CN102335541A - 吸附塔 - Google Patents

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Abstract

本发明吸附塔涉及一种用于废气吸附的设有换热管的活性碳吸附塔。本发明吸附塔外部加装有夹套，内部增设有换热管组，换热管组与下封头焊接连接，换热管组由换热管组成，换热管是由内外套管组成的双层结构，所述内套管上设有轴向翅片，换热管组的进液口和换热管的外套管连通，所述换热管组的出液口和换热管的内套管连通，换热管之间的连接关系为一根换热管的外套管和另一根换热管的内套管连通。本发明吸附塔换热效率高、吸附效果好、能充分利用吸附塔内部空间，最大限度的减小了吸附塔的体积，降低了吸附塔对安装场地的要求。本发明吸附塔可用于多晶硅、精细化工或制药生产领域。

Description

吸附塔
技术领域
本发明涉及一种吸附塔，特别是涉及一种设有换热管组的活性碳吸附塔。
背景技术
活性炭吸附塔能对苯、醇、酮、觯、酯、汽油类等有机溶剂的废气吸附回收，更适用于小风量高浓度的废气治理，因此喷涂、食品加工、印刷电路板、半导体制造、化工、电子、制皮业、乳胶制品业、造纸等行业均可选用。活性炭吸附设备主要是利用多孔性固体吸附剂活性炭具有吸附作用，能有效的阹除工业废气中的有机类污染物质和色味等，广泛应用于工业有机废气净化的末端处理，净化效果良好。气体经管道进入吸收塔后，在两个不同相界面之间产生扩散过程，扩散结束，气体被风机吸出并排放出去。
碳吸附塔是氢气回收装置净化过程中的一台关键设备，通过深冷回收的氢气经过碳吸附塔后，其纯度可高达11个9。吸附塔内温度场均匀，有利于提高吸附剂的吸附效率，同时还避免由于温度的变化引起的线性膨胀给设备筒体造成内应力，有利于设备安全稳定的工作。
传统的碳吸附塔只是外面带换热夹套，内部没有换热管，这样，换热效果不好，操作效率低，操作周期长。申请号为201020110682.9，授权公告日为2010年11月17日的中国实用新型专利公开了一种改良型多晶硅生产用活性碳吸附塔，在吸附塔的内部增设有列管式换热器，在吸附塔外部装有夹套，使活性碳使用周期延长、再生时间短、温差变化小，换热效率较传统的吸附塔高，但对于生产高纯度的化工产品来说，换热效率还需进一步提高，并且此实用新型吸附塔内部空间没有充分利用，体积较大，对安装场地的要求较高。申请号为03230582.6，授权公告日为2004年4月14日的中国实用新型专利公开了一种内置换热器的吸附塔，由于其外部未装有夹套，因此换热效率还有待提高。申请号为201020570731.7，授权公告日为2011年5月11日的实用新型专利公开了一种吸附塔的结构，可大幅度降低吸附塔的整体高度，降低了吸附塔对安装场地的要求，但是由于没有换热方面的结构特征，因此，吸附剂的吸附效率较低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种换热效率高、吸附效果好、能充分利用吸附塔内部空间的内置换热管的吸附塔。
本发明一种吸附塔，在吸附塔外部加装有夹套，在吸附塔内增设有至少一组换热管组，换热管组与下封头焊接连接，所述换热管组由换热管组成，所述换热管是由内外套管组成的双层结构，所述内套管上设有翅片，所述换热管组的进液口和换热管的外套管连通，所述换热管组的出液口和换热管的内套管连通，换热管组的进液口和出液口均设在换热管组的底端，所述换热管之间的连接关系为一根换热管的外套管和另一根换热管的内套管连通。
本发明一种吸附塔，其中优选所述换热管组为2-5个，更优选5个，所述换热管组之间串联连通。
本发明一种吸附塔，其中优选所述换热管组由2-8个换热管组成，更优选5或6个换热管组成。
本发明一种吸附塔，其中所述各换热管的长度随换热管组内的液体流动的方向依次递增，各换热管顶端水平高度一致。
本发明一种吸附塔，其中所述换热管之间的间距为换热管直径的2.3～3倍。
本发明一种吸附塔，其中优选所述换热管的内外套管上均设有翅片。
本发明一种吸附塔，其中优选所述内套管上的翅片数为3～6片，更优选4片，外套管上的翅片数为20～36片，更优选24片，所述翅片均沿内外套管圆周均匀分布。
本发明一种吸附塔，其中所述翅片的长度和设有该翅片的换热管的长度一致，所述翅片与所述内套管或外套管接线切平面的夹角为90度，即翅片与内外套管的法线方向相同。
本发明吸附塔的应用，将其用于多晶硅、精细化工或制药生产领域。
本发明一种吸附塔，外部加装有夹套，内部增设有换热管组，换热管组由换热管组成，换热管是由内外套管组成的双层结构，所述内套管上设有轴向翅片，夹套与内部换热管组共同作用，使吸附塔内部温度场均匀，大大提高了吸附剂的吸附效率；换热管组的进液口和出液口均设在换热管组的底端，可以避免换热管由于温度的变化而引起的线性膨胀量给设备筒体造成巨大的内应力，有利于设备安全稳定的运行；换热管组的各换热管的长度随换热管组内的液体流动的方向依次递增，各换热管顶端水平高度一致，充分利用了吸附塔内的空间，最大限度的减小了吸附塔的体积，降低了吸附塔对安装场地的要求。
附图说明
图1为本发明吸附塔的结构示意图；
图2为本发明吸附塔中换热管组的结构示意图；
图3为本发明吸附塔中换热管横向截面结构示意图；
图4为本发明吸附塔A-A横向截面结构示意图。
附图标记说明：1-吸附塔；11-内筒体；2-夹套；3-换热管组；4-换热管；5-换热管组支架；31-进液口；32-出液口；41-第一换热管；42-第二换热管；43-第六换热管；7-外套管；8-内套管；71-外套管翅片；81-内套管翅片；9-气体进口；91-气体出口；10-下封头；12-上封头；13-吸附剂。
具体实施方式
以下结合附图、实施例和试验数据，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
如图1-3所示，本发明吸附塔1，在吸附塔1的内筒体11的外部加装有夹套2，在吸附塔1内设有五组换热管组3，换热管组3之间串联连通；每一组换热管组3由六根换热管4组成，换热管4是由内套管8和外套管7组成的双层结构，内外套管8、7上均设有翅片81、71，内套管8上的翅片81的数量为4片，外套管7上的翅片71的数量为24片，所述翅片均沿内外套管8、7的圆周均匀分布；换热管组3的进液口31一端和导热油进口管线连通，另一端和该组内的换热管的外套管7连通，换热管组3的出液口32一端和导热油出口管线连通，另一端和该组内的换热管的内套管8连通，换热管组3的进液口31和出液口32均设在换热管组3的底端；所述换热管之间的连接关系为一根换热管的外套管7和另一根换热管的内套管8连通，换热管组3中的各换热管4的长度沿换热管组3内的液体流动的方向依次递增，各换热管顶端水平高度一致，换热管之间的间距为换热管直径的2.3～3倍，优选2.5倍。
翅片81、71与内外套管8、7接线切平面方向的夹角为90度，即翅片81、71与内外套管8、7法线方向相同，翅片为矩形，外套管翅片71厚度为3mm，宽度为32mm，长度与设有该翅片的换热管4的长度一致。内套管翅片81厚度为3mm，宽度为16.5mm，长度与设有该翅片的换热管4的长度一致。
如图2所示，本发明中，换热管组也可以是两组、三组或更多，但至少是一组。每组至少由两根换热管组成，也可以是三根或五根。第一个换热管组的进液口31和导热油进口管线连通，换热管组中的换热管内通导热油，导热油自第一换热管41的进液口31进入该换热管的外套管，外套管装满导热油后，导热油进入该换热管的内套管，第一换热管41的内套管和第二换热管42的外套管连通，第一换热管41内套管中的导热油装满之后进入第二换热管42的外套管，依次类推，导热油至第六换热管43的内套管流出进入下一组换热管组，最后一组换热管组的出液口32和导热油出口管线连接。
本发明实施例中，换热管中的内外套管均设有翅片，也可只在内套管上设有翅片，从换热效率上考虑，内外套管均设有翅片为最优方案。
导热油进口管线和导热油出口管线用以向吸附塔内输入导热油和输出从吸附塔中流出的导热油，二者置于吸附塔1的外部。
本发明中，吸附塔1主要由内筒体11、夹套2、和内部换热管组3组成。夹套2位于内筒体11外部，夹套2设有夹套热油进口21和夹套热油出口22，导热油从夹套热油进口21进入夹套2内，从夹套热油出口22流出，导热油在夹套2内循环流动，使吸附塔1内的温度场均匀。
导热油为本领域常用的导热油，如氢化三联苯，也可用蒸汽代替，但用导热油效果更好。
换热管组3位于内筒体11内部，换热管组3与下封头10焊接连接，内筒体11内部设置上下两组换热管组支架5，每组换热管组支架5将每一根换热管四周固定，如图1和图4所示，热管组支架5设有换热管组的中部和上部，用于增强换热管组3的刚度和稳定性。换热管组3由换热管4组成，换热管4同样设在吸附塔1的内筒体11内部，其轴线与内筒体11轴线平行，均匀分布于内筒体11内部。
本发明实施例中，换热管碳钢材料制成。活性碳吸附剂13填充于吸附塔1的内部。
本发明实施例以经过多级冷凝回收的氢气为例，测试本发明吸附塔的吸附效率，氢气的质量浓度为86％，含有少量的乙烯、甲烷和微量的一氧化碳，自吸附塔1的进气口9进入吸附塔，经活性碳吸附剂13吸附后从吸附塔上封头12的出气口91流出，经过吸附净化后的氢气，其质量浓度为99.99999999％。
本发明的吸附塔可用于精细化工领域、制药领域，尤其适用于多晶硅生产领域。
本发明吸附塔，外部加装有夹套，内部增设有换热管组，换热管组由换热管组成，换热管是由内外套管组成的双层结构，所述内外套管均设有长度和换热管长度一致的翅片，夹套与内部换热管组共同作用使换热迅速、吸附塔内部温度场均匀，大大提高了吸附剂的吸附效率；换热管组的进液口和出液口均设在换热管组的底端，可以避免换热管由于温度的变化而引起的线性膨胀量给设备筒体造成巨大的内应力，有利于设备安全稳定的运行；换热管组的各换热管的长度随换热管组内的液体流动的方向依次递增，各换热管顶端水平高度一致，充分利用了吸附塔内的空间，最大限度的减小了吸附塔的体积，降低了吸附塔对安装场地的要求。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种吸附塔，其特征在于：在吸附塔外部加装有夹套(2)，在吸附塔(1)内设有至少一组换热管组(3)，换热管组(3)与下封头(10)焊接连接，换热管组(3)由换热管(4)组成，所述换热管(4)是由内外套管(8、7)组成的双层结构，所述内套管(8)上设有翅片，所述换热管组(3)的进液口(31)和换热管的外套管(7)连通，所述换热管组的出液口(32)和换热管的内套管(8)连通，换热管组的进出液口(31)(32)均设在换热管组(3)的底端，换热管(4)之间的连接关系为一根换热管的外套管(7)和另一根换热管的内套管(8)连通。
2.根据权利要求1所述的吸附塔，其特征在于：所述换热管组(3)为2-5个，换热管组(3)之间串联连通。
3.根据权利要求1或2所述的吸附塔，其特征在于：所述换热管组(3)由2-8根换热管(4)组成。
4.根据权利要求3所述的吸附塔，其特征在于：所述各换热管(4)的长度随换热管组(3)内的液体流动的方向依次递增，各换热管(4)顶端水平高度一致。
5.根据权利要求1所述的吸附塔，其特征在于：所述换热管(4)之间的间距为换热管直径的2.3～3倍。
6.根据权利要求1所述的吸附塔，其特征在于：所述换热管的内外套管(8)(7)上均设有翅片(81)(71)。
7.根据权利要求6所述的吸附塔，其特征在于：所述内套管上的翅片(81)数为3～6片，外套管上的翅片(71)数为20～36片，所述翅片(81)(71)均沿内外套管(8)(7)圆周均匀分布。
8.根据权利要求7所述的吸附塔，其特征在于：所述翅片的长度和设有该翅片的换热管的长度一致。
9.根据权利要求8所述的吸附塔，其特征在于：所述翅片与所述内套管或外套管接线切平面的夹角为90度。
10.权利要求1所述的吸附塔的应用，将其用于多晶硅、精细化工或制药生产领域。
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