CN101920154A - 一种气体干燥工艺及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种气体干燥工艺及装置，主要解决了现有技术减压再生过程中将再生塔内气体直接排放污染环境或燃烧造成浪费、成本高的问题。本发明的气体干燥工艺包括吸附、再生、循环三个环节，在工作过程中不再向大气中排放任何气体，避免了对大气环境的污染和燃烧排放气体时造成的浪费，也无需增设回收排放气体的设备，减少了资金投入，且工艺简单、操作方便、省去排气降压及再生后升压的过程，降低了成本。

Description

一种气体干燥工艺及装置
技术领域
本发明涉及一种气体干燥工艺及装置。
背景技术
目前，吸附式天然气脱水装置通常采用双塔结构，其工作原理是：当一个塔进行脱水吸附工作时，另一个塔进行吸附剂再生。进行脱水吸附的塔，是利用塔内吸附剂对原料气中所含水分进行吸附，从而使原料气干燥；进行吸附剂再生的塔，一般是将用做再生气的天然气直接进入加热器加热到再生所需的温度后进入该塔，流经吸附剂床层，对吸附剂加热，并使吸附剂吸附的水分脱附，从而达到吸附剂再生的目的。
进行吸附剂再生的塔在工作时，会不断排出再生气，排出的再生气中含有大量的水蒸汽且具有较高的温度，含湿再生气中的水分必须分离。在闭式循环再生流程或者开放式再生流程中，工业上通常采用风冷或水冷的方法对再生气进行冷却，然后将凝结的水分及其它凝结液体分离。而目前对于压缩空气干燥，再生时排出的气体一般直接排放到大气中，对于可燃性气体则做为火炬气直接燃烧。
但该类方法存在以下缺点：
对于工艺气体、天然气、二氧化碳、一氧化碳、氢气及有毒有害气体，不能直接向大气中排放，否则将对大气造成危害，污染环境。
做为火炬气体直接进行燃烧时，造成了大量能源的浪费，增加了产品的成本。
如果对排放气体回收处理，则将增加设备和资金；排放气体的过程将引起罐内压力的降低，容易造成吸附剂粉化。
发明内容
本发明提供一种气体干燥工艺及装置，以解决现有技术减压再生过程中将再生塔内气体直接排放污染环境或燃烧造成浪费、成本高的问题。
本发明的技术解决方案如下：
该气体干燥工艺，包括以下步骤：
(1)吸附
(1.1)对原料气体内所含游离液体进行过滤分离；
(1.2)将经步骤(1.1)处理后所得的气体一部分气加压引入进行吸附工作的塔内吸附干燥；
(1.3)将经步骤(1.1)处理后所得的气体另一部分输送至步骤(2)再生；
(1.4)将经步骤(1.2)处理后所得气体进行过滤，分离气体中的固体粉尘颗粒；
(1.5)将经步骤(1.4)处理后所得气体一部分引入用气系统，另一部分引入步骤(2.5)；
(2)再生
(2.1)对经步骤(1.3)引入的气体进行加热，使温度升至吸附剂再生要求的温度；
(2.2)将经步骤(2.1)处理后所得气体引入进行再生的吸附剂中对吸附剂进行加热，将吸附剂内所吸附的水分解析，完成对吸附剂的脱水再生，同时形成高温再生含湿气；
(2.3)对经步骤(2.2)处理后高温再生含湿气进行冷却，使其所含水蒸汽冷凝；
(2.4)对经步骤(2.3)处理后所得物进行气液分离，得到的气体加压后进入(1.2)进行处理；得到的游离液体排出；
(2.5)当步骤(2.2)中加热温度达到预定的再生温度后，停止步骤(1.3)，同时停止步骤(2.1)中加热，将经步骤(1.5)处理所得的气体引入吸附剂中进行吹冷，吹冷达到预定的吸附床层温度，吹冷阶段结束，完成吸附剂再生；
(2.6)将在步骤(2.5)中进行吹冷的气体引入步骤(1.2)进行处理；
(3)切换
步骤(1)吸附与步骤(2)再生，按照吸附再生要求进行切换，循环吸附。
以上所述步骤(3)切换，切换是通过阀门切换；阀门切换是气动执行器控制切换或人工手动切换。
以上所述步骤(2.1)，对引入气体的加热是一级加热或二级加热。。
以上所述吸附剂可以是硅胶、铝胶或分子筛等。
该气体干燥装置，包括由干燥罐27、28构成的干燥器101，干燥器101的上、下端口分别与上管系102及下管系103连通，上管系102由并联的阀门1、2和并联的阀门3、4并联构成，阀门1、2的连接管20与设置于进气管21上的前置过滤器16连通；下管系103由并联的阀门5、6和并联的阀门7、8并联构成，阀门7、8的连接管29与设置于排气管22上的后置过滤器15通过连接管18连通，阀门3、4的连接管23与设置于连接管24上的冷却器13连通，连接管24上还设置有与连接管26连接的气液分离器14；前置过滤器16与连接管20之间设置有加压装置12和连接管25，连接管25的两端分别与前置过滤器16、加压装置12和连接管17连通；连接管17的另一端与加热器11和连接管19连通；加热器11另一端与阀门5、6的连接管30连接；连接管17上设有阀门10；连接管19上设置有阀门9，连接管19另一端与连接管18和连接管29连通。
以上所述的加压装置(12)可以是喷射器；前置过滤器(16)配置气液分离器或精密除油过滤器。
以上所述加热器(11)可以是一个加热器的一级加热或两个加热器的二级加热。
以上所述冷却器(13)可以是风冷冷却或水冷冷却。
以上所述加热器(11)可以是板翅式换热器、管翅式换热器或管壳式换热器。
以上所述气液分离器(14)可以是惯性分离过滤分离或惯性和过滤组合形成分离。
本发明的优点在于：
1、再生过程气体零排放
本发明所提供的气体干燥工艺及装置，在工作过程中不再向大气中排放任何气体，避免了对大气环境的污染和燃烧排放气体时造成的浪费。
2、降低成本
本发明所提供的气体干燥工艺及装置，无需增设回收排放气体的设备，减少了资金投入，且工艺简单、操作方便、省去排气降压及再生后升压的过程，降低了成本。
3、适用范围广
本发明所提供的气体干燥工艺及装置，适用于工艺气体、天然气、氢气、一氧化碳、二氧化碳等易燃易爆有毒有害气体的脱水干燥。
4、避免再生过程中吸附剂粉化。
本发明所提供的气体干燥工艺及装置，有效地避免了再生过程中吸附剂粉化。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
附图明细：1、2、3、4、5、6、7、8-、9、10-阀门；11-加热器；12-喷射器；13-冷却器；14-分离器；15-后置过滤器；16-前置过滤器；17、18、19、20、23、24、25、26、29、30-连接管；21-进气管；22-排气管；27、28-干燥罐；101-干燥器；102-上管系；103-下管系。
具体实施方式
本发明的气体干燥工艺如下：
(1)吸附
(1.1)对原料气体内所含游离液体进行过滤分离；
(1.2)将经步骤(1.1)处理后所得的气体一部分气加压引入进行吸附工作的塔内吸附干燥；吸附塔内的吸附剂可以是硅胶、铝胶或分子筛等；
(1.3)将经步骤(1.1)处理后所得的气体另一部分输送至步骤(2)再生；
(1.4)将经步骤(1.2)处理后所得气体进行过滤，分离气体中的固体粉尘颗粒；
(1.5)将经步骤(1.4)处理后所得气体一部分引入用气系统，另一部分引入步骤(2.5)；
(2)再生
(2.1)对经步骤(1.3)引入的气体进行加热，使温度升至吸附剂再生要求的温度，加热可以是一级加热或二级加热；
(2.2)将经步骤(2.1)处理后所得气体引入进行再生的吸附剂中对吸附剂进行加热，将吸附剂内所吸附的水分解析，完成对吸附剂的脱水再生，同时形成高温再生含湿气；
(2.3)对经步骤(2.2)处理后高温再生含湿气进行冷却，使其所含水蒸汽冷凝；
(2.4)对经步骤(2.3)处理后所得物进行气液分离，得到的气体加压后进入(1.2)进行处理；得到的游离液体排出；
(2.5)当步骤(2.2)中加热温度达到预定的再生温度后，停止步骤(1.3)，同时停止步骤(2.1)中加热，将经步骤(1.5)处理所得的气体引入吸附剂中进行吹冷，吹冷达到预定的吸附床层温度，吹冷阶段结束，完成吸附剂再生；
(2.6)将在步骤(2.5)中进行吹冷的气体引入步骤(1.2)进行处理；
(3)切换
步骤(1)吸附与步骤(2)再生，按照吸附再生要求进行切换，循环吸附。切换可以通过阀门切换，阀门切换可以是气动执行器控制切换或人工手动切换。
下面结合附图对本发明装置进行详述，如图1所示：
该气体干燥装置，包括由干燥罐27、干燥罐28构成的干燥器101，干燥器101的上、下端口分别与上管系102及下管系103连通，上管系102由并联的阀门1、阀门2和并联的阀门3、阀门4并联构成，阀门1、阀门2的连接管20与设置于进气管21上的前置过滤器16连通；下管系103由并联的阀门5、阀门6和并联的阀门7、阀门8并联构成，阀门7、阀门8的连接管29与设置于排气管22上的后置过滤器1)通过连接管18连通，阀门3、阀门4的连接管23与设置于连接管24上的冷却器13连通，连接管24上还设置有与连接管26连接的气液分离器14；前置过滤器16与连接管20之间设置有加压装置12和连接管25，连接管25的两端分别与前置过滤器16、加压装置12和连接管17连通；连接管17的另一端与加热器11和连接管19连通；加热器11另一端与阀门5、阀门6的连接管30连接；连接管17上设有阀门10；连接管19上设置有阀门9，连接管19另一端与连接管18和连接管29连通。
干燥罐27和干燥罐28内充满吸附剂，常用吸附剂有硅胶、铝胶或分子筛等，干燥罐27和干燥罐28可以采用单片机控制或PLC控制，可配压力传感器、温度传感器等元件。阀门可以手动切换或安装气动执行器控制切换。
当干燥罐27进行吸附工作时，干燥罐28进行再生，两罐的吸附和再生过程定时切换，交替进行，切换过程气动控制或手动切换。
吸附工作：含湿气体由进气管21进入前置过滤器16，分离气体中的游离水分后，依次经过连接管25，喷射器12、连接管20和阀门1进入干燥罐27的顶部，自上而下穿过吸附剂床层，气体中的水分被吸附，干燥气体由干燥罐的底部排出，经阀门7、连接管18进入后置过滤器15，除去气体中的粉尘颗粒后，进入排气管22被送往用气点。干燥罐27进行吸附工作时，阀门2、3、5、8处于关闭状态。
当干燥罐27进行吸附工作时，干燥罐28则在进行再生，再生过程由再生加热阶段和吹冷阶段组成。在再生加热阶段，由连接管25处引出部分原料气，经连接管17和阀门10进入加热器11，在加热升温后，经连接管30、阀门6进入干燥罐28的底部，热气流由下至上穿过吸附剂床层，对吸附剂加热，并带走解析出来的水蒸气，由罐顶部排出，再经阀门4、连接管23进入冷却器13，气体被冷却后，经分离器14分离掉气体中的冷凝水分，再经连接管26进入喷射器12，与由连接管25来的气流汇合进入干燥罐27。加热温度达到预定的再生温度后，加热器11停止工作。同时，阀门9开启，而阀门10关闭，此时，由连接管18来的部分干燥气体，依次经过连接管19、阀门9、加热器11、连接管30、阀门6进入再生罐对吸附剂进行吹冷。吹冷气体由罐顶排出后，依次经过阀门4、连接管23、冷却器13、分离器14、连接管26进入喷射器12与来自连接管25的气流汇合进入干燥罐27，吹冷达到预定的吸附床层温度，吹冷阶段结束，干燥罐28再生完成。干燥罐27和干燥罐28通过阀门进行切换，干燥罐27进行再生时，干燥罐28进行吸附。
气体干燥工艺中，再生加热过程以原料气体作为加热气体，而在吹冷阶段以干燥后的成品气作为吹冷气，从而节省了成品干燥气，增加了成品气的输出量，再生气返回吸附补充，实现“零排放”。
本发明的前置过滤器16可根据被干燥气体的气质情况增加一级气液分离器或精密过滤器，即按“气液分离器+前置过滤器+精密过滤器”的方式配置；加热器11可采用一个加热器的一级加热或两个加热器的两级加热；冷却器13采用风冷或水冷，换热器可采用板翅式、管翅式或管壳式；分离器14可采用惯性分离，过滤分离或惯性和过滤组合的形式分离。

Claims (10)

1.一种气体干燥工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)吸附
(1.1)对原料气体内所含游离液体进行过滤分离；
(1.2)将经步骤(1.1)处理后所得的气体一部分气加压引入进行吸附工作的塔内吸附干燥；
(1.3)将经步骤(1.1)处理后所得的气体另一部分输送至步骤(2)再生；
(1.4)将经步骤(1.2)处理后所得气体进行过滤，分离气体中的固体粉尘颗粒；
(1.5)将经步骤(1.4)处理后所得气体一部分引入用气系统，另一部分引入步骤(2.5)；
(2)再生
(2.1)对经步骤(1.3)引入的气体进行加热，使温度升至吸附剂再生要求的温度；
(2.2)将经步骤(2.1)处理后所得气体引入进行再生的吸附剂中对吸附剂进行加热，将吸附剂内所吸附的水分解析，完成对吸附剂的脱水再生，同时形成高温再生含湿气；
(2.3)对经步骤(2.2)处理后高温再生含湿气进行冷却，使其所含水蒸汽冷凝；
(2.4)对经步骤(2.3)处理后所得物进行气液分离，得到的气体加压后进入(1.2)进行处理；得到的游离液体排出；
(2.5)当步骤(2.2)中加热温度达到预定的再生温度后，停止步骤(1.3)，同时停止步骤(2.1)中加热，将经步骤(1.5)处理所得的气体引入吸附剂中进行吹冷，吹冷达到预定的吸附床层温度，吹冷阶段结束，完成吸附剂再生；
(2.6)将在步骤(2.5)中进行吹冷的气体引入步骤(1.2)进行处理；
(3)切换
步骤(1)吸附与步骤(2)再生，按照吸附要求进行切换，循环吸附。
2.根据权利要求1所述气体干燥工艺，其特征在于：所述步骤(3)切换，所述切换是通过阀门切换；所述阀门切换是气动执行器控制切换或人工手动切换。
3.根据权利要求1或2所述气体干燥工艺，其特征在于：所述步骤(2.1)，对引入气体的加热是一级加热或二级加热。
4.根据权利要求3所述气体干燥工艺，其特征在于：所述吸附剂是硅胶、铝胶或分子筛。
5.一种气体干燥装置，包括由干燥罐(27)、(28)构成的干燥器(101)，所述干燥器(101)的上、下端口分别与上管系(102)及下管系(103)连通，所述上管系(102)由并联的阀门(1)、(2)和并联的阀门(3)、(4)并联构成，所述阀门(1)、(2)的连接管(20)与设置于进气管(21)上的前置过滤器(16)连通；所述下管系(103)由并联的阀门(5)、(6)和并联的阀门(7)、(8)并联构成，所述阀门(7)、(8)的连接管(29)与设置于排气管(22)上的后置过滤器(15)通过连接管(18)连通，其特征在于：所述阀门(3)、(4)的连接管(23)与设置于连接管(24)上的冷却器(13)连通，所述连接管(24)上还设置有与连接管(26)连接的气液分离器(14)；所述前置过滤器(16)与连接管(20)之间设置有加压装置(12)和连接管(25)，连接管(25)的两端分别与前置过滤器(16)、加压装置(12)和连接管(17)连通；所述连接管(17)的另一端与加热器(11)和连接管(19)连通；所述加热器(11)另一端与阀门(5)、(6)的连接管(30)连接；所述连接管(17)上设有阀门(10)；所述连接管(19)上设置有阀门(9)，连接管(19)另一端与连接管(18)和连接管(29)连通。
6.根据权利要求5所述气体干燥装置，其特征在于：：所述的加压装置(12)是喷射器；所述前置过滤器(16)配置气液分离器或精密除油过滤器。
7.根据权利要求5或6所述气体干燥装置，其特征在于：所述加热器(11)是一个加热器的一级加热或两个加热器的二级加热。
8.根据权利要求7所述气体干燥装置，其特征在于：所述冷却器(13)是风冷冷却或水冷冷却。
9.根据权利要求8所述气体干燥装置，其特征在于：所述加热器(11)是板翅式换热器、管翅式换热器或管壳式换热器。
10.根据权利要求9所述气体干燥装置，其特征在于：所述气液分离器(14)是惯性分离过滤分离或惯性和过滤组合形成分离。
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