CN1027737C - 干燥气体的方法与设备 - Google Patents

Abstract

双塔气体干燥的方法与设备，其双塔交替地接受将要被干燥的饱和潮湿空气，然后接受干燥空气来再生吸收了饱和空气水分的干燥剂，它设有放泄阀，用来释放再生干燥剂用过的空气至大气中，还有放泄阀控制装置，使放泄阀在再生期间交替地打开和关闭，使正在被再生的塔在再生期间交替地加压和减压，使通过放泄阀释放掉的空气量受到限制，又不使干燥空气的露点上升。

Description

本发明涉及一种干燥气体的方法与设备，特别是涉及一种双塔气体干燥的方法与设备。

气体中水分的存在，导致许多生产过程和操作 过程发生困难。温度稍微降低，在管道和容器内产生凝结水，导致腐蚀、生锈、冰塞、污垢等，会损坏仪器和控制仪，还会造成气路的堵塞，产生太大的压力降，加长停机时间和减少器材的使用寿命。同样地，在化工、食品和金属加工工业，在空气和气体中的水分，产生不受欢迎的氧化。人们已领会到，在机器人领域要求非常干燥的空气，用于其气动系统的操作。

为了制取非常干燥的空气，即其露点等于或低于-40°F，必须使用吸附干燥系统。典型的是，吸附干燥是由装有干燥剂的双塔所执行。双塔吸附方法的基本原理是，当一个塔接受潮湿的空气进行干燥时，另一个塔由干燥空气通过塔内将其干燥剂进行再生。过去，这再生过程是这样完成的，是借助于从处于干燥循环的塔流出的干燥气体取出部分，将这一部分空气吹过另一个塔，从塔内的干燥剂吸收水分，使干燥剂再生。典型地，15%的从处于干燥循环的塔流出的干燥气体，被用来再生另一个塔。这方法有明显的缺点，有15%的干燥空气流脱离其最终用途，以便用于将双塔之一进行再生。

因此，希望有一种系统，能减少使双塔再生所需的干燥空气量，希望大大小于15%。

一个双塔气体干燥设备，其双塔交替地接受被干燥的潮湿饱和空气，然后接受干燥空气来再生原先从饱和空气吸附水分的干燥剂，它包括有用于每个塔的进气阀，以便受压的饱和空气通入塔内，还有控制装置，交替地打开和关闭进气阀，以便只有一个塔在干燥循环期间接受饱和空气。

根据本发明的另一特点，该设备包括有用于每个塔的再生阀，以便再生循环期间将干燥空气通入塔内，致使干燥空气从干燥剂吸收水分，而再生干燥剂。该设备也包括有交替地打开和关闭再生阀的装置，致使只有一个塔在再生循环期间接受干燥空气。

根据本发明的另一个特点，每个塔包括有放泄阀，用于将干燥剂再生用过的空气释放到大气中，还有控制装置，在再生期间交替地打开和关闭放泄阀，致使再生的塔在再生期间交替地加压和减压，致使通过上述放泄阀释放空气的数量受到限制。

本发明的气体干燥设备提供了一个系统，用于限制塔的再生所需空气的数量，这样来保证有更大百分比的空气流出干燥塔，被用于工厂的操作。

说明书的附图，描述了本发明的最佳实施例。其中：

图1是根据本发明的气体干燥设备的正视图;

图2是显示凸轮开关控制图1中设备的各种阀时的操作程序图;

图3是图1中设备的平面图。

虽然对本发明的最佳实施例作了特别的图示和介绍，应认识到对本专业人员可作出形式和细节的改变，而不脱离本发明的精神和范围。

如图1中所示，气体干燥设备包括一对塔12和塔14。这两个塔中装有干燥剂，例如氯化钙包覆的活性氧化铝。双塔系统允许双塔中一个被用来干燥空气，同时另一个塔中的干燥剂进行再生。

每个塔分别有进气阀16和18。当阀打开时，允许饱和空气通过进口20进入系统，向上地穿过塔和塔内的干燥剂，使干燥剂从空气中吸收水分。

阀16和18的打开和关闭，及系统中其它阀的打开和关闭，是由控制箱22内的凸轮型时间开关所控制的。当凸轮旋转至到位和脱位时，开关被断开和接通，导致电磁阀打开和关闭系统内的各种阀。由凸轮控制各阀和它们打开和关闭的定时，见图2所示，并在随后详细介绍。阀的操作程序，也可以由电子或气动定时装置完成，而不用这里介绍的机械装置。

当干燥空气流出塔12的上部分时，它流过导管24和打开单向阀26，致使干燥空气能流到和流过出口28。同样，当塔14处于干燥循环，干燥空气流出塔14的顶部，流过导管30，打开单向阀32并流出出口28。

到达出口28的干燥空气的一部分，借助于一个放泄调节阀（图中未示），通过导管34被分流。流过导管34的干燥空气的数量被仪表36监视，并且放泄调节阀被调节至使被分流的干燥空气是所需要的量。一旦被分流进入导管34，干燥空气流过管接头38内的节流孔，并从那里流过再生阀40或者42。再生阀40和42都是单向阀，只允许按从管接头38分别向导管44和46的方向流过。这样，如果塔12处于干燥循环，并提供加压干燥空气至导管24，这压力将存在于导管44内，而单向阀40受力处于关闭位置，不允许从导管44向着管接头38流通。另一方面，由于塔12处于 干燥循环，塔14将处于再生循环。这样，单向阀42不受从导管46来的任何压力，而在导管34和管接头38内的压力将打开再生阀42，允许干燥气体从管接头38流入导管46。由于在单向阀32左侧的压力大于在右侧的压力，在导管46内的干燥空气将流过导管30，并且向下地流过塔14，这样来再生在塔14内的干燥剂。每个塔还分别设有放泄阀48和50。当放泄阀打开时，再生用过的空气通过消声开口52和54流出。

气体干燥设备10还设有增压阀56，该阀打开时，将经过导管58提供加压干燥空气至管接头38，并从那里通向处于其再生循环末期的一个塔内。增压阀56被打开，在一个塔进入干燥循环之前，往塔内供应加压干燥空气，致使在它处于其干燥循环的起始时，加压饱和空气往塔底部的通入，不会扰乱干燥塔内的干燥剂。

在叙述气体干燥设备10的操作时，我们假定塔12最初是处于干燥状态而塔14最初是处于再生状态。参阅图2，显示了控制进气阀和放泄阀打开和关闭的各种凸轮开关的操作程序。在图2中，“1TC”表示第一凸轮时间开关，它作用于进气阀16和18。“2TC”表示第二凸轮时间开关，它控制放泄阀48，而“3TC”涉及第三凸轮时间开关，它控制放泄阀50，“4TC”表示第四凸轮时间开关，它作用于增压阀56。在图2中，阴影区标志开关触头接通，而光亮区标志开关触头断开。

典型的干燥和再生循环是十分钟，那么，在图2中的50%线，将表示总循环中五分钟的标志。在五分钟标志处，过程变换，即塔12从干燥状态开始改变为再生状态，而塔14从再生状态转变为干燥状态。

操作中，塔12处于干燥状态时，第一凸轮时间开关“1TC”，打开阀16和关闭18，使饱和空气通过进气口20穿过阀16，至塔12的底部以进入系统。应注意的是，当阀16被第一凸轮时间开关打开时，放泄阀48被第三凸轮时间开关“3TC”所关闭。这样，全部流过阀16的空气被压入塔12的底部。进入进气口20的空气处于约为100psig的压力，和处于约为100°F的温度。当空气向上流过塔12，干燥剂从饱和空气吸收了水分，并引导加压干燥空气进入导管24，而该干燥空气具有约-40°F的露点。

在导管24内的加压干燥空气将打开单向阀26，并通过导管44作用在单向阀40上，使之处于关闭位置。当干燥空气流过出口28，有一部分干燥空气被分流进入导管34，又流过管接头38打开单向阀42。然后，干燥空气流过导管46和导管30，向下流过塔14。在这再生循环期间，第二凸轮时间开关“2TC”交替地断开和接通，使放泄阀50脉动，即交替地打开和关闭。在现有技术的干燥系统中放泄阀50，在整个再生循环保持打开。这样，全部分流进入被再生的塔的空气连续不变地被排到大气中。

借助于放泄阀50交替地打开和关闭，塔14交替地加压和减压，这样可允许干燥空气以较少的放泄流量流过塔14，而更快地吸收水分。由放泄阀50打开和关闭引起的脉动流动，也减少了干燥空气释放至大气中的数量，从而大大地减少了需用于再生塔内干燥剂的干燥空气量。现有的再生方法要用15%的由干燥塔产生的干燥空气，而本系统只需要用大约5%的干燥塔产生的干燥空气。

如图2中所显示，在每个塔由再生循环转变成为干燥循环前的一瞬间，第四凸轮时间开关开启阀56，允许一部分按正常从出口28流出的干燥空气，流入正从再生循环转变为干燥循环的塔内。在这些动作发生的同时，用于该塔的相应放泄阀被关闭，使塔增压。这发生在该塔相应的进气阀打开前的一瞬间，保证该塔处于与进入塔底部的饱和空气的压力相似的压力，使干燥剂不被突然冲入的充满水分的空气所扰乱。

虽然上述介绍只限于无加热型双塔气体干燥器，本发明人已考虑到相似的设备可用于加热型气体干燥器。

实施本发明的各种实施方案已被包括在后面提出的权利要求的范围内，该权利要求具体指出和明确要求了属于本发明的主题内容。

Claims (7)

1、一种在设备内干燥气体的方法，该设备具有至少两个装有干燥剂的塔，它们在干燥阶段期间交替地接受将被干燥的饱和潮湿空气，随后在再生阶段期间接受干燥空气来再生先前在干燥阶段期间从饱和空气吸收水分的干燥剂，上述方法包括有：

引导饱和空气进入其中一个处于其干燥阶段的塔内，并使上述饱和空气穿过上述干燥剂，使干燥的空气流出塔外；

引导一部分上述干燥空气从上述一个塔进入上述塔的另一个处于再生阶段的塔内，并使上述干燥空气穿过在其干燥阶段已吸收了水分的干燥剂，使上述干燥空气从该干燥剂中吸收水分，和使该干燥剂再生；

交替地对上述另一个塔在再生阶段加压和减压，使在上述另一个塔内的空气可周期地膨胀，这样，可从上述干燥剂吸收更多的水分。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征是上述气体干燥设备包括有放泄阀，用来释放在再生期间用过的空气，而上述加压和减压过程包括交替地打开和关闭该从上述另一个塔释放空气的放泄阀，使从上述另一个塔释放的空气量受到限制。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征是使用少于6%的由上述一个塔所产生的全部干燥空气，来导入上述另一个塔内。

4、一种气体干燥设备，具有至少两个装有干燥剂的塔，它们交替地接受将被干燥的饱和潮湿空气，随后接受干燥空气来再生先前从饱和空气吸收水分的干燥剂，上述设备包括：

用于每个塔的进气阀，用来将加压的饱和空气导入塔内和使饱和空气穿过干燥剂，使干燥的空气流出塔外;

交替地打开和关闭上述进气阀的装置，使只有其中一个塔在预定干燥循期间接受饱和空气;

用于每个塔的再生阀，用来将干燥空气导入塔内和使干燥空气穿过先前已吸收水分的干燥剂，使干燥空气从干燥剂吸收水分和使干燥剂再生;

交替地打开和关闭上述再生阀的装置，使只有其中一个塔在上述再生循环期间接受干燥空气;

用于每个塔的放泄阀，用来从正进行再生的塔内释放为再生干燥剂而用过的空气;

再生期间交替地打开和关闭上述放泄阀的装置，使正进行再生的塔在再生期间被交替地加压和减压，和使通过上述放泄阀释放的空气量受到限制。

5、根据权利要求4所述的气体干燥设备，其特征是它还包括有将从处于干燥循环的第一塔中流出的干燥空气的一部分分流，并将该部分干燥空气导入处于再生循环的第二塔中的阀装置。

6、根据权利要求4所述的气体干燥设备，其特征是它还包括有增压阀，分流出一部分在压力下流出处于其干燥循环尾声的第一塔的空气，并引导上述一部分的干燥空气至正完成其再生循环的第二塔内，使与该塔相配的放泄阀关闭，使上述第二塔在进入其干燥循环之前增压。

7、一种气体干燥设备，具有至少两个装有干燥剂的塔，它们交替地接受将被干燥的饱和潮湿空气，随后接受干燥空气来再生先前从饱和空气吸收水分的干燥剂，上述设备包括：

用于每个塔的进气阀，用来将加压力的饱和空气导入塔内和使饱和空气穿过干燥剂，致使干燥的空气流出塔外;

交替地打开和关闭上述进气阀的装置，使只有其中一个塔在预定干燥循环期间接受饱和空气;

阀装置，用来分流一部分流出处于干燥循环的第一塔的干燥空气，并引导上述一部分的干燥空气进入处于再生循环的第二塔;

用于每个塔的再生阀，用来将干燥空气导入塔内和使干燥空气穿过先前已吸收水分的干燥剂，使干燥空气从干燥剂吸收水分和使干燥剂再生;

交替地打开和关闭上述再生阀的装置，使只有其中一个塔在上述再生循环期间接受干燥空气;

用于每个塔的放泄阀，用来从正进行再生的塔内释放为再生干燥剂而用过的空气;

再生期间交替地打开和关闭上述放泄阀的装置，使正进行再生的塔在再生期间被交替地加压和减压，和使通过上述放泄阀释放的空气量受到限制。

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