[发明专利]一种径流式空分纯化器

说明书

技术领域

本发明属于气体净化领域，涉及的是一种主要用于吸收空气中的二氧化碳、水蒸汽及乙炔等杂质的吸附器，具体为一种径流式空分纯化器。

背景技术

随着大型钢铁冶炼、大型石化、大型煤化工项目等的规模和技术的不断发展，其对空气分离系统的需求也在不断提高，为满足此需求并达到节能减排的目的，目前空分领域正在研究制造最大等级的空分装置已经达到10-12万Nm³/h规模。空分装置规模的急剧提升对其关键部机的规模也提出了更高的要求。空分纯化器作为净除空气中杂质的核心设备，其空气处理规模与技术水平直接关系到整个空分装置的规模、产品气体的质量和节能效果。

常规的卧式、立式的纯化器均存在占地面积大、运输困难等弊端，难以用于大规模空分系统。目前较大容量空分装置采用的径流式纯化器，由一个外壳、三层格栅和中心筒组成，活性氧化铝装于外层格栅和中间格栅之间的夹层，分子筛装于中间格栅和内层格栅之间的夹层，所有的活性氧化铝、分子筛的重量由三层格栅悬挂在上封头来支撑，筒体上部设有装料管供填装活性氧化铝和分子筛用。当空气纯化器工作时，空气由纯化器底部进入，先通过活性氧化铝层，除去空气中水分，再经过分子筛层，除去二氧化碳和乙炔及其它碳氢化合物，通过过滤器由容器顶部排出，再生时，来自冷箱的污氮由容器顶部进入，从底部排出，方向与吸附时正好相反。由于径流式纯化器充分利用了空间位置，因而占地面积将大大减小。但对于大型和超大型空分系统，传统径流式纯化器依然面临着体积将急剧增大、高度增高、气流均布困难、吸附不均匀等问题。可见，进一步改善纯化器结构，进而解决纯化器占地大、高度增大、吸附均匀性不足、运输困难等问题，已经成为空分领域亟待进行的重要工作。

发明内容

本发明针对以上技术问题，提供体积小、重量轻的径流式空分纯化器，用以高效、低阻力地进行大型和超大型空分系统中空气的纯化。

本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案实现的：一种径流式空分纯化器，包括活性氧化铝填料和分子筛填料，其特征在于，该纯化器采用多层独立气流通道，各气流通道均采用径流式环形结构，所述活性氧化铝和分子筛填料均采用多层环形结构。

空气通过进气管经封头缓冲进入各流道之后，空气在压力的驱动下径向穿过活性氧化铝填料和分子筛填料，此种结构设计有效地减小了流动阻力。与常规径流式纯化器的唯一的气流通道和一层活性氧化铝和一层分子筛填料层相比，该设计极大地提高了空气与填料层的接触面积，使得单位体积设备的吸附能力得到极大提升。

作为上述技术方案的改进，所述径流式空分纯化器包括筒体，筒体两端分别设置有下封头和上封头，下封头上设置有工作气体进气管，工作气体进气管也作为再生气体的出气管，上封头上设置有工作气体排气管，工作气体排气管也作为再生气体的进气管，工作气体进气管位于下封头内的管口处设置有均流板，同样工作气体排气管位于上封头内管口处也设置有均流板；筒体内设置有至少二层直径不同的环形填料层，每一层环形填料层又包括一层环形活性氧化铝填料层和一层环形分子筛填料层，且环形分子筛填料层位于环形活性氧化铝填料层内，最内层的环形分子筛填料层内的空间为中间气流通道，中间气流通道内安装有尖端朝上的圆锥体，作为第一气体均流结构；第i层环形填料层位于第i+1层环形填料层内，其中，i大于等于1，相邻两层环形填料层之间留有间隙作为外层气流通道，各外层气流通道内均设置有中空的圆台，作为第二气体均流结构，第二气体均流结构将外层气流通道分成二个相互隔离的二个子气流流道，筒体与上、下封头之间分别设置有上封板和下封板，筒体与上、下封头之间通过中间气流通道和子气流通道连通。

作为上述技术方案的进一步改进，在每一个气体流道中都设有气体均流结构，气体流道中若不设置气体均流结构，在进气通道中空气会优先从靠近下封头的区域穿过填料层，远离下封头区域空气处理量变少，气流的不均匀性会阻碍填料层处理能力的充分释放，在气体流道设置的气体均流结构，由于在靠近下封头区域挤占了较大的气体通道，从而使得进气通道中气体适量向上迁移，使气流变均匀。

作为上述技术方案的再进一步改进，活性氧化铝注料管和分子筛注料管的底部套有双层自紧式密封圈，该双层自紧式密封圈紧密贴合在上封板的两侧。

该设计的目的是为了阻止气体通过注料管与填料层的间隙发生泄漏，双层自紧式密封圈包含两层，上层密封圈能有效阻止上封头的空气向填料层和气流通道泄漏，下层密封圈能有效组织气流通道和填料层的空气向上封头泄漏，密封圈贴合的力量会随着压差的增大而增大，实现其自紧功能。