CN109499262B - 一种新型纵向平行床吸附器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型纵向平行床吸附器,涉及吸附器技术领域,包括:外壳;至少两个流化床,设置于外壳内,流化床的底端设有进气口,流化床的顶端设有与出风口连通的出气口,流化床设有一风室,风室的顶端设有布风板,出气口的下方设有防漏网,布风板和防漏网之间设有颗粒物料;气体分布器,设置于外壳内,气体分布器的一端设有与进风口连通的进口、另一端与进气口连通的出口。本发明的有益效果是,与传统的吸附器相比,解决了吸附器内压力降高、气固接触不充分、吸附剂颗粒磨损严重的缺点,降低了吸附器的压力降,提高了吸附器内吸附剂颗粒的利用率,减少了吸附剂颗粒更换成本,从而达到了高效节能、节约成本的目的。

Description

一种新型纵向平行床吸附器
技术领域
本发明涉及吸附器技术领域,特别是一种新型纵向平行床吸附器。
背景技术
吸附器是装有颗粒物料(如吸附剂等)实现气-固吸附和解吸的设备。其中纵向吸附器,例如流化床反应器,具有传热、传质、动量传递效率高等特点,是一种高效的多相吸附器,目前已广泛应用于多相催化、气体分离等领域。吸附器的压力降是决定气固反应效率和吸附器工作能耗的一个重要因素,其与吸附器内的颗粒物料装填高度成正比。降低吸附器的压力降就需要降低颗粒物料的装填高度,而颗粒物料的装填高度降低就会减少吸附器内颗粒物料的质量,减小吸附器的应用规模。另外,吸附器内颗粒物料的装填高度越高,流化过程中颗粒物料的磨损越严重。
目前,针对颗粒物料(如吸附剂颗粒等)磨损严重问题,一些研究者尝试开发高抗磨损的颗粒物料,但是这些高抗磨损的颗粒物料还处于研究阶段,且价格很高。针对吸附器压力降的研究相对较少,一些研究者尝试改变吸附器内吸附床的孔隙率,以降低压力降,但是效果不是很明显,而且还会影响吸附剂的吸附效率。现有技术都没有描述本发明的新型纵向平行床吸附器。因此在保证吸附器应用规模的基础上,解决吸附器压力降高和颗粒物料(如吸附剂颗粒等)磨损严重的问题具有重要意义,并且成为本领域人员急待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是在保证吸附器应用规模的基础上,解决吸附器压力降高和颗粒物料(如吸附剂颗粒等)磨损严重的问题,设计了一种新型纵向平行床吸附器。
实现上述目的本发明的技术方案为,一种新型纵向平行床吸附器,包括:外壳,所述外壳设有进风口和出风口;至少两个流化床,设置于所述外壳内,所述流化床的底端设有进气口,所述流化床的顶端设有与所述出风口连通的出气口,所述流化床设有一风室,所述风室的顶端设有布风板,所述风室的底端与进气口连通,所述出气口的下方设有防漏网,所述布风板和防漏网之间设有颗粒物料;气体分布器,设置于所述外壳内,所述气体分布器的一端设有与进风口连通的进口、另一端与进气口连通的出口。进气口面积等于多个流化床进气口面积的叠加,因此纵向平行床的等效进气口面积很大。
吸附器的压力降(进出口压力差)几乎等于单个流化床的压力降,远低于相同规模的传统吸附器的压力降,从而大大降低了克服压力降所产生的能耗。通入吸附器的气体被均匀分流到各流化床内,各流化床内的气体流速较小,由气流与颗粒物料摩擦引起的颗粒磨损较小,颗粒物料更换次数减少,节约成本。
进一步的,所述流化床的形状和体积均相同。通入吸附器的气体被均匀分流到各流化床内,各流化床内的气体流速较小,相比于与吸附器规模相同的传统流化床反应器,吸附器中各流化床内的气固接触更充分,气固反应效率更高,吸附剂颗粒利用率更高。吸附器内的颗粒物料被分装在各流化床内,各流化床内的颗粒物料高度较低,即吸附剂高度较低,颗粒流化高度较低,由颗粒流化过程中起落引起的颗粒磨损较小,颗粒物料更换次数减少,节约成本。
进一步的,所述流化床的横截面形状是正方形、圆形、正六边形、长方形或正三角形中的一种。
进一步的,所述气体分布器的每个出口的面积以气体分布器的几何中心为基础向四周成梯度的增大,实现流入每个风室内的气流量相等。
进一步的,所述气体分布器出口的最大面积等于流化床的进气口的面积。
再进一步的,每个所述流化床的进气口和出气口相对设置且形状相似。本发明对新型纵向平行床吸附器的外壳的形状不做限制,技术人员可以根据流化床的结构和排列方式、外壳的生产工艺等因素确定。
进一步的,所述流化床内的颗粒物料种类和质量相同。
进一步的,所述防漏网为多孔金属网,网孔直径小于颗粒物料的直径,实现在不影响流化床内气体流动的前提下阻止流化床内的颗粒物料泄露出去。
进一步的,所述流化床互相排列设置且相邻风室之间互相独立。
本发明的有益效果是:通过改变流化床的排列方式可实现吸附器结构的多样化;单个流化床的规模较小、吸附器的压力降较低使得吸附器的安全性更高;吸附器的压力降基本上等于吸附器内单个流化床的压力降,因此吸附器克服压力降产生的压力损耗降低,有效减少了能耗;各流化床内气体流速较小,气固接触充分,提高了气固反应效率,提高了吸附剂颗粒的利用率;各流化床内颗粒物料装填高度较低,颗粒流化过程中颗粒起落引起的磨损减小,颗粒物料更换次数减少,节省了颗粒物料的更换成本。解决了传统流化床反应器的颗粒物料磨损严重的问题;压力降更低,吸附剂颗粒磨损率更低,吸附剂颗粒利用率更高,气固流化反应效果更好,且设计合理、成本低、可靠性高、易于实施;能够大幅度降低吸附器的压力损耗和吸附剂更换成本,提高吸附剂的利用率,提高整体的气体分离效率。
附图说明
图1是本申请吸附器的结构示意图,其中,箭头表示气体流向;
图2是本申请实施例1中沿A-A线的俯视图;
图3是本申请实施例1中气体分布器的结构示意图;
图4是本申请实施例2中流化床的的结构示意图;
图5是本申请实施例3中流化床的的结构示意图;
图6是本申请实施例4中流化床的的结构示意图;
图7是本申请实施例5中多个流化床组合结构的进气口示意图。
以上各图中,
1、外壳;11、进风口;12、出风口;
2、流化床;21、风室;22、进气口;23、出气口;
24、布风板;25、防漏网;26、颗粒物料;
3、气体分布器;31、进口;32、出口;33、器壁。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例,对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效,详细说明如下:
在本申请中,术语“纵向平行床”指将多个特定形状的流化床以一定的排列方式组合在一起形成的吸附床结构,其中纵向平行床为整体新型纵向平行床吸附器结构的设计提供了更大的灵活性。
实施例1
一种新型纵向平行床吸附器,如图1至图3所示,包括外壳1,至少两个流化床2和气体分布器3。
参考图1,外壳1主要用于安装和支撑作用,外壳1设有进风口11和出风口12,外壳1可通过支架等支撑起来,以方便在进风口11处连接,外壳1的形状不限制,推荐根据流化床2排列得到的形状进行设计。
参考图1和图2,多个流化床2设置在外壳1内,流化床2互相排列设置且相邻风室21之间互相独立,流化床2的形状和体积均相同,壳体1的截面为正方形,多个流化床2的中心在同一高度。流化床2的底端设有进气口22,流化床2的顶端设有与出风口12连通的出气口23,流化床2设有一风室21,风室21的顶端设有布风板24,风室21的底端与进气口22连通,出气口23的下方设有防漏网25,布风板24和防漏网25之间设有颗粒物料26;该布风板24用以实现单个流化床2内气流的均匀分布,使得进入颗粒物料26内中的气体分离效率显著提高,颗粒物料26的利用率也得到明显的提高。流化床2内的颗粒物料26种类和质量相同。防漏网25为多孔金属网,网孔直径小于颗粒物料26的直径,防漏网25应使用耐高温材料,具体耐受温度根据吸附剂解吸温度决定;网孔面积大小要在保证颗粒物料无法通过的情况下尽可能大,从而减小对通过气体的阻碍作用,实现在不影响流化床2内气体流动的前提下阻止流化床2内的颗粒物料26泄露出去。流化床2的进气口22的截面积和高度不受限制,在保证流化床2内气固流化良好的情况下,结合气体分布器3和布风板24的结构进行设计。颗粒物料26的高度低且可以按需调节。
参考图1和图3,气体分布器3设置在外壳1内,气体分布器3的一端设有与进风口11连通的进口31、另一端与进气口22连通的出口32。这里,气体分布器3的每个出口32与每个流化床2的进气口22相对设置且形状相似,类似于相似多边形的样式,在这个基础上,气体分布器3的每个出口32的面积以气体分布器3的几何中心为基础向四周成梯度的增大,实现流入每个风室21内的气流量相等。气体分布器3的出口32的最大面积等于流化床2的进气口22的面积。
在使用时,待处理的气体通过进风口11流入气体分布器3中,然后从气体分布器3的多个出口32流出,分别从进气口22进入不同的风室21内,接着通过布风板24、颗粒物料26和防漏网25后从出气口23流出,经外壳1的出风口12离开吸附器。
实施例2
与实施例1不同的是,如图4所示,本实施例中,流化床2的横截面形状正六边形。
实施例3
与实施例1不同的是,如图5所示,本实施例中,流化床2的横截面形状是圆形。
实施例4
与实施例1不同的是,如图6所示,本实施例中,流化床2的横截面形状是正三角形。
实施例5
与实施例1不同的是,如图7所示,本实施中,每个流化床2的进气口22的面积以气体分布器3的中心为基础向四周成梯度的增大。可采用每个流化床2的进气口22的面积S22等于进风口11的面积S11与进风口11的气体速度V11之积的(m*n)分之一除以进气口22的气体速度V22所得到的值,即
Figure BDA0001906067980000041
其中:n为流化床的数量,m为梯度系数,其可以根据实际情况进行设计。
该设计能够根据气流的流量使得进入不同流化床2内的气流得到不同程度的反应,使得各个流化床2内的颗粒物料26能够均匀的利用,避免了部分流化床2内颗粒物料26提前吸附饱和的情况,提高了颗粒物料26吸附剂利用率以及降低吸附剂颗粒26的磨损率。
本发明与传统的吸附器相比,解决了吸附器内压力降高、气固接触不充分、吸附剂颗粒磨损严重的缺点,降低了吸附器的压力降,提高了吸附器内吸附剂颗粒的利用率,减少了吸附剂颗粒更换成本,从而达到了高效节能、节约成本的目的。
以上参考了优选实施例对本发明进行了描述,但本发明的保护范围并不限制于此,在不脱离本发明的范围的情况下,可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件,只要不存在结构冲突,各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来,且不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的。因此,任何落入权利要求的范围内的所有技术方案均在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种新型纵向平行床吸附器,其特征在于,包括:
外壳(1),所述外壳(1)设有进风口(11)和出风口(12);
至少两个流化床(2),设置于所述外壳(1)内,所述流化床(2)的底端设有进气口(22),所述流化床(2)的顶端设有与所述出风口(12)连通的出气口(23),所述流化床(2)设有一风室(21),所述风室(21)的顶端设有布风板(24),所述风室(21)的底端与进气口(22)连通,所述出气口(23)的下方设有防漏网(25),所述布风板(24)和防漏网(25)之间设有颗粒物料(26);
气体分布器(3),设置于所述外壳(1)内,所述气体分布器(3)的一端设有与进风口(11)连通的进口(31)、另一端与进气口(22)连通的出口(32);
所述流化床(2)进气口(22)的面积以气体分布器(3)的中心为基础向四周成梯度的增大,且所述进气口(22)的面积满足公式:
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中,S22为进气口(22)的面积;S11为进风口(11)的面积;V11为进风口(11)的气体速度;V22为进气口(22)的气体速度;n为流化床的数量,m为梯度系数;
所述气体分布器(3)的每个出口(32)的面积以气体分布器(3)的几何中心为基础向四周成梯度的增大,实现流入每个风室(21)内的气流量相等;
所述气体分布器(3)的出口(32)的最大面积等于流化床(2)的进气口(22)的面积。
2.根据权利要求1所述的一种新型纵向平行床吸附器,其特征在于,所述流化床(2)的形状和体积均相同。
3.根据权利要求1所述的一种新型纵向平行床吸附器,其特征在于,所述流化床(2)的横截面形状是正方形、圆形、正六边形、长方形或正三角形中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种新型纵向平行床吸附器,其特征在于,每个所述流化床(2)的进气口(22)和出气口(23)相对设置且形状相似。
5.根据权利要求1所述的一种新型纵向平行床吸附器,其特征在于,所述流化床(2)内的颗粒物料(26)种类和质量相同。
6.根据权利要求1所述的一种新型纵向平行床吸附器,其特征在于,所述防漏网(25)为多孔金属网,网孔直径小于颗粒物料(26)的直径,实现在不影响流化床(2)内气体流动的前提下阻止流化床(2)内的颗粒物料(26)泄露出去。
7.根据权利要求1所述的一种新型纵向平行床吸附器,其特征在于,所述流化床(2)互相排列设置且相邻风室(21)之间互相独立。
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