RU2673512C1

RU2673512C1 - Adsorbent

Info

Publication number: RU2673512C1
Application number: RU2017141159A
Authority: RU
Inventors: Николай Сергеевич Кобелев; Владимир Николаевич Кобелев; Александр Андреевич Панин
Priority date: 2017-11-27
Filing date: 2017-11-27
Publication date: 2018-11-27

Abstract

FIELD: technological processes.SUBSTANCE: invention relates to the technique of gas cleaning by adsorbents, namely to gas-cleaning equipment, and can be used in chemical, metallurgical and other industries. Adsorber comprises vertical case divided by perforated zigzag-shape webs into sections to make staggered confusers and diffusers, top and bottom grates and gas feed and discharge branch pipes. Gas inlet manifold is a tapered truncated cone, on the inner surface of which there are helical longitudinally arranged grooves. Grooves are structurally made in the form of a dovetail. Inner surface of the vertical casing is covered with a heat-insulating and heat-accumulating layer made in the form of bundles of elongated basalt fibers, located from the inlet pipe to the outlet pipe. Coating of the helical grooves with a dovetail profile is made with a nanoscale vitreous film of tantalum oxide.EFFECT: invention ensures the maintenance of normalized energy consumption during long-term operation when cleaning with a gas adsorber with varying concentrations of vapor-forming and fine solid particles and vapor-like pollutants.1 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к технике очистки газов адсорбентами, а именно к газоочистному оборудованию, и может найти применение в химической, металлургической и других отраслях промышленности для очистки газовых смесей.The invention relates to techniques for the purification of gases by adsorbents, namely to gas purification equipment, and can find application in chemical, metallurgical and other industries for the purification of gas mixtures.

Известен адсорбер (см. патент РФ №2460574, МПК В01Д 53/04, опубл. 10.09.2012), включающий вертикальный корпус, разделенный перфорированными зигзагообразными перегородками на секции с образованием чередующихся в шахматном порядке конфузоров и диффузоров, верхние и нижние решетки, и патрубки отвода и подвода газа, при этом патрубок подвода газа представляет собой суживающийся усеченный конус, на внутренней поверхности которого имеются винтообразные продольно расположенные канавки, причем канавки конструктивно выполнены в виде ласточкина хвоста, при этом по направлению от большего основания патрубка к меньшему его основанию равномерно на горизонтальном уровне между винтообразными продольно расположенными канавками размещены выпускные окна, имеющие одинаковый диаметр на одном горизонтальном уровне и возрастающий на последующих горизонтальных уровнях по мере движения очищаемого газа от большего основания патрубка подвода газа к меньшему основанию, при этом верхняя решетка выполнена разъемной и состоит из неподвижной верхней части с подвижной нижней частью, причем связь между неподвижной верхней и подвижной нижней частями выполнена гибкой в виде пружин, периферийно укрепленных между ними, а отверстия в верхней решетке выполнены в виде телескопических цилиндров, при этом внутренние диаметры цилиндров верхней части в 2,0-2,5 раза превышают внешние диаметры цилиндров нижней части верхней решетки.The adsorber is known (see RF patent No. 2460574, IPC V01D 53/04, published September 10, 2012), including a vertical casing, divided by perforated zigzag partitions into sections with the formation of alternating staggered confusers and diffusers, upper and lower grilles, and pipes gas outlet and supply, while the gas supply pipe is a tapering truncated cone, on the inner surface of which there are helical longitudinally located grooves, and the grooves are structurally made in the form of a dovetail, etc. this, in the direction from the larger base of the pipe to its smaller base, outlet windows are arranged uniformly at a horizontal level between helical longitudinally located grooves, having the same diameter at one horizontal level and increasing at subsequent horizontal levels as the gas being cleaned moves from the larger base of the gas supply pipe to a smaller the base, while the upper grill is detachable and consists of a fixed upper part with a movable lower part, and the connection between The fixed upper and movable lower parts are flexible in the form of springs peripherally mounted between them, and the holes in the upper grill are made in the form of telescopic cylinders, while the inner diameters of the cylinders of the upper part are 2.0-2.5 times greater than the outer diameters of the cylinders of the lower part upper grill.

Недостатком является энергоемкость процесса осушки газа, обусловленная необходимостью выполнения десорбции путем поддержания высокой температуры регенерирующего воздуха или значительного расхода ранее осушенного воздуха на удаление накопленной влаги из массы адсорбирующего вещества.The disadvantage is the energy intensity of the gas dehydration process, due to the need for desorption by maintaining a high temperature of regenerating air or a significant consumption of previously dried air to remove accumulated moisture from the mass of the adsorbing substance.

Известен адсорбер (см. патент РФ №2554588 МПК В01Д 53/04, опубл. 27.06.2015 Бюл. №18) включающий вертикальный корпус, разделенный перфорированными зигзагообразными перегородками на секции с образование чередующихся в шахматном порядке конфузоров и диффузоров, верхние и нижние решетки и патрубки отвода и подвода газа, при этом патрубок подвода газа представляет собой суживающийся усеченный конус, на внутренней поверхности которого имеются винтообразные продольно расположенные канавки, причем канавки конструктивно выполнены в виде ласточкина хвоста, при этом по направлению от большего основания патрубка подвода Таза к меньшему его основанию равномерно на горизонтальном уровне между винтообразными продольно расположенными канавками размещены выпускные Окна, имеющие одинаковый диаметр на одном горизонтальном уровне и возрастающей на последующих горизонтальных уровнях по мере движения очищаемого газа от большего основания патрубка подвода газа к его меньшему основанию, при этом верхняя решетка выполнена разъемной и состоит из неподвижной верхней части с подвижной нижней частью, причем связь между неподвижной верхней и подвижной нижней частями выполнена гибкой в виде пружин, периферийно укрепленных между ними, а отверстия в верхней решетки выполнены в виде телескопических цилиндров, при этом внутренние диаметры цилиндров верхней части в 2,0-2,5 раза превышают внешние диаметры цилиндров нижней части верхней решетки, кроме того внутренняя поверхность вертикального корпуса покрыта теплоизоляционным и теплоаккумулирующим слоем, выполненным в виде пучков вытянутых волокон из базальта, расположенных от патрубка подвода до патрубка отвода газа.A known adsorber (see RF patent No. 2554588 IPC V01D 53/04, published on 06/27/2015 Bull. No. 18) includes a vertical housing, divided by perforated zigzag partitions into sections with the formation of alternating staggered confusers and diffusers, upper and lower grilles and gas inlet and outlet nozzles, wherein the gas inlet nozzle is a tapering truncated cone, on the inner surface of which there are helical longitudinally located grooves, and the grooves are structurally made in the form of a dovetail and, in this case, in the direction from the larger base of the Taz supply pipe to its smaller base, outlet Windows are arranged evenly on a horizontal level between helical longitudinally located grooves, having the same diameter at one horizontal level and increasing at subsequent horizontal levels as the gas being cleaned moves from the larger base a gas supply pipe to its smaller base, while the upper grill is detachable and consists of a fixed upper part with a movable lower part moreover, the connection between the fixed upper and movable lower parts is made flexible in the form of springs peripherally mounted between them, and the holes in the upper lattice are made in the form of telescopic cylinders, while the internal diameters of the cylinders of the upper part are 2.0-2.5 times greater than the external the diameters of the cylinders of the lower part of the upper grate, in addition, the inner surface of the vertical casing is covered with a heat-insulating and heat-accumulating layer made in the form of bundles of elongated basalt fibers located from the nozzle along drive to the gas outlet pipe.

Недостатком является повышение энергоемкости при длительной эксплуатации, особенно с повышенным содержанием парообразных и мелкодисперсных загрязнений, попадающих в патрубок подвода газа, представляющий собой суживающийся усеченный конус, на внутренней поверхности которого имеются винтообразные продольно расположенные канавки с профилем в виде ласточкина хвоста, что обусловлено возрастанием аэродинамического сопротивления из-за витания частиц загрязнений по трубам подвода газа и это приводит к необходимости увеличения мощности привода по подачи газа в адсорбер.The disadvantage is the increase in energy intensity during long-term operation, especially with a high content of vaporous and finely dispersed contaminants falling into the gas supply pipe, which is a tapering truncated cone, on the inner surface of which there are helical longitudinally located grooves with a dovetail profile, which is caused by an increase in aerodynamic drag due to the soaring of pollution particles through the gas supply pipes and this leads to the need to increase power drive for supplying gas to the adsorber.

Технической задачей предлагаемого изобретения является поддержание нормированной энергоемкости при длительной эксплуатации при очистке адсорбером газа с изменяющейся концентрацией парообразующих и мелкодисперсных твердых частиц, и парообразных загрязнений.The technical task of the invention is the maintenance of normalized energy intensity during long-term operation when cleaning with a gas adsorber gas with a varying concentration of vapor-forming and finely dispersed solid particles, and vaporous contaminants.

Технический результат достигается тем, что адсорбер включает вертикальный корпус, разделенный перфорированными зигзагообразными перегородками на секции с образованием чередующихся в шахматном порядке конфузоров и диффузоров, верхние и нижние решетки и патрубки отвода и подвода газа, при, этом патрубок подвода газа представляет собой суживающийся усеченный конус, на внутренней поверхности которого имеются винтообразные продольно расположенные канавки, причем канавки конструктивно выполнены в виде ласточкина хвоста, при этом патрубок подвода газа представляет собой суживающийся усеченный конус, на внутренней поверхности которого имеются винтообразные продольно расположенные канавки конструктивно выполнены в виде: ласточкина хвоста, при этом по направлению от большего основания патрубка подвода газа к меньшему его основанию равномерно на горизонтальном уровне между винтообразным продольно расположенными канавками размещены выпускные окна, имеющие одинаковый диаметр на одном горизонтальном уровне и возрастающий на последующих горизонтальных уровнях по мере движения очищаемого газа от большего основания патрубка подвода газа к его меньшему основанию, при этом верхняя решетка выполнена разъемной и состоит из неподвижной верхней части с подвижной нижней частью, причем связь между неподвижной верхней частью и подвижной нижней частями выполнена гибкой в виде пружин, периферийно укрепленных между ними, а отверстия в верхней решетке выполнены в виде телескопических цилиндров, при этом внутренние диаметры цилиндров верхней части в 2.0-2.5 раза превышают внешние диаметры цилиндров нижней части верхней решетки, причем внутренняя поверхность вертикального корпуса покрыта теплоизоляционным и теплоаккумулирующим слоем, выполненным в виде пучков вытянутых волокон из базальта расположенных от патрубка подвода до патрубка вывода, при этом выполнено покрытие наноразмерной стекловидная пленка из оксидов тантала винтообразных канавок с профилем в виде ласточкина хвоста.The technical result is achieved by the fact that the adsorber includes a vertical casing, divided by perforated zigzag partitions into sections with the formation of staggered confusers and diffusers, upper and lower grilles and gas discharge and supply pipes, while the gas supply pipe is a tapering truncated cone, on the inner surface of which there are helical longitudinal grooves, and the grooves are structurally made in the form of a dovetail, while the pipe to the gas supply is a tapering truncated cone, on the inner surface of which there are helical longitudinally located grooves structurally made in the form of: dovetail, while in the direction from the larger base of the gas supply pipe to its smaller base evenly on a horizontal level between the helical longitudinally located grooves are placed outlet windows having the same diameter at one horizontal level and increasing at subsequent horizontal levels as moving the gas to be cleaned from the larger base of the gas supply pipe to its smaller base, while the upper grill is detachable and consists of a fixed upper part with a movable lower part, and the connection between the fixed upper part and the movable lower part is flexible in the form of springs peripherally mounted between them, and the holes in the upper grill are made in the form of telescopic cylinders, while the inner diameters of the cylinders of the upper part are 2.0-2.5 times larger than the outer diameters of the cylinders of the lower part s lattice, the inner surface of the vertical body is covered heat insulating and heat accumulating layer made in the form of elongated fiber bundles arranged basalt from supply pipe to the nozzle output, wherein the formed coating film of glassy nanosized oxides of tantalum helical grooves with a profile of the dovetail.

На фиг. 1 изображен внешний вид адсорбера, на фиг. 2 - патрубок подвода в виде суживающегося усеченного конуса, на фиг. 3 - развертка внутреннего патрубка подвода газа, на фиг. 4 - горизонтальные уровни в виде концентрических окружностей размещения выпускных окон, на фиг. 5 - сечение винтообразной продольно расположенной канавки в виде ласточкина хвоста, покрытой наноразмерной стеклоподобной пленкой из оксида тантала, полученной ионно-плазменным методом, на фиг. 6 - сечение верхней решетки, состоящей из неподвижной и подвижной нижней частей, на фиг. 7 - сечение корпуса адсорбера с внутренней поверхностью, покрытой теплоизоляционным и теплоаккумулирующим слоем.In FIG. 1 shows the appearance of the adsorber; FIG. 2 - a supply pipe in the form of a tapering truncated cone, in FIG. 3 - scan of the internal pipe of the gas supply, in FIG. 4 - horizontal levels in the form of concentric circles of the placement of the outlet windows, in FIG. 5 is a cross-sectional view of a helical dovetail groove in the form of a dovetail coated with a nanoscale glass-like tantalum oxide film obtained by the ion-plasma method, FIG. 6 is a cross-sectional view of an upper lattice consisting of a fixed and movable lower part, in FIG. 7 is a cross section of the canister body with an inner surface coated with a heat-insulating and heat-accumulating layer.

Адсорбер включает вертикальны корпус I, боковые стенки 2 которого выполнены зигзагообразными, установленные в нем секционные перегородки 3 выполнены перфорированными и зигзагообразными и образуют в каждой секции 4 диффузоры 5 и конфузоры 6, расположенные относительно соседних секций в шахматном порядке, секции снабжены верхней выходной 7 и нижней входной 8 решетками. Отвод очищенного газа осуществляется через патрубок вывода 9, а ввод очищенного газа через патрубок 10, выполненный в виде суживающего усеченного конуса.The adsorber includes a vertical housing I, the side walls 2 of which are zigzag, the partition walls 3 installed in it are perforated and zigzag and form in each section 4 diffusers 5 and confusers 6, staggered relative to neighboring sections, the sections are provided with an upper output 7 and a lower input 8 bars. The purified gas is discharged through the outlet pipe 9, and the purified gas is introduced through the pipe 10, made in the form of a narrowing truncated cone.

На внутренней поверхности патрубка ввода газа 10 имеются винтообразные продольно расположенные канавки 11, между которыми по направлению от большего основания 12 патрубка ввода газа 10 к меньшему его основанию 13 различных горизонтальных уровнях по периметру в виде концентрических окружностей 14, 15, 16 (фиг. 4) выполнены выпускные окна 17, 18, 19.On the inner surface of the gas inlet pipe 10 there are helical longitudinally located grooves 11 between which in the direction from the larger base 12 of the gas inlet pipe 10 to its smaller base 13 different horizontal levels around the perimeter in the form of concentric circles 14, 15, 16 (Fig. 4) the exhaust ports 17, 18, 19 are made.

Выпускные окна 17 имеют одинаковый диаметр на одном горизонтальном уровне по периметру в виде концентрической окружности 14, выпускные окна 18 имеют одинаковый, но несколько больший, чем окна 17, диаметр на одном горизонтальном уровне по периметру в виде концентрической окружности 15. Та же самая пропорциональность наблюдается с окнами 19 на окружности 16.The outlet windows 17 have the same diameter at one horizontal level around the perimeter in the form of a concentric circle 14, the outlet windows 18 have the same, but slightly larger than the windows 17, the diameter at the same horizontal level around the perimeter in the form of a concentric circle 15. The same proportionality is observed with windows 19 on circle 16.

При этом винтообразные продольно расположенные канавки 11 выполнены в виде ласточкина хвоста.While helical longitudinally located grooves 11 are made in the form of a dovetail.

Верхняя выходная 7 решетка (фиг. 6) состоит из неподвижной 20 части жестко укрепленной к внутренней поверхности 21 патрубка 9, например, посредством упора или резьбовым соединением, и подвижной нижней 22 части.The upper outlet 7 grill (Fig. 6) consists of a fixed 20 part rigidly fixed to the inner surface 21 of the pipe 9, for example, by means of a stop or threaded connection, and a movable lower 22 part.

Связь между неподвижной верхней 20 и подвижной нижней 22 частями верхней выходной 7 решетки выполнена гибкой в виде пружин 23, периферийно укрепленных между ними. Отверстие 24 в верхней выходной 7 части решетки выполнены в виде телескопических 25 цилиндров, при этом внутренние диаметры цилиндров 26 верхней 20 части в 2,0-2,5 раза превышают внешние диаметры цилиндров 27 нижцей 22 части верхней выходной 7 решетки неподвижная верхняя часть 20 укреплена к внутренней поверхности 21 патрубка 9 посредством упоров - выступов 28 или резьбовым соединением.The connection between the stationary upper 20 and the movable lower 22 parts of the upper output 7 of the lattice is made flexible in the form of springs 23, peripherally mounted between them. The hole 24 in the upper output 7 of the lattice is made in the form of telescopic 25 cylinders, while the internal diameters of the cylinders 26 of the upper 20 parts are 2.0-2.5 times greater than the external diameters of the cylinders 27 of the lower 22 of the upper output 7 of the lattice, the fixed upper part 20 is strengthened to the inner surface 21 of the pipe 9 by means of stops - protrusions 28 or a threaded connection.

Внутренняя поверхность 29 боковой стенки 2 вертикального корпуса 1 покрыта теплоизоляционными и теплоаккумулирующим слоем 30, выполненным в виде пучков вытянутых волокон из базальта 31, расположенных от патрубка подвода 10 до патрубка отвода 9 газа. Винтообразные продольно расположенные канавки 11 расположенные в патрубке подвода 14 газа и конструктивно выполненные в виде ласточкина хвоста покрыты наноразмерной стеклоподобной пленкой 32 из оксида таллия, выполненного ионно-плазменным методомThe inner surface 29 of the side wall 2 of the vertical housing 1 is covered with a heat-insulating and heat-accumulating layer 30, made in the form of bundles of elongated fibers from basalt 31, located from the supply pipe 10 to the gas exhaust pipe 9. Spiral longitudinally located grooves 11 located in the gas supply pipe 14 and constructed in the form of a dovetail are coated with a nanoscale glass-like film 32 of thallium oxide made by the ion-plasma method

Адсорбер работает следующим образом. Насыщенный парообразной влагой и мелкодисперсными каплеобразными и твердыми частицами, обрабатываемый поток газа поступает в патрубок подвоза газа 10 и перемещает по винтоооразным, продольно расположенным канавкам 11 конструктивно выполненных, в виде ласточкиного хвоста. В результате воздействия силы трения (см. А.Д. Альтшуль и др. Аэродинамика и гидравлика. - М.: 1975. - 138 с.; ил.) мелкодисперсные каплеобразные частицы налипают на внутреннею поверхность винтообразных продольно расположенных канавок И, коагулируют и укрупняются, объединяясь с твердыми мелкодисперсными частицами и конденсирующийся атмосферной влагой. Все это приводит к закупориванию полостей винтообразеых канавок 11, конструктивно выполненных в виде ласточкина хвоста с последующим выдавливанием во внутренний объем частиц загрязнения, а это способствует возрастанию аэродинамического сопротивления адсорбера и, как следствие увеличению мощности привода на подачу обрабатываемого газа в адсорбер на 20-25% (см. например, Курчавин В.М., Мезенцев А.П. Экономия тепловой и электрической энергии в поршневых компрессорах. - Л. - 1985. - 80 с., ил.). При покрытии наноразмерной стеклоподобной пленкой 32 из оксида тантала, полученной ионно-плазменным методом винтообразных канавок 11, мелкодисперсные загрязнения и конденсирующаяся влага не налипает на внутренние поверхности винтообразных канавок 11, т.е. не коагулируют и не укрупняются, а скользят от большего основания 12 патрубка подвода газа к меньшему его основанию 13 (см., например, автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Литвиновой В.А. «Оптические свойства наноразмерных стекловидных пленок оксидов кремния и тантала». Изд-во Томский государственный университет систем управления и радиоэнергетики. Томск. 2010. с. 1-18).The adsorber works as follows. Saturated with vaporous moisture and finely divided droplet-like and solid particles, the processed gas stream enters the gas supply pipe 10 and moves along the screw-shaped, longitudinally located grooves 11 structurally made in the form of a dovetail. As a result of the action of the friction force (see A.D. Altshul et al. Aerodynamics and hydraulics. - M .: 1975. - 138 p .; sludge), finely dispersed droplet-like particles stick to the inner surface of helical longitudinally located grooves I, coagulate and enlarge combining with solid fine particles and condensing with atmospheric moisture. All this leads to clogging of the cavities of the helical grooves 11, structurally made in the form of a dovetail, followed by extrusion of pollution particles into the internal volume, and this contributes to an increase in the aerodynamic resistance of the adsorber and, as a result, an increase in the drive power for supplying the treated gas to the adsorber by 20-25% (see, for example, Kurchavin V.M., Mezentsev A.P. Saving thermal and electric energy in reciprocating compressors. - L. - 1985. - 80 pp., ill.). When coated with a nanoscale glass-like film of tantalum oxide 32 obtained by the ion-plasma method of helical grooves 11, finely dispersed contaminants and condensed moisture do not adhere to the inner surfaces of the helical grooves 11, i.e. they do not coagulate or coarsen, but slide from the larger base 12 of the gas supply pipe to its smaller base 13 (see, for example, the dissertation abstract for the degree of candidate of technical sciences VA Litvinova “Optical properties of nanosized glassy films of silicon and tantalum oxides ". Publishing house of Tomsk State University of Control Systems and Radio Energy. Tomsk. 2010. S. 1-18).

В результате поддерживается нормированное аэродинамическое сопротивление адсорбера и устраняется необходимость дополнительных энергозатрат на привод устройства подачи газа в патрубок 10, выполненного в виде суживающегося усеченного конуса, т.е. осуществляется энергосберегающий процесс очистки газа при длительной эксплуатации.As a result, the normalized aerodynamic drag of the adsorber is maintained and the need for additional energy consumption to drive the gas supply device to the pipe 10, made in the form of a tapering truncated cone, i.e. An energy-saving gas purification process is carried out during long-term operation.

Известно, что процесс очистки газа в адсорбере осуществляется с поглощением поверхностью адсорбирующего вещества паров воды и/или масла и выделением теплоты адсорбции, которая рассеивается через боковые стенки корпуса 1 в окружающую среду. При этом по мере загрязнения адсорбирующего вещества качество очистки газа резко ухудшается, что требует десорбции адсорбирующего вещества, которая осуществляется, например, регенерирующим потоком газа или воздуха, нагретого до температуры 200-220°С, или потоком ранее очищенного в адсорбере газа. Это приводит к значительным энергозатратам адсорбционной очистки газа.It is known that the gas purification process in the adsorber is carried out with the absorption of water and / or oil vapor by the surface of the adsorbing substance and the release of adsorption heat, which is dissipated through the side walls of the housing 1 into the environment. Moreover, as the adsorbent is contaminated, the quality of gas purification deteriorates sharply, which requires desorption of the adsorbent, which is carried out, for example, by a regenerating stream of gas or air heated to a temperature of 200-220 ° C, or a stream of gas previously purified in the adsorber. This leads to significant energy consumption adsorption gas purification.

В предлагаемом изобретении для снижения энергозатрат при эксплуатации адсорбера используется теплота адсорбции путем ее аккумулирования и последующей передачи регенерирующему потоку для поддержания его нормированной температуры по высоте корпуса. По мере перемещения очищаемого газа в корпусе 1 слой адсорбирующего вещества поглощает пары воды и/или масла и выделяет теплоту адсорбции, которая теплопроводностью передается теплоизолирующему и теплоаккумулирующему слою 30, устраняя потери теплоты через боковые стенки 2 корпуса 1. Выполнение теплоизолирующего и теплоаккумулирующего слоя 30 в виде пучков вытянутых волокон из базальта 31 с толщиной волокон 8-20 мкм (см., например, Дубровский В.А., Малахова М.Ф., Рычко В.А. Волокнистые материалы из базальта. Киев: Техника, 1971, с. 6-8), расположенного от патрубка подвода 10 до патрубка отвода 9 газа, способствует тому, что в соответствии с изотермой адсорбции (см., например, Серпионбва Е.Н. Промышленная адсорбция газов и паров. М.: Высш. шк. 1969, 388 с.) процесс аккумулирования теплоты осуществляется по длине пучка вытянутых волокон из базальта 31 по мере прохождения очищаемого потока газа снизу вверх. При этом толщина пучка вытянутых волокон из базальта 31 определяется в зависимости от цикла адсорбции, который может продолжаться от Г-2 до 8-12 часов. После окончания процесса очистки газа, когда теплота адсорбции саккумулировалась на уровне верхней входной 7 решетки, т.е. в конечной точке пучка вытянутых волокон из базальта 31, адсорбер переводится в режим десорбции и поток газа или воздуха с нормированной регенерирущей температурой поступает в корпус 1, где охлаждается (в соответствии с изотермой адсорбции) по мере удаления загрязнений путем испарения поглощенной воды и/или масла с последующих слоев адсорбирующего вещества, снижая эффективность десорбции.In the present invention, to reduce energy consumption during the operation of the adsorber, the heat of adsorption is used by accumulating it and then transferring it to the regenerating stream to maintain its normalized temperature along the height of the housing. As the cleaned gas moves in the housing 1, the layer of absorbent material absorbs water and / or oil vapor and generates adsorption heat, which is transferred to the heat-insulating and heat-accumulating layer 30 by heat conduction, eliminating heat losses through the side walls 2 of the housing 1. The heat-insulating and heat-accumulating layer 30 is made in the form bundles of elongated fibers from basalt 31 with a fiber thickness of 8-20 μm (see, for example, Dubrovsky V.A., Malakhova MF, Rychko V.A. Fibrous materials from basalt. Kiev: Technique, 1971, p. 6 -8) located t supply port 10 to the outlet pipe 9 gas, contributes to the fact that in accordance with the adsorption isotherm (see, for example, Serpionbva EN Industrial adsorption of gases and vapors. M: Higher school. 1969, 388 S.) heat accumulation is carried out along the length of the bundle of elongated fibers from basalt 31 as the purified gas flow passes from the bottom up. The thickness of the beam of elongated fibers from basalt 31 is determined depending on the adsorption cycle, which can last from G-2 to 8-12 hours. After the end of the gas purification process, when the heat of adsorption was accumulated at the level of the upper input 7 grating, i.e. at the end point of the bundle of elongated fibers from basalt 31, the adsorber is transferred to the desorption mode and the gas or air stream with a normalized regenerating temperature enters the building 1, where it is cooled (in accordance with the adsorption isotherm) as the contaminants are removed by evaporation of the absorbed water and / or oil from subsequent layers of the adsorbing substance, reducing the efficiency of desorption.

В предлагаемом техническом решении снижение энергозатрат на дополнительный нагрев регенерирующего потока для поддержания его нормированной температуры по всей высоте адсорбера при десорбции адсорбирующего вещества осуществляется за счет теплоты адсорбции, накопленной в теплоизолирующем и теплоаккумулирующем слое 30, выполненном в виде пучков вытянутых волокон из базальта 31.In the proposed technical solution, the reduction of energy consumption for additional heating of the regenerative stream to maintain its normalized temperature over the entire height of the adsorber during desorption of the adsorbent is carried out due to the heat of adsorption accumulated in the heat-insulating and heat-accumulating layer 30, made in the form of bundles of elongated fibers from basalt 31.

При засыпке нового, ранее не находящегося в эксплуатации адсорбирующего вещества, например силикагеля КСМ-5, в секции 4 вертикального корпуса 1 верхняя выходная 7 решетка устанавливается таким образом, что ее верхняя 20 часть жестко укрепляется к внутренней поверхности 21 патрубка 9, например, посредством упоров 28 или резьбового соединения, а нижняя 22 часть свободно соприкасается с сыпучим материалом адсорбирующего вещества с усилием, равным величине сжатия пружины 23 в соответствии с условием, определяемым отсутствием «витания» зерен адсорбирующего вещества под действием восходящего (направленного снизу вверх) потока очищаемого газа, т.е. поступающего из секций 4 к верхней выходной 7 решетке, но не вызывающих уплотняющих усилий, препятствующих перемешиванию слоев адсорбирующего вещества в процессе адсорбции.When backfilling a new, previously not in use adsorbing substance, for example KSM-5 silica gel, in section 4 of the vertical casing 1, the upper outlet 7 lattice is installed in such a way that its upper 20 part is rigidly fixed to the inner surface 21 of the pipe 9, for example, by means of stops 28 or a threaded connection, and the lower 22 part is freely in contact with the bulk material of the adsorbing substance with a force equal to the compression value of the spring 23 in accordance with the condition determined by the absence of “twisting” of the adsorber grains iruyuschego substance under the action of the uplink (upward direction) of the flow of purified gas, i.e., coming from sections 4 to the upper outlet 7 lattice, but not causing sealing forces that impede the mixing of the layers of the adsorbing substance in the adsorption process.

Газ, подлежащий очистке, подается через патрубок ввода газа 10 в корпус 1 адсорбера. В результате уменьшения проходного сечения патрубка ввода газа 10, выполненного в виде суживающего усеченного конуса с находящимися на внутренней его поверхности винтообразными продольно расположенными канавками 11, происходит возрастание скорости движущегося очищаемого газа. Периферийные слои очищаемого газа, перемещаясь по винтообразным, продольно расположенным канавкам 11, закручиваются, что приводит при движении очищаемого газа от большего 12 к меньшему 13 основанию патрубка ввода газа 10 к вращению всей массы очищаемого газа.The gas to be cleaned is supplied through a gas inlet 10 to the adsorber housing 1. As a result of the reduction in the cross section of the gas inlet pipe 10, made in the form of a narrowing truncated cone with screw-shaped longitudinally located grooves 11 located on its inner surface, an increase in the speed of the moving gas being cleaned occurs. The peripheral layers of the gas to be cleaned, moving along helical, longitudinally located grooves 11, twist, which leads to the rotation of the entire mass of the gas to be cleaned when the gas to be cleaned moves from a larger 12 to a smaller 13 base of the gas inlet 10.

По мере вращения газа в патрубке ввода газа 10 осуществляется выпуск его через выпускные окна 17, 18 и 19. Известно, что скорость движения вращающегося очищаемого газа за счет сужения патрубка ввода газа 10, выполненного в виде суживающего усеченного конуса, увеличивается по мере перехода потока с уровней концентрических окружностей 14 к 15, с 15 к 16. Поэтому возрастание диаметра выпускных окон 18 относительного окон 17 и окон 19 относительно окон 18 приводит к рациональному перераспределению очищаемого газа, поступающего на нижнюю входную решетку 8.As the gas rotates in the gas inlet pipe 10, it is released through the outlet ports 17, 18 and 19. It is known that the speed of the rotating cleaned gas due to the narrowing of the gas inlet pipe 10, made in the form of a narrowing truncated cone, increases as the flow passes from levels of concentric circles 14 to 15, from 15 to 16. Therefore, an increase in the diameter of the outlet windows 18 of the relative windows 17 and the windows 19 relative to the windows 18 leads to a rational redistribution of the gas to be cleaned entering the lower inlet grate 8.

Равномерная эпюра скоростей газового потока в поперечном сечении корпуса 1 адсорбера на выходе из нижней входной решетки 8 поддерживается за счет живого сечения выпускных окон 17, 18 и 19, что особенно важно для периферийной зоны корпуса 1 адсорбера, где порозность слоя адсорбента выше, чем в его центральной части.A uniform plot of gas flow velocities in the cross section of the adsorber casing 1 at the outlet of the lower inlet grating 8 is supported by the living section of the outlet windows 17, 18 and 19, which is especially important for the peripheral zone of the adsorber casing 1, where the porosity of the adsorbent layer is higher than in it central part.

Одновременно повышение расхода очищаемого газа через центральную часть адсорбера приводит к эжектированию газа из пристенной зоны корпуса 1, вследствие чего эффективность процесса осушки повышается как за счет равномерного насыщение слоя адсорбента по сечению корпуса 1, так и за счет повышения степени очистки газа.At the same time, an increase in the flow rate of the gas to be cleaned through the central part of the adsorber leads to ejection of gas from the wall zone of the casing 1, as a result of which the efficiency of the drying process increases both due to the uniform saturation of the adsorbent layer over the cross section of the casing 1 and by increasing the degree of gas purification.

Очищаемый газ с оптимальной эпюрой скоростей после нижней входной решетки 8, обеспечивающей рациональный контакт с адсорбером по поперечному сечению корпуса 1, поступает в секции 4 и, проходя последовательно участки диффузоров 5 и конфузоров 6, непрерывно меняет свою скорость, что приводит к турбулизации потока и повышению массообмена, а также к перераспределению в секциях 4 давления газа. Это выравнивает гидравлическое сопротивление газа в секциях 4 и обеспечивает равномерное омывание газом всего объема адсорбента. Очищенный газ из секции 4 поступает в телескопические 25 цилиндрические отверстия 24 и через патрубок 9 - к потребителю.The gas to be cleaned with an optimal velocity diagram after the lower inlet grate 8, which provides rational contact with the adsorber along the cross section of the housing 1, enters section 4 and, passing successively sections of the diffusers 5 and confusers 6, continuously changes its speed, which leads to flow turbulence and increase mass transfer, as well as redistribution in sections 4 of gas pressure. This equalizes the hydraulic resistance of the gas in sections 4 and ensures uniform gas washing of the entire volume of adsorbent. The purified gas from section 4 enters the telescopic 25 cylindrical openings 24 and through the pipe 9 to the consumer.

По мере перемещения потока газа при осуществлении процесса очистки зерна адсорбента в результате трения в псевдосжиженном состоянии разрушаются, и объем при вертикальной засыпке в корпус 1 адсорбирующего вещества уменьшается, т.е. появляется воздушная прослойка между верхним слоем адсорбента и верхней выходной 7 решеткой. Тогда отдельные зерна адсорбента под действием движущегося снизу вверх потока очищаемого газа в секциях 4 отрывается от верхнего слоя насыпной массы и с возрастающем усилием ударяются о верхнюю выходную 7 решетку (см., например, Седов Л.И, Механика сплошных сред. М.: Наука 1990, 537 с.), что интенсифицирует их дальнейшее разрушение и, соответственно, приводит к последующему уменьшению объема адсорбирующего вещества. Следовательно, сокращается полезная поглощательная поверхность зерен адсорбента и всей адсорбирующей массы в корпусе 1 в целом, а это, как известно, снижает качество адсорбционной очистки газа.As the gas flow moves during the process of cleaning the adsorbent grains as a result of friction in a fluidized state, they are destroyed, and the volume decreases by vertical filling into the housing 1 of the adsorbent, i.e. an air gap appears between the upper adsorbent layer and the upper outlet 7 grating. Then, individual grains of adsorbent under the action of a stream of purified gas moving from bottom to top in sections 4 breaks away from the upper layer of bulk material and with increasing effort hit the upper output 7 grating (see, for example, Sedov L.I., Continuum Mechanics. M .: Science 1990, 537 pp.), Which intensifies their further destruction and, accordingly, leads to a subsequent decrease in the volume of the adsorbing substance. Consequently, the useful absorption surface of the adsorbent grains and the entire adsorbing mass in the housing 1 as a whole is reduced, and this, as is known, reduces the quality of the adsorption gas purification.

В предлагаемом техническом решении по мере уменьшения объема адсорбирующего вещества в корпусе 1, т.е. снижения его высоты в секциях 4, пружины 23 растягиваются, перемещая вниз нижнюю часть 22 верхней выходной 7 решетки, чем и поддерживается заданное уплотнение адсорбирующего вещества, т.е. устраняется образование воздушной прослойки перед верхней выходной 7 решеткой.In the proposed technical solution, as the volume of the adsorbing substance in the housing 1 decreases, i.e. reducing its height in sections 4, the springs 23 are stretched, moving down the lower part 22 of the upper output 7 of the lattice, which maintains a given seal of the absorbent substance, i.e. eliminates the formation of an air gap in front of the upper output 7 grate.

Отверстия 24 в верхней выходной 7 решетке выполнены в виде полых телескопических цилиндров 25, при этом полый цилиндр 27 нижней части 22 верхней выходной 7 решетки выходит при перемещении вниз нижней части 22 из полого цилиндра 26. При этом внутренние диаметры цилиндров 26 верхней 22 части в 2-2.5 раза превышают внешние диаметры цилиндров 27 нижней 22 части верхней выходной 7 решетки, данное соотношение приводит к тому, что очищенный газ на выходе из полых цилиндров 27, внезапно расширяясь, резко снижает свою скорость и температуру (эффект Джоуля-Томсона, см., например, Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплоотдача. М., 1980, 469 с.). Это позволяет также нормализовать поступление очищенного газа через патрубок 9 к потребителю как по давлению, так и температуре.The holes 24 in the upper outlet 7 lattice are made in the form of hollow telescopic cylinders 25, while the hollow cylinder 27 of the lower part 22 of the upper output 7 of the lattice emerges when the lower part 22 is moved downward from the hollow cylinder 26. The inner diameters of the cylinders 26 of the upper 22 of part 2 -2.5 times the outer diameters of the cylinders 27 of the lower 22 of the upper outlet 7 of the grill, this ratio leads to the fact that the purified gas at the outlet of the hollow cylinders 27, suddenly expanding, sharply reduces its speed and temperature (Joule-Thomson effect, see, for example, Nashchokin VV Technical thermodynamics and heat transfer. M., 1980, 469 p.). This also allows you to normalize the flow of purified gas through the pipe 9 to the consumer both in pressure and temperature.

Оригинальность предлагаемого технического решения заключается в том, что выполнение покрытия винтообразных канавок с профилем в виде ласточкина хвоста наноразмерной стеклоподобной пленкой, полученной ионно-плазменным методом, обеспечивает поддержание нормированных энергозатрат при длительной эксплуатации абсорбера в процессе очистки газа, насыщенного мелкодисперсными загрязнениями и конденсирующими влагой.The originality of the proposed technical solution lies in the fact that the coating of helical grooves with a dovetail profile with a nanosized glass-like film obtained by the ion-plasma method ensures the maintenance of normalized energy consumption during long-term operation of the absorber in the process of gas purification saturated with fine contaminants and condensing moisture.

Claims

The adsorber, including a vertical housing, divided by perforated zigzag partitions into sections with the formation of staggered confusers and diffusers, upper and lower grilles and gas outlet and gas inlets, while the gas inlet is a tapered truncated cone on the inside of which there are screw-shaped longitudinally spaced grooves, and the grooves are structurally made in the form of a dovetail, while in the direction from the larger base of the pipe n the gas outlet to its smaller base evenly on a horizontal level between helical longitudinally arranged grooves are located exhaust windows having the same diameter at one horizontal level and increasing at subsequent horizontal levels as the gas being cleaned moves from the larger base of the gas supply pipe to its smaller base, while the upper grill is detachable and consists of a fixed upper part with a movable lower part, and the connection between the fixed upper and movable lower parts made flexible in the form of springs peripherally mounted between them, and the holes in the upper grill are made in the form of telescopic cylinders, while the inner diameters of the cylinders of the upper part are 2.0-2.5 times greater than the external diameters of the cylinders of the lower part of the upper grill, in addition the inner surface of the vertical casing is covered with a heat-insulating and heat-accumulating layer made in the form of bundles of elongated basalt fibers located from the gas outlet pipe, characterized in that the coating is screw-shaped channels The dovetail profile is made of a nano-sized glassy tantalum oxide film.