SU1620117A1 - Способ регенерации переключающихс адсорберов и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к криогенной технике, а точнее к блокам очистки криоагента от примесей азота и кислорода гелиевых и водородных ожижительно-рефрижераторных установок, и может быть применено в химической промышленности. Изобретение позвол ет исключить использование очищенного криоагента на подготовку адсорберов к работе и увеличить срок службы адсорбента за счет повышени  стабильности гидродинамических параметров в адсорбционном цикле. Это достигаетс  тем, что в способе регенерации переключающихс  адсорберов продувку адсорберов при регенерации ведут путем отбора части неочищенного нагретого потока криоагента, регенерацию адсорберов провод т при том же давлении, что и адсорбцию примесей, а регенерирующий поток после его охлаждени  и отвода конденсата примеси возвращают в загр зненный поток, направл емый на очистку. В устройстве дл  регенерации переключающихс  адсорберов входе трубопровода загр зненного потока в ступень охлаждени  криоагента установлен регулирующий вентиль, а трубопроводы охлаждающего и регенерирующего потоков ответвлены от трубопровода загр зненного потока до регулирующего вентил  а трубопроводы регенерирующего и охлаждающего потоков соединены с трубопроводом охлаждающего потока после этого регулирующего вентил  соответственно на выходе из ступени охлаждени  криоагента и на входе в нее. После ступени конденсационного удалени  примесей установлен дополнительный адсорбер.2 с.и 1з.п. ф-лы,1 ил. ч ё о ю о

Description

Изобретение относитс  к криогенной технике, а именно касаетс  блоков очистки криоагента от примесей азота и кислорода гелиевых и водородных ожижительно-рефрижераторных установок, и может быть применено в химической промышленности

Цель изобретени -исключение использовани  очищенного криоагента на подготовку адсорберов к работе и увеличение срока службы адсорбера путем повышени 

стабильности гидродинамических параметров в адсорбционном цикле.

На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство дл  регенерации адсорберов применительно дл  очистки криоагента от примесей азота и кислорода.

Устройство содержит два переключающихс  адсорбера 1 и 2. Трубопровод 3 подачи загр зненного потока с регулирующим вентилем 4 и запорными органами 5 и 6. трубопровод 7 вывода регенерирующего поXI

тока с запорными органами 8, 9 и трубопровод 10 подачи охлаждающего потока с запорным органом 11 соединены с верхней частью адсорберов 1 и 2. Трубопровод 12 вывода очищенного потока с запорными ор- ганами 13 и 14 и трубопровод 15 подачи регенерирующего потока с запорными органами 16-18 и нагревателем 19 соединены с нижней частью адсорберов 1 и 2. Трубопровод 3 и ответвл ющиес  от него до вентил  А трубопроводы 10 и 15 образуют пр мые потоки соответственно в теплообменниках 20-22. Трубопровод 12 образует обратный поток в теплообменнике 20. Участок трубопровода 7 с запорным органом 23 образует обратный поток в теплообменнике 22 и пр мой поток в теплообменнике 21, а участок с запорным органом 24 - линию байпасиро- вани  теплообменников 21 и 22. Трубопровод 3 после теплообменника 20, трубопроводы 10 и 7 после теплообменника 21 и трубопровод 12 перед теплообменником 20 имеют змеевики, помещенные в ванну 25 жидкого азота. Теплообменники 20 и 21, а также ванна 25 жидкости азота составл ют ступень охлаждени  криоагента до температуры адсорбции. Трубопровод 7 после азотной ванны 25 образует пр мой поток в теплообменнике 26, затем змеевик в ванне 27 вакуумированного азота и соедин етс  с входом в отделитель 28 конденсата примеси. Теплообменник 26, ванна 27 вакуумированного азота и отделитель 28 конденсата примеси составл ют ступень конденсационного удалени  примесей из криоагента. После отделител  28 трубопровод 7 соедин етс  с входом в дополнитель- ный адсорбер 29, после которого соедин етс  с трубопроводом 3 перед азотной ванной 25. Участок трубопровода 15 между запорным органами 16-18 соединен через запорный орган 30 с трубопроводом 3 перед теплообменником 20.

Способ осуществл ют следующим образом .

В блоке очистки гели , включающем в себ  теплообменный узел (в котором сжатый до рабочего давлени  ,5 МПа загр зненный криоагент охлаждаетс  до температуры адсорбции К), два переключающихс  адсорбера и узел конденсационного удалени  примесей из отход щего регенерирующего газа, регенерацию отработавшего адсорбера осуществл ют согласно предлагаемому способу, а именно путем продувки сло  адсорбента загр зненным гелием, нагретым до температуры десорбции (50-80°С), отбираемым в необходимом количестве из основного технологического потока при рабочем давлении , т.е. при котором осуществл етс  адсорбционна  очистка.

Регенерирующий газ отбираетс  из технологического потока перед поступлением

последнего на охлаждение в теплообменный узел и подаетс  в адсорбер по линии обвода теплообменного узла с подогревом вустановленном на этой линии нагревателе. Основна  часть десорбируемых примесей

0 удал етс  из прошедшего через нагреваемый адсорбер газа в виде конденсата, образующегос  за счет охлаждени  отход щего регенерирующего потока до 65-68 К в теплообменнике конденсационного узла и от5 дел емого затем в фазоразделителе. Подогретый примерно до температуры окружающей среды при обратном прохождении через теплообменник конденсационного узла регенерирующий газ дросселируют в ли0 нию всасывани  технологического компрессора (ввиду невозможности возвращени  в линию нагнетани ), осуществл   таким образом возврат гели  в загр зненный поток, направл емый на очистку. Дл  возврата

5 используемого при регенерации газа в технологический поток сжатого гели  в этом случае необходимо было бы использование специального дожимающего устройства, обеспечивающего поддержание нужного расхода

0 регенерирующего газа и компенсацию потерь давлени  на гидравлическое сопротивление линий регенерирующего газа потоку, Охлаждение нагретого адсорбера осуществл ют частью неочищенного потока гели ,

5 охлажденного до температуры адсорбции. Отход щий охлаждающий поток смешивают с очищенным потоком на выходе из работающего адсорбера.

Устройство дл  осуществлени  способа

0 работает следующим образом.

Загр зненный криоагент, подаваемый по трубопроводу 3 охлаждают сначала в теплообменнике 20 до приблизительно 90 К за счет теплообмена с обратным потоком очи5 щенного криоагента, затем в ванне 25 жидкого азота до температуры адсорбции около 80 К, после чего через запорный орган 5 (или 6) направл ют на очистку в адсорбер 1 (или 2). Очищенный криоагент через запорный

0 орган 13 (или 14) по трубопроводу 12 направл ют сначала в ванну 25 дл  сн ти  теплоты адсорбции и теплопритоков, а затем через теплообменник 20 - потребителю. В это врем  другой адсорбер регенерируют.

5 Дл  этого по трубопроводу 15 в него через запорный орган 18 (или 17) подают при рабочем давлении отбираемый из потока, направл емого на очистку (в количестве, составл ющем 10%), криоагент, нагретый до температуры десорбции. Нагрев регенерирующего потока осуществл ют с помощью нагревател  19 после рекуперативного теплообмена в теплообменнике 22 с потоком, выход щим из регенерируемого адсорбера через запорный орган 9 (или 8). После теплообменника 22 охлажденный примерно до температуры окружающей среды регенерирующий поток через запорный орган 23 направл ют с целью конденсации десорбированной примеси на дальнейшее охлаждение последовательно в теплообменник 21, в азотную ванну 25, в теплообменник 26 и в ванну 27 вакуумиро- ванного азота. Охлажденный до температуры , только на 3-5 градусов превышающей температуру замерзани  азота, за счет теплообмена с отход щими из ванны 25 парами азота в теплообменнике 21, с кип щим при атмосферном давлении жидким азотом в ванне 25, с потоком, выход щим из отделител  конденсата и парами азота.откачивае- мыми из ванны 27 в теплообменнике 26, и, наконец, с жидким азотом, кип щим под вакуумом в ванне 27, регенерирующий поток подают в отделитель 28 конденсата. Ос- вобожденныйотконденсата

регенерирующий поток после теплообменника 26 подают на доочистку в дополнительный адсорбер 29, после чего возвращают з поток криоагента, направл емый на очистку (перед его поступлением в азотную ванну 25). Таким образом, требовани  к адсорберу 29 по обеспечиваемой глубине очистки ми . нимальны (на уровне исходной частоты кри- оагента), что облегчает задачу его регенерации. В начальный период регенерации адсорбера 2 (или 1), до того как температурный фронт достигает его верхнего конца и температура выход щего из этого аппарата потока начинает интенсивно повышатьс , отход щий регенерирующий газ направл ют через байпасный запорный орган 24, мину  теплообменники 22 и 21.

После десорбции примеси нагретый адсорбер 2 (или 1) охлаждают. Дл  этого по трубопроводу 10 через запорные органы 11 и 9 (или 8) подают при давлении регенерации отбираемый из трубопровода 3 (в том же количестве, что и при проведении регенерации} загр зненный криоагент, охлажденный до температуры адсорбции. Охлаждение охлаждающего потока осуществл ют в теплообменнике 21 путем тепло обмена с отход щими из ванны 25 парами азота и затем в ванне жидкого азота 25. На начальной стадии охлаждени , пока выход щий из адсорбера охлаждающий газ остаетс  загр зненным и теплым, осуществл ют возврат охлаждающего потока через запорный орган 18 (или 17) по трубопроводу 15

подачи регенерирующего газа (при закрытом запорном органе 16) и далее через запорный орган 30 в поток криоагента, направл емого на очистку (перед теплооб- 5 менником20). Когда выход щий из охлаждаемого адсорбера газ становитс  чистым, его направл ют через запорный орган 14 (или 13) на смешивание с очищенным потоком. Необходимый расход криоагента при

10 продувке адсорбера 2 (или 1) регенерирующим или охлаждающим потоками поддерживают с помощью регулирующего вентил  4 путем изменени  степени его открыти . Когда адсорбер 1 (или 2) отработает до про5 скока примеси, его став т на регенерацию и повтор ют весь указанный адсорбционно- десорбционный цикл.

Предлагаемый способ регенерации адсорберов позвол ет повысить надежность

0 блоков очистки гелиевых и водородных ожижитель но-рефрижераторных установок, обеспечивает очистку криоагента, использованного дл  регенерации адсорберов без привлечени  сторонних средств, исключает

5 использование очищенного криоагента и возможность его загр знени  при подготовке адсорберов к работе.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   1. Способ регенерации переключаю0 щихс  адсорберов, включающий очистку загр зненного потока криоагента в одном из них, регенерацию другого адсорбера путем его продувки тем же криоагентом, нагретым до температуры десорбции, отвод основной

   5 части десорбируемых примесей из охлажденного регенерирующего потока в виде конденсата и охлаждение нагретого адсорбера частью неочищенного потока криоагента , охлажденного до температуры

   0 адсорбции, отличающийс  тем, что, с целью исключени  использовани  очищенного криоагента на подготовку адсорберов к работе и увеличени  срока службы адсорбента за счет повышени  стабильности гид5 родинамических параметров в . адсорбционном цикле, продувку адсорберов при регенерации ведут путем отбора части неочищенного, нагретого потока криоагента , регенерацию адсорберов провод т

   0 при том же давлении, что и адсорбцию примесей , а регенерирующий поток, после его охлаждени  и отвода конденсата примеси, возвращают в загр зненный поток, направл емый на очистку.

   52. Устройство дл  регенерации переключающихс  адсорберов, включающее два переключающихс  адсорбера, св занных трубопроводом регенерирующего потока со ступенью охлаждени  криоагента до темпе- ратуры адсорбции и ступенью конденсациэнного удалени  примесей из криоагента, трубопровод загр зненного потока, соедин ющий ступень конденсационного удалени  примесей из криоагента с переключающимис  адсорберами, а также трубопроводы загр зненного и очищенного потоков, соедин ющих переключающиес  адсорберы со ступенью охлаждени  криоагента , до температуры адсорбции, отличающеес  тем, что, с целью исключени  использовани  очищенного криоагента на подготовку адсорберов к работе и увеличени  срока службы адсорбента за счет повышени  стабильности гидродинамических параметров в адсорбционном цикле, трубопровод загр зненного потока снабжен установленным на его входе регулирующим

   0

   вентилем, при этом трубопровод охлаждающего потока, проход щий через ступень охлаждени , и трубопровод регенерирующего потока в адсорбере ответвлены от трубопровода загр зненного потока до регулирующего вентил , а трубопровод регенерирующего потока и трубопровод охлаждающего потоков соединены с трубопроводом загр зненного потока после регулирующего вентил  соответственно на выходе из ступени охлаждени  криоагента и на входе в нее

   3. Устройство по п. 2, отличающее- 15 с   тем, что оно снабжено дополнительным адсорбером, установленным после ступени конденсационного удалени  примесей.