本實用新型涉及化工工藝控制領域，具體而言，涉及一種活性炭置換器、天然氣凈化系統(tǒng)。

背景技術：

活性炭具有較好的吸附能力，被廣泛的應用于氣體、污水等的處理過程中。長期的吸附會使活性炭的吸附能力達到飽和進而失去吸附能力。更換新的活性炭需要花費一定的時間，若更換頻繁會降低整個工藝的生產效率。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種活性炭置換器，其能夠方便、快速的清理活性炭上吸附的雜質，從而使活性炭恢復吸附能力，提高活性炭的使用壽命。

本實用新型的另一目的在于提供一種天然氣凈化系統(tǒng)，其能夠通過活性炭良好的吸附能力，去除天然氣中部分雜質，減少脫硫塔中催化劑受污染的幾率，提高催化劑的使用壽命。

本實用新型的實施例是這樣實現(xiàn)的：

一種活性炭置換器，用于通過飽和蒸汽除去吸附于活性炭的雜質。活性炭置換器包括多個隔擋板、兩端分別設置第一端蓋和第二端蓋的中空管體，中空管體設置有用于留置活性炭的容置腔。多個隔擋板之間以相互交叉的方式設置于容置腔內，且每個隔擋板與中空管體的內壁之間形成間隙。第一端蓋連接有第一進氣管和放空管，第一進氣管的管腔、放空管的管腔均與容置腔連通。第二端蓋連接有出氣管和第二進氣管，出氣管的管腔、第二進氣管的管腔分別與容置腔連通。

優(yōu)選地，上述多個隔擋板之間相互間隔0.5～8厘米。

優(yōu)選地，活性炭置換器還包括鄰近第二端蓋并設置于容置腔內的網狀的加熱電阻絲。

優(yōu)選地，中空管體具有相互連接的第一段和第二段。第一端蓋設置于第一段，第二端蓋設置于第二段。容置腔由第一段延伸至第二段，加熱電阻絲設置于第二段與第一段的連接處。

優(yōu)選地，第一段連接有用于測定第一段內部壓力的壓力感應儀和用于測定第一段內部溫度的溫度測定儀。

優(yōu)選地，活性炭置換器還包括控制器，壓力感應儀、溫度測定儀、加熱電阻絲分別與控制器連接?？刂破鹘邮諌毫Ω袘獌x、溫度測定儀的測試結果并相應調整加熱電阻絲的加熱功率。

優(yōu)選地，由第一端蓋至第二端蓋的方向，容置腔的部分或全部具有收縮狀結構。

優(yōu)選地，放空管設有測量吸附有雜質的飽和蒸汽的燃燒熱的燃燒熱量測定儀。

優(yōu)選地，中空管體的內壁涂覆防腐層。

一種天然氣凈化系統(tǒng)，其包括上述任意一種活性炭置換器。

本實用新型實施例的有益效果是：

本實用新型提供了一種活性炭置換器，通過將飽和蒸汽通入到活性炭置換器內，完成活性炭吸附能力的再生，提高活性炭的使用壽命，減少活性炭的更換次數。其中，活性炭置換器的容置腔內設有多個隔擋板，每個隔擋板與中空管體的內壁之間均留有間隙，這些間隙呈相互交錯的狀態(tài)。當活性炭在容置腔內填滿時，無論是從第一進氣管進去的天然氣，還是從第二進氣管進去的飽和蒸汽，均只能通過隔擋板與中空管體的內壁之間的間隙流向下一塊隔擋板，從而增加了天然氣和飽和蒸汽在活性炭上停留的時間。天然氣和飽和蒸汽在活性炭上停留時間的增加，一方面有利于活性炭對天然氣中雜質的吸附，提高天然氣純度；另一方面有利于飽和蒸汽對活性炭表面所吸附的雜質的清洗置換，幫助活性炭的吸附能力更好的再生。

本實用新型還提供了一種天然氣凈化系統(tǒng)，利用上述活性炭置換器，減少了天然氣含有的雜質對脫硫催化劑的損害。飽和蒸汽對活性炭的充分清洗置換，不僅減少了更換活性炭的次數，也降低了因更換活性炭停工而帶來的損失。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本實用新型的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1為本實用新型實施例1提供的活性炭置換器的結構示意圖；

圖2為本實用新型實施例1提供的活性炭置換器第一視角的結構示意圖；

圖3為本實用新型實施例2提供的活性炭置換器的結構示意圖；

圖4為本實用新型實施例3提供的天然氣凈化系統(tǒng)的流程示意圖。

圖標：100-活性炭置換器；110-隔擋板；130-中空管體；132-間隙；134-第一端蓋；136-第二端蓋；138-容置腔；140-第一進氣管；142-放空管；144-出氣管；146-第二進氣管；148-加熱電阻絲；200-活性炭置換器；210-第一段；212-加熱電阻絲；214-收縮孔；216-壓力感應儀；218-溫度測定儀；220-燃燒熱量測定儀；230-第二段；300-天然氣凈化系統(tǒng)；302-原料氣分離器；304-加熱器；306-雜質分離器；308-脫硫器；310-管道。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實用新型實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。

因此，以下對在附圖中提供的本實用新型的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本實用新型的范圍，而是僅僅表示本實用新型的選定實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，術語“上”、“下”、“內”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，或者是該實用新型產品使用時慣常擺放的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術語“第一”、“第二”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本實用新型的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“設置”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

實施例1

請參照圖1，本實施例提供一種活性炭置換器100，用于通過飽和蒸汽除去吸附于活性炭的雜質。為了更清楚的描述活性炭置換器100的內部結構，圖1所示的活性炭置換器100是未填充活性炭(圖中未示出)時的狀態(tài)。

活性炭置換器100包括多個隔擋板110、中空管體130。多個隔擋板110以圖1所示的相互交叉的方式設置于中空管體130內，且每個隔擋板110與中空管體130內壁形成用于通過氣體的間隙132，多個間隙132相互交叉。此類隔擋板110的設計是為了從天然氣或飽和蒸汽流通的方向上阻礙天然氣或飽和蒸汽快速流通，讓天然氣或飽和蒸汽能夠與活性炭充分接觸。以此，增強飽和蒸汽對活性炭的清洗置換或增強活性炭對天然氣中雜質的吸附。間隙132的交叉設計進一步增加了天然氣或飽和蒸汽與活性炭的接觸時間。本實用新型的其他實施例中，也可以采用在隔擋板110上開設多個通孔，為天然氣或飽和蒸汽提供通道。

如圖1所示，中空管體130內設置有6塊隔擋板110，在本實用新型的其他實施例中，也可以根據中空管體130的具體尺寸布置其他數量的隔擋板110。本實施例中，隔擋板110是沿中空管體130的徑向設置，在本實用新型的其他實施例中，隔擋板110也可以采用其他方式設置。例如，每個隔擋板110相互之間呈一定角度，如30°、60°等；或者是隔擋板110沿中空管體130的軸向設置，每個隔擋板110與中空管體130的兩端交叉地留出天然氣或飽和蒸汽流動的空間。

中空管體130的兩端分別設置第一端蓋134、第二端蓋136以及用于留置活性炭的容置腔138。多個隔擋板110以圖1所示的方式設置于容置腔138的內壁上，且每個隔擋板110與容置腔138的內壁形成用于通過氣體的間隙132，多個間隙132相互交叉。隔擋板110之間相互間隔距離為0.5～8厘米，本實施例中每個隔擋板110之間相互間隔2厘米。

第一端蓋134連接有第一進氣管140和放空管142。第一進氣管140的管腔(圖中未示出)和放空管142的管腔(圖中未示出)均與容置腔138連通。需要經過活性炭吸附除去雜質的天然氣由第一進氣管140進入，由第二端蓋136導出，完成天然氣的除雜。飽和蒸汽由第二端蓋136進入，附帶有上述雜質的飽和蒸汽由放空管142導出進行燃燒。

第二端蓋136連接有出氣管144和第二進氣管146。出氣管144的管腔(圖中未示出)和第二進氣管146的管腔(圖中未示出)均與容置腔138連通。天然氣由第一進氣管140進入，由出氣管144導出，完成活性炭對天然氣的吸附除雜。飽和蒸汽由第二進氣管146進入到容置腔138內并與活性炭充分接觸，飽和蒸汽在高溫高壓的條件下將活性炭上吸附的雜質由放空管142帶出并進行燃燒。天然氣中往往含有二氧化碳、硫化氫、有機硫、石蠟以及凝析油等雜質。脫硫是天然氣凈化工藝中非常重要、關鍵的步驟，為了提高脫硫劑對天然氣的脫硫效率，天然氣進入脫硫塔之前需要先經過活性炭的吸附，除掉石蠟以及凝析油等對脫硫劑有損害的雜質。

較優(yōu)地，請再參照圖1，活性炭置換器100還可選地包括鄰近第二端蓋136并設置于容置腔138內的網狀的加熱電阻絲148。為了更清楚的觀察加熱電阻絲148在容置腔138內的結構，請參照圖2，圖2為取下第二端蓋136后，從第一視角觀察到的活性炭置換器100的結構示意圖。將加熱電阻絲148設置于飽和蒸汽的進口端，一方面可以保證飽和蒸汽在容置腔138內的溫度；另一方面網狀的加熱電阻絲148也可以更均勻的對活性炭進行加熱，便于活性炭對其上所吸附雜質的脫附。為了更換活性炭和加熱電阻絲148更方便，可以將第一端蓋134、第二端蓋136與中空管體130的兩端設計為可拆卸連接。

活性炭置換器100的工作原理是：

天然氣由第一進氣管140進入到容置腔138內，并與活性炭進行接觸。天然氣按照多個隔擋板110布置的氣體流通路徑進行流通，活性炭對天然氣中的石蠟、凝析油進行吸附。最終天然氣由出氣管144帶出并進入到下一工段。

當活性炭停止對天然氣的吸附工作時，加熱電阻絲148開啟加熱，第二進氣管146開始通入飽和蒸汽。飽和蒸汽進入容置腔138內與活性炭接觸，并按照多個隔擋板110布置的氣體流通路徑進行流通，將石蠟與凝析油從活性炭表面帶走。最終，飽和蒸汽附帶石蠟與凝析油從放空管142帶出。

實施例2

請參照圖3和圖1，本實施例提供一種活性炭置換器200。本實施例的活性炭置換器200與活性炭置換器100的主要區(qū)別在于，在活性炭置換器200中，中空管體130具有相互連接的第一段210和第二段230。第一端蓋134設置于第一段210，第二端蓋136設置于第二段230。容置腔138由第一段210延伸至第二段230，第一段210和第二段230連接處可選地設有網狀的加熱電阻絲212。在中空管體130比較長的情況下，加熱電阻絲212能夠保證第一段210和第二段230受熱情況更均勻。

圖3所示的容置腔138在第一端蓋134至第二端蓋136的方向上呈部分收縮狀結構。當然也可以將容置腔138設計為全部收縮結構。本實施例中僅將第一段210設計為收縮狀結構，并具有收縮孔214。當飽和蒸汽由第二段230通過收縮孔214進入第一段210時，進一步增加了第二段230內活性炭與飽和蒸汽的接觸時間。

第一段210連接有分別用于測定第一段210內部壓力、用于測定第一段210內部溫度的壓力感應儀216、溫度測定儀218。可通過直接觀察壓力感應儀216、溫度測定儀218的讀數，判斷飽和蒸汽壓在容置腔138內的工作情況，并作出相應調整，本實施例中較佳的工作條件是壓力0.6MPa、溫度150℃。

較佳地，活性炭置換器200還設有控制器(圖中未示出)，壓力感應儀216、溫度測定儀218、加熱電阻絲212和加熱電阻絲148均與控制器電連接。壓力感應儀216、溫度測定儀218將測試結果反饋給控制器，控制器根據測試結果相應調整加熱電阻絲212和加熱電阻絲148的加熱功率，使容置腔138內的工作條件達到設定的工作條件。達到及時、精確的調整工作條件，活性炭的清洗置換更快、更徹底的目的?？刂破骺刹捎肊CU(Electronic Control Unit)、單片機、可編程邏輯控制器等，本實施例采用ECU作為控制單元。

放空管142上連接有燃燒熱量測定儀220，用于測量吸附有雜質的飽和蒸汽的燃燒熱。通過燃燒熱的比對，可以判斷飽和蒸汽對活性炭的置換是否完全。

當活性炭置換器200通入飽和蒸汽開始對活性炭進行清洗置換時，飽和蒸汽沿圖3所示的氣體通道進行流通。當壓力感應儀216、溫度測定儀218的測試結果偏離設定值時，控制器根據接收的壓力感應儀216、溫度測定儀218的測試結果對加熱電阻絲212和加熱電阻絲148進行相應的調節(jié)。當測試結果高于設定值，控制器相應將加熱電阻絲212和加熱電阻絲148的加熱功率調低；當測試結果低于設定值，控制器相應將加熱電阻絲212和加熱電阻絲148的加熱功率調高。

當燃燒熱量測定儀220檢測到的燃燒熱量持續(xù)保持降低的趨勢時，說明活性炭的清洗逐漸趨于完成。當燃燒熱量測定儀220檢測到的燃燒熱量非常低且基本趨于不變時，可以確定完成了活性炭的清洗工作，此時就可以關閉飽和蒸汽，再重新進行活性炭對天然氣的吸附工作。

為簡化表示，本實施例中未提及的之處，請參閱實施例1中相應內容。

實施例3

請參照圖4，圖4所示為天然氣凈化系統(tǒng)300的流程示意圖。天然氣凈化系統(tǒng)300包括原料氣分離器302、加熱器304、雜質分離器306、活性炭置換器200、脫硫器308。原料氣分離器302、加熱器304、雜質分離器306、活性炭置換器200和脫硫器308分別通過用于輸送天然氣的管道310依次連接。

如圖4所示，天然氣經原料氣分離器302粗分離雜質后進入到加熱器304中，加熱后的天然氣更有利于后續(xù)工段的除雜。加熱器304中的天然氣流經雜質分離器306除去大部分固體雜質和其他氣體雜質。雜質分離器306中的天然氣流入到活性炭置換器200中，利用活性炭對天然氣中剩余的凝析油和石蠟進行吸附?；钚蕴恐脫Q器200處理后的天然氣通過出氣管144進入到脫硫器308中，完成對天然氣的脫硫處理，最后天然氣流入到后續(xù)工段或者經檢驗合格后直接供給天然氣用戶。

天然氣凈化系統(tǒng)300停止天然氣凈化工藝時，活性炭置換器200可對活性炭進行清洗置換，為下次使用做準備。如圖4所示，將飽和蒸汽通入到活性炭置換器200中，利用飽和蒸汽對活性炭上吸附的石蠟、凝析油等進行清洗脫附。在壓力0.6MPa、溫度150℃的條件，飽和蒸汽將石蠟、凝析油由放空管142帶出，并進行燃燒處理。

為簡化表示，本實施例中未提及的之處，請參閱實施例2中相應內容。

以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。