CN206424965U - 活性炭置换器、天然气净化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种活性炭置换器、天然气净化系统，属于化工工艺控制领域。活性炭置换器包括多个隔挡板、两端分别设置第一端盖和第二端盖的中空管体，中空管体设置有用于留置活性炭的容置腔。多个隔挡板之间以相互交叉的方式设置于容置腔内，且每个隔挡板与中空管体的内壁之间形成间隙。第一端盖连接有第一进气管和放空管，第一进气管的管腔、放空管的管腔均与容置腔连通。第二端盖连接有出气管和第二进气管，出气管的管腔、第二进气管的管腔分别与容置腔连通。该活性炭置换器能够方便、快速的清理活性炭上吸附的杂质，提高活性炭的使用寿命。天然气净化系统能够通过活性炭良好的吸附能力，去除天然气中部分杂质，保护脱硫塔中的催化剂。

Description

活性炭置换器、天然气净化系统

技术领域

本实用新型涉及化工工艺控制领域，具体而言，涉及一种活性炭置换器、天然气净化系统。

背景技术

活性炭具有较好的吸附能力，被广泛的应用于气体、污水等的处理过程中。长期的吸附会使活性炭的吸附能力达到饱和进而失去吸附能力。更换新的活性炭需要花费一定的时间，若更换频繁会降低整个工艺的生产效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种活性炭置换器，其能够方便、快速的清理活性炭上吸附的杂质，从而使活性炭恢复吸附能力，提高活性炭的使用寿命。

本实用新型的另一目的在于提供一种天然气净化系统，其能够通过活性炭良好的吸附能力，去除天然气中部分杂质，减少脱硫塔中催化剂受污染的几率，提高催化剂的使用寿命。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种活性炭置换器，用于通过饱和蒸汽除去吸附于活性炭的杂质。活性炭置换器包括多个隔挡板、两端分别设置第一端盖和第二端盖的中空管体，中空管体设置有用于留置活性炭的容置腔。多个隔挡板之间以相互交叉的方式设置于容置腔内，且每个隔挡板与中空管体的内壁之间形成间隙。第一端盖连接有第一进气管和放空管，第一进气管的管腔、放空管的管腔均与容置腔连通。第二端盖连接有出气管和第二进气管，出气管的管腔、第二进气管的管腔分别与容置腔连通。

优选地，上述多个隔挡板之间相互间隔0.5～8厘米。

优选地，活性炭置换器还包括邻近第二端盖并设置于容置腔内的网状的加热电阻丝。

优选地，中空管体具有相互连接的第一段和第二段。第一端盖设置于第一段，第二端盖设置于第二段。容置腔由第一段延伸至第二段，加热电阻丝设置于第二段与第一段的连接处。

优选地，第一段连接有用于测定第一段内部压力的压力感应仪和用于测定第一段内部温度的温度测定仪。

优选地，活性炭置换器还包括控制器，压力感应仪、温度测定仪、加热电阻丝分别与控制器连接。控制器接收压力感应仪、温度测定仪的测试结果并相应调整加热电阻丝的加热功率。

优选地，由第一端盖至第二端盖的方向，容置腔的部分或全部具有收缩状结构。

优选地，放空管设有测量吸附有杂质的饱和蒸汽的燃烧热的燃烧热量测定仪。

优选地，中空管体的内壁涂覆防腐层。

一种天然气净化系统，其包括上述任意一种活性炭置换器。

本实用新型实施例的有益效果是：

本实用新型提供了一种活性炭置换器，通过将饱和蒸汽通入到活性炭置换器内，完成活性炭吸附能力的再生，提高活性炭的使用寿命，减少活性炭的更换次数。其中，活性炭置换器的容置腔内设有多个隔挡板，每个隔挡板与中空管体的内壁之间均留有间隙，这些间隙呈相互交错的状态。当活性炭在容置腔内填满时，无论是从第一进气管进去的天然气，还是从第二进气管进去的饱和蒸汽，均只能通过隔挡板与中空管体的内壁之间的间隙流向下一块隔挡板，从而增加了天然气和饱和蒸汽在活性炭上停留的时间。天然气和饱和蒸汽在活性炭上停留时间的增加，一方面有利于活性炭对天然气中杂质的吸附，提高天然气纯度；另一方面有利于饱和蒸汽对活性炭表面所吸附的杂质的清洗置换，帮助活性炭的吸附能力更好的再生。

本实用新型还提供了一种天然气净化系统，利用上述活性炭置换器，减少了天然气含有的杂质对脱硫催化剂的损害。饱和蒸汽对活性炭的充分清洗置换，不仅减少了更换活性炭的次数，也降低了因更换活性炭停工而带来的损失。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例1提供的活性炭置换器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例1提供的活性炭置换器第一视角的结构示意图；

图3为本实用新型实施例2提供的活性炭置换器的结构示意图；

图4为本实用新型实施例3提供的天然气净化系统的流程示意图。

图标：100-活性炭置换器；110-隔挡板；130-中空管体；132-间隙；134-第一端盖；136-第二端盖；138-容置腔；140-第一进气管；142-放空管；144-出气管；146-第二进气管；148-加热电阻丝；200-活性炭置换器；210-第一段；212-加热电阻丝；214-收缩孔；216-压力感应仪；218-温度测定仪；220-燃烧热量测定仪；230-第二段；300-天然气净化系统；302-原料气分离器；304-加热器；306-杂质分离器；308-脱硫器；310-管道。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

请参照图1，本实施例提供一种活性炭置换器100，用于通过饱和蒸汽除去吸附于活性炭的杂质。为了更清楚的描述活性炭置换器100的内部结构，图1所示的活性炭置换器100是未填充活性炭(图中未示出)时的状态。

活性炭置换器100包括多个隔挡板110、中空管体130。多个隔挡板110以图1所示的相互交叉的方式设置于中空管体130内，且每个隔挡板110与中空管体130内壁形成用于通过气体的间隙132，多个间隙132相互交叉。此类隔挡板110的设计是为了从天然气或饱和蒸汽流通的方向上阻碍天然气或饱和蒸汽快速流通，让天然气或饱和蒸汽能够与活性炭充分接触。以此，增强饱和蒸汽对活性炭的清洗置换或增强活性炭对天然气中杂质的吸附。间隙132的交叉设计进一步增加了天然气或饱和蒸汽与活性炭的接触时间。本实用新型的其他实施例中，也可以采用在隔挡板110上开设多个通孔，为天然气或饱和蒸汽提供通道。

如图1所示，中空管体130内设置有6块隔挡板110，在本实用新型的其他实施例中，也可以根据中空管体130的具体尺寸布置其他数量的隔挡板110。本实施例中，隔挡板110是沿中空管体130的径向设置，在本实用新型的其他实施例中，隔挡板110也可以采用其他方式设置。例如，每个隔挡板110相互之间呈一定角度，如30°、60°等；或者是隔挡板110沿中空管体130的轴向设置，每个隔挡板110与中空管体130的两端交叉地留出天然气或饱和蒸汽流动的空间。

中空管体130的两端分别设置第一端盖134、第二端盖136以及用于留置活性炭的容置腔138。多个隔挡板110以图1所示的方式设置于容置腔138的内壁上，且每个隔挡板110与容置腔138的内壁形成用于通过气体的间隙132，多个间隙132相互交叉。隔挡板110之间相互间隔距离为0.5～8厘米，本实施例中每个隔挡板110之间相互间隔2厘米。

第一端盖134连接有第一进气管140和放空管142。第一进气管140的管腔(图中未示出)和放空管142的管腔(图中未示出)均与容置腔138连通。需要经过活性炭吸附除去杂质的天然气由第一进气管140进入，由第二端盖136导出，完成天然气的除杂。饱和蒸汽由第二端盖136进入，附带有上述杂质的饱和蒸汽由放空管142导出进行燃烧。

第二端盖136连接有出气管144和第二进气管146。出气管144的管腔(图中未示出)和第二进气管146的管腔(图中未示出)均与容置腔138连通。天然气由第一进气管140进入，由出气管144导出，完成活性炭对天然气的吸附除杂。饱和蒸汽由第二进气管146进入到容置腔138内并与活性炭充分接触，饱和蒸汽在高温高压的条件下将活性炭上吸附的杂质由放空管142带出并进行燃烧。天然气中往往含有二氧化碳、硫化氢、有机硫、石蜡以及凝析油等杂质。脱硫是天然气净化工艺中非常重要、关键的步骤，为了提高脱硫剂对天然气的脱硫效率，天然气进入脱硫塔之前需要先经过活性炭的吸附，除掉石蜡以及凝析油等对脱硫剂有损害的杂质。

较优地，请再参照图1，活性炭置换器100还可选地包括邻近第二端盖136并设置于容置腔138内的网状的加热电阻丝148。为了更清楚的观察加热电阻丝148在容置腔138内的结构，请参照图2，图2为取下第二端盖136后，从第一视角观察到的活性炭置换器100的结构示意图。将加热电阻丝148设置于饱和蒸汽的进口端，一方面可以保证饱和蒸汽在容置腔138内的温度；另一方面网状的加热电阻丝148也可以更均匀的对活性炭进行加热，便于活性炭对其上所吸附杂质的脱附。为了更换活性炭和加热电阻丝148更方便，可以将第一端盖134、第二端盖136与中空管体130的两端设计为可拆卸连接。

活性炭置换器100的工作原理是：

天然气由第一进气管140进入到容置腔138内，并与活性炭进行接触。天然气按照多个隔挡板110布置的气体流通路径进行流通，活性炭对天然气中的石蜡、凝析油进行吸附。最终天然气由出气管144带出并进入到下一工段。

当活性炭停止对天然气的吸附工作时，加热电阻丝148开启加热，第二进气管146开始通入饱和蒸汽。饱和蒸汽进入容置腔138内与活性炭接触，并按照多个隔挡板110布置的气体流通路径进行流通，将石蜡与凝析油从活性炭表面带走。最终，饱和蒸汽附带石蜡与凝析油从放空管142带出。

实施例2

请参照图3和图1，本实施例提供一种活性炭置换器200。本实施例的活性炭置换器200与活性炭置换器100的主要区别在于，在活性炭置换器200中，中空管体130具有相互连接的第一段210和第二段230。第一端盖134设置于第一段210，第二端盖136设置于第二段230。容置腔138由第一段210延伸至第二段230，第一段210和第二段230连接处可选地设有网状的加热电阻丝212。在中空管体130比较长的情况下，加热电阻丝212能够保证第一段210和第二段230受热情况更均匀。

图3所示的容置腔138在第一端盖134至第二端盖136的方向上呈部分收缩状结构。当然也可以将容置腔138设计为全部收缩结构。本实施例中仅将第一段210设计为收缩状结构，并具有收缩孔214。当饱和蒸汽由第二段230通过收缩孔214进入第一段210时，进一步增加了第二段230内活性炭与饱和蒸汽的接触时间。

第一段210连接有分别用于测定第一段210内部压力、用于测定第一段210内部温度的压力感应仪216、温度测定仪218。可通过直接观察压力感应仪216、温度测定仪218的读数，判断饱和蒸汽压在容置腔138内的工作情况，并作出相应调整，本实施例中较佳的工作条件是压力0.6MPa、温度150℃。

较佳地，活性炭置换器200还设有控制器(图中未示出)，压力感应仪216、温度测定仪218、加热电阻丝212和加热电阻丝148均与控制器电连接。压力感应仪216、温度测定仪218将测试结果反馈给控制器，控制器根据测试结果相应调整加热电阻丝212和加热电阻丝148的加热功率，使容置腔138内的工作条件达到设定的工作条件。达到及时、精确的调整工作条件，活性炭的清洗置换更快、更彻底的目的。控制器可采用ECU(Electronic ControlUnit)、单片机、可编程逻辑控制器等，本实施例采用ECU作为控制单元。

放空管142上连接有燃烧热量测定仪220，用于测量吸附有杂质的饱和蒸汽的燃烧热。通过燃烧热的比对，可以判断饱和蒸汽对活性炭的置换是否完全。

当活性炭置换器200通入饱和蒸汽开始对活性炭进行清洗置换时，饱和蒸汽沿图3所示的气体通道进行流通。当压力感应仪216、温度测定仪218的测试结果偏离设定值时，控制器根据接收的压力感应仪216、温度测定仪218的测试结果对加热电阻丝212和加热电阻丝148进行相应的调节。当测试结果高于设定值，控制器相应将加热电阻丝212和加热电阻丝148的加热功率调低；当测试结果低于设定值，控制器相应将加热电阻丝212和加热电阻丝148的加热功率调高。

当燃烧热量测定仪220检测到的燃烧热量持续保持降低的趋势时，说明活性炭的清洗逐渐趋于完成。当燃烧热量测定仪220检测到的燃烧热量非常低且基本趋于不变时，可以确定完成了活性炭的清洗工作，此时就可以关闭饱和蒸汽，再重新进行活性炭对天然气的吸附工作。

为简化表示，本实施例中未提及的之处，请参阅实施例1中相应内容。

实施例3

请参照图4，图4所示为天然气净化系统300的流程示意图。天然气净化系统300包括原料气分离器302、加热器304、杂质分离器306、活性炭置换器200、脱硫器308。原料气分离器302、加热器304、杂质分离器306、活性炭置换器200和脱硫器308分别通过用于输送天然气的管道310依次连接。

如图4所示，天然气经原料气分离器302粗分离杂质后进入到加热器304中，加热后的天然气更有利于后续工段的除杂。加热器304中的天然气流经杂质分离器306除去大部分固体杂质和其他气体杂质。杂质分离器306中的天然气流入到活性炭置换器200中，利用活性炭对天然气中剩余的凝析油和石蜡进行吸附。活性炭置换器200处理后的天然气通过出气管144进入到脱硫器308中，完成对天然气的脱硫处理，最后天然气流入到后续工段或者经检验合格后直接供给天然气用户。

天然气净化系统300停止天然气净化工艺时，活性炭置换器200可对活性炭进行清洗置换，为下次使用做准备。如图4所示，将饱和蒸汽通入到活性炭置换器200中，利用饱和蒸汽对活性炭上吸附的石蜡、凝析油等进行清洗脱附。在压力0.6MPa、温度150℃的条件，饱和蒸汽将石蜡、凝析油由放空管142带出，并进行燃烧处理。

为简化表示，本实施例中未提及的之处，请参阅实施例2中相应内容。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种活性炭置换器，用于通过饱和蒸汽除去吸附于活性炭的杂质，其特征在于，所述活性炭置换器包括多个隔挡板、两端分别设置第一端盖和第二端盖的中空管体，所述中空管体设置有用于留置所述活性炭的容置腔，所述多个隔挡板之间以相互交叉的方式设置于所述容置腔内，且每个所述隔挡板与所述中空管体的内壁之间形成间隙；所述第一端盖连接有第一进气管和放空管，所述第一进气管的管腔、所述放空管的管腔均与所述容置腔连通；所述第二端盖连接有出气管和第二进气管，所述出气管的管腔、所述第二进气管的管腔分别与所述容置腔连通。

2.根据权利要求1所述的活性炭置换器，其特征在于，所述多个隔挡板之间相互间隔0.5～8厘米。

3.根据权利要求1所述的活性炭置换器，其特征在于，所述活性炭置换器还包括邻近所述第二端盖并设置于所述容置腔内的网状的加热电阻丝。

4.根据权利要求3所述的活性炭置换器，其特征在于，所述中空管体具有相互连接的第一段和第二段，所述第一端盖设置于所述第一段，所述第二端盖设置于所述第二段，所述容置腔由所述第一段延伸至所述第二段，所述加热电阻丝设置于所述第二段与所述第一段的连接处。

5.根据权利要求4所述的活性炭置换器，其特征在于，所述第一段连接有用于测定所述第一段内部压力的压力感应仪和用于测定所述第一段内部温度的温度测定仪。

6.根据权利要求5所述的活性炭置换器，其特征在于，所述活性炭置换器还包括控制器，所述压力感应仪、所述温度测定仪、所述加热电阻丝分别与所述控制器连接，所述控制器接收所述压力感应仪、所述温度测定仪的测试结果并相应调整所述加热电阻丝的加热功率。

7.根据权利要求1所述的活性炭置换器，其特征在于，由所述第一端盖至所述第二端盖的方向，所述容置腔的部分或全部具有收缩状结构。

8.根据权利要求1所述的活性炭置换器，其特征在于，所述放空管设有测量吸附有所述杂质的所述饱和蒸汽的燃烧热的燃烧热量测定仪。

9.根据权利要求8所述的活性炭置换器，其特征在于，所述中空管体的内壁涂覆防腐层。

10.一种天然气净化系统，其特征在于，其包括如权利要求1～9任一项所述的活性炭置换器。