SU1082463A1

SU1082463A1 - Adsorber

Info

Publication number: SU1082463A1
Application number: SU823451302A
Authority: SU
Inventors: Владимир Михайлович Голубев; Владимир Андреевич Кротов; Захар Израилевич Фонарев; Наталья Андреевна Борзенко; Юрий Августович Шаманаев; Вадим Александрович Гарин; Сергей Сергеевич Петухов
Original assignee: Предприятие П/Я А-3605
Priority date: 1982-04-02
Filing date: 1982-04-02
Publication date: 1984-03-30

Abstract

1. АДСОРБЕР, содержащий корпус со слоем адсорбента и.вертикально установленный в нем теплопередающий элемент, патрубки ввода и вывода фаз, о тлич ающий- . с тем, что, с целью повышени эффективности регенерации адсорбента за счет обеспечени равномерности лрогрева смол адсорбента и ьск ючени проскока газа, теплопередгиоадий элемент выполнен в виде цилиндрической спирали или концентрических цилиндров , с отверсти ки, диаметр которых в 2-4 раза больше диаметра зерен адсорбента. 2.Адсорбер по п. 1, о т л и ч а ю 14 и и с тем, что теплопередающий элемент снабжен равномерно закрепленным на его поверхности нагревателем, выполненным в виде труб, соединенных с коллектором. 3.Адсорбер по пп. 1 и 2, отличающийс тем, что нагреватель выполнен в виде электрического провода в металлический оболочке .1. ADSORBER, comprising a housing with a layer of adsorbent and a vertically installed heat transfer element in it, branch pipes for input and output of phases, alternatively -. so that, in order to increase the efficiency of the regeneration of the adsorbent due to the uniformity of the heating of the resin of the adsorbent and the flow of gas, the heat transfer element is made in the form of a cylindrical helix or concentric cylinders, with holes that are 2-4 times larger than the diameter of the adsorbent grains . 2. An absorber according to claim 1, about 14 and 14 and so that the heat transfer element is provided with a heater evenly fixed on its surface, made in the form of pipes connected to a collector. 3. The adsorber on PP. 1 and 2, characterized in that the heater is made in the form of electrical wire in a metallic sheath.

Description

Изобретение относитс к адсорбц газов и паров при их очистке, осуш ке и разделении, а именно к регене рации адсорбента, например активированного угл , силикагел и молекул рных сит, и может быть использовано при проектировании адсорберов . Известен адсорбер, содержащий ко пус, заполненный адсорбентом, и ра положенный в нем нагреватель. Нагреватель в известном адсорбер выполнен в виде электрода контактирующего со слоем адсорбента. Дл ре генерации к слою адсорбента через электрод подвод т электрический ток ij . Недостатком данной конструкции вл етс неравномерность прогрева сло адсорбента. Это объ сн етс тем, что размеры электрода незначительны по сравнению с размерами кор пуса, который также вл етс электродом . Количество адсорбента, которое может быть прогрето в известном уст ройстве, учитыва высокое термическое сопротивление адсорбента, невелико . Дл прогрева большого количес ва адсорбента необходимое количеств электродов значительно увеличиваетс растут габариты аппарата, ухудшаетс экономичность и Надежность работы аппарата. Кроме того, аппарат находитс под напр жением и это усложн ет экс плуатацию аппарата с точки зрени соблюдени правил техники безопасности . Известен также адсорбер, содержа щий корпус со слоем адсорбента и вертикально установленный в нем теп лопередающей элемент, патрубки ввода и вывода фаз 2J . В таком аппарате неравномерность прогрева адсорбента при регенерации обусловлена, в частности, возникновением пристенного эффекта и проско ка газа в зоне размещени плоских теплопередающих поверхностей элемента . Цель изобретени - повышение эффективности регенерации адсорбента за счет- обеспечени равномерности прогрева сло адсорбента и -исключени проскока газа. Поставленна цель достигаетс тем, что в адсорбере, содержащем корпус со слоем адсорбента и вертикально установленный в нем теплопередающий элемент, патрубки ввода и вывода фаз теплопередающий элемент выполнен в виде цилиндрической спирали или концентрических цилиндров с отверсти ми, диаметр которых в 2раза больше диаметра зерен адсорбента . Целесообразно,чтобы теплопередающий элемент был снабжен нагревателем , равномерно закрепленным на его поверхности и выполненным в виде труб, соединенных с коллектором. Целесообразно, чтобы нагреватель был выполнен из электрического провода в металлической оболочке. На фиг. 1 изображен адсорбер, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1 теплопередающий элемент в виде цилиндрической спирали,; на фиг. 3 - то же, из концентрических цилиндров. Адсорбер содержит корпус 1, адсорбент 2, например активированный уголь, теплопередающий элемент 3 и нагреватель 4, закрепленный на поверхности элемента 3, коллектор 5 входа и коллектор б выхода регенерирующего потока. Теплопередающий элемент делит адсорбент на слои равной толщины, так что на единицу поверхности приходитс один и тот же объем адсорбента в каждом из сечений сло . Толщина сло , например, 50-100 мм обеспечивает равномерный прогрев адсорбента до заданной температуры , например , за заданный промежуток времени, например 8-12 ч. Размеры отверстий, расположенных на теплопередающей поверхности (не показаны), равные 2-4 размерам зерен адсорбента, выполнены из услови , что зерна засыпаютс в отверсти , исключа пристенный эффект, т.е. проскок рабочего потока между теплопередающей поверхностью и слоем адсорбента. При указанных размерах отверстий часть зерен (1-2 полностью входит в отверсти , а часть входит в отверсти частично, увеличива поверхность контакта , сокраща врем прогрева адсорбента . . Выполнение отверстий диаметром больше предлагаемого существенно уменьшает теплопередающую поверхность . Адсорбент работает следующим образом . Очищаемый рабочий поток, например водород, гелий, в количестве 2400-9600 подают в корпус 1 адсорбера, заполненного адсорбентом 2, например активированным угеем. При насыщении адсорбента примес ми привод т регенерацию последнего. Регенерирующий газ, например азот, нагретый до заданной температуры, например 200с, подают через коллектор 5 в трубы нагревател 4. За счет плотного контакта труб с теплопередающей поверхностью она нагреваетс до температуры регенерирующего газа.The invention relates to the adsorbing of gases and vapors during their purification, drying and separation, namely to the regeneration of an adsorbent, such as activated carbon, silica gel and molecular sieves, and can be used in the design of adsorbers. A known adsorber containing a cone filled with an adsorbent and a heater placed in it. The heater in the known adsorber is made in the form of an electrode in contact with the adsorbent layer. For regeneration, an electric current ij is supplied to the adsorbent layer through the electrode. The disadvantage of this design is the uneven heating of the adsorbent layer. This is due to the fact that the dimensions of the electrode are insignificant in comparison with the dimensions of the core, which is also an electrode. The amount of adsorbent that can be heated in a known device, taking into account the high thermal resistance of the adsorbent, is small. In order to heat a large amount of adsorbent, the required number of electrodes increases significantly, the dimensions of the apparatus increase, the efficiency and reliability of the apparatus deteriorate. In addition, the device is under voltage and this complicates the use of the device from the point of view of compliance with safety regulations. An adsorber is also known, containing a housing with a layer of adsorbent and a heat transfer element vertically installed in it, the inlet and outlet connections of phases 2J. In such an apparatus, the uneven heating of the adsorbent during regeneration is due, in particular, to the occurrence of a near-wall effect and gas breakthrough in the zone where the flat heat transfer surfaces of the element are located. The purpose of the invention is to increase the efficiency of the regeneration of the adsorbent by means of ensuring uniform heating of the layer of adsorbent and eliminating gas breakthrough. The goal is achieved by the fact that in the adsorber, which contains a housing with a layer of adsorbent and a heat transfer element vertically installed in it, the heat input element nozzles of the phase input and output are made in the form of a cylindrical helix or concentric cylinders with holes that are 2 times larger than the diameter of adsorbent grains. It is advisable that the heat transfer element was equipped with a heater, uniformly fixed on its surface and made in the form of pipes connected to the collector. It is advisable that the heater be made of electric wire in a metal sheath. FIG. 1 shows the adsorber, general view; in fig. 2 is a section A-A in FIG. 1 heat transfer element in the form of a cylindrical spiral; in fig. 3 - the same, from concentric cylinders. The adsorber includes a housing 1, an adsorbent 2, for example activated carbon, a heat transfer element 3 and a heater 4 fixed to the surface of the element 3, an inlet manifold 5 and a collector of a regenerating flow outlet. The heat transfer element divides the adsorbent into layers of equal thickness, so that the same volume of adsorbent in each of the cross sections of the layer is per unit surface. The thickness of the layer, for example, 50-100 mm provides uniform heating of the adsorbent to a predetermined temperature, for example, for a specified period of time, for example 8-12 hours. The dimensions of the holes located on the heat transfer surface (not shown) equal to 2-4 sizes of the adsorbent grains are made of the condition that the grains are poured into the holes, excluding the wall effect, i.e. breakthrough of the workflow between the heat transfer surface and the layer of adsorbent. At the specified hole sizes, a part of the grains (1-2 completely enters the hole, and part enters the hole partially, increasing the contact surface, reducing the warm-up time of the adsorbent.. Making holes larger than the proposed diameter significantly reduces the heat transfer surface. The adsorbent works as follows. Workflow to be cleaned for example, hydrogen, helium, in the amount of 2400-9600, is fed to the body 1 of the adsorber filled with adsorbent 2, for example activated charcoal. When the adsorbent is saturated with impurities, a regenerator is obtained tion of the latter. Regeneration gas such as nitrogen, heated to a predetermined temperature, for example 200c, is supplied through manifold 5 into the heater tube 4. Due to the close contact with the heat transfer tube surface is heated to regeneration gas temperature.

образу развернутую поверхность нагрева .form a unwrapped heating surface.

Тепло от теплопередающей поверхности передаетс слою адсорбента 2, равномерно нагрева его до заданной температуры, например . При нагреве активированного угл до происходит десорбци адсорбированных ранее примесей, которое удал ютс , например, вакуумированиемHeat from the heat transfer surface is transferred to the layer of adsorbent 2, uniformly heating it to a predetermined temperature, for example. When activated carbon is heated, desorption of previously adsorbed impurities takes place, which is removed, for example, by vacuuming.

При выполнении нагревател из электрического провода с металлической оболочкой (не показан) нагрев телопередающего элемента производ тWhen the heater is made of electric wire with a metal sheath (not shown), the heating of the transmitting element is

подвод электрический ток к электроизолированному проводу.electric current supply to the electrically insulated wire.

Использование предлагаемого устройства позвол ет создавать аппараты практически неограниченной производительности , в которых рабочий поток не загр зн етс регенерирующим газом , Захолаживание адсорбента осуществл ют через трубы нагревател .The use of the proposed device allows the creation of apparatuses of practically unlimited productivity, in which the working stream is not contaminated with regenerating gas. The cooling of the adsorbent is carried out through the heater tubes.

За счет развитой теплопередаюией поверхности и ограниченной толщины нагреваемого сло , улучшаетс процес регенерации адсорбента, сокращаетс врем его нагрева при минимальных затратах тепла.Due to the developed heat transfer surface and limited thickness of the heated layer, the regeneration process of the adsorbent is improved, its heating time is reduced with minimal heat consumption.

LL

Claims

1. ADSORBER, comprising a housing with a layer of adsorbent and a heat transfer element vertically installed in it, nozzles for input and output phases, heating and cooling. with the fact that, in order to increase the effect ^! efficiency of regeneration of the adsorbent by ensuring uniform heating of the adsorbent resins and eliminating gas leakage, the heat transfer element is made in the form of a cylindrical spiral or concentric cylinders with holes whose diameter is 2-4 times larger than the diameter of the adsorbent grains.

2. The adsorber under item ^ characterized in that the heat transfer element is provided with a heater evenly fixed to its surface, made in the form of pipes connected to a collector.

3. The adsorber in paragraphs. 1 and 2, characterized in that the heater is made in the form of an electric wire in a metal sheath.

00 yo

O) with