一种立式径向流吸附器的制作方法

本发明涉及气体分离纯化领域，具体涉及一种立式径向流吸附器。

背景技术：

目前，工业气体主要采用空气分离来获取。而分离之前要用纯化器对加工空气进行预处理，防止水蒸气、二氧化碳、乙炔及其他碳氢化合物等杂质析出，发生阻塞甚至爆炸事故。近年来钢铁、冶金、化工、航空航天等诸多领域发展迅速，氮、氧等工业气体的需求量随之急剧增加。相应地，空气纯化设备一直向着大型化、低能耗的方向发展。立式径向流吸附器相比传统的立式轴向流吸附器和卧式垂直流吸附器等其他空气纯化设备具有占地面积小、床层压降小、再生能耗低等诸多优点，因而更适用于大型空分领域。

一般提高立式径向流吸附器的空气处理量的途径主要是通过增大吸附器的体积，即增加吸附器的直径和高度来实现。在实际情况下，增大吸附器的直径有诸多限制，第一，占地面积的限制；第二，改变了内外流道直径，需要对吸附器的其他参数进行重新设计才能使流体再次均布；第三，可能增大吸附床层厚度，导致穿透阻力提高；其四，运输过程的限高限制了吸附器的最大直径。而通过增加高度的方法又会增大吸附床层高度与外环形流道的当量直径的比值，使得床层径向压降沿高度变化更加复杂，导致吸附器内径向流量分布更不均匀，吸附剂的利用率下降。

技术实现要素：

针对立式径向流吸附器高度增加，导致吸附床层高度与外环形流道的当量直径比值过大引起的流量分步不均匀的问题，本发明的目的在于提供一种占地面积小、处理流量大、流场均匀度高的立式径向流吸附器，尤其适合作为深冷技术领域的空分设备的部件。

为解决现有技术问题，本发明采取的技术方案为：

一种立式径向流吸附器，包括进气管、罐体、封头、外层筒形筛网、中层筒形筛网、内层筒形筛网、中心流道分布器、第一吸附床、第二吸附床、排气管、卸料口、两个填/卸料口、人孔、承重槽钢，所述进气管位于罐体的下端，所述卸料口、填/卸料口、人孔、承重槽钢和排气管均设于罐体的上端，所述罐体内顶部悬挂同心圆筒形筛网，分别为外层筒形筛网、中层筒形筛网和内层筒形筛网，所述外层筒形筛网的下端、中层筒形筛网的下端和内层筒形筛的下端均固定在封头上，所述外层筒形筛网和中层筒形筛网形成第一吸附床，所述中层筒形筛网与内层筒形筛网形成第二吸附床，所述外层筒形筛网从上而下包括外侧无孔钢圈和外侧多孔分布筒，所述中层筒形筛网从上而下包括中部无孔钢圈和中部多孔分布筒，所述内层筒形筛网从上而下包括内侧无孔钢圈和内侧多孔分布筒，所述中心流道分布器位于内层筒形筛网的空腔内，且由等直径的空心圆柱、多孔空心圆柱、实心圆台组成，所述空心圆柱上端与排气管连通，下端与多孔空心圆柱连通，所述多孔空心圆柱下端连接实心圆台，所述实心圆台下端固定在封头上，所述人孔和卸料口位于第二吸附床上方，所述填/卸料口位于第一吸附床的上方。

作为改进的是，所述第一吸附床为活性氧化铝吸附床。

作为改进的是，所述第二吸附床为分子筛吸附床。

作为改进的是，所述封头为椭圆球冠体。

作为改进的是，所述进气管位于罐体下端的正中间位置，所述排气管位于罐体上端的正中间位置。

作为改进的是，所述多孔空心圆柱的开孔率不小于70%。

作为改进的是，所述多孔空心圆柱为丝网围成的圆柱。

作为改进的是，所述外层无孔钢圈、中部无孔钢圈、内侧无孔钢圈的长度均为外侧多孔分布筒、中部多孔分布筒和内侧多孔分布筒的1/5。

作为改进的是，所述外侧多孔分布筒与罐体内壁的间距不大于第一吸附床高度的1/10。

有益效果：

本发明吸附器结构简单，占地面积小，通过在罐体内悬挂三层同心圆筒形筛网，形成第一吸附床和第二吸附床，待处理空气从进气管浸入罐体内，依次通过外层筒形筛网、第一吸附床、中层筒形筛网、第二层吸附床、内层筒形筛网、多孔空心圆柱、排气管排出罐体，增大了处理流量，提高了排除气体的纯度，尤其适合作为深冷技术领域的空分设备的部件使用。

附图说明

图1为本发明的立式径向流吸附器的结构示意图，其中，1-进气管，2-罐体，3-封头，4-外侧多孔分布筒，5-外侧无孔钢圈，6-中部多孔分布筒，7-中部无孔钢圈，8-内侧多孔分布筒，9-内侧无孔钢圈，10-空心圆柱，11-多孔空心圆柱，12-实心圆台，13-第一吸附床，14-第二吸附床，15-排气管，16-卸料口，17-填/卸料口，18-人孔，19-承重槽钢。

图2为本发明立式径向流吸附器的俯视图。

图3为数值模拟本发明的立式径向流吸附器与无中心流道分布器的立式径向流吸附器在归一化压降分布曲线的对比图。

图4为数值模拟本发明的立式径向流吸附器与无中心流道分布器的立式径向流吸附器的二氧化碳穿透曲线对比图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

实施例1

如图1所示，一种立式径向流吸附器，包括进气管1、罐体2、封头3、外层筒形筛网、中层筒形筛网、内层筒形筛网、中心流道分布器、第一吸附床13、第二吸附床14、排气管15、卸料口16、两个填/卸料口17、人孔18、承重槽钢19，所述进气管1位于罐体2的下端，所述卸料口16、填/卸料口17、人孔18、承重槽钢19和排气管15均设于罐体2的上端，所述罐体2内顶部悬挂同心圆筒形筛网，分别为外层筒形筛网、中层筒形筛网和内层筒形筛网，所述外层筒形筛网的下端、中层筒形筛网的下端和内层筒形筛下端均固定在封头3上，所述外层筒形筛网和中层筒形筛网形成第一吸附床13，所述中层筒形筛网与内层筒形筛网形成第二吸附床14，所述外层筒形筛网从上而下包括外侧无孔钢圈5和外侧多孔分布筒4，所述中层筒形筛网从上而下包括中部无孔钢圈7和中部多孔分布筒6，所述内层筒形筛网从上而下包括内侧无孔钢圈9和内侧多孔分布筒8，所述中心流道分布器位于内层筒形筛网的空腔内，且由等直径的空心圆柱10、多孔空心圆柱11、实心圆台12组成，所述空心圆柱10上端与排气管15连通，下端与多孔空心圆柱11连通，所述多孔空心圆柱11下端连接实心圆台12，所述实心圆台12下端固定在封头3上，所述人孔18和卸料口16位于第二吸附床14上方，所述填/卸料口17位于第一吸附床13的上方。其中，所述第一吸附床13为活性氧化铝吸附床；第二吸附床14为分子筛吸附床。

实施例2

一种立式径向流吸附器，包括进气管1、罐体2、封头3、外层筒形筛网、中层筒形筛网、内层筒形筛网、中心流道分布器、第一吸附床13、第二吸附床14、排气管15、卸料口16、两个填/卸料口17、人孔18、承重槽钢19，所述进气管1位于罐体2的下端，所述卸料口16、填/卸料口17、人孔18、承重槽钢19和排气管15均设于罐体2的上端，所述罐体2内顶部悬挂同心圆筒形筛网，分别为外层筒形筛网、中层筒形筛网和内层筒形筛网，所述外层筒形筛网的下端、中层筒形筛网的下端和内层筒形筛的下端均固定在封头3上，所述外层筒形筛网和中层筒形筛网形成第一吸附床13，所述中层筒形筛网与内层筒形筛网形成第二吸附床14，所述外层筒形筛网从上而下包括外侧无孔钢圈5和外侧多孔分布筒4，所述中层筒形筛网从上而下包括中部无孔钢圈7和中部多孔分布筒6，所述内层筒形筛网从上而下包括内侧无孔钢圈9和内侧多孔分布筒8，所述中心流道分布器位于内层筒形筛网的空腔内，且由等直径的空心圆柱10、多孔空心圆柱11、实心圆台12组成，所述空心圆柱10上端与排气管15连通，下端与多孔空心圆柱11连通，所述多孔空心圆柱11下端连接实心圆台12，所述实心圆台12下端固定在封头3上，所述人孔18和卸料口16位于第二吸附床14上方，所述填/卸料口17位于第一吸附床13的上方。其中，所述第一吸附床13为活性氧化铝吸附床；第二吸附床14为分子筛吸附床；所述封头3为球冠体；所述进气管1位于罐体2下端的正中间位置，所述排气管15位于罐体2上端的正中间位置；所述多孔空心圆柱11是由开孔率不小于70%的丝网围成；所述外层无孔钢圈5、中部无孔钢圈7、内侧无孔钢圈9的长度均为外侧多孔分布筒4、中部多孔分布筒6和内侧多孔分布筒8的1/5；所述外侧多孔分布筒4与罐体2内壁的间距为第一吸附床13高度的1/10。

外侧多孔分布筒4与罐体2之间的形成环形流道较狭窄，第一吸附床13的吸附剂的填充空间更大，在相同提及下，极大地提高了吸附器的可处理流量。

空心圆柱11的最优长度和直径、实心圆台12的最优长度和底面直径，在满足吸附床层径向压降均匀度达到最大的状态的条件下确定。这样可以最大限度地利用吸附剂，延长切换时间。

所述空心圆柱、多孔空心圆柱和实心圆台是用同一根管一体制成，降低了装配要求。

所述多孔空心圆柱由丝网围成，丝网开孔率≥70%，有效地防止粉尘等固体杂质进入排气口。

图2为本发明吸附器的俯视图，所述排气管15位于吸附器顶部中间位置，以两个吊住为基准线，即左右两个吊柱分别位于180°和0°位置，卸料口16和人孔18与排气管15的圆心距相等，卸料口16在150°方向，人孔18在210°方向，位于分子筛吸附床14顶部，两个填/卸料口17分别在90°和270°方向，位于活性氧化铝吸附床13顶部。

图3中虚线表示无中心流道分布器的床层压降分布，实线为通过实施例2的吸附器床层压降分布，可以看出，采用本发明分布器后，吸附器整体压降有所上升，但床层压降分布更均匀，提高了吸附器流场的均匀度。

图4中虚线表示二氧化碳通过无中心流道分布器的吸附器的穿透曲线，实线为二氧化碳通过实施例2的吸附器的穿透曲线。二氧化碳是处理空气中含量最高的杂质气体，在吸附过程中最先穿透，从图中可以看出，用实施例2的结构明显提高了吸附剂利用率，延长了吸附器切换时间。