RU208110U1 - Устройство адсорбционной осушки и очистки газов - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области газовой, нефтяной, химической и других отраслей промышленности и может быть использована для промышленной адсорбции газов или паров.Технический результат, на достижение которого направлена настоящая полезная модель, заключается в повышении ресурса и надежности устройства для очистки и осушки газа за счет предварительного охлаждения выделяющихся при регенерации одной из групп адсорберов продуктов десорбции, а также отделения газа, подаваемого на средство для создания вакуума, от сконденсировавшейся в процессе охлаждения жидкости.Сущность полезной модели заключается в том, устройство для осушки и очистки газа, содержащее систему автоматизированного управления, измеритель влажности осушенного газа, средство для создания вакуума, влагомаслоотделитель на входе устройства и влагомаслоотделитель после средства для создания вакуума, две группы адсорберов с твердым адсорбентом, соединенных посредством входных и выходных коллекторов с газопроводами для входа, выхода газа и с трубопроводом отвода продуктов регенерации таким образом, что имеется возможность регенерации адсорбента посредством поочередного нагрева групп адсорберов, с их подключением в процессе регенерации к средству для создания вакуума, отличается тем, что на трубопроводе отвода продуктов регенерации предусмотрены охладитель и, как минимум, один влагомаслоотделитель, установленные до устройства для создания вакуума, при этом трубопровод отвода продуктов регенерации имеет, как минимум, одно ответвление, позволяющее сбрасывать газ из регенерируемой группы адсорберов на утилизацию либо рассеивание, минуя средство для создания вакуума, а дополнительно к этому предусмотрена перемычка между коллекторами групп адсорберов с отключающей арматурой и средством ограничения расхода газа. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Полезная модель относится к области газовой, нефтяной, химической и других отраслей промышленности и может быть использована для промышленной адсорбции газов или паров, в частности, для осушки газов от воды и тяжелых углеводородов.

Известно устройство для осушки и очистки газов, содержащее систему трубопроводов, систему электрооборудования, блок автоматического управления, запорную электроуправляемую арматуру, водомаслоотделитель, фильтр, как минимум, два попеременно работающих адсорбера, в которых для осушки и очистки газа размещен пористый электропроводящий адсорбент, а на выходе адсорберов установлен вакуумный насос, поочередно удаляющий из адсорберов десорбированные компоненты при их регенерации, которая может осуществляться по сигналу узла измерения концентрации извлекаемых из сжатого газа компонентов или узла измерения влажности сжатого газа (патент на полезную модель RU 88987, B01D 53/04, 2008 г.).

Также известно устройство для осушки газа, принятое за прототип полезной модели, содержащее две группы адсорберов, снабженные нагревательными элементами и средство для создания вакуума, каждая группа адсорберов выполнена с возможностью поочередного подключения к средству для создания вакуума, а нагревательные элементы выполнены с возможностью одновременного включения со средством для создания вакуума (патент на полезную модель RU 183829, B01D 53/04, 2018 г.). Устройство может дополнительно содержать датчик влажности, соединенный, с блоком управления средства для создания вакуума, обеспечивающий возможность автоматического управления регенерацией адсорберов посредством сигнала от датчика влажности. С целью снижения температуры процесса регенерации адсорберов, нагревательные элементы выполнены с возможностью одновременного включения со средством для создания вакуума.

Существенным недостатком аналога и прототипа является то, что в описанных устройствах продукты десорбции, выделяющиеся при регенерации адсорбента и представляющие собой разогретую до достаточно высокой температуры парогазовую смесь с включениями капельной жидкости, поступают непосредственно в устройство для создания вакуума, что повышает требования к применяемому устройству и снижает его массовую производительность вследствие высокой входной температуры откачиваемой смеси, которая в совокупности со сниженным давлением приводит к увеличению физического объема откачиваемого адсорбата. В качестве средств для создания вакуума традиционно применяются водокольцевые вакуумные насосы и мембранные вакуумные насосы, реже эжекторы. Наиболее простые в применении и характеризующиеся более высоким достигаемым вакуумом при меньших энергозатратах мембранные вакуумные насосы с резиновой/полимерной мембраной особенно чувствительны к повышенной температуре откачиваемых паров и к наличию в откачиваемой смеси капельной жидкости, вследствие чего поступление разогретого пара может снижать ресурс их работы, а наличие жидкостных включений способно привести к гидроудару и поломке насоса, что на практике снижает надежность и долговечность насоса. Кроме того, для всех видов средств для создания вакуума, откачка адсорбата в виде разогретой парогазовой смеси удлиняет процесс регенерации и приводит к необходимости более длительной эксплуатации средства для создания вакуума, чем это было бы необходимо при его работе на предварительно охлажденной смеси, что также снижает ресурс и надежность как средства для создания вакуума, так и устройства в целом.

Технический результат, на достижение которого направлена настоящая полезная модель, заключается в повышении ресурса и надежности устройства для очистки и осушки газа за счет предварительного охлаждения выделяющихся при регенерации одной из групп адсорберов продуктов десорбции, а также отделения газа, подаваемого на средство для создания вакуума, от сконденсировавшейся в процессе охлаждения жидкости.

Полезная модель поясняется чертежом, на котором приведена схема установки адсорбционной осушки и очистки газа с двумя группами адсорберов, каждый из которых оборудован внешним нагревательным элементом для регенерации адсорбента, а отвод продуктов регенерации производят сбросом давления и вакуумированием. Соответствующими позициями на чертеже обозначены:

- адсорберы 1 первой группы (от 1 до N шт.), заполненные твердым адсорбентом;

- адсорберы 2 второй группы (от 1 до N шт.), заполненные твердым адсорбентом;

- нагревательные элементы 3 адсорберов с контролем температуры нагрева и наружной теплоизоляцией;

- входной коллектор 4 первой группы адсорберов;

- входной коллектор 5 второй группы адсорберов;

- выходной коллектор 6 первой группы адсорберов;

- выходной коллектор 7 второй группы адсорберов;

- измеритель 8 влажности осушенного газа;

- система 9 автоматизированного управления;

- охладитель 10;

- средство 11 для создания вакуума;

- влагомаслоотделители 12, 13, 14, 15;

- обратный клапан 16;

- клапаны 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25;

- лимитирующее расход средство 26, 27.

Устройство включает две группы адсорберов 1 и 2, соединенных входными коллекторами 4 и 5 и выходными коллекторами 6 и 7 соответственно. Попеременное включение групп адсорберов для осушки и очистки газа осуществляется клапанами 17, 18, 19, 20. Плавный подъем давления в группе адсорберов после регенерации адсорбента, перед их переключением в режим адсорбции, производится через клапан 25 и лимитирующее расход средство 26, в качестве которого может выступать регулирующий клапан или дросселирующее соединение, либо участок трубопровода малого диаметра. Контроль влажности осушенного газа производится измерителем 8 влажности. Для реализации термической регенерации адсорбента все адсорберы оборудованы нагревательными элементами 3 с контролем температуры нагрева, управляемого системой 9 автоматизированного управления. Каждая группа адсорберов имеет возможность подключения к трубопроводу отвода продуктов регенерации посредством клапанов 21, 22. Трубопровод отвода продуктов регенерации имеет возможность сброса продуктов регенерации в систему утилизации сбросов или в атмосферу (на свечу рассеивания либо факельное устройство для сжигания газа) через клапан 24, либо подачи продуктов регенерации через клапан 23 на установленные на нем далее устройства. Для устройств с высоким рабочим давлением, быстрое снижение давления приводит к повреждению адсорбента за счет того, что давление внутри гранул адсорбента снижается с определенной скоростью, и если давление в адсорбере снижается быстрее, чем давление в гранулах адсорбента, это может привести к разрыву гранул создающимся перепадом давления. Для обеспечения сохранности адсорбента и повышения надежности установки, целесообразно предусмотреть на линии сброса давления газа лимитирующее расход средство 27, в качестве которого может выступать регулирующий клапан или дросселирующее соединение, либо участок трубопровода малого диаметра.

Установленные на трубопроводе отвода продуктов регенерации устройства защищаются от повышенного давления путем подключения к нему после клапана 23 ответвления с обратным клапаном 16, через который избыточное давление сбрасывается в атмосферу или внешнюю систему утилизации сбросов. На трубопроводе отвода продуктов регенерации, после точки подключения обратного клапана, последовательно установлены: влагомаслоотделитель 15, охладитель 10 продуктов десорбции, влагомаслоотделитель 13, средство 11 для создания вакуума и влагомаслоотделитель 14.

Цикл адсорбционной очистки в схеме на Фиг. 1 выполняется следующим образом. Сырьевая газовая смесь под избыточным давлением подается в влагомаслоотделитель 12, где газ очищается от примесей жидкости. При потенциальном наличии в газе механических примесей, влагомаслоотделитель может включать фильтрующий элемент. В очищаемом газе возможно присутствие воды и в некоторых случаях волатильных органических жидкостей, таких как, например, газовый бензин (смесь предельных углеводородов, начиная с пентана). В случае, если перед описываемым устройством применяется маслосмазываемый компрессор, в газе дополнительно будет присутствовать масляный аэрозоль в небольших количествах. Влагомаслоотделитель 12 не является обязательной частью устройства, так как очистка газа может производиться в составе предыдущих устройств предварительной подготовки газа. Далее, газ через запорную арматуру-клапан 17 и коллектор 4 подается в первую группу параллельно подключенных адсорберов 1, где из него удаляются хорошо сорбируемые компоненты, в результате чего через коллектор 6 и клапан 19 выходит подготовленный до требований потребителя газ, качество которого контролируется измерителем 8 влажности. В это время вторая группа адсорберов 2 регенерируется, включая двухэтапное или трехэтапное снижение давления и нагрев адсорбента.

Двухэтапное снижение давления применяют в случаях, когда давление осушаемого газа невысокое и сброс давления не приводит к значительным потерям осушаемого газа, либо отсутствует система для утилизации сбросов. На первом этапе производится снижение давления в регенерируемой группе адсорберов посредством сброса газа во внешнюю систему утилизации сбросов или в атмосферу, минуя средство для создания вакуума, до величины атмосферного давления или давления в системе утилизации сбросов, а на втором этапе производится сброс давления через средство для создания вакуума до величины ниже атмосферного давления. Включение средства для создания вакуума производят либо одновременно с включением нагревательных элементов, либо, предпочтительно, с задержкой по времени, так как до тех пор, пока адсорбент не разогреется до определенной температуры, процессы десорбции ранее поглощенных компонентов слабо выражены. В связи с тем, что в отличие от аналогов, на первом этапе сброс давления производится минуя средство для создания вакуума, тем самым снижается вероятность повреждения и преждевременного износа последнего. При задержке включения средства для создания вакуума по отношению к включению нагревательных элементов регенерируемой группы адсорберов, сокращается общее время его работы, что ведет к повышению надежности и долговечности устройства в целом. Величина временной задержки зависит от размера адсорберов и способа размещения нагревательных элементов (накладные или погружные), в общем случае определяется по максимальной толщина слоя адсорбента между нагревающей поверхностью и наиболее удаленной от нее частью адсорбента. Для адсорберов малого диаметра (до 30 мм) прогрев происходит настолько быстро, что временная задержка от момента включения нагревателя до момента включения средства для создания вакуума не имеет значения и может быть принята нулю, а для адсорберов большого диаметра (до 2000 мм и более), прогрев адсорбента и соответствующая временная задержка включения средства для создания вакуума может составлять до 360 мин.

Трехэтапное снижение давления применяют в случае, если требуется обеспечить максимально быстрый прогрев адсорбента, а также в случае, если имеется система для утилизации сбросных газов. Более быстрый прогрев адсорбента от внешних или погружных нагревателей обеспечивается в случае, если адсорбер находится не под вакуумом, а под избыточным давлением, вследствие чего повышается плотность и объемная теплоемкость заполняющего межгранульное пространство газа и тем самым активизируются процессы теплопередачи от нагревающих поверхностей к внутренним слоям адсорбента. По этой причине, представляется целесообразным первоначальный этап разогрева регенерируемой группы адсорберов вести под избыточным давлением, равным рабочему давлению адсорбции, либо некоему промежуточному значению давления, например давлению в системе утилизации сбросов, в которую и будут отводиться через клапан 24 образующиеся газы десорбции, без использования на данном этапе средства для создания вакуума. Далее, давление снижается до атмосферного путем сброса давления в регенерируемых адсорберах до атмосферного через клапан 24 или через клапан 23 и обратный клапан 16. На заключительном этапе включается средство для создания вакуума 11, снижающее давление в регенерируемых адсорберах 2 ниже атмосферного. Описанный трехэтапный процесс снижения давления приводит к дополнительному уменьшению прошедшего через устройство для создания вакуума объема газа и к уменьшению потребного времени его работы за цикл регенерации, то есть ведет к дополнительному увеличению ресурса и надежности установки в целом.

Основная часть процесса извлечения ранее сорбированных компонентов из адсорбента происходит после снижения давления ниже атмосферного и разогрева регенерируемых адсорберов до максимальной температуры. При этом парогазовая смесь поступает из регенерируемых адсорберов через трубопровод отвода продуктов регенерации и последовательно проходит через клапаны 22, 23, через влагомаслоотделитель 15, охладитель 10, влагомаслоотделитель 13, средство для создания вакуума 11 и влагомаслоотделитель 14, после которого оставшийся газ сбрасывается в атмосферу или в систему утилизации сбросов.

Влагомаслоотделитель 15 предназначен для отделения жидкости, сконденсировавшейся в трубопроводе отвода продуктов регенерации вследствие наружного охлаждения данного трубопровода, для исключения возможности подачи на охладитель 10 скоплений жидкости («пробок») и снижения тепловой нагрузки на него, что повышает надежность работы охладителя и системы в целом. В случае, если длина трубопровода отвода продуктов регенерации невелика, а конфигурация трубопровода не предусматривает возможности образования жидкостных пробок, установка влагомаслоохладителя 15 нецелесообразна.

Охладитель 10 предназначен для охлаждения продуктов регенерации и может представлять собой либо аппарат воздушного охлаждения, либо теплообменник с внешним хладоносителем, либо трубопровод достаточной для реализации естественного охлаждения воздухом протяженности. В процессе охлаждения, большая часть водяных паров и паров волатильных органических жидкостей конденсируется, остаются преимущественно неконденсирующиеся газы.

Для отделения сконденсировавшейся жидкости от газов регенерации после охладителя 10 предусмотрен влагомаслоотделитель 13, наличие которого предотвращает поступление жидкости в средство для создания вакуума, тем самым предотвращая его повреждение, что особенно актуально для насосов (компрессоров) объемного действия, попадание жидкости в которые может привести к гидроудару и разрушению насоса.

Охладитель 10 и влагомаслоотделители 13 и 15 (при наличии последнего) могут конструктивно быть выполнены в виде одного устройства, в одном корпусе.

Отвод жидкости из влагомаслоотделителей при давлении в них ниже атмосферного требует применения дополнительных вакуумных насосов, по этой причине, в ряде случаев целесообразно вместимость влагомаслоотделителей предусматривать достаточной для того, чтобы накопить всю жидкость, выделившуюся за один цикл регенерации. В этом случае слив накопленной жидкости производится в начале следующего цикла регенерации другой группы адсорберов, до включения средства для создания вакуума, когда влагомаслоотделители находятся под атмосферным или небольшим избыточным давлением. Возможна также организация однократного или многократного слива конденсата из влагомаслоотделителей 13, 15 в течение временного отключения средства для создания вакуума и подъема давления в регенерируемой группе адсорберов через линию с клапаном 25 и лимитирующим расход устройством 26 до атмосферного или небольшого избыточного давления, после чего средство для создания вакуума включается и регенерация возобновляется.

Благодаря предварительному охлаждению продуктов регенерации и сепарации сконденсировавшейся жидкости, средство для создания вакуума 11 работает при меньшей входной температуре и с меньшим расходом за счет того, что перекачиваемый газ холоднее и его меньше, так как значительная часть газовой фазы была предварительно сконденсирована и сепарирована от потока. Это снижает нагрузку на средство для создания вакуума, повышает его долговечность и надежность установки в целом.

Влагомаслоотделитель 14, устанавливаемый после средства для создания вакуума, предназначен для сепарации конденсата, выделяющегося после сжатия и частичного охлаждения газовой смеси в выходном трубопроводе. В связи с тем, что основная часть жидкости конденсируется до средства для создания вакуума, а в процессе сжатия газ нагревается, количество отделяемой в масловлагоотделителе 14 жидкости мало, и в ряде случаев его установка нецелесообразна.

Окончание процесса регенерации группы адсорберов может быть произведено по прошествии заранее определенного времени, продолжительность которого составляет от 1 часа (для адсорберов малого диаметра) до 24 часов (для адсорберов больших диаметров). Продолжительность адсорбции обычно определяется экспериментально и программируется в системе автоматизированного управления устройством, с небольшим запасом на девиации в содержании адсорбируемых компонентов газа, что позволяет уменьшить продолжительность времени работы средства для создания вакуума при регенерации адсорбента.

Также окончание процесса регенерации может быть произведено по результатам анализа температуры трубопровода отвода продуктов регенерации. В начале и в середине процесса регенерации, когда происходит активная десорбция из адсорбента ранее сорбированных компонентов, поток нагретых продуктов регенерации эффективно нагревает трубопровод, по которым они проходят. При достижении максимальной регенерации адсорбента, из него прекращается выделение газов и паров, расход через трубопровод отвода продуктов регенерации практически отсутствует, вследствие чего трубопровод охлаждается естественным путем и его температура падает. При падении температуры трубопровода до заданного значения, цикл регенерации завершают, что позволяет сократить время работы средства для создания вакуума за счет того, что окончание его работы производится по факту окончания процесса регенерации адсорбента, тем самым исключается непроизводительная работа в период, когда выделение продуктов десорбции отсутствует. Таким образом, повышается ресурс работы средства для создания вакуума и надежность устройства в целом.

При завершении процесса регенерации адсорбента в группе адсорберов 2, выключаются нагревательные элементы адсорберов и средство 11 для создания вакуума, закрываются клапаны 23 и 22, адсорберы начинают остывать. В случае, если адсорбент в группе адсорберов 1 далек от насыщения и температура точки росы осушенного газа, определяемая измерителем 8 влажности, имеет запас по отношению к ее допустимому значению, адсорберы остывают за счет естественного охлаждения атмосферным воздухом. В случае, если адсорбент в группе адсорберов 1 близок к насыщению, может быть произведено ускоренное охлаждение группы адсорберов 2 путем пропускания через них небольшой части осушенного газа, с его подачей через клапан 25 и лимитирующее расход средство 26, с отводом нагретого газа на утилизацию через клапаны 22 и 24. Подача на охлаждение адсорберов осушенного газа с лимитированным расходом улучшает сохранность адсорбента и повышает надежность устройства в целом. Однако применение для охлаждения адсорберов осушенного газа не является обязательным, возможен вариант подачи на охлаждение адсорберов неосушенного газа, с небольшим насыщением регенерированного адсорбента влагой, не оказывающим значительного влияния на продолжительность последующего процесса адсорбции.

После охлаждения регенерированной группы адсорберов 2 до заданной температуры, производится плавный подъем в них давления до рабочего значения через клапан 25 и лимитирующее расход средство 26. Плавный подъем давления позволяет избежать повреждения адсорбента и продляет срок его службы, повышая надежность устройства. Для устройств, осушающих газ при невысоких избыточных давлениях, плавный подъем давления не требуется.

После подъема давления в регенерированной группе адсорберов, они могут быть переключены в режим адсорбции, а адсорберы группы 1 в режим регенерации. Однако, с целью снижения частоты и количества циклов регенерации адсорбента, с соответствующим продлением срока его службы и надежности установки, переключение целесообразно производить при повышении влажности осушенного газа на выходе устройства до заданного значения температуры точки росы, определяемого по измерителю влажности подготовленного газа 8. При переключении, регенерированную группу адсорберов 2 переводят в режим адсорбции посредством открывания клапанов 18, 20, с последующим переводом работавшей до этого группы адсорберов 1 в режим регенерации аналогично тому, как это описано для группы адсорберов 2.

Процесс переключения режимов адсорбции и регенерации циклически повторяется, обеспечивая непрерывность адсорбционной подготовки газа.

Пример практического применения предусмотренного в настоящей полезной модели устройства описан ниже.

Для осушки сжатого газа после компримирования в составе автомобильной газонаполнительной компрессорной станции (АГНКС), изготовлено устройство (далее - установка) осушки природного газа, который состоит в основном из метана с незначительными примесями других газов. Схема установки соответствует Фиг. 1. Максимальная производительность установки 3000 м³/ч (здесь и далее объем газа приведен к принятым для газовой отрасли Российской Федерации стандартным условиям Р=101,325 кПа, Т=293,15°К). Газ подается на установку от группы маслосмазываемых дожимных компрессоров, с давлением от 20 до 24,5 МПа и температурой от 20 до 45°C. Сырьевой газ на входе содержит около 100 мг/м³ воды в парообразном состоянии и небольшие количества масляного аэрозоля. Установка обеспечивает на выходе осушку газа до содержания воды не более 9 мг/м и отсутствие масляного аэрозоля. В качестве адсорбента применен силикагель, поглощающий влагу. При регенерации адсорбент нагревается электрическими нагревателями до температуры 150°C, что обеспечивает качественную регенерацию адсорбента, при условии наличии вакуумной откачки продуктов регенерации. Для вакуумной откачки применен диафрагменный вакуумный насос 11 с диафрагмой из прорезиненной ткани.

Компримированный природный газ поступает на вход установки и проходит через влагомаслоотделитель 12, где производится очистка газа от остаточного масляного аэрозоля, выносимого из дожимного компрессора. В качестве влагомаслоотделителя применен высокоэффективный фильтр-коалесцер. Предусмотрено периодическое дренирование уловленного масляного аэрозоля.

Далее газ подается на одну из двух групп адсорберов 1 и 2. Каждая группа содержит 5 параллельно подключенных адсорберов. Длительность работы установки на одной группе адсорберов на максимальном расходе осушаемого газа составляет 8 часов, за это же время другая группа адсорберов проходит процесс регенерации, после чего группы адсорберов переключаются, ранее регенерированная группа включается в работу, а группа адсорберов с насыщенным влагой адсорбентом переходит в режим регенерации. В реальной ситуации расход осушаемого газа на автомобильной газонаполнительной компрессорной станции определяется разбором подготовленного газа заправляемыми транспортными средствами, поэтому, усредненный расход осушаемого газа всегда меньше максимального, что позволяет увеличивать длительность работы на одной группе адсорберов и снижать количество циклов регенерации адсорбента.

Детализированное описание работы выполнено для группы адсорберов 1. Группа адсорберов 2 работает аналогичным образом, в противофазе с группой адсорберов 1.

Осушаемый газ через клапан 17 поступает через коллектор 4 в адсорберы группы 1, где осушается от влаги и выходит через коллектор 6 и клапан 19 на выход установки, где измерителем влажности 8 контролируется температура точки росы осушенного газа, которая при рабочих условиях должна составлять не выше минус 30°C (что соответствует влагосодержанию не более 9 мг/м и температуре точки росы при атмосферном давлении около минус 60°C). При повышении температуры точки росы осушенного газа до указанного значения, производится включение готовых к запуску адсорберов группы 2 путем открывания клапанов 18 и 20, после чего группа адсорберов 1 отключается перекрытием клапанов 17 и 19.

Для снижения давления в отключенных адсорберах группы 1, открывается клапан 21 и клапан 24, газ из адсорберов начинает выходить во внешнюю систему, в качестве которой служит входной газопровод АГНКС с рабочим давлением 0,5 МПа. С целью обеспечения сохранности адсорбента, расход газа по линии и, соответственно, скорость снижения давления ограничивается регулируемым дросселем 27.

Примерно через 15 мин давление в отключенной группе адсорберов станет близко к давлению во входном газопроводе, после чего системой автоматизированного управления 9 включается электрический нагрев адсорберов до 150°C. Адсорберы и адсорбент постепенно разогреваются, начинается десорбция небольших количеств водяного пара, в это время остаточные газы и выделяющиеся водяные пары отводятся во входной газопровод АГНКС через клапан 24 и дроссель 27.

Через 60 мин клапан 24 закрывается, открывается клапан 23, разогретый газ с водяными парами выходит через обратный клапан 16 на свечу рассеивания в атмосферу, избыточное давление в адсорберах постепенно снижается до давления около 30 кПа, необходимого для открывания затвора обратного клапана 16. На данном этапе, за счет снижения давления, перегретая вода переходит в парообразное состояние и сбрасывается с остатками газа в атмосферу, в адсорберах остается преимущественно водяной пар.

Через 15 мин после открывания клапана 23, запускается вакуумный насос 11 и вентилятор охладителя 10, представляющего собой конденсатор с принудительным воздушным охлаждением. Давление в подключенной к входу вакуумного насоса системе падает ниже атмосферного, обратный клапан 16 закрывается. Процесс десорбции воды из адсорбента активизируется в связи с постепенным снижением абсолютного давления в регенерируемых адсорберах до величины 10-20 кПа. Из адсорберов выходит парогазовая смесь с преобладанием водяного пара, который за счет конвективного охлаждения окружающим воздухом начинает конденсироваться в коллекторе и трубопроводе отвода продуктов регенерации. Для сбора выделившегося в трубопроводах конденсата и предотвращения попадания жидкостных пробок в охладитель 10, установлен влагомаслоотделитель 15. Оставшаяся парогазовая смесь проходит в охладитель 10, где температура газа снижается до 30…50°C, большая часть водяного пара конденсируется и отделяется от остаточного газа во влагомаслоотделителе 13. Вместимость влагомаслоотделителей 13 и 15 составляет 10 литров и позволяет гарантированно накопить сконденсированную за цикл регенерации влагу. Оставшаяся часть неконденсирующегося газа с водяными парами поступает на вход вакуумного насоса 11, сжимается им до атмосферного давления и сбрасывается в атмосферу через влагомаслоотделитель 14, где отделяется конденсирующееся за счет теплообмена с окружающей средой небольшое количество воды.

Продолжительность термовакуумной регенерации зависит от количества адсорбированной влаги и на рассматриваемой установке занимает 2-4 часа. По мере регенерации адсорбента, количество десорбируемых водяных паров падает, вплоть до прекращения их выделения, вследствие чего расход через трубопровод отвода газов регенерации прекращается, его температура падает. При падении температуры трубопровода до 50°C, регенерация считается законченной и вакуумный насос 11 отключается. После этого открывается клапан 25, регенерированные адсорберы с лимитированным регулирующим дросселем 26 расходом заполняются газом до давления на 10-20 кПа выше атмосферного, после чего клапан 25 закрывается, на 5 мин открываются дренажные линии масловлагоотделителей 13, 14, 15, накопленная за цикл регенерации жидкость сливается во внешнюю дренажную емкость. Дренажные линии влагомаслоотделителей и клапан 23 закрываются.

Далее система 9 автоматизированного управления по данным анализатора 8 влажности рассчитывает время, оставшееся до переключения групп адсорберов. Если расчетное время более 1 часа, то никаких действий не совершается, регенерированные адсорберы остывают естественным путем за счет теплообмена с окружающей средой. В случае, если до переключения групп адсорберов остался 1 час и адсорберы группы 1 имеют температуру выше 50°C, производится их принудительное охлаждение путем пропускания малого расхода осушенного газа, для чего открываются клапаны 24 и 25, лимитированный дросселями 26 и 27 поток газа проходит через адсорберы, охлаждая их, и отводится во всасывающий трубопровод АГНКС. Предусмотрена автоматическая блокировка режима охлаждения с перекрытием клапанов 24, 25 в случае, если компрессоры АГНКС по какой либо причине останавливаются, с его продолжением после запуска компрессоров. Через 45 мин после начала охлаждения, температура адсорберов снижается до 50°C, закрывается клапан 24, клапан 25 остается открытым до тех пор, пока давление в адсорберах группы 1 не сравняется с давлением в адсорберах группы 2, после чего клапан 25 закрывается. Группа адсорберов 1 готова к переключению в режим адсорбции.

При повышении температуры точки росы осушенного газа по анализатору влажности до -30°C при рабочих условиях, производится включение готовых к запуску адсорберов группы 1 путем открывания клапанов 17 и 19, после чего группа адсорберов 2 отключается от газопроводов перекрытием клапанов 18 и 20 и переводится в режим регенерации аналогично порядку, описанному выше для адсорберов группы 1. Переключение групп адсорберов 1 и 2 циклически повторяется, с обеспечением непрерывности осушки газа.

Claims (7)

1. Устройство для осушки и очистки газа, содержащее средство для создания вакуума, влагомаслоотделитель на входе устройства и влагомаслоотделитель после средства для создания вакуума, две группы адсорберов с твердым адсорбентом, соединенных посредством входных и выходных коллекторов с газопроводами для входа, выхода газа и с трубопроводом отвода продуктов регенерации таким образом, что имеется возможность регенерации адсорбента посредством поочередного нагрева групп адсорберов, с их подключением в процессе регенерации к средству для создания вакуума, отличающееся тем, что на трубопроводе отвода продуктов регенерации предусмотрены охладитель и, как минимум, один влагомаслоотделитель, установленные до устройства для создания вакуума, при этом трубопровод отвода продуктов регенерации имеет, как минимум, одно ответвление, позволяющее сбрасывать газ из регенерируемой группы адсорберов на утилизацию либо рассеивание, минуя средство для создания вакуума, дополнительно к этому предусмотрена перемычка между коллекторами групп адсорберов с отключающей арматурой и средством ограничения расхода газа.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на выходном трубопроводе очищенного и осушенного газа установлен подключенный к системе автоматизированного управления, измеритель влажности осушенного газа.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что перед охладителем установлен дополнительный влагомаслоотделитель.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что охладитель и влагомаслоотделители до и после него могут быть конструктивно выполнены в виде одного устройства.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что установленные влагомаслоотделители имеют объем не менее, чем необходимо для накопления жидкости, сконденсированной за время регенерации одной группы адсорберов.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что к трубопроводу отвода продуктов регенерации до средства создания вакуума подключен обратный клапан, защищающий средство для создания вакуума от повышения входного давления и позволяющий отводить газы регенерации в атмосферу либо внешнюю систему утилизации сбросов, минуя средство для создания вакуума.

7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на ответвлении трубопровода отвода продуктов регенерации, позволяющем сбрасывать газ из регенерируемой группы адсорберов на утилизацию либо рассеивание, установлено лимитирующее расход средство.

Images