活性炭吸附器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种活性炭吸附器，包括：吸附器主体，具有吸附剂入口、气体入口和气体出口，下端为下封头，吸附器主体的外壁设有传热结构；承插式套管组件，包括：主管，主管包括内主管和外主管；支管，包括内支管和外支管，内支管与内主管垂直连通，外支管与外主管垂直连通；长平直管，包括长平直管内套管和长平直管外套管，长平直管内套管与内支管采用承插结构垂直连通，长平直管外套管与外支管垂直连通；换热套管，包括换热内套管和换热外套管，换热内套管与长平直管内套管采用承插结构垂直连通，换热管外套管的另一端与长平直管外套管垂直连通，换热外套管穿过下封头插入吸附器主体内部；裙座，裙座与吸附器主体相连。

Activated carbon adsorber

【技术实现步骤摘要】
活性炭吸附器
本技术属于吸附器领域，具体而言，本技术涉及活性炭吸附器。
技术介绍
活性炭吸附器是多晶硅干法回收工艺中对还原尾气中的氢气进行提纯的关键设备，是实现“改良西门子法”闭环控制的主要设备之一。顾名思义，该设备内主要进行的是物理吸附过程，是对除氢气外的其他杂质气体进行吸附，进而实现对吸附后高纯度氢气的循环利用。目前，活性炭吸附主流工艺是在变温变压的条件下实现的，通过压力和温度的控制和调节，以提高吸附效率，缩短吸附剂再生时间。相对于压力控制，因吸附剂传热的特殊性和设备结构的复杂性，导致对吸附剂温度的灵活调节和吸附剂温度的均匀性控制很难实现。为了解决吸附器内温度控制的相关问题，现有工艺一般在活性炭吸附器的内部和外部设置控温组件，内部设置的换热组件主要包括换热管组和各种内盘管，外部设置的控温组件主要包括夹套和外环管。例如现有的一种外部设置夹套内部设置换热管组的吸附塔，其换热管组呈阶梯状、串联连接；一种内部设置中空内筒和内盘管，外部设置外盘管加热的多层吸附塔；一种外壁设置外半管环管，内部采用套管结构直列管，且吸附柱内套管与内套管环管采用法兰连接的吸附柱等。现有活性炭吸附器中的换热组件虽然在一定程度上对吸附剂的温度控制和吸附器换热效率的提高有积极作用，但还是有一些问题值得商榷。对于串联的阶梯状换热管组件，其换热效率有待进一步提高；对于制造时盘管减薄及焊接的问题，容易使换热组件在运行时泄漏，导致吸附剂失效，甚至使得吸附塔报废；对于内套管与内套管环管法兰连接的吸附器，法兰紧固困难且法兰密封处泄漏时不易察觉、维修困难，而且内套管环管的设计结构复杂，要求裙座下部有足够大的安装空间。综上所述，对于活性炭吸附器，从换热效率和设备安全稳定长期运行两个方面综合考虑，其设计还有待于进一步改进和优化。
技术实现思路
本技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本技术的一个目的在于提出一种活性炭吸附器。该吸附器的换热套管采用并联方式排列，传热效率高，长平直管内套管与内支管和换热内套管之间均采用承插结构连接，不仅可以减少连接焊缝数量，有效降低热源介质泄漏的风险，而且还可以有效吸收热变形，减小各管的热应力。在本技术的一个方面，本技术提出了一种活性炭吸附器，根据本技术的实施例，该吸附器包括：吸附器主体，所述吸附器主体具有吸附剂入口、气体入口和气体出口，所述吸附器主体的下端为下封头，所述吸附器主体的外壁设有传热结构；承插式套管组件，所述承插式套管组件包括：主管，所述主管包括内主管和外主管，所述内主管与所述外主管为内外套管式双层结构，且适于通过所述内/外主管往所述承插式套管组件输送换热介质，并通过所述外/内主管排出换热后介质；支管，所述支管包括内支管和外支管，所述内支管与所述外支管为内外套管式双层结构，所述内支管与所述内主管垂直连通，所述外支管与所述外主管垂直连通；长平直管，所述长平直管包括长平直管内套管和长平直管外套管，所述长平直管内套管与所述长平直管外套管为内外套管式双层结构，所述长平直管内套管与所述内支管采用承插结构垂直连通，所述长平直管两端设有第一管帽，所述长平直管外套管与所述外支管垂直连通；换热套管，所述换热套管包括换热内套管和换热外套管，所述换热内套管和所述换热外套管为内外套管式双层结构，所述换热内套管与所述长平直管内套管采用承插结构垂直连通，所述换热外套管的一端设有第二管帽，所述换热管外套管的另一端与所述长平直管外套管垂直连通，所述换热套管沿轴向穿过所述下封头插入所述吸附器主体内部；裙座，所述裙座与所述吸附器主体相连。根据本技术实施例的活性炭吸附器，通过采用内外套管式双层结构的主管、支管、长平直管和换热套管，可显著降低吸附器内换热管组件的体积，节约空间，有效降低裙座的安装高度；长平直管内套管与内支管、长平直管内套管与换热内套管均采用承插结构连接，拆装方便，而且减少了换热内套管与外部管道连接的焊缝，与换热内套管的法兰连接相比，可以有效地减少换热套管的泄漏，同时，这种连接方式可以吸收内支管、长平直管内套管和换热内套管受热膨胀引起的变形，减小由于结构限制引起的应力；换热套管沿轴向穿过下封头插入吸附器主体内部，换热套管并联排列，具有较高的换热效率。由此，采用本申请的具有承插式套管组件组成的活性炭吸附器结构紧凑、安装拆卸方便，与以往盘管或其他形式的活性炭吸附器内置换热组件相比，可有效降低热源介质泄漏的风险，同时在传热结构和换热套管的共同作用下，能有效提高吸附器主体内部的传热换热效率，使吸附器主体内的吸附剂温度分布均匀。另外，根据本技术上述实施例的活性炭吸附器还可以具有如下附加的技术特征：任选的，通过四通连通所述外支管、所述长平直管外套管和所述换热外套管。由此，可进一步减少承插式套管组件的焊缝，降低承插式套管组件的泄漏风险。任选的，通过大小头连通所述换热外套管与所述长平直管外套管。由此，可进一步减少承插式套管组件的焊缝，降低承插式套管组件的泄漏风险。任选的，在所述换热内套管为光管或外壁设有强化传热结构的管。由此，有利于提高换热套管的换热效率。任选的，在所述换热外套管为光管或外壁设有强化传热结构的管。由此，可进一步提高换热套管的换热效率。任选的，所述主管上垂直连通多条所述支管。由此，有利于节约承插式套管组件的体积。任选的，包含多条所述长平直管，且每条所述长平直管与每条所述支管垂直连通。由此，可进一步节约承插式套管组件的体积。任选的，每条所述长平直管上垂直连通多条所述换热套管。由此，可进一步节约承插式套管组件的体积。任选的，多条所述换热套管并联。由此，可进一步节约承插式套管组件的体积。任选的，所述并联排列的换热套管的排列形式为正方形、正三角形或正六边形。由此，有利于提高吸附器主体内吸附剂温度分布的均匀性。本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。附图说明本技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本技术一个实施例的活性炭吸附器的主视图；图2是根据本技术一个实施例的活性炭吸附器的承插式套管组件的主视图；图3是根据本技术再一个实施例的活性炭吸附器的承插式套管组件的俯视图；图4是根据本技术一个实施例的承插结构示意图；图5是根据本技术一个实施例的承插式套管组件的局部连通结构示意图；图6是本技术实施例的换热套管的温度分布图(左)和吸附器主体内部距离下封头1m处横截面的吸附剂温度分布图(右)；图7是本技术实施例的换热外套管与下封头焊接连接处的应力强度图(左)和交变应力强度图(中和右)。具体实施方式下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种活性炭吸附器，其特征在于，包括：吸附器主体，所述吸附器主体具有吸附剂入口、气体入口和气体出口，所述吸附器主体的下端为下封头，所述吸附器主体的外壁设有传热结构；承插式套管组件，所述承插式套管组件包括：主管，所述主管包括内主管和外主管，所述内主管与所述外主管为内外套管式双层结构，且适于通过所述内/外主管往所述承插式套管组件输送换热介质，并通过所述外/内主管排出换热后介质；支管，所述支管包括内支管和外支管，所述内支管与所述外支管为内外套管式双层结构，所述内支管与所述内主管垂直连通，所述外支管与所述外主管垂直连通；长平直管，所述长平直管包括长平直管内套管和长平直管外套管，所述长平直管内套管与所述长平直管外套管为内外套管式双层结构，所述长平直管内套管与所述内支管采用承插结构垂直连通，所述长平直管两端设有第一管帽，所述长平直管外套管与所述外支管垂直连通；换热套管，所述换热套管包括换热内套管和换热外套管，所述换热内套管和所述换热外套管为内外套管式双层结构，所述换热内套管与所述长平直管内套管采用承插结构垂直连通，所述换热外套管的一端设有第二管帽，所述换热管外套管的另一端与所述长平直管外套管垂直连通，所述换热套管沿轴向穿过所述下封头插入所述吸附器主体内部；裙座，所述裙座与所述吸附器主体相连。...

【技术特征摘要】
1.一种活性炭吸附器，其特征在于，包括：吸附器主体，所述吸附器主体具有吸附剂入口、气体入口和气体出口，所述吸附器主体的下端为下封头，所述吸附器主体的外壁设有传热结构；承插式套管组件，所述承插式套管组件包括：主管，所述主管包括内主管和外主管，所述内主管与所述外主管为内外套管式双层结构，且适于通过所述内/外主管往所述承插式套管组件输送换热介质，并通过所述外/内主管排出换热后介质；支管，所述支管包括内支管和外支管，所述内支管与所述外支管为内外套管式双层结构，所述内支管与所述内主管垂直连通，所述外支管与所述外主管垂直连通；长平直管，所述长平直管包括长平直管内套管和长平直管外套管，所述长平直管内套管与所述长平直管外套管为内外套管式双层结构，所述长平直管内套管与所述内支管采用承插结构垂直连通，所述长平直管两端设有第一管帽，所述长平直管外套管与所述外支管垂直连通；换热套管，所述换热套管包括换热内套管和换热外套管，所述换热内套管和所述换热外套管为内外套管式双层结构，所述换热内套管与所述长平直管内套管采用承插结构垂直连通，所述换热外套管的一端设有第二管帽，所述换热管外套管的另一端与所述长平直管外...

【专利技术属性】
技术研发人员：石涛，汪绍芬，徐雪倩，郭天宇，姚心，严大洲，
申请(专利权)人：中国恩菲工程技术有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11