CN101311534B - 置于容器与真空泵间的筛阱装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种置于容器与真空泵间的筛阱装置及其使用方法，本装置至少由两组相同的吸附机构组成，其中任一组吸附机构包括吸附罐及再生装置；本发明利用多个阀门可分别实现吸附功能与解吸再生功能，当吸附机构在实现吸附作业时，其解吸再生作业关闭，当吸附机构在实现解吸再生作业时，其吸附作业关闭，利用两组或两组以上的吸附机构交替工作，一组吸附机构实现吸附作业，另一组吸附机构实现解吸再生作业，本发明的功能和冷阱装置功能一样，以在真空状态下从气体中除去水蒸汽以及有机溶剂蒸汽为目的，但本发明不仅可保证作业顺利进行，又可降低装置运行能耗，且投资少，运行操作更加简单。

Description

置于容器与真空泵间的筛阱装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种置于容器与真空泵间的筛阱装置及其使用方法，用于真空状态下从气体中除去水蒸汽以及有机溶剂蒸汽。

背景技术

众所周知，许多化工过程需要在真空条件下进行，真空条件需要利用真空泵来维持，但是在真空泵给被控制的容器(如干燥箱、化学反应罐、化学反应釜等)抽真空的过程中，容器中的水分、有机溶剂会挥发。

抽真空过程中容器中水分以及有机溶剂的挥发会对真空泵产生以下不良的影响：

(1)容器中水分、有机溶剂的挥发使真空泵的功率大大地增加，例如1克液态水在133Pa压力状态下体积大约1000升，利用真空泵将1000升气态水蒸汽抽走需要消耗大量的能量。

(2)容器真空条件下产生的水蒸汽、有机溶剂随气体进入真空泵后，使真空泵效率下降，以至使真空泵达不到理想要求。

(3)水环式真空泵可以避免缺点(2)的出现，但是真空泵抽出的有机溶剂会污染水环泵冷却水，造成环境污染。

克服上述缺点的方法之一就是在真空泵前增加冷阱装置，所谓冷阱就是将真空状态的水蒸汽以及有机溶剂蒸汽冷却到足够低的温度，使水蒸汽直接冷冻成冰或者使有机溶剂蒸汽冷却成液态，从而避免水蒸汽以及有机溶剂进入真空泵，冷阱装置可以彻底避免上述缺点(1)、(2)、(3)，但是由于冷阱装置要求的工作温度低导致机器运行能耗高，特别是冷阱装置用于除水蒸汽时，水蒸汽在真空状态下是直接从气态变成固态，冷阱装置必须定期除霜，造成操作十分困难。

发明内容

本发明的目的在于提拱一种功能和冷阱装置的功能一样，但是运行能耗低，装置投资少且运行操作更加简单的置于容器与真空泵间的筛阱装置及其使用方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

置于容器与真空泵间的筛阱装置，至少由两组相同的吸附机构组成，其中任一组吸附机构包括吸附罐及再生装置，吸附罐的顶部通过出气阀门F1与真空泵连接，吸附罐的底部通过进气阀门F2、冷却水冷却器与容器连接，吸附罐内装有可吸附水蒸汽、有机溶剂的吸附材料；再生装置包括通过管道依序连接的进气阀F5、循环水冷却器、冷冻水冷却器、气体B接入口、再生风机、加热器、出气阀F6，进气阀F5连接在吸附罐的上部，出气阀F6连接在吸附罐的下部。

进气阀F5、出气阀F6与进气阀门F2、出气阀门F1交替处于启闭状态，即当进气阀F5、出气阀F6处于关闭状态时，进气阀门F2、出气阀门F1处于开启状态，吸附罐进行吸附作业；当进气阀F5、出气阀F6处于开启状态时，进气阀门F2、出气阀门F1处于关闭状态，吸附罐进行解吸再生作业。

吸附材料的结构为蜂窝状，可采用4微米以下的分子筛粉或者活性碳粉为原料，再添加一定数量的无机纤维(或者活性碳纤维)以及无机黏结剂(例如凸凹棒石黏土)为主要原料制成。

吸附罐的顶部设有有机溶剂测量器、温度测量器。温度测量器检测吸附罐内气态物质A的温度，有机溶剂测量器检测吸附罐内气态物质A的浓度。

置于容器与真空泵间的筛阱装置的使用方法：相邻两组吸附机构交替作业，当一组吸附机构进行吸附作业时，另一组吸附机构进行解吸再生作业。

吸附机构实现吸附功能时：

从容器中出来的气体C经过冷却水冷却器进入吸附罐后流经吸附材料，气体C中随带的水蒸汽、有机溶剂被吸附材料吸附，剩余的洁净气体D进入真空泵。

吸附机构实现解吸再生功能时，包括如下步骤：

1)打开进气阀F5、出气阀F6；

2)打开气体B接入口控制阀F9，进行再生装置补气过程，一定时间后，关闭气体B接入口控制阀F9，如果吸附罐内吸附的物质包含有机溶剂，气体B为惰性气体；如果吸附罐内吸附的物质不包含有机溶剂，气体B可以为空气；

3)启动再生风机；

4)启动加热器；

5)加热后的气体B进入吸附罐，吸附罐内吸附材料温度升高，促使被吸附在吸附材料上的物质解吸成气态物质A。温度测量器检测吸附罐内气态物质A的温度，有机溶剂测量器检测吸附罐内气态物质A的浓度，当温度与浓度达到设定值后，循环水冷却器接通冷却水，气态物质A中部分水蒸汽与有机溶剂蒸汽冷凝成液态；

6)一定时间后，利用变频器调整再生风机的频率，同时冷冻水冷却器接通冷冻水，气态物质A中残余的水蒸汽与有机溶剂蒸汽进一步冷却冷凝成液态，待回收处理。

本发明由于采用了可相互交替作业的至少两组吸附机构，可同时实现吸附功能与解吸再生功能，以达到从气体中除去水蒸汽以及有机溶剂蒸汽的目的，本发明既保证作业顺利进行，又可降低装置运行能耗，且投资少，操作更加简单。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的蜂窝状吸附材料的结构示意图I、II。

具体实施方式

如图1所示，本发明置于容器与真空泵间的筛阱装置由两组相同的吸附机构1、2组成：

吸附机构1包括吸附罐11、再生装置12，吸附罐11的顶部通过出气阀门F1与真空泵连接，吸附罐11的底部通过进气阀门F2、冷却水冷却器3与容器连接；

再生装置12包括通过管道依序连接的进气阀F5、循环水冷却器121、冷冻水冷却器122、气体B接入口123、再生风机124、加热器125、出气阀F6；进气阀F5连接在吸附罐11的上部，出气阀F6连接在吸附罐11的下部，吸附罐11顶部设有有机溶剂测量器127、温度测量器128，吸附罐11内装有吸附材料111，吸附材料111的结构为蜂窝状，如图2所示。

吸附机构2包括吸附罐21、再生装置12，吸附罐21的顶部通过出气阀门F3与真空泵连接，吸附罐21的底部通过进气阀门F4、冷却水冷却器3与容器连接；

再生装置22包括通过管道依序连接的进气阀F7、循环水冷却器221、冷冻水冷却器222、气体B接入口223、再生风机224、加热器225、出气阀F8；进气阀F7连接在吸附罐21的上部，出气阀F8连接在吸附罐21的下部，吸附罐21顶部设有有机溶剂测量器227、温度测量器228，吸附罐21内装有吸附材料221，吸附材料221的结构为蜂窝状，如图2所示。

使用时：吸附机构1、2交替作业，当吸附机构1实现吸附功能时，吸附机构2实现解吸再生功能，即进气阀门F2与出气阀门F1处于开启状态，进气阀F5与出气阀F6处于关闭状态，同时，进气阀门F4与出气阀门F3处于关闭状态，进气阀F7与出气阀F8处于开启状态。当吸附机构1实现吸附功能时：进气阀门F2与出气阀门F1开启，从容器中出来的气体C经过冷却水冷却器3进入吸附罐11后流经吸附材料111，气体C中随带的水蒸汽、有机溶剂蒸汽被吸附材料111吸附，剩余的洁净气体D进入真空泵。

当吸附机构2实现解吸再生功能时：1)打开进气阀F7、出气阀F8；2)打开气体B接入口223控制阀F10，实现再生装置22补气过程，一定时间后，关闭气体B接入口223控制阀F10；3)启动再生风机224；4)启动加热器225；5)加热后的气体B进入吸附罐22，吸附罐22内吸附的物质被解吸成气态物质A，当温度与浓度达到设定值后，循环水冷却器221接通冷却水，气态物质A中部分水蒸汽与有机溶剂蒸汽冷凝成液态；6)一定时间后，利用变频器调整再生风机224的频率，同时冷冻水冷却器222接通冷冻水，气态物质A中残余的水蒸汽与有机溶剂蒸汽进一步冷却冷凝成液态，待回收处理。

尽管本发明是参照具体实施例来描述，但这种描述并不意味着对本发明构成限制。参照本发明的描述所公开的实施例的其它变化，如果对于本领域技术人员都是可以预料的，这样的变化属于本权利要求所限定的范围之内。

Claims (3)

1.置于容器与真空泵间的筛阱装置，至少由两组相同的吸附机构(1、2)组成，其中任一组吸附机构(1)包括吸附罐(11)，其特征在于：任一组吸附机构(1)还包括再生装置(12)；

所述吸附罐(11)的顶部通过出气阀门F1与真空泵连接，吸附罐(11)的底部通过进气阀门F2、冷却水冷却器(3)与容器连接，吸附罐(11)内装有可吸附水蒸汽、有机溶剂的吸附材料(111)；

再生装置(12)包括通过管道依序连接的进气阀F5、循环水冷却器(121)、冷冻水冷却器(122)、气体B接入口(123)、再生风机(124)、加热器(125)、出气阀F6；

其中，进气阀F5连接在吸附罐(11)的上部，出气阀F6连接在吸附罐(11)的下部；

所述进气阀F5、出气阀F6与进气阀门F2、出气阀门F1交替处于启闭状态，即进气阀F5、出气阀F6处于关闭状态时，进气阀门F2、出气阀门F1处于开启状态，吸附罐(11)进行吸附作业；进气阀F5、出气阀F6处于开启状态时，进气阀门F2、出气阀门F1处于关闭状态，吸附罐(11)进行解吸再生作业。

2.根据权利要求1所述的筛阱装置，其特征在于：上述吸附材料(111)以超细分子筛粉或者活性碳粉为原料，通过添加无机纤维或者活性碳纤维以及无机黏结剂制成。

3.根据权利要求2所述的筛阱装置，其特征在于：上述吸附材料(111)的结构为蜂窝状。