分子筛的微波再生技术制造技术

本发明专利技术将微波通过波导管直接导入需要再生的分子筛容器中，相当于把需要再生的分子筛直接置于微波场中。在利用气流通过分子筛容器，将被吸附物质带出，从而实现分子筛的再生。本发明专利技术所提供的再生方法可以在非常短的时间内实现分子筛的再生，并且节能、高效、安全可控、装置简单、操作方便。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于分子筛应用领域，具体涉及分子筛的再生技术。
技术介绍
分子筛(又称合成沸石)是一种多孔的陶瓷类固体颗粒，它具有均匀的微孔，其孔径与一般分子大小相当。分子筛对物质的吸附来源于物理吸附(范德华力)，其晶体孔穴内部有很强的极性和库仑场，对极性分子(如水)和不饱和分子表现出强烈的吸附能力，一般分子筛的对水的饱和吸附量可以达到重量的8～12％。由于分子筛可以选择性吸附一些极性分子，因此在工业装置中通常作为吸附剂来使用。例如：在天然气的处理过程中，为了便于天然气的储存和运输，需要用压缩机把天然气加压液化，由于水和二氧化碳的冰点温度太高，在这个处理过程中天然气中含的微量水分或微量的二氧化碳很容固化(结冰)，从而导致工艺设备破坏。所以在实际工业装置中必须要使天然气中的含水量小于1ppm，二氧化碳的含量少于50ppm。为了到达这个目的，使用分子筛作为吸收剂是较好的选择。通常的天然气处理装置单套每天处理的天然气量在1万立方到300万立方，要实现天然气的水含量降低到3ppm以下每天需要的分子筛数以吨计(6～60吨)分子筛，分子筛吸附一定水分后(8～12％)达到饱和状态，不再具有吸附功能。不再具备吸附功能的分子筛就需要再生处理。目前，分子筛再生的方法都是通过对分子筛加热，把热能通过分子筛传给被吸附物质的分子，被吸附的物质分子获得的热能迅速变成分子能，分子运动加剧，当分子动能足以克服分子筛对它的吸附时，分子便游离出来，分子筛得以再生。由于分子筛的型号不同再生需要的温度也不尽相同，一般需要加热150-250摄氏度，分子筛才能取得较好的再生效果，在150-250度范围内，温度越高分子筛的再生效果就越好。对于传统的再生方法来说，分子筛被加热是再生过程中最关键和最重要的一个过程，在这个过程中被吸附的物质分子获得能力，运动加剧，摆脱了分子筛的吸附力，以多种状态游离在分子筛的空腔内或跑到分子筛颗粒与颗粒之间的空隙，这是通入一定量气体就可以把被吸附的物质带出，这一过程也可以辅采取变压(减压)方式以加速
被吸附物质的排出。常用方法有气体加热方式和直接加热方式：1，气体加热方式：选择某种适合的气体(空气、氮气、CO2、其他原料气等)，通过加热炉把气体加热后连续通入分子筛容器，这样逐步把分子筛加热到需要的再生温度。其缺点在于：由于分子筛到热性能很差，传热速度慢，能耗非常大。由于气流温度高循环技术难度大，如果能够使热气流循环通过分子筛容器，这样就可以节省部分能源，由于分子筛需要被加热到200多度，气流的温度需要近300度，解决循环动力也是一个难题，虽然有高温风机可以提供循环动了，由于高温条件下风机的密封问题、温度变形问题等都会导致系统运行故障和装置的使用寿命，所以大多数装置都没有采用循环系统。2，直接加热方式：对于用量较少的分子筛也可以直接通过电加热棒、加热板、远红外加热板、导热油等加热方式，直接与分子筛物料接触加热。其缺点在于：由于分子筛的主要成分是结晶态的硅酸盐或硅铝酸盐，加之分子筛的多空特性，使得分子筛的导热性很差，升温速度很慢，每次再生过程都需要较长时间5-8小时，同时也消耗大量能源。这种加热方式热效率底、加热时间长、加热不均匀、温差太大，导致分子筛的再生效果差。此外，由于分子筛传热速度慢，加热源控制不好就会导致加热体本身过热损坏。
技术实现思路
专利技术目的：为了解决如上所述的现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种快速、高效、便捷的再生方法-“微波再生技术”，它能够使被吸附的物质分子在微波场(快速变换的电磁场)，迅速摆脱分子筛的吸附作用，达到再生条件。传统的再生法是首先把分子筛加热到一定温度，吸附在分子筛内物质吸收热能，热能变化成分子动能，分子运动加剧从而摆脱分子筛的吸附作用，分子筛的温度必须维持在一定温度以上，温度降低分子的动能变小，运动变慢，极性分子又会被分子筛吸附。而本专利技术所提供的再生方法与其完全不同，第一，分子筛在微波场中它本身的极性和库伦场遭受快速变化的强电场干扰，瞬间失去对被吸附分子吸附作用；第二，被吸附的极性分子在微波场中快速运动、震动等，可以直接摆脱分子筛对它的吸附并从分子筛的吸附表面游离出来。第三，由于极性分子在微波场的剧烈运动，温度快速升
高(在很短的时间内就可以达到传统方法要求的再生温度)，从而加剧了分子运动，这使得分子筛的再生变得更加彻底。为了实现这一目的，如何将微波引入容器中，以及如何使微波分散均匀，是至关重要的问题，本专利技术通过以下手段来实现：技术方案：本专利技术利用波导管将微波直接导入需要再生的分子筛容器中，并在容器内产生均匀的微波场，使分子筛上的被吸附物游离出来；向该容器中通入气体，利用气流将被吸附物质带出。所述分子筛容器为金属容器。所述的波导管分为内波导管和外波导管，分别设置于容器内与容器外，容器的界面处设置非金属盲板，或设置高压阀门。所述的内波导管管壁为非屏蔽的，可以使微波从管壁导出；所述外波导管管壁为屏蔽的。这是因为本专利技术的微波时通过磁控管产生，磁控管是不能受压的电器设备，分子筛容器在生产过程中有很高的工作压力，微波再生需要一个微波通道连接分子筛容器和磁控管，必然有一个高压与常压的过度面，本再生技术的过度面是选用高强度的非金属材料盲板实现微波从常压去向高压区传到，这种高强度盲板可以使微波通过，正常生产状态下的高压工艺气体却被很安全的阻止在容器内部；另外的一个替代性的方案就是在该界面安装高压阀门建立个微波通道，再生时阀门打开，正常生产时阀门关闭。优选的，在高强度非金属盲板的外侧安装多孔金属屏蔽板，能够保证容器能够在高压下生产，同时又能保证再生过程中微波不泄漏，微波在容器外的传输通过外波导管实现，所述的外波导管管壁为屏蔽的，为常见的波导管。外波导管可以是方形或圆形导管，材质为常用金属(铝合金、不锈钢、碳钢)，外波导管不需要承压。微波在容器内的传输和分布通过内波导管实现，所述的内波导管管壁为非屏蔽的，可以使微波从管壁导出。内波导管可以是金属或非金属材料，需要承受正常生产过程的压力，它可以是非金属实心圆柱体，也可以是开有微波出口的金属管。使用非金属材料时，可以选用陶瓷或玻璃的实心管。也可以选用金属管，所述的金属管的管壁必须开设微波孔或微波槽。在试验中我们还发现，如果容器长度较长，会出现靠近微波输入端的分子筛接受到的微波能量较多，而靠近波导管末端(即远离入口处)的分子筛接受到的微波能量较少的这种现象，为了解决这一问题，我们将内波导管微波槽的分布做了调整，从微波
输入端至末端，管壁上的孔或槽逐渐增多，其分布逐渐由疏到密。对于陶瓷或玻璃制成的波导管来说，从微波输入端至末端，波导管的密度从大到小逐渐减少。通过调整孔的分布情况以及调整密度这两种手段，可以使得微波在容器中分布的更加趋于均匀。由于微波场中电场改变方向达每秒几十亿次，电场的强度也远远超过分子筛本身晶体孔穴内部的极性和库仑场，分子筛即刻失去对极性分子的吸附作用；如此同时，被吸附的极性分子在微波场(高速变换的电场)作用下也快速地运动、旋转、碰撞、震动并产生大量的热能，温度快速升高，随着温度的升高，分子的运动进一步加剧，被吸附分子完全摆脱了分子筛的吸附，并游离出来。此时，我们将气体通过分子筛容器，利用气流就可以把游离出来的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分子筛的再生方法，其特征在于利用波导管将微波直接导入需要再生的分子筛容器中，并在容器内产生均匀的微波场，在微波的作用下，使分子筛上的被吸附物游离出来；向该容器中通入气体，利用气流将被吸附物质带出。

【技术特征摘要】
1.一种分子筛的再生方法，其特征在于利用波导管将微波直接导入需要再生的分子筛容器中，并在容器内产生均匀的微波场，在微波的作用下，使分子筛上的被吸附物游离出来；向该容器中通入气体，利用气流将被吸附物质带出。2.如权利要求1所述的分子筛再生方法，其特征在于所述的波导管分为内波导管和外波导管，分别设置于容器内与容器外，容器的界面处设置非金属盲板，或设置高压阀门。3.如权利要求2所述的分子筛再生方法，其特征在于所述的内波导管管壁为非屏蔽的，可以使微波从管壁导出；所述外波导管管壁为屏蔽的。4.如权利要求2所述的分子筛再生方法，其特征在于所述内波导管为陶瓷或玻璃。5.如权利要求4所述的分子筛再生方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：公维生，王锦勇，王英军，
申请(专利权)人：公维生，王锦勇，王英军，
类型：发明
国别省市：江苏;32