CN101282777A - 用于再生吸附式干燥器或净化器的方法和装置 - Google Patents

用于再生吸附式干燥器或净化器的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种通过将吸收或吸附表面周期性加热到从该吸收或吸附表面分离出被吸附物质的温度，来再生吸收或吸附式干燥器或净化器的方法，其中所述表面保持静止并且周期性地受到加热机构的作用，在这里所述表面的不同部分能被相继加热，例如通过所述加热机构的激活部分沿表面位移。本发明还涉及一种用于实行该方法的装置，所述装置具有适合周期性作用于所述表面的加热机构。该加热机构可包括多个沿表面分布排列的加热元件和用于交替开关所述加热元件的控制器。

Description

用于再生吸附式干燥器或净化器的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的方法和根据权利要求6前序部分的装置。
背景技术
吸附式干燥器或净化器分别通过吸收或吸附介质中存在的水分或污染物用来对介质尤其是气体进行干燥或净化。在吸附时，将湿气从介质中分离出来的材料经历物理变化或化学变化，例如被吸收进湿气中。在吸附时，分离出的水分仅被牢固地保持在材料的表面上或者表面内。这两种现象以下简称为“吸附作用”或“吸附”。这种原理的应用例如是通过吸收环境空气中的水分来干燥环境空气，如用于进行气候控制。另一个例子是气体净化，如通过吸收甲烷气体中存在的甲烷氢化物(methane hydrides)来净化管道系统中输送的甲烷气体。
用这样的方法来干燥或净化气流实际上是两阶段处理。在第一处理步骤中，引导气体通过吸附材料将不想要的物质例如湿气或污染物从气流中吸附出来，以对气流进行干燥或净化，所述吸附材料对这些不想要的物质具有较大的亲和力，或者相对于气体本身具有较低的蒸汽压力。在处理的第二阶段，所述已吸附的物质随后再次被释放到另一种介质中，例如将要排出的气流中。为了能从吸附材料中释放出所述物质，通常必须将温度显著升高，以使所述吸附材料中的蒸汽压力升高到大于要排出气流的压力水平。
在气候控制中的干燥空气的范例中，将湿气从外部抽进的空气中分离出来，并且所述湿气又被释放到从建筑物中排出的空气中并且再次被吹送到外部。为了将水分从外部空气中分离出来，所述空气被引导通过覆盖有一层高吸水性材料例如硅胶的表面。随后为了释放水分，将空气例如(一部分)排出空气加热到水的沸点以上并沿着吸附材料对其引导，然后水蒸气能从吸附材料中溢出并由排出的气流带走。因此，所述吸附材料被再生并能够再次从空气中吸取大量的水分。
在实际应用中，通常采用具有多个表面的旋转轮，所述多个表面沿径向延伸并且覆盖有吸附材料。该旋转轮置于进气管和排气管之间，并且所述轮的旋转轴平行于空气在管道中的流动方向，使得覆盖有吸附材料的表面在部分旋转时通过进气管，并且在余下部分旋转时通过排气管。在经过所述进气管时，覆盖有吸附材料的表面从被吸入的空气中吸收水分，而在经过所述排气管时，该水分被重新释放。为了在所述表面移动经过所述排气管的短时间内从吸附序列中尽可能多地释放出水分，必须将该轮加热到远高于水沸点的温度，例如加热到180℃。由于水的气化热远大于水的比热，为了将水加热到沸点温度以上，而且尤其为了使水气化，这需要大量的能量。
为了能显著降低吸附式干燥器和净化器的能量消耗，在未公开的荷兰专利申请1029822中已经提出使用一种所谓的LCST(低临界溶解温度)聚合物。LCST聚合物是一种在直至确定温度如临界溶解温度或临界点时一直可溶解在要分离物质中的聚合物，但是所述聚合物在超过该临界溶解温度时不再可溶，使得实际上排出所述被吸附物质。在这里可以通过适当地选择交联剂来保证聚合物在溶解状态时的稳定性。临界点温度明显低于所述要分离物质的沸点。因为LCST聚合物的临界点很低，例如为60-70℃，与使用常用吸附材料例如硅胶的情况相比，所述聚合物需要的供热要少得多。此外，不用必须通过气化来将该被吸附的物质从LCST聚合物中释放出来，因此节省了需要大量能量的气化热。
发明内容
从而本发明的目的是提供一种用于再生吸附式干燥器或净化器的方法，与上述传统的再生方法相比，所述方法更易于执行并且需要的能量更少。本发明的另一个目的是提供一种用于再生吸附式干燥器或净化器的装置，与传统的再生装置相比，所述装置不仅结构更简单、价格更便宜，并且还具有更低的能量消耗。该方法通过结合权利要求1所述的方式来完成。根据本发明的再生装置，其特征在于权利要求6的所述的方式。
利用这样一个事实，即当使用具有低临界溶解温度的混合物时，仅需提供很少的热量就能再次释放所述被吸附物质，本发明基于这样的理解，即可以省去所需的复杂的移动结构，并且可以在与吸附步骤相同的位置进行再生步骤，并且如有必要甚至可以将再生步骤与该吸附步骤同时进行。因此设有用于再生的吸附材料表面能够保持静止并且可周期性地受到加热机构的作用。
在这里，所述加热机构的激活部分可沿表面位移，使得可在某一时间再生该表面的不同部分。当再生发生在所述干燥器或净化器的正常运行期间时，要分离的物质从经过的气体中分离出来，该气体流过大部分表面，而所述物质从少部分表面上释放出来。少部分物质被再次输送进气流中，而大部分物质将沿表面流入收集空间内。虽然实际上所述吸附式干燥器或净化器的总效率因此稍微降低，但这可以通过实现结构的大大简化，从而所获得的降低成本来得到补偿。
根据本发明的方法的优选的应用变型记载在从属权利要求2至5中，而再生装置的优选实施例形成从属权利要求7至12的主题。
附图说明
现在基于实施例并参考附图对本发明进行说明，其中：
图1为吸附式干燥器或净化器的结构的分解透视放大视图，该干燥器或净化器具有根据本发明的再生装置；
图2为图1中所述具有再生装置的吸附式干燥器或净化器的第一部分进行再生时的透视示意图；和
图3是对应于图2中的所述吸附式干燥器或净化器的另一部分进行再生时的视图。
具体实施方式
吸附式干燥器或净化器1由盘状基片2构成，在该基片上设有一层吸收或吸附材料3。其中，该盘状基片2限定出表面S，例如用于将空气供应到某空间的管的管壁。所述吸附材料3是一种低临界溶解温度聚合物，例如聚噁唑啉，聚(甲基丙烯酸二甲氨基乙酯)(pDMAEMa)或聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNiPAAm)。另外，还可能想到所述LCST聚合物是自支撑的，从而不需要另外单独的基片。
为了将该聚合物加热到其临界溶解温度，所述干燥器或净化器1还设有加热机构4。所述加热机构采取多个加热元件的形式，例如连接成网状的电热丝5。该加热机构4还包括控制器6，其中可在某个时刻接通所述电热丝网的不同部分。用这种方法，加热机构4的不同部分被周期性激活，从而加热机构4的所述激活部分就像沿表面S产生位移。
加热机构4布置在安装于基片2上的支架7上。在示出的实施例中，支架7甚至采用薄片的形式粘合于基片2和所述吸附材料层3之间，在该支架上印制有加热元件5和控制器6。因此获得一种很紧凑的结构。这可能是因为由于所述吸附材料3是一种LCST聚合物，故使电热丝5仅需要低功率供给。
在使用所述吸附式干燥器或净化器1时，例如环境空气这样的潮湿空气MA借助于风扇经过管道吹入或抽出，所述管道的各壁由基片2形成，该基片上设有一层吸附材料3。当潮湿空气流MA经过时，吸附材料3将湿气M从潮湿气流中分离出来，并将湿气紧紧保持在其中。用这种方式干燥的空气流A离开管道，并在供应到某空间之前可作进一步处理，例如冷却。
当吸附材料3已经吸收了如此多的湿气以致出现饱和危险时，必须通过再次释放所述湿气来对该吸附材料进行再生。为了达到该目的，将所述吸附材料加热到超出临界溶解温度，在该临界溶解温度，所述聚合物脱离溶液，从而将湿气排出。当低临界溶解温度聚合物(LCST聚合物)用作吸附材料时，所述临界点温度例如大约为60至70℃，将明显低于水的沸点。
根据本发明的加热机构4适合于在某一时刻将吸附材料3的一部分加热到临界溶解温度以上，而材料的其余部分保持在该温度以下，从而保持该吸附材料的正常吸收功能。在控制器6的作用下，例如靠近管道流入侧的表面S的部分区域S1首先被加热和再生。在这里少量的湿气V′被释放到所述经过的潮湿空气流MA中，当该潮湿气流Ma经过表面S的其余部分时，将其中的湿气释放到吸附材料3中，从而被干燥并离开管道。利用受热区域S1释放出的大部分湿气V″则沿表面S向下流动，然后在某处收集起来。
然后控制器6接通网状电热丝5的另一部分，并将接着的区域S2加热和再生。从而当所述潮湿空气流MA经过第一区域S1时被初次干燥，然后从第二区域S2中的吸附材料3中吸附一些湿气V′，随后被剩余的表面S进一步干燥。这时，所述大部分排出的湿气V″同样也沿表面S向下流走。
从而整个表面能够在短的周期时间内通过相继打开和关闭部分电热丝网进行再生。
尽管在实施例的基础上对本发明进行了说明，但应当理解本发明并不局限于上述实施例，在不超出后附权利要求书限定的范围内，可采用不同于上述本发明实施例的各种方案。

Claims (12)

1.一种用于再生吸附式干燥器或净化器的方法，该吸附式干燥器或净化器具有至少一个吸附表面，该方法通过将所述吸附表面周期性地加热到被吸附的物质从中分离的温度的方式完成，其特征在于，所述表面保持静止并且周期性地受到加热机构的作用。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述表面的不同部分被相继加热。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述加热机构的至少一个激活部分沿着所述表面产生位移。
4.如前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，在所述吸附式干燥器或净化器的一部分再生期间，所述吸附式干燥器或净化器的其余部分继续正常运行。
5.如前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，所述表面被加热到低于要从该表面分离出来的所述物质的沸点的温度。
6.一种用于再生吸附式干燥器或净化器的装置，该吸附式干燥器或净化器具有至少一个吸附表面，所述装置包括用于将所述表面周期性地加热到被吸附物质从中分离的温度的机构，其特征在于，所述表面是静止的，并且所述加热机构适合周期性地作用于所述表面。
7.如权利要求6所述的再生装置，其特征在于，所述加热机构适合用于相继加热所述表面的不同部分。
8.如权利要求6或7所述的再生装置，其特征在于，所述加热机构包括至少一个可沿所述表面位移的激活部分。
9.如权利要求8所述的再生装置，其特征在于，所述加热机构包括多个沿所述表面分布排列的加热元件和用于交替开关所述加热元件的控制器。
10.如权利要求9所述的再生装置，其特征在于，所述加热元件为连接成网状的电热丝。
11.如权利要求9或10所述的再生装置，其特征在于，所述加热元件和所述控制器均容纳在与所述表面相连接的支架上。
12.如权利要求6至11中任一项所述的再生装置，其特征在于，所述加热机构适合于将所述表面加热到低于要从该表面分离出来的所述物质的沸点的温度。
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