SU1607902A1 - Способ очистки криоагента и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к криогенной технике, а точнее касаетс  блоков очистки криоагента от примесей азота и кислорода гелиевых и водородных ожижительно-рефрижераторных установок. 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 очистки криоагента продувку адсорберов при регенерации ведут всем потоком загр зненного криоагента, регенерацию адсорберов провод т при том же давлении, что и адсорбцию примесей, а регенерирующий поток, после его охлаждени  и отвода конденсата примеси, направл ют на очистку в предварительно охлажденный второй адсорбер. В устройстве дл  очистки криоагента установлен регенератор, конденсационна  ступень включена в устройство, составл ющей единый каскад со ступенью охлаждени  криоагента, при этом трубопровод загр зненного потока снабжен двум  дополнительными запорными органами, установленными на входе трубопровода загр зенного потока в ступень охлаждени  криоагента и на выходе из этой ступени. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к криогенной технике , а точнее касаетс  блоков очистки криоагента от примесей азота и кислорода гелиевых и водородных ожижительно-рефри- жераторных установок.

Цель изобретени  - исключение использовани  очищенного криоагента на подготовку адсорберов к работе и увеличение срока службы адсорбента за счет повыщени  стабильности гидродинамических параметров в адсорбционном цикле.

На чертеже изображена схема устройства дл  очистки криоагента по предлагаемому способу дл  низкотемпературной очистки гели  (водорода) от примесей N2 и О2.

Устройство включает два переключающихс  адсорбера 1 и 2, заполненных активированным углем, ступень охлаждени  криоагента до температуры адсорбции Та.а, состо щую из теплообменника 3 и ванны жидкого азота со змеевиками пр мого и обратного потоков, ступень конденсационного удалени  примесей из криоагента, использованного дл  регенерации отработавшего адсорбера , состо щую из теплообменника 5, ванны 6 вакуумированного жидкого азота со змеевиком и отделител  7 конденсата примеси. Трубопровод 8 пр мого потока ступени охлаждени  после ванны 4 раздваиваетс , направл  сь через запорный орган 9 на соединение с трубопроводом 10 подачи регенерирующего потока, а через запорный орган 11 в конденсационную ступень. На трубопроводе 10, ответвл ющемс  от трубопровода 8 до входного запорного органа 12, установлен электронагреватель 13. Трубо05 О 1

;о

о

N5

ровод 14 подачи в адсорберы загр зненноо (очищаемого), регенерирующего илн охаждающего потоков с запорными органаи 15 и 16 н трубопровод 17 подачи на о.чист- ку в адсорберы регенерирующего потоку уже прошедшего конденсационную ступень с запорными органами 18 и 19 соединены с верхней частью адсорберов i и 2. Трубопровод 20 вывода очищенного криоагента с запорными органами 21 и 22; образующий обратный поток в ступени охлаждени , и трубопровод 23 вывода регенерирующего и о(лаждающего потоков с запорными органами 24 и 25 соединены с нижней частью адсорберов 1 и 2. На трубопроводе 23 установлен регенератор 26, оба конца которого через запорные органы 27 и 28.соединены с участком трубопровода 23, св зывающим §тот аппарат с адсорберами, а через запорные органы 29 и 30 с участком трубопровода 23, соедин ющим регенератор 26 через первый дополнительный запорный орган 31 с трубопроводами 8 после запорного органа 12, а через второй дополнительный запорный орган 32 с трубопроводом 17 после запорного органа 11.

Способ осуществл ют следующим образом .

В блоке очистки гели , включающем теп- лообменный узел (в котором сжатый до рабочего давлени  Рр 2,5 МПа загр зненный криоагент охлаждаетс  до температуры адсорбции Ъдс 80 К), два переключающихс  адсорбера 1 и 2 и узел конденсационного удалени  примесей из отход щего регенерирующего газа, регенерацию отработав- щего адсорбера 1 или 2 осуществл ют согласно предлагаемому способу, а именно путем продувки сло  адсорбента всем потоком загр зненного гели , нагретого до температурь десорбции (Тдес « 50°С) и подаваемого в адсорбер 1 при рабочем давлении т. е. при котором осуществл етс  адсорбционна  очистка. Подачу регенерирующего газа в адсорбер 1 производ т путем, простого переключени  направлени  потоков (гелии, направл емый ранее в адсорбер на очистку через теплообменный узел, направл ют в тот же адсорбер, мину  теплообменньш узел с подогревом в установленном на оо- воГн ой линии нагревателе). Основна  часть . десорбируемых примесей удал етс  из про- щед1иего через нагреваемый адсорбер газа в виде конденсата, образующегос  за счет охлаждени  отход щего регенерирующего потока до 65-68 К в теплообменнике конденсационного узла и отдел емого затем в фазоразделителе. Подогретый примерно до температуры окружающей среды (при оо- ратном прохождении через теплообменник 5 конденсационного узла) регенерирующий газ подают на охлаждение, в теплообменный 3 лока очистки и затем на очистку в адсорбер предварительно охлажденный. Очи , щенный газ пропускают обратным потоком

с ° 15 2°

о

,

через теплообменник 5 узла охлаждени  и направл ют потребителю. Охлаждение нагре того адсорбера 1 осуществл ют также всем потоком загр зненного гели , подаваемого в адсорбер 1 при рабочем давлении. Подачу охлаждающего газа в адсорбер 1 осуществл ют путем обратного переключени  направлени  потоков (гелий, направл емый ранее в адсорбер 1 или 2 по обводной линии, направл ют в тот же адсорбер 1 или 2 через ° теплообменный узел). В начале охлаждени , пока адсорбер 1 не отдуетс  от наход щегос  в его полости загр зненного гели , отход щий из охлаждаемого аппарата поток направл ют на доочистку в адсорбер 5 2 (через конденсационный узел). Последующее охлаждение ведут с выдачей криоагента потребителю.-После заверщени  охлаждени  отрегенерированного адсорбера 1 осуществл ют переключение аппаратов, т. е. включают в нормальную работу адсорбер 2, 2° используемый ранее дл  очистки регенерирующего н охлаждающего потоков. Таким образом, обеспечиваетс  непрерывна  выдача очищенного криоагента потребителю.

Устройство дл  очистки криоагента рабо- ос тает следующем образом.

Загр зненный криоагент, подаваемый по трубопроводу 8, охлаждают сначала в теп- лообменнике 3 до -90 К за счет теплообмена с обратным потоком очищенного криоагента и парами азота, отход щими из ван- 30 ны 4 жидкого азота, затем в ванне 4 до Ъд X 80 К, после чего через запорный орган И н-аправл ют через теплообменник 5 в ванну 6 вакуумированного азота на охлаждение до 66-68 К и затем подают в отделитель 7 конденсата примеси, в котором осу- 35 ществл ют отвод конденсата, образующегос  в случае сильного загр знени  криоагента. После этого криоагент направл ют обратным потоком в теплообменник 5 и далее через запорный орган 18 (или 19)на очистку в 40 предварительно охлажденный адсорбер 1

вь хад щий через запорньш орган 21 (или 22) и адсорбера 1 (или 2) очищенный ip oareHT по трубопроводу 20, по змеевику азотной ванны 4 обратным потоком по теп- 45 лообменнику 3 выдают « ребителю В пус ковой период первоначальное охлаждение адсорберов 1 и 2 осуществл  ют одновременно путем подачи охлажденного загр зненного криоагента вышеописанным образом сразу в два адсорбера . . „ „ „ 50 После этого, как адсорбер I (или 2) отработает до «проскока, примеси его став т на регенерацию, дл  чего открывают запорные органы 19 (или 18), 22 (или 21). направл   поток криоагента в адсорбер 2 (или 1) закрывают запорные органы /1 55 или 22) и 18 (19), открывают запорные органы 15 24 (или 25), 27, 30, 31. после чего закрывают запорный орган 12. Таким образом, весь поток загр зненного криоагента по трубопроводу 10 через электронагреватель 13, в котором осуществл етс  нагрев регенерирующего потока до температуры десорбции Тдес ж 50°С (323 К), и затем по трубопроводу 14 через запорный орган 15 (или 16) подают на продувку адсорбера 1 (или 2). Выход щий через запорный орган 24 (или 25) из адсорбера 1 (или 2) охлажденный до температуры адсорбции регенери- рующнй поток направл ют через запорный Орган 27 в регенератор 26, где он нагреваетс  до температуры окружающей среды, н затем чфез запорный орган 30 по трубопроводу 23, через запорный орган 31 подают в трубопровод 8. Использованный дл  регенерации криоагент, подаваемый в трубопровод 8, охлаждают сначала в теплообменнике 3 и в азотной ванне 4 до 80 К, а затем в теплообменнике 5 и в ванне 6 вакуумиро- ванного азота до 66-68 К (т. е. до уровн  только на 3-5 градусов превышающего температуру замерзани  азота), после чего подают в отделитель 7 конденсата примеси, в котором осуществл ют отвод конденсата образовавшегос  при охлаждении криоаген- та. Освобожденный от конденсата примеси криоагент направл ют сначала обратным потоком в теплообменник 5, в котором за счет теплообмена с пр мым потоком он подогреваетс  на 10 градусов (при этом уносимый из отделител  7 аэрозоль испар етс ), а затем через запорный орган 20 (или 19) на очистку в предварительно охлажденный адсорбер 2 (или 1). Очищенный поток крио- агента через запорный орган 22 (или 21) по трубопроводу 20 подают дл  сн ти  теплоты адсорбции в змеевик азотной ванны 4, пропускают обратным потоком через теплообменник 3 и выдают потребителю. Когда температурный фронт достигнет выходного конца адсорбера I (или 2) и температура потока на выходе из адсорбера начнет интенсивно повышатьс , отход п1ий регенерирующий газ направл ют по трубопроводу 23, мину  регенератор 26, через запорные органы 28 и 30 на его теплом конце, запорный орган 27 закрывают. Продувку адсорбера I (или 2) продолжают до тех пор, пока содержание примесей во вход щем и выход щем из аппарата регенерирующем потоке не станет практически одинаковым. После этого регенерацию адсорбера I (или 2) прекращают и начинают его охлаждение, дл  чего выключают электронагреватель 14, открывают запорный орган 12, закрывают запорные органы 30 и 31 . и после этого открывают запорные органы 9, 29 и 32 и закрывают запорный орган II. Таким образом , весь поток загр зненного криоагента, прощедщего по трубопроводу 8 ступень охлаждени  до температуры адсорбции, через запорные органы 9, 15 по трубопроводу 15 подают на охлаждение адсорбера 1 (или 2). Выход щий через запорный орган 24 (или 25) из адсорбера 1 (или 2) нагретый, до темпе0

0

0

5

0

5

0

5ратуры адсорбции охлаждающий поток на-, правл ют через запорный орган 28 в регенератор 26, где он охлаждаетс  до температуры адсорбции (и затем через запорный орган 29 по трубопроводу 23 через запорный орган 32 и далее, на начальном этапе охлаждени  адсорбера 1 (или 2), через конденсационную ступень по трубопроводу 17, через запорный орган 19 (или 18) подают йа очистку в адсорбер 2 (или I). Выход щий при этом из адсорбера 2 (или I) очищенный криоагент через запорный орган 22 (или 21) по трубопроводу 20 выдают потребителю. Когда температурный фронт достигнет выходного конца адсорбера и температ.ура отход щего охлаждающего .потока начнет интенсивно понижатьс , охлаждение адсорбера 1 (или 2) прекращают и включают в работу в нормальном режиме очистки адсорбер 2 (или 1), дл  чего открывают запорный орган 19 (или 18), закрывают запорный орган 32, открывают орган II, после этого закрывают 9, 15 (нли 16), 24 (или 25), 28, 29 и 32. После того, как адсорбер 2 (нли 1) .отработает до «проскока примеси, его став т на регенерацию н повтор ют весь описанный выше адсорбционно-десорбционный цикл.

Предлагаемый способ очистки криоагента позвол ет повысить надежность блоков очистки гелиевых и водородных ожижи- тельно-рефрижератормых установок, обеспечивает очистку криоагемта использованного дл  регенерации адсорберов без привлечени  сторонних средств, исключает использование очи цен11ого криоагента и возможность его загр знени  при подготовке адсорберов к работе.

Claims (2)

1. Формула изопретени 

   I. Сгюсоб очистки криоагемта в двух переключающихс  адсорберах, включающий адсорбцию примесей из потока загр зненного, криоагента, нагрев отработавшего адсорбера при его регенерации путем продувки тем же криоагентом, нагретым до температуры десорбции , отвод основной части десорбируе- мых примесей из охлажденного регенерирующего потока в виде конденсата и охлаждение нагретого адсорбера путем его продувки загр зненным криоагентом, охлаждогным до температуры адсорбции, отличающийс  тем, что, с целью исключени  использовани  очищенного криоагента на подготовку адсорберов к работе и упеличсии  срока службы адсорбента за счет повышени  стабильности гидродинамических параметров в адсорбционном цик.че,продувку адсорберов при регенерации ведут всем потоком загр зненного криоагента, рсгенсрацню адсорберов провод т при том же давлении, что и адсор(- цню примесей, а регенерирующий поток после его охлаждени  и отвода конденсата прн- меси направл ют на очистку в предварительно охлажденный также всем потоком заг гр зненного криоагента второй адсорбер.
2. 2. Устройство дл  очистки криоагента, включающее два переключающихс  адсорбера , св занные трубопроводом вывода очищенного криоагента со ступенью конденсационного удалени  примесей из криоагента и ступенью охлаждени  криоагента до температуры адсорбции, а также св занной с трумических параметров в адсорбционном цикле, устройство снабжено регенератором, оба конца которого снабжены запорными органами, соединенными с примыкающим к адсорберам и с отход щим от них учасками трубопровода регенерирующего и охлаждающего потоков, конденсационна  ступень составл ет единый каскад со ступенью охлаждени  криоагента, при этом трубопровод загр зненпатуры адсорбции, а также св заннии с ,, ,.. -fjг-- .,

   бопооводом регенерирующего потока крио-.д ного потока снабжен двум  дополнительныагенТнаГревателТ р е генерирующего газа, ми запорными органами, установленными на

   трубопровод охлаждаемого потока, проход -входе его в ступень охлаждени  «риоагенщ ий через ступени охлаждени  криоагентата и на выходе его из этой ступени, трубодо температуры адсорбции и конденсацион-проводы подачи регенерирующего и охлажSoro удален и   примесей из криоагента, идающего потоков в адсорберы ответвлены

   трубопровод загр зненного потока, соедин ю-15 от трубопровода загр зненного потока сооттруиимривидс н„...пртгтирнно по пеового и до ВТОРОГО запорщий нагреватель регенерирующего газа и адсорберы , отличающеес  тем, что, с целью исключени  использовани  очищенного криоагента на подготовку адсорберов к рабоветственно до первого и до второго запорных органов, а трубопроводы возврата регенерирующего и охлаждающего потоков на очистку соединены с трубопроводом загр загента на подготовку адсороеров к pduu-ичп и ,, . -t-jг-- -.

   те и увеличени  срока службы адсорбента „п енного потока соответственно после перво- за счет повыщени  стабильности гидродина- го и после второго запорных органов.

   мических параметров в адсорбционном цикле, устройство снабжено регенератором, оба конца которого снабжены запорными органами, соединенными с примыкающим к адсорберам и с отход щим от них учасками трубопровода регенерирующего и охлаждающего потоков, конденсационна  ступень составл ет единый каскад со ступенью охлаждени  криоагента, при этом трубопровод загр зненr jn ai n ,, ,.. -fjг-- .,

   ного потока снабжен двум  дополнительныот трубопровода загр зненного потока соотпртгтирнно по пеового и до ВТОРОГО запорветственно до первого и до второго запорных органов, а трубопроводы возврата регенерирующего и охлаждающего потоков на очистку соединены с трубопроводом загр зичп и ,, . -t-jг-- -.

   енного потока соответственно после перво- го и после второго запорных органов.