Файл: Несенчук А.П. Пламенные печи для нагрева и термообработки металла учеб. пособие.pdf

Цеолиты представляют собой полигидраты алюмосиликатов. Их состав в общем виде может быть представлен формулой

Благодаря микропористой структуре цеолиты поглощают толь­ ко те элементы смеси, молекулы которых имеют определенный раз-

К потребителю

Рис. 9.2. Схема генератора для приготовления неочищенного экзогаза:

мер и могут проникать в поры. Цеолиты не адсорбируют двухатом­ ные молекулы N2, СО, Н2 и т. д., но поглощают трехатомные Н20,

С02 и др.

синтетические цеолиты (NaA, NaX, СаА, LiA и др.). Адсорбционные свойства цеолитов обеспечивают высокую степень очистки газа. Некоторые сорта цеолитов позволяют получить газ с температурой точки росы до —75° С.

Для регенерации цеолит нагревают в вакууме или пропускают через него воздух, нагретый до температуры 350—400° С, после чего регенерированный цеолит охлаждают сухим очищенным газом.

На рис. 9.2—9.4 приведены схемы некоторых экзотермических генераторов, основанных на описанных принципах.

237

Генератор для приготовления неочищенного экзогаза показан на рис. 9.2. Как видно, конструкция его несложна. Выходящие из топки дымовые газы охлаждаются и направляются к потребителю. При сжигании топлива с а = 0 ,6 —0,7 в топку иногда помещают не­ которое количество катализатора горения.

На рис. 9.3 представлена схема генератора для приготовления бедного очищенного экзотермического газа состава 1— 1,5% СО,

Рис. 9.3. Генератор для приготовления бедного очищенного экзогаза методом поглощения СОг при помощи моноэтаноламинов и комбинированной осушки.

1— 1,5% Нг, остальное N2. Температура точки росы —40°С. Уста­ новка работает следующим образом. Воздух засасывается газодув­ кой 2 через фильтр 1 и подается в инспиратор 3. К инспиратору поступает природный газ, давление которого приведено к давлению в топке 4. Готовая смесь с сс=0,98 поступает в горелку. В топку вмонтирован кипятильник 5, являющийся частью колонки восстанов­ ления раствора моноэтаноламина (МЭА). Тепло горения природ­ ного газа используется для восстановления раствора. Продукты сгорания из кипятильника через трубчатый холодильник 9 и измери­ тель расхода 10 направляются в абсорбер И, в котором поглощается С02 раствором моноэтаноламина. Очищенный от С 02 влажный газ поступает в трубчатый холодильник 13 и каплеуловитель 18. Конден­ сат из каплеуловителя возвращается в колонку 11.

Дальнейшая обработка газа заключается в его осушке. Перво­ начально осушка производится (до температуры точки росы +7° С) в камере 15 фреонового холодильника, включающего компрессорно­ конденсаторный агрегат 14. Осушка газа продолжается в адсорбе­ рах 17, заполненных силикагелем. В то время как один из адсорбе­ ров работает, другой находится на регенерации. Регенерация осуще­

238

ствляется горячим воздухом, нагнетаемым газодувкой 21. Регенери­ рующий воздух охлаждается в трубчатом холодильнике 19. Нагрев воздуха перед подачей в адсорберы происходит в газонагревате­ ле 20. Готовый газ из адсорберов через расходомер 16 поступает к потребителю.

Раствор МЭА, насыщенный углекислотой, насосом 24 из колон­ ки И прокачивается через теплообменник 23, нагревается в нем до 80° С и подается в колонку восстановления 7. Стекая вниз по насад­ ке, насыщенный раствор нагревается и выделяет пары СОг. Оконча­ тельное восстановление раствора МЭА осуществляется в кипятиль­ нике 5 при температуре 105— 125° С и давлении, равном 0,7— 1,4 ати. Пары раствора МЭА и углекислый газ подымаются в колонке вос­ становления вверх и поступают в конденсатор 8, снабженный влагоотделителем 6. В конденсаторе пары раствора МЭА конденсируются. Углекислый газ из конденсатора удаляется через регулятор сброса к свече, а конденсат поступает в кипятильник. Очищенный от СОг раствор МЭА направляется вначале в теплообменник 23, где он по­ догревает раствор, подаваемый на регенерацию, а затем насосом 22 перекачивается вновь в колонку поглощения 11. Для окончательного охлаждения восстановленного раствора перед колонкой имеется трубчатый холодильник 12.

На рис. 9.4 приведена схема экзогенератора с очисткой и осуш­ кой газа цеолитами. Перед каждой из колонок с цеолитами установ­ лены небольшие адсорберы с силикагелем, улучшающие условия работы цеолитов. Для непрерывной работы генератор снабжен тре­ мя парами колонок. В то время как одна пара колонок (с силика­ гелем и цеолитом) находится на рабочем режиме очистки газа, в другой производится регенерация, а в третьей — охлаждение пос­ ле регенерации. Колонки переключаются перекидными клапанами, срабатывающими автоматически.

Газ из сети через регулятор давления 8, ротаметр 6 и регулятор нулевого давления 7 подается в смеситель 4, где смешивается с воз­ духом в соотношении, соответствующем коэффициенту избытка воздуха 0,95—0,98. Воздух в смеситель поступает под действием разрежения, создаваемого газодувкой 3, через фильтр 1 и рота­ метр 2. Газовоздушная смесь через пламенную заслонку 8 подается в камеру сжигания 23, снабженную рекуператором.

Продукты горения из камеры сжигания проходят через реку­ ператор (нагревается воздух до 400° С) и направляются в трубчатый водяной холодильник 17. Образующийся в холодильнике конденсат сливается в канализацию. Охлажденные до 30° С продукты сгорания подаются в нижние клапаны 16 командоаппарата, а затем в одну из колонок 12 с силикагелем, включенную последовательно с колон­ кой И, заполненной цеолитом. В колонках продукты горения осво­ бождаются от Н2О и СОг. Очищенный газ поступает в верхнюю

группу клапанов 9 командоаппарата, а затем через ротаметр 10 к потребителю.

Часть готовой атмосферы отсасывается компрессором 15 и на­ правляется через клапана командоаппарата в одну из колонок,

239

находящуюся в цикле охлаждения (после регенерации горячим воз­ духом), а затем охлаждается в трубчатом холодильнике 13. Эта часть готового газа все время циркулирует по замкнутой системе колонка — холодильники — компрессор — колонка. Чтобы обновить циркулирующую в системе атмосферу, небольшая доля ее сбрасы-

Рис. 9.4. Генератор для приготовления экзогаза методом поглощения СО2н Н2О твердыми сорбентами.

вается через свечу (расход контролируется ротаметром) и соответ­ ственно такая же часть подсасывается из коллектора готового газа.

Регенерация колонок (восстановление поглотительной способ­ ности цеолита) производится воздухом, осушенным во вспомогатель­ ных силикагелевых колонках 18 и нагретым в рекуператоре до 400° С. Воздух проходит через колонки сверху вниз и сбрасывается в свечи. Нагретый цеолит и силикагель десорбирует молекулы СО2

иН20, которые уносятся воздухом в атмосферу. Воздух для реге­ нерации подается в рекуператор нагнетателем 20 через фильтр 22

иротаметр 21. Для регенерации вспомогательных силикагелевых колонок 18 из сети (или от нагнетателя) через электроподогреватель 19 также подается воздух. Колонки 18 работают попеременно: пока одна из них находится на цикле осушки, другая — на регенерации.

Перед поступлением смеси в камеру сгорания установлена пла­ менная заслонка 5. Для контроля сброса атмосферы используется

ротаметр 14.

240

Для приготовления атмосферы богатого очищенного экзотерми­ ческого газа наиболее перспективны генераторы, основанные на принципе химической очистки продуктов сжигания от С02 и Н20. Конструкции таких генераторов приведены в следующем параграфе.

9.3. ГЕНЕРАТОРЫ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БОГАТОГО ОЧИЩЕННОГО ЭКЗОГАЗА МЕТОДОМ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ КОНВЕРСИИ

Генераторы такого типа получили также название эндо-экзо­ генераторов. Они начали появляться сравнительно недавно [101, 102]. Эти генераторы включают многие элементы как экзо-, так и эндо­ генераторов. Основные их преимущества — более низкая стоимость

г о т о Ь ы й г а з

Г а з

Рис. 9.5. Схема генератора для приготовления богатого очищенного экзогаза методом каталитической конверсии:

производимой атмосферы (по сравнению с эндогазом) и возмож­ ность получения защитных атмосфер сразу двух типов.

Принципиальная схема генератора приведена на рис. 9.5. Как и любой другой, описываемый генератор снабжен узлом приготов­ ления газовоздушной смеси. Эта смесь подается в камеру сжигания, где помещена обогреваемая реторта с катализатором (реактор). Сжигание производится при коэффициенте избытка воздуха, близ­ ком к единице (а = 0 ,9 —0,98), после чего продукты горения направ­ ляются в контактный теплообменник (скруббер), заполненный коль­ цами Рашига или другой насадкой. По насадке сверху вниз стекает вода, подаваемая из душирующего устройства. Газ двигается снизу вверх, охлаждаясь и избавляясь от конденсирующейся влаги. Часть