CN102698562A - 一种吸附塔 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种吸附塔，其包括具有进气口和出气口的塔体、分别设置在塔体内靠近进气口和出气口位置的第一多孔板和第二多孔板、分别设置在第一多孔板和第二多孔板上的第一滤网和第二滤网、设置在第一多孔板和第二多孔板之间的分子筛床，所述的吸附塔还包括设置在进气口与第一多孔板之间用于将气流导向塔体底部四周的导流板、设置在分子筛床上方用于向下压紧分子筛床的气缸压紧装置。本发明的吸附塔一方面采用安装在塔体内靠近进气口与出气口的导流板，实现了气流分布均匀；另一方面采用气缸压紧装置，防止分子筛床内的气体松动或下沉。此外，本发明结构简单，成本较低。

Description

一种吸附塔

技术领域

本发明属于气体制造技术领域，具体涉及一种气体制取用的吸附塔。

背景技术

现代工业中，吸附塔对气体进行吸附分离的技术广泛应用于石油化工、医药冶金、电子等行业，如气体分离、干燥及空气净化、废水处理、制氧制氮等。吸附塔中吸附材料一般采用分子筛，分子筛对混合气体原料中的某一种或几种组分具有吸附作用，当气体通过吸附塔时，一种或几种组分被吸附，其他组分则流出被分离，达到分离效果。

如图1所示，现有的气体制取用的吸附塔一般包括具有进气口(10′)和出气口(11′)的塔体(1′)、分别设置塔体(1′)内靠近进气口(10′)和出气口(11′)位置的两块多孔板(2′)、铺设在多孔板(2′)上的滤网(3′)、压设在滤网(3′)上的压条(4′)、用于固定多孔板(2′)、滤网(3′)和压条(4′)的螺栓(5′)以及设置在两块多孔板(2′)之间的分子筛床(6′)，其中多孔板(2′)一般为平板式，进气口(10′)较小，进气气流从进气口(10′)流入塔体(1′)后直冲多孔板(2′)进入分子筛床(6′)，气流扩散面积较小，气流不能均匀分开，因此存在气流在吸附塔分布不均，造成吸附塔内分子筛利用不充分，局部气流流速偏高，容易造成分子筛颗粒的粉化，降低了分子筛的使用寿命。同时，气流集中吹向一处，容易造成分子筛局部过载，使分子筛的利用率降低。同时采用平板式多孔板结构，吸附塔底部不能装填分子筛的空间部分大大增加（俗称死空间），降低了吸附塔容积的有效利用率，由于这部分空间的增加，造成再生时被排放的气体量增加，造成了压缩气体的损失。

上述结构的吸附塔，经过较长时间的运行后，碳分子筛床层或多或少会存在磨损和下沉现象，分子筛层松动后，容易产生气体“沟流”，同时吸附剂因松动发生窜动和粉化，降低了吸附装置的吸附效率，严重影响了整个吸附工艺过程，所谓沟流现象是指气体通过床层时形成短路，大量气体没有能与分子筛接触即穿过沟道上升，发生沟流现象后，分子筛层气流密度不均匀且相接触不良，不利于气气流之间的传热、传质和化学反应，同时由于部分分子筛不能正常工作，处于该层的颗粒不能悬浮在气流中，工艺过程严重恶化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种改进的的吸附塔。

为解决以上技术问题，本发明采取如下技术方案：

一种吸附塔，其包括具有进气口和出气口的塔体、分别设置在塔体内靠近进气口和出气口位置的第一多孔板和第二多孔板、分别设置在第一多孔板和第二多孔板上的第一滤网和第二滤网、设置在第一多孔板和第二多孔板之间的分子筛床，所述的吸附塔还包括设置在进气口与第一多孔板之间用于将气流导向塔体底部四周的导流板、设置在分子筛床上方用于向下压紧分子筛床的气缸压紧装置。

根据本发明的一个具体方面，塔体包括塔身和设置在塔身顶部的塔颈，出气口设置在塔颈的一侧，吸附塔还包括设置在塔颈顶部的法兰和法兰盖，气缸压紧装置通过法兰和法兰盖固定在塔颈上。

进一步地，气缸压紧装置包括设置在法兰盖中心处且活塞杆竖直向下伸入塔颈内的气缸、与活塞杆的下端固定连接的压块组件，第二多孔板、第二滤网上均具有供压块组件穿过的避让孔。根据一个优选方面，所述压块组件包括椰垫、分别设置在椰垫上下端部的上压紧板和下压紧板以及用于将上压紧板和下压紧板与椰垫固定的螺纹连接件，其中气缸的活塞杆与上压紧板固定连接。进一步优选地，气缸压紧装置还包括设置在塔颈内且沿竖直方向延伸穿过避让孔的导向管，压块组件位于导向管内，且能够沿着导向管的延伸方向运动。更优选地，更优地，第二多孔板、第二滤网均为球冠形，避让孔位于第二多孔板和第二滤网的顶部，第二多孔板开口朝下的焊接在塔体的内壁上，导向管的下端部焊接在避让孔的内壁上。

进一步优选地，在导向管的上端部与塔颈的内壁之间设有密封挡板，提高塔颈处的密封性能。

根据本发明的又一具体方面，吸附塔还包括别压设在第一滤网上的第一压条、用于将第一多孔板、第一滤网以及第一压条相对固定的第一固定连接件、压设在第二滤网上的第二压条、用于将第二多孔板、第二滤网以及第二压条相对固定的第二固定连接件。

根据本发明，第一多孔板和第一滤网优选均为球冠形，且第一多孔板开口朝上的焊接在塔体的内壁上。第二多孔板、第二滤网也优选均为球冠形，且第二多孔板开口朝下的焊接在塔体的内壁上。如此，可以在不改变塔体积的情况下，增大塔体内用于装填分子筛的空间。

由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明的吸附塔一方面采用安装在塔体内靠近进气口与出气口的导流板，实现了气流分布均匀，从而保证了气体在整个吸附塔横截面上的均匀性，有效的避免了分子筛床因气流集中从而粉化的问题；另一方面采用气缸压紧装置，防止分子筛床内的气体松动或下沉，能在高强度、高压差特殊工况下得长期稳定工作，进一步减小了沟流现象的发生，提高吸附后气体的纯度和产量，且易操作。此外，本发明结构简单，成本较低。

附图说明

下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步详细的说明：

图1为根据本发明的吸附塔现有技术的结构示意图；

图2为根据本发明的吸附塔改进后的结构示意图；

图3为根据本发明的吸附塔部分结构放大图示意图；

图4为根据本发明的导流板仰视放大图示意图；

其中：1,1′、塔体；10,10′、进气口；11,11′、出气口；12、塔身；13、塔颈；2、第一多孔板；3、第二多孔板；4、第一滤网；5、第二滤网；6,6′、分子筛床；7、导流板；8、气缸压紧装置；80、气缸；800、活塞杆；81、压块组件；810、椰垫；811、上压紧板；812、下压紧板；813、连接件；82、导向管；9、法兰；14、法兰盖；15、避让孔；16、密封挡板；17a、第一压条；17b、第二压条；18a、第一固定件；18b、第二固定件；19、法兰垫片； 2′、多孔板；3′、滤网；4′、压条；5′、螺栓。

具体实施方式

如图2至图4所示，按照本实施例的吸附塔，其包括具有进气口10和出气口11的塔体1、分别设置在塔体1内靠近进气口10和出气口11位置的第一多孔板2和第二多孔板3、分别设置在第一多孔板2和第二多孔板3上的第一滤网4和第二滤网5、设置在第一多孔板2和第二多孔板3之间的分子筛床6，吸附塔还包括设置在进气口10与第一多孔板2之间用于将气流导向塔体1底部四周的导流板7以及设置在分子筛床6上方用于向下压紧分子筛床6的气缸压紧装置8。下面对上述各组成部分进行详细的说明。

本例中，塔体1包括塔身12和设置在塔身12顶部的塔颈13，出气口11设置在塔颈13的一侧，在塔颈13顶部设有法兰9和法兰盖14，气缸压紧装置8则通过法兰9和法兰盖14固定在塔颈13上。气缸压紧装置8包括设置在法兰盖14中心处且活塞杆800竖直向下伸入塔颈13内的气缸80和与活塞杆800的下端固定连接的压块组件81。压块组件81具体包括椰垫810、分别设置在椰垫810上下端部的上压紧板811和下压紧板812以及用于将上压紧板811和下压紧板812与椰垫810固定的螺纹连接件813，其中气缸80的活塞杆800与上压紧板811固定连接。第二多孔板3、第二滤网5上均具有供压块组件81穿过的避让孔15；气缸压紧装置8还包括设置在塔颈13内沿竖直方向延伸的导向管82，压块组件81位于导向管82内，且能够沿着导向管82的延伸方向运动，第二多孔板3、第二滤网5均为球冠形，避让孔15位于第二多孔板3和第二滤网5的顶部，第二多孔板3开口朝下的焊接在塔体1的内壁上，导向管82的下端部焊接在避让孔15的内壁上，同时在导向管82的上端部与塔颈13的内壁之间设有密封挡板16以及在法兰9和法兰盖14之间设有法兰垫片19，进一步提高了塔颈处的密封性能。

如图2和4所示，导流板7由一圆形平板和四个支脚构成，圆形平板对应位于在进气口10的正上方，气体从进气口10进入塔体后，不直接向上流动，而是受到圆形平板的阻挡往四周流动。如此，气流分布更加均匀，有利于保证气体在整个吸附塔横截面上的均匀性。

本例中，吸附塔还包括别压设在第一滤网4上的第一压条17a、用于将第一多孔板2、第一滤网4以及第一压条17a相对固定的第一固定连接件18a、压设在第二滤网5上的第二压条17b、用于将第二多孔板3、第二滤网5以及第二压条17b相对固定的第二固定连接件18b, 其中第一多孔板2和第一滤网4均为球冠形，且第一多孔板2开口朝上的焊接在塔体1的内壁上，利用第一多孔板2和第一滤网4以及第二多孔板3、第二滤网5均为球冠形，且开口相对，从而增大分子筛床6的筛分区域，因此，解决了气流在吸附塔造成吸附塔内分子筛床6利用不充分，容易造成分子筛床6颗粒的粉化问题。

本实施例的吸附塔工作时，气体原料通过进气口10进入塔体1内部，利用导流板7的分散导流作用，使气体进入分子筛6之前，气流速度降低并且充分扩散到吸附塔底部四周，并均匀的经过第一多孔板2和第一滤网4进入分子筛床6，气体原料在第一滤网4处进行第一次过滤，然后再进入填充了分子筛床6的塔体1的中部，由分子筛床6对混合气体的某一种或几种组分具有吸附作用，吸附作用完成后，气体通过上部的第二多孔板3和第二滤网5汇集到出气口11流出吸附塔，气体完成吸附净化。当吸附塔工作时间太长，塔体1内分子筛床6发生松动或下沉时，可利用气缸压紧装置8的活塞杆800推动压块组件81向下运动以压紧分子筛床6层，保证了分子筛床6层不松动，从而防止了分子筛床6层的粉化现象，提高了吸附效率。

综上所述，本发明的吸附塔一方面采用安装在塔体内靠近进气口与出气口的导流板，实现了气流分布均匀，从而保证了气体在整个吸附塔横截面上的均匀性，有效的避免了分子筛床因气流集中从而粉化的问题；另一方面采用气缸压紧装置，防止分子筛床内的气体松动或下沉，能在高强度、高压差特殊工况下得长期稳定工作，进一步减小了沟流现象的发生，提高吸附后气体的纯度和产量，同时本发明将设置在进气口与出气口的多孔板和滤网的形状变为球冠形，减小了吸附塔底部不能装填分子筛的部分空间，面积为传统型吸附塔底结构的流通面积4倍以上，从而保证了气体在整个吸附塔横截面上的均匀性，有效的避免了分子筛因气流集中从而粉化的问题。提高气体分离系数5~12%，吸附剂利用率达到98.5%以上，由于单位容积内吸附剂利用率的提高，同一产气量下能提高产品纯度，同一纯度下提高吸附塔的产气量。在单位设计产能要求下，降低了设备设计规格、动力消耗、节约电能，降低了投资成本等。

以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种吸附塔，包括具有进气口（10）和出气口（11）的塔体（1）、分别设置在所述塔体（1）内靠近所述进气口（10）和出气口（11）位置的第一多孔板（2）和第二多孔板（3）、分别设置在所述第一多孔板（2）和第二多孔板（3）上的第一滤网（4）和第二滤网（5）、设置在所述第一多孔板（2）和第二多孔板（3）之间的分子筛床（6），其特征在于：所述的吸附塔还包括设置在所述进气口（10）与所述第一多孔板（2）之间用于将气流导向所述塔体（1）底部四周的导流板（7）、设置在所述分子筛床（6）上方用于向下压紧所述分子筛床（6）的气缸压紧装置（8）。

2.根据权利要求1所述的吸附塔，其特征在于：所述的塔体（1）包括塔身（12）和设置在所述塔身（12）顶部的塔颈（13），所述的出气口（11）设置在所述塔颈（13）的一侧，所述的吸附塔还包括设置在所述塔颈（13）顶部的法兰（9）和法兰盖（14），所述的气缸压紧装置（8）通过所述法兰（9）和法兰盖（14）固定在所述塔颈（13）上。

3.根据权利要求2所述的吸附塔，其特征在于：所述的气缸压紧装置（8）包括设置在所述法兰盖（14）中心处且活塞杆（800）竖直向下伸入所述塔颈（13）内的气缸（80）、与所述的活塞杆（800）的下端固定连接的压块组件（81），所述第二多孔板（3）、第二滤网（5）上均具有供所述压块组件（81）穿过的避让孔（15）。

4.根据权利要求3所述的吸附塔，其特征在于：所述压块组件（81）包括椰垫（810）、分别设置在所述椰垫（810）上下端部的上压紧板（811）和下压紧板（812）以及用于将所述上压紧板（811）和下压紧板（812）与所述椰垫（810）固定的螺纹连接件（813），所述的气缸（80）的活塞杆（800）与所述的上压紧板（811）固定连接。

5.根据权利要求3或4所述的吸附塔，其特征在于：所述的气缸压紧装置（8）还包括设置在所述塔颈（13）内且沿竖直方向延伸穿过所述避让孔（15）的导向管（82），所述压块组件（81）位于所述导向管（82）内，且能够沿着所述导向管（82）的延伸方向运动。

6.根据权利要求5所述的吸附塔，其特征在于：所述的第二多孔板（3）、第二滤网(5)均为球冠形，所述的避让孔（15）位于所述的第二多孔板（3）和第二滤网(5)的顶部，所述的第二多孔板（3）开口朝下的焊接在所述塔体（1）的内壁上，所述的导向管（82）的下端部焊接在所述避让孔（15）的内壁上。

7.根据权利要求6所述的吸附塔，其特征在于：在所述导向管（82）的上端部与所述的塔颈（13）的内壁之间设有密封挡板（16）。

8.根据权利要求1所述的吸附塔，其特征在于：所述的吸附塔还包括压设在所述第一滤网（4）上的第一压条（17a）、用于将所述第一多孔板（2）、第一滤网（4）以及第一压条（17a）相对固定的第一固定连接件（18a）、压设在所述第二滤网（5）上的第二压条（17b）、用于将所述第二多孔板（3）、第二滤网（5）以及第二压条（17b）相对固定的第二固定连接件（18b）。

9.根据权利要求1所述的吸附塔，其特征在于：所述的第一多孔板（2）和所述第一滤网（4）均为球冠形，且所述第一多孔板（2）开口朝上的焊接在所述塔体（1）的内壁上。

10.根据权利要求1或9所述的吸附塔，其特征在于：所述的第二多孔板（3）、第二滤网(5)均为球冠形，且所述第二多孔板（3）开口朝下的焊接在所述塔体（1）的内壁上。

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