一種吸附劑吸附熱效應測試裝置及測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本專利設及油氣回收領(lǐng)域，具體地說，特指測定各類吸附劑吸附熱效應裝置及測 試方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 油品在儲存、收發(fā)、銷售過程中，由于受到工藝、技術(shù)、設備的限制，溫度、氣壓W及 盛裝油品容器的氣液相體積等因素的影響，不可避免產(chǎn)生油氣的蒸發(fā)損耗。據(jù)統(tǒng)計表明，蒸 發(fā)的油氣占原油生產(chǎn)總量的3%左右。大量的油氣蒸發(fā)損耗，不僅僅造成了嚴重的經(jīng)濟損 失，并且嚴重影響了油品的品質(zhì)，蒸發(fā)到大氣中的大量油氣還嚴重威脅到油品儲存運輸過 程中的安全，極易引起爆炸，而且還嚴重威脅到人體的健康還污染環(huán)境。
[0003] 吸附法是油氣回收中一種重要的基本方法。在吸附方法中，由于活性炭具有較大 的比表面積，較大的孔隙度，性能穩(wěn)定、抗腐蝕等優(yōu)點，利用活性炭作為吸附劑有效吸附油 氣進行油氣組分的分離，在工業(yè)中受到了廣泛的使用。目前，很多工業(yè)領(lǐng)域都使用了活性炭 來回收有機廢氣，尤其在環(huán)境保護領(lǐng)域。
[0004] 當利用吸附劑對油氣進行回收時，由于吸附是一個放熱過程，油氣濃度越高，吸附 放出來得熱量也越多，而且一般的吸附劑導熱系數(shù)較小，積聚的熱量無法及時排出，導致吸 附劑的溫度越來越高，容易導致吸附劑著火事故，尤其是活性炭在處理酬類、醒類等容易氧 化的溶劑時，由于活性炭氧化熱的蓄積、升溫，而且還有活性炭的催化作用，活性炭會發(fā)生 著火事故，美國、日本、德國W及最近國內(nèi)都有媒體的相關(guān)事故報道，相關(guān)事故給企業(yè)造成 了重大的損失。
[0005] 因此，本發(fā)明旨在開發(fā)一種吸附劑熱效應測試裝置。利用本發(fā)明可W測定各種吸 附劑吸附時吸附熱，W及測定吸附劑在不同的因素(如不同吸附質(zhì)，不同進氣、出氣濃度，吸 附劑所處不同氣體環(huán)境等等)影響下的吸附熱，并對吸附熱不同影響因素進行評價，從而為 采取措施來控制吸附熱危險性提供理論基礎(chǔ)與試驗依據(jù)，同時，還可W測定吸附劑的著火 溫度，并且也可W借助本發(fā)明對已有的吸附熱效應的計算公式進行標定和誤差評估。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的特點，檢索了國內(nèi)外專利數(shù)據(jù)庫，尚未見到有關(guān)于吸附劑熱效應測 試裝置的專利報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明旨在開發(fā)一種吸附劑熱效應測試裝置，利用本發(fā)明，可W測定各種吸附劑 吸附時產(chǎn)生的吸附熱，W及測定吸附劑在不同的因素影響下的吸附熱，并對吸附產(chǎn)生的熱 量的不同影響因素進行評價，從而為采取措施來控制和降低吸附熱產(chǎn)生的危險提供理論基 礎(chǔ)與試驗依據(jù)；同時，還可W測定吸附劑的著火溫度，并且也可W借助本發(fā)明對已有的吸附 熱效應的計算公式進行標定和誤差評估。
[000引本發(fā)明的測試內(nèi)容主要包括吸附劑吸附時吸附柱溫度場分布情況、吸附柱出口產(chǎn) 物濃度變化情況、W及吸附劑的著火溫度點。
[0009] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0010] (1)裝置測試基本原理:在吸附柱內(nèi)等距離布置幾個高靈敏度溫度測試點，利用多 路溫度測定儀測定吸附柱的溫度場分布，再從取氣口抽取氣體送往濃度測定儀進行產(chǎn)物濃 度檢測。當吸附劑溫度達到著火溫度點時，出口產(chǎn)物C0濃度會劇增，由此可W判斷出吸附劑 著火溫度時間點，進而通過多路溫度測試儀測定吸附劑的著火溫度。
[0011] (2)利用吸附劑吸附熱效應近似計算公式，即利用揮發(fā)性有機氣體進氣總量和出 氣總量，W及空氣的出量和吸附劑的總裝卸量來計算吸附劑的吸附熱，用試驗來進行吸附 熱效應公式標定和誤差分析。吸附熱效應計算公式如（1)所示。
(1)[oou]式中巧，、巧。廣分別為揮發(fā)性有機氣體進氣總量和出氣總量；
[0012]
[0014] 、g3l分別為空氣的出量和吸附劑的總裝卸量；
[001引 <、詩、。3。、詩-分別為揮發(fā)性有機氣體、空氣、活性炭、液化油氣的比熱容.
[0016] q、Δ h-分別為吸附劑吸附量，g/g，吸附劑吸附熱，值為628J/g。
[0017] (3)所述的一種吸附劑吸附熱效應測試裝置：由有機氣體產(chǎn)生系統(tǒng)、吸附系統(tǒng)、加 熱系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)、安全系統(tǒng)W及工藝管線及其配件組成。
[0018] (4)所述的一種吸附劑吸附熱效應測試裝置，有機氣體產(chǎn)生系統(tǒng)其特征是：由化 瓶、空氣瓶、〇2瓶、氣體產(chǎn)生瓶、恒溫水浴池、氣體緩沖瓶組成，利用化、空氣或者化氣體吹掃 液體的方式產(chǎn)生揮發(fā)性有機氣體，產(chǎn)生氣體流量在3.0~9. Om3 A。
[0019] (5)所述的一種吸附劑吸附熱效應測試裝置，吸附系統(tǒng)的特征是：由吸附柱和若干 個在吸附柱內(nèi)垂直等距離分布的多路溫度測試儀傳感器組成;吸附柱的直徑和高度隨著試 驗的要求而改變，吸附柱的直徑在50~200mm，高度在100~400mm，氣體的進口距離吸附柱 底部10~20mm，在吸附柱內(nèi)部距離進口底部10~30mm處設置一塊細密的篩網(wǎng)，在吸附柱的 頂部開3~5個口；多路溫度測試儀的傳感器個數(shù)隨吸附柱的高度變化，設計為4~5個，所測 溫度的范圍在-50~500°C，精度》0. rC。
[0020] (6)所述的一種吸附劑吸附熱效應測試裝置，其加熱系統(tǒng)的特征是:是由盤管加熱 器組成，直接套在吸附柱外表面進行加熱，加熱器外加了高性能保溫層2~3cm控制表面溫 度不低于60°C，加熱吸附劑的同時測定吸附劑溫度W及C0濃度、0)2濃度的變化，并可用來 判斷吸附劑的著火溫度。加熱器的功率大小在1.0~1.5kW，能達到的加熱溫度在400~500 Γ。
[0021] (7)所述的一種吸附劑吸附熱效應測試裝置，其數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)的特征是：由 質(zhì)量流量計、C0濃度測定儀、0)2濃度測定儀、〇2濃度測定儀、VOCs濃度測定儀、壓力表、出口 C0濃度測定儀、出口 C〇2濃度測定儀、出口 VOCs濃度測定儀組成，通過濃度測定儀測定出吸 附過程中吸附生產(chǎn)物的濃度，吸附過程中的溫度由多路溫度測定儀進行測定;流量計的測 量范圍由試驗所需條件確定，一般試驗用質(zhì)量流量計所測范圍在0~20.0m3/h，流量測量誤 差》0.05% ;所述的濃度測定儀(C0濃度測定儀、C〇2濃度測定儀、〇2濃度測定儀、VOCs濃度測 定儀），所測定的氣體濃度范圍在0~lOmg/m3,現(xiàn)慢誤差》0.1%;所述的壓力表的所測壓力 的范圍在ο~l.OMPa，測量誤差》lOOPa。
[0022] (8)所述的一種吸附劑吸附熱效應測試裝置，其安全系統(tǒng)的特征是：由防火防爆隔 離板和自來水滅火裝置組成，防火防爆隔板內(nèi)粘有高性能阻燃石棉墊其厚為1~1.5cm，耐 沖壓力>lMPa，其用來預防吸附過程中可能發(fā)生爆炸的危險，自來水裝置由電磁閥控制，當 吸附柱內(nèi)溫度含400°C時電磁閥自動打開，誘滅吸附劑，防止發(fā)生火災事故，從而保障試驗 人員的人身安全。
[0023] (9)所述的一種吸附劑吸附熱效應測試裝置，裝置各設備的連接方式為：氣瓶化 瓶、空氣瓶、〇2瓶、有機液體瓶、氣體緩沖瓶通過管線依次連接;質(zhì)量流量計、壓力表、溫度表 依次連接到氣體緩沖瓶之后的管線上，進口 C0濃度測定儀、進口 C〇2濃度測定儀、進口化濃度 測定儀W及進口 VOCs濃度測定儀再分別連接到管線上;然后管線從吸附柱裝置的底部連 入，將多路溫度測試儀的傳感器放入吸附柱中；出口C0濃度測定儀、出口C〇2濃度測定儀、出 口化濃度測定儀W及出口 VOCs濃度測定儀連接到吸附柱的出口管線上，管線的管徑大小在 20~30mm，管線的氣體流速在5~8m/s之間，空塔速度在0.1~0.3m/s之間。
[0024] (10)所述的一種吸附劑吸附熱效應測試裝置的測試方法，按W下步驟進行：
[0025] ①用精密天平稱取吸附劑若干，裝入吸附柱中；
[0026] ②取有機溶劑若干，裝入有機液體瓶中；