專利名稱：一種徑向流吸附器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種主要用于吸收空氣中的C02、H2O等雜質(zhì)的新型徑向流吸附器，屬于氣體凈化領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，氣體工業(yè)也迅速發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)氧、氮、氬產(chǎn)品的需 求量急劇增加，空分規(guī)模發(fā)展越來越大，相應(yīng)單元設(shè)備尺寸越來越大，常規(guī)的臥式吸附器就 存在占地面積大、運(yùn)輸困難等弊端，為了解決現(xiàn)有的這些問題，徑向流吸附器應(yīng)運(yùn)而生了。徑向流吸附器是從現(xiàn)有的催化反應(yīng)器衍生出來的一種吸附設(shè)備，常規(guī)的催化反應(yīng) 器只存在正常工作這個(gè)單一過程，所以催化反應(yīng)器的設(shè)計(jì)都是采用單進(jìn)單出的結(jié)構(gòu)，氣流 從設(shè)備底部進(jìn)入，由于設(shè)備內(nèi)有足夠的緩沖空間，從而當(dāng)氣流經(jīng)過催化劑床層的時(shí)候流速 減慢，氣流分布就會(huì)比較均勻，催化比較徹底，滿足設(shè)計(jì)需求；常規(guī)徑向流吸附器就是按照 催化反應(yīng)器的原理設(shè)計(jì)的。但是徑向流吸附器和催化反應(yīng)器的工作過程有所區(qū)別，徑向流 吸附器的運(yùn)作分為正常吸附和再生這兩個(gè)過程；正常工作的時(shí)候，氣流從吸附器底部進(jìn)入， 通過足夠的緩沖空間，可以使速度降低，然后緩慢的流過吸附劑床層，從頂部出口管流出； 在這種情況下，氣流在內(nèi)部床層的分布比較均勻，吸附效果比較理想；再生的時(shí)候，再生氣 從頂部管口直接流入，流經(jīng)吸附劑床層后從吸附器底部流出，這個(gè)時(shí)候氣流流經(jīng)吸附劑床 層前沒有能使氣流速度降低的緩沖空間，再生氣進(jìn)入吸附劑床層的速度比較快，從而使氣 流在吸附劑內(nèi)部的流場(chǎng)分布并不均勻、死空間區(qū)域增大，導(dǎo)致再生不徹底，降低吸附劑的吸 附效果；因此，吸附器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的好壞將直接影響整個(gè)吸附系統(tǒng)的效能，而如何優(yōu)化吸附器 結(jié)構(gòu)來克服上述問題已成為空分技術(shù)領(lǐng)域重點(diǎn)關(guān)注的問題之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，而提供一種能解決徑向流吸附器氣 流分布不均勻等問題，從而提高內(nèi)部吸附劑的利用率，減小吸附器的尺寸，降低再生能耗從 而達(dá)到降低成本的徑向流吸附器。本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案來完成的，它主要包括一個(gè)下封頭、一個(gè)上封 頭、一個(gè)筒體，上封頭上設(shè)置有再生氣的上進(jìn)口管和吸附劑的裝入口，下封頭上設(shè)置有供氣 體流入的進(jìn)口管，筒體內(nèi)設(shè)置有吸附劑、絲網(wǎng)和過濾件，所述的下封頭上海設(shè)置有與上進(jìn)口 管連通的再生氣下進(jìn)口管；帶有再生氣上進(jìn)口管和再生氣下進(jìn)口管，正常工作的時(shí)候空氣 從進(jìn)口管流入吸附器內(nèi)，從再生氣上進(jìn)口管和再生氣下進(jìn)口管流出。再生的時(shí)候氣量也一 分為二，分別從兩個(gè)再生氣上下兩個(gè)進(jìn)口管流入，徑向流過吸附劑，從氣體進(jìn)口管流出。所述的筒體內(nèi)部絲網(wǎng)和過濾件的下端連接處設(shè)置有浮動(dòng)倒封頭，在該浮動(dòng)倒封頭 上表面焊上壁流圈，它能延長(zhǎng)氣流行走的路徑，防止壁流效應(yīng)；另外，給浮動(dòng)倒封頭設(shè)計(jì)保 溫措施，減少加熱和吹冷過程中封頭上下表面溫差不同引起的熱量交換；所述的再生氣下 進(jìn)口管從所述的浮動(dòng)倒封頭的中間并經(jīng)過所述的下封頭接出，所述的絲網(wǎng)包括外網(wǎng)、中網(wǎng)和內(nèi)網(wǎng)。 所述的再生氣下進(jìn)口管位于下封頭內(nèi)的部分、安裝有帶保溫的膨脹節(jié)，可以保證 熱脹冷縮時(shí)管子有足夠的伸縮空間。另在管外面包一層保溫層，也可以防止管內(nèi)外溫差引 起的熱量交換。所述的筒體內(nèi)設(shè)置有帶有可使吸附劑往下填充的小孔的成傾斜布置的吸附劑自 動(dòng)填裝門，筒體內(nèi)部的吸附劑下沉的時(shí)候，吸附劑自動(dòng)填裝門上方的吸附劑就會(huì)從填裝門 的小孔往下填充，填補(bǔ)設(shè)備內(nèi)部的空白，防止氣流短路；傾斜設(shè)計(jì)的填裝門還可以延長(zhǎng)氣流 的行走路線，減少壁流效應(yīng)。本發(fā)明的最大特點(diǎn)是利用再生氣雙進(jìn)口管的設(shè)計(jì)來改善流體在吸附器內(nèi)的流場(chǎng) 分布，經(jīng)過流場(chǎng)計(jì)算，氣流流過這種結(jié)構(gòu)的吸附器內(nèi)的不均勻度比常規(guī)的吸附器要小；這表 明氣體在該結(jié)構(gòu)的吸附器內(nèi)部分布更加均勻，從而阻力也會(huì)相對(duì)減小，相比傳統(tǒng)的吸附器 將會(huì)有更大的優(yōu)越性。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明所述的上封頭俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的再生氣下進(jìn)口管的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明做詳細(xì)的介紹圖1所示，本發(fā)明主要包括一個(gè)下封頭1、 一個(gè)上封頭10、一個(gè)筒體2以及裙座16，上封頭10上設(shè)置有再生氣上進(jìn)口管9和吸附劑的 裝入口 8，見圖2所示；所述的下封頭1上設(shè)置有供氣體流入的氣體進(jìn)口管17，筒體2內(nèi)設(shè) 置有吸附劑3、絲網(wǎng)和過濾件7，所述的絲網(wǎng)包括外網(wǎng)4、中網(wǎng)5、內(nèi)網(wǎng)6 ；所述的下封頭1上 還設(shè)置有與再生氣上進(jìn)口管9連通的再生氣下進(jìn)口管15 ；帶有再生氣上進(jìn)口管9和再生氣 下進(jìn)口管15，正常工作的時(shí)候空氣從氣體進(jìn)口管17流入吸附器內(nèi)，從再生氣上進(jìn)口管9和 再生氣下進(jìn)口管15流出；再生的時(shí)候氣量也一分為二，分別從兩個(gè)再生氣上下兩個(gè)進(jìn)口管 流入，徑向流過吸附劑，從氣體進(jìn)口管17流出。所述的筒體2內(nèi)部、在外網(wǎng)4、中網(wǎng)5、內(nèi)網(wǎng)6以及過濾件7的下端連接處設(shè)置有浮 動(dòng)倒封頭12，在該浮動(dòng)倒封頭12上表面焊上壁流圈13，它能延長(zhǎng)氣流行走的路徑，防止壁 流效應(yīng)；另外，給浮動(dòng)倒封頭12設(shè)計(jì)保溫措施，減少加熱和吹冷過程中封頭上下表面溫差 不同引起的熱量交換；所述的再生氣下進(jìn)口管15從所述的浮動(dòng)倒封頭12的中間并經(jīng)過所 述的下封頭1接出。所述的再生氣下進(jìn)口管15位于下封頭1內(nèi)的部分、安裝有帶保溫的膨脹節(jié)14，可 以保證熱脹冷縮時(shí)管子有足夠的伸縮空間。另在管外面包一層保溫層，也可以防止管內(nèi)外 溫差引起的熱量交換，見圖3所示。所述的筒體2內(nèi)設(shè)置有帶有可使吸附劑往下填充的小孔的成傾斜布置的吸附劑 自動(dòng)填裝門11，筒體2內(nèi)部的吸附劑3下沉的時(shí)候，吸附劑自動(dòng)填裝門11上方的吸附劑3 就會(huì)從填裝門的小孔往下填充，填補(bǔ)設(shè)備內(nèi)部的空白，防止氣流短路；傾斜設(shè)計(jì)的填裝門還 可以延長(zhǎng)氣流的行走路線，減少壁流效應(yīng)。
吸附器正常工作的時(shí)候，氣體從進(jìn)口管17流入，徑向的流過氧化鋁和分子篩床 層，通過過濾件7，從再生氣上下進(jìn)口管流出。反之，再生的時(shí)候，再生氣分別從上下進(jìn)口管 流入，經(jīng)過吸附劑床層后從氣體進(jìn)口管17流出。 目前已有的徑向流吸附器再生氣都是單個(gè)進(jìn)口管結(jié)構(gòu)，再生的時(shí)候，氣流從設(shè)備 頂部直接流入，氣流沒有經(jīng)過一定的緩沖空間，流過吸附劑床層的速度比較大，這樣導(dǎo)致流 過分子篩吸附劑氣流不均勻，再生不徹底，有的地方甚至出現(xiàn)短路。為了解決徑向流吸附器 再生過程中氣流分布不均的問題，必須從根本原因入手，找出減小再生氣進(jìn)口流速的方法。 由于設(shè)備結(jié)構(gòu)的局限性，沒法從結(jié)構(gòu)上加大氣流的緩沖空間。本發(fā)明在原來一個(gè)再生氣進(jìn) 口管的基礎(chǔ)上，在設(shè)備底部增加一個(gè)再生氣下進(jìn)口管，這樣可以使進(jìn)口氣量一分為二，流過 吸附劑的速度也相應(yīng)的減小，這樣有利于氣流的整體分布，使得吸附劑得到更好的再生，從 而提高利用率。再生氣降低速度后流經(jīng)吸附劑床層，也使得整個(gè)設(shè)備的能耗降低，節(jié)省成 本。經(jīng)過理論分析和流場(chǎng)計(jì)算，這種結(jié)構(gòu)的徑向流吸附器不僅在再生的時(shí)候能大大改善內(nèi) 部流場(chǎng)的分布情況，在正常工作的時(shí)候，氣體從再生氣的兩個(gè)進(jìn)口管流出，內(nèi)部的流場(chǎng)也比 單個(gè)進(jìn)口管分布更均勻。另外，由于吸附器進(jìn)行再生的時(shí)候包含加熱和吹冷過程，下進(jìn)口管是一端焊在下 封頭上，另外一端焊在內(nèi)部浮動(dòng)倒封頭上，在進(jìn)行加熱的時(shí)候，再生氣下進(jìn)口管內(nèi)部溫度比 較高，而此時(shí)下封頭內(nèi)部溫度比較低。相反在吹冷過程中，再生氣下進(jìn)口管內(nèi)部溫度比較 低，而此時(shí)下封頭內(nèi)部溫度比較高。對(duì)于這種情況，本發(fā)明在將下進(jìn)口管外包了保溫層，這 樣可以防止加熱和吹冷時(shí)由于管內(nèi)外溫度高低不同而進(jìn)行的熱量交換，減少再生能耗。吸附劑填裝門設(shè)計(jì)徑向流吸附器經(jīng)過周而復(fù)始的吸附和再生這兩個(gè)過程，隨著 時(shí)間的推移，內(nèi)部的某些吸附劑就會(huì)產(chǎn)生粉末化的現(xiàn)象。這樣整體的吸附劑邊自然而然的 向下沉。為了自動(dòng)填補(bǔ)吸附劑下沉后在設(shè)備頂部出現(xiàn)的空缺，本發(fā)明設(shè)計(jì)了吸附劑填裝門， 填裝門設(shè)計(jì)成傾斜的結(jié)構(gòu)，當(dāng)內(nèi)部吸附劑下沉的時(shí)候，填裝門上方備用的吸附劑通過填裝 門上的小孔的往下填補(bǔ)，從而避免了氣流出現(xiàn)短路的情況。填裝門設(shè)計(jì)成傾斜結(jié)構(gòu)，除了可 以有利于吸附劑向下填充的時(shí)候填充的比較均勻外，還可以使氣流流經(jīng)填裝壁面的路徑加 長(zhǎng)，流動(dòng)阻力增大，減少壁面效應(yīng)。浮動(dòng)倒封頭設(shè)計(jì)徑向流吸附器內(nèi)部絲網(wǎng)和過濾網(wǎng)的上端是固定的，由于進(jìn)行再 生時(shí)，要經(jīng)過加熱和吹冷這兩個(gè)過程，在這兩個(gè)過程中，內(nèi)部絲網(wǎng)和過濾網(wǎng)都會(huì)發(fā)生熱脹冷 縮現(xiàn)象，所以在絲網(wǎng)和過濾網(wǎng)的下端連接處設(shè)計(jì)了一個(gè)浮動(dòng)倒封頭。設(shè)置了浮動(dòng)倒封頭，氣 流流經(jīng)倒封頭壁面的時(shí)候由于壁面具有比內(nèi)部大得多的床層孔隙率，使壁面通過量比內(nèi)部 大得多，氣體在壁面處床層的穿透時(shí)間比內(nèi)部床層短很多，一旦壁面處穿透，吸附器必須停 止吸附操作；為了減小甚至消除壁面效應(yīng)的影響，本發(fā)明將三塊約6mm厚，高度約80mm的薄 鋼板分別卷成圓環(huán)焊在浮動(dòng)倒封頭的上表面構(gòu)成壁流圈，這樣氣流流過壁面受阻作曲線運(yùn) 動(dòng)，氣流流過壁面的路徑加長(zhǎng)，流動(dòng)阻力加大，在相同的時(shí)間內(nèi)通過的氣量就會(huì)相應(yīng)減少， 使穿透時(shí)間延長(zhǎng)，這樣就可以減少甚至消除壁面效應(yīng)。另外，進(jìn)行再生加熱時(shí)，浮動(dòng)倒封頭上表面?zhèn)葴囟缺容^高，下表面?zhèn)葴囟鹊?，相反?吹冷時(shí)，浮動(dòng)倒封頭上表面?zhèn)葴囟缺容^低，下表面?zhèn)葴囟雀?；為了防止這兩個(gè)過程中由于溫 度高低不同引起的熱交換，本發(fā)明在浮動(dòng)倒封頭處帶了保溫層，減少再生能耗，節(jié)省成本。帶保溫的膨脹節(jié)設(shè)計(jì)再生氣下進(jìn)口管一端焊在下封頭上，另外一端焊在浮動(dòng)倒封頭上。吸附器進(jìn)行再生加熱的時(shí)候，吸附器內(nèi)部溫度就會(huì)升高，內(nèi)部絲網(wǎng)和過濾網(wǎng)就會(huì)發(fā) 生熱膨脹，浮動(dòng)倒封頭便會(huì)有一個(gè)向下的位移。而此時(shí)吸附器的筒體和封頭溫度不高，這樣 焊在下封頭和浮動(dòng)倒封頭之間的再生氣下進(jìn)口管的距離減??；與之相反的是，吹冷的時(shí)候， 吸附器內(nèi)部溫度就會(huì)降低，內(nèi)部絲網(wǎng)和過濾網(wǎng)就會(huì)發(fā)生冷收縮，浮動(dòng)倒封頭便會(huì)有一個(gè)向 上的位移；而此時(shí)外筒體和下封頭內(nèi)部的溫度卻還是比較高，這樣再生氣下進(jìn)口管位于下 封頭和浮動(dòng)倒封頭之間的距離便會(huì)加大；針對(duì)這種情況，本發(fā)明在再生氣下進(jìn)口設(shè)置了膨 脹節(jié)，這樣可 以使接管隨著內(nèi)部浮動(dòng)倒封頭的上升和下降進(jìn)行自由伸縮；另外，吸附器進(jìn)行 再生加熱和吹冷的時(shí)候，處于下封頭內(nèi)部的再生氣下進(jìn)口管的膨脹節(jié)在這兩個(gè)過程中內(nèi)外 溫差比較大，因此本發(fā)明還在膨脹節(jié)外設(shè)置了保溫層，這樣可以防止內(nèi)外熱量交換，減少再 生能耗，節(jié)省成本。
權(quán)利要求
1.一種徑向流吸附器，它主要包括一個(gè)下封頭(1)、一個(gè)上封頭(10)、一個(gè)筒體(2)， 上封頭(10)上設(shè)置有再生氣的上進(jìn)口管(9)和吸附劑的裝入口(8)，下封頭(1)上設(shè)置有供 氣體流入的進(jìn)口管(17)，筒體內(nèi)設(shè)置有吸附劑(3)、絲網(wǎng)和過濾件(7)，其特征在于所述的 下封頭上還設(shè)置有與上進(jìn)口管(9)連通的再生氣下進(jìn)口管(15)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的徑向流吸附器，其特征在于所述的筒體內(nèi)部的絲網(wǎng)和過濾件 (7)的下端連接處設(shè)置有浮動(dòng)倒封頭(12)，在該浮動(dòng)倒封頭(12)上表面焊上壁流圈(13)， 所述的再生氣下進(jìn)口管(15)從所述的浮動(dòng)倒封頭(12)的中間并經(jīng)過所述的下封頭(1)接 出；所述的絲網(wǎng)包括外網(wǎng)(4)、中網(wǎng)(5)和內(nèi)網(wǎng)(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的徑向流吸附器，其特征在于所述的再生氣下進(jìn)口管(15) 位于下封頭(1)內(nèi)的部分、安裝有帶保溫的膨脹節(jié)(14)，另在管外面包有一層保溫層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的徑向流吸附器，其特征在于所述的筒體內(nèi)設(shè)置有帶有傾 斜的吸附劑自動(dòng)填裝門(11)。
全文摘要
一種徑向流吸附器，它主要包括一個(gè)下封頭、一個(gè)上封頭、一個(gè)筒體，上封頭上設(shè)置有再生氣的上進(jìn)口管和吸附劑的裝入口，下封頭上設(shè)置有供氣體流入的進(jìn)口管，筒體內(nèi)設(shè)置有吸附劑、絲網(wǎng)、過濾件，所述的下封頭上還設(shè)置有與上進(jìn)口管連通的再生氣下進(jìn)口管；本發(fā)明利用再生氣雙進(jìn)口管的設(shè)計(jì)來改善流體在吸附器內(nèi)的流場(chǎng)分布，經(jīng)過流場(chǎng)計(jì)算，氣流流過這種結(jié)構(gòu)的吸附器內(nèi)的不均勻度比常規(guī)的吸附器要小；這表明氣體在該結(jié)構(gòu)的吸附器內(nèi)部分布更加均勻，從而阻力也會(huì)相對(duì)減小，相比傳統(tǒng)的吸附器將會(huì)有更大的優(yōu)越性。
文檔編號(hào)B01D53/04GK102068872SQ20101060049
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者陳霞, 顧燕新 申請(qǐng)人:杭州杭氧股份有限公司