本發(fā)明屬于化學(xué)工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種化學(xué)吸附器結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

目前在一種用于抽除氧碘化學(xué)激光器(COIL)尾氣的化學(xué)吸附系統(tǒng)中，主體設(shè)備包括二種化學(xué)吸附器：氧氣吸附器和二氧化碳吸附器，分別用于去除尾氣中的氧氣和二氧化碳，使激光器保持一定的真空度，達(dá)到連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)條件。本專(zhuān)利用于說(shuō)明二氧化碳吸附器，其使用前需填充二氧化碳吸附劑，芯體底板密封緊固后將芯體裝入吸附器殼體。通過(guò)插入芯體內(nèi)部的加熱棒通電加熱，同時(shí)使用真空泵將吸附器內(nèi)的氣體及水分抽出，達(dá)到將吸附劑干燥的目的。使用時(shí)打開(kāi)激光器與吸附器之間的閥門(mén)，當(dāng)激光器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的尾氣進(jìn)入吸附器，其中的二氧化碳即可被迅速吸附去除。多次使用后吸附劑將達(dá)到吸收飽和就需要更換，從吸附器殼體內(nèi)將芯體取出，倒出使用過(guò)的吸附劑，按原操作方法裝填新的吸附劑并安裝吸附器。由于激光器尾氣壓力低，氣體稀薄，而化學(xué)吸附是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)達(dá)到吸附氣體的目的，顯然氣體壓力低反應(yīng)速度就較慢。激光器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)將在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量氣體，這些氣體又必須及時(shí)吸收去除，因此吸附器的設(shè)計(jì)就非常重要，需要盡可能增加反應(yīng)面積，使吸附劑顆粒與氣體在短時(shí)間內(nèi)充分接觸，以增加氣體吸收速率，控制吸附劑的用量在可接受范圍內(nèi)。同時(shí)還需要考慮實(shí)際操作條件，滿(mǎn)足實(shí)際工程應(yīng)用可行性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種化學(xué)吸附器結(jié)構(gòu)，克服了化學(xué)吸附系統(tǒng)吸附劑反應(yīng)慢的難題，提高了化學(xué)吸附器的氣體吸附速率，實(shí)現(xiàn)了化學(xué)吸附系統(tǒng)在激光器尾氣吸收方面的工程應(yīng)用。

該化學(xué)吸附器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基于化學(xué)反應(yīng)體系中氣-固反應(yīng)原理，為了提高氣體吸收速率，在一定時(shí)間內(nèi)盡可能吸附去除尾氣中的二氧化碳。由于吸附劑經(jīng)篩選已確定，其與二氧化碳反應(yīng)速度即確定，需要盡可能增加反應(yīng)面積，使吸附劑顆粒與氣體在短時(shí)間內(nèi)充分接觸，以增加氣體吸收速率。該吸附器芯體主要由多孔板焊接組成方形箱體以裝填吸附劑，二氧化碳?xì)怏w可以透過(guò)孔板的孔與吸附劑接觸反應(yīng)。同時(shí)沿氣流流通方向在芯體內(nèi)安放通氣管，該通氣管由孔板卷制焊接或由鋼管鉆孔制造。通氣管按長(zhǎng)方形規(guī)則排列，每2列通氣管間安放一列加熱套管，加熱套管穿過(guò)主法蘭蓋插入芯體內(nèi)部，內(nèi)放加熱棒。加熱棒的2根引線從頂端引出，分別連接2根線排，通交流電可使加熱棒發(fā)熱，達(dá)到使吸附劑加熱的目的。該化學(xué)吸附器的結(jié)構(gòu)使氣體通過(guò)芯體表面的孔及內(nèi)部通氣管孔滲透，與吸附劑充分接觸反應(yīng)，增加 了反應(yīng)面積，可提高氣體吸收速率，同時(shí)深入吸附器芯體內(nèi)部的加熱棒易使吸附劑加熱干燥，操作迅速便捷。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種化學(xué)吸附器結(jié)構(gòu)，該裝置包括吸附器外殼和吸附器芯體；

吸附器外殼為中空密閉容器，以從左至右方向?yàn)槲狡鞯妮S線方向，其沿軸線方向的左右兩端設(shè)有圓形開(kāi)口，開(kāi)口處分別固接有圓形真空法蘭；于吸附器外殼的頂端設(shè)有方形開(kāi)口，方形開(kāi)口處固接有方形法蘭，吸附器芯體從方形開(kāi)口處安放于吸附器外殼內(nèi)，方形法蘭上設(shè)有主法蘭蓋；

吸附器芯體是由上方的頂板及前側(cè)多孔板、后側(cè)多孔板、左側(cè)多孔板、右側(cè)多孔板、底面多孔板圍成的長(zhǎng)方形箱體；

相互平行規(guī)則排列的二端開(kāi)口的2根以上帶有徑向通孔的多孔通氣管沿吸附器軸線方向穿過(guò)長(zhǎng)方形箱體的左側(cè)多孔板和右側(cè)多孔板，并且多孔通氣管的外壁面分別與左側(cè)多孔板和右側(cè)多孔板固接；

相互平行規(guī)則排列的上端開(kāi)口、下端密閉的2根以上加熱管套管垂直穿過(guò)吸附器芯體頂部的方形法蘭及長(zhǎng)方形箱體頂板，并且加熱管套管的外壁面分別與方形法蘭和頂板固接，將方形法蘭及長(zhǎng)方形箱體連接固定，加熱管套管上開(kāi)口端露出方形法蘭上表面，連接處焊接密封，下端延伸至長(zhǎng)方形箱體底板；

于每根加熱管套管內(nèi)均設(shè)置有加熱棒，于吸附器芯體內(nèi)裝填有吸附劑。

吸附器芯體底面多孔板通過(guò)螺栓分別與前側(cè)多孔板、后側(cè)多孔板、左側(cè)多孔板和右側(cè)多孔板連接，于前側(cè)多孔板、后側(cè)多孔板及底面多孔板外側(cè)沿吸附器軸線方向固接有多根內(nèi)扣的槽鋼，槽鋼的兩端與箱體前側(cè)多孔板、后側(cè)多孔板及底面多孔板的左右二端的端部平齊。

加熱管套管與多孔通氣管軸線垂直，2根以上的多孔通氣管從下至上順序排列形成多孔通氣管列，吸附器芯體內(nèi)設(shè)有2列以上的相互平行的多孔通氣管列；2根以上的加熱管套管從左至右順序排列形成加熱管套管列，吸附器芯體內(nèi)設(shè)有2列以上的相互平行的加熱管套管列；每列加熱管套管垂直安放于每?jī)闪邢噜彾嗫淄夤苤虚g的位置。

所述加熱管套管底端密閉是通過(guò)于加熱管套管底端管內(nèi)設(shè)置圓形堵板實(shí)現(xiàn)的，兩者間焊接密封。

于吸附器芯體內(nèi)底部設(shè)有定距條，沿前后方向設(shè)置的縱向和沿左右方向設(shè)置的橫向二組定距條相互垂直，每組定距條分別由2根以上的定距條構(gòu)成；每組定距條內(nèi)的各定距條間相互平行，垂直的二組定距條的各定距條相交處固接，加熱管套管外壁面在與定距條接觸處焊接固定。

垂直的二組定距條的各定距條相交處相互設(shè)有對(duì)應(yīng)的凹槽，各定距條相交處通過(guò)凹槽相互咬合。

吸附器芯體安放于吸附器外殼內(nèi)，二者間安裝有密封墊，通過(guò)螺栓連接緊固；

于吸附器外殼的頂端固接有方形法蘭，底部設(shè)有2個(gè)鞍座；沿軸線方向兩端各有天圓地方，天圓地方向外固接有圓形真空法蘭。

每根加熱棒的正負(fù)極引線分別與架設(shè)在該反應(yīng)器外殼外部的第一接線排和第二接線排連接，此二根接線排又分別連接交流電源線的零線和火線。

本發(fā)明的有效效果是：

1.本發(fā)明用于二氧化碳?xì)怏w與固體顆粒吸附劑的反應(yīng)，該結(jié)構(gòu)不僅使氣體與吸附劑芯體外表面接觸反應(yīng)，而且增加氣流通道，使氣流深入吸附劑芯體內(nèi)部，增加了氣體與固體吸附劑接觸面積，提高了反應(yīng)速率，使吸附劑短時(shí)間內(nèi)充分反應(yīng)，減少了吸附劑用量。

2.本發(fā)明結(jié)構(gòu)在吸附劑芯體內(nèi)設(shè)置加熱管套管，內(nèi)置電加熱棒用于吸附劑的加熱，實(shí)際使用表明加熱比較均勻，熱效率高，加熱方便快捷，提高了吸附器的使用效率。

附圖說(shuō)明

圖1是化學(xué)吸附器整體結(jié)構(gòu)正視圖。

圖2是化學(xué)吸附器整體結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。

圖3是化學(xué)吸附器芯體結(jié)構(gòu)正視圖。

圖4a是化學(xué)吸附器芯體結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；4b是圖4a的局部放大圖。

圖5是定距條結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是芯體底板連接示意圖。

圖7是加熱管套管與定距條連接示意圖。

圖中：

1吸附器殼體；2橡膠密封墊；3主螺栓；4吊耳；5加熱棒；6主法蘭蓋；7加熱管套管；8芯體箱板；9加強(qiáng)筋；10通氣管；11第一接線排；12第二接線排；13吸附劑；14第一定距條；15底板螺栓；16螺母；17第二定距條；18芯體底板；19堵板。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實(shí)施例。

該化學(xué)吸附器主要由吸附器殼體和吸附器芯體組成，吸附器芯體安放于吸附器殼體內(nèi)，二者間安裝有橡膠密封墊，并通過(guò)主螺栓連接緊固。

吸附器外殼為中空密閉方形真空容器，頂部方形開(kāi)口，固接有方形法蘭。箱體沿縱向及周向設(shè)有加強(qiáng)筋，防止箱體抽真空時(shí)變形坍塌。沿軸線方向在吸附器外殼左右兩端設(shè)有方形開(kāi)口，開(kāi)口處分別固接有 天圓地方，天圓地方向外固接有圓形真空法蘭，通過(guò)閥門(mén)與激光器及其他設(shè)備連接。吸附器外殼底部設(shè)有2個(gè)鞍座用于支撐及安裝固定，側(cè)面設(shè)有開(kāi)口連接真空泵用于抽真空。

吸附器芯體由箱體、主法蘭蓋、加熱套管、加熱棒及線排組成。箱體由多孔板焊接組成方箱，其中底板與箱體其他部分分離，通過(guò)螺栓與箱體連接，箱體內(nèi)裝填有吸附劑。由于箱體各面尺寸大，而孔板較薄，為防止填充吸附劑后各面板鼓脹變形，除箱體頂板外各面設(shè)置有加強(qiáng)筋，與各箱體孔板間斷點(diǎn)焊固定。箱體頂部在加熱套管插入的位置按方形陣列開(kāi)孔，并與加熱套管焊接固定。箱體沿吸附器軸線方向的2個(gè)端面按相互平行規(guī)則排列開(kāi)數(shù)個(gè)圓孔，且2個(gè)端面開(kāi)孔位置對(duì)應(yīng)。多孔通氣管的外徑與端面圓孔直徑相同，其貫穿2個(gè)端面的開(kāi)孔且超過(guò)端面，分別與2個(gè)端面焊接固定。通氣管均勻開(kāi)孔，孔直徑與箱體板所開(kāi)的孔相同。

主法蘭蓋頂部設(shè)有吊耳并焊接，用于設(shè)備起吊，沿周長(zhǎng)分布螺栓孔，與吸附器殼體頂部方形法蘭的螺栓孔對(duì)應(yīng)，主螺栓穿過(guò)螺栓孔將主法蘭蓋與吸附器殼體連接。主法蘭蓋在加熱管套管分布的位置按方形陣列開(kāi)孔，上表面與加熱管套管外壁相接處周向焊接密封。

每根加熱管套管底部焊接堵板密封，上部貫穿芯體箱板的頂板和主法蘭蓋，并在套管外壁相接處焊接固定。加熱管套管深入芯體內(nèi)部，加熱棒直徑比加熱管套管小，每根加熱管套管內(nèi)均放置一根加熱棒，無(wú)需固定。每根加熱棒的正負(fù)極引線分別與架設(shè)在該反應(yīng)器之上的接線排連接。

由于加熱管套管深入芯體內(nèi)較長(zhǎng)，且每根加熱管套管相互平行，為防止焊接變形和加熱變形，保持加熱管套管間距，在吸附器芯體內(nèi)底部設(shè)有定距條?？v向和橫向二組定距條相互垂直，每組各定距條相互平行，各定距條相交處焊接固定，加熱管套管外壁在與定距管接觸處焊接固定。

本發(fā)明吸附器芯體從上向下垂直放入吸附器殼體內(nèi)，二者之間安放橡膠密封墊，吸附器芯體和殼體通過(guò)主螺栓連接。吸附器芯體主要由多孔板焊接組成方形箱體以裝填吸附劑，二氧化碳?xì)怏w可以透過(guò)孔板的孔與吸附劑接觸反應(yīng)。同時(shí)沿氣流流通方向在芯體內(nèi)安放通氣管，該通氣管表面布滿(mǎn)小孔，氣體可透過(guò)這些小孔進(jìn)入吸附劑。通氣管按長(zhǎng)方形規(guī)則排列，每二列通氣管間垂直安放一列加熱套管，加熱套管穿過(guò)主法蘭蓋插入芯體內(nèi)部，內(nèi)放加熱棒。加熱棒的二根引線從頂端引出，分別連接二根線排，通交流電可使加熱棒發(fā)熱，達(dá)到使吸附劑加熱的目的。本發(fā)明使氣體通過(guò)芯體表面的孔及內(nèi)部通氣管孔滲透，與吸附劑充分接觸反應(yīng)，增加反應(yīng)面積，提高氣體吸收速率，減少吸附劑用量，同時(shí)深入吸附器芯體內(nèi)部的加熱棒易使吸附劑加熱干 燥，操作迅速便捷。

實(shí)施例1

如圖1和圖2所示，化學(xué)吸附器主要包括2個(gè)主要部件：吸附器殼體和吸附器芯體。吸附器芯體從吸附器殼體頂端方形開(kāi)口處垂直放入吸附器殼體內(nèi)，二者之間安放橡膠密封墊，主螺栓穿過(guò)芯體主法蘭蓋的螺栓孔，擰入吸附器殼體主法蘭相對(duì)應(yīng)的螺紋孔，將吸附器芯體和殼體連接一體，擰緊后吸附器內(nèi)部形成一個(gè)密封的真空腔。

吸附器外殼為方形中空密閉真空容器，頂端設(shè)有方形開(kāi)口并固接方形法蘭。殼體外壁面沿縱向及周向設(shè)有加強(qiáng)筋，沿軸線方向在吸附器外殼左右兩端設(shè)有方形開(kāi)口，開(kāi)口處分別固接有天圓地方，天圓地方向外固接有圓形真空法蘭，通過(guò)閥門(mén)與激光器及其他設(shè)備連接。吸附器外殼底部壁面設(shè)有2個(gè)鞍座用于支撐及安裝固定，側(cè)面設(shè)有開(kāi)口連接真空泵用于抽真空。當(dāng)吸附器芯體與殼體連接安裝完成需立即通過(guò)殼體的抽真空口使用真空泵抽真空，以防止吸附劑長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中與二氧化碳反應(yīng)而減弱吸附效能。

實(shí)施例2

如圖3和圖4a所示，吸附器芯體由箱體、主法蘭蓋、加熱套管、加熱棒及線排組成。芯體箱體由上方的頂板及前側(cè)多孔板、后側(cè)多孔板、左側(cè)多孔板、右側(cè)多孔板、底面多孔板焊接組成的長(zhǎng)方形箱體，其中底面多孔板與箱體其他多孔板分離，通過(guò)底板螺栓與箱體的前側(cè)多孔板、后側(cè)多孔板、左側(cè)多孔板、右側(cè)多孔板連接，如圖6所示。數(shù)根相互平行規(guī)則排列的多孔通氣管沿吸附器軸線方向貫穿箱體的左側(cè)多孔板和右側(cè)多孔板且露出端面，分別與2個(gè)端面焊接固定。數(shù)根相互平行規(guī)則排列的加熱管套管垂直貫穿芯體箱體的頂板和主法蘭蓋，并且加熱管套管的外壁面分別與主法蘭蓋和頂板焊接固定。加熱管套管深入芯體內(nèi)部，與多孔通氣管相互垂直，2根以上的多孔通氣管從下向上順序排列形成多孔通氣管列，吸附器芯體內(nèi)設(shè)有2列以上的相互平行的多孔通氣管列；2根以上的加熱管套管從左向右順序排列形成加熱管套管列，吸附器芯體內(nèi)設(shè)有2列以上的相互平行的加熱管套管列；每二列相鄰多孔通氣管中間垂直安放一列加熱管套管。裝填吸附劑時(shí)需將吸附器芯體從吸附器殼體中取出，通過(guò)裝填工裝將芯體翻轉(zhuǎn)底部向上，松開(kāi)螺母取下，卸下底面多孔板，將吸附劑倒入芯體箱體內(nèi)，填充在通氣管與加熱套管間的空隙，輕輕振動(dòng)以使吸附劑裝填均勻充實(shí)。裝填完成后安放芯體底板，使底板螺栓穿過(guò)芯體底板周邊對(duì)應(yīng)的螺栓孔，擰緊螺母固定芯體底板。通過(guò)裝填工裝將芯體翻轉(zhuǎn)至安裝狀態(tài)，按照實(shí)施例1的操作方法將吸附器芯體與吸附器殼體連接固定。

當(dāng)化學(xué)吸附器與激光器連接使用多次后，經(jīng)計(jì)算如果不能夠滿(mǎn)足 再繼續(xù)使用要求，則需更換吸附劑。通過(guò)吸附器殼體的真空口向吸附器內(nèi)注入空氣，與大氣壓力平衡后后取出冷卻后的加熱棒，卸下主螺栓。將吸附器芯體垂直吊出，通過(guò)裝填工裝將芯體翻轉(zhuǎn)底部向上，松開(kāi)螺母取下，卸下底面多孔板，再將芯體翻轉(zhuǎn)回原位倒出吸附劑，輕輕振動(dòng)以使吸附劑徹底倒出，再按照以上吸附劑裝填方法重新裝填吸附劑。

實(shí)施例3

如圖3、圖4a和圖4b所示，每根加熱管套管底端管內(nèi)設(shè)有圓形堵板，兩者間焊接密封使加熱管套管底端密閉；加熱管套管上部垂直貫穿芯體長(zhǎng)方形箱體的頂板和主法蘭蓋，并且加熱管套管外壁面與箱體的頂板和主法蘭蓋相接處焊接固定。加熱管套管深入芯體內(nèi)部，加熱棒直接放入加熱管套管內(nèi)即可。按照實(shí)施例2的操作方法將化學(xué)吸附器安裝就位后在每根加熱管套管內(nèi)放置電加熱棒，將每根加熱棒的正負(fù)極引線分別與架設(shè)在該反應(yīng)器之上的第一接線排和第二連接，此2根接線排又分別連接交流電源線的零線和火線。當(dāng)需要對(duì)吸附劑進(jìn)行真空干燥或提高反應(yīng)溫度時(shí)接通電源，電加熱棒即可發(fā)熱，通過(guò)加熱管套管的傳導(dǎo)提高吸附劑的溫度，為控制加熱溫度需配合設(shè)置熱電偶和溫控儀表共同使用。

實(shí)施例4

如圖5和圖7所示，加熱管套管深入芯體內(nèi)較長(zhǎng)，為防止焊接變形和加熱變形，保持加熱管套管相互平行間距，在吸附器芯體內(nèi)底部設(shè)有定距條。沿前后方向設(shè)置的縱向第一定距條和沿左右方向設(shè)置的橫向第二定距條相互垂直，每組定距條分別由2根以上的定距條構(gòu)成，每組定距條內(nèi)的各定距條間相互平行。圖5示意在相互垂直的二組定距條的各定距條相交處相互設(shè)有對(duì)應(yīng)的凹槽，深度是定距條寬度的一半，寬度是定距條的厚度。相交的2根定距條通過(guò)凹槽相互咬合，相交處焊接固定。各加熱管套管與定距條相切，定距條在與加熱管套管外壁面相接觸處焊接固定。