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一种吸附剂吸附热效应测试装置及测试方法制造方法及图纸

技术编号:14861378 阅读:91 留言:0更新日期:2017-03-19 14:26
一种吸附剂吸附热效应测试装置及测试方法。本发明专利技术涉及环保与节能技术领域,特指测定吸附剂吸附时产生的热效应。利用本发明专利技术,可以测定吸附剂吸附时的温度场分布和出口产物浓度变化情况,以及这些参数受到吸附剂装卸量、不同的吸附剂、不同的气体流量、吸附剂所处不同的环境的影响程度,并对这些影响因素进行分析评比;通过加热,直接可以测定吸附剂的着火温度点,从而为降低吸附剂吸附热带来的危险提供理论基础和试验依据;另外,利用本发明专利技术,也可以对吸附剂的吸附性能进行评比。

【技术实现步骤摘要】

本专利涉及油气回收领域,具体地说,特指测定各类吸附剂吸附热效应装置及测试方法。
技术介绍
油品在储存、收发、销售过程中,由于受到工艺、技术、设备的限制,温度、气压以及盛装油品容器的气液相体积等因素的影响,不可避免产生油气的蒸发损耗。据统计表明,蒸发的油气占原油生产总量的3%左右。大量的油气蒸发损耗,不仅仅造成了严重的经济损失,并且严重影响了油品的品质,蒸发到大气中的大量油气还严重威胁到油品储存运输过程中的安全,极易引起爆炸,而且还严重威胁到人体的健康还污染环境。吸附法是油气回收中一种重要的基本方法。在吸附方法中,由于活性炭具有较大的比表面积,较大的孔隙度,性能稳定、抗腐蚀等优点,利用活性炭作为吸附剂有效吸附油气进行油气组分的分离,在工业中受到了广泛的使用。目前,很多工业领域都使用了活性炭来回收有机废气,尤其在环境保护领域。当利用吸附剂对油气进行回收时,由于吸附是一个放热过程,油气浓度越高,吸附放出来得热量也越多,而且一般的吸附剂导热系数较小,积聚的热量无法及时排出,导致吸附剂的温度越来越高,容易导致吸附剂着火事故,尤其是活性炭在处理酮类、醛类等容易氧化的溶剂时,由于活性炭氧化热的蓄积、升温,而且还有活性炭的催化作用,活性炭会发生着火事故,美国、日本、德国以及最近国内都有媒体的相关事故报道,相关事故给企业造成了重大的损失。因此,本专利技术旨在开发一种吸附剂热效应测试装置。利用本专利技术可以测定各种吸附剂吸附时吸附热,以及测定吸附剂在不同的因素(如不同吸附质,不同进气、出气浓度,吸附剂所处不同气体环境等等)影响下的吸附热,并对吸附热不同影响因素进行评价,从而为采取措施来控制吸附热危险性提供理论基础与试验依据,同时,还可以测定吸附剂的着火温度,并且也可以借助本专利技术对已有的吸附热效应的计算公式进行标定和误差评估。根据本专利技术的特点,检索了国内外专利数据库,尚未见到有关于吸附剂热效应测试装置的专利报道。
技术实现思路
本专利技术旨在开发一种吸附剂热效应测试装置,利用本专利技术,可以测定各种吸附剂吸附时产生的吸附热,以及测定吸附剂在不同的因素影响下的吸附热,并对吸附产生的热量的不同影响因素进行评价,从而为采取措施来控制和降低吸附热产生的危险提供理论基础与试验依据;同时,还可以测定吸附剂的着火温度,并且也可以借助本专利技术对已有的吸附热效应的计算公式进行标定和误差评估。本专利技术的测试内容主要包括吸附剂吸附时吸附柱温度场分布情况、吸附柱出口产物浓度变化情况、以及吸附剂的着火温度点。本专利技术的技术方案为:(1)装置测试基本原理:在吸附柱内等距离布置几个高灵敏度温度测试点,利用多路温度测定仪测定吸附柱的温度场分布,再从取气口抽取气体送往浓度测定仪进行产物浓度检测。当吸附剂温度达到着火温度点时,出口产物CO浓度会剧增,由此可以判断出吸附剂着火温度时间点,进而通过多路温度测试仪测定吸附剂的着火温度。(2)利用吸附剂吸附热效应近似计算公式,即利用挥发性有机气体进气总量和出气总量,以及空气的出量和吸附剂的总装卸量来计算吸附剂的吸附热,用试验来进行吸附热效应公式标定和误差分析。吸附热效应计算公式如(1)所示。Δt=(Ginv-Goutv)ΔhGoutvcpv+Goutacpa+Gaccac+Gacqclv---(1)]]>式中—分别为挥发性有机气体进气总量和出气总量;Gac—分别为空气的出量和吸附剂的总装卸量;cac、—分别为挥发性有机气体、空气、活性炭、液化油气的比热容;q、Δh—分别为吸附剂吸附量,g/g,吸附剂吸附热,值为628J/g。(3)所述的一种吸附剂吸附热效应测试装置:由有机气体产生系统、吸附系统、加热系统、数据采集和处理系统、安全系统以及工艺管线及其配件组成。(4)所述的一种吸附剂吸附热效应测试装置,有机气体产生系统其特征是:由N2瓶、空气瓶、O2瓶、气体产生瓶、恒温水浴池、气体缓冲瓶组成,利用N2、空气或者O2气体吹扫液体的方式产生挥发性有机气体,产生气体流量在3.0~9.0m3/h。(5)所述的一种吸附剂吸附热效应测试装置,吸附系统的特征是:由吸附柱和若干个在吸附柱内垂直等距离分布的多路温度测试仪传感器组成;吸附柱的直径和高度随着试验的要求而改变,吸附柱的直径在50~200mm,高度在100~400mm,气体的进口距离吸附柱底部10~20mm,在吸附柱内部距离进口底部10~30mm处设置一块细密的筛网,在吸附柱的顶部开3~5个口;多路温度测试仪的传感器个数随吸附柱的高度变化,设计为4~5个,所测温度的范围在-50~500℃,精度≯0.1℃。(6)所述的一种吸附剂吸附热效应测试装置,其加热系统的特征是:是由盘管加热器组成,直接套在吸附柱外表面进行加热,加热器外加了高性能保温层2~3cm控制表面温度不低于60℃,加热吸附剂的同时测定吸附剂温度以及CO浓度、CO2浓度的变化,并可用来判断吸附剂的着火温度。加热器的功率大小在1.0~1.5kW,能达到的加热温度在400~500℃。(7)所述的一种吸附剂吸附热效应测试装置,其数据采集和处理系统的特征是:由质量流量计、CO浓度测定仪、CO2浓度测定仪、O2浓度测定仪、VOCs浓度测定仪、压力表、出口CO浓度测定仪、出口CO2浓度测定仪、出口VOCs浓度测定仪组成,通过浓度测定仪测定出吸附过程中吸附生产物的浓度,吸附过程中的温度由多路温度测定仪进行测定;流量计的测量范围由试验所需条件确定,一般试验用质量流量计所测范围在0~20.0m3/h,流量测量误差≯0.05%;所述的浓度测定仪(CO浓度测定仪、CO2浓度测定仪、O2浓度测定仪、VOCs浓度测定仪),所测定的气体浓度范围在0~10mg/m3,测量误差≯0.1%;所述的压力表的所测压力的范围在0~1.0MPa,测量误差≯100Pa。(8)所述的一种吸附剂吸附热效应测试装置,其安全系统的特征是:由防火防爆隔离板和自来水灭火装置组成,防火防爆隔板内粘有高性能阻燃石棉垫其厚为1~1.5cm,耐冲压力>1MPa,其用来预防吸附过程中可能发生爆炸的危险,自来水装置由电磁阀控制,当吸附柱内温度≥400℃时电磁阀自动打开,浇灭吸附剂,防止发生火灾事故,从而保障试验人员的人身安全。(9)所述的一种吸附剂吸附热效应测试装置,装置各设备的连接方式为:气瓶N2瓶、空气瓶、O2瓶、有机液体瓶、气体缓冲瓶通过管线依次连接;质量流量计、压力表、温度表依次连接到气体缓冲瓶之后的管线上,进口CO浓度测定仪、进口CO2浓度测定仪、进口O2浓度本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种吸附剂吸附热效应测试装置,由有机气体产生系统、吸附系统、加热系统、数据采集和处理系统、安全系统以及工艺管线及其配件组成。

【技术特征摘要】
1.一种吸附剂吸附热效应测试装置,由有机气体产生系统、吸附系统、加热系统、数据
采集和处理系统、安全系统以及工艺管线及其配件组成。
2.如权利要求1所述的有机气体产生系统,其特征是:气体产生系统由N2瓶(1),空
气瓶(2),O2瓶(3),气体产生瓶(9),恒温水浴池(10)气体缓冲瓶(12)组成,利用
N2、空气或者O2气体吹扫液体的方式产生挥发性有机气体,产生的气体流量在3.0~9.0m3/h。
3.如权利要求1所述的吸附系统,其特征是:吸附系统由吸附柱(26)和若干个在吸附
柱内垂直等距离分布的温度测定仪传感器(33)组成;吸附柱的直径和高度随着试验的要求
而改变,吸附柱的直径在100~200mm,高度在100~300mm,气体进口距离吸附柱(26)底
部10~20mm,在吸附柱(26)内距离进口底部10~30mm处设置一块细密的筛网(37),预留
气体缓冲空间;多路温度传感器的探头个数随吸附柱(26)的高度变化,设计为4~5个,所
测温度的范围在-50~500℃,精度≯0.1℃。
4.如权利要求1所述加热系统,其特征是:加热系统由盘管加热器(21)组成,直接套
在吸附柱(26)外表面进行加热,加热器外加了高性能保温层2~3cm控制表面温度不低于
60℃,加热吸附剂的同时测定吸附热以及CO浓度、CO2浓度的变化,并可用来判断吸附剂
的着火温度,加热器的功率大小在1.0~1.5kW,能达到的加热温度在400~500℃。
5.如权利要求1所述的数据采集系统和处理系统,其特征是:数据采集系统和处理系统
由质量流量计(13)、进口CO浓度测定仪(14)、进口CO2浓度测定仪(15)、进口O2浓度
测定仪(16)、进口VOCs浓度测定仪(17)、压力表(18)、温度表(19)、出口CO浓度测
定仪(29)、出口CO2浓度测定仪(30)、出口VOCs浓度测定仪(32)组成,通过浓度测定
仪测定出吸附过程中吸附生产物的浓度;吸附过程中的温度由多路温度测定仪(33)进行测
定;流量计的测量范围由试验所需条件确定,一般试验用质量流量计所测范围在0~20.0m3/h,
流量测量误差≯0.05%;所述的浓度测定仪(CO浓度测定仪、CO2浓度测定仪、O2浓度测定
仪、VOCs浓度测定仪),所测定的气体浓度范围在0~10mg/m3,测量误差≯0.1%;所述的压
力表的所测压力的范围在0~1.0MPa,测量误差≯100Pa。
6.如权利要求1所述的安全系统,其特征是:由防火防爆隔离板(22)和自来水灭火装
置组成,防火防爆隔板内粘有高性能阻燃石棉垫其厚为1~1.5cm,耐冲压力>1Mpa,其用来
预防吸附过程中可能发生爆炸的危险,...

【专利技术属性】
技术研发人员:黄维秋刘鹏吕爱华朱忠泉黄风雨祝功升徐先阳
申请(专利权)人:常州大学江苏航天惠利特环保科技有限公司
类型:发明
国别省市:江苏;32

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