RU2629676C1

RU2629676C1 - Kochetov adsorption method

Info

Publication number: RU2629676C1
Application number: RU2016140686A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2016-10-17
Filing date: 2016-10-17
Publication date: 2017-08-31

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: invention relates to equipment for adsorptive processes in the gas (vapour)-adsorbent system. In the adsorption method, which involves feeding the gas flow to the lower part of the device through a distribution grid for stripping, then driving it through the outer and inner perforated cylinders, between which the adsorbent is placed, the stripped gas flow is discharged from the absorber through a fitting adapter, and the adsorbent is charged though a charging door in the cover. The waste adsorbent is removed through a discharging door. Desorption is done by means of feeding moisture vapour to the bubbler through a fitting adapter. The bubbler has perforated toroidal surface for more steady desorption rate along the whole height of the perforated cylinders. The adsorption and desorption process is carried out at the following optimum ratios of the device components: the coefficient of bubbler toroidal surface perforation lies in the optimum range of values: K=0.5…0.9; relation of height H of the cylindrical portion of the body to its diameter D is within the optimum ratio of values: H/D=2.0…2.5; relation of height H of the cylindrical part of the body to thickness S of its wall is within the optimum ratio of values: H/S=580…875, the adsorbent is toroidal-shaped with a circle in its section, wherein blind grooves are made with respect to the diameter axis of the cross section on both sides. The grooves are formed by the toroidal surfaces, congruent to the main toroidal surface, which has a circle in its section. And the sectional areas of the grooves have a shape elongated in the direction parallel to the torus axis, wherein a groove on one side is located between two neighbouring grooves made on the other side of the torus section.

EFFECT: allows increasing the degree of gas flow purification from the target component due to increasing the contact area of the adsorbent with the target component.

7 dwg

Description

Изобретение относится 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 способ адсорбции по патенту РФ №2411064, В01D 53/02, заключающийся в том, что газовый поток на очистку подают в нижнюю часть аппарата через распределительную сетку, который пропускают затем через внешний и внутренний перфорированные цилиндры, между которыми размещают адсорбент, очищенный газовый поток выводят из адсорбера через штуцер, а адсорбент загружают через загрузочный люк, расположенный в крышке, а отработанный адсорбент удаляют через разгрузочный люк (прототип).The closest technical solution to the claimed object is the adsorption method according to the patent of the Russian Federation No. 2411064, B01D 53/02, which consists in the fact that the gas stream for cleaning is fed to the lower part of the apparatus through a distribution grid, which is then passed through the outer and inner perforated cylinders, between which place the adsorbent, the cleaned gas stream is removed from the adsorber through the nozzle, and the adsorbent is loaded through the loading hatch located in the lid, and the spent adsorbent is removed through the discharge hatch (prototype).

Недостатком известного способа адсорбции является то, что он не обеспечивает высокой степени очистки газового потока от целевого компонента.A disadvantage of the known adsorption method is that it does not provide a high degree of purification of the gas stream from the target component.

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 способе адсорбции, заключающемся в том, что газовый поток на очистку подают в нижнюю часть аппарата через распределительную сетку, который пропускают затем через внешний и внутренний перфорированные цилиндры, между которыми размещают адсорбент, очищенный газовый поток выводят из адсорбера через штуцер, а адсорбент загружают через загрузочный люк, расположенный в крышке, а отработанный адсорбент удаляют через разгрузочный люк, при этом десорбцию осуществляют путем подачи через штуцер водяного пара к барботеру, имеющему перфорированную тороидальную поверхность для более равномерного протекания процесса десорбции по всей высоте перфорированных цилиндров, причем процесс адсорбции и десорбции осуществляют 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, причем адсорбент выполняют тороидальной формы, имеющей в сечении круг, в котором выполнены несквозные выемки с одной и с другой стороны диаметра, причем выемки имеют в сечении вытянутую форму по направлению, параллельному оси тора, а выемка с одной стороны расположена между двумя соседними выемками, выполненными с другой стороны.This is achieved by the fact that in the adsorption method, namely, the gas stream for cleaning is supplied to the lower part of the apparatus through a distribution grid, which is then passed through the external and internal perforated cylinders between which the adsorbent is placed, the purified gas stream is removed from the adsorber through a nozzle and the adsorbent is loaded through the loading hatch located in the lid, and the spent adsorbent is removed through the discharge hatch, while desorption is carried out by supplying water vapor through the nozzle to the bubbler, having a perforated toroidal surface for a more uniform desorption process along the entire height of the perforated cylinders, the adsorption and desorption process being carried out at the following optimal ratios of the components of 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 body 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 casing to the thickness S of its wall is in the optimal ratio of values: H / S = 580 ÷ 875, moreover, the adsorbent is made of a toroidal shape having a cross-section in the circle in which through holes are made on one and the other side of the diameter, moreover the recesses are elongated in cross section in a direction parallel to the axis of the torus, and the recess on one side is located between two adjacent recesses made on the other side.

На фиг. 1 изображена схема адсорбции и устройство для реализации предлагаемого способа, на фиг. 2-7 - схемы формы выполнения адсорбента.In FIG. 1 shows an adsorption scheme and a device for implementing the proposed method, FIG. 2-7 are diagrams of an embodiment of the adsorbent.

Адсорбер для реализации предлагаемого способа (фиг. 1) содержит цилиндрический корпус 1 с крышкой и днищем эллиптической формы (на чертеже не показано), в которых смонтированы загрузочный и смотровой люки, штуцер для подачи исходной смеси, сушильного и охлаждающего воздуха. В нижней части корпуса закреплены опоры для базы под внешний 2 и внутренний 3 перфорированные цилиндры. Выгрузка отработанного адсорбента 4 осуществляется через разгрузочный люк, установленный в нижней части корпуса 1. Штуцер для отвода паров и конденсата при десорбции и для подачи воды (на чертеже не показано) расположен в днище, в котором закреплен штуцер 6 для отвода очищенного газа и отработанного воздуха и для подачи водяного пара. Штуцер 6 закреплен через коллектор, имеющий два канала, причем в одном из которых расположена заслонка для соединения с барботером, выполненным тороидальной формы по всей высоте перфорированных цилиндров 2 и 3. Штуцер для предохранительного клапана для безаварийного протекания процесса установлен в верхней части корпуса 1.The adsorber for implementing the proposed method (Fig. 1) contains a cylindrical body 1 with a lid and an elliptical bottom (not shown in the drawing), in which loading and inspection hatches, a fitting for supplying the initial mixture, drying and cooling air are mounted. In the lower part of the housing, supports for the base are fixed under the outer 2 and inner 3 perforated cylinders. The discharge of the adsorbent 4 is carried out through the discharge hatch installed in the lower part of the housing 1. The fitting for the removal of vapors and condensate during desorption and for supplying water (not shown in the drawing) is located in the bottom, in which the fitting 6 is mounted for the removal of purified gas and exhaust air and for supplying water vapor. The fitting 6 is fixed through a manifold having two channels, and in one of which there is a damper for connecting with a bubbler made of a toroidal shape over the entire height of the perforated cylinders 2 and 3. The fitting for the safety valve for trouble-free process flow is installed in the upper part of the housing 1.

Способ адсорбции осуществляют 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 adsorption method is carried out 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 body 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.

Способ адсорбции осуществляют следующим образом.The adsorption method is as follows.

Газовый (паровой) поток на очистку подают в нижнюю часть аппарата через штуцер 5 для подачи исходной смеси через распределительную сетку (на чертеже не показано), который пропускают затем через внешний 2 и внутренний 3 перфорированные цилиндры, между которыми размещают адсорбент 4. Очищенный газовый поток выводят из адсорбера через штуцер 6. Адсорбент 4 загружается через загрузочный люк, расположенный в крышке, а отработанный адсорбент удаляется через разгрузочный люк (на чертеже не показано). Десорбцию осуществляют путем подачи через штуцер 6 водяного пара к барботеру, имеющему перфорированную тороидальную поверхность для более равномерного протекания процесса десорбции по всей высоте перфорированных цилиндров 2 и 3. В качестве адсорбента применяют активные угли марок БАУ, АР-А, СКТ-3 и др.A gas (steam) stream for cleaning is fed to the lower part of the apparatus through a nozzle 5 for supplying the initial mixture through a distribution grid (not shown in the drawing), which is then passed through an external 2 and an internal 3 perforated cylinders between which adsorbent 4 is placed. The purified gas stream removed from the adsorber through the nozzle 6. Adsorbent 4 is loaded through the loading hatch located in the lid, and the spent adsorbent is removed through the discharge hatch (not shown). Desorption is carried out by supplying water vapor through the nozzle 6 to a bubbler having a perforated toroidal surface for a more uniform desorption process along the entire height of the perforated cylinders 2 and 3. Active charcoal grades BAU, AR-A, SKT-3, etc. are used as adsorbent.

Адсорбент 4 выполняют 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. Чтобы повысить степень очистки газового потока от целевого компонента за счет увеличения площади контакта адсорбента с целевым компонентом, адсорбент выполняют тороидальной формы (фиг. 2), имеющей в сечении круг 7, в котором выполнены несквозные выемки с одной стороны 9, 11, 13, 15 и с другой стороны 10, 12, 14, 16 диаметра (ось 8), причем выемки имеют в сечении вытянутую форму по направлению, параллельному оси тора 17, а выемка с одной стороны расположена между двумя соседними выемками, выполненными с другой стороны.The adsorbent 4 is performed in the form in the form of balls, as well as solid or hollow cylinders, grains of an arbitrary surface obtained during its manufacture, 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. In order 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 is made in a toroidal shape (Fig. 2), having a cross-sectional circle 7 in which through holes are made on one side 9, 11, 13, 15 and on the other hand, diameters 10, 12, 14, 16 (axis 8), the recesses having an elongated cross section in the direction parallel to the axis of the torus 17, and the recess on one side is located between two adjacent recesses made on the other side.

Возможно выполнение формы адсорбента (фиг. 3) в виде цилиндрического кольца, на боковых, внутренней и наружной поверхностях которого выполнена винтовая нарезка (на чертеже не показано) в противоположных направлениях.It is possible to fulfill the shape of the adsorbent (Fig. 3) in the form of a cylindrical ring, on the lateral, internal and external surfaces of which a screw thread (not shown) is made in opposite directions.

Возможно выполнение формы адсорбента (фиг. 4) в виде шара, на поверхности которого выполнены несквозные отверстия полусферической формы (на чертеже не показано).It is possible to fulfill the shape of the adsorbent (Fig. 4) in the form of a ball, on the surface of which non-through holes of a hemispherical shape are made (not shown in the drawing).

Возможно выполнение формы адсорбента (фиг. 5) в виде кольца, на внешней поверхности которого выполнена винтовая поверхность по типу пластинчатого шнека.It is possible to fulfill the shape of the adsorbent (Fig. 5) in the form of a ring, on the outer surface of which a helical surface is made like a plate screw.

Возможно выполнение формы адсорбента (фиг. 6) в виде, по крайне мере, трехлопастного пропеллера.It is possible to fulfill the form of the adsorbent (Fig. 6) in the form of at least a three-blade propeller.

Возможно выполнение формы адсорбента (фиг. 7) в виде цилиндрического кольца, к боковой поверхности которого оппозитно друг другу прикреплены две полусферические поверхности таким образом, что диаметральные плоскости полусфер совпадают соответственно с верхним и нижним основаниями цилиндрического кольца, а вершины полусферических поверхностей находятся на оси кольца и направлены навстречу друг другу, при этом выполнена перфорация как на боковой поверхности, так и на полусферических поверхностях, а пространство между боковой внутренней поверхностью перфорированного цилиндрического кольца и двумя перфорированными полусферическими поверхностями, прикрепленными к его боковой поверхности, заполнено дополнительными инертными элементами, например в виде шариков, диаметры которых больше диаметра перфорации кольца и полусферических поверхностей.It is possible to fulfill the shape of the adsorbent (Fig. 7) in the form of a cylindrical ring, on which side two hemispherical surfaces are attached opposite to each other so that the diametrical planes of the hemispheres coincide with the upper and lower bases of the cylindrical ring, respectively, and the vertices of the hemispherical surfaces are on the axis of the ring and are directed towards each other, while perforation is performed both on the side surface and on hemispherical surfaces, and the space between the side is internally The surface of the perforated cylindrical ring and two perforated hemispherical surfaces attached to its side surface is filled with additional inert elements, for example, in the form of balls whose diameters are larger than the diameters of the ring perforation and hemispherical surfaces.

Предлагаемый способ адсорбции позволяет существенно повысить степень очистки газового потока от целевого компонента и может применяться также в рекуперационных установках производительностью более 30000 м³/час.The proposed adsorption method 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

The adsorption method is that the gas stream for cleaning is fed to the lower part of the apparatus through a distribution grid, which is then passed through the external and internal perforated cylinders between which the adsorbent is placed, the purified gas stream is removed from the adsorber through a nozzle, and the adsorbent is charged through the loading the hatch located in the lid, and the spent adsorbent is removed through the discharge hatch, while desorption is carried out by supplying water vapor through the nozzle to a bubbler having a perforated oroidalnuyu surface for a more even flow of the desorption process the entire height of the perforated cylinder, and the process of adsorption and desorption is performed 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 body 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, characterized in that the adsorbent is made in the form of a cylindrical ring, to which two hemispherical surfaces are oppositely attached to each other’s surface, that the diametric planes of the hemispheres coincide with the upper and lower bases of the cylindrical ring, respectively, and the vertices of the hemispherical surfaces are on the axis of the ring and are directed towards each other, while Perforation is carried out both on the side surface and on hemispherical surfaces, and the space between the side inner surface of the perforated cylindrical ring and two perforated hemispherical surfaces attached to its side surface is filled with additional inert elements, for example, in the form of balls whose diameters are larger than the diameter of the ring perforation and hemispherical surfaces.