专利名称：一体化旋转式吸附器的制作方法
技术领域：
本发明属于油气回收领域，尤其涉及到一种在油气等各种挥发性有机物(VOCs)的吸附回收过程中，基于吸附一解吸一体化的旋转式吸附器，并利用微波加热及低真空集成解吸工艺，来实现油气吸附回收。
背景技术：
目前，油气与空气的分离回收方法有吸收法、吸附法、冷凝法及膜分离法等，有些还含有压缩过程或几种方法的综合利用。各种油气回收的原理各不相同，技术经济性能也相差较大。其中，吸附法油气回收方法是利用油气一空气混合气中各组分与吸附剂之间结合力强弱的差别，使难吸附的空气组分与易吸附的油气组分分离。目前大多数油气吸附回收设备都是在两个及以上的固定床吸附器上，通过间歇式吸附一解吸工艺，以及常规的高真空解吸或高温解吸，来实现油气吸附回收。该吸附器吸附一解吸周期长，解吸不彻底，净化效率不稳定(开始高，以后逐渐降低)，操作要求高而且复杂，投资大，占地面积也大；尤其是利用高真空解吸或高温解吸，系统的投资及能耗都很大。油气吸附回收系统的解吸再生技术是一个难点，好的再生方法可以使吸附剂解吸地更彻底，它还可以改善操作条件，减少投资及运行能耗。为了让吸附剂可以多次的循环利用，就需要选择高效、节能、环保的吸附再生方法。微波是频率大约在300MHz 300GHz，波长在IOOcm Imm范围内的电磁波。它位于电磁波谱的红外光波和无线电波之间。微波加热具有即时性、选择性，整体性和高效发热特性，微波加热的应用从传统的通讯领域转向催化化学、材料加工、污染控制等领域。其中， 在污染控制领域，特别是在含油废水的处理、石油污染土壤的修复、油气吸附剂的再生等方面取得了较大的发展或日益得到重视。在油气回收领域中，将微波用于富吸附剂(即吸附了油气的吸附剂)的再生，将是一个很好的应用前景。根据本发明技术特点检索了国内外数据库，尚未见有公开发表的微波技术应用于可旋转的油气吸附回收装置的报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用微波加热及低真空集成解吸工艺，来实现油气吸附回收的可旋转式吸附器，该吸附器实现了对吸附一解吸的集成，结构简单，实现了设备的小型化。本发明的技术方案为一体化可旋转式吸附器，由同心轴的圆形内筒和外筒组成； 所述外筒由通过螺栓连接的外筒顶盖、外筒筒体和外筒底盖组成；所述内筒由通过螺栓连接的内筒顶盖、内筒筒体和内筒底盖组成；所述内筒中设有隔板，将内筒等分成互为密闭的半筒体；所述内筒顶盖中心设有转动轴，所述转动轴通过外筒顶盖上的转动轴出口与驱动设备相连；所述内筒顶盖上以所述隔板平面对称的设有两个顶部开口，所述两顶部开口分别通过密封圈槽与所述外筒顶盖上的尾气排放口和解吸油气出口活动密封连接；所述解吸油气出口内设有除雾填料，所述尾气排放口兼做新鲜吸附剂的进料口 ；所述内筒底盖上以所述隔板平面对称的设有两个底部开口，所述两底部开口分别通过密封圈槽与所述外筒底盖上的进料气入口和氮气入口活动密封相连；所述外筒底盖与内筒底盖轴向自由装配；所述两半筒体的内部低端依次设有网状结构和支撑脚，其外部高于所述支撑脚的位置对称设有卸料口 ；所述外筒筒体设有磁控管。进一步，所述外筒筒体的半个筒体上下左右对称布置个磁控管。进一步，所述网状结构为自下而上排布的是带大孔的支撑钢板，大孔丝网和细孔丝网。进一步，所述磁控管包括灯丝和天线，其外设有金属罩；所述天线安装方向朝向外筒内部，天线外设有塑料罩。进一步，所述隔板表面、内筒顶盖内表面、支撑钢板表面都涂有耐高温的聚四氟乙烯；所述内筒筒体是由耐高温的聚四氟乙烯制成。进一步，所述外筒筒体上设有红外测温仪。进一步，所述轴向自由装配结构为外筒底盖内侧设有和外筒同心轴的环形滚轮凹槽，所述内筒底盖外层设有与所述滚轮凹槽相配合的滚轮。进一步，所述外筒筒体上设有加强圈和支架。进一步，所述吸附剂为活性炭、硅胶或活性炭/硅胶复合吸附剂。本发明有益效果是
(1)本发明利用微波加热的即时性、选择性及整体性解吸再生富吸附剂，同时利用低真空解吸时运行能耗低，使解吸再生效率提高0. 5%以上，运行能耗减少10%以上。(2)本发明利用带有一定真空度(约为50kPa)的微波解吸设备替代传统的纯粹的高真空解吸设备(真空度约为3kPa)，可使投资成本降低15% 20%。(3)本发明利用单罐吸附器代替传统的双罐吸附器，并用钢板在吸附器的中间隔开，结构等同于双罐吸附器，结构紧凑，占地面积小。在单罐吸附器的底部安装了一圈滚轮， 利用皮带传动，使得该吸附器可以旋转吸附，实现了吸附操作的连续性，使吸附分离过程由间歇变为连续，缩短吸附解吸周期，自动化程度高。(4)当吸附器处在解吸后环节，利用氮气进行深度吹扫解吸，还可以解决吸附剂在微波解吸后的温升问题，让吸附剂始终保持在较适宜的温度下工作。
图1为本发明的三维示意图； 图2为本发明的剖面图3为图2中I处放大图； 图4为图2中II处放大图； 图5为图2中III处放大图； 图6为图2中A—A视图； 图7为图2中B—B视图； 图8为应用本发明的油气吸附回收实施例示意图；其中1电机，2主动轮，3转动轴出口，4尾气排放口，5-1密封圈槽，5-2隔板条形密封槽，6密封圈，7外筒顶盖，8螺栓，9外筒筒体，10吸附剂，11隔板，12内筒筒体，13加强圈， 14支架，15卸料口，16细孔丝网，17大孔丝网，18支撑钢板，19支撑脚，20滚轮，21滚轮凹槽，22进料气入口，23氮气入口，24内筒底盖，25外筒底盖，沈金属罩，27磁控管，27-1灯丝，27-2天线，27-3塑料罩，28红外测温仪，29内筒顶盖，30除雾填料，31解吸油气出口，32 转动轴，33皮带，34油气一空气混合气，35氮气，36引风机，37旋转式吸附器，38真空泵，39 回收器，40富油泵，41贫油泵，42贫油入口，43富油出口，VI、V2、V3自动控制阀。
具体实施例方式如图1和图2所示，一体化旋转式吸附器由外筒和内筒组成。外筒包括金属制作的外筒顶盖7、外筒筒体9和外筒底盖25，三者用螺栓8连接。所述的外筒顶盖7上设有尾气排放口 4、转动轴出口 3和解吸油气出口 31。解吸油气出口 31内设有除雾填料30。尾气排放口 4又可以作为新鲜吸附剂的进料口。所述的外筒筒体9上设有加强圈13、支架14、 磁控管27和红外测温仪观。其中加强圈13上每隔120°分布一个支架14。在外筒筒体9 的右半个筒体上，上下左右对称布置4个磁控管27。其中磁控管27包括灯丝27-1和天线 27-2。天线27-2安装方向朝向外筒内部，天线27-2外设有塑料罩27_3，塑料罩27_3的作用是防止磁控管与罐内气体直接接触。磁控管27外设有金属罩沈，金属罩沈起到了美观及保护磁控管的作用。红外测温仪观设在支架14的上方，红外测温仪观起到实时监测内部温度的作用，防止因温度过高而引发爆炸、燃烧等危险。所述的底盖25上设有进料气(即油气一空气混合气)入口 22、氮气入口 23和滚轮凹槽21。与外筒筒体9同心轴的环形的滚轮凹槽21设在底盖25的内侧。解吸结束后从氮气入口 23通入氮气，就可破真空，又可进一步吹扫吸附剂以及解决吸附剂在微波解吸后的温度过高问题，让吸附剂始终保持在较适宜的温度下工作。所述的内筒，包括内筒顶盖四、内筒筒体12和内筒底盖M，三者用螺栓8连接。所述的内筒顶盖四上设两顶部开口、密封圈槽5-1、隔板11和转动轴32。转动轴32、密封圈槽5-1、隔板11和顶盖四是由金属制成，四者是一体的，并且隔板11的表面和内筒顶盖四的内表面都涂上了一层耐高温的聚四氟乙烯，防止金属材料在微波环境下反射电磁波而击坏磁控管27。两个密封圈槽5-1是分别与内筒顶盖四上的顶部开口对应的两个同心轴环形凹槽，其内外直径都大于尾气排放口 4或解吸油气出口 31的直径。隔板11将内筒筒体 12对称隔开成两个互为密闭的左右2个半筒体。转动轴32的外端与皮带33相连接，从而通过电机1带动其旋转。所述的内筒筒体12是由耐高温的聚四氟乙烯制成的，左右2个半筒体的内部低端各设有若干个支撑脚19，在支撑脚19上分别铺上带大孔的支撑钢板18，耐高温、高强度的聚四氟乙烯大孔丝网17及细孔丝网16。支撑钢板18表面涂上聚四氟乙烯涂料。左右2个半筒体的下侧外部各设有1个吸附剂卸料口 15，左右2个卸料口 15呈对称布置，卸料口 15的位置略高于筒体12内部的支撑脚19，以便于吸附剂10的卸载。所述的内筒底盖M上设有两底部开口、密封圈槽5-1、隔板条形密封槽5-2和滚轮20 ；两个密封圈槽5-1是分别与内筒底盖M上的两底部开口相对应的2个同心轴环形凹槽，各自的内外直径都大于进料气入口 22或氮气入口 23的直径。隔板条形密封槽5-2与隔板11严密封，起到隔开左右2个半筒体的作用。滚轮20的个数为6 8个，滚轮20支撑在外筒底盖M内侧的环形滚轮凹槽21上，起到了转动和支撑承重的作用。本发明中旋转式吸附器实施例结构如图2所示。旋转式吸附器为立式器，由外筒和内筒组成，其直径根据油气回收系统的处理量而定，外筒一般可设计为Φ700πιπι Φ 1200mm，内筒为Φ 600mm Φ 1000mm，外筒的高度一般1100mm 1600mm，内筒一般可设计为IOOOmm 1500mm。外筒顶盖7上设有两个直径同为Φ80πιπι Φ150πιπι的尾气排放口 4和解吸油气出口 31，以及直径为Φ90mm Φ 120mm的转动轴出口。外筒底盖25上设有两个直径同为Φ 80mm Φ 150mm的进料气入口和氮气入口。内筒顶盖四上的尾气排放口 4和解吸油气出口 31要与外筒顶盖7上的对准，并且尺寸相同，都为Φ 80mm Φ 150mm，转动轴32的直径可设为Φ80πιπι Φ 110mm。内筒筒体12上的卸料口设在略高于支撑脚的位置，直径为Φ80πιπι Φ150πιπι。内筒底盖M上的进料气入口 22和氮气入口 23的位置要与外筒底盖25上的对准，尺寸相同，都为Φ 80mm Φ 150mm。如图3和图6所示，内筒的内筒筒体12下方由三层网状结构组成，依次是细孔丝网16、大孔丝网17和支撑钢板18，摆放的顺序依次是先将支撑钢板18放在支撑脚19上， 再依次铺上大孔丝网17和细孔丝网16。大孔丝网17和细孔丝网16都是由耐高温高强度的聚四氟乙烯材料制成的，支撑钢板18带有大孔，并且涂上聚四氟乙烯涂料。如图4和图7所示，滚轮20支撑在外筒底盖M内侧的环形滚轮凹槽21上，起到支撑内筒的作用。它在滚轮凹槽21中滚动，滚轮凹槽21是环形的，与外筒底盖M是一体的，使得滚轮20按照既定的圆环形轨道移动。如图5所示，磁控管27由顶部灯丝27-1和底部天线27_2组成。磁控管27外设有金属罩沈，底部天线27-2外设有塑料罩27-3。灯丝27-1要与相应的加热电流匹配，管内电子在相互垂直的恒定磁场和恒定电场的控制下，与高频电磁场发生相互作用，把从恒定电场中获得的能量转变成微波能量，再通过底部天线27-2输出微波。微波的能量分布呈层层叠加的圆形波，类似于水波，其能量分布范围为内筒右半个筒体的内部空间。此处考虑到能量分布的均勻性，采用4个磁控管，并且在外筒右侧上下左右对称布置。图8为应用本发明的油气吸附回收实施例示意图。图中各装置连接描述如下
(1)装车鹤管向铁路油罐车或汽车油罐车密闭装油时，或汽车油罐车向加油站地下油罐卸油时，油罐车或地下油罐排放出来的油气一空气混合气通过集气管34与引风机36相连接；
(2)引风机36出口与旋转式吸附器37的进料气入口22相连接，从制氮机出口排出的氮气 35经自控阀Vl与旋转式吸附器37的氮气入口 23相连接；(3)旋转式吸附器37内筒吸附剂吸附后的尾气通过吸附器37顶部的尾气排放口 4直接排空；(4)旋转式吸附器37的解吸油气出口 37经自控阀V3与真空泵38的入口连接以抽出解吸出来的油气，另一支管经自控阀V2与旋转式吸附器37的进料气入口 22相连接；(5)真空泵38的出口接回收器39的下部；(6)回收器39底部与富汽油泵40进口端相连接，上部与贫汽油泵41出口端相连接， 顶部排放出的尾气返回到旋转式吸附器37的下部的进料气入口 22而被循环吸收。油气吸附回收步骤
(1)旋转式吸附器37的内筒(包括左右2个半筒体)内填充一定量的油气吸附剂10。(2)来自油品储运设备的油气一空气混合气34通过引风机36，被引导到旋转式吸附器37左半个外筒及内筒的进料口，油气一空气混合气34在左半个内筒内向上流动的过程中，油气被吸附剂10所吸附，然后含有微量油气的空气尾气依次从内筒及外筒顶盖上的尾气排放口4排放到大气中去。(3)左半个内筒吸附剂吸附油气20分钟后，利用电机1驱动内筒上的转动轴32， 缓慢将内筒转动180°，然后利用与外筒解吸油气出口 31相连接的真空泵38在低真空的条件下抽气，同时利用固定在外筒右半个筒体上的4个磁控管27，适当利用微波加热，使富吸附剂在微波加热及低真空集成解吸出油气。解吸富吸附剂15分钟后，停止磁控管27微波加热及真空泵38抽气，关闭自控阀V3，打开自控阀VI，从外界氮气线35引入微流量氮气，经自控阀VI，并分别通过外筒、内筒的氮气入口 23而进入内筒内的吸附床层，这样不仅可以破真空，还可以进一步吹扫吸附剂而深度解吸并冷却吸附剂。当外筒解吸油气出口 31 的压力大于油气一空气混合气进料气压力(即引风机35出口的压力)500 1000 Pa时， 打开自控阀V2，继续进行氮气吹扫。此时从内筒出来的微量氮气尾气，分别经过内筒、外筒解吸油气出口 31，以及自控阀V2，再循环进入外筒及内筒的进料口 22处，而被循环吸附回收。氮气共吹扫5分钟后停止。在富吸附剂解吸再生的同时，另一半内筒就进入油气吸附环节。经过如此对吸附器37的间歇性旋转操作，实现吸附器37左右半内筒吸附剂的间歇性吸附——解吸循环切换，从而整体上实现油气吸附回收的连续过程。(4)从旋转式吸附器37解吸出来的高浓度油气，经过真空泵38，并送入回收器39 下部而被来自贫油泵41的液态贫汽油所喷淋吸收，吸收后的富汽油经富油泵40打回原来油罐或直接外送使用，从而实现油气的回收。回收器39的液位通过调节阀来控制，从而使其液位保持在稳定的水平。(5)回收器39中有部分未被吸收的尾气重新循环进入旋转式吸附器37进料气入口 22，从而被循环吸收。
权利要求
1.一体化可旋转式吸附器，由同心轴的圆形内筒和外筒组成；所述外筒由通过螺栓连接的外筒顶盖(7)、外筒筒体(9)和外筒底盖(25)组成；所述内筒由通过螺栓连接的内筒顶盖(29)、内筒筒体(12)和内筒底盖(24)组成；其特征在于所述内筒中设有隔板(11)，将内筒等分成互为密闭的半筒体；所述内筒顶盖(29)中心设有转动轴(32)，所述转动轴(32) 通过外筒顶盖(7)上的转动轴出口(3)与驱动设备相连；所述内筒顶盖(29)上以所述隔板 (11)平面对称的设有两个顶部开口，所述两顶部开口分别通过密封圈槽与所述外筒顶盖 (7 )上的尾气排放口( 4)和解吸油气出口( 31)活动密封连接；所述解吸油气出口( 31)内设有除雾填料(30)，所述尾气排放口(4)兼做新鲜吸附剂的进料口 ；所述内筒底盖上以所述隔板(11)平面对称的设有两个底部开口，所述两个底部开口分别通过密封圈槽与所述外筒底盖(25 )上的进料气入口( 22 )和氮气入口( 23 )活动密封相连；所述外筒底盖(25 )与内筒底盖轴向自由装配；所述两半筒体的内部低端依次设有网状结构和支撑脚(19)，其外部高于所述支撑脚(19)的位置对称设有卸料口(15)；所述外筒筒体(9)设有磁控管(27)。
2.根据权利要求1所述的一体化可旋转式吸附器，其特征在于所述外筒筒体(9)的半个筒体上下左右对称布置4个磁控管、2Τ)。
3.根据权利要求1所述的一体化可旋转式吸附器，其特征在于所述网状结构为自下而上排布的是带大孔的支撑钢板(18)，大孔丝网(17)和细孔丝网(16)。
4.根据权利要求1所述的一体化可旋转式吸附器，其特征在于所述磁控管(27)包括灯丝(27-1)和天线(27-2)，其外设有金属罩(26)；所述天线(27_2)安装方向朝向外筒内部，天线(27-2 )外设有塑料罩(27-3 )。
5.根据权利要求3所述的一体化可旋转式吸附器，其特征在于所述隔板(11)表面、 内筒顶盖(29)内表面、支撑钢板(18)表面都涂有耐高温的聚四氟乙烯；所述内筒筒体(12) 是由耐高温的聚四氟乙烯制成。
6.根据权利要求1所述的一体化可旋转式吸附器，其特征在于所述外筒筒体(9)上设有红外测温仪(28)。
7.根据权利要求1所述的一体化可旋转式吸附器，其特征在于所述轴向自由装配结构为外筒底盖(25)内侧设有和外筒同心轴的环形滚轮凹槽(21)，所述内筒底盖外层设有与所述滚轮凹槽(21)相配合的滚轮(20)。
8.根据权利要求1所述的一体化可旋转式吸附器，其特征在于所述外筒筒体(9)上设有加强圈(13)和支架(14)。
9.根据权利要求1所述的一体化可旋转式吸附器，其特征在于所述吸附剂为活性炭、 硅胶或活性炭/硅胶复合吸附剂。
全文摘要
本发明公开一体化可旋转式吸附器，该吸附器由同心轴的圆形内筒和外筒组成，内筒中间设有隔板，其结构等同于双罐吸附器；所述内筒顶盖(29)中心设有转动轴(32)，所述转动轴(32)通过外筒顶盖(7)上的转动轴出口(3)与驱动设备相连；外筒底盖(25)内侧设有和外筒同心轴的环形滚轮凹槽(21)，所述内筒底盖外层设有与所述滚轮凹槽(21)相配合的滚轮(20)；所述外筒筒体(9)设有磁控管(27)。利用微波加热及低真空集成解吸工艺，来实现油气吸附回收的可旋转式吸附器，该吸附器实现了对吸附－解吸的集成，结构简单，实现了设备的小型化。
文档编号B01D53/06GK102371105SQ201110346789
公开日2012年3月14日 申请日期2011年11月7日 优先权日2011年11月7日
发明者王丹莉, 蔡道飞, 黄维秋 申请人:常州大学