一种吸附剂再生残余水量测定装置以及方法与流程

1.本发明涉及压缩空气设备领域，尤其是涉及一种吸附剂再生残余水量测定装置以及方法。


背景技术：

2.吸附剂是一种能够有效地从气体或液体中吸附其中某些成分的固体物质。其中部分吸附剂主要用于从压缩空气中吸附水分，使压缩空气得到充分干燥。
3.目前在对吸附剂的吸附性能优劣进行判定时，通常将饱和平衡吸附量(简称吸附能力)、吸附速率和再生时残留水含量作为三项重要数据，然而现有对吸附剂的吸附能力、再生残余水量等数据的检测均较为复杂，无法便捷、准确地获取上述数值，不利于吸附剂的吸附性能判定。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种提高对吸附剂动态吸附量以及再生残余水量检测的准确度和便捷性的吸附剂再生残余水量测定装置以及方法。
5.为解决上述技术问题，本发明提供了一种吸附剂再生残余水量测定方法，包括以下步骤：步骤一、环境空气由空气压缩机依次输送进入恒温水浴箱进行换热、气液分离器去除冷凝水、吸附塔进行吸附干燥后由排放口引至室外排放；步骤二、当吸附塔排出气体含湿量增加至设定露点温度时，获取吸附塔的吸附后重量，并计算获得吸附剂的理想动态吸附量；步骤三、环境空气由鼓风机依次输送进入加热器进行升温、对吸附塔进行再生后由排放口引至室外排放；步骤四、当吸附塔再生到达设定再生时间时，获取吸附塔的再生后重量，并计算获得吸附剂的再生残余水量。
6.进一步的，还包括以下步骤：步骤五、比对吸附剂的理想动态吸附量与吸附剂的再生残余水量获得吸附剂在吸附循环中的有效吸附能力。
7.进一步的，步骤二中，吸附剂的理想动态吸附量为吸附塔的吸附后重量与吸附塔的吸附前重量的差值除以吸附剂的吸附前重量获得。
8.进一步的，步骤四中，吸附剂的再生残余水量为吸附塔的再生后重量与吸附塔的吸附前重量的差值除以吸附剂的吸附前重量获得。
9.进一步的，吸附塔置于称重传感器上，称重传感器用于测量吸附塔的吸附后重量以及吸附塔的再生后重量。
10.进一步的，空气压缩机与恒温水浴箱之间设有第一流量计，吸附塔出口处一侧连接有露点测试装置，吸附塔出口处与排放口之间设有第二流量计，露点测试装置后端设有
第三流量计，且第一流量计与第二流量计用于检测压缩空气或再生气流量，第三流量计用于检测露点分析气流量。
11.进一步的，加热器内置有第一温度检测件，气液分离器内置有第二温度检测件，恒温水浴箱内置有第三温度检测件，吸附塔内置有第四温度检测件。
12.进一步的，空气压缩机与恒温水浴箱之间设有第一压力表，气液分离器上连接有第二压力表，吸附塔出口处与排放口之间设有第三压力表，露点测试装置后设有第四压力表，且第一压力表、第二压力表与第三压力表均用于检测压缩空气压力，第四压力表用于检测露点分析气压力。
13.本发明还公开了一种吸附剂再生残余水量测定装置，利用所述的吸附剂再生残余水量测定方法进行使用。
14.进一步的，包括吸附路径以及再生路径，其中吸附路径为依次相连的空气压缩机、恒温水浴箱、气液分离器以及吸附塔，再生路径为依次相连的鼓风机、加热器以及吸附塔。
15.本发明的有益效果在于：1、通过称重传感器快速准确地获取吸附塔以及吸附剂的总重量，结合吸附前重量、吸附后重量与再生后重量，即可在无需将吸附剂从吸附塔中取出的基础上便捷准确地获得吸附剂吸附前后的差值、再生后与吸附前的差值，进而使吸附剂理想动态吸附量、再生残余水量的计算准确、便捷，同时本方案通过模拟各类吸附装置再生工艺以量化吸附剂在实际吸附循环中的有效吸附能力，可使试验数据更切近工程实践，更具指导意义；2、本方案所提供的整套设备，可对吸附剂在吸附循环中的有效吸附能力进行准确判断，增加不同工况下吸附剂的检测效果；3、通过各个位置处安装的流量计、压力表、温度检测件，可准确地获取不同温度、压力条件下的吸附剂吸附能力结果；4、通过比较不同条件下，各吸附剂理想动态吸附量与再生残余水量的差值，可以选取在吸附循环中具有更佳吸附效率的吸附剂，并通过理想动态吸附量与再生残余水量，指导制定兼顾效率和成本的设备再生工艺方案；5、通过本方案对理想动态吸附量与再生残余水量的综合测定，判断已有设备吸附剂类型、装填量与再生条件三者是否匹配（即，该设计的再生条件下，吸附循环中吸附剂是否持续具备足够的吸附能力），验证设计的合理性。
附图说明
16.图1是本发明的结构示意图。
17.图2是本发明中吸附路径的流程示意图。
18.图3是本发明中再生路径的流程示意图。
19.图4是活性氧化铝残余水量与再生条件的关系图。
20.图5是分子筛残余水量与再生条件的关系图。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底
”ꢀ“
内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，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，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
23.可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
24.如图1-5所述，本发明提供了一种吸附剂再生残余水量测定方法，包括以下步骤：步骤一、环境空气由空气压缩机1依次输送进入恒温水浴箱2进行换热、气液分离器3去除冷凝水、吸附塔4进行吸附干燥后由排放口41引至室外排放；步骤二、当吸附塔4排出气体含湿量增加至设定露点温度时，获取吸附塔4的吸附后重量，并计算获得吸附剂的理想动态吸附量；步骤三、环境空气由鼓风机6依次输送进入加热器7进行升温、对吸附塔4进行再生后由排放口41引至室外排放；步骤四、当吸附塔4再生到达设定再生时间时，获取吸附塔4的再生后重量，并计算获得吸附剂的再生残余水量。
25.步骤五、比对吸附剂的理想动态吸附量与吸附剂的再生残余水量获得吸附剂在吸附循环中的有效吸附能力。
26.其中，理想动态吸附量指的是吸附剂在较干燥状态下（含水量低于0.5%）的动态吸附量测量值，且为保证样品理想动态吸附量测量的准确性，所述的吸附剂样品在称重前，需进行含水量测量，保证样品含水量低于0.5%。
27.特别的，吸附塔外部敷设有调温伴热带，可在测试开始前将吸附床温度调整至测试所需条件。
28.另外，本方案除可利用鼓风机输送环境空气以模拟鼓风热再生吸附式干燥器再生工艺进行吸附剂残余水量测定，还可接入再生气发生装置输出的低露点洁净空气模拟无热或微热吸附式干燥器再生工艺，以量化吸附剂在该种吸附循环中的有效吸附能力。
29.值得一提的是，如图4、图5所示，在同等再生条件下，不同类型的吸附剂再生残余水量完全不同，且同类型吸附剂再生残余水量也会因为原材料、加工工艺、过程控制等因素存在一定的差异。
30.其中，吸附剂床层中再生残余水量将减少其实际吸附能力。在吸附式干燥器工作循环中，吸附剂床层实际动态吸附量为其理想动态吸附量与再生残余水量的差值。再生残余水量越多，越不利于实际动态吸附量；再生残余水量越少，越有利于实际动态吸附量。如果吸附式干燥器某吸附塔再生完成后，塔内吸附剂再生残余水量过高将直接导致下一工作周期该吸附床的吸附能力下降，影响设备出口压缩空气品质。
31.优选的，步骤二中，吸附剂的理想动态吸附量为吸附塔4的吸附后重量与吸附塔4的吸附前重量的差值除以吸附剂的吸附前重量获得。
32.步骤四中，吸附剂的再生残余水量为吸附塔4的再生后重量与吸附塔4的吸附前重量的差值除以吸附剂的吸附前重量获得。
33.吸附塔4置于称重传感器42上，称重传感器42用于测量吸附塔4的吸附后重量以及吸附塔4的再生后重量。
34.如图1所示，空气压缩机1与恒温水浴箱2之间设有第一流量计，吸附塔4出口处一侧连接有露点测试装置5，吸附塔4出口处与排放口41之间设有第二流量计，露点测试装置5后端设有第三流量计，且第一流量计与第二流量计用于检测压缩空气或再生气流量，第三流量计用于检测露点分析气流量，且第一流量计、第二流量计与第三流量计在图1中分别标注为p1、p2、p3。
35.其中，露点测试装置5采用宽量程、高精度冷镜式露点仪，露点仪包括一个温度控制的镜面及配套光路检测系统，可在-90~+20℃量程范围内提供
±
0.1℃的露点测量精度和低湿露点的快速响应。
36.特别的，本装置吸附路径中进入吸附塔的管路设有取样口，并连接取样室，可对样气进塔湿度进行监测，确保动态吸附容量测定的准确性。
37.如图1所示，加热器7内置有第一温度检测件，气液分离器3内置有第二温度检测件，恒温水浴箱2内置有第三温度检测件，吸附塔4内置有第四温度检测件，且第一温度检测件、第二温度检测件、第三温度检测件以及第四温度检测件在图1中分别标注为t1、t2、t3、t4，其中温度检测件采用精密热电阻。
38.如图1所示，空气压缩机1与恒温水浴箱2之间设有第一压力表，气液分离器3上连接有第二压力表，吸附塔4出口处与排放口41之间设有第三压力表，露点测试装置后设有第四压力表，且第一压力表、第二压力表与第三压力表均用于检测压缩空气压力，第四压力表用于检测露点分析气压力，且第一压力表、第二压力表、第三压力表与第四压力表在图1中分别标注为m1、m2、m3、m4。
39.另外，本方案所提供的吸附剂再生残余水量测定装置中，还包括有多个阀门，在图1中分别标注为b1-b10，用于控制吸附路径与再生路径之间的管路切换。
40.其中，通过上述各流量计、温度检测件、压力表即可对压力、温度进行检测，进而获得不同压力、温度工况下的吸附剂吸附能力数据。
41.值得一提的是，本方案在进行吸附剂的理想动态吸附量与再生残余水量的计算检测过程时，吸附剂的理想动态吸附量测定工作流程为：（环境空气）
→
空压机（增压）
→
恒温水浴箱（温度调节）
→
气液分离器（去除冷凝水）
→
吸附塔（干燥）
→
排气口（引至室外排放）；其中，排气口引至室外并设有消音器，用于减小排气噪声。
42.在对吸附剂的理想动态吸附量进行测定时，环境空气经空气压缩机1增压后，通过恒温水浴箱2充分换热后，进入气液分离器3去除冷凝水并由吸附塔4进行吸附干燥；吸附塔内的吸附床吸收水分，逐渐趋于饱和，吸附能力下降，后端空气含湿量增高，当露点测试装置5检测到后端（即吸附塔4的出口处）含湿量增至设定露点温度时，将吸附塔从测试系统中切出，利用称重传感器42对吸附塔进行称重获得吸附塔的吸附后重量，即可计算该吸附条件下样本吸附剂的理想动态吸附量，其计算公式如下：理想动态吸附量=（吸附塔的吸附后重量-吸附塔的吸附前重量）/吸附剂的吸附前
重量；其中，吸附塔的初始重量以及吸附剂的初始重量均为测试前检测获得，可作为已知数据直接使用，而吸附塔的吸附前重量为吸附塔的初始重量与吸附剂的初始重量的和，吸附剂的吸附前重量为吸附剂的初始重量。
43.特别的，该测定流程中所使用的主要仪表功能如表1所示：表1在对吸附剂的再生残余水量进行检测时，吸附剂的再生残余水量测定工作流程为：（环境空气）
→
鼓风机（增压）
→
加热器（升温）
→
吸附塔（再生）
→
排气口（引至室外排放）；其中，鼓风机采用罗茨鼓风机，加热器采用低功率密度电加热器。
44.在对吸附剂的再生残余水量进行测定的过程中，首先关闭b1、b3、b4阀，打开b5阀，使再生残余水量测定进入待工作状态，并使压缩空气发生系统充分隔离；随后，环境空气经鼓风机6增压后，由加热器7升温后进入吸附塔4对塔内吸附剂进行升温脱水处理。设定再生时间结束后，关闭鼓风机6及加热器7。利用称重传感器42对吸附塔4进行称重获得吸附塔的再生后重量，即可计算该再生条件下样本吸附剂的再生残余水量，其计算公式如下：再生残余水量=（吸附塔的再生后重量-吸附塔的吸附前重量）/吸附剂的吸附前重量其中，吸附塔的初始重量以及吸附剂的初始重量均为测试前检测获得，可作为已知数据直接使用，而吸附塔的吸附前重量为吸附塔的初始重量与吸附剂的初始重量的和，吸附剂的吸附前重量为吸附剂的初始重量。
45.特别的，该测定流程中所使用的主要仪表功能如表2所示：
表2值得一提的是，在计算获得吸附剂的理想动态吸附量以及再生残余水量后，即可计算获得吸附剂在吸附循环中的有效吸附能力，其计算公式为：有效吸附能力=理想动态吸附量-再生残余水量本发明还公开了一种吸附剂再生残余水量测定装置，利用所述的吸附剂再生残余水量测定方法进行使用。
46.优选的，包括吸附路径以及再生路径，其中吸附路径为依次相连的空气压缩机1、恒温水浴箱2、气液分离器3以及吸附塔4，再生路径为依次相连的鼓风机6、加热器7以及吸附塔4。
47.上述装置均由控制系统进行统一控制，且控制系统由可编程控制器cpu、模拟量输入模块、热电阻模块、人机界面、控制柜及配套电器元件组成，其人机界面具有各项数据显示、记录功能，并可与打印机通信连接。
48.本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本技术相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。