專利名稱：一種徑流式空分純化器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種徑流式空分純化器技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型屬于氣體凈化領(lǐng)域，涉及的是一種主要用于吸收空氣中的二氧化碳、 水蒸汽及乙炔等雜質(zhì)的吸附器，具體為一種徑流式空分純化器。
背景技術(shù)：
[0002]隨著大型鋼鐵冶煉、大型石化、大型煤化工項目等的規(guī)模和技術(shù)的不斷發(fā)展，其對空氣分離系統(tǒng)的需求也在不斷提高，為滿足此需求并達到節(jié)能減排的目的，目前空分領(lǐng)域正在研究制造最大等級的空分裝置已經(jīng)達到10-12萬NmVh規(guī)模?？辗盅b置規(guī)模的急劇提升對其關(guān)鍵部機的規(guī)模也提出了更高的要求。空分純化器作為凈除空氣中雜質(zhì)的核心設(shè)備，其空氣處理規(guī)模與技術(shù)水平直接關(guān)系到整個空分裝置的規(guī)模、產(chǎn)品氣體的質(zhì)量和節(jié)能效果。[0003]常規(guī)的臥式、立式的純化器均存在占地面積大、運輸困難等弊端，難以用于大規(guī)?？辗窒到y(tǒng)。目前較大容量空分裝置采用的徑流式純化器，由一個外殼、三層格柵和中心筒組成，活性氧化鋁裝于外層格柵和中間格柵之間的夾層，分子篩裝于中間格柵和內(nèi)層格柵之間的夾層，所有的活性氧化鋁、分子篩的重量由三層格柵懸掛在上封頭來支撐，筒體上部設(shè)有裝料管供填裝活性氧化鋁和分子篩用。當(dāng)空氣純化器工作時，空氣由純化器底部進入，先通過活性氧化鋁層，除去空氣中水分，再經(jīng)過分子篩層，除去二氧化碳和乙炔及其它碳氫化合物，通過過濾器由容器頂部排出，再生時，來自冷箱的污氮由容器頂部進入，從底部排出， 方向與吸附時正好相反。由于徑流式純化器充分利用了空間位置，因而占地面積將大大減小。但對于大型和超大型空分系統(tǒng)，傳統(tǒng)徑流式純化器依然面臨著體積將急劇增大、高度增高、氣流均布困難、吸附不均勻等問題。可見，進一步改善純化器結(jié)構(gòu)，進而解決純化器占地大、高度增大、吸附均勻性不足、運輸困難等問題，已經(jīng)成為空分領(lǐng)域亟待進行的重要工作。發(fā)明內(nèi)容[0004]本實用新型針對以上技術(shù)問題，提供體積小、重量輕的徑流式空分純化器，用以高效、低阻力地進行大型和超大型空分系統(tǒng)中空氣的純化。[0005]本實用新型解決上述技術(shù)問題是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種徑流式空分純化器，包括活性氧化鋁填料和分子篩填料，其特征在于，該純化器采用多層獨立氣流通道，各氣流通道均采用徑流式環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述活性氧化鋁和分子篩填料均采用多層環(huán)形結(jié)構(gòu)；筒體兩端分別設(shè)置有下封頭和上封頭，筒體內(nèi)設(shè)置有至少二層直徑不同的環(huán)形填料層，每一層環(huán)形填料層又包括一層環(huán)形活性氧化鋁填料層和一層環(huán)形分子篩填料層，且環(huán)形分子篩填料層位于環(huán)形活性氧化鋁填料層內(nèi)，最內(nèi)層的環(huán)形分子篩填料層內(nèi)的空間為中間氣流通道，中間氣流通道內(nèi)安裝有尖端朝上的圓錐體，作為第一氣體均流結(jié)構(gòu)；第i層環(huán)形填料層位于第i+Ι層環(huán)形填料層內(nèi)，其中，i大于等于1，相鄰兩層環(huán)形填料層之間留有間隙作為外層氣流通道，各外層氣流通道內(nèi)均設(shè)置有中空的圓臺，作為第二氣體均流結(jié)構(gòu)，第二氣體均流結(jié)構(gòu)將外層氣流通道分成二個相互隔離的二個子氣流通道，筒體與上、下封頭之間分別設(shè)置有上封板和下封板，筒體與上、下封頭之間通過中間氣流通道和子氣流通道連通。[0006]空氣通過進氣管經(jīng)封頭緩沖進入各流道之后，空氣在壓力的驅(qū)動下徑向穿過活性氧化鋁填料和分子篩填料，此種結(jié)構(gòu)設(shè)計有效地減小了流動阻力。與常規(guī)徑流式純化器的唯一的氣流通道和一層活性氧化鋁和一層分子篩填料層相比，該設(shè)計極大地提高了空氣與填料層的接觸面積，使得單位體積設(shè)備的吸附能力得到極大提升。[0007]作為上述技術(shù)方案的改進，所述下封頭上設(shè)置有工作氣體進氣管，工作氣體進氣管也作為再生氣體的出氣管，上封頭上設(shè)置有工作氣體排氣管，工作氣體排氣管也作為再生氣體的進氣管，工作氣體進氣管位于下封頭內(nèi)的管口處設(shè)置有均流板，同樣工作氣體排氣管位于上封頭內(nèi)管口處也設(shè)置有均流板。[0008]作為上述技術(shù)方案的進一步改進，在每一個氣體流道中都設(shè)有氣體均流結(jié)構(gòu)，氣體流道中若不設(shè)置氣體均流結(jié)構(gòu)，在進氣通道中空氣會優(yōu)先從靠近下封頭的區(qū)域穿過填料層，遠離下封頭區(qū)域空氣處理量變少，氣流的不均勻性會阻礙填料層處理能力的充分釋放， 在氣體流道設(shè)置的氣體均流結(jié)構(gòu)，由于在靠近下封頭區(qū)域擠占了較大的氣體通道，從而使得進氣通道中氣體適量向上遷移，使氣流變均勻。[0009]作為上述技術(shù)方案的再進一步改進，活性氧化鋁注料管和分子篩注料管的底部套有雙層自緊式密封圈，該雙層自緊式密封圈緊密貼合在上封板的兩側(cè)。[0010]該設(shè)計的目的是為了阻止氣體通過注料管與填料層的間隙發(fā)生泄漏，雙層自緊式密封圈包含兩層，上層密封圈能有效阻止上封頭的空氣向填料層和氣流通道泄漏，下層密封圈能有效組織氣流通道和填料層的空氣向上封頭泄漏，密封圈貼合的力量會隨著壓差的增大而增大，實現(xiàn)其自緊功能。[0011]總之，本實用新型的優(yōu)點在于氣流通道采用徑流式結(jié)構(gòu)，減小了流動阻力；多層活性氧化鋁和分子篩填料層以及多層獨立氣流通道的設(shè)計，極大地增加了空氣與填料層的吸附面積，空間利用率高；各獨立氣流通道配置的楔形氣體均流結(jié)構(gòu)，可很好地均衡氣流， 提升填料層的吸附效率；注料管末端的雙向自緊式密封圈，可有效防止雙方向的氣體泄漏， 保證了吸附的質(zhì)量。本實用新型由于其結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性，可以很好地滿足超大規(guī)模空分系統(tǒng)空氣純化的需求。


[0012]圖I是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。[0013]圖2是本實用新型所述的多層氣體流道、多層填料層與楔形氣體均流結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。[0014]圖3是圖2的A-A局部剖視圖。[0015]圖4是本實用新型所述的填料注料管末端的雙層自緊式密封層的結(jié)構(gòu)示意圖。[0016]圖5是本實用新型所述的上封頭俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
[0017]
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進一步說明。在此需要說明的是， 對于這些實施方式的說明用于幫助理解本實用新型，但并不構(gòu)成對本實用新型的限定。此外，下面所描述的本實用新型各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。[0018]如圖I所示，本實用新型提供的徑流式空分純化器包括筒體9，筒體9兩端分別設(shè)置有下封頭11和上封頭12，下封頭11上設(shè)置有工作氣體進氣管1，工作氣體進氣管I也作為再生氣體的出氣管，上封頭12上設(shè)置有工作氣體排氣管6，工作氣體排氣管6也作為再生氣體的進氣管，工作氣體進氣管I位于下封頭11內(nèi)的管口處設(shè)置有均流板13，同樣工作氣體排氣管6位于上封頭12內(nèi)管口處也設(shè)置有均流板13。[0019]筒體9內(nèi)設(shè)置有至少二層直徑不同的環(huán)形填料層，如圖2、圖3所示，每一層環(huán)形填料層又包括一層環(huán)形活性氧化鋁填料層4和一層環(huán)形分子篩填料層3，且環(huán)形分子篩填料層3位于環(huán)形活性氧化鋁填料層4內(nèi)，最內(nèi)層的環(huán)形分子篩填料層3內(nèi)的空間為中間氣流通道，中間氣流通道內(nèi)安裝有尖端朝上的圓錐體，作為第一氣體均流結(jié)構(gòu)。第i層環(huán)形填料層位于第i+Ι層環(huán)形填料層內(nèi)，相鄰兩層環(huán)形填料層之間留有間隙作為外層氣流通道，各外層氣流通道內(nèi)均設(shè)置有中空的圓臺，作為第二氣體均流結(jié)構(gòu)10，第二氣體均流結(jié)構(gòu)10將外層氣流通道分成二個相互隔離的二個子氣流流道，筒體9與上、下封頭之間分別設(shè)置有上封板和下封板，筒體9與上、下封頭之間通過中間氣流通道和子氣流通道連通。這種結(jié)構(gòu)與常規(guī)徑流式純化器的唯一的氣流通道和一層活性氧化鋁和一層分子篩填料層相比，本實用新型極大地提高了空氣與填料層的接觸面積，使得單位體積設(shè)備的吸附能力得到極大提升。[0020]工作氣體排氣管6最好位于上封頭12頂部的中間位置，工作氣體進氣管I最好位于下封頭11底部的中間位置。[0021 ] 各分子篩填料層3均設(shè)置有分子篩注料管7，各活性氧化鋁填料層4均設(shè)置有活性氧化鋁注料管5，在下封頭11上設(shè)置有填料排出管2，[0022]本實用新型提供的純化器中，其氣流通道為徑流式結(jié)構(gòu)，空氣或其它工作氣體通過進氣管I經(jīng)均流板13和下封頭11緩沖進入各氣流通道之后，空氣在壓力的驅(qū)動下徑向穿過環(huán)形活性氧化鋁填料層4和環(huán)形分子篩填料層3，此種結(jié)構(gòu)設(shè)計有效地減小了流動阻力。[0023]如圖4所示，本實用新型的活性氧化鋁注料管5和分子篩注料管7的底部套有雙層自緊式密封圈8，該雙層自緊式密封圈8緊密貼合在上封板的兩側(cè)，該設(shè)計的目的是為了阻止氣體通過注料管5、7與填料層3、4的間隙發(fā)生泄漏，雙層自緊式密封圈包含兩層，上層密封圈能有效阻止上封頭12的空氣向填料層3、4和氣流通道泄漏，下層密封圈能有效組織氣流通道和填料層3、4的空氣向上封頭12泄漏，密封圈貼合的力量會隨著壓差的增大而增大，實現(xiàn)其自緊功能。由于采用雙層自緊式密封圈8，活性氧化鋁注料管5和分子篩注料管 7與上封板之間不需要焊接。[0024]本實用新型的每一個氣體流道中都設(shè)有楔形氣體均流結(jié)構(gòu)10，氣體流道中若不設(shè)置楔形氣體均流結(jié)構(gòu)，在進氣通道中空氣會優(yōu)先從靠近下封頭的區(qū)域穿過填料層3、4，遠離下封頭11區(qū)域空氣處理量變少，氣流的不均勻性會阻礙填料層處理能力的充分釋放，在氣體流道設(shè)置的楔形氣體均流結(jié)構(gòu)10，由于在靠近下封頭11區(qū)域擠占了較大的氣體通道， 從而使得進氣通道中氣體適量向上遷移，使氣流變均勻。[0025]如圖5所示為注料管的分布形式，筒體9中包含有三層環(huán)形的填料層與氣流通道，每層填料層包含活性氧化鋁填料層與分子篩填料層，各自使用單獨地注料口，外層環(huán)形填料層的活性氧化鋁填料層和分子篩填料層各使用了 6根注料管，且錯開一定角度以免相互干涉；中層各使用了 5根注料管，內(nèi)層各使用了 4根注料管。[0026]筒體內(nèi)設(shè)置的填料層與氣流通道的層次，以及各層使用注料管的根數(shù)均可以根據(jù)需要予以改變。[0027]本實用新型的下封頭11上設(shè)置有填料排出管2，當(dāng)空分純化器的填料需要更換時，可以從該口排出填料，使得填料更換工作變得簡潔易行。[0028]下面具體說明本實用新型的工作過程[0029]吸附過程[0030]氣流從進氣管I進入下封頭11，對于大型空分裝置，下封頭空間足夠大，使得進氣可以在下封頭11中進行良好的緩沖，隨后氣流分別進入三層環(huán)形氣流通道，在壓力的驅(qū)動下，空氣會穿過環(huán)形活性氧化鋁填料層4和環(huán)形分子篩填料層3進行水分、二氧化碳、碳氫化合物的吸附，經(jīng)過吸附的氣體進入環(huán)形氣體流道，由于環(huán)形氣體流道中設(shè)置有楔形氣體均流結(jié)構(gòu)10，使得環(huán)形進氣通道中的空氣能夠均勻地從各個區(qū)域穿越填料層，使得填料層得到均勻地吸附，有效抑制靠近下封頭11區(qū)域的填料層過早達到吸附飽和，避免雜質(zhì)進入下游。環(huán)形氣體流道中的氣體進入上封頭12，隨后從排氣管6離開純化器，完成吸附過程。[0031]再生過程[0032]本實用新型在吸附達到飽和之后需要進行在成過程，以便純化器重新獲取吸附能力。再生過程首先要進行泄壓與加溫解析，在高溫低壓狀態(tài)下填料層中吸附的水分、二氧化碳與碳氫化合物等會解析出來進入筒體空間中，進行足夠時間的解析后，便可采用污氮氣進行冷吹，空分精餾塔抽取的污氮從排氣管6注入筒體上封頭12，從環(huán)形氣體流道穿越環(huán)形分子篩填料層3與環(huán)形活性氧化鋁填料層4，進入環(huán)形吸氣通道，最終進入下封頭11經(jīng)由進氣管I排出純化器，冷吹結(jié)束后進行均勻，隨后即可進行切換，開始新周期的吸附過程。[0033]填料注入與排出[0034]環(huán)形活性氧化鋁填料層的填料可以通過注料口 5注入，環(huán)形分子篩填料層的填料可以通過注料口 7注入，本實施方式中外層環(huán)形各含6個注料口，中層環(huán)形各含5個，內(nèi)層環(huán)形各含4個，以保證填料均勻注入。當(dāng)填料需要更換時，打開填料排出管2，工人可通過排出管2進入下封頭11，進行相應(yīng)操作，使填料從排出管2排出，方便易行。[0035]本實用新型不僅局限于上述具體實施方式
，凡是采用本實用新型的設(shè)計結(jié)構(gòu)和思路，或進行一些簡單的變化或更改的設(shè)計，均屬于本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種徑流式空分純化器，包括位于筒體內(nèi)的活性氧化鋁填料和分子篩填料，其特征在于，該純化器采用多層獨立氣流通道，各氣流通道均采用徑流式環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述活性氧化鋁填料和分子篩填料均采用多層環(huán)形結(jié)構(gòu)；筒體兩端分別設(shè)置有下封頭和上封頭，筒體內(nèi)設(shè)置有至少二層直徑不同的環(huán)形填料層，每一層環(huán)形填料層又包括一層環(huán)形活性氧化鋁填料層和一層環(huán)形分子篩填料層，且環(huán)形分子篩填料層位于環(huán)形活性氧化鋁填料層內(nèi)，最內(nèi)層的環(huán)形分子篩填料層內(nèi)的空間為中間氣流通道，中間氣流通道內(nèi)安裝有尖端朝上的圓錐體，作為第一氣體均流結(jié)構(gòu)；第i層環(huán)形填料層位于第i+1層環(huán)形填料層內(nèi)，其中，i大于等于1，相鄰兩層環(huán)形填料層之間留有間隙作為外層氣流通道，各外層氣流通道內(nèi)均設(shè)置有中空的圓臺，作為第二氣體均流結(jié)構(gòu)，第二氣體均流結(jié)構(gòu)將外層氣流通道分成二個相互隔離的二個子氣流通道，筒體與上、下封頭之間分別設(shè)置有上封板和下封板，筒體與上、下封頭之間通過中間氣流通道和子氣流通道連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的徑流式空分純化器，其特征在于，所述下封頭上設(shè)置有工作氣體進氣管，工作氣體進氣管也作為再生氣體的出氣管，上封頭上設(shè)置有工作氣體排氣管，工作氣體排氣管也作為再生氣體的進氣管，工作氣體進氣管位于下封頭內(nèi)的管口處設(shè)置有均流板，同樣工作氣體排氣管位于上封頭內(nèi)管口處也設(shè)置有均流板。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的徑流式空分純化器，其特征在于，筒體中包含有三層環(huán)形的填料層，各活性氧化鋁填料層與分子篩填料層均使用單獨的注料口，并使用多根注料管，且相互錯開以免互相干涉。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的徑流式空分純化器，其特征在于，活性氧化鋁注料管和分子篩注料管的底部套有雙層自緊式密封圈，該雙層自緊式密封圈緊密貼合在上封板的兩側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的徑流式空分純化器，其特征在于，在所述下封頭上設(shè)置填料排出管。
專利摘要本實用新型公開了一種徑流式空氣純化器，包括位于筒體內(nèi)的活性氧化鋁填料和分子篩填料，其特征在于，該純化器采用多層獨立氣流通道，各氣流通道均采用徑流式環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述活性氧化鋁填料和分子篩填料均采用多層環(huán)形結(jié)構(gòu)。氣流通道采用徑流式結(jié)構(gòu)，極大減小了流動阻力；設(shè)置有多層氧化鋁和分子篩填料層以及多層獨立的氣流通道，極大地增加了吸附面積，降低了純化器的高度，改善了氣體流動狀況；各獨立氣流通道均配置有氣體均流結(jié)構(gòu)，可很好地均衡氣流；注料管末端的雙向自緊式密封層，可有效防止氣體泄漏。本實用新型由于其結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性，可以很好地滿足大型和超大型空分系統(tǒng)空氣純化需求。
文檔編號B01D53/04GK202803064SQ20122047377
公開日2013年3月20日 申請日期2012年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月17日
發(fā)明者何國庚, 田奇琦, 王志平, 陳立平 申請人:華中科技大學(xué)