CN110940739A - 一种用于测定吸附剂效能的试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于测定吸附剂效能的试验装置，包括用于产生并输出油气的油气发生单元、吸附单元、尾气处理单元和浓度检测单元。吸附单元包括吸附柱和重量传感器，吸附柱位于油气发生单元的下游，其油气入口与油气发生单元的输出端连通，以吸附油气中的油分；重量传感器连接在吸附柱的下方以承载吸附柱，用于实时检测吸附柱的重量。尾气处理单元位于吸附单元的下游并与吸附柱的油气出口连通。浓度检测单元与油气出口连通，用于实时接收尾气并实时检测尾气中的油分浓度。根据本发明的用于测定吸附剂效能的试验装置，能够实时测定吸附柱的吸附量和经过吸附后的油气的浓度，进而能够综合对比两种数据，使检测出的吸附剂效能更全面更准确。

Description

一种用于测定吸附剂效能的试验装置

技术领域

本发明涉及化学领域，具体而言涉及一种用于测定吸附剂效能的试验装置。

背景技术

VOCs(挥发性有机物，Volatile Organic Compounds)可以是在室温下饱和蒸汽压大于71Pa，常压下沸点低于100℃且饱和蒸气压大于133Pa，或者常压下沸点低于260℃的有机化合物的统称。石化行业从原料开采、运输、加工到产品生产、储运、销售等各个环节都存在VOCs排放。VOCs的直接排放会引起大气、土壤和水源污染，破环生态环境，影响农业和人类生活，VOCs排放的治理是环保关注的焦点。目前VOCs治理的方式主要包括燃烧法、冷凝法、吸收法、生物法、吸附法以及膜处理等方法。

其中，吸附法是一种常用的VOCs治理手段，具有脱除效果好，再生简单，吸附剂可实现循环利用，环保价值高的特点，常用于石化行业的VOCs治理。吸附剂是吸附法的核心，利用其具有丰富的孔道结构、巨大表面积，实现对一种或多种组分的吸附、富集和分离。因此吸附剂的选择至关重要。常用的吸附剂有活性炭、疏水硅胶、树脂及分子筛等。为了便于吸附剂的选择，需要对吸附剂的效能进行测试。

现有技术中测量吸附剂的效能时，无法在同一设备上测量静态吸附量、动态吸附量、穿透吸附量以及反复吸脱量等指标，并且还存在待测气体的组成及浓度不易调节、稳定性差、侧视流程比较复杂、测量结果不准确、测量时间较长以及待测气体中易燃组分高时安全性差等问题。

因此，需要提供一种用于测定吸附剂效能的试验装置，以至少部分解决现有技术中的问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为至少部分地解决上述问题，本发明提供了一种用于测定吸附剂效能的试验装置，包括：

油气发生单元，用于产生并输出油气；

吸附单元，所述吸附单元包括：

吸附柱，位于所述油气发生单元的下游，所述吸附柱的油气入口与所述油气发生单元的输出端连通，所述吸附柱用于吸附所述油气中的油分，

重量传感器，连接在所述吸附柱的下方以承载所述吸附柱，用于实时检测所述吸附柱的重量；

尾气处理单元，所述尾气处理单元位于所述吸附单元的下游并与所述吸附柱的油气出口连通；

浓度检测单元，所述浓度检测单元与所述油气出口连通，用于实时接收尾气并实时检测所述尾气中的油分浓度。

根据本发明的用于测定吸附剂效能的试验装置，采用重量传感器承载吸附柱的方案，能够实时测定吸附柱的重量，从而能够实时测定吸附柱的吸附量；将浓度检测单元与吸附柱的油气出口连通，能实时检测经过吸附后的油气的浓度；同时检测吸附量与吸附后的油气浓度，能够综合对比两种数据，检测出的吸附剂效能更全面且更准确；此外还具有流程简单，操作方便，可任意调节油气流量、组成及浓度，测试稳定性好以及测量耗时较短等优点。

进一步地，所述吸附单元还包括真空泵，所述真空泵的抽气口与所述油气入口连通，所述真空泵的排气口与所述尾气处理单元连通，用于对所述吸附柱抽真空以进行脱吸附。

进一步地，所述吸附柱上设置有吹扫管路，所述吹扫管路上设置有吹扫阀，所述吹扫阀用于在所述真空泵抽真空过程中间隔预定时间开启，向所述吸附柱中通入吹扫气，以加快脱吸附。

进一步地，所述吸附柱包括内壳和外壳，所述内壳的内部装载有吸附剂，所述内壳和所述外壳之间形成夹套腔，所述夹套腔中具有恒温介质，以维持所述吸附剂处于恒温状态。

进一步地，所述油气发生单元包括：

载气源，用于为所述试验装置提供载气；

鼓泡器，位于所述载气源的下游并与所述载气源连通，所述鼓泡器中装载有所述油分，所述载气源向所述油分中通气，通过鼓泡带出所述油分成为混合气；

混合器，位于所述载气源和所述鼓泡器的下游并与所述载气源和所述鼓泡器连通，所述混合器用于所述载气与所述混合气的混合，以形成均匀的油气。

进一步地，

所述载气源和所述混合器之间设置有第一载气管路，所述第一载气管路上设置有第一调节阀和第一流量计；

所述载气源和所述鼓泡器之间设置有第二载气管路，所述第二载气管路上设置有第二调节阀和第二流量计；其中

所述第一调节阀和所述第二调节阀用于调节所述油气的浓度。

进一步地，所述试验装置还包括：

第一油气管路，所述第一油气管路上设置有第三流量计，所述第一油气管路连通在所述混合器和所述油气发生单元的所述输出端之间；

第二油气管路，所述第二油气管路上设置有第三调节阀，所述第二油气管路连通在所述输出端和所述吸附柱的所述油气入口之间。

进一步地，所述试验装置还包括：

第一尾气管路，所述第一尾气管路上设置有第五调节阀，所述第一尾气管路连通在所述油气出口和所述尾气处理单元之间；

第三油气管路，所述第三油气管路上设置有第四调节阀，所述第三油气管路的一端连通至所述第五调节阀和所述尾气处理单元之间的管路，另一端连通至所述油气发生单元的所述输出端；

第二尾气管路，所述第二尾气管路的一端连通至所述第五调节阀和所述尾气处理单元之间的管路，另一端连通至所述浓度检测单元。

进一步地，所述尾气处理单元包括：

尾气处理装置，装载有处理剂，用于吸收尾气中的有害成分；

通风装置，用于接收所述尾气处理装置排出的气体。

进一步地，所述试验装置还包括数据处理装置，所述数据处理装置与所述第一流量计、第二流量计、第三流量计、重量传感器以及浓度检测单元电连接，用于收集并处理数据，以得到试验结果。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

附图中：

图1为根据本发明的用于测定吸附剂效能的试验装置的结构示意图；

图2为图1中吸附柱的结构示意图。

附图标记说明：

100：试验装置 10：油气发生单元

11：载气源 12：鼓泡器

13：混合器 14：恒温装置

15：输出端 20：吸附单元

21：重量传感器 22：真空泵

23：吹扫管路 24：吹扫阀

25：过滤网 30：吸附柱

31：油气入口 32：油气出口

33：内壳 34：外壳

35：夹套腔 36：介质入口

37：介质出口 38：吸附剂装卸口

39：吸附剂 40：尾气处理单元

41：尾气处理装置 42：通风装置

50：浓度检测单元 51：在线气相色谱仪

61：第一载气管路 62：第一调节阀

63：第一流量计 64：第二载气管路

65：第二调节阀 66：第二流量计

67：第一油气管路 68：第三流量计

69：第二油气管路 70：第三调节阀

71：第三油气管路 72：第四调节阀

73：第一尾气管路 74：第五调节阀

75：第二尾气管路 80：数据处理装置

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的描述。显然，本发明实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟悉的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

本发明中所引用的诸如“第一”和“第二”的序数词仅仅是标识，而不具有任何其他含义，例如特定的顺序等。而且，例如，术语“第一部件”其本身不暗示“第二部件”的存在，术语“第二部件”本身不暗示“第一部件”的存在。

应予以注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施例，而非意图限制根据本发明的示例性实施例。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。

现在，将参照附图更详细地描述根据本发明的示例性实施例。然而，这些示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施例的构思充分传达给本领域普通技术人员。

图1示出了本发明的一种优选实施方式的用于测定吸附剂效能的试验装置，包括油气发生单元10、吸附单元20、尾气处理单元40和浓度检测单元50。

其中，油气发生单元10用于产生并输出油气。吸附单元20包括吸附柱30和重量传感器21，吸附柱30位于油气发生单元10的下游，其油气入口31与油气发生单元10的输出端15连通，以吸附油气中的油分；重量传感器21连接在吸附柱30的下方以承载吸附柱30，用于实时检测吸附柱30的重量。尾气处理单元40位于吸附单元20的下游并与吸附柱30的油气出口32连通。浓度检测单元50与油气出口32连通，用于实时接收尾气并实时检测尾气中的油分浓度，浓度检测单元50包括在线气相色谱仪51，以便于能够实时并准确的检测尾气中的油分浓度。

根据本发明的用于测定吸附剂效能的试验装置，采用重量传感器承载吸附柱的方案，能够实时测定吸附柱的重量，从而能够实时测定吸附柱的吸附量；将浓度检测单元与吸附柱的油气出口连通，能实时检测经过吸附后的油气的浓度；同时检测吸附量与吸附后的油气浓度，能够综合对比两种数据，检测出的吸附剂效能更全面且更准确；此外还具有流程简单，操作方便，可任意调节油气流量、组成及浓度，测试稳定性好以及测量耗时较短等优点。

具体地，继续参考图1。油气发生单元10包括载气源11、鼓泡器12和混合器13。载气源11用于为试验装置100提供载气，载气优选为氮气，以提高检测时的安全性，载气源11优选为高压氮气瓶。

鼓泡器12位于载气源11的下游，载气源11和鼓泡器12之间设置有第二载气管路64，载气源11将载气输入鼓泡器12装载的液体油分中进行鼓泡，以带出油分。携带油分的混合气再通过管路输送至混合器13。为了能维持混合气中油分含量稳定，恒温装置14将鼓泡器12维持在恒温状态，以减少因温度变化造成的油分挥发速度的变化。

混合器13位于载气源11和鼓泡器12的下游并与载气源11和鼓泡器12连通，载气源11和混合器13之间设置有第一载气管路61，来自载气源11的载气与来自鼓泡器12的混合气在混合器13中混合，形成均匀的油气。

其中，第一载气管路61上设置有第一调节阀62和第一流量计63；第二载气管路64上设置有第二调节阀65和第二流量计66。其中，操作时根据第一流量计63和第二流量计66的数值来调节第一调节阀62和第二调节阀65的开度，以得到具有预期浓度的油气。

吸附单元20还包括真空泵22，真空泵22的抽气口与吸附柱30的油气入口31连通，真空泵22的排气口与尾气处理单元40连通，用于对吸附柱30抽真空以进行脱吸附。吸附柱30上设置有吹扫管路23，吹扫管路23上设置有吹扫阀24，吹扫阀24用于在真空泵22抽真空过程中间隔预定时间开启，向吸附柱30中通入吹扫气，以加快脱吸附。为了防止在脱吸附过程中粉尘进入真空泵22，吸附柱30的下部设置有过滤网25，过滤网25优选为过滤精度为10μm的陶瓷过滤网。

下面请参考图2，吸附柱30包括内壳33和外壳34，内壳33的内部装载有吸附剂39，内壳33和外壳34之间形成夹套腔35，夹套腔35中具有恒温介质，以维持吸附剂39处于恒温状态。恒温介质优选为水，在一种可选实施方式中，恒温水浴装置与夹套腔35连通，恒温水从介质入口36流入，从介质出口37流出，以将吸附柱30维持在恒温状态。吸附柱30的顶部还具有吸附剂装卸口38，以便能方便的更换吸附剂39。

继续参考图1，混合器13和油气发生单元10的输出端15之间设置有第一油气管路67，第一油气管路67上设置有第三流量计68，以监测混合后的油气的流量。油气发生单元10的输出端15和吸附柱30的油气入口31之间连通有第二油气管路69，第二油气管路69上设置有第三调节阀70，来自混合器13的油气经由第二油气管路69进入吸附柱30被吸附剂39所吸附。

吸附柱30的油气出口32和尾气处理单元40之间设置有第一尾气管路73，第一尾气管路73上设置有第五调节阀74。油气发生单元10的输出端15还经由第三油气管路71与第五调节阀74和尾气处理单元40之间的第一尾气管路73连通，第三油气管路71上设置有第四调节阀72；浓度检测单元50经由第二尾气管路75与第五调节阀74和尾气处理单元40之间的第一尾气管路73连通。

吸附剂39的效能测试分为三个阶段：油气准备阶段、吸附阶段和脱吸附阶段。

油气准备阶段中载气源11向试验装置100输送载气，打开第一调节阀62、第二调节阀65和第四调节阀72，关闭第三调节阀70和第五调节阀74，油气依次经由第一油气管路67、第三油气管路71和第一尾气管路73进入尾气处理单元40，同时部分油气经由第二尾气管路75进入浓度检测单元50。当浓度达到预定值并稳定时，试验进入吸附阶段。

在吸附阶段中，打开第一调节阀62、第二调节阀65、第三调节阀70和第五调节阀74，关闭第四调节阀72。油气依次经由第一油气管路67、第二油气管路69、吸附柱30和第一尾气管路73进入尾气处理单元40，同时部分油气经由第二尾气管路75进入浓度检测单元50。在吸附阶段中，能够检测油气浓度随时间的变化和吸附量随时间的变化，进而可以得到静态吸附量、动态吸附量以及穿透吸附量等效能指标。

当试验结束或者需要测试吸附剂39的反复吸脱量等效能指标时，关闭第一调节阀62、第二调节阀65、第三调节阀70、第四调节阀72和第五调节阀74，开启真空泵22，对吸附柱30进行脱吸附。

优选地，尾气处理单元40包括尾气处理装置41和通风装置42。尾气处理装置41年内装载有醇类等处理剂，用于吸收尾气中的有害成分；通风装置42优选为通风橱，经过尾气处理装置41处理的尾气被通风橱排放至大气。这样能够有效保障操作人员的安全。

此外，试验装置100还包括数据处理装置80，数据处理装置80与第一流量计63、第二流量计66、第三流量计68、重量传感器21以及浓度检测单元50电连接，用于收集并处理数据，以得到试验结果。

除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本发明。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (10)

1.一种用于测定吸附剂效能的试验装置，其特征在于，包括：

油气发生单元，用于产生并输出油气；

吸附单元，所述吸附单元包括：

吸附柱，位于所述油气发生单元的下游，所述吸附柱的油气入口与所述油气发生单元的输出端连通，所述吸附柱用于吸附所述油气中的油分，

重量传感器，连接在所述吸附柱的下方以承载所述吸附柱，用于实时检测所述吸附柱的重量；

尾气处理单元，所述尾气处理单元位于所述吸附单元的下游并与所述吸附柱的油气出口连通；

浓度检测单元，所述浓度检测单元与所述油气出口连通，用于实时接收尾气并实时检测所述尾气中的油分浓度。

2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述吸附单元还包括真空泵，所述真空泵的抽气口与所述油气入口连通，所述真空泵的排气口与所述尾气处理单元连通，用于对所述吸附柱抽真空以进行脱吸附。

3.根据权利要求2所述的试验装置，其特征在于，所述吸附柱上设置有吹扫管路，所述吹扫管路上设置有吹扫阀，所述吹扫阀用于在所述真空泵抽真空过程中间隔预定时间开启，向所述吸附柱中通入吹扫气，以加快脱吸附。

4.根据权利要求3所述的试验装置，其特征在于，所述吸附柱包括内壳和外壳，所述内壳的内部装载有吸附剂，所述内壳和所述外壳之间形成夹套腔，所述夹套腔中具有恒温介质，以维持所述吸附剂处于恒温状态。

5.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述油气发生单元包括：

载气源，用于为所述试验装置提供载气；

鼓泡器，位于所述载气源的下游并与所述载气源连通，所述鼓泡器中装载有所述油分，所述载气源向所述油分中通气，通过鼓泡带出所述油分成为混合气；

混合器，位于所述载气源和所述鼓泡器的下游并与所述载气源和所述鼓泡器连通，所述混合器用于所述载气与所述混合气的混合，以形成均匀的油气。

6.根据权利要求5所述的试验装置，其特征在于，

所述载气源和所述混合器之间设置有第一载气管路，所述第一载气管路上设置有第一调节阀和第一流量计；

所述载气源和所述鼓泡器之间设置有第二载气管路，所述第二载气管路上设置有第二调节阀和第二流量计；其中

所述第一调节阀和所述第二调节阀用于调节所述油气的浓度。

7.根据权利要求6所述的试验装置，其特征在于，所述试验装置还包括：

第一油气管路，所述第一油气管路上设置有第三流量计，所述第一油气管路连通在所述混合器和所述油气发生单元的所述输出端之间；

第二油气管路，所述第二油气管路上设置有第三调节阀，所述第二油气管路连通在所述输出端和所述吸附柱的所述油气入口之间。

8.根据权利要求7所述的试验装置，其特征在于，所述试验装置还包括：

第一尾气管路，所述第一尾气管路上设置有第五调节阀，所述第一尾气管路连通在所述油气出口和所述尾气处理单元之间；

第三油气管路，所述第三油气管路上设置有第四调节阀，所述第三油气管路的一端连通至所述第五调节阀和所述尾气处理单元之间的管路，另一端连通至所述油气发生单元的所述输出端；

第二尾气管路，所述第二尾气管路的一端连通至所述第五调节阀和所述尾气处理单元之间的管路，另一端连通至所述浓度检测单元。

9.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述尾气处理单元包括：

尾气处理装置，装载有处理剂，用于吸收尾气中的有害成分；

通风装置，用于接收所述尾气处理装置排出的气体。

10.根据权利要求7所述的试验装置，其特征在于，所述试验装置还包括数据处理装置，所述数据处理装置与所述第一流量计、第二流量计、第三流量计、重量传感器以及浓度检测单元电连接，用于收集并处理数据，以得到试验结果。

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