RU2543858C1

RU2543858C1 - Kochetov's circular adsorber

Info

Publication number: RU2543858C1
Application number: RU2013147434/05A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2013-10-24
Filing date: 2013-10-24
Publication date: 2015-03-10

Abstract

FIELD: power industry.

SUBSTANCE: invention refers to adsorption equipment including gas (steam) - adsorbent system. Circular adsorber includes cylindrical case with elliptical cover and bottom, loading and inspection hatches are made in the cover, loading hatch is connected to expansion tank on the cover, and nipple for feed of initial mix of drying and cooling air is positioned in the lower case part where supports for internal and external perforated cylinders are attached, and spent adsorbent is discharged through discharge hatch in the lower case part, attached by at least three mounting grips, and nipple for vapour and condensate drain during adsorption and for water feed is installed in the bottom where nipple for treated gas and spent air discharge and water vapour feed is attached via a header with two channels, one channel featuring desorption shutter with bubbler. Bubbler has toroidal shape along the whole height of perforated cylinders, and safety valve nipple is mounted in the top case part. Adsorbent is made in the form of cylindrical rings with two slits in side surface in direction perpendicular to the ring axis, the slits close in to form U-shaped slit; the flaps formed thus are bent towards the ring axis and feature bends in the shelf form oriented perpendicular to the ring axis; similar flaps are apart by 90° from previous flaps, and cylindrical ring surfaces with side surface featuring two slits parallel to the surface generatices and slit perpendicular to the ring axis are perforated.

EFFECT: higher degree of target component removal from gas flow due to larger area of adsorbent contact with target component.

2 cl, 7 dwg

Description

Изобретение откосится к оборудованию для проведения адсорбционных процессов в системе газ (пар) - адсорбент.The invention relates to equipment for carrying out adsorption processes in a gas (steam) - adsorbent system.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является адсорбер, содержащий корпус с крышкой и днищем и расположенный между ними слой адсорбента по патенту РФ №2440177, В01D 53/02.The closest technical solution to the claimed object is an adsorber containing a housing with a lid and a bottom and an adsorbent layer located between them according to the patent of the Russian Federation No. 2440177, B01D 53/02.

Недостатком известного адсорбера является то, что он не обеспечивает высокой степени очистки газового потока от целевого компонента и пыли.A disadvantage of the known adsorber is that it does not provide a high degree of purification of the gas stream from the target component and dust.

Технический результат - повышение степени очистки газового потока от целевого компонента за счет увеличения площади контакта адсорбента с целевым компонентом.The technical result is an increase in the degree of purification of the gas stream from the target component by increasing the contact area of the adsorbent with the target component.

Это достигается тем, что в кольцевом адсорбере, содержащим цилиндрический корпус с крышкой и днищем, выполненными эллиптической формы, причем в крышке смонтированы загрузочный и смотровой люки, причем загрузочный люк соединен с бункером-компенсатором, расположенным в крышке, а штуцер для подачи исходной смеси, сушильного и охлаждающего воздуха расположен в нижней части корпуса, в которой закреплены опоры для базы под внешний и внутренний перфорированные цилиндры, причем выгрузка отработанного адсорбента осуществляется через разгрузочный люк, установленный в нижней части корпуса, который закреплен в, по меньшей мере, трех установочных лапах, а штуцер для отвода паров и конденсата при десорбции и для подачи воды расположен в днище, в котором закреплен штуцер для отвода очищенного газа и отработанного воздуха и для подачи водяного пара, причем он закреплен через коллектор, имеющий два канала, причем в одном из которых расположена заслонка для процесса десорбции, с барботером, барботер выполнен тороидальной формы по всей высоте перфорированных цилиндров, а штуцер для предохранительного клапана установлен в верхней части корпуса, а процесс адсорбции и десорбции протекает при следующих оптимальных соотношениях составляющих аппарат элементов: коэффициент перфорации тороидальной поверхности барботера лежит в оптимальном интервале величин: K=0,5…0,9; отношение высоты Н цилиндрической части корпуса к его диаметру D находится в оптимальном соотношении величин: H/D=2,0…2,5; отношение высоты Н цилиндрической части корпуса к толщине S его стенки находится в оптимальном соотношении величин: H/S=580…875, при этом адсорбент выполнен по форме в виде шариков, а также сплошных или полых цилиндров, зерен произвольной поверхности, получающейся в процессе его изготовления, а также в виде коротких отрезков тонкостенных трубок или колец равного размера по высоте и диаметру: 8, 12, 25 мм.This is achieved by the fact that in an annular adsorber containing a cylindrical body with a lid and a bottom made of elliptical shape, moreover, loading and inspection hatches are mounted in the lid, moreover, the loading hatch is connected to the hopper-compensator located in the lid, and the fitting for supplying the initial mixture drying and cooling air is located in the lower part of the housing, in which the supports for the base are fixed under the external and internal perforated cylinders, and the spent adsorbent is unloaded through the unloading a hatch mounted in the lower part of the housing, which is fixed in at least three mounting legs, and a fitting for venting vapors and condensate during desorption and for supplying water is located in the bottom, in which a fitting for securing the purified gas and exhaust air is fixed, and for supplying water vapor, moreover, it is fixed through a manifold having two channels, moreover, in one of which there is a shutter for the desorption process, with a bubbler, the bubbler is made toroidal in shape over the entire height of the perforated cylinders, and the nozzle for a storage valve is installed in the upper part of the housing, and the adsorption and desorption process proceeds at the following optimal ratios of the components making up the apparatus: the perforation coefficient of the toroidal surface of the bubbler lies in the optimal range of values: K = 0.5 ... 0.9; the ratio of the height H of the cylindrical part of the housing to its diameter D is in the optimal ratio of values: H / D = 2.0 ... 2.5; the ratio of the height H of the cylindrical part of the body to the thickness S of its wall is in the optimal ratio of values: H / S = 580 ... 875, while the adsorbent is made in the form of balls, as well as solid or hollow cylinders, grains of an arbitrary surface obtained in the process manufacturing, as well as in the form of short segments of thin-walled tubes or rings of equal size in height and diameter: 8, 12, 25 mm.

На фиг.1 изображен адсорбер, фронтальный разрез, на фиг.2 - разрез А-А фиг.1, на фиг.3 - адсорбент, выполненный в форме полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка, на фиг.4 - адсорбент, выполненный в форме цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка, на фиг.5 - разрез Б-Б фиг.4, где прорезана винтовая канавка, имеющая в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа «седла Берля» или седла «Италлокс», на фиг.6 - адсорбент, выполненный в форме цилиндрических колец, на боковой поверхности которых оппозитно выполнены две прорези, на фиг.7 - изображен вид сверху на фиг.6.Figure 1 shows the adsorber, a frontal section, figure 2 - section aa of figure 1, figure 3 - adsorbent made in the form of hollow balls, on the spherical surface of which a helical groove is cut, figure 4 - adsorbent made in the form of cylindrical rings, on the side surface of which a helical groove is cut, in FIG. 5 is a section BB-4 of FIG. 4, where a helical groove is cut, having in cross section perpendicular to the helical line a profile of the “Berl saddle” or saddle type Itallox ", in Fig.6 - adsorbent made in the form of cylindrical rings, on the side erhnosti are oppositely formed two slots 7 - top view Figure 6.

Кольцевой адсорбер содержит цилиндрический корпус 4 с крышкой 7 и днищем 15 эллиптической формы. В крышке 7 смонтированы загрузочный люк 9, смотровой люк 8. Загрузочный люк 9 соединен с бункером-компенсатором 10, расположенным в крышке 7.The annular adsorber comprises a cylindrical body 4 with a cover 7 and an elliptical bottom 15. In the lid 7, a loading hatch 9, an inspection hatch 8. are mounted. The loading hatch 9 is connected to a hopper-compensator 10 located in the cover 7.

Штуцер 2 для подачи исходной смеси, сушильного и охлаждающего воздуха расположен в нижней части корпуса 4, в которой закреплены опоры 3 для базы 13 под внешний 5 и внутренний 6 перфорированные цилиндры. Выгрузка отработанного адсорбента 12 осуществляется через разгрузочный люк 14, установленный в нижней части корпуса 4, который закреплен в, по меньшей мере, трех установочных лапах 1 с опорными пластинами 18. Штуцер 17 для отвода паров и конденсата при десорбции и для подачи воды расположен в днище 15, в котором закреплен штуцер 16 для отвода очищенного газа и отработанного воздуха и для подачи водяного пара. Штуцер 16 закреплен через коллектор, имеющий два канала, причем в одном из которых расположена заслонка для процесса десорбции; с барботером (на чертеже не показано), выполненным тороидальной формы по всей высоте перфорированных цилиндров 5 и 6. Штуцер 11 для предохранительного клапана установлен в верхней части корпуса 4.The fitting 2 for supplying the initial mixture, drying and cooling air is located in the lower part of the housing 4, in which the supports 3 for the base 13 are fixed under the outer 5 and inner 6 perforated cylinders. The spent adsorbent 12 is discharged through a discharge hatch 14 installed in the lower part of the housing 4, which is fixed in at least three mounting legs 1 with support plates 18. A fitting 17 for removing vapors and condensate during desorption and for supplying water is located in the bottom 15, in which the fitting 16 is fixed for the removal of purified gas and exhaust air and for supplying water vapor. The fitting 16 is fixed through a manifold having two channels, and in one of which there is a shutter for the desorption process; with a bubbler (not shown), made toroidal throughout the height of the perforated cylinders 5 and 6. The fitting 11 for the safety valve is installed in the upper part of the housing 4.

Процесс адсорбции и десорбции протекает при следующих оптимальных соотношениях составляющих аппарат элементов: коэффициент перфорации тороидальной поверхности барботера лежит в оптимальном интервале величин: К=0,5…0,9; отношение высоты Н цилиндрической части корпуса к его диаметру D находится в оптимальном соотношении величин: H/D=2,0…2,5; отношение высоты Н цилиндрической части корпуса к толщине S его стенки находится в оптимальном соотношении величин: H/S=580…875.The process of adsorption and desorption occurs with the following optimal ratios of the components making up the apparatus: the perforation coefficient of the toroidal surface of the bubbler lies in the optimal range of values: K = 0.5 ... 0.9; the ratio of the height H of the cylindrical part of the housing to its diameter D is in the optimal ratio of values: H / D = 2.0 ... 2.5; the ratio of the height H of the cylindrical part of the body to the thickness S of its wall is in the optimal ratio of values: H / S = 580 ... 875.

Адсорбент 12 выполнен по форме в виде шариков, а также сплошных или полых цилиндров, зерен произвольной поверхности, получающейся в процессе его изготовления, а также в виде коротких отрезков тонкостенных трубок или колец равного размера по высоте и диаметру: 8, 12, 25 мм.The adsorbent 12 is made in the form of balls, as well as solid or hollow cylinders, grains of an arbitrary surface obtained during its manufacture, as well as short segments of thin-walled tubes or rings of equal size in height and diameter: 8, 12, 25 mm.

Чтобы повысить степень очистки газового потока от целевого компонента за счет увеличения площади контакта адсорбента с целевым компонентом, адсорбент по форме может быть выполнен в виде полых шаров 5, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка (фиг.3), или в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка, имеющая в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа «седла Берля» или седла «Италлокс» (фиг.5). Адсорбент 12 может быть выполнен в виде цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка (фиг.4). Адсорбент 12 может быть выполнен в виде цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка, имеющая в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа «седла Берля» или седла «Италлокс» (фиг.5). Адсорбент 12 может быть выполнен в виде тороидальных колец (на чертеже не показано). Адсорбент 12 может быть выполнен в виде тороидальных колец, имеющих профиль типа «седла Берля» или седла «Италлокс» (на чертеже не показано).To increase the degree of purification of the gas stream from the target component by increasing the contact area of the adsorbent with the target component, the adsorbent can be made in the form of hollow balls 5, on the spherical surface of which a helical groove is cut (Fig. 3), or in the form of hollow balls, on a spherical surface of which a helical groove is cut, having in cross section perpendicular to the helical line a profile of the “Berl saddle” or “Itallox” saddle type (Fig. 5). The adsorbent 12 can be made in the form of cylindrical rings, on the side surface of which a helical groove is cut (Fig. 4). The adsorbent 12 can be made in the form of cylindrical rings, on the side surface of which a helical groove is cut, having in cross section perpendicular to the helical line a profile of the Berl saddle or Itallox saddle (Fig. 5). The adsorbent 12 can be made in the form of toroidal rings (not shown in the drawing). The adsorbent 12 can be made in the form of toroidal rings having a profile such as a “Berl saddle” or a Itallox saddle (not shown in the drawing).

Адсорбент 12 может быть выполнен в виде цилиндрических колец (фиг.6 и 7), на боковой поверхности 19 которых оппозитно выполнены две прорези 20 и 21 в направлении, параллельном образующим цилиндрической поверхности и по одной прорези в направлении, перпендикулярном оси кольца, причем прорези, смыкаясь, образуют П-образную прорезь. Полученные в результате лепестки отгибают в направлении оси кольца, а также на лепестках выполняют отгибы в виде полочек 22 и 23 в направлении, перпендикулярном оси кольца. Аналогичные лепестки получают в направлении, отстоящем на угол 90 град. от первых двух, т.е. два лепестка 24 и 26 с отгибами в виде полочек 25 и 27. Возможно выполнение отгибов в форме спирали Архимеда.The adsorbent 12 can be made in the form of cylindrical rings (FIGS. 6 and 7), on the side surface 19 of which two slots 20 and 21 are made opposite, in the direction parallel to the generatrices of the cylindrical surface and one slot in the direction perpendicular to the axis of the ring, closing, form a U-shaped slot. The resulting petals are bent in the direction of the axis of the ring, and bends in the form of shelves 22 and 23 are also performed on the petals in the direction perpendicular to the axis of the ring. Similar petals are received in a direction spaced 90 degrees apart. from the first two, i.e. two petals 24 and 26 with bends in the form of shelves 25 and 27. It is possible to perform bends in the form of a spiral of Archimedes.

Адсорбент 12 может быть выполнен в виде перфорированных цилиндрических колец, на боковой поверхности 19 которых оппозитно выполнены две прорези 20 и 21 с перфорацией в направлении, параллельном образующим цилиндрической поверхности и по одной прорези с перфорацией в направлении, перпендикулярном оси кольца, причем прорези, смыкаясь, образуют П-образную прорезь (фиг.6 и 7). Лепестки выполнены отстоящими на угол 90° от предыдущих, что позволяет, с одной стороны, увеличить площадь контакта, а с другой - сохранить пропускную способность насадки без ее соударений друг с другом, что в целом способствует увеличению надежности процесса адсорбции.The adsorbent 12 can be made in the form of perforated cylindrical rings, on the side surface 19 of which two slots 20 and 21 are made opposite, with perforations in the direction parallel to the generatrices of the cylindrical surface and one slot with perforations in the direction perpendicular to the axis of the ring, and the slots closing, form a U-shaped slot (Fig.6 and 7). The petals are made separated by an angle of 90 ° from the previous ones, which allows, on the one hand, to increase the contact area, and on the other hand, to save the throughput of the nozzle without its collisions with each other, which generally increases the reliability of the adsorption process.

Кольцевой адсорбер работает следующим образом.Ring adsorber works as follows.

Газовый (паровой) поток на очистку подается в нижнюю часть аппарата через штуцер 2 для подачи исходной смеси через распределительную сетку (на чертеже не показано). Очищенный газовый поток выводится из адсорбера через штуцер 16. Адсорбент 12 загружается через загрузочный люк 9, а отработанный адсорбент 12 удаляется через разгрузочный люк 14. Десорбция осуществляется путем подачи через штуцер 16 водяного пара к барботеру, имеющему перфорированную тороидальную поверхность для более равномерного протекания процесса десорбции по всей высоте перфорированных цилиндров 5 и 6. Штуцер 17 предусмотрен для отвода паров при десорбции, а в штуцер 11 устанавливается предохранительный клапан для безаварийного протекания процесса. В качестве адсорбента могут применяться активные угли марок БАУ, АР-А, СКТ-3 и др.The gas (steam) stream for cleaning is supplied to the lower part of the apparatus through the nozzle 2 for supplying the initial mixture through a distribution grid (not shown in the drawing). The purified gas stream is discharged from the adsorber through the nozzle 16. The adsorbent 12 is loaded through the loading hatch 9, and the spent adsorbent 12 is removed through the discharge hatch 14. Desorption is carried out by supplying water vapor through the nozzle 16 to a bubbler having a perforated toroidal surface for a more uniform desorption process over the entire height of the perforated cylinders 5 and 6. The fitting 17 is provided for venting during desorption, and a safety valve for trouble-free leakage is installed in the fitting 11 ia process. As an adsorbent, activated carbons of the BAU, AR-A, SKT-3 and other brands can be used.

Адсорбент может быть выполнен в виде перфорированных цилиндрических колец, с одной стороны которых жестко прикреплено перфорированное круглое основание, а с другой имеется перфорированная круглая крышка (на чертеже не показано), а полость перфорированных цилиндрических колец заполнена шаровыми элементами, выполненными из активных углей, например марок БАУ, АР-А, СКТ-3.The adsorbent can be made in the form of perforated cylindrical rings, on one side of which a perforated round base is rigidly attached, and on the other there is a perforated round cover (not shown in the drawing), and the cavity of the perforated cylindrical rings is filled with spherical elements made of active carbons, for example, grades BAU, AR-A, SKT-3.

Предлагаемое устройство позволяет существенно повысить степень очистки газового потока от целевого компонента и может применяться также в рекуперационных установках производительностью более 30000 м³/час.The proposed device can significantly increase the degree of purification of the gas stream from the target component and can also be used in recovery plants with a capacity of more than 30,000 m ³ / h.

Claims

1. An annular adsorber containing a cylindrical body with a lid and a bottom made of elliptical shape, moreover, loading and inspection hatches are mounted in the lid, the loading hatch being connected to a compensating hopper located in the lid, and a fitting for supplying the initial mixture, drying and cooling air located in the lower part of the housing, in which the supports for the base are fixed under the external and internal perforated cylinders, and the spent adsorbent is unloaded through the discharge hatch. mounted in the lower part of the housing, which is fixed in at least three mounting legs, and a fitting for venting vapors and condensate during desorption and for supplying water is located in the bottom, in which there is a fitting for venting purified gas and exhaust air and for supplying water steam, moreover, it is fixed through a manifold having two channels, moreover, in one of which there is a shutter for the desorption process, with a bubbler, the bubbler is made of a toroidal shape over the entire height of the perforated cylinders, and the nozzle is protected nogo valve installed in the upper portion of the housing, the process of adsorption and desorption takes place under the following optimal ratios of elements constituting the apparatus: the perforation rate toroidal surface sparger lies in an optimum range of values: K = 0,5 ... 0,9; the ratio of the height H of the cylindrical part of the housing to its diameter D is in the optimal ratio of values: H / D = 2.0 ... 2.5; the ratio of the height Η of the cylindrical part of the body to the thickness S of its wall is in the optimal ratio of values: H / S = 580 ... 875; the adsorbent is made in the form of balls, as well as solid or hollow cylinders, grains of an arbitrary surface obtained during its manufacture, as well as short segments of thin-walled tubes or rings of equal size in height and diameter: 8, 12, 25 mm, characterized the fact that the adsorbent is made in the form of cylindrical rings, on the side surface of which two slots are made in a direction parallel to the generatrices of the cylindrical surface, and a slit in the direction perpendicular to the axis of the ring, and the slots closing together U-shaped slot, the resulting petals are bent in the direction of the axis of the ring, while on the petals bends in the form of shelves in the direction perpendicular to the axis of the ring, and similar petals are spaced 90 ° apart from the previous ones, and the cylindrical surfaces of the rings are the side surface of which two slots are made in a direction parallel to the generators of this surface, and the slot in a direction perpendicular to the axis of the ring is perforated.

2. The adsorber according to claim 1, characterized in that the adsorbent is made in the form of perforated cylindrical rings, on one side of which a perforated round base is rigidly attached, and on the other there is a perforated round lid, and the cavity of the perforated cylindrical rings is filled with spherical elements made of active coal, for example, grades of BAU. AR-Α, SKT-3.