一种嵌入式微波循环吸附解吸塔及其操作方法与流程

本发明属于油气回收技术领域，具体涉及一种耦合微波加热和抽真空的嵌入式微波循环吸附解吸塔及其操作方法。

背景技术：

吸附法是油气回收技术的重要方法之一，当流体与固体两相组成了体系时，一种物质的微观粒子可以自动附着在另一种物质的表面，或两相界面处的某物质的浓度自动发生改变使得两相界面处产生了成分累积现象，这种现象即为吸附。目前主要通过吸附塔来完成吸附过程，吸附剂吸附饱和后再通过解吸来实现油气回收和吸附剂的循环使用。

解吸技术也叫脱附技术，目前脱附再生的方法有很多，工艺较成熟且相对简单的技术主要是升温解吸和降压解吸，此外还有一些较为常用的脱附方法，如置换解吸、溶剂萃取解吸和氧化解吸等。降压解吸是通过压力控制系统降低吸附剂所处压力或者直接抽真空来完成脱附任务，但降压过程不能太快，否则会使得内部吸附剂运动，同时也会增加能耗。升温解吸时的升温方式也有很多种，如利用高温水蒸气、热气体、通电、超声波和微波等都可以有效的完成加热目的。

其中，微波加热具有即时性、选择性，整体性和高效发热特性，利用微波加热可使吸附剂受热均匀且解吸速度较快，因此微波加热方法在油气回收领域具有很好的应用前景。如中国专利cn201320446566提出的活性炭吸附及微波解吸回收废气中的乙醇的装置和中国专利cn201610220754提出的微波辐射激励煤岩气吸附解吸特性实验装置及方法均涉及微波解吸工艺，但是，已有的微波与真空集成的吸附解吸塔占用空间大，解吸体积小，只适用于小型吸附塔，并不适合工业使用。

因此，针对现有技术中循环吸附解吸吸附塔存在的问题，本发明提出了一种嵌入式微波循环吸附解吸塔，能够很好的解决上述问题。

技术实现要素：

本发明为解决现有吸附解吸塔解吸效果不好，微波解吸塔占用空间大，解吸量小，不能满足工业解吸要求等问题，提供了一种嵌入式微波循环吸附解吸塔，通过耦合嵌入式微波加热和抽真空结合的复合解吸方式提高解吸效率以及解吸效果，并缩小了现有微波解吸装置的占用空间。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现的：一种嵌入式微波循环吸附解吸塔，包括吸附解吸塔本体和底部的固定脚架，在吸附解吸塔本体下方侧面上设有进气口，在吸附解吸塔本体内且位于进气口上方设有隔料网，在隔料网底部设有支撑板，在吸附解吸塔本体顶部设有填料口、出气口和备用口，在吸附解吸塔本体底部设有倒渣口和真空解吸口，所述真空解吸口与真空泵连接，在吸附解吸塔本体下方侧面且位于隔料网上方设有卸料口，在吸附解吸塔本体内设有数个测温点，微波加热装置以横向嵌入方式或纵向嵌入方式安装在吸附解吸塔本体上分别构成横向嵌入式微波循环吸附解吸塔和纵向嵌入式微波循环吸附解吸塔。

进一步地，所述微波加热装置为可市购的磁控管，主要结构包括灯丝和微波能量输出器，灯丝安装于吸附解吸塔主体外部且设有金属罩、微波能量输出器安装于吸附解吸塔主体内部，微波能量输出器外设有金属管，在金属管上均布数个透波孔，在金属管外设有聚四氟乙烯管，透波孔的孔径大于微波波长的1/4，聚四氟乙烯管内壁与金属管外壁间的距离为3-5cm。

进一步地，在进气口处设有进气流量计。

进一步地，在吸附解吸塔主体上方设有真空压力表。

进一步地，在横向嵌入式微波循环吸附解吸塔的吸附解吸塔本体侧壁上且位于填料口和隔料网之间纵向设有若干层微波加热设备，每层微波加热设备均包括环周均布的数个微波加热装置，微波加热设备的层数由吸附解吸塔的高度决定，每层的微波加热装置的具体安装个数由吸附解吸塔的直径和吸附解吸塔内吸附剂的吸波能力决定，所述微波加热装置的功率大小由吸附解吸塔内吸附剂的量决定；相邻两层的微波加热装置交错设置，同一层的微波加热装置的微波能量输出器外的金属管全部水平指向吸附解吸塔本体中心并连接在一起。

作为优选，横向嵌入式微波循环吸附解吸塔的吸附解吸塔本体的直径为1000-4000mm、高度为1000-7000mm，顶部填料口的直径大小为吸附解吸塔本体直径的1/4-1/2，进气口、出气口和备用口的直径均为50-500mm，卸料口直径占吸附解吸塔本体直径的1/4-1/2，真空解吸口直径为30-100mm，倒渣口的直径与填料口相同。

进一步地，在纵向嵌入式微波循环吸附解吸塔的吸附解吸塔本体的塔顶上均布数个纵向设置的微波加热装置、在塔底上与塔顶对称的位置纵向设置数个微波加热装置，微波加热装置的具体安装个数由吸附解吸塔本体的直径决定，微波加热装置的功率大小由吸附解吸塔内吸附剂的量决定；上下对称设置的微波加热装置的微波能量输出器外的金属管相连通。

作为优选，纵向嵌入式微波循环吸附解吸塔的吸附解吸塔本体的直径为1000-4000mm、高度为1000-7000mm，顶部的填料口的直径大小为吸附解吸塔本体直径的1/4-1/2，进气口、出气口和备用口的直径均为50-500mm，卸料口的直径占吸附解吸塔本体直径的1/4-1/2，真空解吸口的直径为30-100mm，倒渣口的直径与填料口相同。

当吸附解吸塔的高度过高时，微波加热装置采取横向嵌入式方法安装，避免微波因金属管距离过长，使得大部分微波透过微波途经前部的透波孔，而后方吸附剂解吸效果不理想；当吸附解吸塔的直径较小时，微波加热装置采取纵向嵌入式方法安装，节省安装难度和安装费用。

具体的操作方法为：

1.在嵌入式微波循环吸附解吸塔内填充一定量的吸附剂；

2.利用密闭装车鹤管及油气集气系统，将油气-空气混合气，通过集气管用引风机引入吸附解吸塔的进气口；

3.油气-空气混合气在上升过程中与吸附剂充分接触，油气被吸附剂所吸附，处理过的尾气仅含有微量油气，达标后通过吸附解吸塔的出气口排放到大气中去；

4.当吸附解吸塔内的吸附剂吸附饱和后，关闭进气口和出气口，进行解吸处理；

5.打开真空泵通过真空解吸口对吸附解吸塔进行抽真空，当塔内真空度到达50kpa时，打开微波加热装置进一步解吸油气，被解吸出来的高浓度油气进入油气回收塔被回收利用；

6.当吸附解吸塔内吸附剂解吸完全后，则可以重新进行吸附作业，实现吸附剂的循环使用。

进一步地，所述吸附剂为活性炭、硅胶或活性炭/硅胶复合吸附剂。

本发明的有益效果是：

1.本发明公开的嵌入式微波循环吸附解吸塔在低真空下利用微波加热解吸吸附剂，吸附剂受热均匀且解吸速度较快，可使解吸再生效率提高0.5%以上，运行能耗减少10%以上；

2.该吸附解吸塔只需在较低的真空度下利用微波加热就能达到良好的解吸效果，较低的真空度不仅节约了能耗，还提高了安全性能；

3.本发明公开的嵌入式微波循环吸附解吸塔的结构简单，只需在传统的吸附解吸塔内安装微波加热系统即可，操作简便，节省安装与操作成本；

4.本发明采用的嵌入式设计大大降低了传统微波加热装置所需的体积，解决了微波加热不能适用于工业化的大量吸附剂解吸问题。

附图说明

图1为本发明公开的横向嵌入式微波循环吸附解吸塔的结构示意图；

图2为图1中a-a方向的剖视图；

图3为图1的俯视图；

图4为本发明公开的纵向嵌入式微波循环吸附解吸塔的结构示意图；

图5为图4中b-b方向的剖视图；

图6为图4的俯视图；

图7为本发明公开的金属管的结构示意图；

图8为图1中c处放大图。

其中，1-进气口，2-进气流量计，3-微波加热装置，4-测温点，5-透波孔，6-聚四氟乙烯管，7-备用口，8-填料口，9-出气口，10-真空压力表，11-吸附剂，12-金属管，13-卸料口，14-隔料网，15-支撑板，16-真空泵，17-真空解吸口，18-倒渣口，19-固定脚架，20-灯丝，21-微波能量输出器。

具体实施方式

下面结合附图1-8对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

为了解决现有技术中微波解吸塔占用空间大，解吸量小，不能满足工业解吸要求等问题，本发明公开一种嵌入式微波循环吸附解吸塔，包括吸附解吸塔本体和底部的固定脚架19，在吸附解吸塔本体下方侧面上设有进气口1，在进气口1处设有进气流量计2便于监测进气流量，在吸附解吸塔本体内且位于进气口1上方设有隔料网14，所述隔料网14为细丝小网孔隔料网，在隔料网14底部设有支撑板15，在吸附解吸塔本体顶部设有填料口8、出气口9和备用口7，在吸附解吸塔本体底部设有倒渣口18和真空解吸口17，所述真空解吸口17与真空泵16连接，在吸附解吸塔本体下方侧面且位于隔料网14上方设有卸料口13，在吸附解吸塔本体内设有数个测温点4便于实时监测塔内吸附剂温度变化情况，在吸附解吸塔主体上方设有真空压力表10。

微波加热装置3以横向嵌入方式或纵向嵌入方式安装在吸附解吸塔本体上分别构成横向嵌入式微波循环吸附解吸塔和纵向嵌入式微波循环吸附解吸塔。所述微波加热装置3包括灯丝20和微波能量输出器21。微波是频率在300mhz-300ghz、波长在1-1000mm范围内的电磁波。频率大小选择中频波段，如图1的横向嵌入式微波循环吸附解吸塔内填满活性炭时，每个微波加热装置的功率大小为8kw。

横向嵌入式微波循环吸附解吸塔的具体结构如图1-3所示，吸附解吸塔本体的直径为1000mm、高度为1500mm，顶部的填料口8的直径大小为吸附解吸塔本体直径的1/3，进气口1、出气口9的直径均为100mm，备用口7的直径为50mm，真空解吸口17的直径为50mm，卸料口13直径与填料口8相同，在横向嵌入式微波循环吸附解吸塔本体侧壁上纵向设有两层微波加热设备，层间距为600mm，下层微波加热设备与隔料网14之间的距离为300mm，每层微波加热设备均包括环周均布的五个微波加热装置3，相邻两层的微波加热装置3交错设置，灯丝20安装于吸附解吸塔主体外部且设有金属罩、微波能量输出器21安装于吸附解吸塔主体内部，微波能量输出器21外设有金属管12，同一层的微波加热装置3的微波能量输出器21外的金属管12全部水平指向吸附解吸塔本体中心并连接在一起，在金属管12上均布数个透波孔5，在金属管12外设有聚四氟乙烯管6，透波孔5的孔径大于微波波长的1/4，聚四氟乙烯管6内壁与金属管12外壁间的距离为3-5cm。

纵向嵌入式微波循环吸附解吸塔的具体结构如图4-6所示，吸附解吸塔本体的直径为1000mm、高度为1500mm，顶部填料口8的直径大小为300mm，进气口1、出气口9的直径均为100mm，备用口7的直径为50mm，真空解吸口17的直径为50mm，卸料口13直径为300mm，在吸附解吸塔本体的塔顶上均布数个纵向设置的微波加热装置3、在塔底上与塔顶对称的位置纵向设置数个微波加热装置3，灯丝20安装于吸附解吸塔主体外部且设有金属罩、微波能量输出器21安装于吸附解吸塔主体内部，上下对称设置的微波加热装置3的微波能量输出器21之间以金属管12相连，在金属管12上均布数个透波孔5，在金属管12外设有聚四氟乙烯管6，透波孔5的孔径大于微波波长的1/4，聚四氟乙烯管6内壁与金属管12外壁间的距离为3-5cm。

具体的操作方法为：

1.在嵌入式微波循环吸附解吸塔内填充一定量的吸附剂11，所述吸附剂11为活性炭、硅胶或活性炭/硅胶复合吸附剂；

2.利用密闭装车鹤管及油气集气系统，将油气-空气混合气，通过集气管用引风机引入吸附解吸塔的进气口1；

3.油气-空气混合气在上升过程中与吸附剂11充分接触，油气被吸附剂11所吸附，处理过的尾气仅含有微量油气，达标后通过吸附解吸塔的出气口9排放到大气中去；

4.当吸附解吸塔内的吸附剂11吸附饱和后，关闭进气口1和出气口9，进行解吸处理；

5.打开真空泵16通过真空解吸口17对吸附解吸塔进行抽真空，当塔内真空度到达50kpa时，打开微波加热装置3进一步解吸油气，被解吸出来的高浓度油气进入油气回收塔被回收利用；

6.当吸附解吸塔内吸附剂11解吸完全后，则可以重新进行吸附作业，实现吸附剂11的循环使用。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。