CN103120883B - 气体扩散装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于空气处理技术领域，涉及变压吸附装置，尤其是涉及一种气体扩散装置。它解决了气体对分子筛（吸附剂）使用不均匀，寿命短的问题。本气体扩散装置，设置在吸附塔的筒体内侧底部，包括进气管，进气管自下而上设有若干级气体扩散机构，所述的气体扩散机构均与进气管连通且各气体扩散机构的出气量自下而上逐级变小。气体扩散机构包括至少一根与进气管相连通且横向延伸的扩散管，在扩散管的管壁上设有若干出气孔。本发明的优点在于：减小气体对分子筛（吸附剂）的冲击力、均匀分布入口气体使床层分子筛（吸附剂）得到均匀的吸附，从而延长分子筛（吸附剂）的使用寿命及增强吸附效果。

Description

气体扩散装置

技术领域

本发明属于空气处理技术领域，涉及变压吸附装置，尤其是涉及一种气体扩散装置。

背景技术

现代工业中，为了得到高品质、低成本的气体，变压吸附得到了广泛的应用。变压吸附系统采用两塔或两塔以上的吸附床轮流切换工作，吸附材料一般采用分子筛。一般的吸附系统中，主管道直接放置在吸附床层的底部，气体穿过整个床层，最终到达顶部的气体收集器。由于含杂质气体在从床层下到上的过程中，杂质被逐步吸附剂吸附除去，到达上部的气体杂质含很低，分子筛（吸附剂）利用率很低，而下部的分子筛（吸附剂）吸附掉了大量的杂质，导致分子筛（吸附剂）提前老化失效。当用户在更换吸附筒内分子筛或吸附剂时发现，床层顶部的分子筛或吸附剂含杂质量小，但设备供应商为了利益不同意用户重复使用顶部分子筛或吸附剂；而床层底部的分子筛或吸附剂已经失效甚至严重损坏，并因为分子筛或吸附剂损坏严重，经常将底部气体扩散器连带损坏。而且，气流集中吹向一处，也容易造成分子筛的局部过载，使分子筛的利用率较低。

为了解决现有技术存在的问题，人们进行了长期的探索，提出了各种各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种旋流式气体扩散器[申请号：CN201120402201.6]，主要为组成吸附塔的原料气主管道道、塔体、孔板；于原料气管道的端口，或者，于原料气主管道道的端口周围的塔体内壁，以能将原料气主管道道内平行流动的原料气气流改变为进入塔体内腔时旋转流动的原料气气流，设置了旋流组件或旋流叶片，以此形成为吸附塔的旋流器部分；在孔板的外侧，以与孔板保持适当的间距，增设了一块外孔板，并且，在孔板的外侧面上，均与地设置了多个可拧入螺栓的、用于支撑外孔板且能将孔板与外孔板隔开的支撑座，外孔板用螺栓固定在支撑座上，由孔板、外孔板、支撑座、螺栓组成为孔板组部分。

上述方案虽然避免在塔体内腔形成吸附半死区或吸附死区、延长吸附塔使用寿命，提高气体干净或干燥效率，但其扩散面积较小，原料气不能完全得到充分、均匀的利用。另一方面，拆装难度大，操作使用不够方便。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种结构简单合理，能使吸附材料均匀使用，避免形成浪费，大幅延长吸附材料使用寿命的气体扩散装置。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本气体扩散装置，设置在吸附塔的筒体内侧底部，包括主管道，其特征在于，所述的主管道自下而上设有若干级气体扩散机构，所述的气体扩散机构均与主管道连通且各气体扩散机构的出气量自下而上逐级变小。

由于设有若干级气体扩散机构，总扩散面积比现有技术大，还可减小气流对分子筛（吸附剂）的直接冲击力度，延长分子筛（吸附剂）的使用寿命和使用效率；并且减小气体瞬间流速，延长气体和分子筛（吸附剂）的接触时间，增加分子筛（吸附剂）对杂质气体的吸附率。此外，若干级气体扩散机构使整个筒体内分子筛（吸附剂）得到充分、均匀利用。越靠近筒体顶部就是越靠近上部收集器，那么含杂质气体与分子筛（吸附剂）接触的行程越短，由于各气体扩散机构的出气量自下而上逐级变小，则出气量小，那么气体流速减小，吸附效果也会上升，保证了出口洁净气体质量的要求。

作为一种较为优化的技术方案，在上述的气体扩散装置中，所述的气体扩散机构包括至少一根与主管道相连通且横向延伸的扩散管，在扩散管的管壁上设有若干出气孔。这里的扩散管的形状不限于直管，也可以是弯管或螺旋管等不同形状。

进一步地，在上述的气体扩散装置中，所述的各气体扩散机构的扩散管的长度自下而上逐级变短，且各气体扩散机构在主管道的轴向均匀分布。

进一步地，在上述的气体扩散装置中，每一级气体扩散机构包括四根扩散管，且四根扩散管呈十字型分布。这里的扩散管的数量根据需要设置，本发明选用四根扩散管是较为优化的方案。

进一步地，在上述的气体扩散装置中，所述的扩散管由无缝管均匀开设所述出气孔制成。采用无缝管均匀开设所述出气孔便于扩散管的加工。此外，由于相邻两级气体扩散机构的扩散管上均匀开设出气孔，因此上下相邻的两根扩散管之间的气流能够形成对流式，可减小气体瞬间流速，延长气体和分子筛（吸附剂）的接触时间，增加分子筛（吸附剂）对杂质气体的吸附率。

进一步地，在上述的气体扩散装置中，所述的扩散管的外围包覆有至少一层网格压垫层。由于设置了网格压垫层，能充分防止分子筛的泄漏；所述的网格压垫层的网格的大小为60-100目，包覆的层数为2-3层。

进一步地，在上述的气体扩散装置中，所述的扩散管和主管道之间设有支撑机构。

进一步地，在上述的气体扩散装置中，所述的主管道、扩散管和网格压垫层均由不锈钢材料制成。

进一步地，在上述的气体扩散装置中，所述的气体扩散机构的数量为三个，最下一级的气体扩散机构的出气量占总出气量的40%-60%，中间一级的气体扩散机构的出气量占总出气量的20%-40%，最上一级的气体扩散机构的出气量占总出气量的10%-30%。

进一步地，在上述的气体扩散装置中，所述的主管道的下端固定在筒状的定位环上，所述的定位环固定在筒体下端外侧。

与现有的技术相比，本气体扩散装置的优点在于：减小气体对分子筛（吸附剂）的冲击力、均匀分布入口气体使床层分子筛（吸附剂）得到均匀的吸附，从而延长分子筛（吸附剂）的使用寿命及增强吸附效果。

附图说明

图1是本发明提供的使用状态结构示意图。

图2是本发明提供的气体扩散机构结构示意图。

图3是本发明提供的放大的俯视图。

图4是本发明提供的放大的扩散管横截面示意图。

图中，吸附塔1、筒体11、含杂质气体入口11a、洁净气体出口11b、卸料口11c、装料口11d、主管道2、气体扩散机构3、扩散管4、出气孔41、网格压垫层42、定位环5、分子筛6、上部收集器7、支撑机构8、支撑杆80。

具体实施方式

如图1-3所示，本气体扩散装置设置在吸附塔1的筒体11内侧底部。吸附塔1包括筒体11，在筒体11内装有分子筛6（吸附剂）。在筒体11的底部设有含杂质气体入口11a，顶部设有洁净气体出口11b。在筒体11的下部设有卸料口11c，上部设有装料口11d。本发明设置在含杂质气体入口11a，在洁净气体出口11b装有上部收集器7。

本发明包括主管道2，主管道2自下而上设有若干级气体扩散机构3，气体扩散机构3均与主管道2连通且各气体扩散机构3的出气量自下而上逐级变小。因此，本发明将所需吸附的气体分布在筒体11竖直方向多个位置，而不是单一分布在筒体11内分子筛6（吸附剂）的底部，可使整个筒体11内分子筛6得到充分、均匀利用。主管道2的下端固定在筒状的定位环5上，所述的定位环5固定在筒体11下端外侧。

由于设有若干级气体扩散机构3，总扩散面积比现有技术大，还可减小气流对分子筛6（吸附剂）的直接冲击力度，延长分子筛6（吸附剂）的使用寿命和使用效率；并且减小气体瞬间流速，延长气体和分子筛6（吸附剂）的接触时间，增加分子筛6（吸附剂）对杂质气体的吸附率。此外，若干级气体扩散机构3使整个筒体11内分子筛6得到充分、均匀利用。越靠近筒体11顶部就是越靠近上部收集器7，那么含杂质气体与分子筛6（吸附剂）接触的行程越短，由于各气体扩散机构3的出气量自下而上逐级变小，则出气量小，那么气体流速减小，吸附效果也会上升，保证了出口洁净气体质量的要求。

本实施例中，气体扩散机构3包括至少一根与主管道2相连通且横向延伸的扩散管4，在扩散管4的管壁上设有若干出气孔41。扩散管4由无缝管均匀开设所述出气孔41制成。采用无缝管均匀开设所述出气孔41便于扩散管4的加工。此外，由于相邻两级气体扩散机构3的扩散管4上均匀开设出气孔41，因此上下相邻的两根扩散管4之间的气流能够形成对流式，可减小气体瞬间流速，延长气体和分子筛（吸附剂）的接触时间，增加分子筛（吸附剂）对杂质气体的吸附率。各气体扩散机构3的扩散管4的长度自下而上逐级变短，且各气体扩散机构3在主管道2的轴向均匀分布。每一级气体扩散机构3包括四根扩散管4，且四根扩散管4呈十字型分布。扩散管4和主管道2之间设有支撑机构8。如图3所示，该支撑机构8包括支撑杆80，该支撑杆80的上端与扩散管4固连，支撑杆80的下端与主管道2固连。

如图4所示，扩散管4的外围包覆有至少一层网格压垫层42。网格压垫层42的网格的大小为60-100目，包覆的层数为2-3层，多层压垫能充分防止分子筛的泄漏。主管道2、扩散管3和网格压垫层42均由不锈钢材料制成。

本实施例中，气体扩散机构3的数量为三个，最下一级的气体扩散机构3的出气量占总出气量的40%-60%，中间一级的气体扩散机构3的出气量占总出气量的20%-40%，最上一级的气体扩散机构3的出气量占总出气量的10%-30%。较为优选的方案：最下一级的气体扩散机构3的出气量占总出气量的50%，中间一级的气体扩散机构3的出气量占总出气量的30%，最上一级的气体扩散机构3的出气量占总出气量的20%

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了吸附塔1、筒体11、含杂质气体入口11a、清洁气体出口11b、卸料口11c、装料口11d、主管道2、气体扩散机构3、扩散管4、出气孔41、网格压垫层42、定位环5、分子筛6、上部收集器7、支撑机构8、支撑杆80等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (8)

1.一种气体扩散装置，设置在吸附塔(1)的筒体(11)内侧底部，包括主管道(2)，其特征在于，所述的主管道(2)自下而上设有若干级气体扩散机构(3)，所述的气体扩散机构(3)均与主管道(2)连通且各气体扩散机构(3)的出气量自下而上逐级变小；所述的气体扩散机构(3)包括至少一根与主管道(2)相连通且横向延伸的扩散管(4)，在扩散管(4)的管壁上设有若干出气孔(41)；所述的各气体扩散机构(3)的扩散管(4)的长度自下而上逐级变短，且各气体扩散机构(3)在主管道(2)的轴向均匀分布。

2.根据权利要求1所述的气体扩散装置，其特征在于，每一级气体扩散机构(3)包括四根扩散管(4)，且四根扩散管(4)呈十字型分布。

3.根据权利要求2所述的气体扩散装置，其特征在于，所述的扩散管(4)由无缝管均匀开设所述出气孔(41)制成。

4.根据权利要求1或2或3所述的气体扩散装置，其特征在于，所述的扩散管(4)的外围包覆有2-3层网格压垫层(42)；所述的网格压垫层(42)的网格的大小为60-100目。

5.根据权利要求4所述的气体扩散装置，其特征在于，所述的扩散管(4)和主管道(2)之间设有支撑机构(8)。

6.根据权利要求4所述的气体扩散装置，其特征在于，所述的主管道(2)、扩散管和网格压垫层(42)均由不锈钢材料制成。

7.根据权利要求1所述的气体扩散装置，其特征在于，所述的气体扩散机构(3)的数量为三个，最下一级的气体扩散机构(3)的出气量占总出气量的40％-60％，中间一级的气体扩散机构(3)的出气量占总出气量的20％-40％，最上一级的气体扩散机构(3)的出气量占总出气量的10％-30％。

8.根据权利要求1所述的气体扩散装置，其特征在于，所述 的主管道(2)的下端固定在筒状的定位环(5)上，所述的定位环(5)固定在筒体(11)下端外侧。