NO127759B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til fryserensing av en gass.

Hovedpatentet går ut på en fremgangsmåte til ved avkjøling å rense en gass, som er beregnet til å behandles ved lav temperatur, f. eks. i et anlegg hvor gassen renses ved å kondenseres og rektifise-res. Fremgangsmåten er at gasstrømmene periodisk omkoples, og at gassen som skal behandles innføres under trykk i en varmeutveksler, hvor den avkjøles og dens forurensninger avsettes, mens en del av den behandlede gass — den såkalte spylegass — ledes under et lavere trykk til en annen varmeutveksler, i hvilken gassen opphetes igjen og de forurensninger som ble avsatt i den forutgående periode fordampes.

Denne fremgangsmåte er karakterisert

ved at gassen som skal behandles ledes i rekkefølge og i motstrøm til seg selv gjennom de to rom i en første varmeutveksler, idet den mellom disse to passeringer av-kjøles ved tilførsel av kulde utenfra, og ved at gassen deretter føres gjennom et av rommene i en med den første varmeutveksler identisk varmeutveksler i motstrøm til spylegassen, hvorunder kuldetilførselen og varmeutvekslernes egenskaper er slik avpasset at når gassen forlater den kolde ende av den første varmeutveksler er dens temperatur lavere enn den temperatur som spylegassen har ved innløpet til den kolde ende av den annen varmeutveksler og at den første og den annen hovedvekslers rolle ombyttes periodisk. I denne fremgangsmåte blir fortrinnsvis gassen som behandles opphetet, etter utløpet fra den første varmeutveksler og før sitt innløp i

den annen varmeutveksler, ved at den utveksler varme med et flytende bad, som står i likevekt med sin damp under et konstant trykk, slik at avvikelsen ved den første utvekslers varme ende oppheves og at det ved den varme ende av den varme ende av den annen utveksler oppnås en spyletemperatur som minst er lik den temperatur ved hvilken forurensningene utfelles.

Foreliggende oppfinnelses formål er å oppnå en bedre rensing av gassen ved ad-sorpsjon av de resterende forurensninger.

Det er allerede blitt foreslått å kom-plettere rensningen av en fra en varmeutveksling-renseinnretning utgående gass ved å lede gassen gjennom en adsorberende masse som har en temperatur som ligger nær ved temperaturen av den kolde ende av den nevnte innretning. Men for regenerering av den adsorberende masse må denne opphetes til en temperatur nær ved om-givelsenes, hvilket bevirker desto større kuldetap jo lavere adsorpsjonstemperatu-ren er. Disse tap vil spesielt være store når det dreier seg om å rense vannstoff der som hovedforurensning inneholder kvelstoff.

Den foreliggende oppfinnelses formål er å unngå den overnevnte ulempe. Oppfinnelsen er i hovedsaken karakterisert ved at gassen som skal behandles etter å ha blitt gjenoppvarmet ved varmeutveksling med det flytende badet, passerer gjennom en av absorbsjonsmassene i et absorbsjonsapparat, under periodisk veksling, således at de gjenværende urenheter blir fjernet ved absorbsjon under en temperatur grensende til inngangstemperaturen i den første utveksler, hvoreter gassen av-kjøles ved å føres gjennom det samme flytende bad til en temperatur omtrent tilsvarende den temperatur hvormed den forlot det flytende bad første gang.

Det foregår således adsorpsjonsrensing av en gass som allerede er blitt befridd for den største del av sine forurensninger ved avkjøling, og som allikevel atter har fått en forholdsvis høy temperatur. Den varme-utvikling som ledsager adsorpsjonen kan ikke påvirke varmelikevekten i den annen varmeutveksler, fordi varmeutvekslingen med det flytende bad bestemmer inngangstemperaturen til denne varmeutveksler.

Et utførelseseksempel beskrives neden-for i forbindelse med tegningen. Det forut-settes i eksemplet at det dreier seg om rensing av vannstoff, som inneholder små mengder kvelstoff i et anlegg hvor det skal fremstilles deuterium ved kondensasjon og rektifisering av vannstoff.

Renseapparaturen har to hovedvarme-utvekslere 1 og 2, f. eks. av Hampson-typen, og to adsorpsjonsbeholdere 16 og 17 hvis hylster tåler trykket (30 atm.) av vannstoff som skal behandles, samt videre et bad 14 av flytende kvelstoff som står i likevekt med sin damp ved ca. 63° K under nedsatt trykk; i dette bad finnes det to slanger 13 og 31.

Vannstoff som inneholder ca. 2 % kvelstoff tilføres under trykk (30 atm) gjennom røret 3. I en viss driftsperiode er ventilen 4 åpen og ventilene 5 og 6 lukket. Det urene vannstoff strømmer derfor gjennom ledningen 7 til rommet mellom hylsteret av og rørene inne i hovedutveksleren 1, hvor det avkjøles og avsetter hovedmeng-den av forurensninger i fast form, slik at dets restinnhold av kvelstoff blir av stør-relsesordenen 0,01 %. Da ventilen 8 er åpen og ventilen 9 er lukket, strømmer gassen videre gjennom slangen 10, som befinner seg i et bad av flytende vannstoff som koker ved 1 atmosfæres trykk ved ca. 20° K. Da ventilen 11 er lukket, går gassen videre gjennom rørene i varmeutveksler en 1, i motstrøm til seg selv og oppvarmes til en temperatur nær ved dens innløpstempera-tur. Deretter strømmer gassen gjennom et rør 12 og en slange 13, som befinner seg i badet 14 av flytende kvelstoff som er i likevekt med sin damp ved 63° K og nedsatt trykk (9 cm kvikksølv), og opphetes til denne temperatur. Slangen 13, som er plasert foran adsorpsjonsapparatet er sym-metrisk med slangen 31 som er plasert bak absorpsjonsapparatet; man kan derfor om-kople varmeutvekslerne 1 og 2 uten å påvirke adsorpsjonen. Vannstoffet strømmer videre gjennom ledningen 15 til adsorp-sjonsapparaturen som har to beholdere som inneholder adsorberende materiale som f. eks. silikagel eller aktivt kull. Tilførin-gen av gassen til den ene eller den annen av beholderne med adsorpsjonsmasse re-guleres ved hjelp av en anordning som gjør det mulig at gassen alltid kan strømme i samme retning gjennom beholderne. Ho-vedmengden av forurensningene adsorbe-res i det parti av adsorpsjonsmassen som befinner seg nærmest ved gassinnløpet, og hvis man alternativt ville la gassen sirku-lere i motsatt retning, ville en del av de forurensninger som var blitt adsorbert i en periode bli tatt med av den utgående gass i den etterfølgende periode og dermed nedsette denne gass' renhet. Den på tegningen viste anordning består av spjeld 18, 19, 28, 29 samt ventiler 20, 21, 22, 23. Spjeldene kan erstattes med andre passende innret-ninger, f. eks. med to tre- eller fire-veis kraner, som styres pneumatisk ved hjelp av gassens trykktap gjennom adsorpsjons-beholderne.

I den her betraktede arbeidsperiode er adsorpsjonsbeholderen 16 i arbeide og adsorpsjonsbeholderen 17 regenereres. Vannstoffet strømmer gjennom spjeldet 18, og da ventilene 20 og 22 er åpne mens ventilene 21 og 23 er lukket, går vannstoffet gjennom adsorpsjonsbeholderen 16 og forlater deretter adsorpsjonsappara turen gjennom spjeldet 29. Vannstoff ets innhold av kvelstoff kan da være nedsatt til noen få deler pr. million.

Regenereringen av massen i den behol-der som har opptatt forurensningene kan skje på kjent måte ved opphetning i va-kuum eller ved spyling med en ren og varm gass. Tegningen anskueliggjør det sist-nevnte tilfelle. Ved hjelp av ventiler 24, 25, 26, 27 kan spylegass ledes gjennom behol-deren hvis masse skal regenereres. Da be-holderen 17 står under regenerering i den betraktede periode, er ventilene 25 og 27 åpne og ventilene 24 og 26 lukket.

Det rensede vannstoff som forlater ad-sorpsjonsapparaturen strømmer gjennom røret 30 og slangen 31, som befinner seg i flytende kvelstoff 14 med temperatur 63° K, hvor det avgir den ved adsorpsjonen utvik-lede varme. Deretter strømmer vannstoffet gjennom rørene i varmeutveksleren 2 og avkjøles der ved varmeutveksling med vannstoff som under 1 atmosfæres trykk kommer fra rektifiseringsappratet. Da ventilen 32 er åpen og slangens 34 ventil 33 er lukket, strømmer gassen gjennom røret til (det ikke viste) kondenserings- og rek-tifiseringsapparat.

Rent vannstoff, med et trykk av ca. 1

atm., som kommer fra rektifiseringsappa-ratet, strømmer gjennom ledningen 36' inn

i væskekjøleren 37, i motstrøm til flytende

vannstoff som har 3 atmosfærers trykk.

Etter å være blitt oppvarmet på denne

måte strømmer det — da ventilen 38 er

åpen og ventilene 9 og 33 er lukket — inn

i rommet mellom hylsteret og rørene i varmeutveksleren 2, hvor det opphetes og de

forurensninger som ble avsatt i den for-angående periode sublimeres. Da ventilen 40 er åpen og ventilene 5 og 6 er lukket,

forlater gassen anlegget gjennom ledningen 41.

I den følgende omkoplingsperiode av

varmeutvekslerne er ventilene 5, 33, 11, 9

og 6 åpne og likeså spjeldene 28 og 19, mens

ventilene 4, 8, 32, 38 og 40, samt spjeldene

18 og 29 er lukket.

Perioden for omkopling av adsorp-sjonsbeholderne er uavhengig av varmeutvekslernes omkoplingsperiode. Omkoplingen av dem skjer ved at man åpner ventilene 21, 23, 24 og 26 og lukker ventilene

20, 22, 25 og 27.

Ved hjelp av en grenledning 42 og en

normalt lukket ventil 43 kan det ledes bort

vannstoff av lavt trykk (1 atm.) mens om-koplingene foregår.

For å nedsette varigheten av sådan omkopling kan man som allerede angitt i

hovedpatentet, ved ens temperaturnivåer

sette rommene mellom hylsteret og rørene

i de to varmeutvekslere i forbindelse med

hinannen ved hjelp av med ventil 45 ut-styrte rør 44 mens omkoplingen foregår.

Oppfinnelsen er foran blitt beskrevet i

forbindelse med en varmeutvekslingsan-ordning, hvor det tilføres et kuldeoverskudd

ved den kolde ende av utvekslerne ved

hjelp av en slange som befinner seg i et

væskebad, men den kan naturligvis også

benyttes i en anordning hvor kuldetilførse-len skjer'ved hjelp av en kold gass eller en

sirkulerende væske.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte som angitt i patent

nr. 95 421 til fryserensning av en gass som skal behandles ved lav temperatur f. eks. i et anlegg hvor gasser atskilles ved kondensasjon og rektifikasjon av den art hvor det foretas periodisk omkopling av gass-strømmer, hvor gassen som skal behandles strømmer under trykk inn i en varmeutveksler i hvilken den avkjøles og avsetter en del av sine forurensninger, mens i all fall en del av den behandlede gass — spylegassen — ledes under lavere trykk til rommet i en annen varmeutveksler hvor den oppvarmes og de i en forutgående periode avsatte forurensninger fordampes, hvor gassen som skal behandles ledes suksesivt gjennom de to rom i en første varmeutveksler i motstrøm til seg selv, idet den mellom disse to passasjer avkjøles ved til-førsel av kulde utenfra, hvoretter gassen ledes gjennom et av rommene i en med den første varmeutveksler identisk varmeutveksler i motstrøm til spylegassen hvor kuldetilførselen og varmeutvekslernes egenskaper er slik at gassens temperatur ved utgangen fra den første utvekslers kolde ende er lavere enn spylegassens temperatur ved inngangen til den annen utvekslers kolde ende, og hvor gassen som behandles etter utløpet fra den første varmeutveksler opphetes før sitt innløp i den annen varmeutveksler, ved at den utveksler varme med et flytende bad som står i likevekt med sin damp under et konstant trykk, slik at avvikelsen ved den første utvekslers varme ende oppheves, og at det ved den varme ende av den annen utveksler oppnås en spyletemperatur som minst er lik den temperatur ved hvilken forurensningene utfelles, og at den første og den annen hovedvekslers rolle ombyttes periodisk, karakterisert ved at gassen som skal behandles etter å være blitt gjenopp varmet ved varmeutveksling med det flytende bad (14), passerer gjennom en av absorbsjonsmassene i et absorbsjonsapparat under periodisk veksling således at de gjenværende urenheter ble fjernet ved absorbsjon under en temperatur grensende til inngangstemperaturen i den første utveksler, hvoretter gassen avkjøles ved å føres gjennom det samme flytende bad (14) til en temperatur omtrent tilsvarende den temperatur hvormed den forlot det flytende bad (14)