Установка для генерації азоту з атмосферного повітря за допомогою методу короткоциклової безнагрівної адсорбції
Формула / Реферат
1. Установка для генерації азоту з атмосферного повітря за допомогою методу короткоциклової безнагрівної адсорбції, яка містить компресор, ресивер для накопичення стисненого повітря, блок фільтрації стисненого повітря від масла, осушувач стисненого повітря, конденсатовідвідник та засіб для контролю відсутності вологи, блок механічної фільтрації, ресивер для накопичення чистого та підсушеного стисненого повітря, блок адсорбції, який містить адсорбційні колони з вуглецевим молекулярним ситом, виконані циліндричними, розміщені в два ряди А та Б, при цьому кожна колона ряду А з'єднана з колоною ряду Б трубопроводом, в якому розміщене сопло регенерації; колони кожного ряду з'єднані між собою колекторами, засіб для відведення чистого азоту в ресивер для накопичення чистого азоту, засіб для відведення відпрацьованої газової суміші, яка відрізняється тим, що адсорбційні колони виконані зі співвідношенням Н/D=9,0-10,0, де Н - висота колони, а D - внутрішній діаметр колони, сопло регенерації виконане з умовним проходом DN, при якому потік чистого азоту становить 5 % від продуктивності за чистим азотом.
2. Установка для генерації азоту за п. 1, яка відрізняється тим, що DN сопла регенерації складає у межах 1,5-3,5 мм.
3. Установка для генерації азоту за п. 1, яка відрізняється тим, що компресор виконаний гвинтовим.
4. Установка для генерації азоту за п. 1, яка відрізняється тим, що фільтри блока фільтрації стисненого повітря від масла виконані з розміром пор не більше 0,01 мкм, а фільтр блока механічної фільтрації виконаний з розміром пор не більше 0,1 мкм.
Текст
Реферат: Установка для генерації азоту з атмосферного повітря за допомогою методу короткоциклової безнагрівної адсорбції містить компресор, ресивер для накопичення стисненого повітря, блок фільтрації стисненого повітря від масла, осушувач стисненого повітря, конденсатовідвідник та засіб для контролю відсутності вологи, блок механічної фільтрації, ресивер для накопичення чистого та підсушеного стисненого повітря, блок адсорбції, який містить адсорбційні колони з вуглецевим молекулярним ситом, виконані циліндричними, розміщені в два ряди А та Б, при цьому кожна колона ряду А з'єднана з колоною ряду Б трубопроводом, в якому розміщене сопло регенерації; колони кожного ряду з'єднані між собою колекторами; засіб для відведення чистого азоту в ресивер для накопичення чистого азоту, засіб для відведення відпрацьованої газової суміші. Адсорбційні колони виконані зі співвідношенням Н/D=9,0-10,0, де Н - висота колони, а D - внутрішній діаметр колони; сопло регенерації виконане з умовним проходом DN, при якому потік чистого азоту становить 5 % від продуктивності за чистим азотом. UA 115947 U (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ГЕНЕРАЦІЇ АЗОТУ З АТМОСФЕРНОГО ПОВІТРЯ ЗА ДОПОМОГОЮ МЕТОДУ КОРОТКОЦИКЛОВОЇ БЕЗНАГРІВНОЇ АДСОРБЦІЇ UA 115947 U UA 115947 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі адсорбційної техніки, зокрема до установок для генерації азоту за допомогою методу короткоциклової безнагрівної адсорбції (КЦА) із газових сумішей, що містять кисень, зокрема з атмосферного повітря. Установка може бути використана в харчовій промисловості для упаковки харчових продуктів в середовищі високочистого азоту (насіння соняшника, різних видів горіхів, кави та ін.), а також може бути використана в хімічній, фармацевтичній галузях, в мікроелектроніці та ін. З рівня техніки відома значна кількість установок для генерації азоту, що працюють за принципом газорозділення за допомогою відомого методу короткоциклової безнагрівної адсорбції (КЦА). Відмінною особливістю даного методу є те, що він здійснюється в безнагрівних умовах (без підведення тепла на стадії регенерації). В таких установок, що працюють за допомогою методу КЦА, використовується вуглецеве молекулярне сито, яке розміщене в адсорбційних колонах блока адсорбції установки. Крім того, в процесі роботи установки для генерації азоту за допомогою методу КЦА, регенераційний потік чистого азоту як правило проходить через сопло регенерації (дросель регенерації), що з'єднує дві адсорбційні колони в їх верхній частині. Також більшість адсорбційних колон таких установок сполучені між собою повітряними трубопроводами з встановленими на них кранами зрівнювання тисків. Їх виконання в конструкції установки дозволяє оптимізувати розподіл повітря і чистого азоту та отримати від цього економічний ефект. Сучасні установки для генерації азоту мають колекторне дворядне виконання, а саме блок адсорбції складається з двох рядів адсорбційних колон (ряд А та ряд Б), на відміну від традиційного виконання КЦА установок для генерації азоту, де використовуються лише дві ємності відносно великих обсягів (А і Б). Винахіднику відомо багато аналогічних рішень установки для генерації азоту з атмосферного повітря за допомогою методу короткоциклової безнагрівної адсорбції, серед яких за сукупністю суттєвих ознак найближчими є наступні. Відомі установки для генерації азоту за допомогою методу короткоциклової безнагрівної адсорбції за патентами (заявками): US2944627, опубл. 12.07.1960 р., US3891411, опубл. 24.06.1975 р., US4494966, опубл. 22.01.1985 р., загальними ознаками яких є наявність таких елементів конструкції установки для генерації азоту як компресора, ресиверів, блока фільтрації стисненого повітря від масла та блока механічної фільтрації, осушувача стисненого повітря і власне блока адсорбції, який містить трубопровід, що з'єднує між собою дві адсорбційні колони з молекулярним ситом. Вказані аналоги характеризуються наявністю стандартних елементів конструкції, необхідних для роботи установки для генерації азоту. Проте їх виконання та параметри конструктивних елементів не дозволяють забезпечити надійність роботи вуглецевого молекулярного сита в адсорбційних колонах, і як наслідок не дозволяють досягнути високого ступеня видобування азоту та його чистоту. Відомі блоки адсорбції, які можуть бути використані для роботи установки для генерації азоту за допомогою методу короткоциклової безнагрівної адсорбції за патентами (заявками): US8152910, опубл. 10.04.2012 р., US6918953, опубл. 19.07.2005 р., загальними ознаками яких є наявність таких елементів конструкції як адсорбційні колони з вуглецевим молекулярним ситом, з можливістю розміщення в щонайменше два ряди, при цьому колони кожного ряду з'єднані між собою колекторами. Вказані аналоги характеризуються модульністю та мобільними габаритами адсорбційних колон, проте їх параметри не дозволяють забезпечити надійність роботи вуглецевого молекулярного сита в адсорбційних колонах через пошкодження та руйнування гранул сита в процесі завантаження та роботи установки, і, як наслідок, не дозволяють досягнути високого ступеня видобування азоту та його чистоту. За прототип прийнято блок адсорбції, який може бути використаний для роботи установки для генерації азоту за допомогою методу короткоциклової безнагрівної адсорбції за заявкою US 5827354 A, опубл. 27.10.1998 р. Блок адсорбції складений з адсорбційних колон з вуглецевим молекулярним ситом, з переважно круговим внутрішнім поперечним перерізом і прямокутним або квадратним зовнішнім поперечнім перерізом. Адсорбційні колони виконані з можливістю розміщення в щонайменше два ряди, при цьому колони кожного ряду з'єднані між собою колекторами. Вказаний прототип характеризується модульністю та мобільними габаритами адсорбційних колон, проте їх параметри не дозволяють забезпечити надійність роботи вуглецевого молекулярного сита в адсорбційних колонах через пошкодження та руйнування гранул сита в процесі завантаження та роботи установки, і, як наслідок, не дозволяють досягнути високого ступеня видобування азоту та його чистоту. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищити продуктивність, ступінь видобування азоту та його чистоту з одночасним підвищенням ефективності, надійності та 1 UA 115947 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 довготривалості роботи вуглецевого молекулярного сита в адсорбційних колонах та зменшенням частини гранул сита, що пошкоджуються та руйнуються в процесі завантаження та роботи установки, за рахунок забезпечення оптимальних співвідношень параметрів конструктивних елементів установки для генерації азоту. Поставлена задача вирішується таким чином, що установка для генерації азоту з атмосферного повітря за допомогою методу короткоциклової безнагрівної адсорбції містить компресор, ресивер для накопичення стисненого повітря, блок фільтрації стисненого повітря від масла, осушувач стисненого повітря, конденсатовідвідник та засіб для контролю відсутності вологи, блок механічної фільтрації, ресивер для накопичення чистого та підсушеного стисненого повітря, блок адсорбції, який містить адсорбційні колони з вуглецевим молекулярним ситом, виконані циліндричними, розміщені в два ряди А та Б, при цьому кожна колона ряду А з'єднана з колоною ряду Б трубопроводом, в якому розміщене сопло регенерації; колони кожного ряду з'єднані між собою колекторами; засіб для відведення чистого азоту в ресивер для накопичення чистого азоту, засіб для відведення відпрацьованої газової суміші, відповідно до корисної моделі, адсорбційні колони виконані зі співвідношенням Н/D=9,0-10,0, де Н - висота колони, а D - внутрішній діаметр колони; сопло регенерації виконане з умовним проходом DN, при якому потік чистого азоту становить 5 % від продуктивності за чистим азотом. При цьому DN сопла регенерації складає у межах 1,5-3,5 мм. При цьому компресор виконаний гвинтовим. При цьому фільтри блока фільтрації стисненого повітря від масла виконані з розміром пор не більше 0,01 мкм, а фільтр блока механічної фільтрації виконаний з розміром пор не більше 0,1 мкм. Між сукупністю суттєвих ознак корисної моделі та технічним результатом, який досягається при його використанні, існує наступний причинно-наслідковий зв'язок. Винахіднику з рівня техніки відомі установки для генерації азоту з атмосферного повітря за допомогою методу КЦА, в яких адсорбційні колони виконані циліндричної форми з відповідними параметрами висоти та діаметру. В більшості випадків виконання адсорбційних колон з певними параметрами висоти та діаметру зумовлено необхідністю забезпечення модульності конструкції, що в кінцевому результаті впливає на продуктивність, ступінь видобування азоту та його чистоту. Крім того, важливим фактором ефективної роботи установки є вуглецеве молекулярне сито. Винахідником при проведенні випробувань конструкції адсорбційних колон було виявлено залежність роботи вуглецевого молекулярного сита від співвідношення параметрів висоти та діаметру адсорбційних колон. Шляхом численних досліджень було запропоновано рішення відомої проблеми за рахунок виконання адсорбційних колон з оптимальним співвідношенням параметрів висоти та діаметру. Відповідно до однієї з ознак корисної моделі, що заявляється, адсорбційні колони установки для генерації азоту з атмосферного повітря за допомогою методу КЦА виконані зі співвідношенням Н/D=9,0-10,0, де Н - висота колони, а D - внутрішній діаметр, що дозволяє отримати оптимальний об'єм вуглецевого молекулярного сита, при якому відбуватиметься повне використання матеріалу (гранул) вуглецевого молекулярного сита, забезпечуючи при цьому стабільність отримання азоту та його чистоту. Крім того, під час проведення досліджень параметрів висоти та діаметру адсорбційних колон додатково було виявлено вплив співвідношення висоти до діаметру на частину гранул сита, що пошкоджуються та руйнуються в процесі завантаження та роботи установки. Виконання адсорбційних колон зі співвідношенням менше Н/D=9,0 може призвести до утворення об'єму, недостатнього для рівномірного та стабільного проходження процесу адсорбції в колонах з вуглецевим молекулярним ситом, оскільки для мікропористих адсорбентів характерна адсорбція об'ємного заповнення. Крім того, в процесі досліджень винахідником було встановлено, що при співвідношеннях менше Н/D=9,0 зростає частина гранул, що пошкоджуються та руйнуються в процесі завантаження, оскільки при таких об'ємах гранули сита легко пошкоджуються об стінки адсорбційних колон. Також винахідником встановлено, що виконання адсорбційних колон зі співвідношенням більше Н/D=10,0 може призвести до значного зростання витрат атмосферного повітря, що промислово неефективно. Крім того, співвідношення більше Н/D=10,0 не дозволяє забезпечити щільність вуглецевого молекулярного сита, необхідну для стабільної роботи блока адсорбції. Також винахідником дослідним шляхом було виявлено залежність геометричних параметрів сопла регенерації для підвищення продуктивності, ступеня видобування азоту та його чистоту. Відповідно до проведених досліджень, сопло регенерації виконане з умовним проходом DN, при якому потік чистого азоту становить 5 % від продуктивності за чистим азотом. Таке відсоткове значення потоку чистого азоту, що використовується для регенерації вуглецевого 2 UA 115947 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 молекулярного сита, дозволить забезпечити як оптимальне протікання процесу регенерації, так і в кінцевому результаті стабільність та продуктивність за чистим азотом. При визначенні конструктивних параметрів сопла регенерації та відсоткових значень продуктивності за чистим азотом винахідником було встановлено, що оптимальним є виконання сопла регенерації з умовним проходом DN у межах 1,5-3,5 мм. Виконання сопла регенерації з зазначеним умовним проходом DN дозволяє забезпечити оптимальний потік чистого азоту для здійснення процесу регенерації з одночасним підвищенням ступеня видобування азоту. Отриманий інтервал може бути обумовлений тим, що умовний прохід DN менше 1,5 мм спричиняє нерівномірність проходження потоку чистого азоту під тиском внаслідок зростання його швидкості при малих розмірах сопла регенерації, і навпаки умовний прохід DN більше 3 мм зумовлює нестабільність значень тиску, необхідних для проходження адсорбційних процесів. Відповідно до ще однієї ознаки корисної моделі, компресор установки виконаний гвинтовим. В процесі досліджень встановлено, що виконання компресора гвинтовим дозволяє отримувати на виході стиснене повітря з низьким вмістом масла, при цьому забезпечуючи стабільний тиск. Це має велике значення для ефективності, надійності і довготривалості роботи основного матеріалу установки для генерації азоту - вуглецевого молекулярного сита. Відповідно до ще однієї ознаки корисної моделі, фільтри блока фільтрації стисненого повітря від масла виконані з розміром пор не більше 0,01 мкм, а фільтр блока механічної фільтрації виконаний з розміром пор не більше 0,1 мкм. Виконання фільтрів блока фільтрації стисненого повітря від масла з розміром пор не більше 0,01 мкм дозволяє забезпечити оптимальне очищення стисненого повітря від водяного конденсату в процесі роботи установки, а виконання фільтра блока механічної фільтрації з розміром пор не більше 0,1 мкм забезпечує оптимальне очищення від пилі, що виділяється в процесі роботи молекулярного сита осушувача, для того, щоб вона не потрапляла до молекулярного сита блока адсорбції. Заявлена корисна модель ілюструється наступним прикладом установки для генерації азоту за допомогою методу КЦА, а також відповіднимикресленнями, на яких зображено наступне: на фіг. 1 - загальний вигляд установки для генерації азоту за допомогою методу короткоциклової безнагрівної адсорбції (КЦА); на фіг. 2 - вигляд блока адсорбції з соплом регенерації. Креслення, що ілюструють заявлену корисну модель, а також наведений приклад конкретного виконання установки ніяким чином не обмежують обсяг домагань, викладений у формулі, а тільки пояснюють суть корисної моделі. На фіг. 1 зображений вигляд установки для генерації азоту за допомогою методу короткоциклової безнагрівної адсорбції (КЦА). Установка для генерації азоту містить компресор 1, виконаний гвинтового типу, який призначений для подання стисненого повітря в ресивер для накопичення стисненого повітря 2. Ресивер для накопичення стисненого повітря 2 виконаний циліндричної форми, в нижній частині якого встановлений конденсатовідвідник. Ресивер для накопичення стисненого повітря 2 з'єднаний з блоком фільтрації стисненого повітря від масла 3 виконаний у вигляді повітряної магістралі, розміщеної між ресивером для накопичення стисненого повітря 2 та осушувачем стисненого повітря 4. Блок фільтрації стисненого повітря від масла 3 складений з послідовно встановлених магістральних повітряних фільтрів з розміром пор 0,01 мкм. Блок фільтрації стисненого повітря від масла 3 містить конденсатовідвідник. Під магістральними повітряними фільтрами розміщений засіб для контролю масла (на фіг. не показано), виконаний у вигляді ємності. Осушувач стисненого повітря 4 виконаний адсорбційного типу та працює за принципом короткоциклової безнагрівної адсорбції. Осушувач стисненого повітря 4 містить дві колони А та Б, в яких завантажене молекулярне сито (адсорбційний матеріал), що являє собою синтетичні цеоліти. Колони А та Б з'єднані трубопроводом з соплом регенерації. Установка містить засоби для почергового переміщення потоків повітря в осушувачі стисненого повітря 4, виконані у вигляді пневмокерованих клапанів. Осушувач стисненого повітря 4 з'єднаний з конденсатовідвідником, виконаним магістральним, нижче якого розміщений засіб для контролю відсутності вологи (на фіг. не показано), виконаний у вигляді ємності з датчиком контролю відсутності вологи. Осушувач з'єднаний з блоком механічної фільтрації 5, що являє собою магістральний фільтр з розміром пор 0,1 мкм. В свою чергу блок механічної фільтрації 5 сполучений з ресивером для накопичення чистого та підсушеного стисненого повітря 6, в нижній частині якого встановлений штуцер, через який в разі необхідності здійснюється контрольне вимірювання температури точки роси повітря. Ресивер для накопичення чистого та підсушеного стисненого повітря 6 з'єднаний з блоком адсорбції 7, який містить адсорбційні колони 8 з вуглецевим молекулярним ситом, виконаним на 3 UA 115947 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 основі кокосового вугілля. Адсорбційні колони 8 виконані циліндричними (з стальних труб круглого перерізу), розміщені в два ряди А та Б та складають щонайменше по дві адсорбційні колони 8 в кожному ряду. Колони кожного ряду з'єднані між собою знизу та зверху колекторами 9, виконаними також у вигляді стальних труб круглого перерізу для кращого проходження та розподілення газових потоків, які сполучені з адсорбційними колонами 8 за допомогою зварювання. Кожна колона ряду А з'єднана з колоною ряду Б трубопроводом з соплом регенерації 10, умовний прохід якого становить DN=2,5. Блок адсорбції 7 містить засоби для почергового переміщення потоків повітря та чистого азоту, виконані у вигляді пневмокерованих клапанів, які регулюються електронним контролером. Крім того, колектори 9 адсорбційних колон 8 ряду А та Б сполучені між собою в верхній та нижній частині повітряними трубопроводами 11 з встановленими на них кранами зрівнювання тисків. Блок адсорбції 7 з'єднаний з засобом для відведення чистого азоту 12, виконаний у вигляді клапанів, в ресивер для накопичення чистого азоту 13, який виконаний циліндричної форми. Блок адсорбції 7 також містить засіб для відведення відпрацьованої газової суміші 14, також виконаний у вигляді клапанів, розміщений в нижній частині адсорбційних колон 8. Установка для генерації азоту за допомогою методу КЦА працює наступним чином: Подання стисненого повітря в ресивер для накопичення стисненого повітря 2 здійснюється через гвинтовий компресор 1. Робочий тиск стисненого повітря, який забезпечує гвинтовий компресор 1 становить 8-9,5 бар. Ресивер для накопичення стисненого повітря 2 забезпечує безперебійне подання стисненого повітря в осушувач стисненого повітря 4. Конденсатовідвідник, встановлений в нижній частині ресивера для накопичення стисненого повітря 2, періодично скидає воду з ресивера 2. Стиснене повітря з ресивера для накопичення стисненого повітря 2 проходить через блок фільтрації стисненого повітря від масла 3, заміна фільтрів в якому за командою контролера, розміщеного на панелі керування установки. Контролер автоматично відраховує запрограмовану кількість годин блока адсорбції 7. Коли час виходить, контролер блокує роботу установки і за допомогою звукової та світлової сигналізації інформує оператора про необхідність заміни фільтрів. Після їх заміни установка готова до роботи. В процесі роботи фільтрів з них відділяється водяний конденсат, який виводиться автоматично конденсатовідвідником і потрапляє в засіб для контролю масла. Оператор періодично перевіряє вміст даного засобу на предмет відсутності компресорного масла. Перед тим як потрапити в блок адсорбції 7 стиснене повітря з блока фільтрації стисненого повітря від масла 3 проходить через осушувач стисненого повітря 4, який працює за принципом короткоциклової безнагрівної адсорбції. Стиснене повітря подається в нижню частину осушувача 4 і під тиском близько 7,5-8,5 бар проходить через молекулярне сито, виконане з синтетичних цеолітів, знизу вверх в одній з колон, наприклад, А. При цьому волога, що міститься в стисненому повітрі, поглинається молекулярним ситом. Колони А та Б працюють почергово. В той час як одна з колон, наприклад, А знаходиться в робочій фазі (адсорбції), інша колона, наприклад, Б знаходиться у фазі регенерації (десорбції). Очищене від вологи повітря виходить з верхньої частини осушувача стисненого повітря 4. При цьому невелика частина осушеного повітря через сопло регенерації надходить з колони А, яка знаходиться в фазі поглинання, в колону Б, яка знаходиться в фазі регенерації. Це повітря розширюється до атмосферного тиску в колоні А, і рухаючись зверху вниз очищає від вологи молекулярне сито. Далі повітря разом з видаленою вологою виходить з нижньої частини колони Б осушувача стисненого повітря 4 в атмосферу. Цикл роботи становить 4 хвилини. Після закінчення циклу колони А та Б міняються фазами (режимами). Далі процес повторюється багато разів. Процес почергового переміщення потоків повітря в осушувачі стисненого повітря 4 здійснюється пневмокерованими клапанами, які регулюються електронним контролером. Після осушувача стисненого повітря 4 повітря з температурою точки роси не вище -40° С проходить через конденсатовідвідник, нижче якого розміщений засіб для контролю відсутності вологи з датчиком контролю відсутності вологи. Це контрольна точка, за допомогою якої автоматично відбувається запобігання попадання вологи в блок адсорбції 7, у випадку несправної роботи осушувача стисненого повітря 4. Якщо на датчик потрапляє навіть невелика кількість вологи, він передає сигнал на електронний контролер, який зупиняє роботу всієї установки. Це дозволяє забезпечити захист вуглецевого молекулярного сита, яке завантажено в адсорбційні колони 8 блока адсорбції 7. Після конденсатовідвідника стиснене повітря проходить через блок механічної фільтрації 5, де очищається від пилу, що виділяється з молекулярного сита осушувача стисненого повітря 4 в процесі роботи. Далі стиснене повітря потрапляє в ресивер для накопичення чистого та підсушеного стисненого повітря 6, який слугує для безперебійної подачі чистого та підсушеного 4 UA 115947 U 5 10 15 20 25 30 35 40 стисненого повітря в блок адсорбції 7. Блок адсорбції 7 працює за принципом короткоциклової безнагрівної адсорбції (КЦА). Стиснене, очищене від компресорного масла, вологи і твердих мікрочастинок, повітря надходить в нижню частину блока адсорбції 7 в ряд адсорбційних колон 8, який на той момент вступає в фазу адсорбції (поглинання). Як відомо з рівня техніки, процес короткоциклової адсорбції в кожному з двох рядів адсорбційних колон 8 складається з двох стадій: поглинання і регенерації. На стадії поглинання відбувається уловлювання адсорбентом (вуглецевим молекулярним ситом) переважно кисню з виходом чистого азоту. На стадії регенерації поглинений кисень виділяється з адсорбенту і відводиться в атмосферу. Далі процес повторюється багато разів. Відповідно до цього, установка для генерації азоту працює за циклом, коли ряд адсорбційних колон 8, наприклад, А знаходиться в фазі адсорбції (поглинання), а ряд адсорбційних колон 8, наприклад, Б - в фазі десорбції (регенерації), тобто іншими словами ряд колон А виробляє чистий азот, в той час, як ряд колон Б знаходиться в стадії очищення від молекул кисню. Чергування між фазами відбувається програмно за допомогою електронного контролера, таким чином, щоб досягти безперервної подачі чистого азоту в ресивер для накопичення чистого азоту 13. На початку циклу чисте та підсушене стиснене повітря подається в нижню частину ряду адсорбційних колон 8, наприклад, А, та рухаючись від низу до верху проходить через шари вуглецевого молекулярного сита, очищаючись тим самим безперервним потоком від молекул кисню. У верхній частині адсорбційних колон 8, наприклад, А очищений від кисню та інших домішок, азот безперервним потоком виходить через засіб для відведення чистого азоту 12 в ресивер для накопичення чистого азоту 13. При цьому тиск в ряді адсорбційних колон 8, наприклад, А складає 7,5 bar, у той час як тиск в ряді адсорбційних колон 8, наприклад, Б дорівнює атмосферному. За рахунок різниці тисків між адсорбційними колонами 8 невеликий потік чистого азоту через сопло регенерації 10 надходить в ряд адсорбційних колон 8, наприклад, Б, які знаходяться на стадії десорбції. Під час регенерації (десорбції) частину потоку чистого азоту рухається в адсорбційних колонах 8, наприклад, Б у напрямку зверху вниз для того, щоб очистити від молекул кисню насичене ними вуглецеве молекулярне сито. Через засіб для відведення відпрацьованої газової суміші 14 в атмосферу виходить даний відпрацьований потік газової суміші. Цикл діє 40 секунд, після чого відбувається вирівнювання тиску між рядами адсорбційних колон 8 А і Б до 4 бар. Після вирівнювання тиску між рядами адсорбційних колон 8 А і Б починається новий цикл, коли ряд адсорбційних колон 8, наприклад, А переходить в режим десорбції, а ряд адсорбційних колон 8, наприклад, Б - в режим адсорбції. Тепер ряд адсорбційних колон 8, наприклад, Б виробляє чистий азот, а ряд адсорбційних колон 8, наприклад, А відновлюється для роботи в наступному циклі. Таким чином процес зміни циклів повторюється багаторазово. Процес почергового переміщення потоків повітря в блоці адсорбції 7 здійснюється пневмокерованими клапанами, які регулюються електронним контролером. Таким чином, застосування заявленої корисної моделі дозволяє підвищити продуктивність, ступінь видобування азоту та його чистоту з одночасним підвищенням ефективності, надійності та довготривалості роботи вуглецевого молекулярного сита в адсорбційних колонах та зменшенням частини гранул сита, що пошкоджуються та руйнуються в процесі завантаження та роботи установки, за рахунок забезпечення оптимальних співвідношень параметрів конструктивних елементів установки для генерації азоту. 45 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 60 1. Установка для генерації азоту з атмосферного повітря за допомогою методу короткоциклової безнагрівної адсорбції, яка містить компресор, ресивер для накопичення стисненого повітря, блок фільтрації стисненого повітря від масла, осушувач стисненого повітря, конденсатовідвідник та засіб для контролю відсутності вологи, блок механічної фільтрації, ресивер для накопичення чистого та підсушеного стисненого повітря, блок адсорбції, який містить адсорбційні колони з вуглецевим молекулярним ситом, виконані циліндричними, розміщені в два ряди А та Б, при цьому кожна колона ряду А з'єднана з колоною ряду Б трубопроводом, в якому розміщене сопло регенерації; колони кожного ряду з'єднані між собою колекторами, засіб для відведення чистого азоту в ресивер для накопичення чистого азоту, засіб для відведення відпрацьованої газової суміші, яка відрізняється тим, що адсорбційні колони виконані зі співвідношенням Н/D=9,0-10,0, де Н - висота колони, а D - внутрішній діаметр колони, сопло регенерації виконане з умовним проходом DN, при якому потік чистого азоту становить 5 % від продуктивності за чистим азотом. 5 UA 115947 U 5 2. Установка для генерації азоту за п. 1, яка відрізняється тим, що DN сопла регенерації складає у межах 1,5-3,5 мм. 3. Установка для генерації азоту за п. 1, яка відрізняється тим, що компресор виконаний гвинтовим. 4. Установка для генерації азоту за п. 1, яка відрізняється тим, що фільтри блока фільтрації стисненого повітря від масла виконані з розміром пор не більше 0,01 мкм, а фільтр блока механічної фільтрації виконаний з розміром пор не більше 0,1 мкм. 6 UA 115947 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7
ДивитисяДодаткова інформація
МПК / Мітки
МПК: C01B 21/02, B01D 53/00
Мітки: безнагрівної, короткоциклової, методу, атмосферного, установка, адсорбції, генерації, азоту, повітря, допомогою
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/9-115947-ustanovka-dlya-generaci-azotu-z-atmosfernogo-povitrya-za-dopomogoyu-metodu-korotkociklovo-beznagrivno-adsorbci.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Установка для генерації азоту з атмосферного повітря за допомогою методу короткоциклової безнагрівної адсорбції</a>
Попередній патент: Комплексна експрес-діагностика стану здоров’я людини
Наступний патент: Спосіб газифікації твердого палива
Випадковий патент: Розвантажувальна частина барабанного млина