专利名称：一种径向流吸附器的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种主要用于吸收空气中的C02、H2O等杂质的新型径向流吸附器，属于气体净化领域。
背景技术：
随着科学技术的日新月异，气体工业也迅速发展，各行各业对氧、氮、氩产品的需 求量急剧增加，空分规模发展越来越大，相应单元设备尺寸越来越大，常规的卧式吸附器就 存在占地面积大、运输困难等弊端，为了解决现有的这些问题，径向流吸附器应运而生了。径向流吸附器是从现有的催化反应器衍生出来的一种吸附设备，常规的催化反应 器只存在正常工作这个单一过程，所以催化反应器的设计都是采用单进单出的结构，气流 从设备底部进入，由于设备内有足够的缓冲空间，从而当气流经过催化剂床层的时候流速 减慢，气流分布就会比较均勻，催化比较彻底，满足设计需求；常规径向流吸附器就是按照 催化反应器的原理设计的。但是径向流吸附器和催化反应器的工作过程有所区别，径向流 吸附器的运作分为正常吸附和再生这两个过程；正常工作的时候，气流从吸附器底部进入， 通过足够的缓冲空间，可以使速度降低，然后缓慢的流过吸附剂床层，从顶部出口管流出； 在这种情况下，气流在内部床层的分布比较均勻，吸附效果比较理想；再生的时候，再生气 从顶部管口直接流入，流经吸附剂床层后从吸附器底部流出，这个时候气流流经吸附剂床 层前没有能使气流速度降低的缓冲空间，再生气进入吸附剂床层的速度比较快，从而使气 流在吸附剂内部的流场分布并不均勻、死空间区域增大，导致再生不彻底，降低吸附剂的吸 附效果；因此，吸附器结构设计的好坏将直接影响整个吸附系统的效能，而如何优化吸附器 结构来克服上述问题已成为空分技术领域重点关注的问题之一。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，而提供一种能解决径向流吸附器气 流分布不均勻等问题，从而提高内部吸附剂的利用率，减小吸附器的尺寸，降低再生能耗从 而达到降低成本的径向流吸附器。本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，它主要包括一个下封头、一个上封 头、一个筒体，上封头上设置有再生气的上进口管和吸附剂的装入口，下封头上设置有供气 体流入的进口管，筒体内设置有吸附剂、丝网和过滤件，所述的下封头上海设置有与上进口 管连通的再生气下进口管；带有再生气上进口管和再生气下进口管，正常工作的时候空气 从进口管流入吸附器内，从再生气上进口管和再生气下进口管流出。再生的时候气量也一 分为二，分别从两个再生气上下两个进口管流入，径向流过吸附剂，从气体进口管流出。所述的筒体内部丝网和过滤件的下端连接处设置有浮动倒封头，在该浮动倒封头 上表面焊上壁流圈，它能延长气流行走的路径，防止壁流效应；另外，给浮动倒封头设计保 温措施，减少加热和吹冷过程中封头上下表面温差不同引起的热量交换；所述的再生气下 进口管从所述的浮动倒封头的中间并经过所述的下封头接出，所述的丝网包括外网、中网和内网。 所述的再生气下进口管位于下封头内的部分、安装有带保温的膨胀节，可以保证 热胀冷缩时管子有足够的伸缩空间。另在管外面包一层保温层，也可以防止管内外温差引 起的热量交换。所述的筒体内设置有带有可使吸附剂往下填充的小孔的成倾斜布置的吸附剂自 动填装门，筒体内部的吸附剂下沉的时候，吸附剂自动填装门上方的吸附剂就会从填装门 的小孔往下填充，填补设备内部的空白，防止气流短路；倾斜设计的填装门还可以延长气流 的行走路线，减少壁流效应。本发明的最大特点是利用再生气双进口管的设计来改善流体在吸附器内的流场 分布，经过流场计算，气流流过这种结构的吸附器内的不均勻度比常规的吸附器要小；这表 明气体在该结构的吸附器内部分布更加均勻，从而阻力也会相对减小，相比传统的吸附器 将会有更大的优越性。
图1是本发明的结构示意图。图2是本发明所述的上封头俯视结构示意图。图3是本发明的再生气下进口管的结构示意图。
具体实施例方式下面将结合附图对发明做详细的介绍图1所示，本发明主要包括一个下封头1、 一个上封头10、一个筒体2以及裙座16，上封头10上设置有再生气上进口管9和吸附剂的 装入口 8，见图2所示；所述的下封头1上设置有供气体流入的气体进口管17，筒体2内设 置有吸附剂3、丝网和过滤件7，所述的丝网包括外网4、中网5、内网6 ；所述的下封头1上 还设置有与再生气上进口管9连通的再生气下进口管15 ；带有再生气上进口管9和再生气 下进口管15，正常工作的时候空气从气体进口管17流入吸附器内，从再生气上进口管9和 再生气下进口管15流出；再生的时候气量也一分为二，分别从两个再生气上下两个进口管 流入，径向流过吸附剂，从气体进口管17流出。所述的筒体2内部、在外网4、中网5、内网6以及过滤件7的下端连接处设置有浮 动倒封头12，在该浮动倒封头12上表面焊上壁流圈13，它能延长气流行走的路径，防止壁 流效应；另外，给浮动倒封头12设计保温措施，减少加热和吹冷过程中封头上下表面温差 不同引起的热量交换；所述的再生气下进口管15从所述的浮动倒封头12的中间并经过所 述的下封头1接出。所述的再生气下进口管15位于下封头1内的部分、安装有带保温的膨胀节14，可 以保证热胀冷缩时管子有足够的伸缩空间。另在管外面包一层保温层，也可以防止管内外 温差引起的热量交换，见图3所示。所述的筒体2内设置有带有可使吸附剂往下填充的小孔的成倾斜布置的吸附剂 自动填装门11，筒体2内部的吸附剂3下沉的时候，吸附剂自动填装门11上方的吸附剂3 就会从填装门的小孔往下填充，填补设备内部的空白，防止气流短路；倾斜设计的填装门还 可以延长气流的行走路线，减少壁流效应。
吸附器正常工作的时候，气体从进口管17流入，径向的流过氧化铝和分子筛床 层，通过过滤件7，从再生气上下进口管流出。反之，再生的时候，再生气分别从上下进口管 流入，经过吸附剂床层后从气体进口管17流出。 目前已有的径向流吸附器再生气都是单个进口管结构，再生的时候，气流从设备 顶部直接流入，气流没有经过一定的缓冲空间，流过吸附剂床层的速度比较大，这样导致流 过分子筛吸附剂气流不均勻，再生不彻底，有的地方甚至出现短路。为了解决径向流吸附器 再生过程中气流分布不均的问题，必须从根本原因入手，找出减小再生气进口流速的方法。 由于设备结构的局限性，没法从结构上加大气流的缓冲空间。本发明在原来一个再生气进 口管的基础上，在设备底部增加一个再生气下进口管，这样可以使进口气量一分为二，流过 吸附剂的速度也相应的减小，这样有利于气流的整体分布，使得吸附剂得到更好的再生，从 而提高利用率。再生气降低速度后流经吸附剂床层，也使得整个设备的能耗降低，节省成 本。经过理论分析和流场计算，这种结构的径向流吸附器不仅在再生的时候能大大改善内 部流场的分布情况，在正常工作的时候，气体从再生气的两个进口管流出，内部的流场也比 单个进口管分布更均勻。另外，由于吸附器进行再生的时候包含加热和吹冷过程，下进口管是一端焊在下 封头上，另外一端焊在内部浮动倒封头上，在进行加热的时候，再生气下进口管内部温度比 较高，而此时下封头内部温度比较低。相反在吹冷过程中，再生气下进口管内部温度比较 低，而此时下封头内部温度比较高。对于这种情况，本发明在将下进口管外包了保温层，这 样可以防止加热和吹冷时由于管内外温度高低不同而进行的热量交换，减少再生能耗。吸附剂填装门设计径向流吸附器经过周而复始的吸附和再生这两个过程，随着 时间的推移，内部的某些吸附剂就会产生粉末化的现象。这样整体的吸附剂边自然而然的 向下沉。为了自动填补吸附剂下沉后在设备顶部出现的空缺，本发明设计了吸附剂填装门， 填装门设计成倾斜的结构，当内部吸附剂下沉的时候，填装门上方备用的吸附剂通过填装 门上的小孔的往下填补，从而避免了气流出现短路的情况。填装门设计成倾斜结构，除了可 以有利于吸附剂向下填充的时候填充的比较均勻外，还可以使气流流经填装壁面的路径加 长，流动阻力增大，减少壁面效应。浮动倒封头设计径向流吸附器内部丝网和过滤网的上端是固定的，由于进行再 生时，要经过加热和吹冷这两个过程，在这两个过程中，内部丝网和过滤网都会发生热胀冷 缩现象，所以在丝网和过滤网的下端连接处设计了一个浮动倒封头。设置了浮动倒封头，气 流流经倒封头壁面的时候由于壁面具有比内部大得多的床层孔隙率，使壁面通过量比内部 大得多，气体在壁面处床层的穿透时间比内部床层短很多，一旦壁面处穿透，吸附器必须停 止吸附操作；为了减小甚至消除壁面效应的影响，本发明将三块约6mm厚，高度约80mm的薄 钢板分别卷成圆环焊在浮动倒封头的上表面构成壁流圈，这样气流流过壁面受阻作曲线运 动，气流流过壁面的路径加长，流动阻力加大，在相同的时间内通过的气量就会相应减少， 使穿透时间延长，这样就可以减少甚至消除壁面效应。另外，进行再生加热时，浮动倒封头上表面侧温度比较高，下表面侧温度低，相反， 吹冷时，浮动倒封头上表面侧温度比较低，下表面侧温度高；为了防止这两个过程中由于温 度高低不同引起的热交换，本发明在浮动倒封头处带了保温层，减少再生能耗，节省成本。带保温的膨胀节设计再生气下进口管一端焊在下封头上，另外一端焊在浮动倒封头上。吸附器进行再生加热的时候，吸附器内部温度就会升高，内部丝网和过滤网就会发 生热膨胀，浮动倒封头便会有一个向下的位移。而此时吸附器的筒体和封头温度不高，这样 焊在下封头和浮动倒封头之间的再生气下进口管的距离减小；与之相反的是，吹冷的时候， 吸附器内部温度就会降低，内部丝网和过滤网就会发生冷收缩，浮动倒封头便会有一个向 上的位移；而此时外筒体和下封头内部的温度却还是比较高，这样再生气下进口管位于下 封头和浮动倒封头之间的距离便会加大；针对这种情况，本发明在再生气下进口设置了膨 胀节，这样可 以使接管随着内部浮动倒封头的上升和下降进行自由伸缩；另外，吸附器进行 再生加热和吹冷的时候，处于下封头内部的再生气下进口管的膨胀节在这两个过程中内外 温差比较大，因此本发明还在膨胀节外设置了保温层，这样可以防止内外热量交换，减少再 生能耗，节省成本。
权利要求
1.一种径向流吸附器，它主要包括一个下封头(1)、一个上封头(10)、一个筒体(2)， 上封头(10)上设置有再生气的上进口管(9)和吸附剂的装入口(8)，下封头(1)上设置有供 气体流入的进口管(17)，筒体内设置有吸附剂(3)、丝网和过滤件(7)，其特征在于所述的 下封头上还设置有与上进口管(9)连通的再生气下进口管(15)。
2.根据权利要求1所述的径向流吸附器，其特征在于所述的筒体内部的丝网和过滤件 (7)的下端连接处设置有浮动倒封头(12)，在该浮动倒封头(12)上表面焊上壁流圈(13)， 所述的再生气下进口管(15)从所述的浮动倒封头(12)的中间并经过所述的下封头(1)接 出；所述的丝网包括外网(4)、中网(5)和内网(6)。
3.根据权利要求1或2所述的径向流吸附器，其特征在于所述的再生气下进口管(15) 位于下封头(1)内的部分、安装有带保温的膨胀节(14)，另在管外面包有一层保温层。
4.根据权利要求1或2所述的径向流吸附器，其特征在于所述的筒体内设置有带有倾 斜的吸附剂自动填装门(11)。
全文摘要
一种径向流吸附器，它主要包括一个下封头、一个上封头、一个筒体，上封头上设置有再生气的上进口管和吸附剂的装入口，下封头上设置有供气体流入的进口管，筒体内设置有吸附剂、丝网、过滤件，所述的下封头上还设置有与上进口管连通的再生气下进口管；本发明利用再生气双进口管的设计来改善流体在吸附器内的流场分布，经过流场计算，气流流过这种结构的吸附器内的不均匀度比常规的吸附器要小；这表明气体在该结构的吸附器内部分布更加均匀，从而阻力也会相对减小，相比传统的吸附器将会有更大的优越性。
文档编号B01D53/04GK102068872SQ20101060049
公开日2011年5月25日 申请日期2010年12月22日 优先权日2010年12月22日
发明者陈霞, 顾燕新 申请人:杭州杭氧股份有限公司