CN219915514U - 一种沸石转轮吸附能力的测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种沸石转轮吸附能力的测试装置，包括工业废气模拟系统和实时吸附监测系统。所述工业废气模拟系统包括进样器、汽化炉、气体储罐、氧气储罐、氮气储罐、流量计、连接管道和三通阀，三通阀包括第一三通阀和第二三通阀；所述实时吸附监测系统包括色谱仪、沸石转轮和连接管道，沸石转轮的进气端和出气端分别设置一个色谱仪。本实用新型通过质量流量计对各路气体进行精确控制，模拟现实中沸石转轮处理的废气的组成；同时，在沸石转轮进出口各设置一个色谱仪，动态地显示进出口废气浓度的变化；对于待测的VOCs和待测的分子筛，可以测试不同分子筛对于不同VOCs废气的吸附效率以及吸附饱和所需的时间。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种试验装置，具体涉及一种沸石转轮吸附能力的测试装置。
背景技术
VOCs（Volatile Organic Compounds）的治理方法有吸附/吸收法、催化氧化法、蓄热式燃烧法等，其中吸附法是目前最常用的一种治理方法。
沸石转轮吸附技术适合处理大风量、低浓度、高湿度、多成分VOCs废气，其吸附材料沸石分子筛对VOCs的吸附能力高、选择性强、耐高温；但是对于不同的VOCs，并不是任何分子筛都是高效的，因此需对特定组成的VOCs筛选特定的分子筛，这就需要设计出模拟沸石转轮吸附工业废气测试分子筛吸附能力的装置。
关于测试装置，中国专利文献CN 211825531U（申请号 202020359144.6）公开了一种测定VOC吸附剂吸附能力的辅助测试装置，包括多个VOC发生器、混合气体用的第一气瓶、用于承载吸附剂的第二气瓶，所述多个VOC发生器的输出口经由控制流速用的第一气阀与所述第一气瓶的进气口分别相连，所述第一气瓶的出气口经由控制流速用的第二气阀连接所述第二气瓶的下进气口，在所述第二气瓶的上出气口处设置有吸附装置，在所述第二气瓶内位于其底部设置有多个承载盘，每个承载盘中可分别放置不同的VOC吸附剂。实验过程中，不同吸附剂会对VOC分子进行竞争性吸附。实验结束后，将放置有吸附剂的承载盘取出，进而通过称重法，热失重法，或者色谱法对不同吸附剂的吸附能力进一步分析。
中国专利文献CN 209005515 U（申请号201821488089 .0）也公开了一种沸石转轮样品吸附性能测试装置，包括废气模拟生成装置和热风生成装置，废气模拟生成装置上接通有吸附气路，热风生成装置上接通有脱附气路，废气模拟生成装置包括水浴锅，水浴锅上设有洗气瓶，洗气瓶内容纳废气组分高浓度液，洗气瓶的进气端接有第一风机，洗气瓶的出气端接有缓冲罐。该实用新型通过使用套管包覆样品，并用卡箍将套管箍紧于气路上，能够起到灵活地拆装样品的效果；通过在气罐与脱附气路之间设置三通和开关阀门，能够在不关闭第二风机的情况下安装样品的作用，提高了测试效率。
另外，中国专利文献CN 115963150 A（申请号202211509895 .2）公开了一种沸石转轮吸附饱和度分布的动态无线检测方法，其构建了沸石转轮吸附装置：所述沸石转轮吸附装置包含沸石转轮，沸石转轮外部设有可视无线检测系统；沸石转轮的吸附区的进口之间设置有VOCs气体产生器，沸石转轮的吸附区的出口依次和吸附区处理风机、排气管道相连；沸石转轮的脱附区的进口之间依次设置有加热器、换热器，沸石转轮的脱附区的出口依次和和脱附区处理风机、焚烧炉相连；所述可视无线检测系统通过无线传输模块与后台主机无线连接。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可测试不同沸石分子筛对不同VOCs废气吸附能力的测试装置。
实现本实用新型目的的技术方案是一种沸石转轮吸附能力的测试装置，包括工业废气模拟系统和实时吸附监测系统。
所述工业废气模拟系统包括进样器、汽化炉、气体储罐、氧气储罐、氮气储罐、流量计、连接管道和三通阀，三通阀包括第一三通阀和第二三通阀；进样器、汽化炉、气体储罐通过管道依次连接，气体储罐的顶部出口通过管道与第一三通阀的第一接口连接，第二三通阀的三个接口分别连接氧气储罐、氮气储罐和第一三通阀的第二接口；第一三通阀的第三接口与实时吸附监测系统连接。
所述实时吸附监测系统包括色谱仪、沸石转轮和连接管道，沸石转轮的进气端和出气端分别设置一个色谱仪。
所述汽化炉、气体储罐的底部分别设置排气管道，排气管道上设置排气阀。
进一步的，所述气体储罐、氧气储罐、氮气储罐的出气端分别设置一个质量流量计。
所述沸石转轮的出气端的色谱仪的后方还设置尾气处理箱，尾气处理箱的底部设置排气管道，排气管道上设置第三排气阀。
进样器与汽化炉之间的管道上设置双通阀。
当进样器与汽化炉之间的管道上设置的是双通阀时，吹扫气源为氮气储罐，吹扫时打开各排气阀，气体从氮气储罐流出，经过第二三通阀进入第一三通阀后，一路向气体储罐和汽化炉的方向吹扫，另一路向色谱仪、沸石转轮和尾气处理箱的方向吹扫。
作为可选的，进样器与汽化炉之间的管道上设置三通阀。
当进样器与汽化炉之间的管道上设置的是三通阀时，进样器与汽化炉之间的三通阀通过管道与引风机连接；吹扫气源来自于引风机送入的空气，对管路和部件进行吹扫。
本实用新型具有积极的效果：
（1）本实用新型通过质量流量计对各路气体进行精确控制，模拟现实中沸石转轮处理的废气的组成；同时，在沸石转轮进出口各设置一个色谱仪，动态地显示进出口废气浓度的变化；对于待测的VOCs和待测的分子筛，可以测试不同分子筛对于不同VOCs废气的吸附效率以及吸附饱和所需的时间。
（2）本实用新型将VOCs的进样器通过管路直接与汽化炉连接，减少管路中VOCs的损失。
（3）本实用新型设置多个排气阀，在前一次试验结束后，打开排气阀，吹扫管路和部件，排空管路和各部件中残留的VOCs，保证下一次测试的准确性。
附图说明
图1为本实用新型的测试装置的结构示意图。
图2为实施例1的穿透吸附曲线。
上述附图中的标记如下：进样器1，汽化炉2，第一排气管2-1，第一排气阀2-2，气体储罐3，第一质量流量计3-1，第二排气管3-1，第二排气阀3-2，氧气储罐4，第二质量流量计4-1，氮气储罐5，第三质量流量计5-1，三通阀6，第一三通阀6-1，第二三通阀6-2，色谱仪7，第一色谱仪7-1，第二色谱仪7-2，沸石转轮8，尾气处理箱9，第三排气阀9-1，双通阀10。
具体实施方式
下面介绍的是本实用新型的多个可能实施例中的一些，旨在提供对本实用新型的基本了解，并不旨在确认本实用新型的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。容易理解，根据本实用新型的技术方案，在不变更本实用新型的实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的其他实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本实用新型的技术方案的示例性说明，而不应当视为本实用新型的全部或者视为对本实用新型技术方案的限定或限制。
（实施例1）
见图1，本实施例的沸石转轮吸附能力的测试装置包括工业废气模拟系统、实时吸附监测系统和吹扫系统。工业废气模拟系统生成的废气送入沸石转轮8处理，在沸石转轮8的进出口各设置一个色谱仪，动态地显示进出口废气浓度的变化；吹扫系统将管路和部件内上次监测残留的VOCs去除。
所述工业废气模拟系统包括进样器1、汽化炉2、气体储罐3、氧气储罐4、氮气储罐5、流量计、连接管道和三通阀6，三通阀6包括第一三通阀6-1和第二三通阀6-2。所有连接管道为金属管。
进样器1、汽化炉2、气体储罐3通过管道依次连接。进样器1与汽化炉2之间的管道上还设置双通阀10。
具体的，进样器1为微量进样针，微量进样针将VOCs注射进双通阀10的一端接口。双通阀10的另一端接口通过管道与汽化炉2的入口连接，汽化炉2的出气口通过管道与气体储罐3的底部入口连接，气体储罐3的顶部出口通过管道与第一三通阀6-1的第一接口连接。气体储罐3与第一三通阀6-1之间的管道上设置第一质量流量计3-1。
所述汽化炉2的底部连接第一排气管2-1，第一排气管2-1上设置第一排气阀2-2。
所述气体储罐3的底部连接第二排气管3-1，第二排气管3-1上设置第二排气阀3-2。
第二三通阀6-2的三个接口分别连接氧气储罐4、氮气储罐5和第一三通阀6-1的第二接口。
氧气储罐4与第二三通阀6-2之间的连接管道上还设置第二质量流量计4-1。
氮气储罐5与第二三通阀6-2之间的连接管道上还设置第三质量流量计5-1。
第一三通阀6-1的第三个接口通过管道连接实时吸附监测系统。
从气体储罐3、氧气储罐4和氮气储罐5流出的气体，分别经过对应的质量流量计后，在第一三通阀6-1处汇合得到待测的模拟工业废气，从第一三通阀6-1的第三接口流出进入实时吸附监测系统。
所述实时吸附监测系统包括色谱仪7、沸石转轮8和连接管道。色谱仪7有两个，包括第一色谱仪7-1和第二色谱仪7-2，第一色谱仪7-1设置在沸石转轮8的进气端前方，第二色谱仪7-2设置在沸石转轮8的出气端的后方。
所述沸石转轮8包括底座、壳体、转轮和填料区，填料区内填充分子筛，如ZSM-5分子筛、MCM-41分子筛、USY分子筛或高硅丝光沸石分子筛等；转轮外围由壳体包覆。
第二色谱仪7-2的后方还设置尾气处理箱9，尾气处理箱9内放置活性炭。尾气处理箱9的底部设置排气管道，排气管道上设置第三排气阀9-1。
所述吹扫系统的气源为氮气储罐5，吹扫时打开各排气阀，气体从氮气储罐5流出，经过第二三通阀6-2进入第一三通阀6-1后，一路向气体储罐3和汽化炉2的方向吹扫，另一路向色谱仪7、沸石转轮8和尾气处理箱9的方向吹扫。
本实施例的测试装置工作时，进样器1加入所模拟废气的试剂纯进入汽化炉2中加热汽化后，进入气体储罐3后，经第一质量流量计3-1流出汇入第一三通阀6-1的第一接口；氧气储罐4和氮气储罐5提供的氧气和氮气分别经质量流量计4-1和5-1流出，在第二三通阀6-2处汇合后汇入第一三通阀6-1的第二接口，与模拟废气混合后进入沸石转轮4。
混合气体经过第一色谱仪7-1后进入沸石转轮8中的吸附区，经沸石分子筛吸附后流出进入第二色谱仪7-2检测，检测完的尾气进入尾气处理箱9中回收。
本实施例中的吸附过程中，称取0.5g吸附剂装入沸石转轮8中的填料区，先在300℃氮气气氛下预处理1h，以去除水和其他吸附杂质。吸附实验在35℃下进行，通入总流量为100mL/min的混合气：50ppmVOC+20%O2+N2（平衡）用气相色谱仪（GC9690II，FULI）在线检测进出口VOCs浓度，获得穿透吸附曲线，即多组分混合气体流经吸附区时，各个流出组分的浓度随时间变化的曲线，可以反映流动相吸附质和固定相吸附剂的吸附平衡关系、吸附动力学和传质机理。
测试完毕继续通氮气并打开各排气阀，把管路中以及各个部件中的残留VOCs排空。
更换待测分子筛或者待测VOCs时，重复上述操作，完成不同分子筛对一种VOCs吸附性能测试（见图2所示，为五种待测分子筛吸附剂1号、2号、3号、4号、5号对二甲苯的吸附性能测试）或一种分子筛对不同VOCs吸附性能测试。
（实施例2）
本实施例的沸石转轮吸附能力的测试装置其余与实施例1相同，不同之处在于：进样器1与汽化炉2之间设置的不是双通阀，是一个三通阀。该三通阀的第三接口通过管道与引风机连接；吹扫时，气源来自于引风机送入的空气，对管路和部件进行吹扫。
Claims (8)
1.一种沸石转轮吸附能力的测试装置，其特征在于：包括工业废气模拟系统和实时吸附监测系统；
所述工业废气模拟系统包括进样器（1）、汽化炉（2）、气体储罐（3）、氧气储罐（4）、氮气储罐（5）、流量计、连接管道和三通阀（6），三通阀（6）包括第一三通阀（6-1）和第二三通阀（6-2）；进样器（1）、汽化炉（2）、气体储罐（3）通过管道依次连接，气体储罐（3）的顶部出口通过管道与第一三通阀（6-1）的第一接口连接，第二三通阀（6-2）的三个接口分别连接氧气储罐（4）、氮气储罐（5）和第一三通阀（6-1）的第二接口；第一三通阀（6-1）的第三接口与实时吸附监测系统连接；
所述实时吸附监测系统包括色谱仪（7）、沸石转轮（8）和连接管道，沸石转轮（8）的进气端和出气端分别设置一个色谱仪（7）。
2.根据权利要求1所述的沸石转轮吸附能力的测试装置，其特征在于：汽化炉（2）、气体储罐（3）的底部分别设置排气管道，排气管道上设置排气阀。
3.根据权利要求1所述的沸石转轮吸附能力的测试装置，其特征在于：气体储罐（3）、氧气储罐（4）、氮气储罐（5）的出气端分别设置一个质量流量计。
4.根据权利要求1所述的沸石转轮吸附能力的测试装置，其特征在于：沸石转轮（8）的出气端的色谱仪的后方还设置尾气处理箱（9），尾气处理箱（9）的底部设置排气管道，排气管道上设置第三排气阀（9-1）。
5.根据权利要求1所述的沸石转轮吸附能力的测试装置，其特征在于：进样器（1）与汽化炉（2）之间的管道上设置双通阀（10）。
6.根据权利要求5所述的沸石转轮吸附能力的测试装置，其特征在于：吹扫气源为氮气储罐（5），吹扫时打开各排气阀，气体从氮气储罐（5）流出，经过第二三通阀（6-2）进入第一三通阀（6-1）后，一路向气体储罐（3）和汽化炉（2）的方向吹扫，另一路向色谱仪（7）、沸石转轮（8）和尾气处理箱（9）的方向吹扫。
7.根据权利要求1所述的沸石转轮吸附能力的测试装置，其特征在于：进样器（1）与汽化炉（2）之间的管道上设置三通阀。
8.根据权利要求7所述的沸石转轮吸附能力的测试装置，其特征在于：进样器（1）与汽化炉（2）之间的三通阀通过管道与引风机连接；吹扫气源来自于引风机送入的空气，对管路和部件进行吹扫。
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
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