RU2140808C1

RU2140808C1 - Gas drying plant

Info

Publication number: RU2140808C1
Application number: RU98115104A
Authority: RU
Inventors: А.В. Друцкий
Original assignee: Друцкий Алексей Васильевич
Priority date: 1998-08-04
Filing date: 1998-08-04
Publication date: 1999-11-10

Abstract

FIELD: gas drying plants. SUBSTANCE: gas drying plant includes absorber with gas and absorbent inlet and outlet branch pipes, evaporator with absorbent and compressed vapor inlet branch pipes absorbent and compressed water steam condensate outlet branch pipes, compressor with intake and discharge branch pipes, cooling heat exchanger; absorbent outlet branch pipe of absorber is connected with absorbent inlet branch pipe of evaporator whose outlet branch pipe is connected to absorbent inlet branch pipe of absorber through cooling heat exchanger; flash steam discharge branch pipe of evaporator is connected to intake branch pipe of compressor whose discharge branch pipe is connected with compressed vapor inlet branch pipe of evaporator. It is additionally provided with counter-flow heat exchanger connected between absorbent outlet branch pipe of absorber and absorbent inlet branch pipe of evaporator on one side and to compressed water steam condensate branch pipe on other side; absorber is additionally provided with absorbent recirculating loop including cooling heat exchanger. EFFECT: enhanced economical efficiency of plant. 1 dwg

Description

Изобретение относится к неорганической химии, в частности к устройствам, применяемым в технике осушки газов. The invention relates to inorganic chemistry, in particular to devices used in the technique of drying gases.

Известна установка для осушки газов, включающая абсорбер с входными и выходными патрубками для газов и абсорбента, испаритель с входными патрубками для абсорбента и теплоносителя и выходными патрубками для абсорбента, теплоносителя и водяного пара, причем выходной патрубок абсорбента из абсорбера соединен с входным патрубком абсорбента испарителя, выходной патрубок которого подключен к входному патрубку абсорбента в абсорбер, а входной и выходной патрубки теплоносителя подключены к внешнему его источнику /1/. Патент РФ N 2046642, М. кл. B 01 D 53/26, 1995 г. A known installation for drying gases, including an absorber with inlet and outlet pipes for gases and absorbent, an evaporator with inlet pipes for absorbent and coolant and outlet pipes for absorbent, coolant and water vapor, and the output pipe of the absorbent from the absorber is connected to the inlet pipe of the absorber of the evaporator, the outlet pipe of which is connected to the inlet pipe of the absorbent to the absorber, and the inlet and outlet pipes of the coolant are connected to its external source / 1 /. RF patent N 2046642, M. cl. B 01 D 53/26, 1995

Недостатком известной установки для осушки газов является высокая ее энергоемкость вследствие значительного расхода теплоты на регенерацию абсорбента (для выпаривания из него влаги). A disadvantage of the known installation for drying gases is its high energy intensity due to the significant heat consumption for the regeneration of the absorbent (for evaporation of moisture from it).

Известна установка для осушки газов, включающая абсорбер с входными и выходными патрубками для газов и абсорбента, испаритель с входными патрубками для абсорбента и греющего теплоносителя и выходными патрубками для абсорбента, теплоносителя и водяного пара, компрессор с заборным и нагнетающим патрубками, теплообменник охлаждения, причем выходной патрубок абсорбента из абсорбера соединен с входным патрубком абсорбента испарителя, выходной патрубок которого подключен к входному патрубку абсорбента в абсорбер через охлаждающий теплообменник, а выходной патрубок водяного пара из испарителя подключен к заборному патрубку компрессора, нагнетающий патрубок которого соединен с входным патрубком греющего теплоносителя испарителя. A known installation for drying gases, including an absorber with inlet and outlet nozzles for gases and absorbent, an evaporator with inlet nozzles for absorbent and heating coolant and outlet nozzles for absorbent, coolant and water vapor, a compressor with an intake and discharge nozzles, a cooling heat exchanger, and the outlet the absorber pipe from the absorber is connected to the inlet pipe of the absorber of the evaporator, the outlet pipe of which is connected to the inlet pipe of the absorbent into the absorber through a cooling heat exchanger, and the outlet steam from the evaporator is connected to the intake pipe of the compressor, the blowing nozzle which is connected to the inlet of the evaporator heating medium.

Недостатком известной установки для осушки газов является недостаточная ее экономичность и ограниченная область применения вследствие значительного дополнительного расхода энергии на привод компрессора в случаях, когда температура абсорбента на выходе из абсорбера значительно ниже температуры его кипения /2/. Патент Японии N 61164621, М. кл. B 01 D 53/14 опубл. 25.07.86 г
Целью изобретения является повышение экономичности установки и расширение области ее применения.A disadvantage of the known installation for drying gases is its lack of efficiency and limited scope due to a significant additional energy consumption for compressor drive in cases where the temperature of the absorbent at the outlet of the absorber is significantly lower than its boiling point / 2 /. Japan Patent N 61164621, M. cl. B 01 D 53/14 publ. 07/25/86 g
The aim of the invention is to increase the efficiency of the installation and expand the scope of its application.

Поставленная цель достигается тем, что установка для осушки газов, включающая абсорбер с входными и выходными патрубками для газов и абсорбента, испаритель с входными патрубками для абсорбента и сжатого пара и выходными патрубками для абсорбента и конденсата сжатого водяного пара и патрубком отвода выпара, компрессор с заборным и нагнетающим патрубками, теплообменник охлаждения, причем выходной патрубок абсорбента из абсорбера соединен с входным патрубком абсорбента в испаритель, выходной патрубок которого подключен к входному патрубку абсорбента в абсорбер через теплообменник охлаждения, а патрубок отвода выпара из испарителя подключен к заборному патрубку компрессора, нагнетающий патрубок которого соединен с входным патрубком сжатого пара в испаритель, дополнительно содержит противоточный теплообменник, подключенный с одной стороны между выходным патрубком абсорбента из абсорбера и входным патрубком абсорбента в испаритель, а с другой стороны - к выходному патрубку конденсата сжатого водяного пара, а сам абсорбер дополнительно оснащен контуром рециркуляции абсорбента, содержащим теплообменник охлаждения. This goal is achieved in that the installation for drying gases, including an absorber with inlet and outlet nozzles for gases and absorbent, an evaporator with inlet nozzles for absorbent and compressed steam and outlet nozzles for absorbent and condensate of compressed water vapor and a vapor outlet pipe, compressor with intake and a discharge pipe, a cooling heat exchanger, wherein the output pipe of the absorbent from the absorber is connected to the input pipe of the absorbent to the evaporator, the output pipe of which is connected to the input pipe the absorber to the absorber through a cooling heat exchanger, and the vapor outlet pipe from the evaporator is connected to the compressor intake pipe, the discharge pipe of which is connected to the compressed steam inlet pipe to the evaporator, further comprises a counterflow heat exchanger connected on one side between the absorber output pipe from the absorber and the inlet pipe absorbent to the evaporator, and on the other hand, to the condensate outlet of the compressed water vapor, and the absorber itself is additionally equipped with a recirculation loop a absorbent containing a cooling heat exchanger.

На чертеже изображена принципиальная схема установки для осушки газов. The drawing shows a schematic diagram of an installation for drying gases.

Установка для осушки газов содержит абсорбер 1 с входными 2, 3 и выходными 4, 5 патрубками для газов и абсорбента, испаритель 6 с входными патрубками 7, 8 для абсорбента и теплоносителя и выходными патрубками 9, 10 абсорбента из абсорбера и конденсата сжатого водяного пара и патрубком 11 отвода выпара, компрессор 12 с заборным 13 и нагнетающим 14 патрубками, теплообменник 15 охлаждения, причем выходной патрубок 5 абсорбента из абсорбера 1 соединен с входным патрубком 7 абсорбента в испаритель 6, выходной патрубок 9 которого подключен к входному патрубку 3 абсорбента в абсорбер 1 через теплообменник 15 охлаждения регенерированного абсорбента, а патрубок 11 отвода выпара из испарителя 6 подключен к заборному патрубку 13 компрессора 12, нагнетающий патрубок 14 которого соединен с входным патрубком 8 сжатого пара в испаритель 6. Installation for drying gases contains an absorber 1 with inlet 2, 3 and outlet 4, 5 nozzles for gases and absorbent, an evaporator 6 with inlet nozzles 7, 8 for absorbent and coolant and outlet nozzles 9, 10 of the absorbent and condensate of compressed water vapor and a vapor outlet pipe 11, a compressor 12 with an intake 13 and a discharge pipe 14, a cooling heat exchanger 15, wherein the output pipe 5 of the absorbent from the absorber 1 is connected to the input pipe 7 of the absorbent to the evaporator 6, the output pipe 9 of which is connected to the input pipe 3 the absorbent to the absorber 1 through the heat exchanger 15 for cooling the regenerated absorbent, and the pipe 11 for removing the vapor from the evaporator 6 is connected to the intake pipe 13 of the compressor 12, the discharge pipe 14 of which is connected to the inlet pipe 8 of the compressed steam into the evaporator 6.

Установка для осушки газов дополнительно содержит противоточный теплообменник 16, подключенный с одной стороны между выходным патрубком 5 абсорбента из абсорбера 1 и входным патрубком 7 абсорбента в испаритель 6, а с другой стороны - к выходному патрубку 10 конденсата сжатого водяного пара и потребителю охлажденного конденсата (на чертеже не показан), а сам абсорбер 1 дополнительно оснащен контуром 17 рециркуляции абсорбента. Контур 17 рециркуляции содержит теплообменник 18 охлаждения абсорбента и насос 19. The gas drying apparatus further comprises a counter-flow heat exchanger 16 connected on one side between the outlet pipe 5 of the absorbent from the absorber 1 and the inlet pipe 7 of the absorbent to the evaporator 6, and on the other hand, to the outlet pipe 10 of the condensed water vapor condensate and the consumer of the cooled condensate (on not shown), and the absorber 1 is additionally equipped with an absorbent recirculation circuit 17. The recirculation loop 17 comprises an absorbent cooling heat exchanger 18 and a pump 19.

В качестве абсорбента в установке используются водные растворы солей щелочных и/или щелочноземельных металлов, имеющие пониженное парциальное давление водяных паров над своей поверхностью, например хлористого кальция. As the absorbent in the installation, aqueous solutions of alkali and / or alkaline earth metal salts are used, having a reduced partial pressure of water vapor above its surface, for example, calcium chloride.

Работа установки для осушки воздуха осуществляется следующим образом. The operation of the installation for drying air is as follows.

Газы, содержащие влагу, через входной патрубок 2 поступают в абсорбер 1, где в результате активного контакта с абсорбентом отдают ему влагу. За счет выделения скрытой теплоты конденсации водяных паров контактирующие среды значительно нагреваются. Непрерывный контакт газов с абсорбентом и требуемая в каждом конкретном случае его поверхность обеспечивается за счет постоянной рециркуляции абсорбента с требуемым расходом. В прототипе увеличение расхода абсорбента для увеличения поверхности контакта с газом повлечет снижение его температуры. Gases containing moisture through the inlet pipe 2 enter the absorber 1, where as a result of active contact with the absorbent give moisture to him. Due to the release of latent heat of condensation of water vapor, the contacting medium is significantly heated. The continuous contact of the gases with the absorbent and the surface required in each particular case is ensured by constant recirculation of the absorbent at the required flow rate. In the prototype, increasing the flow rate of the absorbent to increase the contact surface with the gas will result in a decrease in its temperature.

Осушенные и нагретые газы удаляются из абсорбера 1 через выходной патрубок 4. Dried and heated gases are removed from the absorber 1 through the outlet pipe 4.

Для поддержания концентрации рабочего агента в абсорбенте на постоянном уровне часть его непрерывно подается на регенерацию в испаритель 6 через выходной патрубок 5, теплообменник 16 и входной патрубок 7, где он нагревается до температуры кипения и избыточная вода из него упаривается. Регенерированный абсорбент с повышенной концентрацией рабочего агента из испарителя 6 через выходной патрубок 9, теплообменник 15 и входной патрубок 3 возвращается в абсорбер 1. Площадь проходных сечений патрубков 5 и 7 может составлять (для каждого конкретного случая использования установки) 0,2 - 1,0 площади проходного сечения рециркуляционного контура 17, т.е. на регенерацию достаточно подавать только 10 - 50% общего расхода абсорбента через абсорбер. To maintain the concentration of the working agent in the absorbent at a constant level, part of it is continuously supplied to the regenerator in the evaporator 6 through the outlet pipe 5, the heat exchanger 16 and the inlet pipe 7, where it is heated to the boiling point and the excess water is evaporated from it. Regenerated absorbent with a high concentration of the working agent from the evaporator 6 through the outlet pipe 9, the heat exchanger 15 and the inlet pipe 3 is returned to the absorber 1. The area of the passage sections of the nozzles 5 and 7 can be (for each specific case of using the installation) 0.2 - 1.0 the flow area of the recirculation loop 17, i.e. for regeneration, it is sufficient to supply only 10 - 50% of the total consumption of absorbent through the absorber.

Образующийся при регенерации абсорбента водяной пар (выпар) из испарителя 6 через патрубок 11 и заборный патрубок 13 поступает в компрессор 12, который повышает его давление, а следовательно и температуру, и подает через нагнетающий патрубок 14 и входной патрубок 8 в испаритель 6 для нагрева абсорбента и упаривания из него влаги. Образовавшийся в результате теплообмена (охлаждения водяного пара) конденсат удаляется из испарителя 6 через выходной патрубок 10 в теплообменник 16, где он охлаждаясь нагревает абсорбент до температуры его кипения, чем обеспечивается глубокая утилизация его теплоты и снижается расход энергии на привод компрессора 12, так как в этом случае не требуется большая степень сжатия пара (отпадает необходимость в догреве абсорбента в испарителе до температуры кипения), а это повышает экономичность работы установки в целом. Охлажденный конденсат водяных паров отводится из противоточного теплообменника 16 внешнему потребителю (на чертеже не показан). The water vapor (vapor) generated during the regeneration of the absorbent from the evaporator 6 through the pipe 11 and the intake pipe 13 enters the compressor 12, which increases its pressure, and therefore the temperature, and feeds through the discharge pipe 14 and the inlet pipe 8 to the evaporator 6 to heat the absorbent and evaporating moisture from it. The condensate formed as a result of heat exchange (cooling of water vapor) is removed from the evaporator 6 through the outlet pipe 10 to the heat exchanger 16, where it cools down the absorbent to its boiling point, which ensures deep utilization of its heat and reduces the energy consumption for compressor 12, since In this case, a large degree of vapor compression is not required (there is no need to heat up the absorbent in the evaporator to the boiling point), and this increases the overall efficiency of the installation. The cooled condensate of water vapor is discharged from the counterflow heat exchanger 16 to an external consumer (not shown in the drawing).

Наличие контура 17 рециркуляции абсорбента расширяет область применения установки и повышает экономичность ее работы за счет того, что появляется возможность регулировать режимы тепломассопереноса в абсорбере практически в неограниченном диапазоне без увеличения расхода абсорбента на его регенерацию. Так, например, при использовании данной установки в составе агрегата для сушки зерна температура тепломассообмена в абсорбере 1 не должна превышать 60 градусов по Цельсию, а при использовании ее в составе агрегата для сушки и обеззараживания иловых осадков - эта температура должна быть не менее 90 градусов по Цельсию. Во всех случаях температурный режим устанавливается путем регулирования расхода абсорбента в рециркуляционном контуре 17. При использовании в указанных примерах известного прототипа его экономичная работа возможна только в случае, если температура абсорбента на выходе из абсорбера будет близка к температуре его кипения (107 - 117 градусов Цельсия), что при сушке, например, зерна недопустимо, а при осуществлении в абсорбере требуемого режима - значительно увеличивается (может в несколько раз) дополнительный расход энергии на догрев абсорбента до температуры кипения перед его регенерацией. The presence of the circuit 17 of the recirculation of the absorbent extends the scope of the installation and increases the efficiency of its operation due to the fact that it becomes possible to control the heat and mass transfer in the absorber in an almost unlimited range without increasing the consumption of absorbent for its regeneration. So, for example, when using this installation as part of a unit for drying grain, the heat and mass transfer temperature in absorber 1 should not exceed 60 degrees Celsius, and when using it as part of a unit for drying and disinfecting sludge sediments, this temperature should be at least 90 degrees C Celsius. In all cases, the temperature regime is set by regulating the flow rate of the absorbent in the recirculation circuit 17. When using the known prototype in the above examples, its economical operation is possible only if the temperature of the absorbent at the outlet of the absorber is close to its boiling point (107 - 117 degrees Celsius) that when drying, for example, grain is unacceptable, and when the required regime is carried out in the absorber, the additional energy consumption for heating is significantly increased (maybe several times) and the boiling temperature before its regeneration.

Наличие теплообменника 18 позволяет дополнительно регулировать интенсивность процессов тепломассообмена в абсорбере 1 без увеличения расхода абсорбента в контуре 17, что в конечном итоге расширяет область применения установки и повышает экономичность ее работы в целом. The presence of the heat exchanger 18 allows you to further control the intensity of heat and mass transfer processes in the absorber 1 without increasing the consumption of absorbent in the circuit 17, which ultimately expands the scope of the installation and increases the efficiency of its operation as a whole.

Таким образом, предложенная установка для осушки газов в совокупности всех указанных признаков имеет практически не ограниченную область применения при высокой экономичности своей работы. Thus, the proposed installation for drying gases in the aggregate of all these characteristics has a practically unlimited scope with high efficiency of its work.

Claims

Installation for drying gases, including an absorber with inlet and outlet nozzles for gases and absorbent, an evaporator with inlet nozzles for absorbent and compressed steam and outlet nozzles for absorbent and condensate of compressed water vapor and a vapor outlet pipe, a compressor with a suction and discharge nozzles, a cooling heat exchanger moreover, the outlet pipe of the absorbent from the absorber is connected to the inlet pipe of the absorbent to the evaporator, the outlet pipe of which is connected to the inlet pipe of the absorbent to the absorber through a heat exchanger a cooling exchanger, and the outlet pipe for evaporating the vapor from the evaporator is connected to the intake pipe of the compressor, the discharge pipe of which is connected to the inlet pipe of the compressed steam to the evaporator, characterized in that it further comprises a countercurrent heat exchanger connected on one side between the outlet pipe of the absorbent from the absorber and the inlet pipe of the absorbent to the evaporator, and on the other hand, to the condensate water condensate outlet pipe, and the absorber itself is additionally equipped with an absorbent recirculation circuit containing We use a cooling heat exchanger.