一體化旋轉式吸附器的製作方法

2023-12-01 20:58:41

專利名稱：一體化旋轉式吸附器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於油氣回收領域，尤其涉及到一種在油氣等各種揮發性有機物(VOCs)的吸附回收過程中，基於吸附一解吸一體化的旋轉式吸附器，並利用微波加熱及低真空集成解吸工藝，來 實現油氣吸附回收。
背景技術：
目前，油氣與空氣的分離回收方法有吸收法、吸附法、冷凝法及膜分離法等，有些還含有壓縮過程或幾種方法的綜合利用。各種油氣回收的原理各不相同，技術經濟性能也相差較大。其中，吸附法油氣回收方法是利用油氣一空氣混合氣中各組分與吸附劑之間結合力強弱的差別，使難吸附的空氣組分與易吸附的油氣組分分離。目前大多數油氣吸附回收設備都是在兩個及以上的固定床吸附器上，通過間歇式吸附一解吸工藝，以及常規的高真空解吸或高溫解吸，來實現油氣吸附回收。該吸附器吸附一解吸周期長，解吸不徹底，淨化效率不穩定(開始高，以後逐漸降低)，操作要求高而且複雜，投資大，佔地面積也大；尤其是利用高真空解吸或高溫解吸，系統的投資及能耗都很大。油氣吸附回收系統的解吸再生技術是一個難點，好的再生方法可以使吸附劑解吸地更徹底，它還可以改善操作條件，減少投資及運行能耗。為了讓吸附劑可以多次的循環利用，就需要選擇高效、節能、環保的吸附再生方法。微波是頻率大約在300MHz 300GHz，波長在IOOcm Imm範圍內的電磁波。它位於電磁波譜的紅外光波和無線電波之間。微波加熱具有即時性、選擇性，整體性和高效發熱特性，微波加熱的應用從傳統的通訊領域轉向催化化學、材料加工、汙染控制等領域。其中，在汙染控制領域，特別是在含油廢水的處理、石油汙染土壤的修復、油氣吸附劑的再生等方面取得了較大的發展或日益得到重視。在油氣回收領域中，將微波用於富吸附劑(即吸附了油氣的吸附劑)的再生，將是一個很好的應用前景。根據本實用新型技術特點檢索了國內外資料庫，尚未見有公開發表的微波技術應用於可旋轉的油氣吸附回收裝置的報導。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種利用微波加熱及低真空集成解吸工藝，來實現油氣吸附回收的可旋轉式吸附器，該吸附器實現了對吸附一解吸的集成，結構簡單，實現了設備的小型化。本實用新型的技術方案為一體化旋轉式吸附器，由同心軸的圓形內筒和外筒組成；所述外筒由通過螺栓連接的外筒頂蓋、外筒筒體和外筒底蓋組成；所述內筒由通過螺栓連接的內筒頂蓋、內筒筒體和內筒底蓋組成；所述內筒中設有隔板,將內筒等分成互為密閉的半筒體；所述內筒頂蓋中心設有轉動軸，所述轉動軸通過外筒頂蓋上的轉動軸出口與驅動設備相連；所述內筒頂蓋上以所述隔板平面對稱的設有兩個頂部開口，所述兩頂部開口分別通過密封圈槽與所述外筒頂蓋上的尾氣排放口和解吸油氣出口活動密封連接；所述解吸油氣出口內設有除霧填料，所述尾氣排放口兼做新鮮吸附劑的進料口 ；所述內筒底蓋上以所述隔板平面對稱的設有兩個底部開口，所述兩底部開口分別通過密封圈槽與所述外筒底蓋上的進料氣入口和氮氣入口活動密封相連；所述外筒底蓋與內筒底蓋軸向自由裝配；所述兩半筒體的內部低端依次設有網狀結構和支撐腳，其外部高於所述支撐腳的位置對稱設有卸料口 ；所述外筒筒體設有磁控管。進一步，所述外筒筒體的半個筒體上下左右對稱布置4個磁控管。進一步，所述網狀結構為自下而上排布的是帶大孔的支撐鋼板，大孔絲網和細孔絲網。進一步，所述磁控管包括燈絲和天線，其外設有金屬罩；所述天線安裝方向朝向外筒內部，天線外設有塑料罩。進一步，所述隔板表面、內筒頂蓋內表面、支撐鋼板表面都塗有耐高溫的聚四氟乙烯；所述內筒筒體是由耐高溫的聚四氟乙烯製成。進一步，所述外筒筒體上設有紅外測溫儀。進一步，所述軸向自由裝配結構為外筒底蓋內側設有和外筒同心軸的環形滾輪凹槽，所述內筒底蓋外層設有與所述滾輪凹槽相配合的滾輪。進一步，所述外筒筒體上設有加強圈和支架。進一步，所述吸附劑為活性炭、矽膠或活性炭/矽膠複合吸附劑。本實用新型有益效果是(I)本實用新型利用微波加熱的即時性、選擇性及整體性解吸再生富吸附劑，同時利用低真空解吸時運行能耗低，使解吸再生效率提高0. 5%以上，運行能耗減少10%以上。(2)本實用新型利用帶有一定真空度(約為50kPa)的微波解吸設備替代傳統的純粹的高真空解吸設備(真空度約為3kPa)，可使投資成本降低15% 20%。(3)本實用新型利用單罐吸附器代替傳統的雙罐吸附器，並用鋼板在吸附器的中間隔開，結構等同於雙罐吸附器，結構緊湊，佔地面積小。在單罐吸附器的底部安裝了一圈滾輪，利用皮帶傳動，使得該吸附器可以旋轉吸附，實現了吸附操作的連續性，使吸附分離過程由間歇變為連續，縮短吸附解吸周期，自動化程度高。(4)當吸附器處在解吸後環節，利用氮氣進行深度吹掃解吸，還可以解決吸附劑在微波解吸後的溫升問題，讓吸附劑始終保持在較適宜的溫度下工作。

圖I為本實用新型的三維示意圖；圖2為本實用新型的剖面圖；圖3為圖2中I處放大圖；圖4為圖2中II處放大圖；圖5為圖2中III處放大圖；圖6為圖2中A — A視圖；圖7為圖2中B — B視圖；圖8為應用本實用新型的油氣吸附回收實施例示意圖；[0029]其中1電機，2主動輪，3轉動軸出口，4尾氣排放口，5-1密封圈槽，5-2隔板條形密封槽，6密封圈，7外筒頂蓋，8螺栓，9外筒筒體，10吸附劑，11隔板，12內筒筒體，13加強圈，14支架，15卸料口，16細孔絲網，17大孔絲網，18支撐鋼板，19支撐腳，20滾輪，21滾輪凹槽，22進料氣入口，23氮氣入口，24內筒底蓋，25外筒底蓋，26金屬罩，27磁控管，27-1燈絲，27-2天線，27-3塑料罩，28紅外測溫儀，29內筒頂蓋，30除霧填料，31解吸油氣出口，32轉動軸，33皮帶，34油氣一空氣混合氣，35氮氣，36引風機，37旋轉式吸附器，38真空泵，39回收器，40富油泵，41貧油泵，42貧油入口，43富油出口，V1、V2、V3自動控制閥。
具體實施方式
如圖I和圖2所示，一體化旋轉式吸附器由外筒和內筒組成。外筒包括金屬製作的外筒頂蓋7、外筒筒體9和外筒底蓋25，三者用螺栓8連接。所述的外筒頂蓋7上設有尾氣排放口 4、轉動軸出口 3和解吸油氣出口 31。解吸油氣出口 31內設有除霧填料30。尾氣排放口 4又可以作為新鮮吸附劑的進料口。所述的外筒筒體9上設有加強圈13、支架14、磁控管27和紅外測溫儀28。其中加強圈13上每隔120°分布一個支架14。在外筒筒體9的右半個筒體上，上下左右對稱布置4個磁控管27。其中磁控管27包括燈絲27-1和天線27-2。天線27-2安裝方向朝向外筒內部，天線27-2外設有塑料罩27_3，塑料罩27_3的作用是防止磁控管與罐內氣體直接接觸。磁控管27外設有金屬罩26，金屬罩26起到了美觀及保護磁控管的作用。紅外測溫儀28設在支架14的上方，紅外測溫儀28起到實時監測內部溫度的作用，防止因溫度過高而引發爆炸、燃燒等危險。所述的底蓋25上設有進料氣(SP油氣一空氣混合氣)入口 22、氮氣入口 23和滾輪凹槽21。與外筒筒體9同心軸的環形的滾輪凹槽21設在底蓋25的內側。解吸結束後從氮氣入口 23通入氮氣，就可破真空，又可進一步吹掃吸附劑以及解決吸附劑在微波解吸後的溫度過高問題，讓吸附劑始終保持在較適宜的溫度下工作。所述的內筒,包括內筒頂蓋29、內筒筒體12和內筒底蓋24,三者用螺栓8連接。所述的內筒頂蓋29上設兩頂部開口、密封圈槽5-1、隔板11和轉動軸32。轉動軸32、密封圈槽5-1、隔板11和頂蓋29是由金屬製成，四者是一體的，並且隔板11的表面和內筒頂蓋29的內表面都塗上了一層耐高溫的聚四氟乙烯，防止金屬材料在微波環境下反射電磁波而擊壞磁控管27。兩個密封圈槽5-1是分別與內筒頂蓋29上的頂部開口對應的兩個同心軸環形凹槽，其內外直徑都大於尾氣排放口 4或解吸油氣出口 31的直徑。隔板11將內筒筒體12對稱隔開成兩個互為密閉的左右2個半筒體。轉動軸32的外端與皮帶33相連接，從而通過電機I帶動其旋轉。所述的內筒筒體12是由耐高溫的聚四氟乙烯製成的，左右2個半筒體的內部低端各設有若干個支撐腳19，在支撐腳19上分別鋪上帶大孔的支撐鋼板18，耐高溫、高強度的聚四氟乙烯大孔絲網17及細孔絲網16。支撐鋼板18表面塗上聚四氟乙烯塗料。左右2個半筒體的下側外部各設有I個吸附劑卸料口 15，左右2個卸料口 15呈對稱布置，卸料口 15的位置略高於筒體12內部的支撐腳19，以便於吸附劑10的卸載。所述的內筒底蓋24上設有兩底部開口、密封圈槽5-1、隔板條形密封槽5-2和滾輪20 ;兩個密封圈 槽5-1是分別與內筒底蓋24上的兩底部開口相對應的2個同心軸環形凹槽，各自的內外直徑都大於進料氣入口 22或氮氣入口 23的直徑。隔板條形密封槽5-2與隔板11嚴密封，起到隔開左右2個半筒體的作用。滾輪20的個數為6 8個，滾輪20支撐在外筒底蓋24內側的環形滾輪凹槽21上，起到了轉動和支撐承重的作用。本實用新型中旋轉式吸附器實施例結構如圖2所示。旋轉式吸附器為立式器，由外筒和內筒組成，其直徑根據油氣回收系統的處理量而定，外筒一般可設計為0 700mm
1200mm,內筒為600mm 1000mm,外筒的高度一般IlOOmm 1600mm,內筒一般可設計為IOOOmm 1500mm。外筒頂蓋7上設有兩個直徑同為4>80mm 150mm的尾氣排放口4和解吸油氣出口 31，以及直徑為(j5 90mm 小120mm的轉動軸出口。外筒底蓋25上設有兩個直徑同為080mm 0 150 mm的進料氣入口和氮氣入口。內筒頂蓋29上的尾氣排放口4和解吸油氣出口 31要與外筒頂蓋7上的對準，並且尺寸相同，都為小80mm (M50mm，轉動軸32的直徑可設為(j580mm (MIOmm。內筒筒體12上的卸料口設在略高於支撐腳的位置，直徑為小80mm 小150mm。內筒底蓋24上的進料氣入口 22和氮氣入口 23的位置要與外筒底蓋25上的對準，尺寸相同，都為(j5 80mm (M50mm。如圖3和圖6所示，內筒的內筒筒體12下方由三層網狀結構組成，依次是細孔絲網16、大孔絲網17和支撐鋼板18，擺放的順序依次是先將支撐鋼板18放在支撐腳19上，再依次鋪上大孔絲網17和細孔絲網16。大孔絲網17和細孔絲網16都是由耐高溫高強度的聚四氟乙烯材料製成的，支撐鋼板18帶有大孔，並且塗上聚四氟乙烯塗料。如圖4和圖7所示，滾輪20支撐在外筒底蓋24內側的環形滾輪凹槽21上，起到支撐內筒的作用。它在滾輪凹槽21中滾動，滾輪凹槽21是環形的，與外筒底蓋24是一體的，使得滾輪20按照既定的圓環形軌道移動。如圖5所示，磁控管27由頂部燈絲27-1和底部天線27_2組成。磁控管27外設有金屬罩26，底部天線27-2外設有塑料罩27-3。燈絲27_1要與相應的加熱電流匹配，管內電子在相互垂直的恆定磁場和恆定電場的控制下，與高頻電磁場發生相互作用，把從恆定電場中獲得的能量轉變成微波能量，再通過底部天線27-2輸出微波。微波的能量分布呈層層疊加的圓形波，類似於水波，其能量分布範圍為內筒右半個筒體的內部空間。此處考慮到能量分布的均勻性，採用4個磁控管，並且在外筒右側上下左右對稱布置。圖8為應用本實用新型的油氣吸附回收實施例示意圖。圖中各裝置連接描述如下(I)裝車鶴管向鐵路油罐車或汽車油罐車密閉裝油時，或汽車油罐車向加油站地下油罐卸油時，油罐車或地下油罐排放出來的油氣一空氣混合氣通過集氣管34與引風機36相連接；(2)引風機36出口與旋轉式吸附器37的進料氣入口 22相連接，從制氮機出口排出的氮氣35經自控閥Vl與旋轉式吸附器37的氮氣入口 23相連接；(3)旋轉式吸附器37內筒吸附劑吸附後的尾氣通過吸附器37頂部的尾氣排放口 4直接排空；(4)旋轉式吸附器37的解吸油氣出口 37經自控閥V3與真空泵38的入口連接以抽出解吸出來的油氣，另一支管經自控閥V2與旋轉式吸附器37的進料氣入口 22相連接；(5)真空泵38的出口接回收器39的下部；(6)回收器39底部與富汽油泵40進口端相連接，上部與貧汽油泵41出口端相連接，頂部排放出的尾氣返回到旋轉式吸附器37的下部的進料氣入口 22而被循環吸收。油氣吸附回收步驟(I)旋轉式吸附器37的內筒(包括左右2個半筒體)內填充一定量的油氣吸附劑10。(2)來自油品儲運設備的油氣一空氣混合氣34通過引風機36，被引導到旋轉式吸附器37左半個外筒及內筒的進料口，油氣一空氣混合氣34在左半個內筒內向上流動的過程中，油氣被吸附劑10所吸附，然後含有微量油氣的空氣尾氣依次從內筒及外筒頂蓋上的尾氣排放口 4排放到大氣中去。(3)左半個內筒吸附劑吸附油氣20分鐘後，利用電機I驅動內筒上的轉動軸32，緩慢將內筒轉動180°，然後利用與外筒解吸油氣出口 31相連接的真空泵38在低真空的條件下抽氣，同時利用固定在外筒右半個筒體上的4個磁控管27，適當利用微波加熱，使富吸附劑在微波加熱及低真空集成解吸出油氣。解吸富吸附劑15分鐘後，停止磁控管27微波加熱及真空泵38抽氣，關閉自控閥V3，打開自控閥VI，從外界氮氣線35引入微流量氮氣，經自控閥VI，並分別通過外筒、內筒的氮氣入口 23而進入內筒內的吸附床層，這樣不僅可以破真空，還可以進一步吹掃吸附劑而深度解吸並冷卻吸附劑。當外筒解吸油氣出口 31的壓力大於油氣一空氣混合氣進料氣壓力(即引風機35出口的壓力)500 1000 Pa時，打開自控閥V2，繼續進行氮氣吹掃。此時從內筒出來的微量氮氣尾氣，分別經過內筒、外筒 解吸油氣出口 31，以及自控閥V2，再循環進入外筒及內筒的進料口 22處，而被循環吸附回收。氮氣共吹掃5分鐘後停止。在富吸附劑解吸再生的同時，另一半內筒就進入油氣吸附環節。經過如此對吸附器37的間歇性旋轉操作，實現吸附器37左右半內筒吸附劑的間歇性吸附一解吸循環切換，從而整體上實現油氣吸附回收的連續過程。(4)從旋轉式吸附器37解吸出來的高濃度油氣，經過真空泵38，並送入回收器39下部而被來自貧油泵41的液態貧汽油所噴淋吸收，吸收後的富汽油經富油泵40打回原來油罐或直接外送使用，從而實現油氣的回收。回收器39的液位通過調節閥來控制，從而使其液位保持在穩定的水平。(5)回收器39中有部分未被吸收的尾氣重新循環進入旋轉式吸附器37進料氣入口 22，從而被循環吸收。
權利要求1.一體化旋轉式吸附器，由同心軸的圓形內筒和外筒組成；所述外筒由通過螺栓連接的外筒頂蓋(7)、外筒筒體(9)和外筒底蓋(25)組成；所述內筒由通過螺栓連接的內筒頂蓋(29)、內筒筒體(12)和內筒底蓋(24)組成；其特徵在於所述內筒中設有隔板(11)，將內筒等分成互為密閉的半筒體；所述內筒頂蓋(29)中心設有轉動軸(32)，所述轉動軸(32)通過外筒頂蓋(7)上的轉動軸出口(3)與驅動設備相連；所述內筒頂蓋(29)上以所述隔板(11)平面対稱的設有兩個頂部開ロ，所述兩頂部開ロ分別通過密封圈槽與所述外筒頂蓋(7)上的尾氣排放ロ(4)和解吸油氣出ロ(31)活動密封連接；所述解吸油氣出ロ(31)內設有除霧填料(30)，所述尾氣排放ロ(4)兼做新鮮吸附劑的進料ロ ；所述內筒底蓋上以所述隔板(11)平面対稱的設有兩個底部開ロ，所述兩個底部開ロ分別通過密封圈槽與所述外筒底蓋(25)上的進料氣入ロ( 22)和氮氣入ロ( 23)活動密封相連；所述外筒底蓋(25)與內筒底蓋軸向自由裝配；所述兩半筒體的內部低端依次設有網狀結構和支撐腳(19)，其外部高於所述支撐腳(19)的位置對稱設有卸料ロ(15);所述外筒筒體(9)設有磁控管(27)。
2.根據權利要求I所述的一體化旋轉式吸附器，其特徵在於所述外筒筒體(9)的半個筒體上下左右對稱布置4個磁控管(27)。
3.根據權利要求I所述的一體化旋轉式吸附器，其特徵在於所述網狀結構為自下而上排布的是帶大孔的支撐鋼板(18)，大孔絲網(17)和細孔絲網(16)。
4.根據權利要求I所述的一體化旋轉式吸附器，其特徵在於所述磁控管(27)包括燈絲(27-1)和天線(27-2)，其外設有金屬罩(26);所述天線(27-2)安裝方向朝向外筒內部，天線(27-2 )外設有塑料罩(27-3 )。
5.根據權利要求3所述的一體化旋轉式吸附器，其特徵在於所述隔板(11)表面、內筒頂蓋(29)內表面、支撐鋼板(18)表面都塗有耐高溫的聚四氟こ烯；所述內筒筒體(12)是由耐高溫的聚四氟こ烯製成。
6.根據權利要求I所述的一體化旋轉式吸附器，其特徵在於所述外筒筒體(9)上設有紅外測溫儀(28)。
7.根據權利要求I所述的一體化旋轉式吸附器，其特徵在於所述軸向自由裝配結構為外筒底蓋(25)內側設有和外筒同心軸的環形滾輪凹槽(21)，所述內筒底蓋外層設有與所述滾輪凹槽(21)相配合的滾輪(20)。
8.根據權利要求I所述的一體化旋轉式吸附器，其特徵在於所述外筒筒體(9)上設有加強圈(13)和支架(14)。
9.根據權利要求I所述的一體化旋轉式吸附器，其特徵在於所述吸附劑為活性炭、矽膠或活性炭/矽膠複合吸附劑。
專利摘要本實用新型公開一體化旋轉式吸附器，該吸附器由同心軸的圓形內筒和外筒組成，內筒中間設有隔板，其結構等同於雙罐吸附器；所述內筒頂蓋(29)中心設有轉動軸(32)，所述轉動軸(32)通過外筒頂蓋(7)上的轉動軸出口(3)與驅動設備相連；外筒底蓋(25)內側設有和外筒同心軸的環形滾輪凹槽(21)，所述內筒底蓋外層設有與所述滾輪凹槽(21)相配合的滾輪(20)；所述外筒筒體(9)設有磁控管(27)。利用微波加熱及低真空集成解吸工藝，來實現油氣吸附回收的可旋轉式吸附器，該吸附器實現了對吸附－解吸的集成，結構簡單，實現了設備的小型化。
文檔編號B01D53/06GK202410480SQ20112043512
公開日2012年9月5日 申請日期2011年11月7日 優先權日2011年11月7日
發明者王丹莉, 蔡道飛, 黃維秋 申請人:常州大學