專利名稱：一種固定床吸附反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種吸附反應(yīng)器，尤其是涉及一種有特定變徑角、磨砂接口、內(nèi)部鑲嵌 有3#砂芯片的玻璃材質(zhì)固定床吸附反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
汞作為一種全球性、持久性有毒污染物已引起世界各國學(xué)者、政府的廣泛關(guān)注。 2005年3月15日，美國環(huán)保署頒布了清潔空氣汞法案。該法案規(guī)定，到2018年，汞的排放 水平要在1999年的基礎(chǔ)上降低70%。目前，大多數(shù)汞污染控制相關(guān)研究集中于活性炭噴射脫汞技術(shù)。它將活性炭噴射 入空氣預(yù)熱器與除塵設(shè)備(靜電除塵器、布袋除塵器等)之間的煙氣氣流中，使活性炭從煙 氣中吸附汞并隨后與飛灰一起被除塵設(shè)備捕集([2]Yang H,Xu Ζ,Fan Μ, et al. Adsorbents forcapturing mercury in coal-fired boiler flue gas.Journal of Hazardous Materials, 2007,146 (1-2) :1_11)。活性炭噴射技術(shù)最主要的缺點(diǎn)是該技術(shù)年運(yùn)行成本較 高，因?yàn)槠胀ɑ钚蕴繉奈竭x擇性低，用量大。因此，開發(fā)新型高效低成本吸附劑是近
Wff^fli^ ([3] 0' Dowd W, Pennline H, Freeman Μ, et al. A technique to control mercury from flue gas :The ThiefProcess. Fuel Processing Technology,2006,87(12) 1071-1084)。實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的固定床吸附反應(yīng)器因其可增加氣固接觸時(shí)間并具有較大的可操作 性([4]Miller SJ, Dunham GE, Olson ES, et al. Flue gas effects on a carbon-based mercury sorbent.FuelProcessing Technology，2000，65 :343_363)而得到禾斗石if 工 作者廣泛應(yīng)用。然而，根據(jù)作者現(xiàn)有知識，國內(nèi)外文獻(xiàn)報(bào)道中使用的固定床吸附反應(yīng) 系統(tǒng)類型、形狀、尺寸各不相同([5] Stuart JL. DEVELOPMENT OF AN EXPERIMENTAL SYSTEM TO STUDY MERCURY UPTAKE BYACTIVATED CARBONS UNDER SIMULATED FLUE GAS CONDITIONS. Pittsburgh =University of Pittsburgh；2002 ； [6]Bhardwaj R. IMPACT OF TEMPERATURE AND FLUE GASC0MP0NENTS ON MERCURY SPECIATI0N AND UPTAKE BY ACTIVATED CARB0NS0RBENTS UNIVERSITY OF PITTSBURGH ；2007 ； [7]Diamantopoulou I， Skodras G, Sakellaropoulos GP. Sorption of mercury by activated carbon in the presence of flue gascomponents. Fuel Processing Technology,2010,91(2) :158-163 ; [8]Lee J-Y, Ju Y, Lee S-S, et al. Novel Mercury Oxidant and Sorbent for Mercury Emissions Control from Coal-fired Power Plants. Water, Ail ;&SoilPollution : Focus, 2008,8 (3) :333_341。且文獻(xiàn)中有報(bào)道吸附反應(yīng)器內(nèi)的氣流狀況會(huì)影響吸附效果 (the effect ofchanneling)([7]Diamantopoulou I, Skodras G, SakelIaropoulosGP. Sorption of mercury by activated carbon in the presence of flue gas components. FuelProcessing Technology,2010,91 (2) : 158-163 ;[9]Karatza D, Lancia A, Musmarra D,et al. Study ofmercury absorption and desorption on sulfur impregnated carbon. Experimental Thermal and FluidScience，2000，21 (1-3) :150_155)。若反應(yīng)器內(nèi)氣流分布不穩(wěn)定，則將導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)重復(fù)性低。因此，設(shè)計(jì)一個(gè)使用方便、穩(wěn)定可靠的吸附反應(yīng)器十分必要。在進(jìn)行多相過程的設(shè)備中，若有固相參與，且處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，則設(shè)備內(nèi)的固體顆 粒物料層，稱為固定床。床層內(nèi)的流體分布直接影響床層中的傳熱傳質(zhì)以及化學(xué)反應(yīng)等過 程，不均勻分布可降低催化劑及反應(yīng)器的效率([10]鐘思青，童海穎，陳祎華，等.固定床反 應(yīng)器內(nèi)氣體預(yù)分布器研究.化學(xué)工程2006，(04))。導(dǎo)致固定床反應(yīng)器內(nèi)氣流分布不均勻的原因主要有三點(diǎn)([11]張至英，戴迎 春，張家庭，等.固定床反應(yīng)器內(nèi)氣流均布技術(shù)的初步研究.化學(xué)反應(yīng)工程與工藝1986， (03))1、進(jìn)口條件由進(jìn)口管進(jìn)入反應(yīng)器的氣體流道截面發(fā)生突然擴(kuò)大以及從側(cè)向進(jìn)口 管進(jìn)入的氣流流向驟變，均會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)器床層截面上氣流分布不均勻。2、催化劑床層填充條件由于催化劑粒度或裝填不勻造成床層阻力不均，導(dǎo)致氣流 再分配的不均勻。3、出口條件出口管直徑過小或安裝在反應(yīng)器側(cè)面均會(huì)使氣體離開床層前過早地 收縮集中或偏向出口一側(cè)，造成氣體分布不勻。其中催化劑床層阻力的不均勻性可通過嚴(yán) 格選擇催化劑的粒度、強(qiáng)度以及合理裝填加以改進(jìn)。而進(jìn)、出口條件對床層氣流均布的影 響，則需通過研究予以解決。在變徑管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，若變徑比和變徑角過大，則會(huì)在變徑段處產(chǎn)生一個(gè)較大 的回流區(qū)。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，為了保證輸送的穩(wěn)定性，變徑管處的變徑角通常取30°。這樣可 以改善管道中的流動(dòng)特性([12]宋國良，周俊虎，劉建忠，等.濃相氣力輸送中變徑管道優(yōu) 化設(shè)計(jì)方法的研究.浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版)，2005，(11))。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種使用方便、穩(wěn)定可靠，有特定變徑角、磨砂接口、內(nèi)部 鑲嵌有砂芯片的固定床吸附反應(yīng)器。本發(fā)明設(shè)有上反應(yīng)器主體和下反應(yīng)器主體，上反應(yīng)器主體插入下反應(yīng)器主體，上 反應(yīng)器主體與下反應(yīng)器主體的連接處采用磨砂接口，上反應(yīng)器主體呈圓錐體，上反應(yīng)器主 體頂部設(shè)進(jìn)氣口，進(jìn)氣口與上反應(yīng)器主體的變徑角為28° 32°，下反應(yīng)器主體設(shè)有下圓 筒體和下圓錐體，下圓筒體和下圓錐體成一體，下圓錐體底部設(shè)出氣口，出氣口與下圓錐體 的變徑角為28° 32°，在下圓筒體內(nèi)設(shè)有砂芯片。所述上反應(yīng)器主體的內(nèi)徑可為28 32mm，所述下反應(yīng)器主體的內(nèi)徑可為28 32mm。所述進(jìn)氣口的內(nèi)徑可為6 10mm，所述出氣口的內(nèi)徑可為6 10mm。所述砂芯片可采用3#砂芯片，所述砂芯片最好位于下圓筒體下端以上15 18mm 處。由于本發(fā)明的反應(yīng)器主體由上半部分和下半部分組成，上半部分插入下半部分， 上半部分與下半部分的接口處采用磨砂方式，因此吸附反應(yīng)器不僅拆卸方便、易于填充吸 附劑或催化劑等其它物質(zhì)、密封性好，而且穩(wěn)定可靠。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，使用本發(fā)明研究活性炭 對燃煤煙氣氣相汞的吸附規(guī)律，所得吸附動(dòng)力學(xué)曲線重復(fù)性良好。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)組成示意圖。圖2為本發(fā)明的穩(wěn)定可靠性試驗(yàn)的吸附動(dòng)力學(xué)曲線。在圖2中，橫坐標(biāo)為反應(yīng)時(shí) 間Time (min)，縱坐標(biāo)為吸附反應(yīng)器出氣口汞濃度Outlet Hg concentration ( μ g/m3) ；▲ 為第1組試驗(yàn)； 為第2組試驗(yàn)。
具體實(shí)施例方式參見圖1，本發(fā)明實(shí)施例設(shè)有上反應(yīng)器主體1和下反應(yīng)器主體，上反應(yīng)器主體1插 入下反應(yīng)器主體，上反應(yīng)器主體1與下反應(yīng)器主體的連接處采用磨砂接口 3，上反應(yīng)器主 體1呈圓錐體，上反應(yīng)器主體1頂部設(shè)進(jìn)氣口 11，進(jìn)氣口 11與上反應(yīng)器主體1的變徑角為 28° 32°，下反應(yīng)器主體設(shè)有下圓筒體21和下圓錐體22，下圓筒體21和下圓錐體22成 一體，下反應(yīng)器主體底部設(shè)出氣口 23，出氣口 23與下反應(yīng)器主體的變徑角為28° 32°， 在下圓筒體21內(nèi)設(shè)有砂芯片4。所述上反應(yīng)器主體1的內(nèi)徑為28 32mm，所述下圓筒體 21的內(nèi)徑為28 32mm。所述進(jìn)氣口 11的內(nèi)徑為6 10mm，所述出氣口 23的內(nèi)徑為6 IOmm0所述砂芯片4采用3#砂芯片，所述砂芯片4位于下圓筒體21下端以上15 18mm 處。本發(fā)明各部分的尺寸如圖1所示，單位為mm。使用時(shí)，砂芯片上均勻覆蓋適量潔凈石英砂(例如5g)以防止吸附劑逃逸，石英砂 上再均勻覆蓋適量吸附劑(或催化劑)與石英砂的混合物(例如40mg活性炭與4g石英 砂)。氣流從上往下流動(dòng)。砂芯片起支撐、布?xì)馀c進(jìn)一步防止吸附劑逃逸的作用。參見圖2，該兩組試驗(yàn)證明，當(dāng)本發(fā)明的吸附反應(yīng)器入口汞濃度為14 15μ g/m3 時(shí)，活性炭(由廈門大學(xué)大氣污染與控制實(shí)驗(yàn)室制備)對模擬燃煤煙氣中氣相汞的吸附動(dòng) 力學(xué)曲線重復(fù)性良好，飽和吸附容量分別為72. 6μ g/g與68. 5 μ g/g，后者為前者的94%。
權(quán)利要求
一種固定床吸附反應(yīng)器，其特征在于設(shè)有上反應(yīng)器主體和下反應(yīng)器主體，上反應(yīng)器主體插入下反應(yīng)器主體，上反應(yīng)器主體與下反應(yīng)器主體的連接處采用磨砂接口，上反應(yīng)器主體呈圓錐體，上反應(yīng)器主體頂部設(shè)進(jìn)氣口，進(jìn)氣口與上反應(yīng)器主體的變徑角為28°～32°，下反應(yīng)器主體設(shè)有下圓筒體和下圓錐體，下圓筒體和下圓錐體成一體，下圓錐體底部設(shè)出氣口，出氣口與下圓錐體的變徑角為28°～32°，在下圓筒體內(nèi)設(shè)有砂芯片。
2.如權(quán)利要求1所述的一種固定床吸附反應(yīng)器，其特征在于所述上反應(yīng)器主體的內(nèi)徑 為 28 32mm。
3.如權(quán)利要求1所述的一種固定床吸附反應(yīng)器，其特征在于所述下反應(yīng)器主體的內(nèi)徑 為 28 32mm。
4.如權(quán)利要求1所述的一種固定床吸附反應(yīng)器，其特征在于所述進(jìn)氣口的內(nèi)徑為6 IOmm0
5.如權(quán)利要求1所述的一種固定床吸附反應(yīng)器，其特征在于所述出氣口的內(nèi)徑為6 IOmm0
6.如權(quán)利要求1所述的一種固定床吸附反應(yīng)器，其特征在于所述砂芯片為3#砂芯片。
7.如權(quán)利要求1或6所述的一種固定床吸附反應(yīng)器，其特征在于所述砂芯片位于下圓 筒體下端以上15 18謹(jǐn)處。
全文摘要
一種固定床吸附反應(yīng)器，涉及一種吸附反應(yīng)器。提供一種使用方便、穩(wěn)定可靠，有特定變徑角、磨砂接口、內(nèi)部鑲嵌有3#砂芯片的玻璃材質(zhì)固定床吸附反應(yīng)器。設(shè)有上反應(yīng)器主體和下反應(yīng)器主體，上反應(yīng)器主體插入下反應(yīng)器主體，上反應(yīng)器主體與下反應(yīng)器主體的連接處采用磨砂接口，上反應(yīng)器主體呈圓錐體，上反應(yīng)器主體頂部設(shè)進(jìn)氣口，進(jìn)氣口與上反應(yīng)器主體的變徑角為28°～32°，下反應(yīng)器主體設(shè)有下圓筒體和下圓錐體，下圓筒體和下圓錐體成一體，下圓錐體底部設(shè)出氣口，出氣口與下圓錐體的變徑角為28°～32°，在下圓筒體內(nèi)設(shè)有砂芯片。
文檔編號B01J8/02GK101966439SQ20101050575
公開日2011年2月9日 申請日期2010年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月13日
發(fā)明者張龍東, 羅津晶 申請人:廈門大學(xué)