一种新能源光伏高纯度多晶硅活性炭节能吸附装置的制作方法

1.本实用新型涉及多晶硅生产技术领域，具体涉及一种新能源光伏高纯度多晶硅活性炭节能吸附装置。


背景技术：

2.多晶硅，是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅，多晶硅是生产单晶硅的直接原料，是当代人工智能、自动控制、信息处理、光电转换等半导体器件的电子信息基础材料。
3.在多晶硅生产的过程中会产生含有杂质的氢气尾气，通常是采用活性炭进行吸附净化氢气，根据不同的吸附原理分为变压吸附和变温吸附两种吸附方法。变压吸附原理是利用吸附剂对气体的吸附容量随压力的不同而有差异的特性，加压吸附原料气中的某些组分使其分离，减压下脱除这些组分使吸附剂获得再生，采用多个吸附床循环操作，使气体分离过程连续进行；而变温吸附的原理是利用吸附剂对不同组分的吸附容量随温度的不同而有较大差异的特性，在吸附剂选择吸附的条件下，常温吸附原料气中的高沸点杂质组分，高温脱除这些杂质，使吸附剂得到再生。
4.目前大部分多晶硅生产企业采用活性炭变温吸附进行吸附净化回收氢气，虽然能够将氢气尾气中的杂质脱离，但是，在实际应用中，发明人发现，目前的多晶硅生产尾气回收系统还存在着不足，具体在于：
5.在对氢气尾气进行除杂时，在低温环境下，氢气通过活性炭进行杂质的吸附，当活性炭上吸附的杂质达到一定数值时，通过加热活性炭使活性炭中的杂质脱离，活性炭的吸附能力再生，再进行下一次的氢气尾气中的杂质吸附工作；现有的吸附装置多采用油输出管与输入管与塔内换热管及夹套相连接的吸附塔结构，并在塔体内使用活性炭填充其余空间，在对活性炭进行冷却/加热时，输换热管以及夹套中的液体的温度使活性炭的温度发生变化，且随着液体的不断流动，换热管和夹套中液体的温度不断变化，换热效果逐渐降低，换热时间变长，活性炭吸附剂的吸附再生能力较差，降低吸附装置内活性炭等吸附剂再生过程用时及缩短活性炭变温时间是提高换热效率的关键。
6.所以，基于上述问题，目前亟需设计一种降低活性炭吸附剂再生过程用时及缩短活性炭变温时间的活性炭吸附装置。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的在于：针对目前在多晶硅生产尾气回收系统中，活性炭换热时间长，换热效果低的问题，设计了一种降低活性炭吸附剂再生过程用时及缩短活性炭变温时间的活性炭吸附装置。
8.为了实现上述发明目的，本实用新型提供了以下技术方案：
9.一种新能源光伏高纯度多晶硅活性炭节能吸附装置，包括筒体，所述筒体内设置
有若干个换热管，所述换热管包括外套管和设置在所述外套管内的内管，所述外套管的外壁上设置有若干个翅片板，所述外套管的内壁与所述内管的外壁形成连通空间，所述外套管上设置有管帽和封板，所述管帽用于密封所述外套管的一端，所述封板用于密封所述外套管上远离所述管帽的部分与所述内管形成的空隙，所述内管上远离所述封板的部分与所述外套管连通，所述外套管上靠近所述封板的部分设置有开口，所述筒体内靠近所述换热管的部分填充有活性炭。
10.作为本技术优先的技术方案，所述筒体的外壁上设置有夹套，所述夹套螺旋缠绕装配在所述筒体上，所述夹套的两端均设置有接管。
11.作为本技术优先的技术方案，所述夹套的截面形状为半圆形。
12.作为本技术优先的技术方案，所述外套管和所述内管的截面形状均为圆形，所述外套管与所述内管同心设置。
13.作为本技术优先的技术方案，所述换热管及所述翅片板均平行于所述筒体轴线。
14.作为本技术优先的技术方案，所述内管的外壁上远离所述封板的部分设置有若干定位块a，所述定位块a与所述外套管的内壁贴合；所述内管的外壁上还设置有若干定位块b，所述定位块b与所述外套管的内壁有间隙。
15.作为本技术优先的技术方案，所述活性炭节能吸附装置还包括进水管、若干进水环管、出水管和若干出水环管，所述进水管连接所述进水环管，所述进水环管上设置有若干进水支管，所述进水支管与所述外套管的开口密封连接；所述出水管连接所述出水环管，所述出水环管上设置有若干出水支管，所述出水支管与所述内管上远离所述管帽的开口处密封连接。
16.作为本技术优先的技术方案，所述进水环管为断开的圆环状。
17.作为本技术优先的技术方案，所述出水环管为断开的圆环状。
18.作为本技术优先的技术方案，所述进水环管上设置有排气管，所述排气管有开启和关闭两种状态，所述排气管的开口处的水平高度高于所述进水环管的水平高度。
19.作为本技术优先的技术方案，所述筒体上设置有下封头，所述下封头连接所述筒体的下部，所述下封头上设置有氢气总管入口，所述氢气总管入口包括氢气入口管和与所述氢气入口管相连的氢气环管a，所述氢气环管a上设置有若干个氢气入口支管，所述氢气入口管与所述氢气环管a与所述氢气入口支管形成连通结构。
20.作为本技术优先的技术方案，所述筒体上设置有上封头，所述上封头连接所述筒体的上部，所述上封头上设置有氢气总管出口，所述氢气总管出口包括氢气出口管和与所述氢气出口管相连的氢气环管b，所述氢气环管b上设置有若干个氢气出口支管，所述氢气出口管与所述氢气环管b与所述氢气出口支管形成连通结构。
21.作为本技术优先的技术方案，所述活性炭节能吸附装置还包括裙座筒体，所述裙座筒体位于所述筒体的下方，所述裙座筒体用于支撑所述筒体，所述裙座筒体上与所述进水管、所述出水管、所述排气管、所述氢气入口管和所述氢气出口管相接触的部位设置有接管引出管。
22.作为本技术优先的技术方案，所述氢气入口支管上设置有过滤网a。
23.作为本技术优先的技术方案，所述氢气出口支管上设置有过滤网b。
24.与现有技术相比，本实用新型的有益效果：
25.在本技术的方案中，换热管包括外套管和设置在外套管内的内管，在外套管上设置管帽和封板，管帽用于密封外套管的一端，封板用于密封外套管上远离管帽的部分于内管形成的空隙，并且内管上远离封板的部分于外套管连通，在外套管上靠近封板的部分设置有开口，使从外套管上的开口至外套管内壁与内管外壁形成的连通空间再到内管共同形成一个连通空间，并在外套管的外壁上是设置若干个翅片板，带有翅片板的若干换热管放置在筒体内，并将筒体内靠近换热管的部分填充活性炭，将换热管中通入低温/高温液体，由于内管的设置，将外套管内的液体的流通空间分成了两层，液体先进入到外套管内壁与内管外壁形成的连通空间中，绝大低温/高温液体更容易作用于外套管的外壁和翅片板，外套管的外壁和翅片板与活性炭进行换热的时间更短，并且液体在外套管内不断流动，随着换热的不断进行，液体的温度也在不断变化，液体经过外套管内壁与内管外壁形成的连通空间后进入到内管中，此时液体的温度相较于刚进入换热管中的液体温度有较大差异，不利于换热工作，内管中流动的液体减小了温度已发生较大变化液体对换热管工作的影响，相较于同直径的换热管，双层的管道缩小了液体流通的空间，并使先进入换热管的液体对换热管外壁（即外套管外壁）的换热作用更大，液体的流速更快，活性炭换热更均匀，进而缩短了活性炭的变温时间，提高了活性炭节能吸附装置的换热效率。
26.附图说明：
27.图1为本技术新能源光伏高纯度多晶硅活性炭节能吸附装置的其中一种实施方式的结构示意图；
28.图2为本技术新能源光伏高纯度多晶硅活性炭节能吸附装置的其中一种实施方式的局部结构示意图；
29.图3为本技术新能源光伏高纯度多晶硅活性炭节能吸附装置的其中一种实施方式的局部结构示意图；
30.图4为本技术新能源光伏高纯度多晶硅活性炭节能吸附装置的其中一种实施方式的换热管的结构示意图；
31.图5为本技术新能源光伏高纯度多晶硅活性炭节能吸附装置的其中一种实施方式的换热管的结构示意图；
32.图6为本技术新能源光伏高纯度多晶硅活性炭节能吸附装置的其中一种实施方式的进水管的结构示意图；
33.图7为本技术新能源光伏高纯度多晶硅活性炭节能吸附装置的其中一种实施方式的出水管的结构示意图；
34.图8为本技术新能源光伏高纯度多晶硅活性炭节能吸附装置的其中一种实施方式的氢气总管入口的结构示意图；
35.图9为本技术新能源光伏高纯度多晶硅活性炭节能吸附装置的其中一种实施方式的氢气总管出口的结构示意图；
36.图中标示：21-筒体，22-换热管，23-外套管，24-内管，25-翅片板，26-管帽，27-封板，29-夹套，210-接管，211-定位块a，212-定位块b，213-进水管，214-进水环管，215-出水管，216-出水环管，217-进水支管，218-出水支管，219-排气管，220-下封头，221-氢气总管入口，222-氢气入口管，223-氢气环管a，224-氢气入口支管，225-上封头，226-氢气总管出口，227-氢气出口管，228-氢气环管b，229-氢气出口支管，230-裙座筒体，231-接管引出管，
232-过滤网a，233-过滤网b。
具体实施方式
37.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。
38.因此，以下对本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的部分实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
39.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征和技术方案可以相互组合。
40.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
41.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，这类术语仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
42.实施例一：参见图1-7所示，
43.本实施例提供的一种新能源光伏高纯度多晶硅活性炭节能吸附装置，包括筒体21，所述筒体21内设置有若干个换热管22，所述换热管22包括外套管23和设置在所述外套管23内的内管24，所述外套管23的外壁上设置有若干个翅片板25，所述外套管23的内壁与所述内管24的外壁形成连通空间，所述外套管23上设置有管帽26和封板27，所述管帽26用于密封所述外套管23的一端，所述封板27用于密封所述外套管23上远离所述管帽26的部分与所述内管24形成的空隙，所述内管24上远离所述封板27的部分与所述外套管23连通，所述外套管23上靠近所述封板27的部分设置有开口，所述筒体21内靠近所述换热管22的部分填充有活性炭。换热管22包括外套管23和设置在外套管23内的内管24，在外套管23上设置管帽26和封板27，管帽26用于密封外套管23的一端，封板27用于密封外套管23上远离管帽26的部分于内管24形成的空隙，并且内管24上远离封板27的部分于外套管23连通，在外套管23上靠近封板27的部分设置有开口，使从外套管23上的开口至外套管23内壁与内管24外壁形成的连通空间再到内管24共同形成一个连通空间，并在外套管23的外壁上是设置若干个翅片板25，带有翅片板25的若干换热管22放置在筒体21内，并将筒体21内靠近换热管22的部分填充活性炭，将换热管22中通入低温/高温液体，由于内管24的设置，将外套管23内的液体的流通空间分成了两层，液体先进入到外套管23内壁与内管24外壁形成的连通空间中，绝大低温/高温液体更容易作用于外套管23的外壁和翅片板25，外套管23的外壁和翅片板25与活性炭进行换热的时间更短，并且液体在外套管23内不断流动，随着换热的不断进行，液体的温度也在不断变化，液体经过外套管23内壁与内管24外壁形成的连通空间后进
入到内管24中，此时液体的温度相较于刚进入换热管22中的液体温度有较大差异，不利于换热工作，内管24中流动的液体减小了温度已发生较大变化液体对换热管22工作的影响，相较于同直径的换热管22，双层的管道缩小了液体流通的空间，并使先进入换热管22的液体对换热管22外壁（即外套管23外壁）的换热作用更大，液体的流速更快，活性炭换热更均匀，进而缩短了活性炭的变温时间，提高了活性炭节能吸附装置的换热效率。
44.作为优选的实施方式，在上述方式的基础上，进一步的，所述筒体21的外壁上设置有夹套29，所述夹套29螺旋缠绕装配在所述筒体21上，所述夹套29的两端均设置有接管210。在筒体21的外壁上设置夹套29，使夹套29螺旋缠绕装配在筒体21上，增大了夹套29与筒体21的接触面积，在夹套29的两端均设置有接管210，接管210用于连接低温/高温液体或气体，将夹套29内充入低温/高温液体或气体，从而使筒体21的温度发生变化，并作用于与筒体21内壁相接触或筒体21内壁附近的活性炭，进一步缩短了活性炭的变温时间，进一步提高了活性炭节能吸附装置的换热效率。
45.作为优选的实施方式，在上述方式的基础上，进一步的，所述夹套29的截面形状为半圆形。将夹套29的截面形状设置为半圆形，当夹套29内充入低温/高温液体或气体时，夹套29的温度发生改变，由于夹套29截面半圆形的设置，进一步增大了夹套29与筒体21外壁的接触面积，提高了夹套29对筒体21及筒体21内的活性炭的变温影响，从而提高了活性炭节能吸附装置的换热效率。
46.作为优选的实施方式，在上述方式的基础上，进一步的，所述外套管23和所述内管24的截面形状均为圆形，所述外套管23与所述内管24同心设置。将外套管23和内管24的截面形状均设置为圆形，并且使外套管23和内管24同心设置，使得外套管23的内壁与内管24的外部形成的连通空间的截面形状为圆环，当换热管22内通入液体时，与外套管23的内壁接触的液体在换热管22内的分布更均匀，使与外套管23外相连的翅片板25的传热效果更均匀，活性炭的温度变化更均匀，从而使换热管22的换热效果更好，活性炭节能吸附装置的换热效率更高。
47.作为优选的实施方式，在上述方式的基础上，进一步的，所述换热管22及所述翅片板25均平行于所述筒体21轴线。换热管22和翅片板25均与筒体21轴线相平行，不仅易于换热管22在筒体21内的放置，同时活性炭填充在筒体21内并于换热管22和翅片板25接触，易于活性炭的填充和更换，在使用活性炭节能吸附装置时，筒体21竖直摆放，此时换热管22与翅片板25也为竖直摆放状态，由于活性炭具有一定质量，如此大大降低了活性炭对翅片板25施加的压力作用，降低了活性炭对翅片板25与外套管23连接处的变形拉扯，提高了翅片板25工作时的结构稳定性。
48.实施例二：参见图1-9所示，
49.本实施例与实施例一的区别在于：所述内管24的外壁上远离所述封板27的部分设置有若干定位块a211，所述定位块a211与所述外套管23的内壁贴合；所述内管24的外壁上还设置有若干定位块b212，所述定位块b212与所述外套管23的内壁有间隙。由于内管24和外套管23具有一定的高度，封板27连接外套管23和内管24的外壁，是内管24和外套管23形成一个整体，除封板27外，内管24与外套管23无固定装置，使内管24在外套管23内容易出现晃动甚至出现封板27所在的区域断裂的情况，进一步的在内管24的外壁上远离封板27的部分设置若干定位块a211，并将定位块a211与外套管23的内壁贴合，提高了内管24与外套管
23连接的稳定性；并在在内管24的外壁上设置若干定位块b212，并使定位块b212与外套管23的内壁存在间隙，有效降低了内管24中间部分的晃动，进一步提高了内管24设置在外套管23上的稳定性。
50.作为优选的实施方式，在上述方式的基础上，进一步的，所述活性炭节能吸附装置还包括进水管213、若干进水环管214、出水管215和若干出水环管216，所述进水管213连接所述进水环管214，所述进水环管214上设置有若干进水支管217，所述进水支管217与所述外套管23的开口密封连接；所述出水管215连接所述出水环管216，所述出水环管216上设置有若干出水支管218，所述出水支管218与所述内管24上远离所述管帽26的开口处密封连接。进水管213连接若干进水环管214，进水环管214上设置的若干进水支管217与外套管23的开口密封连接，通过进水管213注入高温/低温液体，使液体进入到进水环管214中，并随着进水支管217从外套管23的开口进入到换热管22内，进水管213、进水环管214和净水支管的设置，将液体进行分流，使每根换热管22内流动的液体的温度变化范围相近，进一步使换热管22的换热效果更加均匀；出水管215与若干出水环管216连接，并在出水环管216上设置若干出水支管218，出水支管218与内管24上远离管帽26的开口处密封连接，当液体通过换热管22后从内管24流出并经过出水支管218，出水环管216的设置将若干换热管22上的出水口相连通，并通过出水管215将流出的液体排出，便于液体流出换热管22组件，同时也便于与出水管215相配合的出水装置的连接以及排出液体的收集。
51.作为优选的实施方式，在上述方式的基础上，进一步的，所述进水环管214为断开的圆环状。将进水环管214设置为的断开的圆环状，当液体从进水管213进入到进水环管214内，液体被分为两股支流，若进水环管214为闭合的环管，会使两股直流在进水环管214的一处相互碰撞，会使部分液体在进水环管214内迂回，不利于进水环管214内的液体进入到进水支管217中，而断开的圆环状的进水环管214的设计，使得两个直流在流动的过程中彼此不受到影响，更利于液体的流动。
52.作为优选的实施方式，在上述方式的基础上，进一步的，所述出水环管216为断开的圆环状。将出水环管216设置为断开的圆环状，使从出水支管218流入到出水环管216中的液体向出水管215流动，若出水环管216为闭合的圆环，会使不会水流在环形的出水环管216内流动，断开的圆环状的出水环管216限制了液体的流动路径，使液体能更快通过出水环管216和出水管215。
53.作为优选的实施方式，在上述方式的基础上，进一步的，所述进水环管214上设置有排气管219，所述排气管219有开启和关闭两种状态，所述排气管219的开口处的水平高度高于所述进水环管214的水平高度。在进水环管214上设置排气管219，并使排气管219的开口处的水平高度高于进水环管214的水平高度，当从进水管213中注入液体时，将排气管219开启，使进水环管214和排气管219与外界环境连通，并通过排气管219将进水环管214内的空气排尽，确保进水环管214内充满液体，当进水环管214中的气体排出后关闭排气管219，使进水环管214内的液体顺着进水支管217进入到换热管22中。
54.作为优选的实施方式，在上述方式的基础上，进一步的，所述筒体21上设置有下封头220，所述下封头220连接所述筒体21的下部，所述下封头220上设置有氢气总管入口221，所述氢气总管入口221包括氢气入口管222和与所述氢气入口管222相连的氢气环管a223，所述氢气环管a223上设置有若干个氢气入口支管224，所述氢气入口管222与所述氢气环管
a223与所述氢气入口支管224形成连通结构。在筒体21上设置下封头220，下封头220与筒体21的下部连接，并在下封头220上设置氢气总管入口221，氢气总管入口221用于向筒体21内输入氢气尾气，氢气总管入口221包括氢气入口管222和与氢气入口管222相连的氢气环管a223，并在氢气环管a223上设置若干个氢气入口支管224，使氢气尾气经过氢气入口管222再通过氢气环管a223和氢气入口支管224进入到筒体21内，使氢气尾气在筒体21内的分布更加均匀，提高了活性炭与氢气尾气作用时的活性炭的利用率，从而提升了活性炭节能吸附装置的氢气的提纯效果。
55.作为优选的实施方式，在上述方式的基础上，进一步的，所述筒体21上设置有上封头225，所述上封头225连接所述筒体21的上部，所述上封头225上设置有氢气总管出口226，所述氢气总管出口226包括氢气出口管227和与所述氢气出口管227相连的氢气环管b228，所述氢气环管b228上设置有若干个氢气出口支管229，所述氢气出口管227与所述氢气环管b228与所述氢气出口支管229形成连通结构。在筒体21上设置上封头225，上封头225与筒体21的上部连接，在上封头225上设置氢气总管出口226，并且氢气总管出口226包括氢气出口管227和与氢气出口管227相连的氢气环管b228，氢气环管b228上设置有若干个氢气出口支管229，氢气尾气经过活性炭后得到纯度高的氢气，由于氢气的密度较小，氢气在筒体21内向上封头225处运动，并且若干个氢气出口支管229的设置，增大了已被活性炭吸附的氢气收集面积，使氢气到达筒体21的上部时能快速地进入到氢气总管出口226，提高了收集高纯度氢气的效率。
56.作为优选的实施方式，在上述方式的基础上，进一步的，所述活性炭节能吸附装置还包括裙座筒体230，所述裙座筒体230位于所述筒体21的下方，所述裙座筒体230用于支撑所述筒体21，所述裙座筒体230上与所述进水管213、所述出水管215、所述排气管219、所述氢气入口管222和所述氢气出口管227相接触的部位设置有接管引出管231。裙座筒体230设置在筒体21的下方，起到支撑筒体21的作用，并且裙座筒体230上与进水管213、出水管215、排气管219、氢气入口管222和氢气出口管227相接触的部位均设置有接管引出管231，接管引出管231起到了承载管道（进水管213、出水管215、排气管219、氢气入口管222和氢气出口管227的统称）的作用，并且管道自身的重量施加在裙座筒体230出的接管引出管231上，降低了管道对裙座筒体230侧壁的变形拉扯，使管道和裙座筒体230的结构更加稳定。
57.作为优选的实施方式，在上述方式的基础上，进一步的，所述氢气入口支管224上设置有过滤网a232。在氢气入口支管224上设置有过滤网a232，过滤网a232用于过滤通入到筒体21内的氢气尾气中的较大杂质，避免活性炭吸附氢气尾气中的较大杂质而影响活性炭对氢气尾气中不易被过滤网a232过滤的杂质的吸附容量，采用过滤网a232提高了活性炭节能吸附装置的吸附效果。
58.作为优选的实施方式，在上述方式的基础上，进一步的，所述氢气出口支管229上设置有过滤网b233。氢气通过活性炭后进入氢气出口支管229，并且氢气中可能会携带着活性炭中的较小颗粒，在氢气出口支管229上设置过滤网b233，防止了氢气携带较小颗粒的活性炭从氢气总管出口226流出。
59.以上实施例仅用以说明本实用新型而并非限制本实用新型所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本实用新型已进行了详细的说明，但本实用新型不局限于上述具体实施方式，因此任何对本实用新型进行修改或等同替换；而一切不脱离发明
的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。