常温状态下吸附解吸一体式反应装置制造方法
【专利摘要】一种常温状态下吸附解吸一体式反应装置，包括壳体，壳体内并列设有多个反应床，反应床包括一个以上的左右通道反应床和一个以上的前后通道反应床，全部左右通道反应床的流体进口位于壳体左右方向的一端，全部左右通道反应床流体出口位于壳体左右方向的另一端，全部前后通道反应床流体进口位于壳体前后方向一端，全部前后通道反应床的流体出口位于壳体前后方向另一端，每个前后通道反应床与至少一个左右通道反应床相邻，相邻的前后通道反应床与左右通道反应床之间设有隔板，隔板采用金属材料或除金属之外的高导热材料制成。其目的是提供一种将吸附反应器和解吸反应器集成为一体，可节约大量能源，生产效率高的常温状态下吸附解吸一体式反应装置。
【专利说明】常温状态下吸附解吸一体式反应装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于气体或液体反应的一体化反应装置，特别是涉及一种常温状态下吸附解吸一体式反应装置。
【背景技术】
[0002]众所周知，目前的吸附床反应器构造是由反应器壳体、固体吸附剂药品、加热器、进出口接口等结构组成，通常为管式或釜式结构。将吸附剂药品装填在反应器内中，通过将需要被吸附的气、液吸附质引入反应器内，流经固体吸附剂后完成吸附反应，实现吸附质的去除或分离；而吸附剂吸附饱和后，又通常可通过加热、低压等方式的解吸过程，将吸附质浓缩排出，实现吸附反应物的浓缩收集以及吸附剂的再生和重复使用；由于吸附反应通常条件下为放热过程，释放出一定的反应热，需要将热量及时导走，否则将阻碍吸附反应的进一步进行，目前一般反应器是采用冷源、换热器等方式带走反应热；而解吸反应通常条件下为吸热反应，需要外界提供一定热量，否则也将影响解吸反应的进行，目前一般反应器是采用加热器等方式提供解吸所需热量。冷源、换热器、加热器的使用，造成了反应器及系统能耗、费用、重量、复杂程度的增加。为保证反应的连续进行，多个反应器的吸附、解吸过程错开进行，而每个反应器交替进行吸附、解吸过程。多个反应器分开设置造成壳体结构等重量的增加。
【发明内容】
[0003]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种将吸附反应器和解吸反应器集成为一体，可节约大量能源，有效提高反应器的吸附速度和解吸速度的常温状态下吸附解吸一体式反应装置。
[0004]本发明的常温状态下吸附解吸一体式反应装置，包括壳体，壳体内并列设有多个反应床，所述反应床包括一个以上的左右通道反应床和一个以上的前后通道反应床，全部左右通道反应床的流体进口位于壳体左右方向的一端，全部左右通道反应床的流体出口位于壳体左右方向的另一端，全部前后通道反应床的流体进口位于壳体前后方向的一端，全部前后通道反应床的流体出口位于壳体前后方向的另一端，每个前后通道反应床与至少一个左右通道反应床相邻，相邻的前后通道反应床与左右通道反应床之间设有隔板，隔板上设有多个导热元件，每个导热元件的一端位于左右通道反应床内，每个导热元件的另一端位于前后通道反应床内，导热元件可在相邻的前后通道反应床与左右通道反应床之间传递热能。
[0005]进一步的，所述隔板采用金属材料或除金属之外的高导热材料制成，所述前后通道反应床内和所述左右通道反应床内充满吸附剂，前后通道反应床的二端和左右通道反应床的二端分别设有用于拦住吸附剂的过滤网。
[0006]进一步的，所述导热元件为帕尔贴效应制冷片，相邻的所述前后通道反应床内的吸附剂与所述左右通道反应床内的吸附剂通过多个密封穿过隔板的帕尔贴效应制冷片导热，每个帕尔贴效应制冷片位于前后通道反应床内的部分和左右通道反应床内的部分分别埋设在吸附剂内。
[0007]进一步的，所述导热元件为换热翅片，相邻的所述前后通道反应床内的吸附剂与所述左右通道反应床内的吸附剂通过多个密封穿过隔板的换热翅片导热，每个换热翅片位于前后通道反应床内的部分和左右通道反应床内的部分分别埋设在吸附剂内。
[0008]进一步的，所述导热元件为热管，相邻的所述前后通道反应床内的吸附剂与所述左右通道反应床内的吸附剂通过多个密封穿过隔板的热管导热，每个热管位于前后通道反应床内的部分和左右通道反应床内的部分分别埋设在吸附剂内。
[0009]进一步的，所述导热元件为泡沫金属材料制成的导热柱，所述前后通道反应床内和所述左右通道反应床内分别设有多个导热柱，多个导热柱分别与所述隔板相贴连，每个导热柱位于前后通道反应床内的部分和左右通道反应床内的部分分别埋设在吸附剂内。
[0010]进一步的，所述左右通道反应床的流体进口处设有左右通道流体进口导流罩，所述左右通道反应床的流体出口处设有左右通道流体出口导流罩，所述前后通道反应床的流体进口处设有前后通道流体进口导流罩，所述前后通道反应床的流体出口处设有前后通道流体出口导流罩。
[0011]进一步的，所述左右通道流体进口导流罩、所述左右通道流体出口导流罩、所述前后通道流体进口导流罩和所述前后通道流体出口导流罩分别采用螺钉安装固定在所述壳体上。
[0012]进一步的，所述左右通道反应床和所述前后通道反应床的数量相等，左右通道反应床和前后通道反应床的数量同为2个或3个或4个或5个或6个或更多个，左右通道反应床和前后通道反应床分别沿水平方向设置，左右通道反应床和前后通道反应床自上而下按照一个左右通道反应床、一个前后通道反应床、再一个左右通道反应床、再一个前后通道反应床交替排列设置。
[0013]本发明的常温状态下吸附解吸一体式反应装置，在设计上将吸附反应器和解吸反应器集成为一体，由此降低了设备的体积和造价，在具体方案上采取了如下设计，其左右通道反应床和前后通道反应床之间设有可高效导热的隔板，左右通道反应床和前后通道反应床内均设有吸附剂；当左右通道反应床处于吸附状态时，流体在左右通道反应床中通过吸附剂的作用进行吸附反应，吸附反应通常会产生大量的热量，热量通过隔板4进入到前后通道反应床中，即可让吸附反应加快进行，同时还可让前后通道反应床中的吸附剂迅速发生解吸反应，由于热量来自左右通道反应床的吸附反应，无需再消耗额外的能量。而解吸反应会使吸附剂再生，左右通道反应床中处理过的流体则会排出反应器，隔板以及隔板上的导热元件一方面吸收左右通道反应床中的热量，促进吸附反应，另一方面隔板以及隔板上的导热元件会将热能传递给前后通道反应床来加快解吸反应。在左右通道反应床中的吸附剂不能进行吸附反应后，前后通道反应床中的吸附剂则会完成解吸反应，此时可让需要作吸附处理的流体进入前后通道反应床，让前后通道反应床中的吸附剂进行吸附反应，而左右通道反应床中的吸附剂则开始利用前后通道反应床中的吸附剂进行吸附反应释放出的热能进行解析反应，如此的循环利用设备，就可以达到吸附和解吸的同时进行。因此，本发明的常温状态下吸附解吸一体式反应装置将吸附反应器和解吸反应器集成为一体，可节约大量能源，有效提高反应器的吸附速度和解吸速度，提高生产效率，降低生产成本，并且使用起来非常方便。
[0014]下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本发明中常温状态下吸附解吸一体式反应装置的结构示意图；
[0016]图2是图1所示常温状态下吸附解吸一体式反应装置的前后向内部结构示意图；
[0017]图3是图1所示常温状态下吸附解吸一体式反应装置的左右向内部结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]如图1所示，本发明的常温状态下吸附解吸一体式反应装置，包括壳体1，壳体1内并列设有多个反应床，反应床包括一个以上的左右通道反应床2和一个以上的前后通道反应床3，全部左右通道反应床2的流体进口位于壳体1左右方向的一端，全部左右通道反应床2的流体出口位于壳体1左右方向的另一端，全部前后通道反应床3的流体进口位于壳体1前后方向的一端，全部前后通道反应床3的流体出口位于壳体1前后方向的另一端，每个前后通道反应床3与至少一个左右通道反应床2相邻，相邻的前后通道反应床3与左右通道反应床2之间设有隔板4，隔板4上设有多个导热元件，每个导热元件的一端位于左右通道反应床2内，每个导热元件的另一端位于前后通道反应床3内，导热元件可在相邻的前后通道反应床3与左右通道反应床2之间传递热能，隔板4采用金属材料或除金属之外的高导热材料制成，由于相邻的前后通道反应床3与左右通道反应床2之间设有可将高温的吸附剂内的热能传递到低温的吸附剂内的导热元件，可极大的提高热传导效率，进而可有效提高解吸反应的速度，并可节约大量的能源。
[0019]为降低功耗，本发明在设计时考虑利用吸附剂吸收吸附质的反应热，将反应床的反应热及时传导至解吸床，提供材料解吸，提高材料的解吸效率。因此装置的吸附床和解吸床进行一体化设计，使吸附床与解吸床充分接触，提高热传导效率，为进一步提高接触面结以提高温度传导效率，吸附床和解吸床各分成多层，进行交替式安装。为及时将反应床热量传导至解吸床，保证各床层之间温度均匀，在各床层间隔板4上设置导热元件，吸附剂材料装填在导热元件周围，使放热的吸附剂与导热元件充分接触，吸附剂的反应热及时传导给导热元件，通过导热元件将热量传导至处于解吸状态的吸附剂。实验发现，如果怒使用导热元件，会导致反应装置内的温度场极不均匀，局部地区的较大温差，不仅传热效果不好，而且反应器的吸附速度和解吸速度都会降低，生产效率也会下降，生产成本提高。
[0020]而使用导热元件、整个反应装置内的温度场分布会呈现出均匀、对称，逆向传热被消除。用于连续吸附约31^/天量的(?条件下，功率可由两独立反应器分别换热下的约5001降低至本发明常温状态下吸附解吸一体式反应装置的约3001，节能效果非常突出。并可有效提高反应器的吸附速度和解吸速度，提高生产效率，降低生产成本，并且使用起来非常方便。
[0021]作为本发明的进一步改进，上述前后通道反应床3内和左右通道反应床2内充满吸附剂，前后通道反应床3的二端和左右通道反应床2的二端分别设有用于拦住吸附剂的过滤网5。吸附剂可为固态胺、分子筛等。固态胺、分子筛等吸附剂材料在吸收
43等吸附质时会发生放热，此时通过导热元件迅速将热量传递出去，可有效提高吸附速度和吸附效率。而固态胺、分子筛等吸附剂在解吸时，提供适当的热量，可以提高吸附剂的解吸速度和效率。
[0022]作为本发明的进一步改进，上述导热元件为帕尔贴效应制冷片，相邻的前后通道反应床3内的吸附剂与左右通道反应床2内的吸附剂通过多个密封穿过隔板4的帕尔贴效应制冷片导热，每个帕尔贴效应制冷片位于前后通道反应床3和左右通道反应床2内的部分分别埋设在吸附剂内。利用帕尔贴效应制冷片可极大的提高热传导效率，进而可有效提高解吸反应的速度。在导热方向改变时，只需改变以下帕尔贴效应制冷片的电极，即可改变帕尔贴效应制冷片的导热方向。
[0023]作为本发明的进一步改进，上述导热元件为换热翅片，相邻的前后通道反应床3内的吸附剂与左右通道反应床2内的吸附剂通过多个密封穿过隔板4的换热翅片导热，每个换热翅片位于前后通道反应床3和左右通道反应床2内的部分分别埋设在吸附剂内。利用换热翅片可极大的提高热传导效率，进而可有效提高解吸反应的速度。
[0024]作为本发明的进一步改进，上述导热元件为热管，相邻的前后通道反应床3内的吸附剂与左右通道反应床2内的吸附剂通过多个密封穿过隔板4的热管导热，每个热管位于前后通道反应床3和左右通道反应床2内的部分分别埋设在吸附剂内。利用热管可极大的提尚热传导效率，进而可有效提尚解吸反应的速度。
[0025]作为本发明的进一步改进，上述导热元件为泡沫金属材料制成的导热柱，前后通道反应床3内和左右通道反应床2内分别设有多个导热柱，多个导热柱分别与隔板4相贴连，每个导热柱位于前后通道反应床3和左右通道反应床2内的部分分别埋设在吸附剂内。泡沫金属材料制成的导热柱对流体穿过前后通道反应床3内和左右通道反应床2造成阻碍影响很小。利用泡沫金属材料制成的导热柱可极大的提高热传导效率，进而可有效提高解吸反应的速度。
[0026]作为本发明的进一步改进，上述左右通道反应床2的流体进口处设有左右通道流体进口导流罩6，左右通道反应床2的流体出口处设有左右通道流体出口导流罩7，前后通道反应床3的流体进口处设有前后通道流体进口导流罩8，前后通道反应床3的流体出口处设有前后通道流体出口导流罩9。
[0027]作为本发明的进一步改进，上述左右通道流体进口导流罩6、左右通道流体出口导流罩7、前后通道流体进口导流罩8和前后通道流体出口导流罩9分别采用螺钉安装固定在壳体1上。
[0028]作为本发明的进一步改进，上述左右通道反应床2和前后通道反应床3的数量相等，左右通道反应床2和前后通道反应床3的数量同为2个或3个或4个或5个或6个或更多个，左右通道反应床2和前后通道反应床3分别沿水平方向设置，左右通道反应床2和前后通道反应床3自上而下按照一个左右通道反应床2、一个前后通道反应床3、再一个左右通道反应床2、再一个前后通道反应床3交替排列设置。
[0029]本发明的常温状态下吸附解吸一体式反应装置，其相邻的左右通道反应床2和前后通道反应床3为一体化、热親合设计，左右通道反应床2和前后通道反应床3之间设有可高效导热的隔板4，左右通道反应床2和前后通道反应床3内均设有吸附剂；当左右通道反应床2处于吸附状态时，流体在左右通道反应床2中通过吸附剂的作用进行吸附反应，吸附反应通常会产生大量的热量，热量通过隔板4进入到前后通道反应床3中，即可让吸附反应加快进行，同时还可让前后通道反应床3中的吸附剂发生解吸反应，由于热量来自左右通道反应床2的吸附反应，无需再消耗额外的能量。因此，本发明的常温状态下吸附解吸一体式反应装置可节约大量的能量，并可有效提高吸附反应的速度。
[0030]解吸反应会使吸附剂再生，左右通道反应床2中处理过的流体则会排出反应器，隔板4以及隔板4上的导热元件一方面吸收左右通道反应床2中的热量，促进吸附反应，另一方面隔板4以及隔板4上的导热元件会将热能传递给前后通道反应床3来加快解吸反应。
[0031]在左右通道反应床2中的吸附剂不能进行吸附反应后，前后通道反应床3中的吸附剂则会完成解吸反应，此时可让需要作吸附处理的流体进入前后通道反应床3，让前后通道反应床3中的吸附剂进行吸附反应，而左右通道反应床2中的吸附剂则开始利用前后通道反应床3中的吸附剂进行吸附反应释放出的热能进行解析反应，如此的循环利用设备，就可以达到吸附和解吸的同时进行。由于可快速的进行转换，因此，本发明的常温状态下吸附解吸一体式反应装置可有效的提高生产效率，降低生产成本，并且使用起来非常方便。
[0032]包括以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1.常温状态下吸附解吸一体式反应装置，包括壳体(1)，壳体(I)内并列设有多个反应床，其特征在于，所述反应床包括一个以上的左右通道反应床(2)和一个以上的前后通道反应床(3)，全部左右通道反应床(2)的流体进口位于壳体(I)左右方向的一端，全部左右通道反应床(2)的流体出口位于壳体(I)左右方向的另一端，全部前后通道反应床(3)的流体进口位于壳体(I)前后方向的一端，全部前后通道反应床(3)的流体出口位于壳体(I)前后方向的另一端，每个前后通道反应床(3)与至少一个左右通道反应床(2)相邻，相邻的前后通道反应床(3)与左右通道反应床(2)之间设有隔板(4)，隔板(4)上设有多个导热元件，每个导热元件的一端位于左右通道反应床(2)内，每个导热元件的另一端位于前后通道反应床(3)内，导热元件可在相邻的前后通道反应床(3)与左右通道反应床(2)之间传递热能。
2.如权利要求1所述的常温状态下吸附解吸一体式反应装置，其特征在于:所述隔板(4)采用金属材料或除金属之外的高导热材料制成，所述前后通道反应床(3)内和所述左右通道反应床(2)内充满吸附剂，前后通道反应床(3)的二端和左右通道反应床(2)的二端分别设有用于拦住吸附剂的过滤网(5)。
3.如权利要求2所述的常温状态下吸附解吸一体式反应装置，其特征在于:所述导热元件为帕尔贴效应制冷片，相邻的所述前后通道反应床(3)内的吸附剂与所述左右通道反应床(2)内的吸附剂通过多个密封穿过隔板(4)的帕尔贴效应制冷片导热，每个帕尔贴效应制冷片位于前后通道反应床(3)内的部分和左右通道反应床(2)内的部分分别埋设在吸附剂内。
4.如权利要求2所述的常温状态下吸附解吸一体式反应装置，其特征在于:所述导热元件为换热翅片，相邻的所述前后通道反应床(3)内的吸附剂与所述左右通道反应床(2)内的吸附剂通过多个密封穿过隔板(4)的换热翅片导热，每个换热翅片位于前后通道反应床(3)内的部分和左右通道反应床(2)内的部分分别埋设在吸附剂内。
5.如权利要求2所述的常温状态下吸附解吸一体式反应装置，其特征在于:所述导热元件为热管，相邻的所述前后通道反应床(3)内的吸附剂与所述左右通道反应床(2)内的吸附剂通过多个密封穿过隔板(4)的热管导热，每个热管位于前后通道反应床(3)内的部分和左右通道反应床(2)内的部分分别埋设在吸附剂内。
6.如权利要求2所述的常温状态下吸附解吸一体式反应装置，其特征在于:所述导热元件为泡沫金属材料制成的导热柱，所述前后通道反应床(3)内和所述左右通道反应床(2)内分别设有多个导热柱，多个导热柱分别与所述隔板(4)相贴连，每个导热柱位于前后通道反应床(3)内的部分和左右通道反应床(2)内的部分分别埋设在吸附剂内。
7.如权利要求1至6中任何一项所述的常温状态下吸附解吸一体式反应装置，其特征在于:所述左右通道反应床(2)的流体进口处设有左右通道流体进口导流罩(6)，所述左右通道反应床(2)的流体出口处设有左右通道流体出口导流罩(7)，所述前后通道反应床(3)的流体进口处设有前后通道流体进口导流罩(8)，所述前后通道反应床(3)的流体出口处设有前后通道流体出口导流罩(9)。
8.如权利要求7所述的常温状态下吸附解吸一体式反应装置，其特征在于:所述左右通道流体进口导流罩￠)、所述左右通道流体出口导流罩(7)、所述前后通道流体进口导流罩(8)和所述前后通道流体出口导流罩(9)分别采用螺钉安装固定在所述壳体(I)上。
9.如权利要求8所述的常温状态下吸附解吸一体式反应装置，其特征在于:所述左右通道反应床(2)和所述前后通道反应床(3)的数量相等，左右通道反应床(2)和前后通道反应床(3)的数量同为2个或3个或4个或5个或6个或更多个，左右通道反应床(2)和前后通道反应床(3)分别沿水平方向设置，左右通道反应床(2)和前后通道反应床(3)自上而下按照一个左右通道反应床(2)、一个前后通道反应床(3)、再一个左右通道反应床(2)、再一个前后通道反应床(3)交替排列设置。
【文档编号】B01D15/08GK104474838SQ201410637615
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月10日 优先权日:2014年11月10日
【发明者】余青霓, 高峰, 杨润泽, 卞强, 刘新丽, 魏巍, 王传增 申请人:中国航天员科研训练中心