技术领域
[0001] 本
发明属于化学工程技术领域，涉及一种
化学吸附器结构。
背景技术
[0002] 目前在一种用于抽除
氧碘化学
激光器(COIL)尾气的化学吸附系统中，主体设备包括二种化学吸附器：氧气吸附器和二氧化
碳吸附器，分别用于去除尾气中的氧气和二氧化碳，使激光器保持一定的
真空度，达到连续运转条件。本
专利用于说明二氧化碳吸附器，其使用前需填充二氧化碳吸附剂，芯体
底板密封紧固后将芯体装入吸附器壳体。通过插入芯体内部的加热棒通电加热，同时使用真空
泵将吸附器内的气体及
水分抽出，达到将吸附剂干燥的目的。使用时打开激光器与吸附器之间的
阀门，当激光器运转时产生的尾气进入吸附器，其中的二氧化碳即可被迅速吸附去除。多次使用后吸附剂将达到吸收饱和就需要更换，从吸附器壳体内将芯体取出，倒出使用过的吸附剂，按原操作方法装填新的吸附剂并安装吸附器。由于激光器尾气压
力低，气体稀薄，而化学吸附是通过化学反应达到吸附气体的目的，显然气体压力低反应速度就较慢。激光器运转时将在短时间内产生大量气体，这些气体又必须及时吸收去除，因此吸附器的设计就非常重要，需要尽可能增加反应面积，使吸附剂颗粒与气体在短时间内充分
接触，以增加气体吸收速率，控制吸附剂的用量在可接受范围内。同时还需要考虑实际操作条件，满足实际工程应用可行性。
发明内容
[0003] 本发明提供了一种化学吸附器结构，克服了化学吸附系统吸附剂反应慢的难题，提高了化学吸附器的气体吸附速率，实现了化学吸附系统在激光器尾气吸收方面的工程应用。
[0004] 该化学吸附器的结构设计基于化学反应体系中气-固反应原理，为了提高气体吸收速率，在一定时间内尽可能吸附去除尾气中的二氧化碳。由于吸附剂经筛选已确定，其与二氧化碳反应速度即确定，需要尽可能增加反应面积，使吸附剂颗粒与气体在短时间内充分接触，以增加气体吸收速率。该吸附器芯体主要由多孔板
焊接组成方形
箱体以装填吸附剂，二氧化碳气体可以透过孔板的孔与吸附剂接触反应。同时沿气流流通方向在芯体内安放通气管，该通气管由孔板卷制焊接或由
钢管钻孔制造。通气管按长方形规则排列，每2列通气管间安放一列加热
套管，加热套管穿过主
法兰盖插入芯体内部，内放加热棒。加热棒的2根引线从顶端引出，分别连接2根线排，通交流电可使加热棒发热，达到使吸附剂加热的目的。该化学吸附器的结构使气体通过芯体表面的孔及内部通气管孔渗透，与吸附剂充分接触反应，增加了反应面积，可提高气体吸收速率，同时深入吸附器芯体内部的加热棒易使吸附剂加热干燥，操作迅速便捷。
[0005] 本发明的技术方案如下：
[0006] 一种化学吸附器结构，该装置包括吸附器
外壳和吸附器芯体；
[0007] 吸附器外壳为中空密闭容器，以从左至右方向为吸附器的轴线方向，其沿轴线方向的左右两端设有圆形开口，开口处分别固接有圆形真空法兰；于吸附器外壳的顶端设有方形开口，方形开口处固接有方形法兰，吸附器芯体从方形开口处安放于吸附器外壳内，方形法兰上设有主法兰盖；
[0008] 吸附器芯体是由上方的顶板及前侧多孔板、后侧多孔板、左侧多孔板、右侧多孔板、底面多孔板围成的长方形箱体；
[0009] 相互平行规则排列的二端开口的2根以上带有径向通孔的多孔通气管沿吸附器轴线方向穿过长方形箱体的左侧多孔板和右侧多孔板，并且多孔通气管的外壁面分别与左侧多孔板和右侧多孔板固接；
[0010] 相互平行规则排列的上端开口、下端密闭的2根以上加
热管套管垂直穿过吸附器芯体顶部的方形法兰及长方形箱体顶板，并且加热管套管的外壁面分别与方形法兰和顶板固接，将方形法兰及长方形箱体连接固定，加热管套管上开口端露出方形法兰上表面，连接处焊接密封，下端延伸至长方形箱体底板；
[0011] 于每根加热管套管内均设置有加热棒，于吸附器芯体内装填有吸附剂。
[0012] 吸附器芯体底面多孔板通过
螺栓分别与前侧多孔板、后侧多孔板、左侧多孔板和右侧多孔板连接，于前侧多孔板、后侧多孔板及底面多孔板外侧沿吸附器轴线方向固接有多根内扣的槽钢，槽钢的两端与箱体前侧多孔板、后侧多孔板及底面多孔板的左右二端的端部平齐。
[0013] 加热管套管与多孔通气管轴线垂直，2根以上的多孔通气管从下至上顺序排列形成多孔通气管列，吸附器芯体内设有2列以上的相互平行的多孔通气管列；2根以上的加热管套管从左至右顺序排列形成加热管套管列，吸附器芯体内设有2列以上的相互平行的加热管套管列；每列加热管套管垂直安放于每两列相邻多孔通气管中间的
位置。
[0014] 所述加热管套管底端密闭是通过于加热管套管底端管内设置圆形堵板实现的，两者间焊接密封。
[0015] 于吸附器芯体内底部设有定距条，沿前后方向设置的纵向和沿左右方向设置的横向二组定距条相互垂直，每组定距条分别由2根以上的定距条构成；每组定距条内的各定距条间相互平行，垂直的二组定距条的各定距条相交处固接，加热管套管外壁面在与定距条接触处焊接固定。
[0016] 垂直的二组定距条的各定距条相交处相互设有对应的凹槽，各定距条相交处通过凹槽相互咬合。
[0017] 吸附器芯体安放于吸附器外壳内，二者间安装有密封垫，通过螺栓连接紧固；
[0018] 于吸附器外壳的顶端固接有方形法兰，底部设有2个
鞍座；沿轴线方向两端各有天圆地方，天圆地方向外固接有圆形真空法兰。
[0019] 每根加热棒的正负极引线分别与架设在该反应器外壳外部的第一接线排和第二接线排连接，此二根接线排又分别连接交流电源线的零线和火线。
[0020] 本发明的有效效果是：
[0021] 1.本发明用于二氧化碳气体与固体颗粒吸附剂的反应，该结构不仅使气体与吸附剂芯体外表面接触反应，而且增加气流通道，使气流深入吸附剂芯体内部，增加了气体与固体吸附剂接触面积，提高了反应速率，使吸附剂短时间内充分反应，减少了吸附剂用量。
[0022] 2.本发明结构在吸附剂芯体内设置加热管套管，内置电加热棒用于吸附剂的加热，实际使用表明加热比较均匀，热效率高，加热方便快捷，提高了吸附器的使用效率。
附图说明
[0023] 图1是化学吸附器整体结构正视图。
[0024] 图2是化学吸附器整体结构侧视图。
[0025] 图3是化学吸附器芯体结构正视图。
[0026] 图4a是化学吸附器芯体结构侧视图；4b是图4a的局部放大图。
[0027] 图5是定距条结构示意图。
[0028] 图6是芯体底板连接示意图。
[0029] 图7是加热管套管与定距条连接示意图。
[0030] 图中：
[0031] 1吸附器壳体；2
橡胶密封垫；3主螺栓；4吊
耳；5加热棒；6主法兰盖；7加热管套管；8芯体箱板；9加强筋；10通气管；11第一接线排；12第二接线排；13吸附剂；14第一定距条；15底板螺栓；16
螺母；17第二定距条；18芯体底板；19堵板。
具体实施方式
[0032] 以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体
实施例。
[0033] 该化学吸附器主要由吸附器壳体和吸附器芯体组成，吸附器芯体安放于吸附器壳体内，二者间安装有橡胶密封垫，并通过主螺栓连接紧固。
[0034] 吸附器外壳为中空密闭方形真空容器，顶部方形开口，固接有方形法兰。箱体沿纵向及周向设有加强筋，防止箱体抽真空时
变形坍塌。沿轴线方向在吸附器外壳左右两端设有方形开口，开口处分别固接有天圆地方，天圆地方向外固接有圆形真空法兰，通过阀门与激光器及其他设备连接。吸附器外壳底部设有2个鞍座用于
支撑及安装固定，侧面设有开口连接
真空泵用于抽真空。
[0035] 吸附器芯体由箱体、主法兰盖、加热套管、加热棒及线排组成。箱体由多孔板焊接组成方箱，其
中底板与箱体其他部分分离，通过螺栓与箱体连接，箱体内装填有吸附剂。由于箱体各面尺寸大，而孔板较薄，为防止填充吸附剂后各面板鼓胀变形，除箱体顶板外各面设置有加强筋，与各箱体孔板间断
点焊固定。箱体顶部在加热套管插入的位置按方形阵列开孔，并与加热套管焊接固定。箱体沿吸附器轴线方向的2个端面按相互平行规则排列开数个圆孔，且2个端面开孔位置对应。多孔通气管的外径与端面圆孔直径相同，其贯穿2个端面的开孔且超过端面，分别与2个端面焊接固定。通气管均匀开孔，孔直径与箱体板所开的孔相同。
[0036] 主法兰
盖顶部设有吊耳并焊接，用于设备起吊，沿周长分布螺栓孔，与吸附器壳体顶部方形法兰的螺栓孔对应，主螺栓穿过螺栓孔将主法兰盖与吸附器壳体连接。主法兰盖在加热管套管分布的位置按方形阵列开孔，上表面与加热管套管外壁相接处周向焊接密封。
[0037] 每根加热管套管底部焊接堵板密封，上部贯穿芯体箱板的顶板和主法兰盖，并在套管外壁相接处焊接固定。加热管套管深入芯体内部，加热棒直径比加热管套管小，每根加热管套管内均放置一根加热棒，无需固定。每根加热棒的正负极引线分别与架设在该反应器之上的接线排连接。
[0038] 由于加热管套管深入芯体内较长，且每根加热管套管相互平行，为防止焊接变形和加热变形，保持加热管套管间距，在吸附器芯体内底部设有定距条。纵向和横向二组定距条相互垂直，每组各定距条相互平行，各定距条相交处焊接固定，加热管套管外壁在与定距管接触处焊接固定。
[0039] 本发明吸附器芯体从上向下垂直放入吸附器壳体内，二者之间安放橡胶密封垫，吸附器芯体和壳体通过主螺栓连接。吸附器芯体主要由多孔板焊接组成方形箱体以装填吸附剂，二氧化碳气体可以透过孔板的孔与吸附剂接触反应。同时沿气流流通方向在芯体内安放通气管，该通气管表面布满小孔，气体可透过这些小孔进入吸附剂。通气管按长方形规则排列，每二列通气管间垂直安放一列加热套管，加热套管穿过主法兰盖插入芯体内部，内放加热棒。加热棒的二根引线从顶端引出，分别连接二根线排，通交流电可使加热棒发热，达到使吸附剂加热的目的。本发明使气体通过芯体表面的孔及内部通气管孔渗透，与吸附剂充分接触反应，增加反应面积，提高气体吸收速率，减少吸附剂用量，同时深入吸附器芯体内部的加热棒易使吸附剂加热干燥，操作迅速便捷。
[0040] 实施例1
[0041] 如图1和图2所示，化学吸附器主要包括2个主要部件：吸附器壳体和吸附器芯体。吸附器芯体从吸附器壳体顶端方形开口处垂直放入吸附器壳体内，二者之间安放橡胶密封垫，主螺栓穿过芯体主法兰盖的螺栓孔，拧入吸附器壳体主法兰相对应的
螺纹孔，将吸附器芯体和壳体连接一体，拧紧后吸附器内部形成一个密封的真空腔。
[0042] 吸附器外壳为方形中空密闭真空容器，顶端设有方形开口并固接方形法兰。壳体外壁面沿纵向及周向设有加强筋，沿轴线方向在吸附器外壳左右两端设有方形开口，开口处分别固接有天圆地方，天圆地方向外固接有圆形真空法兰，通过阀门与激光器及其他设备连接。吸附器外壳底部壁面设有2个鞍座用于支撑及安装固定，侧面设有开口连接真空泵用于抽真空。当吸附器芯体与壳体连接安装完成需立即通过壳体的抽真空口使用真空泵抽真空，以防止吸附剂长时间暴露在空气中与二氧化碳反应而减弱吸附效能。
[0043] 实施例2
[0044] 如图3和图4a所示，吸附器芯体由箱体、主法兰盖、加热套管、加热棒及线排组成。芯体箱体由上方的顶板及前侧多孔板、后侧多孔板、左侧多孔板、右侧多孔板、底面多孔板焊接组成的长方形箱体，其中底面多孔板与箱体其他多孔板分离，通过底板螺栓与箱体的前侧多孔板、后侧多孔板、左侧多孔板、右侧多孔板连接，如图6所示。数根相互平行规则排列的多孔通气管沿吸附器轴线方向贯穿箱体的左侧多孔板和右侧多孔板且露出端面，分别与2个端面焊接固定。数根相互平行规则排列的加热管套管垂直贯穿芯体箱体的顶板和主法兰盖，并且加热管套管的外壁面分别与主法兰盖和顶板焊接固定。加热管套管深入芯体内部，与多孔通气管相互垂直，2根以上的多孔通气管从下向上顺序排列形成多孔通气管列，吸附器芯体内设有2列以上的相互平行的多孔通气管列；2根以上的加热管套管从左向右顺序排列形成加热管套管列，吸附器芯体内设有2列以上的相互平行的加热管套管列；每二列相邻多孔通气管中间垂直安放一列加热管套管。装填吸附剂时需将吸附器芯体从吸附器壳体中取出，通过装填工装将芯体翻转底部向上，松开螺母取下，卸下底面多孔板，将吸附剂倒入芯体箱体内，填充在通气管与加热套管间的空隙，轻轻振动以使吸附剂装填均匀充实。装填完成后安放芯体底板，使底板螺栓穿过芯体底板周边对应的螺栓孔，拧紧螺母固定芯体底板。通过装填工装将芯体翻转至安装状态，按照实施例1的操作方法将吸附器芯体与吸附器壳体连接固定。
[0045] 当化学吸附器与激光器连接使用多次后，经计算如果不能够满足再继续使用要求，则需更换吸附剂。通过吸附器壳体的真空口向吸附器内注入空气，与
大气压力平衡后后取出冷却后的加热棒，卸下主螺栓。将吸附器芯体垂直吊出，通过装填工装将芯体翻转底部向上，松开螺母取下，卸下底面多孔板，再将芯体翻转回原位倒出吸附剂，轻轻振动以使吸附剂彻底倒出，再按照以上吸附剂装填方法重新装填吸附剂。
[0046] 实施例3
[0047] 如图3、图4a和图4b所示，每根加热管套管底端管内设有圆形堵板，两者间焊接密封使加热管套管底端密闭；加热管套管上部垂直贯穿芯体长方形箱体的顶板和主法兰盖，并且加热管套管外壁面与箱体的顶板和主法兰盖相接处焊接固定。加热管套管深入芯体内部，加热棒直接放入加热管套管内即可。按照实施例2的操作方法将化学吸附器安装就位后在每根加热管套管内放置电加热棒，将每根加热棒的正负极引线分别与架设在该反应器之上的第一接线排和第二连接，此2根接线排又分别连接交流电源线的零线和火线。当需要对吸附剂进行真空干燥或提高反应
温度时接通电源，电加热棒即可发热，通过加热管套管的传导提高吸附剂的温度，为控制加热温度需配合设置
热电偶和温控仪表共同使用。
[0048] 实施例4
[0049] 如图5和图7所示，加热管套管深入芯体内较长，为防止焊接变形和加热变形，保持加热管套管相互平行间距，在吸附器芯体内底部设有定距条。沿前后方向设置的纵向第一定距条和沿左右方向设置的横向第二定距条相互垂直，每组定距条分别由2根以上的定距条构成，每组定距条内的各定距条间相互平行。图5示意在相互垂直的二组定距条的各定距条相交处相互设有对应的凹槽，深度是定距条宽度的一半，宽度是定距条的厚度。相交的2根定距条通过凹槽相互咬合，相交处焊接固定。各加热管套管与定距条相切，定距条在与加热管套管外壁面相接触处焊接固定。
