CN101829478A - 无公害气体干燥剂及干燥方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种除湿效率高、溶解速度慢、溶解后无污染，可直接溶于水排至环境中的无公害气体干燥剂及干燥方法，湿空气从位于干燥机容器底部中心的入口进入，经过分流板的均匀分流，使其压缩空气在塔内均匀分布向上流动，与潮吸剂层充分接触；湿空气先与反应区的潮吸剂层接触，潮吸剂将湿空气中的大量的水分吸收，使潮吸剂产生化学反应；随后进入潮吸剂层的干燥区，潮吸剂进一步干燥湿空气，使其露点达到要求露点；最后通过潮吸剂的预备区，被充分干燥后的压缩空气从容器上端的空气出口排出。解决了目前干燥机结构复杂、能耗大、对环境有污染的缺陷，具有性能稳定、低能耗、低成本、无污染、工作环境要求低优点。

Description

无公害气体干燥剂及干燥方法

技术领域

本发明涉及一种除湿效率高、溶解速度慢、溶解后无污染，可直接溶于水排至环境中的无公害气体干燥剂及干燥方法，主要用于无动力潮吸式空气干燥机的空气干燥，属干燥剂制造领域。

背景技术

硅胶吸附剂是一种坚硬、无定形链状和网状结构的硅酸聚合物颗粒，分子式为SiO2.nH2O，为一种亲水性的极性吸附剂。它是用硫酸处理硅酸钠的水溶液，生成凝胶，并将其水洗除去硫酸钠后经干燥，便得到玻璃状的硅胶，它主要用于干燥、气体混合物及石油组分的分离等。工业上用的硅胶分成粗孔和细孔两种。粗孔硅胶在相对湿度饱和的条件下，吸附量可达吸附剂重量的80％以上，而在低湿度条件下，吸附量大大低于细孔硅胶。

活性氧化铝吸附剂是由铝的水合物加热脱水制成，它的性质取决于最初氢氧化物的结构状态，一般都不是纯粹的Al₂O₃，而是部分水合无定形的多孔结构物质，其中不仅有无定形的凝胶，还有氢氧化物的晶体。由于它的毛细孔通道表面具有较高的活性，故又称活性氧化铝。它对水有较强的亲和力，是一种对微量水深度干燥用的吸附剂。在一定操作条件下，它的干燥深度可达露点-70℃以下。

活性炭吸附剂是将木炭、果壳、煤等含碳原料经炭化、活化后制成的。活化方法可分为两大类，即药剂活化法和气体活化法。药剂活化法就是在原料里加入氯化锌、硫化钾等化学药品，在非活性气氛中加热进行炭化和活化。气体活化法是把活性炭原料在非活性气氛中加热，通常在700℃以下除去挥发组分以后，通入水蒸气、二氧化碳、烟道气、空气等，并在700-1200℃温度范围内进行反应使其活化。活性炭含有很多毛细孔构造所以具有优异的吸附能力。因而它用途遍及水处理、脱色、气体吸附等各个方面。

上述吸附剂的不足之处：均无法直接溶于水排出，或多或少地造成环境污染。

目前，市场干燥机以工作原理的不同分成两种：冷冻式干燥机和吸附式干燥机。1、冷干机的工作原理是：根据冷冻除湿原理，将含有大量饱和水蒸汽的压缩空气进行强制降温，由于压缩空气中水蒸气的量是由压缩空气的温度决定的：在保持压缩空气压力基本不变的情况下，降低压缩空气的温度，从而使压缩空气中的大量水蒸汽处于过饱和状态，在过饱和状态下水蒸汽凝结成液态的水滴，并夹带尘埃，经汽水分离设备，将水分和尘埃分离出来并通过自动排水器排出，从而获得干燥的压缩空气。经冷干机处理后的空气压力露点可达到2-10℃。冷干机设备集电容为一体，其换热器采用壳管式换热器，壳体为碳钢，与湿空气长期接触，产生铁锈，影响出口成品空气的品质，其排放的冷凝水中含有油、铁锈，对环境来说是一种污染。其不足之处：一是冷干机包括了一个循环的制冷系统，包括冷媒压缩机、冷凝器，其制冷介质为氟利昂，一旦泄漏将破坏、污染环境；二是冷干机和吸干机设备都是集电容为一体，结构比较复杂，工作场地有所要求，只能安装在室内，无法安装在室外，运行时，必须有专人管理，设备维修也比较复杂，电能消耗高，设备维修也比较复杂；三是处理过后的成品气的压力露点受进口压力、进口温度、环境温度的影响比较大，即性能不够稳定。2、吸附式干燥机的工作原理是：利用吸附剂对压缩空气的水蒸汽的亲和力，将水分吸附在吸附剂的空穴中，从而达到干燥压缩空气的目的，当吸附剂工作了一定时间后，吸附剂将达到饱和吸附平衡，需要用接近常压的高度干燥的成品气对其再生，以恢复它的吸附能力。吸干机由两只交替使用的吸附筒，一套控制系统组成，一只吸附筒吸附干燥压缩空气，另一只再生吸附筒吸附剂。经过吸干机的压缩空气压力露点可达到-40℃。其不足之处：一是吸干机设备也是集电容为一体的，平时运行须专人管理，因吸附剂须再生处理，将消耗10％左右的成品气，对设备的长期运行，比较耗能；二是吸附剂到一定工作年限时，须全部更换，更换下来的吸附剂毫无利用价值，将对环境产生化学污染；三是设备出现故障时，须专业人员到现场处理，维护费用比较大；四是设备成品气的压力露点受进口压力、进口温度的影响比较大，性能不够稳定。

发明内容

本发明的目的之一，避免背景技术中的不足之处，设计一种无毒、无腐蚀、不燃节、节能环保、使用方便、除湿效率高、溶解速度慢、排液无污染的无公害气体干燥剂及制备方法。

本发明的目的之二，避免背景技术中的不足之处，设计一种全新原理的干燥机——无动力潮吸式干燥机，它利用潮吸剂对压缩空气水分的亲和力，吸收水分，从而自身缓慢溶解的原理。潮吸剂吸收水分的效果与工作的温度、压力关系不大，性能比较稳定，潮吸剂吸收水分后溶解后变为的冷凝水和固体小颗粒对环境不会有任何污染。利用这个全新的原理设计的无动力潮吸式干燥机，其处理后的空气压力露点可达到年平均压力露点6-8℃(冬季压力露点-3℃)。设备的结构简单，采用单塔式结构，无其他易损件、运动件，在设备制作过程，工序比较简单，所耗的人力、物力相对小，即相应的成本比较低；在平时运行时，无须外界动力，操作简单，不需要专人管设备理，基本不需要维修，除因内部潮吸剂会慢慢溶解，所以需要对潮吸剂每年两次的补充。设备在运输方面也没有特殊的要求，不像冷干机、吸干机因集电容为一体，对运输要求比较严格。无动力潮吸干燥机对现场安装的坏境无要求，范围更广，室内、室外、野外、防爆防尘、零下20℃的环境都可以正常使用，这是冷干机、吸干机所无法做到的。

本发明的设计方案之一，为了实现上述设计目的之一，本申请所设计的吸附剂是专为无动力潮吸式空气干燥机，其合成物内的物质完全无毒性并能全部溶解。只有使用于被制成为适当大小的潮吸式空气干燥机时才会维持空气线内的相对湿度55％，并充分的除湿。潮吸剂的颗粒大小，太大会使颗粒间的间隙过大，使得空气直接从间隙中走，与潮吸剂的接触面不够，抗压能力降低；太小会使颗粒间的间隙过小，使空气阻力加大，潮吸能力降低。本申请研制一种以盐类成份为主体的吸附剂，该吸附剂具有一定机械强度，临界相对湿度固定，经干燥后气体的相对湿度能够满足后续流程要求。

本申请通过大量的实验分析，确定以碱氯盐为主，其中以Na⁺、K⁺、Ca⁺、Sr⁺、Mg⁺金属离子为主，另外以Si、Se、P、S为辅复合而成的潮吸剂，利用离子化的方式及固体状态解决了腐蚀问题和粉尘问题。

技术方案1：无公害气体干燥剂由重量百分比为82-90％的NaCL、6-12％的KCL、2.5-4.5％的MgCL₂、1.0-2.0％的CaCL₂构成。

本发明的设计方案之二，为了实现上述设计目的之二，本发明设计了一种全新原理的干燥机——无动力潮吸式干燥机。潮吸剂吸收水分的效果与工作的温度、压力关系不大，性能比较稳定，潮吸剂吸收水分后溶解后变为的冷凝水和固体小颗粒对环境不会有任何污染。设备的结构简单，采用单塔式结构，无其他易损件、运动件，在设备制作过程，工序比较简单，所耗的人力、物力相对小，即相应的成本比较低；在平时运行时，无须外界动力，操作简单，不需要专人管设备理，基本不需要维修，除因内部潮吸剂会慢慢溶解，所以需要对潮吸剂每年两次的补充即可，一般的工人都可以操作。无动力潮吸干燥机对现场安装的坏境无要求，范围更广，室内、室外、野外、防爆防尘、零下20℃的环境都可以正常使用。

技术方案2：无动力潮吸干燥机，容器筒体底部中心开有入口、上部设有被干燥的压缩空气出口，分流板位于容器筒体内，使其压缩空气在塔内均匀分布向上流动，与位于分流板上的潮吸剂层充分接触，潮吸剂将湿空气中的水分吸收，从而自身缓慢溶解，被干燥的压缩空气从容器筒体上端的空气出口排出，潮吸剂自身缓慢溶解后产生的冷凝水和固体小颗粒等溶解物因为重力分离并掉落或下沉，落入容器简体的底部，经过容器筒体底部的排污口排出塔体，其溶解物对环境不会有任何污染。

本发明针对目前市场上的干燥机对工作场所的局限性、设备运行费用高、维修复杂、对环境有污染等缺点，研发的无动力潮吸式干燥机，其设备的干燥效果与进口温度、压力关系不大，性能比较稳定，其处理后的空气压力露点可达到年平均压力露点6-8℃(冬季压力露点-3℃)。工艺配置如附图所示：由空压机、储气罐、后部冷却器、空气过滤器(前置)、无动力潮吸干燥机、空气过滤器(后置)。

本发明设计的湿空气从位于容器底部中心的入口进入，经过分流板的均匀分流，使其压缩空气在塔内均匀分布向上流动，与潮吸剂层充分接触，潮吸剂将湿空气中的水分吸收，从而自身缓慢溶解，被干燥的压缩空气从容器上端的空气出口排出。潮吸剂自身缓慢溶解后产生的冷凝水和固体小颗粒等溶解物因为重力分离并掉落或下沉，落入容器的底部，经过排污口排出塔体，溶解物对环境不会有任何污染。分流板的具体结构如附图所示：干燥机要达到露点要求就必须使湿空气与潮吸剂充分接触，采用分流板就使湿空气在塔内纵向方向，流量均匀的分布，让塔内的潮吸剂均匀的吸收水分，保证其空气出口压力露点。保证出口空气的压力露点效果，就必须有足够的潮吸剂层，本项目中在潮吸剂的填装结构方面，把潮吸剂层分为三个区域：反应区、干燥区、预备区，使设备有足够的潮吸剂吸收湿空气中的水分。在反应区，主要吸收湿空气中的大量水分，使潮吸剂产生化学反应；在干燥区，潮吸剂进一步干燥湿空气，使其露点达到要求露点；预备区，是干燥机对潮吸剂的一个预备，在筒体设计上，设计了一个视镜，位置就是预备区与干燥区的界限偏上点，当在设备使用过程中，发现潮吸剂层低于视镜的位置时，就是提醒用户需补充潮吸剂。这一装置，充分的保证了压缩空气的品质。

技术方案3：一种由无公害气体干燥剂构成的干燥机的干燥方法，湿空气从位于干燥机容器底部中心的入口进入，经过分流板的均匀分流，使其压缩空气在塔内均匀分布向上流动，与潮吸剂层充分接触；湿空气先与反应区的潮吸剂层接触，潮吸剂将湿空气中的大量的水分吸收，使潮吸剂产生化学反应；随后进入潮吸剂层的干燥区，潮吸剂进一步干燥湿空气，使其露点达到要求露点；最后通过潮吸剂的预备区，被充分干燥后的压缩空气从容器上端的空气出口排出。

本发明与背景技术相比，一是无动力潮吸式干燥机，解决了目前干燥机结构复杂、能耗大、对环境有污染的缺陷，具有性能稳定、低能耗、低成本、无污染、工作环境要求低优点；二是无动力潮吸式干燥机内部填充的是新研制的潮吸剂，是一种环保产品，潮吸剂通过吸收湿空气中的水分来达到干燥压缩空气的目的，同时潮吸剂自身缓慢溶解成冷凝水和固体小颗粒，溶解物直接排出对环境不会有任何污染，达到环保的目的；三是采用单塔式结构，内部装潮吸剂，压缩空气采用下进上出，无控制零部件，运行无需专人操作，故障率几乎为零，不仅制作、运输、平常维护简单，耗能低，而且无动力潮吸干燥机对现场安装的坏境无要求，范围更广，室内、室外、野外、防爆防尘、零下20℃的环境都可以正常使用；四是塔内采用分流板，是压缩空气的在塔内均匀分流，使其和潮吸剂充分接触；五是潮吸剂层的分布采用3个分布层：反应区、干燥区、预备区，达到干燥设备有充分的潮吸剂来干燥压缩空气，保证其性能。

附图说明

图1是无动力潮吸干燥系统的结构示意图。

图2是无动力潮吸干燥机的结构示意图。

图3是分流板的结构示意图。

具体实施方式

实施例1：一种无公害气体干燥剂由重量百分比为82-90％的NaCL、6-12％的KCL、2.5-4.5％的MgCL₂、1.0-2.0％的CaCL₂构成，其82-90％是指82％、83％、84％、……88％、89％、90％，单位系整数变化且包括小数；6-12％是指6％、7％、8％、……9％、10％，单位系整数变化且包括小数；2.5-4.5％是指2.5％、2.6％、2.5％、……4.4％、4.5％，单位系小数变化；1-2％是指1.0％、1.1％、……1.9％、2.0％，单位系小数变化。

实施例2：在实施例1的基础上，当所述NaCL为85.5％，KCL为9％，MgCL₂为3.8％、CaCl₂为1.7％时，构成本申请的最佳实施例。

实施例3：参照附图1-3。一种由无公害气体干燥剂构成的干燥机的干燥方法，湿空气从位于干燥机5容器底部中心的入口7进入，经过分流板8的均匀分流，使其压缩空气在塔内均匀分布向上流动，与潮吸剂层充分接触；湿空气先与反应区的潮吸剂层接触，潮吸剂将湿空气中的大量的水分吸收，使潮吸剂产生化学反应；随后进入潮吸剂层的干燥区，潮吸剂进一步干燥湿空气，使其露点达到要求露点；最后通过潮吸剂的预备区，被充分干燥后的压缩空气从容器上端的空气出口9排出。也就是说，来自压缩机1的湿热空气进入储气罐2，保证其后续工艺供气的压力、流量稳定；然后首先经过后部冷却器3，冷却湿热空气，使其的温度低至36℃-40℃，至前置空气过滤器4，滤去气体夹带的微尘、油份其它杂质，同时滤去存在于压缩空气中液态水，以保护后续无动力潮吸式干燥机5中的潮吸剂，随后进入无动力潮吸式干燥机，进行潮吸干燥，达到年平均压力露点6℃-8℃(冬季压力露点-2℃---4℃)，干燥空气从干燥机5出来经过后置空气过滤器滤6去从干燥机带出可能存在的微尘，从而保证为后续工艺提供干燥、无油、无尘的干净空气。

实施例4：参照附图2。无动力潮吸干燥机，容器筒体底部中心开有入口6、上部设有被干燥的压缩空气出口7，分流板位8于容器筒体内，使其压缩空气在塔内均匀分布向上流动，与位于分流板8上的潮吸剂层充分接触，由于分流板开有一圈以上的间断分流槽且内外圈之间的间断分流槽的间断点错位分布，因此潮吸剂将湿空气中的水分吸收，从而自身缓慢溶解，被干燥的压缩空气从容器筒体上端的空气出口9排出，潮吸剂自身缓慢溶解后产生的冷凝水和固体小颗粒等溶解物因为重力分离并掉落或下沉，落入容器筒体的底部，经过容器筒体底部的排污口排出塔体，其溶解物对环境不会有任何污染。

实施例5：在实施例4的基础上，容器筒体的预备区与干燥区的界限偏上部，设计了一个视镜，当在设备使用过程中，发现潮吸剂层低于视镜的位置时，就是提醒用户需补充潮吸剂。

需要理解到的是：上述实施例虽然对本发明作了比较详细的文字描述，但是这些文字描述，只是对本发明设计思路的简单文字描述，而不是对发明设计思路的限制，任何不超出本发明设计思路的组合、增加或修改，均落入本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种无公害气体干燥剂，其特征是由重量百分比为82-90％的NaCL、6-12％的KCL、2.5-4.5％的MgCL₂、1.0-2.0％的CaCL₂构成。

2.根据权利要求1所述的无公害气体干燥剂，其特征是：所述NaCL为85.5％，KCL为9％，MgCL₂为3.8％、CaCl₂为1.7％。

3.一种由无公害气体干燥剂构成的干燥机的干燥方法，其特征是：湿空气从位于干燥机容器底部中心的入口进入，经过分流板的均匀分流，使其压缩空气在塔内均匀分布向上流动，与潮吸剂层充分接触；湿空气先与反应区的潮吸剂层接触，潮吸剂将湿空气中的大量的水分吸收，使潮吸剂产生化学反应；随后进入潮吸剂层的干燥区，潮吸剂进一步干燥湿空气，使其露点达到要求露点；最后通过潮吸剂的预备区，被充分干燥后的压缩空气从容器上端的空气出口排出。

4.根据权利要求3所述的由无公害气体干燥剂构成的干燥机的干燥方法，其特征是：来自压缩机的湿热空气进入储气罐，保证其后续工艺供气的压力、流量稳定；然后首先经过后部冷却器，冷却湿热空气，使其的温度低至36℃-40℃，至前置空气过滤器，滤去气体夹带的微尘、油份其它杂质，同时滤去存在于压缩空气中液态水，以保护后续无动力潮吸式干燥机中的潮吸剂，随后进入无动力潮吸式干燥机，进行潮吸干燥，达到年平均压力露点6℃-8℃(冬季压力露点-2℃---4℃)，干燥空气从干燥机出来经过后置空气过滤器滤去从干燥机带出可能存在的微尘，从而保证为后续工艺提供干燥、无油、无尘的干净空气。

5.一种无动力潮吸干燥机，其特征是：容器筒体底部中心开有入口、上部设有被干燥的压缩空气出口，分流板位于容器筒体内，使其压缩空气在塔内均匀分布向上流动，与位于分流板上的潮吸剂层充分接触，潮吸剂将湿空气中的水分吸收，从而自身缓慢溶解，被干燥的压缩空气从容器筒体上端的空气出口排出，潮吸剂自身缓慢溶解后产生的冷凝水和固体小颗粒等溶解物因为重力分离并掉落或下沉，落入容器筒体的底部，经过容器筒体底部的排污口排出塔体，其溶解物对环境不会有任何污染。

6.根据权利要求5所述的无动力潮吸干燥机，其特征是：容器筒体的预备区与干燥区的界限偏上部，设计了一个视镜，当在设备使用过程中，发现潮吸剂层低于视镜的位置时，就是提醒用户需补充潮吸剂。

7.根据权利要求5所述的无动力潮吸干燥机，其特征是：分流板开有一圈以上的间断分流槽。

8.根据权利要求7所述的无动力潮吸干燥机，其特征是：内外圈之间的间断分流槽的间断点错位分布。

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