CN103990358A - 一种无排放成品气冷吹有热再生干燥工艺 - Google Patents

Abstract

一种无排放成品气冷吹有热再生干燥工艺，包括如下步骤：(1)吸附：将压缩气体引入进行吸附工作的吸附剂中，吸附干燥后的压缩气体排出至出气口作为成品气；(2)再生：(2.1)将再生热气流引入进行再生的吸附剂中，再生热气流对该吸附剂进行加热，使吸附剂脱附再生；(2.2)将在步骤(1)中获得的部分成品气引入进行再生的吸附剂中，使该吸附剂冷吹再生、降温供下半周期使用，并得到热的冷吹气体；热的冷吹气体进行冷凝处理，得到的气体作为成品气排出至出气口，得到的游离液体排出；(3)切换：步骤(1)吸附与步骤(2)再生，按照吸附要求进行切换，循环吸附与再生。本发明的工艺能实现成品气冷吹再生的无排放自动化程度高，使用安全，有利于环保，再生效果佳。

Description

一种无排放成品气冷吹有热再生干燥工艺

技术领域

本发明涉及一种无排放成品气冷吹有热再生干燥工艺。

背景技术

在工业生产中，有些行业如化工仪表、气动控制、粉粒输入输送、烟草、食品、医药等行业要求使用干燥的压缩空气。压缩空气可作为工业控制的执行机构的气源、固体输送的气源、气动工具的动力气源等。

压缩空气中含有相当数量的水份，空气经压缩冷凝成为湿饱和空气后，夹带大量的液态水滴，它们是设备、管道和阀门锈蚀、、阻塞、磨损，易损件寿命降低的根本原因；在冬天，这些液态水滴结冰后还会阻塞气动系统中的小孔通道。这对于追求高可靠性的连续生产线无疑是一种威胁。

目前，得到干燥压缩空气的方法有吸附法、冷冻干燥法、压力升降法等。想要得到较低露点的压缩空气一般都采用吸附法。吸附式干燥器的工作原理是利用吸附剂(如铝胶、分子筛等)在低温高压下能吸收空气中的水分，且在低压高温下能解吸水分的特点。将吸附剂装入耐压容器(干燥塔)中，两个干燥塔交替工作，一个干燥塔通过压缩空气对内部吸附剂再生，另一个干燥塔对压缩空气进行吸附，使压缩空气得到干燥。干燥塔的吸附过程和再生过程的影响因素有压力、温度、气体流速、吸附剂本身的特性以及压缩空气的含水量等。

一般的吸附式有热再生干燥方法(如电加热再生干燥方法、微加热再生干燥方法、余热再生干燥方法等)的再生阶段加热后均有一个成品气冷吹再生过程，冷吹再生采用成品气把加热的吸附剂进行降温，然后放空排出再生气体，该方法需要把再生的压力气体泄放掉，能耗高，并且要消耗一定的成品气。对一些贵重气体、有毒气体或其他不能放空的特殊气体的干燥处理损失更大，对压缩气体的干燥有一定的局限性。还有些方法虽然能在吸附剂再生过程中不消耗再生成品气，但需要在设备中加装再生气增压回收装置，增大了设备成本。

现有技术的有热再生干燥方法存在以下缺点：

1、再生过程中需要对再生气排空，能耗高，并且要消耗一定的成品气，降低了整个装置的工作效率。

2、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。

3、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。

4、压缩气体放空会产生噪音。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种一种无排放成品气冷吹有热再生干燥工艺。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种无排放成品气冷吹有热再生干燥工艺，包括如下步骤：

(1)吸附：将压缩气体引入进行吸附工作的吸附剂中，吸附干燥后的压缩气体，成为成品气排出至出气口；

(2)再生：

(2.1)将再生热气流引入进行再生的吸附剂中，再生热气流对该吸附剂进行加热，使吸附剂脱附再生；得到的含湿再生热气流排出或在处理后回流；

(2.2)在步骤(2.1)中对吸附剂加热一段时间后，将在步骤(1)中获得的部分成品气引入进行再生的吸附剂中，使该吸附剂冷吹再生、降温供下半周期使用，并得到热的冷吹气体；热的冷吹气体进行冷凝处理，得到的气体作为成品气排出至出气口，得到的游离液体排出；

(3)切换：步骤(1)吸附与步骤(2)再生，按照吸附要求进行切换，循环吸附与再生。

本发明运用在一种至少两个并联的干燥塔吸附，直接使用干燥的成品气冷吹再生吸附剂，能制取低露点的干燥气；利用发明的工艺回收干燥装置冷吹再生时所消耗的成品气，使之回流在系统内循环使用，完全不消耗成品气，降低再生成本；整个工艺过程都在工作压力状态下完成，再生吸附剂时不用放空，彻底消除因压缩气体突然排放所产生的噪音；切换平稳无震动，不会使吸附剂受压力波动相互摩擦而破碎产生粉尘，可延长设备使用寿命。与现有技术相比，本工艺完全实现成品气冷吹再生的无排放，彻底消除运行能耗，极大地节约能源，自动化程度高，使用安全，有利于环保，再生效果佳。

进一步，在步骤(3)中的切换是通过阀门切换；所述阀门切换是PLC控制器控制切换或人工手动切换。

进一步，在步骤(2.2)中，通过流量传感器检测冷凝处理后排至出气口的气体的流量，并通过控制器调节相关的阀门的开度以调整该部分气体占总成品气的比例。

进一步，在步骤(2.1)中，再生热气流由电加热、微加热或余热等外加热方式中任一方式提供。

附图说明

图1是本发明的一种无排放成品气冷吹有热再生干燥工艺的装置示意图。

图2是图1中的装置在上半周期的步骤(1)的状态图。

图3是图1中的装置在上半周期的步骤(2.1)的状态图。

图4是图1中的装置在上半周期的步骤(2.2)的状态图。

上述附图中填充黑色的阀门为打开状态。

下面参见附图及具体实施例，对本发明作进一步说明。

具体实施方式

本发明的一种无排放成品气冷吹有热再生干燥工艺包括如下步骤：

(1)吸附：将压缩气体引入进行吸附工作的吸附剂中，吸附干燥后的压缩气体，成为成品气排出至出气口；

(2)再生：

(2.1)将再生热气流引入进行再生的吸附剂中，再生热气流对该吸附剂进行加热，使吸附剂脱附再生；得到的含湿再生热气流排出或在处理后回流；

(2.2)在步骤(2.1)中对吸附剂加热一段时间后，将在步骤(1)中获得的部分成品气引入进行再生的吸附剂中，使该吸附剂冷吹再生、降温供下半周期使用，并得到热的冷吹气体；热的冷吹气体进行冷凝处理，得到的气体作为成品气排出至出气口，得到的游离液体排出；

(3)切换：步骤(1)吸附与步骤(2)再生，按照吸附要求进行切换，循环吸附与再生。

在步骤(2.1)中，再生热气流由电加热、微加热或余热等外加热方式中任一方式提供。

在步骤(2.2)中，通过流量传感器检测冷凝处理后排至出气口的气体的流量，并通过PLC控制器调节相关的阀门的开度以调整该部分气体占总成品气的比例。

在此干燥工艺中，再生时用干燥后的成品气体作为再生冷吹气体，再生冷吹后的气体经冷凝处理后作为成品气排出到出气口，充分利用了冷吹的气体，无任何气体排放到大气中，是真正的“零排放”，同时也减少了能耗。

为更清楚的说明本发明的工艺过程，本发明以一种无排放成品气冷吹有热再生干燥装置为例实现整个工艺过程。

请参阅图1，其是本发明的一种无排放成品气冷吹有热再生干燥工艺的装置示意图。该装置具有进气口、出气口、再生热气流进口以及再生热气流出口，其包括干燥器A、干燥器B、冷却器以及PLC控制器。所述干燥器A与干燥器B内部分别设有由吸附剂组成的吸附剂层；干燥器A与干燥器B的上、下两端分别通过上管系103和下管系104连通。

所述上管系103由阀门11，串接的阀门1和阀门2，以及串接的阀门9和阀门10并联构成。其中，阀门1与阀门9直接与干燥器A连通，阀门2与阀门10直接与干燥器B连通。

所述下管系104由串接的阀门3和阀门4，串接的阀门5与阀门6，以及串接的阀门7与阀门8并联构成。其中，阀门3、阀门5以及阀门7直接与干燥器A连通，阀门4、阀门6以及阀门8直接与干燥器B连通。

阀门1与阀门2之间的连接点通过连接管L2与再生热气流进口连通。

阀门3与阀门4之间的连接点通过连接管L3与进气口连通。

阀门5与阀门6之间的连接点通过连接管L4与再生热气流出口连通。

阀门7与阀门8之间的连接点通过连接管L5与冷却器102的进气端连通；冷却器102的出气端通过连接管L6与出气口连通。

阀门9与阀门10之间的连接点通过连接管L7与出气口连通，且连接管L7上设有阀门13。在本实施例中，所述阀门13为开度可调的调节阀。

该冷却器的出气端设有一流量传感器14；该流量传感器14检测从冷却器流通到出气口的气体的流量并发送至PLC控制器。该冷却器可以为风冷冷却器或水冷冷却器，其排水端与排污阀16连接。排污阀16为自动排污阀。

所述PLC控制器与上述所有的阀门以及流量传感器14电连接。该PLC控制器控制所有阀门的开关，且该PLC控制器接收流量传感器14的信号，根据该部分气体的流量调节阀门13的开度以调整部分气体的流量占总成品气量的比例，从而使两者的比例稳定在一定数值的范围内。所述的部分气体的流量可根据成品气露点要求实时调节。

基于上述一种无排放成品气冷吹有热再生干燥装置，本发明的工作过程分为上半周期和下半周期，上半周期与下半周期又根据再生过程各自分为两步。

上半周期(干燥器A吸附，干燥器B再生)的工作过程：

(1)干燥器A吸附工作：打开阀门3、阀门9以及阀门13，保持阀门1、阀门2、阀门4、阀门5、阀门6、阀门7、阀门8、阀门10以及阀门11关闭。压缩气体经由连接管L3、阀门3进入干燥器A的下端，由下至上地穿过吸附剂床层，气体中的水分被吸附，干燥气体由干燥器A的上端排出，并经过阀门9、阀门13被送往出气口作为成品气使用。如图2所示，其是图1中的装置在上半周期的步骤(1)的状态图。

(2.1)干燥器A吸附工作，同时对干燥器B加热再生：保持阀门3、阀门9以及阀门13的打开状态，并打开阀门2与阀门6，保持阀门1、阀门4、阀门5、阀门7、阀门8、阀门10以及阀门11关闭。再生热气流经由连接管L2、阀门2进入干燥器B的上端，由上至下地穿过吸附剂床层，对吸附剂加热，使干燥器B内的吸附剂得到加热再生；在加热再生过程中，热气流带走解析出来的水蒸汽，由干燥器B的下端排出，并经由阀门6与连接管L4排出至再生热气流出口。如图3所示，其是图1中的装置在上半周期的步骤(2.1)的状态图。

(2.2)干燥器A吸附工作，同时对干燥器B冷吹再生：保持阀门3、阀门9以及阀门13的打开状态，并打开阀门8与阀门11，保持阀门1、阀门2、阀门4、阀门5、阀门6、阀门7以及阀门10关闭。此时，干燥器B内不再通入再生热气流，而是将干燥器A上端流出的部分成品气经过阀门11引入干燥器B，使该干燥器B的吸附剂降温，以备下半周期使用；气体再经阀门8进入冷却器，析出的水分经排污阀排出，干燥气体送到出气口作为成品气。如图4所示，其是图1中的装置在上半周期的步骤(2.2)的状态图。

在上半周期的步骤(2.2)中，流量传感器14检测从冷却器排出到出气口的气体的流量并发送至PLC控制器。

假设输出到出气口的总成品气的流量为S1，通过冷却器的气体流量为S2，则在干燥器B冷吹再生过程中从干燥器A的出口分流到干燥器B的冷吹再生气占总成品气量的百分比为

PLC控制器将实时检测到的百分比与预设好的定值百分比作比较，并调节阀门13的开度使稳定在预设的定值百分比的一定范围内。

例如，预设好的冷吹再生气占总成品气量的百分比为10％。若实际检测到的大于10％，则表明阀门13的开度较小，使流通阀门11的冷却再生气的量比需求要多，则此时PLC控制器控制阀门13打开较大的开度。反之，若实际检测到的小于10％，则表明阀门13的开度较大，使流通阀门11的冷却再生气的量不满足实际需求，则此时PLC控制器控制阀门13打开较小的开度。

下半周期(干燥器B吸附，干燥器A再生)的工作过程：

下半周期工作过程与上半周期工作过程实际上是相同的，通过改变阀门的开关使干燥器A与干燥器B切换工作，在干燥器B吸附工作时，干燥器A进行再生。

本发明运用在一种至少两个并联的干燥塔吸附，直接使用干燥的成品气冷吹再生吸附剂，能制取低露点的干燥气；利用发明的工艺回收干燥装置冷吹再生时所消耗的成品气，使之回流在系统内循环使用，完全不消耗成品气，降低再生成本；整个工艺过程都在工作压力状态下完成，再生吸附剂时不用放空，彻底消除因压缩气体突然排放所产生的噪音；切换平稳无震动，不会使吸附剂受压力波动相互摩擦而破碎产生粉尘，可延长设备使用寿命。与现有技术相比，本工艺完全实现成品气冷吹再生的无排放，彻底消除运行能耗，极大地节约能源，自动化程度高，使用安全，有利于环保，再生效果佳。

Claims (4)

1.一种无排放成品气冷吹有热再生干燥工艺，其特征在于包括如下步骤：

(1)吸附：将压缩气体引入进行吸附工作的吸附剂中，吸附干燥后的压缩气体，成为成品气排出至出气口；

(2)再生：

(2.1)将再生热气流引入进行再生的吸附剂中，再生热气流对该吸附剂进行加热，使吸附剂脱附再生；得到的含湿再生热气流排出或在处理后回流；

(2.2)在步骤(2.1)中对吸附剂加热一段时间后，将在步骤(1)中获得的部分成品气引入进行再生的吸附剂中，使该吸附剂冷吹再生、降温供下半周期使用，并得到热的冷吹气体；热的冷吹气体进行冷凝处理，得到的气体作为成品气排出至出气口，得到的游离液体排出；

(3)切换：步骤(1)吸附与步骤(2)再生，按照吸附要求进行切换，循环吸附与再生。

2.根据权利要求1所述的一种无排放成品气冷吹有热再生干燥工艺，其特征在于：在步骤(3)中的切换是通过阀门切换；所述阀门切换是PLC控制器控制切换或人工手动切换。

3.根据权利要求2所述的一种无排放成品气冷吹有热再生干燥工艺，其特征在于：在步骤(2.2)中，通过流量传感器检测冷凝处理后排至出气口的气体的流量，并通过控制器调节相关的阀门的开度以调整该部分气体占总成品气的比例。

4.根据权利要求3所述的一种无排放成品气冷吹有热再生干燥工艺，其特征在于：在步骤(2.1)中，再生热气流由电加热、微加热或余热等外加热方式中任一方式提供。