[发明专利]一种多元低碳烃吸附解吸评价装置及方法

权利要求书

1.一种多元低碳烃吸附解吸评价方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、吸附剂装载及系统清扫过程：

1.1、在吸附解吸器I(24)和吸附解吸器II(25)上下两端放置吸附剂固定过滤装置(47)，在吸附剂暂存罐(30)装载吸附剂(49)，打开吹扫输送气源系统(10)引入输送气至吸附剂在线加料系统(9)，吸附剂(49)经吹扫输送气源系统(10)气力输送进入吸附解吸系统(3)，吸附剂装填完毕后记录吸附剂装载量；

1.2、设定解吸气系统(7)的压力、流量和置换时间，用吹扫解吸气源(11)气体置换吸附解吸系统(3)同时检查装置管路气密性；

步骤二、切换样本气体过程：

控制供气系统(1)在多元低碳烃模拟气系统(12)独立供气、多元低碳烃直接进料系统(13)独立供气和两个系统混合供气三种状态下切换，实现不同样本气体供气：

1)多元低碳烃模拟气系统(12)独立供气：将V1～Vn个不同气体成分的单组分供气系统(18)接入多元低碳烃模拟气系统(12)，并设定每组单组分供气系统(18)的压力精控阀(14)、流量精控阀(15)和自动流量控制阀(16)开度，直到单组分供气系统(18)的自动流量控制阀(16)和总流量监测器(38)数值达到试验要求；

2)多元低碳烃直接进料系统(13)独立供气：用多元低碳烃混合气采集罐(19)采集多元低碳烃混合气样或将多元低碳烃直接接入待测气直接接口(20)，设定多元低碳烃直接进料系统(13)的压力精控阀(14)、流量精控阀(15)和自动流量控制阀(16)开度，直到自动流量控制阀(16)数值和总流量监测器(38)数值达到试验要求；

3)两个系统混合供气：多元低碳烃混合气采集罐(19)和单组分供气系统(18)同时工作，并在二级混合器(21)混合，设定每个系统的压力精控阀(14)、流量精控阀(15)和自动流量控制阀(16)开度，直到自动流量控制阀(16)数值和总流量监测器(38)数值达到试验要求；

步骤三、吸附评价过程：

3.1、操作双通道切换系统I(2)，使得待测气体进入吸附解吸器I(24)，吸附完毕的气体经双通道切换系统II(4)由管道J进入色谱仪(42)进行分析；

3.2、调节管道J上的系统备压阀(37)的数值为工艺设定值；

3.3、根据试验要求，依据步骤二控制供气系统(1)的工作状态，开始吸附过程；

3.4、将色谱仪(42)通过快拆变径(40)连接到系统，部分样本气体经微流量控制阀(41)调节达到仪器要求后进入色谱仪(42)分析吸附效果；

3.5、双通道吸附过程：

当步骤3.4的色谱仪(42)分析的脱除率γ低于10～70％时，操作双通道切换系统I(2)，使得待测气体进入吸附解吸器II(25)，吸附完毕的气体经双通道切换系统II(4)由管道J进入色谱仪(42)进行分析，接着重复步骤3.2～3.4，直到色谱仪(42)分析的脱除率γ低于10～70％时，停止吸附试验或利用吸附剂在线加料系统(9)在线添加吸附剂(49)进行在线加料的长周期吸附试验；

步骤四、解吸附及分析过程：

借助双通道切换系统I(2)和双通道切换系统II(4)，解吸附过程能够在A、B、C三种状态之间切换：

A:吸附解吸器I(24)和吸附解吸器II(25)同时解吸附

a1)操作双通道切换系统I(2)和双通道切换系统II(4)状态，使得解吸气体进入并联的吸附解吸器I(24)和吸附解吸器II(25)；

a2)设置解吸气系统(7)的吹扫置换压力P＝0.0～5.0MPa，同时自动流量控制阀(16)数值和总流量监测器(38)数值达到试验要求；

a3)打开桶状加热器(48)，使得桶状加热器(48)达到设定温度T＝50～500℃，进行加热吸附剂再生；

a4)停止解吸气系统(7)，关闭桶状加热器(48)，待系统压力降至常压时，打开吸附解吸系统进料阀I(22)、吸附解吸系统进料阀II(23)、吸附剂排料阀I(26)、吸附剂排料阀II(27)，吸附剂进入吸附剂收集罐(28)；

a5)利用吸附剂分析器(29)对吸附剂收集罐(28)内的吸附剂(49)进行BET、XRD、FT-IR分析，计算吸附剂吸附容量U；

B:吸附解吸器I(24)吸附，吸附解吸器II(25)解吸附同时操作过程：

b1)操作双通道切换系统I(2)状态，使得供气系统(1)的待测气体进入吸附解吸器I(24)进行吸附试验，同时操作双通道切换系统II(4)使得吸附完毕的气体由管道J进入色谱仪(42)进行分析，吸附解吸器I(24)接着进行步骤3.2～3.3的吸附评价过程；

b2)同时，操作双通道切换系统I(2)状态，使得解吸气系统(7)的解吸气体进入吸附解吸器II(25)，操作双通道切换系统II(4)使得吸附解吸器II(25)接入管道Z后接入尾气排放系统(6)，将解吸气系统(7)的压力精控阀(14)设定到吹扫置换压力P＝0.0～5.0MPa，调节解吸气系统(7)的流量精控阀(15)和自动流量控制阀(16)直到自动流量控制阀(16)数值和总流量监测器(38)数值达到试验要求，打开桶状加热器(48)使得解吸温度达到设定温度T＝50～500℃，吹扫解吸气源(11)进入吸附解吸器II(25)进行吸附剂(49)再生，停止解吸气系统(7)，关闭桶状加热器(48)，待系统压力P降至常压时，打开吸附解吸系统进料阀II(23)、吸附剂排料阀II(27)，吸附剂进入吸附剂收集罐(28)，利用吸附剂分析器(29)对吸附剂收集罐(28)内的吸附剂进行BET、XRD、FT-IR分析，计算吸附剂吸附容量U；

C:吸附解吸器I(24)解吸附，吸附解吸器II(25)吸附同时操作过程：

c1)操作双通道切换系统I(2)状态，使得供气系统(1)的待测气体进入吸附解吸器II(25)进行吸附试验，同时操作双通道切换系统II(4)使得吸附完毕的气体由管道J进入色谱仪(42)进行分析，吸附解吸器II(25)接着进行步骤3.2～3.3 的吸附评价过程；

c2)同时，操作双通道切换系统I(2)状态，使得解吸气系统(7)的解吸气体进入吸附解吸器I(24)，操作双通道切换系统II(4)使得吸附解吸器I(24)接入管道Z后接入尾气排放系统(6)，将解吸气系统(7)的压力精控阀(14)设定到吹扫置换压力P＝0.0～5.0MPa，调节解吸气系统(7)的流量精控阀(15)和自动流量控制阀(16)直到自动流量控制阀(16)数值和总流量监测器(38)数值达到试验要求，打开桶状加热器(48)使得解吸温度达到设定温度T＝50～500℃，吹扫解吸气源(11)进入吸附解吸器I(24)进行吸附剂(49)再生，停止解吸气系统(7)，关闭桶状加热器(48)，待系统压力P降至常压时，打开吸附解吸系统进料阀I(22)、吸附剂排料阀I(26)，吸附剂进入吸附剂收集罐(28)，利用吸附剂分析器(29)对吸附剂收集罐(28)内的吸附剂进行BET、XRD、FT-IR分析，计算吸附剂吸附容量U；

步骤五：系统堵塞排除：

吸附解吸系统进料阀I(22)、吸附解吸系统进料阀II(23)、吸附剂排料阀I(26)、吸附剂排料阀II(27)、吸附剂卸料阀I(33)、吸附剂卸料阀II(34)、管线R、S的一种或多种的组合发生堵塞时，打开吹扫输送气源系统(10)进行堵塞排除。

2.根据权利要求1所述的多元低碳烃吸附解吸评价方法，其特征在于，所述的脱除率γ和吸附剂吸附容量U计算方法为：

(1)脱除率γ计算方法：

γ＝(C_o-C_t)/C₀×100

式中，C_t-某一时刻的组分浓度，vol％；

C₀-初始状态的组分浓度，vol％；

γ-脱除率，％；

(2)吸附剂吸附容量U计算方法：

式中，C₀-某一组分的初始浓度，mol％；

C_t-某一组分在t时刻的出口浓度，mol％；

m-吸附剂装填量，g；

t-吸附时间，min；

Fv-吸附气体流量，L/min；

M_f-某一组分的相对分子质量，g/mol；

U-吸附剂吸附容量，g/100g吸附剂。