CN106621583B - 一种气体干法净化旋流吸附耦合设备 - Google Patents

一种气体干法净化旋流吸附耦合设备 Download PDF

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Abstract

本发明为一种气体干法净化旋流吸附耦合设备，包括旋风分离器，旋风分离器的侧壁顶部设有蜗壳式的待分离气体入口，气体干法净化旋流吸附耦合设备还包括与旋风分离器连通设置、且能对待分离气体进行杂质分离的吸附剂移动床，吸附剂移动床的侧壁上、且位于待分离气体入口的上方设置有分离后气体出口；吸附剂移动床上连通有吸附剂再生结构，吸附剂再生结构上设置有杂质气体出口。该设备将气固旋流分离和杂质气体吸附分离耦合在一起，同器同时进行，简化了工艺流程，减少了能量损耗，适应范围广。

Description

一种气体干法净化旋流吸附耦合设备
技术领域
本发明涉及气体净化技术领域，尤其涉及一种气体干法净化旋流吸附耦合设备。
背景技术
气体净化除杂技术按照被处理气体的温度高低可分为高温(hot gas)(>300℃)、中温(warm gas)和低温气体(cold gas)(<100℃)净化三个层次。温度越高，对净化设备性能、材质等方面的要求也就越高，高温气体净化除杂是当今世界气体净化技术攻关的难点。
天然气储量丰富，清洁无污染，便于输送，是当今能源发展的重点。然而开采出的天然气中含有大量的固体颗粒、液态水、H2S和CO2等杂质。固体颗粒在管输过程中会磨损管道和增压机叶片，尤其是粒径在10μm以上的颗粒对增压机叶片的磨损十分严重，而且容易在管道及其节点处堆积造成管道和阀门的堵塞，严重影响天然气的输送和管道维护。天然气中的杂质气体，主要包括H2S和CO2等酸性有毒有害气体，部分气田中H2S和CO2含量可以占到50％，有的甚至达到70％，它们在管输中将造成额外的动力损耗；另外酸性气体溶于水中形成的酸液则会腐蚀管道、增压机叶片和阀门等部件；若天然气不经处理直接用于燃烧供能，一方面其热值可能无法达标，另一方面其所产生的有毒废气也会对人体和环境造成严重危害。因此在输送和使用前必须对天然气进行净化处理。现有天然气净化处理一般先通过多管式旋风分离器进行颗粒状固液杂质的脱除，继而经过脱硫脱碳吸收塔，利用醇胺等单一或复配溶剂吸收脱除其中的酸性气体，最后再经过脱水吸收塔脱除其中的水分。天然气净化为常温净化，属于低温气体净化范畴，对净化设备的耐热性能和材质等要求不高。但由于管输量大、需连续生产，现有的处理方式需分步进行，工艺繁琐，设备占地面积大，溶剂循环量大，能量消耗大，而且溶剂易变质，因此仍存在着流程复杂、成本较高等问题。
固体化石燃料和有机物(低质煤、生物质、固体废弃物等)气化提质是满足当今世界电力需求和污染控制的有效途径之一。整体煤气化联合循环(Integrated GasificationCombined Cycle,IGCC)和先进加压流化床燃烧技术(Advanced Pressurized Fluidized-Bed Combustion,PFBC)效率高、污染少，是利用固体化石燃料(尤其是煤炭)产能发电最具前景的技术。然而，这些过程所得到的高温气体产物中含有大量的杂质组分，如固体颗粒、有毒有害气体(SO2/H2S/HCl等)、重金属(镉、锰、汞等)蒸汽、焦油和碱金属及碱土金属等，将会在下游处理过程中产生严重的结焦、磨损和腐蚀问题，而且若其中的有害气体组分未经处理直接燃烧排放也将对环境产生严重的危害。因此，在产物气体被用于内燃机、发电设备、燃料电池或二次转化为液体燃料以及进行费托合成等过程之前必须进行净化处理。在现有高温气体净化处理中，一般先通过旋风分离器进行初次分离。但旋风分离器对8μm以下颗粒的分离能力有限，还需要再在旋风分离器后面追加陶瓷过滤器或移动床过滤器等过滤除尘设备，进一步过滤分离颗粒状物质，才能达到后续工艺的要求。据报道，一种将陶瓷滤芯耦合在旋风分离器中心排气管上进行气固分离的设备可以达到良好的除尘效果，5μm以上颗粒脱除率达到99.999％。但由于陶瓷滤芯在使用一段时间后需要进行反吹再生，因此该设备无法连续操作；而且，随着过滤的进行，滤芯滤饼积累，通透性变差，压降增高，系统操作波动较大。移动床是指颗粒速度介于固定床和流化床之间的气固两相流动体系，主要包括逆流、顺流和错流三种形式。由于其具有压降小，高通量，耐高温，结构简单，无转动构件，运转周期长，以及可循环连续操作的优点，广泛应用于催化重整、颗粒干燥、脱硫和催化裂解等工艺过程中。近二十年来，移动床也被学者用于气体净化领域，并取得了良好的应用效果。利用移动床净化后的气体可以满足后续工艺过程对颗粒含量的限制。但若单纯利用移动床进行固体颗粒的脱除，而其中的有毒有害气体的脱除，则仍然需要将高温气体降温到300℃以下，再利用热溶剂法对其中的气体杂质进行吸收分离。这种方法会使高温气体损失大量的有效能，在经济上十分不利。和天然气净化相似，这个过程同样存在着溶剂循环量大，流程复杂，占地面积大等问题，而且尤其是在较高温度的条件下，溶剂更易变质，因此存在着较大的节能改进空间。
现有技术一：天然气净化处理一般先通过多管式旋风分离器进行颗粒状固液杂质的脱除，继而经过脱硫脱碳吸收塔，利用醇胺等单一或复配溶剂吸收脱除其中的酸性气体，最后再经过脱水吸收塔脱除其中的水分。
该现有技术中，天然气净化为常温净化，属于低温气体净化范畴，对净化设备的耐热性能和材质等要求不高。但由于管输量大、需连续生产，现有的处理方式需分步进行，工艺繁琐，设备占地面积大，溶剂循环量大，能量消耗大，而且溶剂易变质，因此仍存在着流程复杂、成本较高等问题。
现有技术二：在现有高温气体净化处理中，一般先通过旋风分离器进行初次分离。但旋风分离器对8μm以下颗粒的分离能力有限，还需要再在旋风分离器后面追加陶瓷过滤器或移动床过滤器等过滤除尘设备，进一步过滤分离颗粒状物质，才能达到后续工艺的要求。
现有技术中存在一种将陶瓷滤芯耦合在旋风分离器中心排气管上进行气固分离的设备，该设备可以达到良好的除尘效果，5μm以上颗粒脱除率达到99.999％。但由于陶瓷滤芯在使用一段时间后需要进行反吹再生，因此该设备无法连续操作；而且，随着过滤的进行，滤芯滤饼积累，通透性变差，压降增高，系统操作非稳态，波动较大。
移动床是指颗粒速度介于固定床和流化床之间的气固两相流动体系，主要包括逆流、顺流和错流三种形式。由于其具有压降小，高通量，耐高温，结构简单，无转动构件，运转周期长，以及可循环连续操作的优点，广泛应用于催化重整、颗粒干燥、脱硫和催化裂解等工艺过程中。近二十年来，移动床也被学者用于气体净化领域，并取得了良好的应用效果。利用移动床净化后的气体可以满足后续工艺过程对颗粒含量的限制。
但若单纯利用移动床进行固体颗粒的脱除，而其中的有毒有害气体的脱除，则仍然需要将高温气体降温到300℃以下，再利用热溶剂法对其中的气体杂质进行吸收分离。这种方法会使高温气体损失大量的有效能，在经济上十分不利。和天然气净化相似，这个过程同样存在着溶剂循环量大，流程复杂，占地面积大等问题，而且尤其是在较高温度的条件下，溶剂更易变质，因此存在着较大的节能改进空间。
由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种气体干法净化旋流吸附耦合设备，以克服现有技术的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种气体干法净化旋流吸附耦合设备，该设备将气固旋流分离和杂质气体吸附分离耦合在一起，同器同时进行，简化了工艺流程，减少了能量损耗，适应范围广。
本发明的目的是这样实现的，一种气体干法净化旋流吸附耦合设备，包括旋风分离器，所述旋风分离器的侧壁顶部设有蜗壳式的待分离气体入口，所述气体干法净化旋流吸附耦合设备还包括与所述旋风分离器连通设置、且能对待分离气体进行杂质分离的吸附剂移动床，所述吸附剂移动床的侧壁上、且位于所述待分离气体入口的上方设置有分离后气体出口；所述吸附剂移动床上连通有吸附剂再生结构，所述吸附剂再生结构上设置有杂质气体出口。
在本发明的一较佳实施方式中，所述吸附剂再生结构包括底部与所述吸附剂移动床的底部连通的提升管结构，所述提升管结构的底部设置有颗粒举升气体入口，所述提升管结构的顶部密封连通设置有喷动床，所述喷动床的侧壁下部与所述吸附剂移动床的上部连通，所述吸附剂再生结构与所述吸附剂移动床构成吸附剂循环回路，所述喷动床的顶部设置所述杂质气体出口。
在本发明的一较佳实施方式中，所述旋风分离器的底部连通设置有灰斗，所述灰斗底部能连通地设置有用于排出固液颗粒杂质的料腿，所述待分离气体自所述待分离气体入口进入所述旋风分离器后形成向下的外旋流，所述外旋流在所述旋风分离器内侧底部转换形成向上的、且位于所述外旋流径向内侧的内旋流。
在本发明的一较佳实施方式中，所述气体干法净化旋流吸附耦合设备为夹层式旋流吸附耦合设备；所述吸附剂移动床包括与所述旋风分离器同轴设置的、且容纳吸附剂颗粒的颗粒移动夹层结构，所述旋风分离器的顶部穿设有中心排气管，所述颗粒移动夹层结构自上而下穿设通过所述旋风分离器，所述颗粒移动夹层结构的内腔中套设所述中心排气管，所述颗粒移动夹层结构的底部位于所述灰斗内；所述颗粒移动夹层结构对应所述待分离气体入口的位置构成进口整流区，所述颗粒移动夹层结构对应所述旋风分离器位于所述待分离气体入口下方的位置构成吸附区，所述颗粒移动夹层结构位于所述旋风分离器底部下方的位置构成出口防尘区，所述进口整流区和所述吸附区位于所述外旋流和所述内旋流的径向交界处；所述颗粒移动夹层结构位于所述吸附区处的内壁和外壁由约翰逊网结构构成；所述颗粒移动夹层结构的顶部连通设置有侧壁中部与所述喷动床连通的吸附剂料仓，所述颗粒移动夹层结构的底部连通设置斜向下穿设通过所述灰斗的吸附剂待生斜管，所述吸附剂待生斜管的另一端与所述提升管结构的底部连通；所述中心排气管的侧壁顶部连通设置穿设通过所述颗粒移动夹层结构的内壁和外壁的排气出口管，所述排气出口管构成所述分离后气体出口。
在本发明的一较佳实施方式中，所述旋风分离器包括上下密封连接的筒壳体和锥壳体，所述锥壳体的直径向下渐缩、且底部出口穿设于所述灰斗中，所述筒壳体的侧壁顶部设置所述待分离气体入口；所述颗粒移动夹层结构包括同轴间隔设置的夹层内壳体和夹层外壳体，所述夹层内壳体和所述夹层外壳体之间构成吸附剂颗粒移动空间，所述吸附剂颗粒移动空间的顶部通过颗粒分配器与所述吸附剂料仓连通，所述夹层内壳体包括与所述筒壳体同轴、且底部与所述筒壳体的底部位于同一高度位置的夹层内壳筒体，所述夹层内壳筒体的顶部连接有直径向上渐缩的夹层内壳锥顶，所述夹层内壳筒体的底部连接有直径向下渐缩的夹层内壳下锥体，所述夹层内壳下锥体的底端穿出所述锥壳体设置于所述灰斗内，位于所述吸附区处的所述夹层内壳筒体和所述夹层内壳下锥体由所述约翰逊网结构构成；
所述夹层外壳体包括与所述筒壳体同轴、且底部与所述筒壳体的底部位于同一高度位置的夹层外壳筒体，所述夹层外壳筒体的顶部连接有直径向上渐缩的夹层外壳锥顶，所述夹层外壳筒体的底部连接有夹层外壳下锥体，所述夹层外壳下锥体的底端穿出所述锥壳体设置于所述灰斗内，位于所述吸附区处的所述夹层外壳筒体和所述夹层外壳下锥体由所述约翰逊网结构构成，所述夹层外壳下锥体的底部密封连接外壳下管体，所述外壳下管体的底部密封连通设置所述吸附剂待生斜管；
所述夹层内壳筒体和所述夹层外壳筒体的上部均设置贯通的排气管过孔，所述排气出口管密封穿设通过所述排气管过孔。
在本发明的一较佳实施方式中，所述吸附剂待生斜管上设置有待生阀门，所述吸附剂待生斜管为折管结构，所述折管结构包括与所述颗粒移动夹层结构的底部密封连通的折管前段，所述折管前段的底端密封连通出口向上倾斜设置的折管后段，所述折管前段的底部设置有旋转中心轴与所述折管后段平行的输送风入口，所述折管前段、所述输送风入口和所述折管后段构成锁气排料装置；所述提升管结构包括底部设置的预提升段，所述预提升段的顶部密封连通设置有提升管，所述提升管的顶部密封连通设有所述喷动床；所述折管后段的出口与所述预提升段密封连通。
在本发明的一较佳实施方式中，所述中心排气管包括上下密封连接的圆筒部和直径向下渐缩的锥筒部，所述锥筒部的侧壁上沿周向设有锥筒反旋向透缝，所述锥筒反旋向透缝沿母线方向设置，所述圆筒部位于所述旋风分离器内的侧壁上沿周向设有竖直设置的圆筒反旋向透缝。
在本发明的一较佳实施方式中，所述气体干法净化旋流吸附耦合设备为柱锥式旋流吸附耦合设备，所述吸附剂移动床包括与所述旋风分离器同轴设置的、且容纳吸附剂颗粒的颗粒移动柱锥结构，所述颗粒移动柱锥结构的内部、且位于所述待分离气体入口的上方设有中心排气内腔，所述颗粒移动柱锥结构自上而下穿设进入所述旋风分离器内，所述颗粒移动柱锥结构的底部位于所述灰斗内；所述颗粒移动柱锥结构对应所述待分离气体入口的位置构成进口整流区，所述颗粒移动柱锥结构对应所述旋风分离器位于所述待分离气体入口下方的位置构成吸附区，所述颗粒移动柱锥结构位于所述旋风分离器底部下方的位置构成出口防尘区，所述进口整流区和所述吸附区位于所述外旋流的径向内侧；所述颗粒移动柱锥结构位于所述吸附区处的外壁和所述中心排气内腔的底壁由约翰逊网结构构成；所述颗粒移动柱锥结构的顶部连通设置有侧壁中部与所述喷动床连通的吸附剂料仓，所述颗粒移动柱锥结构的底部连通设置斜向下穿设通过所述灰斗的吸附剂待生斜管，所述吸附剂待生斜管的另一端与所述提升管结构的底部连通；所述颗粒移动柱锥结构的侧壁上密封穿设有一端与所述中心排气内腔连通的排气出口管，所述排气出口管构成所述分离后气体出口。
在本发明的一较佳实施方式中，所述旋风分离器包括上下密封连接的筒壳体和锥壳体，所述锥壳体的直径向下渐缩、且底部出口穿设于所述灰斗中，所述筒壳体的侧壁顶部设置所述待分离气体入口；所述颗粒移动柱锥结构包括同轴间隔设置的柱锥内壳体和柱锥外壳体，所述柱锥内壳体的内腔构成所述中心排气内腔，所述柱锥内壳体和所述柱锥外壳体之间构成吸附剂颗粒移动空间，所述吸附剂颗粒移动空间的顶部通过颗粒分配器与所述吸附剂料仓连通，所述柱锥内壳体包括底部位于所述待分离气体入口上部的弧状底内壳，所述弧状底内壳的上方密封连接柱锥内壳筒体，所述柱锥内壳筒体的顶部密封连接直径向上渐缩的柱锥内壳锥顶，所述弧状底内壳由所述约翰逊网结构构成；
所述柱锥外壳体包括与所述筒壳体同轴、且底部位于所述筒壳体内部的柱锥外壳上筒体，所述柱锥外壳上筒体的顶部连接有直径向上渐缩的柱锥外壳锥顶，所述柱锥外壳上筒体的底部连接有柱锥外壳下锥体，所述柱锥外壳下锥体的底部位于所述锥壳体的内侧上部，所述柱锥外壳下锥体的底部连接有柱锥外壳下筒体，所述柱锥外壳下筒体的底端穿出所述锥壳体设置于所述灰斗内，位于所述吸附区处的所述柱锥外壳上筒体、所述柱锥外壳下锥体和所述柱锥外壳下筒体的侧壁由所述约翰逊网结构构成，所述柱锥外壳下筒体的底部密封连接柱锥外壳下管体，所述柱锥外壳下管体的底部密封连通设置所述吸附剂待生斜管；
所述柱锥内壳筒体和所述柱锥外壳上筒体的上部均设置贯通的排气管过孔，所述排气出口管密封穿设通过所述排气管过孔。
在本发明的一较佳实施方式中，所述气体干法净化旋流吸附耦合设备为外置式旋流吸附耦合设备；所述旋风分离器的顶部自外向内穿设有中心排气管，所述吸附剂移动床包括位于所述旋风分离器外部上方的、与所述旋风分离器同轴设置的、且容纳吸附剂颗粒的颗粒移动外置夹层结构，所述中心排气管的上部自下向上密封套设于所述颗粒移动外置夹层结构的内腔中，所述颗粒移动外置夹层结构的外侧同轴间隔套设、能与所述颗粒移动外置夹层的内腔连通的、且顶部和底部密封的排气管结构，所述排气管结构的侧壁上设置水平的排气尾管，所述排气尾管构成所述分离后气体出口；所述颗粒移动外置夹层结构位于所述分离后气体出口上方的位置构成进口整流区，所述颗粒移动外置夹层结构位于所述分离后气体出口下方的位置构成吸附区；所述颗粒移动外置夹层结构位于所述吸附区处的内壁和外壁由约翰逊网结构构成；所述颗粒移动外置夹层结构的顶部连通设置有侧壁中部与所述喷动床连通的吸附剂料仓，所述颗粒移动外置夹层结构的底部连通设有斜向下设置的吸附剂待生斜管，所述吸附剂待生斜管的另一端与所述提升管结构的底部连通。
在本发明的一较佳实施方式中，所述旋风分离器包括上下密封连接的筒壳体和锥壳体，所述锥壳体的直径向下渐缩、且底部出口穿设于所述灰斗中，所述筒壳体的侧壁顶部设置所述待分离气体入口；
所述颗粒移动外置夹层结构包括同轴间隔设置的外置夹层内壳体和外置夹层外壳体，所述外置夹层内壳体和所述外置夹层外壳体之间构成吸附剂颗粒移动空间，所述吸附剂颗粒移动空间的顶部通过颗粒分配器与所述吸附剂料仓连通，所述吸附剂颗粒移动空间的底部密封，所述外置夹层内壳体包括密封套设于所述中心排气管上部的外置内壳筒体，所述外置内壳筒体的顶部连接有直径向上渐缩的外置内壳锥顶，位于所述吸附区处的所述外置内壳筒体由所述约翰逊网结构构成；
所述外置夹层外壳体包括外置外壳筒体，所述外置外壳筒体的顶部密封连接有直径向上渐缩的与所述吸附剂料仓密封连接的外置外壳锥顶，位于所述吸附区处的所述外置外壳筒体由所述约翰逊网结构构成，所述颗粒移动外置夹层结构的底部密封连通设置所述吸附剂待生斜管。
在本发明的一较佳实施方式中，所述中心排气管包括上下密封连接的圆筒部和直径向下渐缩的锥筒部，所述锥筒部的侧壁上沿周向设有锥筒反旋向透缝，所述锥筒反旋向透缝沿母线方向设置，所述圆筒部位于所述旋风分离器内的侧壁上沿周向设有竖直设置的圆筒反旋向透缝。
由上所述，本发明的气体干法净化旋流吸附耦合设备具有如下有益效果：
(1)本发明的气体干法净化旋流吸附耦合设备中同时设置旋风分离器和吸附剂移动床，将气固液旋流分离与杂质气体吸附分离进行耦合，同器同时进行；吸附剂移动床上连通串接吸附剂再生结构，完成吸附待生到脱附再生循环，实现了吸附剂的循环利用；
(2)本发明的气体干法净化旋流吸附耦合设备中的吸附剂采用固体颗粒，耐高温，耐腐蚀；吸附剂移动床结构简单，无转动部件，运转周期长，且吸附剂移动床的吸附区利用约翰逊网结构作为壁面，气体流通面积大，可以有效减小表观气速，提高处理量；本发明的气体干法净化旋流吸附耦合设备中设置锁气排料装置，可以防止吸附剂再生结构中的提升气体反窜进入吸附剂移动床导致吸附剂颗粒阻塞、循环不畅，并且可以通过调节锁气排料装置输送风量提高吸附剂移动床内的颗粒的循环强度，进一步提高吸附剂移动床的吸附能力；
(3)本发明的气体干法净化旋流吸附耦合设备中采用的中心排气管采用锥形入口，并在侧壁上开设反旋向透缝，可以强化气固分离的效果；
(4)本发明的气体干法净化旋流吸附耦合设备简化了气体净化技术的工艺流程，缩小了占地面积，减少了能量损耗，气体处理量大，适用范围广，可满足较宽温度范围的气体干法净化的需求。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。
其中：
图1a：为本发明的夹层式的气体干法净化旋流吸附耦合设备的结构示意图。
图1b：为图1a中的旋风分离器和中心排气管的结构示意图。
图1c：为图1a中A-A剖视图。
图1d：为图1b中B-B剖视图。
图1e：为图1a中颗粒移动夹层结构的结构示意图。
图2a：为本发明的柱锥式的气体干法净化旋流吸附耦合设备的结构示意图。
图2b：为图2a中颗粒移动柱锥结构的结构示意图。
图3a：为本发明的夹层式的气体干法净化旋流吸附耦合设备的结构示意图。
图3b：为图3a中颗粒移动外置夹层结构的结构示意图。
图3c：为图3a中的中心排气管的结构示意图。
图3d：为图3c中C-C剖视图。
图中：
100、气体干法净化旋流吸附耦合设备；
101、待分离气体入口；102、分离后气体出口；103、杂质气体出口；
1、旋风分离器；
11、筒壳体；12、锥壳体；
2、灰斗；
3、料腿；
4、吸附剂移动床；401、进口整流区；402、吸附区；403、出口防尘区；
41、颗粒移动夹层结构；
411、夹层内壳体；4111、夹层内壳筒体；4112、夹层内壳锥顶；4113、夹层内壳下锥体；
412、夹层外壳体；4121、夹层外壳筒体；4122、夹层外壳锥顶；4123、夹层外壳下锥体；4124、外壳下管体；
42、吸附剂料仓；
43、吸附剂待生斜管；431、待生阀门；432、输送风入口；433、折管前段；434、折管后段；
44、颗粒分配器；
45、颗粒移动柱锥结构；
450、中心排气内腔；
451、柱锥内壳体；4511、弧状底内壳；4512、柱锥内壳筒体；4513、柱锥内壳锥顶；
452、柱锥外壳体；4521、柱锥外壳上筒体；4522、柱锥外壳锥顶；4523、柱锥外壳下锥体；4524、柱锥外壳下筒体；4525、柱锥外壳下管体；
46、颗粒移动外置夹层结构；
461、外置夹层内壳体；4611、外置内壳筒体；4612、外置内壳锥顶；
462、外置夹层外壳体；4621、外置外壳筒体；4622、外置外壳锥顶；
5、吸附剂再生结构；
51、提升管结构；511、提升管；512、预提升段；
52、喷动床；521、吸附剂颗粒再生斜管；
6、中心排气管；
61、排气出口管；
62、圆筒部；621、圆筒反旋向透缝；
63、锥筒部；631、锥筒反旋向透缝；
64、排气管结构；641、排气尾管；
91、外旋流；92、内旋流。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
如图1a至3d所示，本发明提供一种气体干法净化旋流吸附耦合设备100，包括旋风分离器1，旋风分离器1的侧壁顶部设有蜗壳式的待分离气体入口101，旋风分离器1的底部连通设置有灰斗2，灰斗2底部能连通地设置有用于排出固液颗粒杂质的料腿3，料腿3的下方连通至用于回收固液颗粒杂质的容器(现有技术，图中未示出)；待分离气体自待分离气体入口101进入旋风分离器1后形成向下的外旋流91，外旋流91在旋风分离器1内侧底部转换形成向上的、且位于外旋流91径向内侧的内旋流92(在旋风分离器1的底部出口附近，气体旋流达到自然旋风长，气体旋流由外旋流向下流动彻底转变为内旋流向上流动)；气体干法净化旋流吸附耦合设备100还包括与旋风分离器1连通设置、且能对待分离气体进行杂质分离的吸附剂移动床4，吸附剂移动床4内设有自上而下流动的吸附剂，为了提高耐高温、耐腐蚀性，吸附剂选用固体颗粒，吸附剂移动床4中的吸附剂颗粒能够吸附待分离气体中的杂质气体，同时，吸附剂颗粒对于待分离气体中的固体颗粒状杂质和液体(水)具有拦截过滤效果，可以起到一定的二次分离和干燥的作用；吸附剂移动床4的侧壁上、且位于待分离气体入口101的上方设置有分离后气体出口102；吸附剂移动床4上连通有吸附剂再生结构5，吸附剂再生结构5上设置有杂质气体出口103；吸附剂再生结构5包括底部与吸附剂移动床4的底部连通的提升管结构51，提升管结构51的底部设置有颗粒举升气体入口，提升管结构51的顶部密封连通设置有喷动床52，喷动床52的侧壁下部与吸附剂移动床4的上部连通，在本实施方式中，喷动床52的侧壁下部连通设置有吸附剂颗粒再生斜管521，吸附剂颗粒再生斜管521的另一端与吸附剂移动床4的上部连通；喷动床52的顶部设置有前述的杂质气体出口103，吸附剂再生结构5与吸附剂移动床4构成吸附剂循环回路。吸附剂再生结构5中完成吸附剂颗粒的脱附再生，针对天然气脱硫技术用的吸附剂脱附再生而言，吸附剂颗粒的脱附可以采用常温脱附或升温脱附(现有技术)，也可以采用新型生物脱硫技术(现有技术)，从而实现低耗环保的目的。
本发明的气体干法净化旋流吸附耦合设备中同时设置旋风分离器和吸附剂移动床，将气固液旋流分离与杂质气体吸附分离进行耦合，同器同时进行；吸附剂移动床上连通串接吸附剂再生结构，完成吸附待生到脱附再生循环，实现了吸附剂的循环利用；本发明的气体干法净化旋流吸附耦合设备中的吸附剂采用固体颗粒，耐高温，耐腐蚀；吸附剂移动床结构简单，无转动部件，运转周期长；本发明的气体干法净化旋流吸附耦合设备简化了气体净化技术的工艺流程，缩小了占地面积，减少了能量损耗，气体处理量大，适用范围广，可满足较宽温度范围的气体干法净化的需求。
本发明的气体干法净化旋流吸附耦合设备100包括三种不同的结构布置形式，包括夹层式、柱锥式和外置式。
实施例一：
如图1a至图1e所示，气体干法净化旋流吸附耦合设备100为夹层式旋流吸附耦合设备，吸附剂移动床4包括与旋风分离器1同轴设置的、且容纳吸附剂颗粒的颗粒移动夹层结构41，旋风分离器1的顶部穿设有中心排气管6，颗粒移动夹层结构41自上而下穿设通过旋风分离器1，颗粒移动夹层结构41的内腔中套设中心排气管6，颗粒移动夹层结构41的底部位于灰斗2内；颗粒移动夹层结构41对应待分离气体入口101的位置构成进口整流区401，颗粒移动夹层结构41对应旋风分离器1位于待分离气体入口101下方的位置构成吸附区402，颗粒移动夹层结构41位于旋风分离器1底部下方的位置构成出口防尘区403(图中侧壁上的空白孔示意为区域分界线，该空白处并非真实的通孔)，颗粒移动夹层结构41位于出口防尘区403的位置的内壁和外壁均为密封侧壁，出口防尘区403位于旋风分离器1底部出口附近，此处的涡核不稳定，湍流度大，易于造成被分离出来的固液颗粒杂质的卷扬返混，颗粒移动夹层结构41位于此处的内壁和外壁均为密封侧壁，防止飞起的固液颗粒杂质进入吸附剂移动床4，避免吸附剂颗粒表面沉积太多灰尘而导致再生困难；同时，出口防尘区403也起到稳涡杆(现有技术，用于稳定旋风分离器内部的涡旋流场，减弱返混现象)的作用，稳定旋风分离器1底部出口处涡核，从而减少固液颗粒杂质返混，提高了旋风分离器1的分离效率。
进口整流区401和吸附区402位于外旋流91和内旋流92的径向交界处，在本实施方式中，颗粒移动夹层结构41位于吸附区402位置处的夹层厚度需控制在旋风分离器1内径的0.1～0.15倍之间，以防止气体穿过吸附层时吸附剂颗粒对气体产生的阻力太大导致内旋流切向速度消失；颗粒移动夹层结构41位于吸附区402处的内壁和外壁由约翰逊网结构构成(现有结构，一般用于石化过滤设备、洗煤厂、污水处理等的一种网，一般分为筛管和筛板)，外旋流91中部分待分离气体通过外壁上的约翰逊网结构进入吸附区402，部分待分离气体与吸附剂颗粒错流接触，颗粒移动夹层结构41内的吸附剂颗粒对杂质气体进行吸附，同时拦截部分固液颗粒杂质，经吸附和固液过滤后的气体经内壁上的约翰逊网结构流入内旋流中，约翰逊网结构能使外旋流的气体与吸附剂颗粒错流接触完成杂质气体吸附和固液颗粒杂质分离；对于存在多种杂质气体的吸附分离，可以在外旋流91和内旋流92的径向交界处设置多层颗粒移动夹层结构41，各层颗粒移动夹层结构41对杂质气体分别进行吸附，还可以通过改善吸附剂的性能，在同一颗粒移动夹层结构41中对多种杂质气体的同时进行吸附分离。
颗粒移动夹层结构41的顶部连通设置有侧壁中部与喷动床52连通的吸附剂料仓42，颗粒移动夹层结构41的底部连通设置斜向下穿设通过灰斗2的吸附剂待生斜管43，吸附剂待生斜管43的另一端与提升管结构51的底部连通；中心排气管6的侧壁顶部连通设置穿设通过颗粒移动夹层结构41的内壁和外壁的排气出口管61，排气出口管61构成分离后气体出口102。
进一步，如图1a所示，旋风分离器1包括上下密封连接的筒壳体11和锥壳体12，锥壳体12的直径向下渐缩、且底部出口穿设于灰斗2中，筒壳体11的侧壁顶部设置前述的蜗壳式的待分离气体入口101；颗粒移动夹层结构41包括同轴间隔设置的夹层内壳体411和夹层外壳体412，夹层内壳体411和夹层外壳体412之间构成吸附剂颗粒移动空间，吸附剂颗粒移动空间的顶部通过颗粒分配器44与吸附剂料仓42连通，吸附剂颗粒从吸附剂料仓42流下，通过颗粒分配器44沿圆周均匀分配并流入吸附剂颗粒移动空间中。
如图1e所示，夹层内壳体411包括与筒壳体11同轴、且底部与筒壳体11的底部位于同一高度位置的夹层内壳筒体4111，夹层内壳筒体4111的顶部连接有直径向上渐缩的夹层内壳锥顶4112，夹层内壳筒体4111的底部连接有直径向下渐缩的夹层内壳下锥体4113，夹层内壳下锥体4113的底端穿出锥壳体12设置于灰斗2内，夹层内壳筒体4111和夹层内壳下锥体4113上位于吸附区402的位置由前述的约翰逊网结构构成；
夹层外壳体412包括与筒壳体11同轴、且底部与筒壳体11的底部位于同一高度位置的夹层外壳筒体4121，夹层外壳筒体4121的顶部连接有直径向上渐缩的夹层外壳锥顶4122，夹层内壳锥顶4112和夹层外壳锥顶4122构成颗粒分配器44；夹层外壳筒体4121的底部连接有夹层外壳下锥体4123，夹层外壳下锥体4123的底端穿出锥壳体12设置于灰斗2内，夹层外壳筒体4121和夹层外壳下锥体4123上位于吸附区402的位置由约翰逊网结构构成，夹层外壳下锥体4123的底部密封连接外壳下管体4124，外壳下管体4124的底部密封连通设置吸附剂待生斜管43；夹层内壳筒体4111和夹层外壳筒体4121的上部均设置贯通的排气管过孔，排气出口管61密封穿设通过排气管过孔，经过杂质分离的内旋流气体通过中心排气管6和排气出口管61排出设备。
进一步，如图1a所示，吸附剂待生斜管43上设置有待生阀门431，吸附剂待生斜管43为折管结构，折管结构包括与颗粒移动夹层结构41的底部密封连通的折管前段433，折管前段433的底端密封连通出口向上倾斜设置的折管后段434，折管前段433的底部设置有旋转中心轴与折管后段434平行的输送风入口432，折管前段433、输送风入口432和折管后段434构成锁气排料装置，锁气排料装置可以防止吸附剂再生结构中的提升气体反窜进入吸附剂移动床导致吸附剂颗粒阻塞、循环不畅，并且可以通过调节输送风入口432输送风量提高吸附剂移动床内的颗粒的循环强度，进一步提高吸附剂移动床的吸附能力；提升管结构51包括底部设置的预提升段512，颗粒举升气体入口设置在预提升段512的底部，预提升段512的顶部密封连通设置有提升管511，提升管511的顶部密封连通设置喷动床52；折管后段434的出口与预提升段512密封连通。
进一步，如图1b、图1c、图1d所示，中心排气管6包括上下密封连接的圆筒部62和直径向下渐缩的锥筒部63，锥筒部63的侧壁上沿周向设有锥筒反旋向透缝631，锥筒反旋向透缝631沿母线方向设置，圆筒部62位于旋风分离器1内的侧壁上沿周向设有竖直设置的圆筒反旋向透缝621。中心排气管6的底部为气体入口，中心排气管6下部的锥筒部63构成锥形入口，并且锥筒部63的侧壁上设置锥筒反旋向透缝631、圆筒部62位于旋风分离器1内的侧壁上设置圆筒反旋向透缝621，反旋向透缝可以强化气固分离的效果；由于开缝总面积可大于中心排气管6的横截面积，因此其压降(气体通过中心排气管所造成的压降)不会增大，且可以略有降低，从而减少能量损耗。
本发明的气体干法净化旋流吸附耦合设备100使用过程中，待分离气体经蜗壳式的待分离气体入口101进入旋风分离器1，形成向下的外旋流91，外旋流91的气体中夹带的固液颗粒杂质在离心力的作用下被甩向旋风分离器1的内壁，该部分固液颗粒杂质沿筒壳体11、锥壳体12的内壁滑落到灰斗2，并通过料腿3将其收集排出至回收固液颗粒杂质的容器，完成待分离气体的气液固初次旋流分离。外旋流91在旋风分离器1内侧底部转换形成向上的、且位于外旋流91径向内侧的内旋流92，颗粒移动夹层结构41的进口整流区401和吸附区402位于外旋流91和内旋流92的径向交界处，内旋流92气体在颗粒移动夹层结构41的内侧旋转向上流动，实现气液固的二次旋流分离。在外旋流91气体向下流动的同时，外旋流91中部分气体通过外壁上的约翰逊网结构进入吸附区402，颗粒移动夹层结构41内的吸附剂颗粒对杂质气体进行吸附，同时拦截部分固液颗粒杂质，经吸附和固液过滤后的气体经内壁上的约翰逊网结构流入内旋流中随其旋转向上流动。待分离气体经外旋流的旋流分离、内旋流的旋流分离和吸附剂移动床4的吸附拦截分离形成净化后气体，净化后气体经过中心排气管6、自排气出口管61排出设备。
吸附了杂质气体的吸附剂颗粒通过吸附剂待生斜管43移动输送到提升管结构51底部的预提升段512，举升气体经颗粒举升气体入口进入提升管结构51中，吸附剂颗粒在提升管结构51中向上运动的动力来源于举升气体和吸附剂颗粒的速度差，举升气体和吸附剂颗粒存在相对运动，便会对吸附剂颗粒产生作用力，在其作用下吸附剂颗粒被提升。吸附剂颗粒在提升管结构51和喷动床52中完成脱附再生(吸附剂颗粒的再生视具体被吸附物的情况而定，比如，若被吸附剂拦截的物质是微细固体颗粒粉尘，则其在举升气体高速气流的作用下就可以将粉尘从吸附剂颗粒中吹扫到外部气流中，而在喷动床52内，由于气体流通的横截面积增大，气速下降，吸附剂颗粒(颗粒比较大)所受到向上的作用力将小于吸附剂颗粒的重力，吸附剂颗粒下落，而被吹扫出的粉尘(颗粒微小)则继续跟随举升气体运动经杂质气体出口103排出；对于吸附的杂质气体，经颗粒举升气体入口进入的举升气体中不含杂质气体，吸附有杂质气体的吸附剂颗粒和举升气体会达到一个新的吸附平衡，这时吸附剂颗粒内吸附的杂质气体将大量脱附，吸附剂再生；对于较难脱附的杂质气体也可以通入高温气体，这是一个高温脱附过程(高温有利于脱附)；而对于煤以及生物质气化获得的高温油气，其中含有高分子量的焦油，吸附剂颗粒会吸附掉这些焦油，这时吸附剂颗粒可以通过燃烧法再生)，吸附剂颗粒经过再生后，自吸附剂颗粒再生斜管521进入吸附剂料仓42，完成整个吸附待生-脱附再生循环。吸附剂颗粒脱附得到的杂质气体通过喷动床52顶部的杂质气体出口103排出设备输往下游环节进行后续处理。本发明的气体干法净化旋流吸附耦合设备中同时设置旋风分离器和吸附剂移动床，将气固液旋流分离与杂质气体吸附分离进行耦合，同器同时进行；吸附剂移动床上连通串接吸附剂再生结构，完成吸附待生到脱附再生循环，实现了吸附剂的循环利用；本发明的气体干法净化旋流吸附耦合设备中的吸附剂采用固体颗粒，耐高温，耐腐蚀；吸附剂移动床结构简单，无转动部件，运转周期长；本发明的气体干法净化旋流吸附耦合设备简化了气体净化技术的工艺流程，缩小了占地面积，减少了能量损耗，气体处理量大，适用范围广，可满足较宽温度范围内的气体干法净化的需求。
实施例二：
如图2a、图2b所示，气体干法净化旋流吸附耦合设备100为柱锥式旋流吸附耦合设备，吸附剂移动床4包括与旋风分离器1同轴设置的、且容纳吸附剂颗粒的颗粒移动柱锥结构45，颗粒移动柱锥结构45的内部、且位于待分离气体入口101的上方设有中心排气内腔450，颗粒移动柱锥结构45自上而下穿设进入旋风分离器1内，颗粒移动柱锥结构45的底部位于灰斗2内；颗粒移动柱锥结构45对应待分离气体入口101的位置构成进口整流区401，颗粒移动柱锥结构45对应旋风分离器1位于待分离气体入口101下方的位置构成吸附区402，颗粒移动柱锥结构45位于旋风分离器1底部下方的位置构成出口防尘区403(图中侧壁上的空白孔示意为区域分界线，并非真实的通孔)，出口防尘区403位于旋风分离器1底部出口附近，此处的涡核不稳定，湍流度大，易于造成被分离出来的固液颗粒杂质的卷扬返混，颗粒移动柱锥结构45位于此处的侧壁为密封侧壁，防止飞起的固液颗粒杂质进入吸附剂移动床4，避免吸附剂颗粒表面沉积太多灰尘而导致再生困难；同时，出口防尘区403也起到稳涡杆的作用，稳定旋风分离器1底部出口处涡核，从而减少飞起的固液颗粒杂质返混，提高了旋风分离器1的分离效率。
进口整流区401和吸附区402位于外旋流91的径向内侧；颗粒移动柱锥结构45位于吸附区402处的外壁和中心排气内腔450的底壁由约翰逊网结构构成，外旋流91中部分待分离气体通过颗粒移动柱锥结构45外壁上的约翰逊网结构进入吸附区402，颗粒移动柱锥结构45内的吸附剂颗粒对杂质气体进行吸附，同时拦截部分固液颗粒杂质，经吸附和固液过滤后的气体经中心排气内腔450底壁上的约翰逊网结构流入中心排气内腔450中，约翰逊网结构能使外旋流的气体与吸附剂颗粒错流接触完成杂质气体吸附和固液颗粒杂质过滤分离。
颗粒移动柱锥结构45的顶部连通设置有侧壁中部与喷动床52连通的吸附剂料仓42，颗粒移动柱锥结构45的底部连通设置斜向下穿设通过灰斗2的吸附剂待生斜管43，吸附剂待生斜管43的另一端与提升管结构51的底部连通；颗粒移动柱锥结构45的侧壁上密封穿设有一端与中心排气内腔450连通的排气出口管61，排气出口管61构成分离后气体出口102。
进一步，如图2a、图2b所示，旋风分离器1包括上下密封连接的筒壳体11和锥壳体12，锥壳体12的直径向下渐缩、且底部出口穿设于灰斗2中，筒壳体11的侧壁顶部设置蜗壳式的待分离气体入口101；颗粒移动柱锥结构45包括同轴间隔设置的柱锥内壳体451和柱锥外壳体452，柱锥内壳体451的内腔构成中心排气内腔450，柱锥内壳体451和柱锥外壳体452之间构成吸附剂颗粒移动空间，吸附剂颗粒移动空间的顶部通过颗粒分配器44与吸附剂料仓42连通，吸附剂颗粒从吸附剂料仓42流下，通过颗粒分配器44沿圆周均匀分配并流入吸附剂颗粒移动空间中。
柱锥内壳体451包括底部位于待分离气体入口101上部的弧状底内壳4511，弧状底内壳4511的上方密封连接柱锥内壳筒体4512，柱锥内壳筒体4512的顶部密封连接直径向上渐缩的柱锥内壳锥顶4513，弧状底内壳4511的底壁由约翰逊网结构构成，外旋流91的气体在旋风分离器1的底部转换形成向上的内旋流92，内旋流92的气体自颗粒移动柱锥结构45的吸附区402的底部逆流向上，经吸附剂颗粒的吸附过滤向上经弧状底内壳4511底壁上约翰逊网结构进入中心排气内腔450，弧状底内壳4511底壁上设置的约翰逊网结构能够防止操作气量大时，吸附剂颗粒被带入中心排气内腔450，被分离后的气体最后经排气出口管61排出设备。
柱锥外壳体452包括与筒壳体11同轴、且底部位于筒壳体11内部的柱锥外壳上筒体4521，柱锥外壳上筒体4521的顶部连接有直径向上渐缩的柱锥外壳锥顶4522，柱锥内壳锥顶4513和柱锥外壳锥顶4522构成颗粒分配器44；柱锥外壳上筒体4521的底部连接有柱锥外壳下锥体4523，柱锥外壳下锥体4523的底部位于锥壳体12的内侧上部，柱锥外壳下锥体4523的底部连接有柱锥外壳下筒体4524，柱锥外壳下筒体4524的底端穿出锥壳体12设置于灰斗2内，位于吸附区402处的柱锥外壳上筒体4521、柱锥外壳下锥体4523和柱锥外壳下筒体4524的侧壁由约翰逊网结构构成，柱锥外壳下筒体4524的底部密封连接柱锥外壳下管体4525，柱锥外壳下管体4525的底部密封连通设置吸附剂待生斜管43；自上而下顺序连接的柱锥外壳上筒体4521位于待分离气体入口101下方的部分、柱锥外壳下锥体4523和柱锥外壳下筒体4524位于吸附区402，其侧壁由约翰逊网结构构成；柱锥外壳下筒体4524底部密封连接的柱锥外壳下管体4525位于出口防尘区，其侧壁为封闭结构。
柱锥内壳筒体4512和柱锥外壳上筒体4521的上部均设置贯通的排气管过孔，排气出口管61密封穿设通过排气管过孔。锥壳体12的底部出口处为内旋流的气体进入吸附剂移动床4的内腔的主要区域，为确保内旋流的气体顺利进入柱锥外壳体452的内部，柱锥外壳下锥体4523的锥顶角要大于吸附剂颗粒的休止角。
本实施例中的吸附剂待生斜管43的结构与实施例一的结构与作用相同，在此不再赘述。
本发明的气体干法净化旋流吸附耦合设备100使用过程中，待分离气体经待分离气体入口101进入旋风分离器1，形成向下的外旋流91，外旋流91的气体中夹带的固液颗粒杂质在离心力的作用下被甩向旋风分离器1的内壁，该部分固液颗粒杂质沿筒壳体11、锥壳体12的内壁滑落到灰斗2，并通过料腿3将其收集排出至回收固液颗粒杂质的容器，完成待分离气体的气液固初次旋流分离。外旋流91在旋风分离器1内侧底部转换形成向上的、且位于外旋流91径向内侧的内旋流92，颗粒移动柱锥结构45的进口整流区401和吸附区402位于外旋流91的径向内侧，内旋流92气体经颗粒移动柱锥结构45的柱锥外壳下筒体4524的底部向上流动进入颗粒移动柱锥结构45，向上流动的气体与吸附剂颗粒近逆流接触，经颗粒移动柱锥结构45中的吸附剂颗粒进行杂质气体的吸附和固液颗粒杂质的拦截过滤。
在外旋流91气体向下流动的同时，外旋流91中部分气体通过颗粒移动柱锥结构45外壁上的约翰逊网结构进入吸附区402，颗粒移动柱锥结构45内的吸附剂颗粒对杂质气体进行吸附，同时拦截部分固液颗粒杂质，经吸附和固液过滤后的气体随底部进入的气体向上流动。待分离气体经外旋流的旋流分离和吸附剂移动床4的吸附拦截分离形成净化后气体，净化后气体经过弧状底内壳4511底壁上约翰逊网结构进入中心排气内腔450、自排气出口管61排出设备。
吸附了杂质气体的吸附剂颗粒通过吸附剂待生斜管43移动输送到提升管结构51底部的预提升段512，吸附剂颗粒在提升管结构51和喷动床52中完成脱附再生(与实施例一中的脱附再生过程相同，在此不再赘述)，吸附剂颗粒经过再生后，自吸附剂颗粒再生斜管521进入吸附剂料仓42，完成整个吸附待生-脱附再生循环。吸附剂颗粒脱附得到的杂质气体通过喷动床52顶部的杂质气体出口103排出设备输往下游环节进行后续处理。
本发明的气体干法净化旋流吸附耦合设备中同时设置旋风分离器和吸附剂移动床，将气固液旋流分离与杂质气体吸附分离进行耦合，同器同时进行；吸附剂移动床上连通串接吸附剂再生结构，完成吸附待生到脱附再生循环，实现了吸附剂的循环利用；本发明的气体干法净化旋流吸附耦合设备中的吸附剂采用固体颗粒，耐高温，耐腐蚀；吸附剂移动床结构简单，无转动部件，运转周期长；本发明的气体干法净化旋流吸附耦合设备简化了气体净化技术的工艺流程，缩小了占地面积，减少了能量损耗，气体处理量大，适用范围广，可满足较宽温度范围内的气体干法净化的需求。
实施例三：
如图3a至图3d所示，气体干法净化旋流吸附耦合设备100为外置式旋流吸附耦合设备；旋风分离器1的顶部自外向内穿设有中心排气管6，吸附剂移动床4包括位于旋风分离器1外部上方的、与旋风分离器1同轴设置的、且容纳吸附剂颗粒的颗粒移动外置夹层结构46，中心排气管6的上部自下向上密封套设于颗粒移动外置夹层结构46的内腔中，颗粒移动外置夹层结构46的外侧同轴间隔套设、能与颗粒移动外置夹层结构46的内腔连通的、且顶部和底部密封的排气管结构64，排气管结构64的侧壁上设置水平的排气尾管641，排气尾管641构成分离后气体出口102；颗粒移动外置夹层结构46位于分离后气体出口102上方的位置构成进口整流区401，颗粒移动外置夹层结构46位于分离后气体出口102下方的位置构成吸附区402(图中侧壁上的空白孔示意为区域分界线，并非真实存在的通孔)；颗粒移动外置夹层结构46位于吸附区402处的内壁和外壁由约翰逊网结构构成；经过旋风分离器旋风分离的气体随内旋流92向上进入中心排气管6的内部，中心排气管6内的气体呈旋流向上运动，向上运动的气体通过颗粒移动外置夹层结构46内壁上的约翰逊网结构进入吸附区402，气体与吸附剂颗粒错流接触，颗粒移动外置夹层结构46内的吸附剂颗粒对杂质气体进行吸附，同时拦截部分固液颗粒杂质，经吸附和固液过滤后的气体经外壁上的约翰逊网结构流入排气管结构64中，约翰逊网结构能使内旋流的气体与吸附剂颗粒错流接触完成杂质气体吸附和固液颗粒杂质分离；对于存在多种杂质气体的吸附分离，可以在内旋流92的径向外侧设置多层颗粒移动外置夹层结构46，各层颗粒移动外置夹层结构46对杂质气体分别进行吸附，还可以通过改善吸附剂的性能，在同一颗粒移动外置夹层结构46中对多种杂质气体同时进行吸附分离。
颗粒移动外置夹层结构46的顶部连通设置有侧壁中部与喷动床52连通的吸附剂料仓42，颗粒移动外置夹层结构46的底部连通设有斜向下设置的吸附剂待生斜管43，吸附剂待生斜管43的另一端与提升管结构51的底部连通。
进一步，如图3a、图3b所示，旋风分离器1包括上下密封连接的筒壳体11和锥壳体12，锥壳体12的直径向下渐缩、且底部出口穿设于灰斗2中，筒壳体11的侧壁顶部设置待分离气体入口101；
颗粒移动外置夹层结构46包括同轴间隔设置的外置夹层内壳体461和外置夹层外壳体462，外置夹层内壳体461和外置夹层外壳体462之间构成吸附剂颗粒移动空间，吸附剂颗粒移动空间的顶部通过颗粒分配器44与吸附剂料仓42连通，吸附剂颗粒移动空间的底部密封，外置夹层内壳体461包括密封套设于中心排气管上部的外置内壳筒体4611，外置内壳筒体4611的顶部连接有直径向上渐缩的外置内壳锥顶4612，外置内壳锥顶4612的顶部密封，外置内壳筒体4611由约翰逊网结构构成；
外置夹层外壳体462包括外置外壳筒体4621，外置外壳筒体4621的顶部密封连接有直径向上渐缩的与吸附剂料仓42密封连接的外置外壳锥顶4622，外置内壳锥顶4612和外置外壳锥顶4622构成颗粒分配器44；位于吸附区402处的外置外壳筒体4621由约翰逊网结构构成，颗粒移动外置夹层结构46的底部密封连通设置吸附剂待生斜管43。
本实施例中的吸附剂待生斜管43的结构与实施例一的结构与作用相同，在此不再赘述。
进一步，如图3c、图3d所示，中心排气管6包括上下密封连接的圆筒部62和直径向下渐缩的锥筒部63，锥筒部63的侧壁上沿周向设有锥筒反旋向透缝631，锥筒反旋向透缝631沿母线方向设置，圆筒部62位于旋风分离器1内的侧壁上沿周向设有竖直设置的圆筒反旋向透缝621。中心排气管6的底部为气体入口，中心排气管6下部的锥筒部63构成锥形入口，并且锥筒部63的侧壁上设置锥筒反旋向透缝631、圆筒部62位于旋风分离器1内的侧壁上设置圆筒反旋向透缝621，反旋向透缝可以强化气固分离的效果；由于开缝总面积可大于中心排气管6的横截面积，因此其压降不会增大，且可以略有降低。
本发明的气体干法净化旋流吸附耦合设备100使用过程中，待分离气体经待分离气体入口101进入旋风分离器1，形成向下的外旋流91，外旋流91的气体中夹带的固液颗粒杂质在离心力的作用下被甩向旋风分离器1的内壁，该部分固液颗粒杂质沿筒壳体11、锥壳体12的内壁滑落到灰斗2，并通过料腿3将其收集排出至回收固液颗粒杂质的容器，完成待分离气体的气液固初次旋流分离。外旋流91在旋风分离器1内侧底部转换形成向上的、且位于外旋流91径向内侧的内旋流92，内旋流92向上进入中心排气管6的内部，中心排气管6内的气体呈旋流向上运动，向上运动的气体通过颗粒移动外置夹层结构46内壁上的约翰逊网结构进入吸附区402，气体与吸附剂颗粒错流接触，颗粒移动外置夹层结构46内的吸附剂颗粒对杂质气体进行吸附，同时拦截部分固液颗粒杂质，经吸附和固液过滤后的气体经外壁上的约翰逊网结构流入排气管结构64中，待分离气体经旋风分离器1的旋流分离和吸附剂移动床4的吸附拦截分离形成净化后气体，净化后气体自排气尾管641排出设备。
吸附了杂质气体的吸附剂颗粒通过吸附剂待生斜管43移动输送到提升管结构51底部的预提升段512，吸附剂颗粒在提升管结构51和喷动床52中完成脱附再生(与实施例一中的脱附再生过程相同，在此不再赘述)，吸附剂颗粒经过再生后，自吸附剂颗粒再生斜管521进入吸附剂料仓42，完成整个吸附待生-脱附再生循环。吸附剂颗粒脱附得到的杂质气体通过喷动床52顶部的杂质气体出口103排出设备输往下游环节进行后续处理。
本发明的气体干法净化旋流吸附耦合设备中同时设置旋风分离器和吸附剂移动床，将气固液旋流分离与杂质气体吸附分离进行耦合，同器同时进行；吸附剂移动床上连通串接吸附剂再生结构，完成吸附待生到脱附再生循环，实现了吸附剂的循环利用；本发明的气体干法净化旋流吸附耦合设备中的吸附剂采用固体颗粒，耐高温，耐腐蚀；吸附剂移动床结构简单，无转动部件，运转周期长；本发明的气体干法净化旋流吸附耦合设备简化了气体净化技术的工艺流程，缩小了占地面积，减少了能量损耗，气体处理量大，适用范围广，可满足较宽温度内的气体干法净化的需求。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (9)

1.一种气体干法净化旋流吸附耦合设备，包括旋风分离器，所述旋风分离器的侧壁顶部设有蜗壳式的待分离气体入口，其特征在于，所述气体干法净化旋流吸附耦合设备还包括与所述旋风分离器连通设置、且能对待分离气体进行杂质分离的吸附剂移动床，所述吸附剂移动床的侧壁上、且位于所述待分离气体入口的上方设置有分离后气体出口；所述吸附剂移动床上连通有吸附剂再生结构，所述吸附剂再生结构上设置有杂质气体出口；
所述吸附剂再生结构包括底部与所述吸附剂移动床的底部连通的提升管结构，所述提升管结构的底部设置有颗粒举升气体入口，所述提升管结构的顶部密封连通设置有喷动床，所述喷动床的侧壁下部与所述吸附剂移动床的上部连通，所述吸附剂再生结构与所述吸附剂移动床构成吸附剂循环回路，所述喷动床的顶部设置所述杂质气体出口；
所述旋风分离器的底部连通设置有灰斗，所述灰斗底部能连通地设置有用于排出固液颗粒杂质的料腿，所述待分离气体自所述待分离气体入口进入所述旋风分离器后形成向下的外旋流，所述外旋流在所述旋风分离器内侧底部转换形成向上的、且位于所述外旋流径向内侧的内旋流；
所述气体干法净化旋流吸附耦合设备为夹层式旋流吸附耦合设备；所述吸附剂移动床包括与所述旋风分离器同轴设置的、且容纳吸附剂颗粒的颗粒移动夹层结构，所述旋风分离器的顶部穿设有中心排气管，所述颗粒移动夹层结构自上而下穿设通过所述旋风分离器，所述颗粒移动夹层结构的内腔中套设所述中心排气管，所述颗粒移动夹层结构的底部位于所述灰斗内；所述颗粒移动夹层结构对应所述待分离气体入口的位置构成进口整流区，所述颗粒移动夹层结构对应所述旋风分离器位于所述待分离气体入口下方的位置构成吸附区，所述颗粒移动夹层结构位于所述旋风分离器底部下方的位置构成出口防尘区，所述进口整流区和所述吸附区位于所述外旋流和所述内旋流的径向交界处；所述颗粒移动夹层结构位于所述吸附区处的内壁和外壁由约翰逊网结构构成；所述颗粒移动夹层结构的顶部连通设置有侧壁中部与所述喷动床连通的吸附剂料仓，所述颗粒移动夹层结构的底部连通设置斜向下穿设通过所述灰斗的吸附剂待生斜管，所述吸附剂待生斜管的另一端与所述提升管结构的底部连通；所述中心排气管的侧壁顶部连通设置穿设通过所述颗粒移动夹层结构的内壁和外壁的排气出口管，所述排气出口管构成所述分离后气体出口。
2.如权利要求1所述的气体干法净化旋流吸附耦合设备，其特征在于，所述旋风分离器包括上下密封连接的筒壳体和锥壳体，所述锥壳体的直径向下渐缩、且底部出口穿设于所述灰斗中，所述筒壳体的侧壁顶部设置所述待分离气体入口；所述颗粒移动夹层结构包括同轴间隔设置的夹层内壳体和夹层外壳体，所述夹层内壳体和所述夹层外壳体之间构成吸附剂颗粒移动空间，所述吸附剂颗粒移动空间的顶部通过颗粒分配器与所述吸附剂料仓连通，所述夹层内壳体包括与所述筒壳体同轴、且底部与所述筒壳体的底部位于同一高度位置的夹层内壳筒体，所述夹层内壳筒体的顶部连接有直径向上渐缩的夹层内壳锥顶，所述夹层内壳筒体的底部连接有直径向下渐缩的夹层内壳下锥体，所述夹层内壳下锥体的底端穿出所述锥壳体设置于所述灰斗内，位于所述吸附区处的所述夹层内壳筒体和所述夹层内壳下锥体由所述约翰逊网结构构成；
所述夹层外壳体包括与所述筒壳体同轴、且底部与所述筒壳体的底部位于同一高度位置的夹层外壳筒体，所述夹层外壳筒体的顶部连接有直径向上渐缩的夹层外壳锥顶，所述夹层外壳筒体的底部连接有夹层外壳下锥体，所述夹层外壳下锥体的底端穿出所述锥壳体设置于所述灰斗内，位于所述吸附区处的所述夹层外壳筒体和所述夹层外壳下锥体由所述约翰逊网结构构成，所述夹层外壳下锥体的底部密封连接外壳下管体，所述外壳下管体的底部密封连通设置所述吸附剂待生斜管；
所述夹层内壳筒体和所述夹层外壳筒体的上部均设置贯通的排气管过孔，所述排气出口管密封穿设通过所述排气管过孔。
3.如权利要求1所述的气体干法净化旋流吸附耦合设备，其特征在于，所述吸附剂待生斜管上设置有待生阀门，所述吸附剂待生斜管为折管结构，所述折管结构包括与所述颗粒移动夹层结构的底部密封连通的折管前段，所述折管前段的底端密封连通出口向上倾斜设置的折管后段，所述折管前段的底部设置有旋转中心轴与所述折管后段平行的输送风入口，所述折管前段、所述输送风入口和所述折管后段构成锁气排料装置；所述提升管结构包括底部设置的预提升段，所述预提升段的顶部密封连通设置有提升管，所述提升管的顶部密封连通设有所述喷动床；所述折管后段的出口与所述预提升段密封连通。
4.如权利要求1所述的气体干法净化旋流吸附耦合设备，其特征在于，所述中心排气管包括上下密封连接的圆筒部和直径向下渐缩的锥筒部，所述锥筒部的侧壁上沿周向设有锥筒反旋向透缝，所述锥筒反旋向透缝沿母线方向设置，所述圆筒部位于所述旋风分离器内的侧壁上沿周向设有竖直设置的圆筒反旋向透缝。
5.如权利要求1所述的气体干法净化旋流吸附耦合设备，其特征在于，所述气体干法净化旋流吸附耦合设备为柱锥式旋流吸附耦合设备，所述吸附剂移动床包括与所述旋风分离器同轴设置的、且容纳吸附剂颗粒的颗粒移动柱锥结构，所述颗粒移动柱锥结构的内部、且位于所述待分离气体入口的上方设有中心排气内腔，所述颗粒移动柱锥结构自上而下穿设进入所述旋风分离器内，所述颗粒移动柱锥结构的底部位于所述灰斗内；所述颗粒移动柱锥结构对应所述待分离气体入口的位置构成进口整流区，所述颗粒移动柱锥结构对应所述旋风分离器位于所述待分离气体入口下方的位置构成吸附区，所述颗粒移动柱锥结构位于所述旋风分离器底部下方的位置构成出口防尘区，所述进口整流区和所述吸附区位于所述外旋流的径向内侧；所述颗粒移动柱锥结构位于所述吸附区处的外壁和所述中心排气内腔的底壁由约翰逊网结构构成；所述颗粒移动柱锥结构的顶部连通设置有侧壁中部与所述喷动床连通的吸附剂料仓，所述颗粒移动柱锥结构的底部连通设置斜向下穿设通过所述灰斗的吸附剂待生斜管，所述吸附剂待生斜管的另一端与所述提升管结构的底部连通；所述颗粒移动柱锥结构的侧壁上密封穿设有一端与所述中心排气内腔连通的排气出口管，所述排气出口管构成所述分离后气体出口。
6.如权利要求5所述的气体干法净化旋流吸附耦合设备，其特征在于，所述旋风分离器包括上下密封连接的筒壳体和锥壳体，所述锥壳体的直径向下渐缩、且底部出口穿设于所述灰斗中，所述筒壳体的侧壁顶部设置所述待分离气体入口；所述颗粒移动柱锥结构包括同轴间隔设置的柱锥内壳体和柱锥外壳体，所述柱锥内壳体的内腔构成所述中心排气内腔，所述柱锥内壳体和所述柱锥外壳体之间构成吸附剂颗粒移动空间，所述吸附剂颗粒移动空间的顶部通过颗粒分配器与所述吸附剂料仓连通，所述柱锥内壳体包括底部位于所述待分离气体入口上部的弧状底内壳，所述弧状底内壳的上方密封连接柱锥内壳筒体，所述柱锥内壳筒体的顶部密封连接直径向上渐缩的柱锥内壳锥顶，所述弧状底内壳由所述约翰逊网结构构成；
所述柱锥外壳体包括与所述筒壳体同轴、且底部位于所述筒壳体内部的柱锥外壳上筒体，所述柱锥外壳上筒体的顶部连接有直径向上渐缩的柱锥外壳锥顶，所述柱锥外壳上筒体的底部连接有柱锥外壳下锥体，所述柱锥外壳下锥体的底部位于所述锥壳体的内侧上部，所述柱锥外壳下锥体的底部连接有柱锥外壳下筒体，所述柱锥外壳下筒体的底端穿出所述锥壳体设置于所述灰斗内，位于所述吸附区处的所述柱锥外壳上筒体、所述柱锥外壳下锥体和所述柱锥外壳下筒体的侧壁由所述约翰逊网结构构成，所述柱锥外壳下筒体的底部密封连接柱锥外壳下管体，所述柱锥外壳下管体的底部密封连通设置所述吸附剂待生斜管；
所述柱锥内壳筒体和所述柱锥外壳上筒体的上部均设置贯通的排气管过孔，所述排气出口管密封穿设通过所述排气管过孔。
7.如权利要求1所述的气体干法净化旋流吸附耦合设备，其特征在于，所述气体干法净化旋流吸附耦合设备为外置式旋流吸附耦合设备；所述旋风分离器的顶部自外向内穿设有中心排气管，所述吸附剂移动床包括位于所述旋风分离器外部上方的、与所述旋风分离器同轴设置的、且容纳吸附剂颗粒的颗粒移动外置夹层结构，所述中心排气管的上部自下向上密封套设于所述颗粒移动外置夹层结构的内腔中，所述颗粒移动外置夹层结构的外侧同轴间隔套设、能与所述颗粒移动外置夹层的内腔连通的、且顶部和底部密封的排气管结构，所述排气管结构的侧壁上设置水平的排气尾管，所述排气尾管构成所述分离后气体出口；所述颗粒移动外置夹层结构位于所述分离后气体出口上方的位置构成进口整流区，所述颗粒移动外置夹层结构位于所述分离后气体出口下方的位置构成吸附区；所述颗粒移动外置夹层结构位于所述吸附区处的内壁和外壁由约翰逊网结构构成；所述颗粒移动外置夹层结构的顶部连通设置有侧壁中部与所述喷动床连通的吸附剂料仓，所述颗粒移动外置夹层结构的底部连通设有斜向下设置的吸附剂待生斜管，所述吸附剂待生斜管的另一端与所述提升管结构的底部连通。
8.如权利要求7所述的气体干法净化旋流吸附耦合设备，其特征在于，所述旋风分离器包括上下密封连接的筒壳体和锥壳体，所述锥壳体的直径向下渐缩、且底部出口穿设于所述灰斗中，所述筒壳体的侧壁顶部设置所述待分离气体入口；
所述颗粒移动外置夹层结构包括同轴间隔设置的外置夹层内壳体和外置夹层外壳体，所述外置夹层内壳体和所述外置夹层外壳体之间构成吸附剂颗粒移动空间，所述吸附剂颗粒移动空间的顶部通过颗粒分配器与所述吸附剂料仓连通，所述吸附剂颗粒移动空间的底部密封，所述外置夹层内壳体包括密封套设于所述中心排气管上部的外置内壳筒体，所述外置内壳筒体的顶部连接有直径向上渐缩的外置内壳锥顶，位于所述吸附区处的所述外置内壳筒体由所述约翰逊网结构构成；
所述外置夹层外壳体包括外置外壳筒体，所述外置外壳筒体的顶部密封连接有直径向上渐缩的与所述吸附剂料仓密封连接的外置外壳锥顶，位于所述吸附区处的所述外置外壳筒体由所述约翰逊网结构构成，所述颗粒移动外置夹层结构的底部密封连通设置所述吸附剂待生斜管。
9.如权利要求7所述的气体干法净化旋流吸附耦合设备，其特征在于，所述中心排气管包括上下密封连接的圆筒部和直径向下渐缩的锥筒部，所述锥筒部的侧壁上沿周向设有锥筒反旋向透缝，所述锥筒反旋向透缝沿母线方向设置，所述圆筒部位于所述旋风分离器内的侧壁上沿周向设有竖直设置的圆筒反旋向透缝。
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