CN105136922A - 一种吸附剂性能动态检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供实验室研究一种吸附剂性能的动态实验装置。本发明可进行不同吸附剂在通过改变气体浓度、气体流速、吸附温度、吸附层高度等条件来测试动态下吸附剂性能，对吸附剂的吸附、解吸过程中产生的热量进行测试，提供实验室吸附剂动态性能测试吸附、解吸一体化实验检测的装置，减少实验装置复杂、投资大、安全性差等问题。本发明意在提供一种装置结构简单、操作便捷、成本低，数据准确装置，更为普及的运用到更多的实验测试中。

Description

一种吸附剂性能动态检测装置

技术领域

本发明属于吸附剂性能动态检测领域，具体涉及一种实验室研究吸附剂在动态情况下对有机废气吸附、解吸性能的检测装置。

背景技术

原油从开采到炼油厂加工，以及成品油从炼油厂的产出到最终用户消费，通常要经历若干储存、装卸过程。在这些过程中，由于温度、气压、盛装油品容器的气液相体积变化等因素影响，有一部分油气会挥发进入大气，造成油气的损耗，带来了巨大的经济损失、环境污染、潜在危险等问题。国外在70年代初期建立了油气回收行业，我国也随之进行油气回收工作的探索，结合我国油气回收的现状和加油站的具体情况，吸附法成为一种适合我国国情的应当重点研究的方法。

吸附法油气回收是利用空气、油气混合气各组分与吸附剂之间结合力的强弱，使混合气分离出来。吸附法对于油气回收重点是新型吸附剂的研发，近些年来由于技术创新、配方优化、改性方案等运用，市场上的吸附剂由传统的性能单一的活性炭、活性炭纤维、硅胶等发展到如今的疏水硅胶、活性氧化铝、疏水分子筛沸石等。

根据本发明技术特点检索了国内外数据库，发现有关吸附剂动态检测装置的报道和专利比较少。现有实验室检测装置多只能对吸附剂静态吸附性能检测，少量动态检测装置也存在不足如：实验过程中并没有对吸附剂吸附热以及解吸热进行测试；实验装置分为吸附、解吸两个装置，实验过程易造成实验数据误差，无法形成吸附、解吸动态测试一体化。例如，中国专利CN203894209U只能对吸附剂动态吸附性能进行检测，无法进行解吸测试；中国专利CN202562896U无法对吸附过程中产生的吸附热以及解吸热进行测试。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、操作便捷、测试数据准确便于实验室研究吸附剂性能的动态实验装置，解决吸附剂在不同条件下吸附性能的测试，通过改变吸附质种类、气体浓度、气体流速、吸附温度等条件来测试吸附剂动态性能，主要对于吸附剂吸附、解吸一体化动态性能以及过程中产生的热量的测试，进而对吸附剂动态性能进行评估。

本发明采用的技术方案：

1)所述一种吸附剂性能动态检测装置为气体蒸气发生器、吸附剂吸附柱、真空系统三大部分组成，彼此通过管线阀门连接控制。所述气体蒸气发生器由高纯氮气发生器、气体蒸气发生装置、缓冲瓶、水浴锅、气相色谱分析仪、质量流量计以及相应管线组成；所述吸附剂吸附柱为实验装置的主体部分，由吸附柱、温度传感器、多路温度测试仪、气相色谱分析仪、压力表以及管线组成；所述真空系统由循环水式真空泵以及管线组成，吸附阶段结束之后，使吸附在吸附剂上蒸气在负压情况下解吸出来，完成整个动态实验过程。

进一步，所述气体蒸气发生器主要通过鼓泡法产生气体蒸气，所述气体蒸气为缓冲瓶内气体与空气混合，产生所需要的模拟蒸气。

进一步，所述气相色谱分析仪对进入吸附柱前气体取样进行浓度检测，气体经过流量计通过阀门进入吸附柱。

进一步，所述多路温度测试仪在吸附阶段分别在吸附柱轴线0、1/5、2/5、3/5、4/5、1处布置六个测温点，通过温度传感器将各测温点的温度传输到计算机上，进行记录分析。

进一步，所述吸附柱当被气体穿透后，质量流量计测试穿透气体流量大小，气相色谱分析仪通过取样气体进行浓度检测。

进一步，所述U型管压力计对吸附柱吸附过程压差进行测试，并记录压差变化情况。

进一步，所述循环水式真空泵对吸附柱吸附饱和气体进行抽真空负压解吸。

进一步，所述多路温度测试仪在解吸过程中，分别在吸附柱轴线0、1/5、2/5、3/5、4/5、1处布置六个测温点，通过温度传感器将各测温点的温度传输到计算机上，进行记录分析。

2)所述的一种吸附剂性能动态检测装置测试方法为：

(1)吸附柱轴线方向分别在0、1/5、2/5、3/5、4/5、1处布置六个测温点，称取处理后的吸附剂300g放入吸附柱中，温度传感器与吸附柱连接线通过预留孔进入；调节高纯氮气发生器，阀门K1、K2、K3、K6、K7开启，对整个装置进行气密性检测，持续3～5分钟，随后关闭高纯氮气发生器。

(2)打开阀门K4添加吸附质(每隔15～20分钟对吸附质进行补充，保证实验蒸气浓度保持不变)，添加完后关闭阀门K4；高纯氮气发生器开启，水浴锅控制进气试验温度保持在某一温度下，保证吸附热测试过程中数据的准确，调整吸附质流量直至质量流量计流量在0.5±0.1L/min左右。

(3)多路温度测试仪对吸附柱温度变化进行测定，每隔5s取一组吸附柱温度点数据，进一步气相色谱分析仪GC检测气体的浓度(吸附柱前气体浓度打开阀门K5进行抽样测试，吸附柱穿透气体浓度打开阀门K8进行抽样测试，前者每隔10min测试一次，后者吸附质穿透前每隔5min测试一次，吸附质穿透后每隔2min测试一次)，当蒸气完全穿透吸附柱时，色谱分析仪GC检测气体浓度以及U型管压力计压差都保持在某一稳定状态，此时可以停止吸附阶段试验。

(4)解吸阶段进行时，首先关闭阀门K6、K7，阀门K9开启，进而启动循环水式真空泵进行抽真空解吸，同时进行吸附柱解吸温度测试，每隔5s取一组数据，温度传感器将各测温点的温度传输到计算机，当温度保持某一稳定状态时，再保持一段时间关闭循环水式真空泵，解吸完毕，保存数据。

本发明的优点：

(1)本发明的检测装置采用动态吸附分析形式，对吸附剂性能检测过程中吸附、解吸过程进行一体化动态测试，更符合实际工况下的情况。

(2)所采用的气体蒸气发生装置通过开启阀门对吸附质补充，保证实验阶段模拟蒸气浓度的稳定。

(3)增加多路温度测试仪器，可对吸附柱中的吸附剂在吸附、解吸过程中产生的吸附热进行测试，了解其导热性能，研发传热性能优良的吸附剂，以便今后工业上大规模投入的实际需要。

(4)实验装置结构简单、操作便捷、成本低，数据准确可靠等优点，解决了传统实验室对吸附剂动态性能测试装置工艺复杂、投资大等问题。

附图说明

图1吸附剂动态检测装置结构图

图中，K1～K13：阀门；F1～F2：质量流量计；GC：气相色谱分析仪；1、高纯氮气发生器；2、气体蒸气发生装置；3、缓冲瓶；4、水浴锅；5、温度传感器；6、多路温度测试仪；7、吸附柱；8、循环水式真空泵；9、U型管压力计

具体实施方式

当需要模拟吸附剂在工业环境下的吸附性能时，采用本装置对吸附性性能进行测试，针对其动态下吸附性能进行检测。

1)参照图1一种吸附剂性能动态检测装置，实验装置图中阀门K1～K12为标号不同的阀门，F1～F2为标号不同的质量流量计，其中各阀门、质量流量计均为型号、功能相同的仪器，标号不同为更好的对实验装置进行描述，吸附柱连接多路温度测试仪为温度传感器连接线，虚线部位为气体浓度测试的气相色谱分析仪GC，并不是如图1直接进行连接，其余为输气管线。实验装置分为吸附测试与脱附测试两大部分，由气体蒸气发生器、吸附剂吸附柱以及真空系统三部分组成。

进一步，所述气体蒸气发生器由高纯氮气发生器1通过阀门K1进入气体蒸气发生器2，通过鼓泡法产生气体蒸气。

进一步，所述气体蒸气通过阀门K3与阀门K2的氮气在右边的缓冲瓶3混合，缓冲瓶3内气体与空气混合，产生所需要条件下的模拟蒸气。

进一步，所述气相色谱分析仪GC通过阀门K5取气送入气体浓度检测，缓冲瓶3气体经过流量计F1通过阀门K6进入吸附柱7。

进一步，所述温度多路测试仪6分别在吸附柱7轴线0、1/5、2/5、3/5、4/5、1处布置六个测温点，通过温度传感器5将各测温点的温度传输到计算机上，进行记录分析，对吸附热进行测试。

进一步，所述吸附柱7当被气体穿透后，质量流量计F2测试穿透气体流量大小，打开阀门K8对穿透气体取样送入气相色谱分析仪GC进行气体浓度检测。

进一步，U型管压力计对吸附柱7进出压差进行测试，测试压差变化情况；关闭阀门K6、K7，开启阀门K9，阀门K10对气体进行取样测试。

进一步，循环水式真空泵8对吸附柱7吸附饱和气体进行抽真空负压解吸。

进一步，所述多路温度测试仪6分别在吸附柱7轴线0、1/5、2/5、3/5、4/5、1处布置六个测温点，通过温度传感器5将各测温点的温度传输到计算机上，进行记录分析，对解吸热进行测试。

2)所述一种实验室吸附剂性能动态测试装置测试方法为：

(1)吸附柱7轴线方向分别在0、1/5、2/5、3/5、4/5、1处布置六个测温点，称取处理后的吸附剂300g放入吸附柱7中，温度传感器5与吸附柱7连接线通过预留孔进入；调节高纯氮气发生器1，阀门K1、K2、K3、K6、K7开启，对整个装置进行气密性检测，持续3～5分钟，随后关闭高纯氮气发生器1。

(2)打开阀门K4添加吸附质(每隔15～20分钟对吸附质进行补充，保证浓度保持不变)，添加完后关闭阀门K4；高纯氮气发生器1开启，水浴锅4控制进气试验温度保持在某一温度下，保证吸附热测试过程中数据的准确，调整吸附质流量直至质量流量计F1流量在0.5±0.1L/min左右。

(3)多路温度测试仪6对吸附热进行测定，每隔5s取一组吸附柱温度点数据，进一步色谱分析仪GC检测气体的浓度(吸附柱7前气体浓度打开阀门K5进行抽样测试，吸附柱穿透气体浓度打开阀门K8进行抽样测试，前者每隔10min测试一次，后者吸附质穿透前每隔5min测试一次，吸附质穿透后每隔2min测试一次)，蒸气开始穿透吸附柱7，当蒸气完全穿透吸附柱7时，色谱分析仪GC检测气体浓度以及U型管压力计9压差都保持在某一稳定状态，此时可以停止吸附阶段试验。

(4)解吸阶段进行时，首先关闭阀门K6、K7，阀门K9开启，进而启动循环水式真空泵8进行抽真空解吸，同时进行解吸热测试，每隔5s取一组数据，温度传感器5将各测温点的温度传输到计算机，当温度保持某一稳定状态时，再保持一段时间关闭循环水式真空泵，解吸完毕，保存数据。

Claims (6)

1.一种吸附剂性能动态检测装置，其特征在于:包括检测装置中气体蒸气发生器、吸附剂吸附柱和真空系统，气体蒸气发生器包含高纯氮气发生器(1)、缓冲瓶(3)和气体蒸气发生装置(2)，吸附剂吸附柱包含吸附柱(7)、温度传感器(5)、多路温度测试仪(6)，真空系统包含循环水式真空泵(8)解吸一体化装置连接方式。

2.根据权利要求1所述一种吸附剂性能动态检测装置，其特征在于气体蒸气发生器阶段高纯氮气发生器(1)通过流量、压力采用鼓泡法在缓冲瓶(3)产生不同实验条件的模拟蒸气，模拟蒸气流量一般控制在0.5±0.1L/min。

3.根据权利要求1所述一种吸附剂性能动态检测装置，其特征在于气体蒸气发生装置(2)通过开启阀门K4对吸附质补充，保证实验阶段模拟蒸气浓度的稳定。

4.根据权利要求1所述一种吸附剂性能动态检测装置，其特征在于吸附柱(7)轴线方向0、1/5、2/5、3/5、4/5、1处设置测温点，设置距离在通过温度传感器(5)把温度信号传输到多路温度测试仪(6)。

5.根据权利要求4所述一种吸附剂性能动态检测装置，其特征在于多路温度测试仪(6)可仅通过装置阀门K6、K7、K9的开、闭，转换对吸附柱(7)内部的吸附、解吸阶段温度进行测试。

6.根据权利要求1所述一种吸附剂性能动态检测装置，其特征在于真空系统阶段循环水式真空泵(8)通过阀门K9与吸附阶段连接方式，可使整个装置进行吸附剂动态条件下吸附、脱附一体化实验，操作简便，实验数据准确。