made in the form of a hollow cylinder or in the form of a cylinder-shaped element consisting of two parts interconnected: the first part, made in the form of a hollow cylinder and placed outside the housing, and the second part, placed inside the housing and made perforated . Perforation allows you to more evenly distribute the gas flow inside the adsorber.

Каждый входной патрубок может быть расположен в верхнем основании, обязательным условием является обеспечение подачи газа по направлению от верхнего основания к днищу, то есть подачи воздуха сверху, когда адсорбер находится в вертикальном положении. Each inlet pipe can be located in the upper base, a prerequisite is the provision of gas in the direction from the upper base to the bottom, that is, the air supply from above when the adsorber is in a vertical position.

Каждый выходной патрубок может быть расположен в днище. Выполнение выходного патрубка так, что он расположен с возможностью отвода газа от днища, то есть снизу адсорбера, когда адсорбер находится в вертикальном положении, обеспечивает движение газа сверху вниз, что препятствует возникновению кипящего слоя в адсорбенте и увеличивает срок службы адсорбента.Each outlet can be located on the bottom. The design of the outlet pipe is such that it is disposed to discharge gas from the bottom, i.e., from the bottom of the adsorber, when the adsorber is in a vertical position, provides gas movement from top to bottom, which prevents the formation of a fluidized bed in the adsorbent and increases the service life of the adsorbent.

Корпус каждого адсорбера может быть снабжен верхним и нижним торцевыми фланцами, при этом торцевые фланцы предпочтительно являются ограничителями теплоизоляции нагревательного элемента, что ускоряет естественное охлаждение адсорбера в процессе регенерации за счет теплоотдачи в окружающую среду, а значит повышает производительность регенерации. Таким образом, верхняя и нижняя части корпуса с внешней стороны предпочтительно снабжены верхним и нижним торцевыми фланцами соответственно, предназначенными для крепления адсорбера, например, к панели в составе установки для осушки газа. Торцевые фланцы могут быть жестко присоединены к корпусу, например, посредством спайки или разъемно с помощью закладного кольца, которое размещено в пазе каждого торцевого фланца между соответствующим торцевым фланцем и корпусом и обеспечивает их соединение без зазора. При этом закладное кольцо препятствует срыванию верхнего и нижнего торцевых фланцев вверх и вниз соответственно. Использование закладного кольца позволяет избежать сварного соединения нежелательного для сосудов из высокопрочных сталей, используемых на высоких давлениях. Использование закладных колец повышает надежность крепления торцевых фланцев к корпусу.The housing of each adsorber can be equipped with upper and lower end flanges, while the end flanges are preferably limiters of the heat insulation of the heating element, which accelerates the natural cooling of the adsorber during the regeneration process due to heat transfer to the environment, and therefore increases the regeneration performance. Thus, the upper and lower parts of the housing from the outside are preferably provided with upper and lower end flanges, respectively, for fastening the adsorber to, for example, a panel in a gas drying unit. The end flanges can be rigidly attached to the body, for example, by soldering or detachably using a snap ring, which is placed in the groove of each end flange between the corresponding end flange and the body and ensures their connection without a gap. In this case, the embedded ring prevents tearing of the upper and lower end flanges up and down, respectively. The use of the embedded ring avoids the weld undesirable for vessels of high strength steels used at high pressures. The use of embedded rings increases the reliability of fastening the end flanges to the body.

Каждая группа адсорберов предпочтительно состоит из параллельно расположенных адсорберов.Each group of adsorbers preferably consists of parallel adsorbers.

Заявляемое устройство может дополнительно содержать расположенные внутри кожуха блок управления и датчик влажности, подключенный к выходу для газа и блоку управления, который подключен к каждому нагревательному элементу и к средству для создания вакуума и выполнен с возможностью автоматического управления их работой посредством сигнала от датчика влажности. Датчик влажности предназначен для регистрации показаний влажности газа на выходе из установки и подачи блоку управления сигнала на замену группы адсорберов, сушку которой осуществляют, а, следовательно сигнала на включение средства для создания вакуума и, следовательно соответствующих нагревательных элементов.The inventive device may further comprise a control unit and a humidity sensor located inside the casing, connected to a gas outlet and a control unit that is connected to each heating element and to a means for creating a vacuum and configured to automatically control their operation by means of a signal from a humidity sensor. The humidity sensor is designed to register gas humidity readings at the outlet of the installation and supply a signal to the control unit to replace the group of adsorbers that are dried, and, therefore, the signal to turn on the means for creating a vacuum and, consequently, the corresponding heating elements.

Дополнительно корпус каждого адсорбера может быть снабжен датчиком температуры и давления нагревательного элемента, подключенными к блоку управления, а входной патрубок каждого адсорбера - датчиком давления газа (не показан на чертежах), которые предназначены для управления работой нагревательного элемента.Additionally, the housing of each adsorber can be equipped with a temperature and pressure sensor of the heating element connected to the control unit, and the inlet pipe of each adsorber with a gas pressure sensor (not shown in the drawings), which are designed to control the operation of the heating element.

Средство для создания вакуума может быть выполнено в виде вакуумного насоса или иного устройства того же назначения.The means for creating a vacuum can be made in the form of a vacuum pump or other device of the same purpose.

Выход средства для создания вакуума может быть соединен с емкостью для сбора конденсата, снабженной сливным отверстием, подсоединенным к выходу для продуктов регенерации.The outlet of the vacuum generating means may be connected to a condensate collecting vessel provided with a drain opening connected to the outlet for regeneration products.

Адсорберы могут быть закреплены на установленной внутри кожуха панели в вертикальном положении посредством верхних и нижних торцевых фланцев. The adsorbers can be mounted on a panel installed inside the casing in a vertical position by means of the upper and lower end flanges.

Вход средства для создания вакуума снабжен датчиком температуры паров, подключенным к блоку управления, предназначенным для регистрации температуры паров, поступаемых в средство для создания вакуума и управления выключением средства для создания вакуума.The input of the means for creating a vacuum is equipped with a vapor temperature sensor connected to a control unit for recording the temperature of the vapors supplied to the means for creating a vacuum and controlling the shutdown of the means for creating a vacuum.

Управление включением и выключением средства для создания вакуума также может быть осуществлено посредством заданного в блоке управления алгоритма, к которому подключено средство для создания вакуума или посредством ручного включения оператором. The on and off control of the means for creating a vacuum can also be carried out by means of the algorithm specified in the control unit, to which the means for creating a vacuum is connected or by manual switching on by the operator.

Заявляемая установка может дополнительно содержать влагомаслоотделитель, расположенный на линии газопровода, соединяющего вход для подачи газа и входные патрубки адсорберов. Выход влагомаслоотделителя предпочтительно герметично соединен с влагомаслонакопителем, снабженным сливным отверстием. Использование влагомаслоотделителя позволяет добиться дополнительно увеличения эффективности работы заявляемой установки по осушке газа за счет отделения капельной влаги и масляного тумана, который может присутствовать в компримированном газе. Отделение капельной влаги позволяет увеличить влагоемкость адсорбента, так как он будет поглощать только парообразную влагу, которую не может уловить влагомаслоотделитель. The inventive installation may additionally contain a moisture separator located on the line of the pipeline connecting the inlet for gas supply and inlet nozzles of the adsorbers. The outlet of the desiccant is preferably hermetically connected to the desiccant provided with a drain hole. The use of a moisture-oil separator can further increase the efficiency of the inventive installation for drying gas by separating droplet moisture and oil mist, which may be present in the compressed gas. Separation of droplet moisture allows to increase the moisture capacity of the adsorbent, since it will only absorb vaporous moisture, which can not be trapped by the moisture separator.

Заявляемое устройство в отличие от прототипа обладает рядом отличительных признаков, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию патентоспособности «новизна».The inventive device, in contrast to the prototype, has a number of distinctive features, which allows us to conclude that it meets the patentability criterion of "novelty."

Заявляемое устройство может быть изготовлено и применено с помощью известных средств, методов и веществ, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию патентоспособности «промышленная применимость». The inventive device can be manufactured and applied using known means, methods and substances, which allows us to conclude that it meets the patentability criterion of "industrial applicability".

Заявляемое устройство поясняется чертежами:The inventive device is illustrated by drawings:

Фиг. 1 - устройство для осушки газа (принципиальная схема)FIG. 1 - device for drying gas (circuit diagram)

Фиг. 2 - где совместно изображены адсорбер (вид спереди) и продольное сечение адсорбера.FIG. 2 - where together the adsorber (front view) and the longitudinal section of the adsorber are shown.

Устройство для осушки газа содержит расположенные в кожухе 1 со входом для подачи газа 2, выходом для газа 3 и выходом для продуктов регенерации 4 две параллельно установленные равные группы адсорберов 5 и 6. Каждая группа адсорберов 5 или 6 содержит два параллельно расположенных адсорбера 7.The device for drying gas contains located in the casing 1 with an inlet for supplying gas 2, an outlet for gas 3 and an outlet for products of regeneration 4, two equal sets of adsorbers 5 and 6 installed in parallel. Each group of adsorbers 5 or 6 contains two adsorbers 7 located in parallel.

Внутри кожуха 1 дополнительно расположено средство для создания вакуума 8 в виде вакуумного насоса. Каждый адсорбер 7 выполнен с возможностью поочередного герметичного подключения к средству для создания вакуума 8 и с образованием линии движения газа к входу для подачи газа 2 и выходу газа 3 посредством запорных элементов К1, К2, К3, К4, К5, К6, при этом группы адсорберов 5 и 6 выполнены с возможностью одновременного подключения адсорберов 7 одной группы к входу для подачи газа 2 и выходу газа 3, а адсорберов 7 другой группы - к средству для создания вакуума 8.Inside the casing 1 is additionally located a means for creating a vacuum 8 in the form of a vacuum pump. Each adsorber 7 is made with the possibility of alternating hermetic connection to a means for creating a vacuum 8 and with the formation of a gas line to the gas inlet 2 and the gas outlet 3 by means of shut-off elements K1, K2, K3, K4, K5, K6, while groups of adsorbers 5 and 6 are configured to simultaneously connect the adsorbers 7 of one group to the inlet for supplying gas 2 and the outlet of gas 3, and the adsorbers 7 of the other group to the means for creating a vacuum 8.

Каждый адсорбер 7 содержит наполненный гранулированным адсорбентом 9 цилиндрический корпус 10 с верхним основанием 11 и днищем 12, входной патрубок 13 и выходной патрубок 14. Верхнее основание 11 выполнено в виде крышки и присоединено к корпусу 10 путем использования шпильки 15 с гайкой 16. Днище прикреплено к корпусу 10 путем использования шпильки 17 с гайкой 18. Входной патрубок 13 расположен в верхнем основании 3 и герметично соединен газопроводом (не обозначен на чертежах) со входом для подачи газа 2. Выходной патрубок 6 расположен в днище 4 и герметично соединен газопроводом (не обозначен на чертежах) с выходом для газа 3. Корпус 10 с внешней стороны снабжен нагревательным элементом 19 с наружной теплоизоляцией 20, выполненным с возможностью равномерного нагревания корпуса 10 по его длине h. Внутренний диаметр d корпуса 10 имеет значение А см. Each adsorber 7 contains a cylindrical housing 10 filled with granular adsorbent 9 with an upper base 11 and a bottom 12, an inlet pipe 13 and an outlet pipe 14. The upper base 11 is made in the form of a cover and is attached to the housing 10 by using a stud 15 with a nut 16. The bottom is attached to the housing 10 by using a stud 17 with a nut 18. The inlet pipe 13 is located in the upper base 3 and is hermetically connected by a gas pipeline (not indicated on the drawings) to the gas inlet 2. The outlet pipe 6 is located in the bottom 4 and is sealed a pipeline connected (not indicated in the drawings) from the gas outlet 3. The housing 10 with the outside is provided with a heating element 19 with external insulation 20, 10 adapted to the length h of uniform heating of the housing. The inner diameter d of the housing 10 is A cm.

В качестве гранулированного адсорбента 9 использован алюмосиликатный осушитель.As a granular adsorbent 9, an aluminosilicate desiccant is used.

Нагревательные элементы 19 выполнены с возможностью включения и выключения одновременно со средством для создания вакуума 8. Нагревательный элемент 19 выполнен в виде подключенной к источнику питания (не показан на чертежах) металлической спирали, обмотанной вокруг корпуса 10 с шагом 20 мм.The heating elements 19 are configured to turn on and off simultaneously with a means for creating a vacuum 8. The heating element 19 is made in the form of a metal spiral connected to a power source (not shown in the drawings) wrapped around the housing 10 with a pitch of 20 mm.

Входной патрубок 13 или выходной патрубок 14 каждый выполнен в виде полого цилиндра. Внутри входного и выходного патрубков 13 и 14 поперек размещены фильтрующие элементы (не показаны на чертежах), препятствующие выносу адсорбента 9 за пределы адсорбера 7. The inlet pipe 13 or the outlet pipe 14 each is made in the form of a hollow cylinder. Inside the inlet and outlet pipes 13 and 14 across the filter elements are placed (not shown in the drawings), preventing the removal of the adsorbent 9 outside the adsorber 7.

Корпус 10 каждого адсорбера 7 снабжен верхним и нижним торцевыми фланцами 21 и 22 соответственно, при этом торцевые фланцы 21 и 22 являются ограничителями теплоизоляции нагревательного элемента 19. Торцевые фланцы 21 и 22 присоединены к корпусу 10 с помощью закладных колец 23 и 24, каждый из которых размещен в пазе (не обозначены на чертежах) соответствующего торцевого фланца 21 или 22. The housing 10 of each adsorber 7 is equipped with upper and lower end flanges 21 and 22, respectively, while the end flanges 21 and 22 are limiters of the heat insulation of the heating element 19. The end flanges 21 and 22 are connected to the body 10 using embedded rings 23 and 24, each of which placed in a groove (not indicated on the drawings) of the corresponding end flange 21 or 22.

Корпус 10 каждого адсорбера снабжен датчиком температуры и давления (не показан на чертежах) нагревательного элемента 19, а входной патрубок 13 каждого адсорбера 7 - датчиком давления газа (не показан на чертежах).The housing 10 of each adsorber is equipped with a temperature and pressure sensor (not shown in the drawings) of the heating element 19, and the inlet pipe 13 of each adsorber 7 is equipped with a gas pressure sensor (not shown in the drawings).

Каждая группа адсорберов 5 и 6 состоит из четырех параллельно расположенных адсорберов 7, размещенных вертикально.Each group of adsorbers 5 and 6 consists of four parallel adsorbers 7 arranged vertically.

Заявляемое устройство дополнительно содержит расположенные внутри кожуха 1 блок управления 25 и датчик влажности 26, подключенный к выходу для газа 3 и блоку управления 25, который подключен к каждому нагревательному элементу 19 и к средству для создания вакуума 8 и выполнен с возможностью автоматического управления их работой посредством сигнала от датчика влажности 26. The inventive device further comprises located inside the casing 1, the control unit 25 and the humidity sensor 26 connected to the gas outlet 3 and the control unit 25, which is connected to each heating element 19 and to the means for creating a vacuum 8 and is configured to automatically control their operation by signal from humidity sensor 26.

Выход средства для создания вакуума 8 соединен с емкостью для сбора конденсата 27, снабженной сливным отверстием 28, подсоединенным к выходу для продуктов регенерации 4.The outlet of the vacuum generating means 8 is connected to a condensate collecting vessel 27 provided with a drain hole 28 connected to the outlet for regeneration products 4.

Адсорберы 7 закреплены на установленной внутри кожуха 1 панели (не показана на чертежах) в вертикальном положении посредством верхних и нижних торцевых фланцев 21 и 22. The adsorbers 7 are mounted on a panel installed inside the casing 1 (not shown in the drawings) in a vertical position by means of the upper and lower end flanges 21 and 22.

Вход средства для создания вакуума 8 снабжен датчиком температуры паров (не показан на чертежах), подключенным к блоку управления 25, предназначенным для регистрации температуры паров, поступаемых в средство для создания вакуума 8 и управления выключением средства для создания вакуума 8.The input of the means for creating a vacuum 8 is equipped with a vapor temperature sensor (not shown in the drawings) connected to a control unit 25 for recording the temperature of the vapors supplied to the means for creating a vacuum 8 and controlling the shutdown of the means for creating a vacuum 8.

Установка дополнительно содержит влагомаслоотделитель 29, расположенный на линии газопровода, соединяющего вход для подачи газа 2 и входные патрубки 5 адсорберов 7. Выход влагомаслоотделителя 29 герметично соединен с влагомаслонакопителем 30, снабженным сливным отверстием 31, расположенным в кожухе 1.The installation further comprises a desiccant separator 29 located on the gas line connecting the gas inlet 2 and the inlet 5 of the adsorbers 7. The desiccant outlet 29 is hermetically connected to the desiccant 30 equipped with a drain hole 31 located in the casing 1.

Принцип работы заявляемого устройства заключается в следующем.The principle of operation of the claimed device is as follows.

Первоначально, поступающий в установку газ проходит влагомаслоотделитель 29, где происходит очистка газа от воды и масел, при этом пары скапливаются во влагомаслонакопителе 30, где конденсируются и выливаются за пределы установки через сливное отверстие 31. Initially, the gas entering the unit passes a moisture separator 29, where the gas and oil are cleaned from gas, while the vapor accumulates in the moisture oil collector 30, where it condenses and poured out of the unit through a drain hole 31.

Далее вторая группа адсорберов 6 осуществляет осушку газа, а первая группа адсорберов 5 находится в нерабочем положении. Далее датчик влажности 26 регистрирует показания влажности во второй группе адсорберов 6. После достижения определенного значения влажности (насыщения влагой) адсорбентов 7 второй группы адсорберов 6, датчик влажности 26 подает сигнал блоку управления 25 на переключение группы адсорберов, которая осуществляет осушку газа. Next, the second group of adsorbers 6 dehydrates the gas, and the first group of adsorbers 5 is in the off position. Next, the humidity sensor 26 registers moisture readings in the second group of adsorbers 6. After reaching a certain moisture content (moisture saturation) of the adsorbents 7 of the second group of adsorbers 6, the humidity sensor 26 sends a signal to the control unit 25 to switch the group of adsorbers that dry the gas.

Далее посредством блока управления 25 запорные элементы К1 и К2 открываются, а запорный элемент К3 закрывается, первая группа адсорберов 5 осуществляет работу по осушке газа, а вторая группа адсорберов 6 одновременно переключается в режим регенерации, то есть запорные элементы К4 и К5 закрываются, а запорный элемент К6 открывается.Further, by means of the control unit 25, the locking elements K1 and K2 are opened, and the locking element K3 is closed, the first group of adsorbers 5 carries out gas drying, and the second group of adsorbers 6 simultaneously switches to the regeneration mode, that is, the locking elements K4 and K5 are closed, and the locking element K6 opens.

Газ через вход для подачи газа 2 поступает в первую группу адсорберов. Газ сверху через входной патрубок 5 поступает в адсорбер 7, проходя слой адсорбента 1 очищается от паров воды и выходит снизу через выходной патрубок 6. При этом фильтрующие элементы препятствуют выносу адсорбента за пределы корпуса 2.Gas through the gas inlet 2 enters the first group of adsorbers. Gas from above through the inlet pipe 5 enters the adsorber 7, passing through the adsorbent 1 layer, it is cleaned of water vapor and exits from below through the outlet pipe 6. At the same time, the filter elements prevent the adsorbent from moving outside the housing 2.

Регенерация второй группы адсорберов 6 происходит следующим образом. Включается средство для создания вакуума 8 и одновременно включаются нагревательные элементы 19 второй группы адсорберов 6, равномерно по всей длине h корпуса 10, нагревая адсорберы 7 второй группы адсорберов 6 до необходимой заданной температуры, зависящей от вида адсорбента 9. Датчик температуры нагревательного элемента 19 фиксирует показания температуры нагревательного элемента 19. Образующийся десорбированный пар выходит через входной патрубок 5.The regeneration of the second group of adsorbers 6 is as follows. The means for creating a vacuum 8 is turned on and at the same time the heating elements 19 of the second group of adsorbers 6 are turned on evenly over the entire length h of the housing 10, heating the adsorbers 7 of the second group of adsorbers 6 to the required set temperature, depending on the type of adsorbent 9. The temperature sensor of the heating element 19 records the readings temperature of the heating element 19. The resulting desorbed steam exits through the inlet pipe 5.

Далее адсорбированные компоненты в виде пара и конденсата попадают через средство для создания вакуума 8 в емкость для сбора конденсата 27, откуда сливаются через сливное отверстие 28. Next, the adsorbed components in the form of steam and condensate pass through a means for creating a vacuum 8 into a container for collecting condensate 27, from where they merge through a drain hole 28.

Датчик температуры пара регистрирует температуру пара, поступаемого в средство для создания вакуума 8 и подает соответствующий сигнал на блок управления 25. Когда датчик температуры пара фиксирует, что температура десорбированного пара, поступающего в средство для создания вакуума 8, перестает расти и начинает падать, средство для создания вакуума 8 и нагревательный элемент 19 посредством блока управления 25 выключаются. Адсорберы 7 второй группы адсорберов 6 охлаждаются естественным путем, при этом торцевые фланцы 11 и 12 ускоряют процесс естественного охлаждения за счет теплоотдачи в окружающую среду.The steam temperature sensor detects the temperature of the steam supplied to the means for creating a vacuum 8 and sends a corresponding signal to the control unit 25. When the steam temperature sensor detects that the temperature of the desorbed steam entering the means for creating a vacuum 8 stops growing and begins to fall, the means for creating a vacuum 8 and the heating element 19 by means of the control unit 25 are turned off. The adsorbers 7 of the second group of adsorbers 6 are naturally cooled, while the end flanges 11 and 12 accelerate the process of natural cooling due to heat transfer to the environment.

После достижения определенного значения влажности (насыщения влагой) адсорбента 7 первой группы адсорберов 5, датчик влажности 26 подает сигнал блоку управления 25 на переключение группы адсорберов, которая осуществляет осушку газа. Таким образом, далее вторая группа адсорберов 6 осуществляет работу по осушке газа, а первая группа адсорберов 5 переключается в режим регенерации. After reaching a certain humidity value (moisture saturation) of the adsorbent 7 of the first group of adsorbers 5, the humidity sensor 26 sends a signal to the control unit 25 to switch the group of adsorbers, which carries out gas drying. Thus, then the second group of adsorbers 6 carries out the work of drying the gas, and the first group of adsorbers 5 switches to the regeneration mode.

Датчик давления регистрирует давление в адсорберах 7 и препятствует включению средства для создания вакуума 8 и нагревательного кабеля 19 в случае наличия давления в адсорберах 7 путем подачи сигнала в блок управления 25.The pressure sensor registers the pressure in the adsorbers 7 and prevents the means for creating a vacuum 8 and the heating cable 19 from being turned on if there is pressure in the adsorbers 7 by supplying a signal to the control unit 25.

С целью подтверждения достижения технического результата были изготовлены опытные образцы.In order to confirm the achievement of the technical result, prototypes were made.

Пример 1, 3, 5, 7, 9. Устройство для осушки газа содержит две параллельно установленные равные группы адсорберов, расположенные в кожухе с входом для подачи газа и выходом для газа. Каждая группа адсорберов содержит два параллельно расположенных адсорбера. Каждый адсорбер герметично соединен с входом для подачи газа и выходом газа. Адсорберы выполнены, как показано на фиг. 2, и отличаются размером внутреннего диаметра d корпуса адсорберов.Example 1, 3, 5, 7, 9. A device for drying gas contains two parallel equal groups of adsorbers located in a casing with an inlet for supplying gas and an outlet for gas. Each group of adsorbers contains two parallel adsorbers. Each adsorber is hermetically connected to the gas inlet and gas outlet. The adsorbers are made as shown in FIG. 2, and differ in the size of the inner diameter d of the adsorber casing.

Пример 2, 4, 6, 8, 10. Example 2, 4, 6, 8, 10.

Устройства, показанные на чертежах, содержат средство для создания вакуума и отличаются размером внутреннего диаметра d корпуса адсорберов. The devices shown in the drawings contain means for creating a vacuum and differ in the size of the inner diameter d of the adsorber casing.

Полученные значения эффективности регенерации устройств по примерам 1 - 11 представлены в Таблице 1.The obtained values of the regeneration efficiency of the devices according to examples 1 to 11 are presented in Table 1.

Как видно из Таблицы 1, заявляемое устройство обеспечивает равномерный нагрев адсорбента, находящегося как у внутренней поверхности корпуса, так и в центре адсорбера. Кроме того, средство для создания вакуума дополнительно позволяет повысить эффективность, уменьшить энергоэффективность регенерации и повысить надежность адсорберов. При выполнении внутреннего диаметра корпуса менее 3 см, время адсорбции стремится к нулю, при этом увеличивается скорость прохождения слоя адсорбента, а следовательно эффективность адсорбции падает. При внутреннем диаметре корпуса более 30 см, температура в центре адсорбера значительно падает. Влагомаслоотделитель отбивает капельную влагу и уменьшает удельное количество влаги в газе. Таким образом, заявляемое устройство позволяет достичь следующий технический результат - повышение эффективности работы устройства для осушки газа за счет повышения эффективности регенерации адсорберов при одновременном повышении надежности адсорберов.As can be seen from Table 1, the inventive device provides uniform heating of the adsorbent located both at the inner surface of the housing and in the center of the adsorber. In addition, the means for creating a vacuum additionally allows to increase the efficiency, reduce the energy efficiency of regeneration and increase the reliability of the adsorbers. When the inner diameter of the casing is less than 3 cm, the adsorption time tends to zero, while the rate of passage of the adsorbent layer increases, and therefore the adsorption efficiency decreases. With an internal diameter of the body more than 30 cm, the temperature in the center of the adsorber drops significantly. A moisture-oil separator discards drip moisture and reduces the specific amount of moisture in the gas. Thus, the claimed device allows to achieve the following technical result - increasing the efficiency of the device for drying gas by increasing the efficiency of regeneration of adsorbers while increasing the reliability of adsorbers.

Claims

1. A device for drying gas, comprising two equal sets of adsorbers arranged in parallel with an inlet for supplying gas, an outlet for gas and an outlet for regeneration products, each of the adsorbers contains a cylindrical housing with a top base and a bottom vertically located and filled with granular adsorbent, the inlet pipe and the outlet pipe, each inlet pipe is hermetically connected by a gas pipeline to the gas inlet and is arranged to supply gas from the upper base to the days Well, each outlet pipe is hermetically connected by a gas pipeline to the gas outlet, the housing is provided with an external heating element on the outside, which is capable of uniformly heating the housing along its length, characterized in that each outlet pipe is located with the possibility of gas removal from the bottom of the corresponding adsorber , inside the casing there is additionally a means for creating a vacuum, hermetically connected to the outlet for regeneration products, each adsorber is made to erednogo sealingly connecting a means for creating a vacuum and gas to form a line of motion to an input of the gas supply and gas outlet, the heating elements are arranged to turn on and off simultaneously with the means for creating a vacuum.

2. The device according to claim 1, characterized in that the inner diameter of each adsorber has a value from 3 cm to 30 cm.

3. The device according to claim 1, characterized in that the groups of adsorbers are configured to simultaneously connect the adsorbers of one group to the gas inlet and gas outlet, and the adsorbers of the other group to the means for creating a vacuum.

4. The device according to p. 1, characterized in that the upper base of each adsorber is made in the form of a cover attached to the housing by detachable mounting.

5. The device according to p. 1, characterized in that the bottom of each adsorber is attached to the housing by a detachable connection.

6. The device according to claim 1, characterized in that each heating element is made in the form of a metal spiral with a step that ensures uniform heating of the housing along its length, made with the possibility of connecting to a power source wrapped around the housing.

7. The device according to p. 1, characterized in that each heating element is made in the form of metal rings with a step that ensures uniform heating of the housing along its length, made with the possibility of connecting to a power source, wound around the housing.

8. The device according to p. 1, characterized in that each heating element is made in the form of a thermally insulated jacket with a circulating coolant, made with the possibility of connecting to a means for heating the coolant.

9. The device according to claim 1, characterized in that the filter elements are preferably placed inside the inlet and outlet nozzles across the air flow.

10. The device according to p. 1, characterized in that each of the inlet and outlet nozzles is made in the form of a cylindrical element consisting of two parts interconnected: the first part, made in the form of a hollow cylinder and placed outside the housing, and the second part, placed inside the case and made perforated.

11. The device according to claim 1, characterized in that the housing of each adsorber is additionally provided with upper and lower end flanges, while the end flanges are limiters of the thermal insulation of the heating element.

12. The device according to p. 1, characterized in that the end flanges are detachably connected to the housing by means of a snap ring placed in the groove of each end flange between the corresponding end flange and the housing and ensuring their connection without a gap.

13. The device according to claim 1, characterized in that each group of adsorbers consists of parallel adsorbers.

14. The device according to p. 1, characterized in that it further comprises a control unit located inside the casing and a humidity sensor connected to the gas outlet and the control unit, which is connected to each heating element and to the means for creating a vacuum and is configured to automatically control their work through a signal from a humidity sensor.

15. The device according to p. 1, characterized in that it further comprises a moisture separator located on the gas line connecting the gas inlet and the adsorber inlet pipes.