CN113003906B - 化学合成物纯化分离装置及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及化学合成物纯化分离装置及使用方法，其包括设置在报废的矿井巷道中的发生器装置，在发生器装置通向地面且用于输出待纯化甲烷的管道上间隔分布有后置阀组与前置阀组；后置阀组与前置阀组结构相同且对面相向。发生器装置包括反应池体；在反应池体一侧设置有通过排料出口连通的排料暂存池；反应池体底部设置有池底伸缩杆，池底伸缩杆连接有池底推板；本发明设计合理、结构紧凑且使用方便。
Description
技术领域
本发明所要解决的技术问题总的来说是提供一种化学合成物纯化分离装置及使用方法。
背景技术
在现有的技术中化学合成物纯化过程需要借助分液器对混合液进行分离，其缺陷是，分离器的进口较小，需要使用漏斗将混合液加入分离器，造成分离效率低下。CN201620839504.7 化学合成物纯化分离装置，虽然提供了一套设备，但是其效率低下，纯化质量差；CN201920371167.7 一种化学合成物纯化分离装置，其通用性差，自动化程度低，CN202021292352.6 一种化学合成物纯化分离装置，其自动化程度低。 CN201720333871.4一种化学合成物纯化分离装置，其结合简单。如何提供一套自动化程度高，纯化质量高的设备成为急需解决的技术问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：一种化学合成物纯化分离装置，包括设置在报废的矿井巷道中的发生器装置，在发生器装置通向地面且用于输出待纯化甲烷的管道上间隔分布有后置阀组与前置阀组；后置阀组与前置阀组结构相同且对面相向。
作为上述技术方案的进一步改进：发生器装置包括反应池体；在反应池体一侧设置有通过排料出口连通的排料暂存池；
反应池体底部设置有池底伸缩杆，池底伸缩杆连接有池底推板；
在反应池体的安装池底伸缩杆的侧壁上铰接有顶部铰接板，在顶部铰接板下端连接有中间层叠挡板，中间层叠挡板下端与池底推板上端铰接；在排料出口具有挡板；
在排料出口上方设置有倾斜挡板；
在反应池体上方设置有原料进给传送带的输出端，其输入端位于井口，用于将沼气秸秆和/或粪便送入到反应池体；
在反应池体上方设置有送液管道的输出端，其输入端位于井口，用于将水和/或催化剂加入到反应池体；
在排料暂存池上方设置有肥料传送带，在肥料传送带上设置有挖斗式肥料箱，挖斗式肥料箱在向上变向翻斗时，挖斗式肥料箱部分进入排料暂存池将排料挖去并输出；
在反应池体上方设置有甲烷输送管件，用于负压抽取反应池体及矿井产生的甲烷；
在甲烷输送管件进口处旋转设置有旋转管件网箱头，在旋转管件网箱头下开口处设置有旋转弹性底锥板并通过弹簧杆连接；
在旋转管件网箱头通过齿轮啮合有驱动齿轮轴，在驱动齿轮轴下端连接有清扫旋转刷体，用于刷洗旋转管件网箱头的网孔。
后置阀组与前置阀组分段对向设置；后置阀组包括反馈阀体及执行阀体；
管道包括依次连接的故障管道与次级管道；
后置阀组的反馈阀体与前置阀组的反馈阀体连接在同一故障管道的两端；次级管道一端连接反馈阀体，另一端连接同一阀组的执行阀体。
在反馈阀体中纵向设置有纵向活动柱塞杆，在纵向活动柱塞杆上设置有阀体刺破尖端，在反馈阀体中设置有与阀体刺破尖端对应的充气气囊末端；
当故障管道压力大于设定阈值，纵向活动柱塞杆移动带动阀体刺破尖端刺破充气气囊末端使之漏气；
在执行阀体中竖直设置有施力弹簧，在施力弹簧上端连接有竖直活动杆，在竖直活动杆上端设置有充气棱锥上刺，在执行阀体内腔上端密封有沙漏下塑料包，沙漏下塑料包上方设置有悬挂沙土袋的底部；
在执行阀体中设置有用于阻挡竖直活动杆上行的充气间隔气垫，在竖直活动杆上端设置有用于刺破沙漏下塑料包的充气突刺尾椎；
充气气囊末端通过充气管路与充气间隔气垫连通。
发生器装置通过管路连接有带检测的预处理罐；
预处理罐具有S型通道，以对甲烷进行粗过滤，并安装有流量计、温度计、温控器及压力计；
预处理罐连接有抽气泵体，以将甲烷气体抽取前行；
在管道中内置有若干风机；
抽气泵体输出端连接有水纯化罐，通过水吸附甲烷气体中的杂物；
水纯化罐输出端连接有去水罐，用于对甲烷气体干燥，罐底设置有底部固定架，罐顶部旋转设置有旋转上挂杆，在旋转上挂杆和/或底部固定架上分布有若干弹簧连接部，在旋转上挂杆的弹簧连接部与底部固定架的弹簧连接部之间设置有吸水纤维条，在去水罐出口处设置有带尖端挡水网，
在去水罐中设置有冷凝器；
去水罐输出端通过管道依次连接有二氧化碳冷凝器及液体甲烷纯化罐；
二氧化碳冷凝器还连接有干冰输出部；
液体甲烷纯化罐下输出端连接有活性炭罐，以吸附甲烷。
在去水罐与二氧化碳冷凝器之间设置有硫化氢吸收器；
在液体甲烷纯化罐上输出端连接有带有尾气检测头的液氮存储罐。
一种化学合成物纯化分离装置的使用方法，包括以下步骤；S1，首先，将发生器装置放置于废旧矿井中；然后，通过原料进给传送带将沼气秸秆和/或粪便送入到反应池体，通过送液管道将水和/或催化剂加入到反应池体，进行反应生成甲烷气体，反应物通过倾斜挡板下落到池底部；其次，定期，池底伸缩杆带动池底推板对池底推刮，将杂物通过排料出口输出到排料暂存池，同时，中间层叠挡板展开，遮挡固态反应物下落；再次，肥料传送带传送，挖斗式肥料箱在向上变向翻斗时，挖斗式肥料箱部分进入排料暂存池将排料挖去并输出到井口；之后，管道负压抽取甲烷，当抽取甲烷量小于设定阈值，驱动齿轮轴驱动旋转管件网箱头旋转，使得清扫旋转刷体 刷洗旋转管件网箱头的网孔，旋转弹性底锥板下摆进入反应池体中进行搅拌，以增大甲烷溢出量，并通过弹簧振动与锥度实现旋转弹性底锥板自清理；
S2， 甲烷气体通过预处理罐的S型通道，对甲烷进行粗过滤，并通过流量计、温度计、温控器及压力计进行实时监控；
S3，通过水纯化罐水吸附甲烷气体中的杂物；
S4，通过去水罐对甲烷气体干燥，避免水汽对后序液化工序的干扰；首先，通过吸水纤维条吸水气，定期，旋转上挂杆旋转，通过弹簧连接部使得吸水纤维条旋转缠绕拧水；其次，通过冷凝器进行低温凝结；再次，通过带尖端挡水网的阻水透气，并利用尖端对水凝结滴落；
S5， 通过二氧化碳冷凝器将二氧化碳冷凝后，并再次冷凝通过干冰输出部输出干冰；
S6，通过液体甲烷纯化罐将甲烷冷凝为液体，并通过活性炭罐吸附甲烷。
作为上述技术方案的进一步改进：
在S6之前，通过硫化氢吸收器冷凝纯化；
在S6之后，执行S7，纯化后剩余氮气冷凝到液氮存储罐，并通过尾气检测头进行检测。
当故障管道内压力增大到设定阈值后，执行以下步骤；
首先， 该处纵向活动柱塞杆移动带动阀体刺破尖端刺破充气气囊末端使之漏气；然后，通过充气管路使得充气间隔气垫漏气减压；其次，竖直活动杆在施力弹簧作用下上行，使得充气突刺尾椎刺破沙漏下塑料包，使得悬挂沙土袋的沙土下落进入执行阀体中进行密封，避免泄露或蹿火。
本发明设计合理、成本低廉、结实耐用、安全可靠、操作简单、省时省力、节约资金、结构紧凑且使用方便。
附图说明
图1是本发明的使用结构示意图。
图2是本发明的结构示意图。
图3是本发明的结构示意图。
其中：氧气,沸点-183甲烷，161.5摄氏度氮气-196摄氏度-78.51、矿井巷道；2、发生器装置；3、后置阀组；4、前置阀组；5、反应池体；6、池底伸缩杆；7、池底推板；8、中间层叠挡板；9、顶部铰接板；10、倾斜挡板；11、排料出口；12、排料暂存池；13、原料进给传送带；14、肥料传送带；15、挖斗式肥料箱；16、送液管道；17、甲烷输送管件；18、旋转管件网箱头；19、旋转弹性底锥板；20、驱动齿轮轴；21、清扫旋转刷体；22、故障管道；23、次级管道；24、反馈阀体；25、纵向活动柱塞杆；26、阀体刺破尖端；27、充气气囊末端；28、充气管路；29、执行阀体；30、施力弹簧；31、竖直活动杆；32、充气间隔气垫；33、充气棱锥上刺；34、充气突刺尾椎；35、沙漏下塑料包；36、悬挂沙土袋；37、带检测的预处理罐；38、抽气泵体；39、水纯化罐；40、去水罐；41、旋转上挂杆；42、吸水纤维条；43、弹簧连接部；44、底部固定架；45、带尖端挡水网；46、硫化氢吸收器；47、二氧化碳冷凝器；48、干冰输出部；49、液体甲烷纯化罐；50、活性炭罐；51、液氮存储罐；52、尾气检测头。
具体实施方式
如图1所示，本实施例的化学合成物纯化分离装置 ，包括设置在报废的矿井巷道1中的发生器装置2，在发生器装置2通向地面且用于输出待纯化甲烷的管道上间隔分布有后置阀组3与前置阀组4；
后置阀组3与前置阀组4结构相同且对面相向。
发生器装置2包括反应池体5；在反应池体5一侧设置有通过排料出口11连通的排料暂存池12；
反应池体5底部设置有池底伸缩杆6，池底伸缩杆6连接有池底推板7；
在反应池体5的安装池底伸缩杆6的侧壁上铰接有顶部铰接板9，在顶部铰接板9下端连接有中间层叠挡板8，中间层叠挡板8下端与池底推板7上端铰接；在排料出口11具有挡板；
在排料出口11上方设置有倾斜挡板10；
在反应池体5上方设置有原料进给传送带13的输出端，其输入端位于井口，用于将沼气秸秆和/或粪便送入到反应池体5；
在反应池体5上方设置有送液管道16的输出端，其输入端位于井口，用于将水和/或催化剂加入到反应池体5；
在排料暂存池12上方设置有肥料传送带14，在肥料传送带14上设置有挖斗式肥料箱15，挖斗式肥料箱15在向上变向翻斗时，挖斗式肥料箱15部分进入排料暂存池12将排料挖去并输出；
在反应池体5上方设置有甲烷输送管件17，用于负压抽取反应池体5及矿井产生的甲烷；
在甲烷输送管件17进口处旋转设置有旋转管件网箱头18，在旋转管件网箱头18下开口处设置有旋转弹性底锥板19并通过弹簧杆连接；
在旋转管件网箱头18通过齿轮啮合有驱动齿轮轴20，在驱动齿轮轴20下端连接有清扫旋转刷体21，用于刷洗旋转管件网箱头18的网孔。
后置阀组3与前置阀组4分段对向设置；后置阀组3包括反馈阀体24及执行阀体29；
管道包括依次连接的故障管道22与次级管道23；
后置阀组3的反馈阀体24与前置阀组4的反馈阀体24连接在同一故障管道22的两端；次级管道23一端连接反馈阀体24，另一端连接同一阀组的执行阀体29。
在反馈阀体24中纵向设置有纵向活动柱塞杆25，在纵向活动柱塞杆25上设置有阀体刺破尖端26，在反馈阀体24中设置有与阀体刺破尖端26对应的充气气囊末端27；
当故障管道22压力大于设定阈值，纵向活动柱塞杆25移动带动阀体刺破尖端26刺破充气气囊末端27使之漏气；
在执行阀体29中竖直设置有施力弹簧30，在施力弹簧30上端连接有竖直活动杆31，在竖直活动杆31上端设置有充气棱锥上刺33，在执行阀体29内腔上端密封有沙漏下塑料包35，沙漏下塑料包35上方设置有悬挂沙土袋36的底部；
在执行阀体29中设置有用于阻挡竖直活动杆31上行的充气间隔气垫32，在竖直活动杆31上端设置有用于刺破沙漏下塑料包35的充气突刺尾椎34；
充气气囊末端27通过充气管路28与充气间隔气垫32连通。
发生器装置2通过管路连接有带检测的预处理罐37；
预处理罐37具有S型通道，以对甲烷进行粗过滤，并安装有流量计、温度计、温控器及压力计；
预处理罐37连接有抽气泵体38，以将甲烷气体抽取前行；
在管道中内置有若干风机；
抽气泵体38输出端连接有水纯化罐39，通过水吸附甲烷气体中的杂物；
水纯化罐39输出端连接有去水罐40，用于对甲烷气体干燥，罐底设置有底部固定架44，罐顶部旋转设置有旋转上挂杆41，在旋转上挂杆41和/或底部固定架44上分布有若干弹簧连接部43，在旋转上挂杆41的弹簧连接部43与底部固定架44的弹簧连接部43之间设置有吸水纤维条42，在去水罐40出口处设置有带尖端挡水网45，
在去水罐40中设置有冷凝器；
去水罐40输出端通过管道依次连接有二氧化碳冷凝器47及液体甲烷纯化罐49；
二氧化碳冷凝器47还连接有干冰输出部48；
液体甲烷纯化罐49下输出端连接有活性炭罐50，以吸附甲烷。
在去水罐40与二氧化碳冷凝器47之间设置有硫化氢吸收器46；
在液体甲烷纯化罐49上输出端连接有带有尾气检测头52的液氮存储罐51。
本实施例的化学合成物纯化分离装置的使用方法，包括以下步骤；S1，首先，将发生器装置2放置于废旧矿井中；然后，通过原料进给传送带13将沼气秸秆和/或粪便送入到反应池体5，通过送液管道16将水和/或催化剂加入到反应池体5，进行反应生成甲烷气体，反应物通过倾斜挡板10下落到池底部；其次，定期，池底伸缩杆6带动池底推板7对池底推刮，将杂物通过排料出口11输出到排料暂存池12，同时，中间层叠挡板8展开，遮挡固态反应物下落；再次，肥料传送带14传送，挖斗式肥料箱15在向上变向翻斗时，挖斗式肥料箱15部分进入排料暂存池12将排料挖去并输出到井口；之后，管道负压抽取甲烷，当抽取甲烷量小于设定阈值，驱动齿轮轴20驱动旋转管件网箱头18旋转，使得清扫旋转刷体21 刷洗旋转管件网箱头18的网孔，旋转弹性底锥板19下摆进入反应池体5中进行搅拌，以增大甲烷溢出量，并通过弹簧振动与锥度实现旋转弹性底锥板19自清理；
S2， 甲烷气体通过预处理罐37的S型通道，对甲烷进行粗过滤，并通过流量计、温度计、温控器及压力计进行实时监控；
S3，通过水纯化罐39水吸附甲烷气体中的杂物；
S4，通过去水罐40对甲烷气体干燥，避免水汽对后序液化工序的干扰；首先，通过吸水纤维条42吸水气，定期，旋转上挂杆41旋转，通过弹簧连接部43使得吸水纤维条42旋转缠绕拧水；其次，通过冷凝器进行低温凝结；再次，通过带尖端挡水网45的阻水透气，并利用尖端对水凝结滴落；
S5， 通过二氧化碳冷凝器47将二氧化碳冷凝后，并再次冷凝通过干冰输出部48输出干冰；
S6，通过液体甲烷纯化罐49将甲烷冷凝为液体，并通过活性炭罐50吸附甲烷。
在S6之前，通过硫化氢吸收器46冷凝纯化；
在S6之后，执行S7，纯化后剩余氮气冷凝到液氮存储罐51，并通过尾气检测头52进行检测。
当故障管道22内压力增大到设定阈值后，执行以下步骤；
首先， 该处纵向活动柱塞杆25移动带动阀体刺破尖端26刺破充气气囊末端27使之漏气；然后，通过充气管路28使得充气间隔气垫32漏气减压；其次，竖直活动杆31在施力弹簧30作用下上行，使得充气突刺尾椎34刺破沙漏下塑料包35，使得悬挂沙土袋36的沙土下落进入执行阀体29中进行密封，避免泄露或蹿火。
本发明利用不同气体沸点不同实现了甲烷化学合成物的纯化处理。其中氧气,沸点-183摄氏度，甲烷，-161.5摄氏度 ；氮气， -196摄氏度；二氧化碳沸点，-78.5摄氏度；硫化氢沸点，-60.4摄氏度。本发明利用矿井巷道1的无氧环境实现了对废旧矿井的二次利用，并提取煤矿溢出的甲烷气体，实现了对秸秆、粪便的集中处理。发生器装置2实现甲烷产生，自动清理及上料，后置阀组3，前置阀组4实现了当某段管路发生故障的自动纯机械断开，无氧环境避免自燃等安全事故，清理方便。设计巧妙，消防安全可靠，纯化效率高。使得气体组分得到充分附加纯化提取。
Claims (3)
1. 一种化学合成物纯化分离装置 ，其特征在于：包括设置在报废的矿井巷道（1）中的发生器装置（2），在发生器装置（2）通向地面且用于输出待纯化甲烷的管道上间隔分布有后置阀组（3）与前置阀组（4）；
后置阀组（3）与前置阀组（4）结构相同且对面相向；发生器装置（2）包括反应池体（5）；在反应池体（5）一侧设置有通过排料出口（11）连通的排料暂存池（12）；
反应池体（5）底部设置有池底伸缩杆（6），池底伸缩杆（6）连接有池底推板（7）；
在反应池体（5）的安装池底伸缩杆（6）的侧壁上铰接有顶部铰接板（9），在顶部铰接板（9）下端连接有中间层叠挡板（8），中间层叠挡板（8）下端与池底推板（7）上端铰接；
在排料出口（11）上方设置有倾斜挡板（10）；
在反应池体（5）上方设置有原料进给传送带（13）的输出端，其输入端位于井口，用于将沼气秸秆和/或粪便送入到反应池体（5）；
在反应池体（5）上方设置有送液管道（16）的输出端，其输入端位于井口，用于将水和/或催化剂加入到反应池体（5）；
在排料暂存池（12）上方设置有肥料传送带（14），在肥料传送带（14）上设置有挖斗式肥料箱（15），挖斗式肥料箱（15）在向上变向翻斗时，挖斗式肥料箱（15）部分进入排料暂存池（12）将排料挖去并输出；
在反应池体（5）上方设置有甲烷输送管件（17），用于负压抽取反应池体（5）及矿井产生的甲烷；
在甲烷输送管件（17）进口处旋转设置有旋转管件网箱头（18），在旋转管件网箱头（18）下开口处设置有旋转弹性底锥板（19）并通过弹簧杆连接；
在旋转管件网箱头（18）通过齿轮啮合有驱动齿轮轴（20），在驱动齿轮轴（20）下端连接有清扫旋转刷体（21），用于刷洗旋转管件网箱头（18）的网孔；
发生器装置（2）通过管路连接有带检测的预处理罐（37）；
预处理罐（37）具有S型通道，以对甲烷进行粗过滤，并安装有流量计、温度计、温控器及压力计；
预处理罐（37）连接有抽气泵体（38），以将甲烷气体抽取前行；
在管道中内置有若干风机；
抽气泵体（38）输出端连接有水纯化罐（39），通过水吸附甲烷气体中的杂物；
水纯化罐（39）输出端连接有去水罐（40），用于对甲烷气体干燥，罐底设置有底部固定架（44），罐顶部旋转设置有旋转上挂杆（41），在旋转上挂杆（41）和/或底部固定架（44）上分布有若干弹簧连接部（43），在旋转上挂杆（41）的弹簧连接部（43）与底部固定架（44）的弹簧连接部（43）之间设置有吸水纤维条（42），在去水罐（40）出口处设置有带尖端挡水网（45），
在去水罐（40）中设置有冷凝器；
去水罐（40）输出端通过管道依次连接有硫化氢吸收器（46）、二氧化碳冷凝器（47）及液体甲烷纯化罐（49）；
二氧化碳冷凝器（47）还连接有干冰输出部（48）；
在液体甲烷纯化罐（49）上输出端连接有带有尾气检测头（52）的液氮存储罐（51）；
液体甲烷纯化罐（49）下输出端连接有活性炭罐（50），以吸附甲烷。
2.根据权利要求1所述的化学合成物纯化分离装置 ，其特征在于：
后置阀组（3）与前置阀组（4）分段对向设置；后置阀组（3）包括反馈阀体（24）及执行阀体（29）；
管道包括依次连接的故障管道（22）与次级管道（23）；
后置阀组（3）的反馈阀体（24）与前置阀组（4）的反馈阀体（24）连接在同一故障管道（22）的两端；次级管道（23）一端连接反馈阀体（24），另一端连接同一阀组的执行阀体（29）。
3. 根据权利要求2所述的化学合成物纯化分离装置 ，其特征在于：在反馈阀体（24）中纵向设置有纵向活动柱塞杆（25），在纵向活动柱塞杆（25）上设置有阀体刺破尖端（26），在反馈阀体（24）中设置有与阀体刺破尖端（26）对应的充气气囊末端（27）；
当故障管道（22）压力大于设定阈值，纵向活动柱塞杆（25）移动带动阀体刺破尖端（26）刺破充气气囊末端（27）使之漏气；
在执行阀体（29）中竖直设置有施力弹簧（30），在施力弹簧（30）上端连接有竖直活动杆（31），在竖直活动杆（31）上端设置有充气棱锥上刺（33），在执行阀体（29）内腔上端密封有沙漏下塑料包（35），沙漏下塑料包（35）上方设置有悬挂沙土袋（36）的底部；
在执行阀体（29）中设置有用于阻挡竖直活动杆（31）上行的充气间隔气垫（32），在竖直活动杆（31）上端设置有用于刺破沙漏下塑料包（35）的充气突刺尾椎（34）；
充气气囊末端（27）通过充气管路（28）与充气间隔气垫（32）连通。
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