CN105879575A - 一种有害气体吸附实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于环境工程有害气体吸附净化实验教学领域，具体涉及一种有害气体吸附实验装置，包括通过管道依次连接的供气单元、吸附单元和排气单元，所述供气单元包括相连的气瓶和配气器，排气单元包括配套连接的离心风机和电机；所述吸附单元包括若干组并联的卧式吸附筒体，吸附筒体的进气口通过进气管道与配气器连接，吸附筒体的出气口通过排气管道与离心风机连接，所述各吸附筒体内设有若干相互独立的填料仓。利用该装置可同时实现配气、吸附实验、进排气等过程，吸附实验过程中可通过管道上的检测孔实时测量记录特定吸附剂对特定气体的吸附净化效率、空塔气速和穿透时间等吸附性能参数，可满足学生操作简单方便的实验教学需要。

Description

一种有害气体吸附实验装置

技术领域

本发明属于环境工程有害气体吸附净化实验教学领域，具体涉及一种有害气体吸附实验装置。

背景技术

各种工业有害气体和室内有害气体不仅污染环境，而且对人类健康造成极大威胁，一直是社会关注的焦点，对有害气体的高效净化方法的研究也一直是环境工程领域的一个研究热点。

有害气体的净化方法主要有物理方法和化学方法两大类。化学法原理上都是采取某些化学试剂跟有害气体反应从而达到脱除净化的目的。物理法主要有吸附法、低温等离子法、催化净化法、以及臭氧净化法等。由于很多有害气体尚无廉价易得无毒无害的吸收剂或者用该方法吸收不彻底、净化效率较低等原因，所以物理方法在气体净化技术中占有重要的地位。尤其是吸附法，具有效率高、能回收有用组分、设备简单、操作方便、易于实现自动控制等优点，而且通常吸附剂本身无毒无害不会造成二次污染，因而吸附法可被广泛运用于各种有害气体的净化。

在对吸附法净化有害气体技术的研究中，经常需要对特定吸附剂吸附特定有害气体的吸附性能进行全面的考察，并加以比较研究。目前，各种吸附装置，其型式多是以净化工业废气为目的而设计，尚未见专门适用于学生实验教学和技术研究用的装置。

为了方便学生掌握吸附法净化有害废气的基本原理和实验教学和技术研究，非常有必要设计研发一种专门适用于学生实验和教学研究的有害气体吸附实验装置。

发明内容

本发明为了帮助学生通过实验掌握吸附法净化有害废气的工艺流程及吸附装置特点，并能对吸附法净化有害废气体的技术进行深入研究，提供了一种有害气体吸附实验装置。

本发明采用如下技术方案：

一种有害气体吸附实验装置，包括通过管道依次连接的供气单元、吸附单元和排气单元，所述供气单元包括相连的气瓶和配气器，排气单元包括配套连接的离心风机和电机；所述吸附单元包括若干组并联的卧式吸附筒体，吸附筒体的进气口通过进气管道与配气器连接，吸附筒体的出气口通过排气管道与离心风机连接，进气管道和排气管道上均设有若干检测孔，所述各吸附筒体内设有若干相互独立的填料仓，填料仓的顶部设有加料口、底部设有出料口，加料口和出料口处均设有密封盖板。

所述填料仓为圆柱形，由吸附筒体的内壁柱面和作为圆柱底面的隔板共同组成，圆形隔板卡装在吸附筒体内壁上，每两块隔板和吸附筒体组成一个填料仓，隔板位置沿吸附筒体轴向可稍微调整，以便调整填料仓体积。

所述隔板为孔径均匀的孔网板，孔眼直径为1mm~5mm。

所述各吸附筒体内的填料仓数量为5-7个。

所述检测孔为设有外螺纹的短圆管，短圆管竖向垂直安装，检测孔配有带内螺纹的盲管盖封口，方便检测时打开。进气管道上和排气管道上分别至少设有两个检测孔，即靠近吸附筒体进气口端和出气口端对应设有检测孔，同时在靠近配气器端的进气母管上设有检测孔、在靠近离心风机端的出气母管上设有检测孔，保证能实时准确检测试验过程中各流程段的气体状态参数。

所述进气管道和排气管道上均设有阀门，通过开闭不同的阀门组，选用吸附筒体数量，可实现单组吸附筒体实验或多组吸附筒体并联实验，同时利用阀门可调整各吸附筒体进（出）气量；供气管道上还设有气体流量计和气体温度控制装置。

所述吸附筒体底部设有支撑机架，机架上安装有活动滚轮。

所述实验装置的实验步骤包括：

第一步，配气，将各气瓶内的不同气体通过配气器混合均为，其中，实验用气体的流量和流速根据吸附筒直径决定。

第二步，吸附剂填充，根据气体的种类、流量以及浓度选择对应的吸附剂并计算其填充量，填料时保证各填料仓填满；

第三步，运行离心风机，使气体由配气器经供气管道进入吸附筒体，吸附筒体内的气体顺序经过各个填料仓，填料仓中的吸附剂对实验气体中的有害成分进行吸附净化，净化后的气体经排气管道、风机的排气口排出；

第四步，实验检测，实验进行过程中打开检测孔，根据实验设计检测所需参数并及时记录，检测后关闭检测孔；

第五步，实验结束程序，调小离心风机的风量，关闭风机，打开填料仓出料口处的密封盖板，排出吸附剂，清扫填料仓，盖好填料仓出料口密封盖板；再次启动离心风机，逐渐增大风量，抽出残余吸附剂，残余吸附剂抽出干净后，调小风机风量，依次关闭离心风机，关闭装置的电控柜电源。

所述步骤二中对填料仓进行填料时，若采用多组并联的吸附筒体进行实验时，各吸附筒体内的填料仓数量相同，保证各并联支线的净化效率、空塔气速和穿透时间等参数均相同，防止影响排气管道上的测量参数。

所述离心风机运行前对其正反转向的风量大小进行调试，离心风机运转过程中，各密封盖板和检测孔必须扣紧，保证测量参数的准确性。

本发明具有如下有益效果：

1、与现有吸附床实验装置相比，本发明为多功能单元的集成式装置，可同时实现配气、吸附实验、进排气等过程，吸附实验过程中可通过管道上的检测孔实时测量记录特定吸附剂对特定气体的吸附净化效率、空塔气速和穿透时间等吸附性能参数，可满足学生操作简单方便的实验教学需要。

2、该装置的吸附床采用多组并联的卧式吸附筒体，各吸附筒体可单独实验，也可多组同时实验，同时结合吸附筒体内的填料仓数量、吸附剂等的选择，可有效提高净化效率、有害气体的单位净化量等，对气体吸附实验的适用范围更广；

3、实验过程中，靠近进气端的吸附剂往往会先失效，而本发明装置的填料仓各自独立、互不干扰，可选择性的更换个别填料仓内的吸附剂，相比现有一体式的吸附装置（只能整体拆除更换），既能提高吸附剂的整体利用率，又便于操作，可有效地运用于有害气体吸附净化的教学实验和研究中，提高实验的可操作性，减少实验操作工作量；

4、填料仓是由两块隔板与吸附筒体本体结合组成，各填料仓的上下端设有相应的进（出）料口，上装下卸式的填料仓结构使吸附剂的添加、更换过程更方便，且隔板可沿吸附筒体轴线方向调整，进而调整填料仓的体积大小、调整吸附剂层厚度。

附图说明

图1为本发明的结构主视图；

图2为本发明的结构俯视图；

图中：1-气瓶，2-配气器，3-供气装置与吸附装置连接管，4-吸附床进气母管外接法兰，5-吸附床进气母管检测孔，6-吸附筒体进气口外接法兰，7-吸附筒体进气口检测孔，8-吸附筒体进气管道阀门，9-吸附筒体，10-加料口密封盖板，11-吸附筒体出气管道阀门，12-吸附筒体出气口检测孔，13-吸附筒体出气口外接法兰，14-吸附床出气母管检测孔，15-吸附床出气母管外接法兰，16-离心风机，17-电机，18-排气口，19-出料口密封盖板，20-加料口，21-出料口，22-填料仓，23-隔板，24-机架，25-活动滚轮。

具体实施方式

结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1、2所示，本发明所述的有害气体吸附实验装置包括：模拟有害气体的供气单元、吸附床、负压风机、装置机架、连接管道、附属装置等几大部分。该装置净化有害气体的流程为：供气单元产生模拟有害气体，气体进入吸附床，吸附床填料仓内填有的吸附剂对实验气体进行吸附，净化后的气体通过负压离心风机从排气管道排出。气体在装置的流动动力由末端的负压离心风机提供。

所述模拟有害气体供气单元主要由气瓶、配气器组成，用于产生实验所用的模拟有害气体。作为本发明的进一步改进，可以在供气单元管道上安装气体流量计、阀门，以及气体温度控制装置。

所述吸附床为本装置进行气体吸附的核心部件，由两个固定在机架上的并联的卧式吸附筒体组成。这两个吸附筒体的气体进口和出口都分别设有进口阀和出口阀。每个吸附筒体内分别设置多个填料仓，填料仓用于在实验时充填吸附剂，填料仓数量根据实验需要设置，一般在5~7个，填料仓为圆柱型空间。所述填料仓均由卡在吸附筒体上的两片带孔眼的隔板组成，该隔板可沿吸附筒体轴向稍微移动，以改变填料仓的宽度和吸附剂的添加量。在每个填料仓的上部和下部，分别留有便利的上加料口和下出料口，并可用盖板密封。每个填料仓可以独立地进行吸附剂添加和卸出。

所述负压风机用于提供气体从供气装置流经吸附床然后从排气管流出的全部动力，为负压离心风机；风机通过变频器实现对风量、风压的连续控制，控制范围10%~100%。

所述装置机架用于支持和固定上述吸附床设备，可采用不锈钢制成，机架正面装有风机电控柜，机架4条支腿上都装有可制动的转轮。

所述连接管道用于连接供气装置和吸附床，吸附床和风机，以及排气管道。

所述附属装置指的是安装在管道上的检测孔。检测孔在吸附床进风口侧和出风口侧，分别各设一个，为连接在筒体上的短圆管，管外有外螺纹，可用有内螺纹的盲管盖封口，方便检测时打开。

本发明的具体实验过程如下：

首先根据实验项目，选择装有合适气体的气瓶1，实验时气体由气瓶进入配气器2，配置出实验需要的气体。作为本发明的进一步改进，可以在供气单元管道上安装气体流量计、阀门，以及气体温度控制装置。

实验前检查装置完好性，检查电源及电控系统完好性。根据设计的实验方案选择吸附剂并计算其充填量。吸附剂填料仓填满个数和位置可以选择，但是必须注意，装填的每个填料仓必须按要求填满。通过控制两个吸附筒体各自的进气管道阀门8和出气管道阀门11，两个吸附筒体10可以各自独立实验，也可以并联进行组合实验。在进行并联组合实验时，两个吸附筒体填充的填料仓个数要相同。

系统采用负压运行，实验处理气体在离心风机16的负压吸引下，从配气器2出来，经供气装置与吸附装置连接管3和吸附床进气母管后进入吸附床装置的吸附筒体9。在吸附筒体9内气体流动顺序经过各个吸附剂填料仓，仓中的吸附剂对实验气体中的有害成分进行吸附净化。气体在吸附筒体中被净化后进入吸附床出气母管，然后经过离心风机16和风机排气口18排出。

系统调试，主要为对风机进行调试，调试风机的正反转向，风量大小。开启风机电控装置电源开关，旋转变频控制旋钮到最小，开启风机电控面板风机启动开关，顺时针旋转变频控制旋钮从小到大控制风机风量。在风机运转中，装置各活动盖板和检测孔必须扣紧。

吸附剂填充，打开吸附床筒体9上的填料仓进料口盖板10，根据实验设计需要调整隔板22控制卧式圆柱形填料仓的长度，装满吸附剂，盖紧进料口盖板10。吸附剂排出，打开吸附床填料仓出料口盖板19，排出其中的吸附剂，清扫填料仓，盖好填料仓出料口盖板19。

实验检测，打开检测孔，根据实验设计检测所需参数，及时记录。检测后关闭检测孔。

实验结束程序，调小风机风量，关闭风机。打开吸附床填料仓出口盖板19，排出活性炭，清扫填料仓，盖好填料仓出口盖板。再次启动风机16，逐渐增大风量，抽出残余吸附剂。残余吸附剂抽出干净后，调小风机风量，依次关闭风机，关闭装置的电控柜电源。

与现有吸附床实验装置相比，本发明提供的气体吸附装置可以非常方便的给吸附床添加、卸出、更换吸附剂，而且各填料仓互相独立不干扰，同时还可以很方便地调整吸附剂床层厚度。所以本发明可以有效地运用于有害气体吸附净化的教学实验和研究中，提高实验的可操作性，有效减少实验操作工作量。

若吸附筒体中填料仓直径φ400mm，有效填充长度1000mm，吸附剂选活性炭，设备调整适宜，对TVOC等有害气体通常净化效率>80%，最高净化效率可达95%以上。

本发明所述实验装置在填料仓上部和下部，分别留有便利的上加料口和下出料口，并可用盖板密封；所述每个填料仓可以独立地进行吸附剂添加和卸出。与现有吸附床实验装置相比，本发明提供的气体吸附装置可以非常方便的给吸附床添加、卸出、更换吸附剂，而且各填料仓互相独立不干扰，同时可以很方便的调整吸附剂床层厚度。本发明可以有效地运用于有害气体吸附净化的教学实验和研究中，提高实验的可操作性，有效减少实验操作工作量。

本发明中未作特殊说明的构件、装置或模块等均为现有技术。

Claims (10)

1.一种有害气体吸附实验装置，其特征在于：包括通过管道依次连接的供气单元、吸附单元和排气单元，所述供气单元包括相连的气瓶（1）和配气器（2），排气单元包括配套连接的离心风机（16）和电机（17）；所述吸附单元包括若干组并联的卧式吸附筒体（9），吸附筒体（9）的进气口通过进气管道与配气器（2）连接，吸附筒体（9）的出气口通过排气管道与离心风机（16）连接，进气管道和排气管道上均设有若干检测孔，所述各吸附筒体（9）内设有若干相互独立的填料仓（22），填料仓（22）的顶部设有加料口（20）、底部设有出料口（21），加料口（20）和出料口（21）处均设有密封盖板。

2.根据权利要求1所述的有害气体吸附实验装置，其特征在于：所述填料仓（22）为圆柱形，由吸附筒体（9）的内壁柱面和作为圆柱底面的隔板（23）共同组成，圆形隔板（23）卡装在吸附筒体（9）内壁上，每两块隔板（23）和吸附筒体组成一个填料仓（22），隔板（23）位置沿吸附筒体（9）轴向可调整。

3.根据权利要求2所述的有害气体吸附实验装置，其特征在于：所述隔板（23）为孔径均匀的孔网板，孔眼直径为1mm~5mm。

4.根据权利要求3所述的有害气体吸附实验装置，其特征在于：所述各吸附筒体（9）内的填料仓（22）数量为5-7个。

5.根据权利要求4所述的有害气体吸附实验装置，其特征在于：所述检测孔为设有外螺纹的短圆管，短圆管竖向垂直安装，检测孔配有带内螺纹的盲管盖封口。

6.根据权利要求5所述的有害气体吸附实验装置，其特征在于：所述进气管道和排气管道上均设有阀门，供气管道上还设有气体流量计和气体温度控制装置。

7.根据权利要求6所述的有害气体吸附实验装置，其特征在于：所述吸附筒体（9）底部设有支撑机架（24），机架（24）上安装有活动滚轮（25）。

8.根据上述任一权利要求所述的有害气体吸附实验装置，其特征在于所述实验装置的实验步骤包括：

第一步，配气，将各气瓶内的不同气体通过配气器混合均匀；

第二步，吸附剂填充，根据气体的种类、流量以及浓度选择对应的吸附剂并计算其填充量，填料时保证各填料仓（22）填满；

第三步，运行离心风机（16），使气体由配气器（2）经供气管道进入吸附筒体（9），吸附筒体（9）内的气体顺序经过各个填料仓（22），填料仓（22）中的吸附剂对实验气体中的有害成分进行吸附净化，净化后的气体经排气管道、风机的排气口（18）排出；

第四步，实验检测，实验进行过程中打开检测孔，根据实验设计检测所需参数并及时记录，检测后关闭检测孔；

第五步，实验结束程序，调小离心风机的风量，关闭风机，打开填料仓出料口处的密封盖板，排出吸附剂，清扫填料仓，盖好填料仓出料口密封盖板；再次启动离心风机，逐渐增大风量，抽出残余吸附剂，残余吸附剂抽出干净后，调小风机风量，依次关闭离心风机，关闭装置的电控柜电源。

9.根据权利要求8所述的有害气体吸附实验装置，其特征在于：所述步骤二中对填料仓（22）进行填料时，若采用多组并联的吸附筒体（9）进行实验时，各吸附筒体（9）内填料仓（22）的装满的个数相同。

10.根据权利要求9所述的有害气体吸附实验装置，其特征在于：所述离心风机（16）运行前对其正反转向的风量大小进行调试，离心风机（16）运转过程中，各密封盖板和检测孔必须扣紧。