CN104289079B - 用于干燥压缩空气的装置和再生方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于压缩空气的干燥的装置以及一种再生方法，其中，使至少两个并联的填充干燥剂的吸收容器交换地以吸收操作或以再生操作运行。在吸收操作中干燥剂干燥待干燥的压缩空气（8），在再生操作中首先通过解吸干燥并接着冷却载有湿气的干燥剂。通过包含于待干燥的潮湿的压缩空气中的热的利用实现干燥剂的干燥。为了提高能量效率和干燥的压缩空气（14）的质量，在结束解吸以后为了冷却处于再生操作的吸收容器（4）从干燥的压缩空气中分出一分流（7）并且在穿过处于吸收操作的吸收容器以后混合于待干燥的潮湿的压缩空气。为此需要增压泵（17），其设置在由排气管道（15）分出的分流管道（16）中。

Description

用于干燥压缩空气的装置和再生方法
本申请是申请日为2007年5月2日、申请号为200780023567.9（国际申请号为PCT/EP2007/003841）、发明名称为“压缩空气利用压缩机热通过密封的再生循环的干燥”的原申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种用于压缩空气的干燥的装置。本发明还涉及一种用于这样的装置的吸收容器的再生的方法。
背景技术
在当前的装置中使至少两个并联的充满干燥剂的吸收容器交替地以吸收操作和再生操作运行。在吸收操作中干燥剂干燥待干燥的压缩空气，在再生操作中首先通过解吸来干燥并接着冷却载有湿气的干燥剂。通过利用包含于待干燥的潮湿的压缩空气中的热实现干燥剂的干燥。该热通过不属于装置的压缩机的压缩功产生，其从潮湿的环境空气压缩成待干燥的压缩空气。
在已知的现有技术中设定，通过一热的压缩空气流将在处于再生操作中的吸收容器的干燥剂中结合的湿气解吸并且在排出结合的湿气以后通过一较冷的压缩空气流进行冷却，此时较冷的压缩空气流充满湿气。
一同一种装置的工艺流程图以不同的阶段示于图1和2中：
图1显示已知的装置处于解吸阶段（现有技术）；
图2显示已知的装置处于冷却阶段（现有技术）。
图1和2中所示的用于压缩空气的干燥的装置经由一进口1和一出口2连接于不属于该装置的压缩机9或连接于未示出的压缩空气网。压缩机9吸入潮湿的环境空气并将其压缩。待干燥的潮湿的压缩空气8通过进口1进入装置。装置包括两个并联的吸收容器3、4，其中总是一个容器3处于吸收操作而另一个容器4处于再生操作。在全部在这里描述的图中总是左边的吸收容器3处于吸收操作，而其右边的容器4或处于再生操作或处于准备操作。再生包括接连的步骤：吸收和冷却。
图1中将右边的吸收容器4解吸。为此将潮湿的压缩空气经由一进气管道10作为解吸压缩空气流引导通过右边的容器4。同时处于容器4中的干燥剂向解吸压缩空气流排出其湿气。这由于在待干燥的压缩空气8中的热是可能的，其通过压缩机9中的压缩过程产生。将装置的各调节机构11接通成使压缩空气流另外通过一冷却器12冷却并且由此冷凝的水以滴落体（Tropfenfalle）13分离。从待干燥的压缩空气8中取出的湿气因此在滴落体13处离开装置。现在待干燥的压缩空气8导过处于吸收操作的左边的吸收容器3。其中包含的干燥剂吸收湿气，从而产生干燥的压缩空气14。其经由一排气管道15导向出口2并且从那里输入到未示出的压缩空气网。
在图2所示的冷却阶段将装置的各调节机构11接通成使首先在冷却器12中冷却导过进气管道10的潮湿的压缩空气8的气流，然后以滴落体13冷凝并紧接着作为冷却压缩空气流导过右边的容器4。由于冷却压缩空气流吸收新解吸的干燥剂的热，在可以在左边的吸收容器3中干燥潮湿的压缩空气8之前，必须首先将冷却压缩空气流导过一辅助冷却器5。将从现在起干燥的压缩空气14经由排气管道15导向出口2并且从那里输入网络。
在刚刚描述的干燥装置中不利的是，只当存在从压缩机到压缩空气负载的压缩空气流时才可以不仅实现解吸阶段而且实现冷却阶段。这意味着，压缩机9已在装置开动时就必须操作，以便产生为开始的解吸需要的压缩热。同时从仍未完全调温的装置中流出的压缩空气仍不具有要求的质量，该质量在制药工业、食品工业或半导体工业的敏感的应用中是要求的。因此必须将在装置开动时以高能耗产生的压缩空气未加利用地放掉。由此不仅丧失能量，而且损失时间。
发明内容
考虑到图1和2中所示的现有技术，本发明的目的在于，提供一种用于压缩空气的干燥的装置，其提供较高质量的干燥的压缩空气而不需要附加的时间消耗和能量耗费。
该目的这样达到，即实现一种用于干燥压缩空气的装置，具有进口和出口，通过该进口待干燥的潮湿的压缩空气进入装置中，通过该出口干燥的压缩空气从装置排出；具有至少两个并联的填充干燥剂的吸收容器，所述吸收容器经由进气管道连接于进口和经由排气管道连接于出口；各吸收容器中的总是至少一个容器处于吸收操作，同时至少另一个容器或处于不被流过的准备操作或处于再生操作；由待干燥的压缩空气流过处于吸收操作的吸收容器并且该处于吸收操作的吸收容器的干燥剂吸收待干燥的压缩空气的湿气；首先由解吸压缩空气流并接着由冷却压缩空气流流过处于再生操作的吸收容器；解吸压缩空气流通过待干燥的潮湿的压缩空气的热加热；解吸压缩空气流解吸结合于处于再生操作的吸收容器的干燥剂中的湿气；并且冷却压缩空气流冷却处于再生操作的吸收容器的干燥剂；由排气管道分出一个可连接到处于再生操作的吸收容器上的分流管道，该分流管道穿过增压泵；并且装置具有回程管道，该回程管道由处于再生操作的吸收容器可连接到进气管道上；这样，经由分流管道在出口之前可分出干燥的压缩空气的分流，该分流的压力可被提高，该分流作为冷却压缩空气流可通过处于再生操作的吸收容器并且最后经由回程管道可混入待干燥的潮湿的压缩空气的气流中；优选的是：所述装置具有一冷却器，该冷却器设置成，通过该冷却器可冷却由待干燥的潮湿的压缩空气与干燥的压缩空气的分流构成的混合物。
本发明还实现一种用于处于再生操作的、填充干燥剂的吸收容器的再生的方法，该吸收容器并联于另一处于吸收操作的吸收容器，其中处于吸收操作的吸收容器干燥待干燥的潮湿的压缩空气，从而产生干燥的压缩空气；由干燥的压缩空气分出分流，提高分流的压力，并且使分流通过处于再生操作的吸收容器并紧接着混合于待干燥的潮湿的压缩空气，优选的是，由待干燥的潮湿的压缩空气与干燥的压缩空气的分流构成的混合物在其进入处于吸收操作的吸收容器之前进行冷却。
按本发明，装置具有一回程管道，其从处于再生操作中的吸收容器可这样连接到进气管道上，即经由一分流管道可在出口之前分出干燥的压缩空气的分流，作为压缩空气流可通过处于再生操作中的吸收容器并且最后可经由回程管道返回待干燥的潮湿的压缩空气流中。
为了能够再循环，在分流管道上设置一增压泵，借助于它可提高干燥的压缩空气的分流的压力。按这种方式补偿处于再生阶段中的吸收容器中的压力损失，从而分流向主流中的再循环是可能的。
在装置中借助于已干燥的空气实施冷却阶段，但其没有丢失，由于增压泵，可以将分出的分流重新输给主流，其达到干燥。这创造两项重要的优点：通过干燥剂用干燥的压缩空气的冷却改变吸收器中的物理状况。在用热的、但又载有湿气的压缩空气的结束的解吸阶段以后干燥剂和解吸压缩空气流处于平衡。待干燥的压缩空气具有水蒸汽的显著较小的分压力。现在控制的冷却空气流与干燥剂之间的分压差作为推动力产生吸收的再解吸。通过再解吸减少在干燥剂中水分子的剩余负载。干燥剂的剩余负载首先对于压缩空气干燥的质量是负有责任的。因此呈现质量改进而不需要附加的加热能量。此外为了冷却空气流的再循环不需要一附加的辅助冷却器。
本发明的一有利的进一步构成设定，分流管道在其通入处于再生操作的吸收容器之前穿过一传热器。该传热器用于加热或冷却干燥的压缩空气的分流。借此改善解吸或冷却。
借助于传热器向分流排出的热或者由来自另外存在的压缩机热的外部的加热介质取得。
为了利用压缩机热，将待干燥的潮湿的压缩空气的热在传热器中传给沿分流管道导向的干燥的压缩空气的分流。
一特别的优点在于，借助于一任选的外部的加热介质加热分流。如果离开装置的干燥的压缩空气的质量仍不够用时，则优选总是接入外部的热，以便符合应用的质量要求。这在装置开动时尤其如此。全部至今在现有技术中已知的装置（其中利用压缩热或其他的加热的压缩空气流实施解吸）只在压缩空气流动时才可以实施方法步骤“解吸”和“冷却”。所谓的“起动”（此时干燥剂处于一确定的状态）对此是不可能的。在起动阶段至今或接受低的质量或昂贵压缩的压缩空气在吸收容器的后面被如此久地放掉，直到其已达到要求的质量为止。本发明的这种进一步构成的热交换器（其向分流供给外部的热）在正常操作中仍然是断开的。只在装置起动时才将其接入，从而吸收容器的调温是明显较快的并且不产生压力损失。
附图说明
现在将借助工艺流程图描述本发明的两个实施例。其中：
图3：一按照本发明的装置的第一实施形式处在解吸阶段；
图4：图3的装置处在冷却阶段；
图5：图3的装置处在另一解吸阶段；
图6：图3的装置处在准备阶段；
图7：一按照本发明的装置的第二实施形式处在解吸阶段；
图8：图7的装置处在冷却阶段；
图9：图7的装置处于准备。
具体实施方式
图3、4、5和6以不同的阶段示出一按照本发明用于压缩空气的干燥的装置的第一实施形式。潮湿的压缩空气8（一不属于该装置的压缩机9从环境空气将其压缩）通过进口1进入装置。压缩机9未装备再冷却器，从而进入的潮湿的压缩空气8比环境空气热。一进气管道10直接在进口1的后面分支并且借助于多个调节机构11可在两侧连接到两并联的吸收容器3、4的每一个上。
在图3所示的操作状况下左边的吸收容器3处于吸收阶段，右边的吸收容器4处于再生阶段，更准确地说处于解吸中。为了解吸，沿进气管道10首先将仍待干燥的压缩空气8的热导过右边的吸收容器4，以便实施解吸。同时加热右边的吸收容器4中的干燥剂，借此蒸发其中包含的水。在一冷却器12中冷却载有水蒸汽的压缩空气流的热。将同时冷凝的湿气由滴落体13除去。待干燥的压缩空气流8现在通过处于吸收操作的吸收容器3，从而产生干燥过程的产品，即干燥的压缩空气14。干燥的压缩空气14沿一排气管道15流向出口2。
直接在出口2之前由排气管道15分出一分流管道16，其在图4所示的冷却阶段中是需要的。在冷却阶段借助于分流管道16将干燥的压缩空气14的一分流7为了冷却目的返回装置。为此首先借助于一增压泵17提高分流7的压力。必要时分流管道16穿过一传热器18，在其中需要时可以借助于外部的冷却介质附加地冷却分流7。但这通常是不必要的。分流7现在导过右边的吸收容器4并且在那里冷却包含的干燥剂，其因此重新是准备使用的。将分流7在处于冷却阶段的容器4的后面在位置19混合进气管道10中的待干燥的压缩空气8的气流。它们接着重新穿过正在吸收的容器3。
图5示出另一在装置起动过程中的解吸阶段，此时为了最初适当地调温右边的吸收容器4，经干燥的压缩空气14仍未达到要求的质量。在这里，不同于图3中所示的处于连续操作中的解吸阶段，接入通常只在冷却阶段（图4）需要的增压泵并分出一分流7，在传热器18中利用一外部的加热介质加热分流7，以便实施右边的吸收容器的解吸。整个的装置在该阶段的过程中并不被流过，而只处在操作压力作用下。
图6中右边的吸收容器4已重新完全排出其水负载并且现在处于准备中。同时其不由压缩空气流过。干燥的压缩空气14的一分流的分支是不需要的。流入的潮湿的压缩空气8的全部容积流量无装置内部的循环而由出口2被完全排出。
图7至9示出一按照本发明的用于压缩空气干燥的装置的第二实施形式。其相对第一实施形式的区别在于解吸压缩空气流的引导。为了解吸（图7），在这里借助于一直接在出口2之前从排气管道15中分出的分流管道16从干燥的压缩空气14中分出一分流7。借助于一增压泵17提高分流7的压力，该增压泵设置在分流管道中。分流7接着穿过传热器18，在其中将分流借助于压缩机9的压缩机热而预热。
为此将潮湿的热压缩空气8直接在其通过进口1进入装置之后沿一进气管道10引导通过传热器18。在那里将包含于潮湿的压缩空气8中的压缩热传给干燥的压缩空气14的分流7。将干燥的压缩空气的这样预热的分流7为了解吸而导过右边的容器4并紧接着在位置19返回进气管道10，从而分流7重新混合于潮湿的压缩空气8。如在本发明的第一实施形式中将潮湿的压缩空气8现在首先在一冷却器12中冷却，接着冷凝成滴落体13，通过正在吸收的吸收容器3干燥并且通过排气管道15从装置中排走。
本发明的第一和第二实施形式的共同性在于，将分流7用于冷却右边的吸收容器4。与之相应地在第二实施例的冷却阶段（图8）将各调节机构11转换成使进气管道10不通过传热器18。在冷却阶段的过程中运转增压泵17，以便将分流7在19处在压缩机水平上输入进气管道10。
在准备操作中（图9）断开增压泵17，从而不流过准备着的容器4。
两实施形式的另一共同性在于解吸时压缩机热的充分利用。在第一装置中（图3）将压缩机热直接由仍潮湿的待干燥的压缩空气8的气流传给干燥剂。在第二装置中（图7）将压缩机热在传热器18中吸收并传给正在解吸的分流7。

Claims (13)

1.用于干燥压缩空气的装置，
a)具有进口(1)和出口(2)，通过该进口，待干燥的潮湿的压缩空气(8)进入装置中，通过该出口，干燥的压缩空气(14)从装置排出；
b)具有至少两个并联的填充干燥剂的吸收容器(3、4)，所述吸收容器经由进气管道(10)连接于进口(1)和经由排气管道(15)连接于出口(2)；
c)各吸收容器(3、4)中的总是至少一个吸收容器(3)处于吸收操作，同时至少另一个吸收容器(4)或处于不被流过的准备操作或处于再生操作；
d)由待干燥的压缩空气(8)流过处于吸收操作的吸收容器(3)并且该处于吸收操作的吸收容器的干燥剂吸收待干燥的压缩空气(8)的湿气；
e)首先由解吸压缩空气流并接着由冷却压缩空气流流过处于再生操作的吸收容器(4)；
f)解吸压缩空气流通过待干燥的潮湿的压缩空气(8)的热加热；
g)解吸压缩空气流解吸结合于处于再生操作的吸收容器(4)的干燥剂中的湿气；
h)并且冷却压缩空气流冷却处于再生操作的吸收容器(4)的干燥剂；
其特征在于：
i)由排气管道(15)分出一个可连接到处于再生操作的吸收容器(4)上的分流管道(16)，该分流管道穿过增压泵(17)；
j)并且装置具有回程管道(20)，该回程管道由处于再生操作的吸收容器(4)可连接到进气管道(10)上；
k)这样，经由分流管道(16)在出口(2)之前可分出干燥的压缩空气(14)的分流(7)，该分流的压力可被提高，该分流作为冷却压缩空气流可通过处于再生操作的吸收容器(4)并且最后经由回程管道(20)可混入待干燥的潮湿的压缩空气(8)的气流中；
l)所述装置具有一冷却器(12)，该冷却器设置成，通过该冷却器可冷却由待干燥的潮湿的压缩空气(8)与干燥的压缩空气(14)的分流(7)构成的混合物；
m)分流管道(16)在通入处于再生操作的吸收容器(4)之前穿过传热器(18)。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于：借助于传热器(18)可将干燥的压缩空气(14)的沿分流管道(16)引导的分流(7)的热传给外部的冷却介质。
3.按照权利要求1所述的装置，其特征在于：外部的加热介质的热可借助于传热器(18)传给干燥的压缩空气(14)的沿分流管道(16)引导的分流(7)。
4.按照权利要求1所述的装置，其特征在于：待干燥的潮湿的压缩空气(8)的热可借助于传热器(18)传给干燥的压缩空气(14)的沿分流管道(16)引导的分流(7)。
5.用于处于再生操作的、填充干燥剂的吸收容器(4)的再生的方法，该吸收容器并联于另一处于吸收操作的吸收容器(3)，其中处于吸收操作的吸收容器(3)干燥待干燥的潮湿的压缩空气(8)，从而产生干燥的压缩空气(14)；其特征在于：由干燥的压缩空气(14)分出分流(7)，提高分流(7)的压力，并且使分流(7)通过处于再生操作的吸收容器(4)并紧接着混合于待干燥的潮湿的压缩空气(8)，由待干燥的潮湿的压缩空气(8)与干燥的压缩空气(14)的分流(7)构成的混合物在其进入处于吸收操作的吸收容器(3)之前进行冷却，其中，干燥的压缩空气(14)的分流(7)在流入处于再生操作的吸收容器(4)之前引导通过传热器(18)。
6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于：借助于干燥的压缩空气(14)的分流(7)冷却处于再生操作的吸收容器(4)的干燥剂。
7.按照权利要求5所述的方法，其特征在于：借助于干燥的压缩空气(14)的分流(7)干燥处于再生操作的吸收容器(4)的干燥剂。
8.按照权利要求6所述的方法，其特征在于：借助于干燥的压缩空气(14)的分流(7)干燥处于再生操作的吸收容器(4)的干燥剂。
9.按照权利要求5至8之一所述的方法，其特征在于：在传热器(18)中冷却干燥的压缩空气(14)的分流(7)。
10.按照权利要求5至8之一所述的方法，其特征在于：在传热器(18)中加热干燥的压缩空气(14)的分流(7)。
11.按照权利要求10所述的方法，其特征在于：在传热器(18)中由外部的加热介质加热干燥的压缩空气(14)的分流(7)。
12.按照权利要求10所述的方法，其特征在于：在传热器(18)中由待干燥的潮湿的压缩空气(8)加热干燥的压缩空气(14)的分流(7)。
13.用于操作按照权利要求1至4之一所述的装置的方法，其特征在于：为了处于再生操作的吸收容器(4)的再生，采用按照权利要求5至12之一所述的方法。
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