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活性炭國(guó)家專精特新“小巨人”企業(yè)活性炭產(chǎn)學(xué)研合作

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活性炭吸附凈化氦氣設(shè)備測(cè)試
文章作者:韓研網(wǎng)絡(luò)部 更新時(shí)間:2020-4-16 16:47:18

  低溫活性炭測(cè)試設(shè)備是一種用于從混合氣體中例如氧氣,氮?dú)夂土炎儺a(chǎn)物氣體等雜質(zhì)中凈化氦氣的設(shè)備。由于氧和氮的分子較小,因此需要低溫(極低溫)條件。低溫活性炭測(cè)試設(shè)備有一個(gè)低溫容器,活性炭塔,液氮儲(chǔ)罐和氦儲(chǔ)罐(純凈的混合的)。本期討論了安裝在低溫容器內(nèi)的活性炭柱中溫度變化的研究。研究的目的是發(fā)現(xiàn)活性炭塔內(nèi)部可以達(dá)到的低溫度,從而可以實(shí)現(xiàn)較好的純化過程。

  活性炭?jī)艋庀到y(tǒng)

  該系統(tǒng)具有一列用于兩種凈化目的功能,即正常情況和事故情況。普通功能包括機(jī)械過濾器,電加熱器,氧化銅床轉(zhuǎn)換器。帶有水分分離器的冷卻器,分子篩床和低溫裝置。活性炭過濾器通過使用CuO氧化劑去除顆粒雜質(zhì),CO和H2轉(zhuǎn)化為CO2和H2O,分子篩吸附CH4和CO2,而低溫活性炭吸附氧氣,氮?dú)夂推渌麣鈶B(tài)裂變產(chǎn)物。凈化系統(tǒng)的最后一個(gè)子系統(tǒng)階段是低溫容器,其功能是覆蓋活性炭塔。低溫裝置由活性炭塔冷阱組件和-196°C的液氮填充組成。將活性炭柱安裝在低溫容器的內(nèi)部。正常運(yùn)行的機(jī)組也要進(jìn)行氦氣凈化,以用于啟動(dòng)前的反應(yīng)堆運(yùn)行。進(jìn)水事件的事故處理系統(tǒng)并行地內(nèi)置在凈化管線中。它有一個(gè)過濾器,冷卻器,水水分分離器,和鼓風(fēng)機(jī)。

  低溫活性炭柱測(cè)試設(shè)施

  低溫吸附器經(jīng)過專門設(shè)計(jì),可消除氦氣中的雜質(zhì),例如O2,N2和氣態(tài)裂變產(chǎn)物,這些雜質(zhì)通常很難去除。基于活性炭柱上可逆的低溫捕集,所有這些雜質(zhì)都是干凈的。如圖1所示的設(shè)備由三個(gè)主要部分組成,即混合氣體容器,低溫裝置和純氦儲(chǔ)罐。

  圖1:低溫活性炭柱測(cè)試設(shè)施。

  低溫單元是一系列熱交換器,稱為冷阱和活性炭吸附柱,它們浸入裝有液氮的容器中。該系列熱交換器是氦氦換熱器(HE的管中管類型)。過冷器將氦氣溫度降低至-153°C。吸附器將一根裝有活性炭的U型管立柱。如圖2所示,在色譜柱周圍安裝了一個(gè)電加熱器以進(jìn)行再生。低溫容器是雙壁容器,其中壁之間的間隙中充滿了超絕熱材料。該容器裝有液氮,并將吸附過程保持在低溫(±180°C)下。

  圖2:低溫容器和活性炭塔。

  活性炭的吸附作用

  設(shè)置該系統(tǒng)的目的是將進(jìn)入主冷卻劑的各種氣體雜質(zhì)去除到一定程度。這些雜質(zhì)包括化合物,例如氫,水蒸氣,氧氣,一氧化碳,二氧化碳,甲烷和氮?dú)猓约胺派湫院怂亓炎儺a(chǎn)物,例如鉀,氙和銫。將活性炭浸入液氮浴中,其功能是去除殘留的雜質(zhì),例如氧氣,氮?dú)猓浐碗蚱渌炎儺a(chǎn)物。

  當(dāng)進(jìn)行的氮?dú)夂脱鯕馕侥M測(cè)試如圖3所示。當(dāng)活性炭塔的氣壓升高時(shí),-180°C下氮?dú)庠诨钚蕴可系奈侥芰⒃黾印S捎趬毫驕囟鹊淖兓絼┛赡軙?huì)吸附更多。在氮分壓大于1毫巴時(shí),吸附能力大于0.1N.m3/g。因?yàn)楸仨氝M(jìn)行吸附才能克服擴(kuò)散阻力,所以當(dāng)吸附氣體混合物流過活性炭床時(shí),活性炭首先會(huì)形成傳質(zhì)區(qū)域。在形成該傳質(zhì)區(qū)域之后,在均勻的氣體流速期間,當(dāng)更多的雜質(zhì)被吸附時(shí),其長(zhǎng)度也沿流動(dòng)方向均勻地增加。在動(dòng)態(tài)吸附過程中,吸附床分為三部分。

  圖3:活性炭低溫吸附N2和O2的模擬測(cè)試。

  除溫度外,活性炭吸附N2,O2和裂變產(chǎn)物雜質(zhì)氣體的能力取決于一些因素,包括被吸附物與活性炭的接觸時(shí)間以及床中活性炭的量。被吸附物與吸附劑之間的接觸時(shí)間將增加雜質(zhì)的吸附效率。如果接觸時(shí)間短而雜質(zhì)含量大,則氦中可能殘留大量吸附物。足夠的接觸時(shí)間可使被吸附物吸收到活性炭的表面,而較少的接觸時(shí)間則無法達(dá)到吸附平衡,因此所吸收的雜質(zhì)不是最佳的。因此,活性炭柱變長(zhǎng),期望吸附物具有足夠的接觸時(shí)間以被活性炭吸附。

文章標(biāo)簽:椰殼活性炭,果殼活性炭,煤質(zhì)活性炭,木質(zhì)活性炭,蜂窩活性炭,凈水活性炭.

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