RU5932U1 - Адсорбционный концентратор - Google Patents

Abstract

Адсорбционный концентратор, содержащий два адсорбера, газовые, сбросные вентили и систему перепуска газа между адсорберами, состоящую из двух пар встречно соединенных обратных клапанов с двухлинейным двухпозиционным вентилем, установленным между ними, и систему управления, отличающийся тем, что верхняя пара обратных клапанов установлена между контролируемыми сечениями, расположенными в верхней части адсорберов, а нижняя пара - выше зоны высадки влаги в адсорберах; газовые и сбросные вентили выполнены в виде одного пятилинейного трехпозиционного нормально закрытого вентиля, вход которого соединен с линией подачи рабочего газа, смежные с ним выходы соединены с атмосферой, два других выхода - с входами адсорберов; при этом система управления содержит генератор импульсов, триггер, четыре элемента ЗАДЕРЖКИ, два элемента ИЛИ - НЕ, два элемента И, причем генератор импульсов через триггер одновременно соединен с входами двух ЗАДЕРЖЕК и входами двух элементов И, выходы двух ЗАДЕРЖЕК одновременно соединены с входами третьей ЗАДЕРЖКИ и двумя входами первого элемента ИЛИ - НЕ, выход третьей ЗАДЕРЖКИ одновременно соединен с входом четвертой ЗАДЕРЖКИ и входом второго элемента ИЛИ - НЕ, другой вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ - НЕ, выход второго элемента ИЛИ - НЕ соединен с двухпозиционным вентилем, а выход четвертой ЗАДЕРЖКИ соединен одновременно с входами двух элементов И, выходы которых соединены с пятилинейным трехпозиционным вентилем.

Description

АДСОРБЦИОННЫЙ КОНЦЕНТРАТОР

Объект-устройство МКИ:В01П 53/04 GOIB 19/00

Предлагаемая полезная модель относится к адсорбционным концентраторам для полдчения обогащенных газов и может быть применена как в химической, так и в металлургической и газовой промышленностях для осдшки и очистки.а также извлечения различных газов,таких как кислород,азот,водород.гелий и пр,а также в нефтеперерабатывающей промышленности для разделения бензиновых и керосиновых фракций и т.д.

Известен адсорбционный концентратор См.Ю.И.Мдмяцкнй Типы и принципы организации безнагревных адсорбционных процессов очистки и разделения газовых смесей.Мдрнал.Химическая промышленность,N8,1989г.с2,содержащий два адсорбера, два газовых, два сбросных вентиля,устройство перепуска газа и систему управления, обеспечивашщуи заданный технологический режим с циклами адсорбции и десорбции.

Основным недостатком такого концентратора является низкая надежность набора вентилей,имеощих больжое количество подвижных элементов.сбои в работе которых приводят к нарушениям техноя(чгигт ческого процессаСухудшается концентрация выходного продукта или отказывает весь концентратор).

Децентрализованное расположение вентилей.а,следовательно.наличие большого числа соединительных трубопроводов, усложняет их ремонт и эксплуатацию,что,соответственно, ухудшает эксплуатационные характеристики концентратора.

Известен также адсорбционный концентратор См.пат. CIA Н 5002591 кл.55/26 (BOID 53/04) 1891г.,принятый нами за прототип, состоящий из двух адсорберов.газовых.сбросных вентилей и системы перепуска газа между адсорберами.включающей две пары встречно соединенных обратных клапанов с двухлинейным двухпозиционным вентилем установленным между ними,и системы управления вентилями. часть газа повторно должна очищаться от влаги,уносимой с газом, так как перепускаемый газ подается непосредственно на вход в адсорбер в зону высадки влаги. Основной задачей полезной модели является повышение производительности и надежности адсорбционного концентратора. Эта задача решается благодаря тому,что в концентраторе,содержащем два адсорбера,газовые,сбросные вентили и систему перепуска газа между адсорберами,состоящую из двух пар встречно соединенных обратных клапанов с двухлинейным двухпозиционным вентилем, установленным между ними,и систему управления, верхняя обратных клапанов установлена между контролируемыми сечениями, расположенными в верхней части адсорберов,а нижняя пара-выше зоны высадки влаги в адсорберах;газовые и сбросные вентили выполнены в виде одного пятилинейного трехпозиционного нор|(ально закрытого вентиля,вход которого соединен с линией подачи рабочёго газа,смежные с ним выходы соединены с атмосферой,два других выхода-с входами адсорберов;при этом система управления содержит генератор импульсов,триггер,четыре элемента ЗЙДЕР1КА,два элемента ИЛИ-НЕ,два элемента,причем генератор импульсов через триггер одновременно соединен с входами входами двух злементов И,выходы двух ЗЙДЕР1ЕК одновременно соединены с входами третьей ЗЙДЕР1КИ и двумя входами первого элемента ИЛИ-НЕ, выход третьей ЗАДЕРМКИ одновременно соединен с входом четвертой ЗЙДЕР1КИ и входом второго элемента ИЛИ-НЕ,другой вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛЙ-НЕ,выход второго элемента ИЛИ-НЕ соединен с двухпозиционным вентилем,а выход четвертой ЗЙДЕРМКИ соединен одновременно с входами двух элементов И,выходы которых соединены с пятилинейным трехпозиционным вентилем. Благодаря такому исполнению уменьшается число подвижных штоков вентилей,что приводит к повышению надежности,при этом технологический процесс не нарушается и концентрация выходного продукта не ухудшается.Нстановка перепускного вентиля между контролируемыми сечениями адсорберов позволяет осуществить перепуск, исключая зону влаги,а, следовательно, повысить производительность.

Дискретная система управления выполнена с минимальным количеством логических элементов и связей между ними, что снижает ее стоимость и повышает надежность,а также позволяет обеспечить точные настройки временных интервалов и исключить временной дрейф. Для пояснения сущности предлагаемого технического режения представлены: Фиг Л Технологическая схема адсорбционного концентратора с дискретной системой управления. Фиг.2 Циклограмма работы адсорбционного концентратора.

Адсорбционный концентратор (см.Фиг.1) содержит адсорберы 1 и 2,входы которых 3 и 4 соединены пятилинейным трехпозиционным нормально закрытым вентилем 5, связанным с линией 6 подачи очищенного рабочего газа.

Выходы и 8 адсорберов 1 и 2 посредством обратных клапанов 9 и 10 соединены с выходом 11 продукционного газа.

Адсорберы 1 и 2 заполнены цеолитом,например, NaX. Каждый адсорбер имеет входной 12 и выходной 13 фильтры для улавливания цеолитовой пыли,уносимой с газом, и защиты вентилей.

Для адсорберов 1 и 2 в нижней части определены зоны высадки влаги 14 и15,и контролируемые сечения 16 и1 в верхней части для отбора перепускного газа с более низкой чистотой продукта.

На каждом из адсорберов 1 и 2 выше зон высадки влаги установлены нижние обратные клапаны 18 и19, соединенные встречно, а в верхней части адсорберов 1 и 2 в контролируемых сечениях 16 и 17 установлены верхние обратные клапаны 20 и 21 ,также соединенные встречно,а между парами обратных клапанов установлен перепускной вентиль 22,позволяющий производить перепуск газа при выравнивании давления из контролируемого сечения одного адсорбера в другой выше зоны высадки влаги.

Пятилинейный вентиль 5 выполнен трехпозиционным и имеет вход 23,соединенный с линией 6 подачи очищенного рабочего газа в концентратор,и четыре выхода 24,25,26,2. Два выхода 24,25 соединены с атмосферой,а два другие выхода 26,2 соединены, соответственно, с входами 3 и 4 адсорберов 1 и 2.

Выход генератора импдльсов28 соединен с входом триггера 29, выходы которого одновременно соединены с входами элементов 3йДЕР1КЙ 30.31 и логических элементов й 34,35. Кроме того, выходы элементов 30,31 соединены одновременно с двумя входами элемента 32 и входом элемента 3,а выход элемента 32 одновременно соединен через элемент 33 с объединенными входами элементов 34,35 и с входом элемента 36.При этом выход элемента 3 соединен с дригим входом элемента 36,а выход элемента 36 - с вентилем 22. Выходы элементов 34 и35 соединены с вентилем 5.

На Фиг.2 нреДставлена циклограмма работы адсорбционного концентратора.Заштрихованные прямоугольники 38 означают присутствие сигналов на выходе элемента 34,а незамтрихованные прямоугольники 39 -отсутствие сигнала на этом выходе.Анологично для выходов элементов 35 и 36.

Адсорбционный концентратор работает следуоцим образом.

Технологическим циклом предусмотрено сжатие и очистка газа, по ступающего на обработкуСна Фиг.1 не показано).Сжатый газ, например,воздух, по линии 6 подается на вход 23 вентиля 5.

Система управления формирует управляющий сигнал на выходе элемента 34, вентиль 5 переключается в левое положение. Рабочий газ (воздух) через вход 23 и выход 27 вентиля 5 поступает на вход 3 адсорбера 1, а далее через фильтр 12 в адсорбер 1,где в течение времени, определяемом циклом,идет процесс адсорбции газа (воздуха), который соответствует времени присутствия сигнала 38(см.фиг.2) на выходе элемента34.Пройдя адсорбер 1 и фильтр 13 уже продукционный газ(воздух с повышенным содержанием кислорода)через выход 7 поступает на обратный клапан 9, на выход Ни далее в ресивер сбора продукционного газа(на Фиг. 1 не показан).

Пока в левом адсорбере I идет процесс адсорбции в правом адсорбере 2 одновременно идет процесс десорбции.

Газ через вход 4 адсорбера 2 в обратном направлении поступает в вентиль 5 (выход 26 в этот момент соединен с выходом 24) и через выходы 26,а затем 24 сбрасывается в атмосферу.

Через определенный промеждток времени, например,45с,система управления прекращает падачд сигнала на выход 34 и вентиль 5 переключается (возвращается) в нейтральное положение,Тогда через входы 3 и 4 адсорберов 1 и 2 прекращается поток газа Спдстя,например,0.5с,на выходе элемента Збпоявляется сигнал,и вентиль 22 открывается,Происходит перепдск газа из адсорбера 1 с высоким давлением в адсорбер 2 с низким давлением,При этом,газ из адсорбера 1 через обратный клапан 20,перепускной вентиль 22 и обратный клапан 19 поступает в адсорбер 2 в зону адсорбента выше зоны высадки влаги15,перетекая из адсорбера в адсорбер2 и выравнивая давление в аппаратах,При этом он поступает из верхней сухой зоны в нижнюю сухую зону без потери качества,Идет процесс выравнивания давлений в обоих адсорберахСперепуск),который длится,например,5 с,Через 5с пропадает сигнал на выходе элемента 36, Вентиль 22 закрывается, и через 0,5с появляется сигнал на выходе элемента 35,который переключает вентиль 5в правое положение.

Это происходит следующим образом. Генератор импульсов 28 переключает триггер 29 так,что на одном (правом) выходе появляется 1,а на другом(левом) выходе О,Этот О поступает на вход элемента 34 и проходит на его выход,На вход элемента 35 поступает 1,эта I одновременно проходит на вход ЗЙДЕРМКЙ 30,где задерживается на 0,5 с и через время 0,5 с проходит на выход ЗЙДЕР1КИ 30 и подается на вход элемента 3, тогда на выходе элемента 3 будет О,а на выходе 36 появится I, которая будет присутствовать 5с,пока на выходе ЗАДЕР1КИ 32 не появится 1,кото рая пройдет на вход элемента 36 и сбросит сигнал с его выхода. На выходе элемента 36 появится О,Через 0,5с с выхода ЗЙДЕР1КИ 32 (вход ЗЙДЕР1КИ 33) на выход ЗЙДЕР1КЙ 33 пройдет сигнал I и присутствие сигналов I на двух входах элемента 35 приведет к появлению сигнала I на его выходе,Таким образом сбросился сигнал с выхода элемента 34,через 0,5с появился на выходе элемента 30,где продержался 5с и пропал,через 0,5с появился на выходе элемента 35,Легко проследить,как все это дальше повторится: появится сигнал на генераторе импульсов 28, который переключит триггер29 в обратное положение-левый вход1,правый вход О,На выходах элементов 34,35,36 будут отсутствовать управляющие сигналы,Через 0,5с на выходе ЗЙДЕР1КИ 31 появится сигнал I, который пройдет на вход элемента 3,на выходе которого появится О,этот

0 постипит на вход элемента 36,на выходе которого появится I, которая просуществует 5 с и сбросится при появлением на выходе ЗАДЕР1КИ 32 сигнала I, который пройдет на вход элемента 36 и на его выходе появится 0.Через 0.5 с на выходе ЗЙДЕР1КИ 33 появится сигнал I.который пройдет на вход элемента 34,а присутствие двух I на двух входах элемента 34 приводят к появлению упра вляшщего сигнала I на его выходе.

Таким образом из приведенного описания следует,что система управления в течение времени будет формировать на выходах элементов 34,35,36 последовательность импульсов (как показано на Фиг.2) и эти импульсы будут переключать вентили 5 и 22.

Такое техническое решение адсорбционного концентратора позволит повысить его производительность на 10-12% ,надежность в 2 раза и уменьшить стоимость трубопроводной разводки в 5 раз.

Источники информации:

1.Ю.И.1умяцкий Типы и принципы организации безнагревных адсорбционных процессов очистки и разделения газовых смесей.

Мурнал, Химическая промышленность,N8,1989г.с2.

2.Патент CIA N5002591, кл.НКИ 55/26,МКЙ ВОЮ 53/04 1991г.

Авторы: .ЛдК1ШГШ(

С,. С.Ю.Суровиков

Claims (1)

1. Адсорбционный концентратор, содержащий два адсорбера, газовые, сбросные вентили и систему перепуска газа между адсорберами, состоящую из двух пар встречно соединенных обратных клапанов с двухлинейным двухпозиционным вентилем, установленным между ними, и систему управления, отличающийся тем, что верхняя пара обратных клапанов установлена между контролируемыми сечениями, расположенными в верхней части адсорберов, а нижняя пара - выше зоны высадки влаги в адсорберах; газовые и сбросные вентили выполнены в виде одного пятилинейного трехпозиционного нормально закрытого вентиля, вход которого соединен с линией подачи рабочего газа, смежные с ним выходы соединены с атмосферой, два других выхода - с входами адсорберов; при этом система управления содержит генератор импульсов, триггер, четыре элемента ЗАДЕРЖКИ, два элемента ИЛИ - НЕ, два элемента И, причем генератор импульсов через триггер одновременно соединен с входами двух ЗАДЕРЖЕК и входами двух элементов И, выходы двух ЗАДЕРЖЕК одновременно соединены с входами третьей ЗАДЕРЖКИ и двумя входами первого элемента ИЛИ - НЕ, выход третьей ЗАДЕРЖКИ одновременно соединен с входом четвертой ЗАДЕРЖКИ и входом второго элемента ИЛИ - НЕ, другой вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ - НЕ, выход второго элемента ИЛИ - НЕ соединен с двухпозиционным вентилем, а выход четвертой ЗАДЕРЖКИ соединен одновременно с входами двух элементов И, выходы которых соединены с пятилинейным трехпозиционным вентилем.