CN108479322A - 一种低压空气连续干燥工艺及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及空气处理领域，尤其涉及一种低压空气连续干燥工艺及设备。本发明主要采用四台变温吸附器进行吸附干燥；干燥完成后变温吸附器通入再生气进行加热再生，最后通入冷吹气降温；通过规划四台吸附器并对所处工艺阶段进行限制规定，避免了频繁开停车，节省了一套加热再生系统和冷吹降温系统，从而减少了投资；通过对冷吹气和再生气进行热量回收，并在热量回收过程中对技术参数进行限制，使得换热流程进行了优化，简化了步骤，实现了能量利用率的提高，降低了能耗，增加了经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及空气处理领域，尤其涉及一种低压空气连续干燥工艺及设备。
背景技术
航空航天实验领域需要低温空气，为了保证低温空气中水及二氧化碳不凝结出来，就需要对空气进行干燥处理，通常采用吸附剂将空气中水及二氧化碳吸附来实现，吸附饱和后再采用加热再生办法将吸附剂再生。
目前低压空气连续干燥工艺为两台吸附器一组，任何时候一台吸附器在吸附干燥，一台吸附器加热再生和冷吹降温，两台吸附器共用加热再生和冷吹降温系统，其加热再生系统主要包含风机和加热器，加热再生气为风机吸取的大气；冷吹系统主要包含冷吹气水冷器，冷吹气为干燥空气。
由于加热再生完成到冷吹降温完成之间，不需要风机吸取的大气，此时需要将风机和加热器加热热源关闭，冷吹降温时间间隔不长，如此操作使风机和加热器频繁开停，对风机运转和加热热源提供造成不利影响，同时冷吹初期和再生气中后期，出吸附器的气体温度较高，此部分热量未利用，既浪费高温气体所含热能，又增加冷吹气冷却水消耗，很不经济。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种低压空气连续干燥工艺，保证再生和冷吹设备连续稳定运行，回收高温热源，增加热源利用率，达到节能的目的。
本发明采用的技术方案如下：
一种低压空气连续干燥工艺，包括以下步骤，
(a)低压空气进入四台变温吸附器进行吸附干燥；
(b)变温吸附器通入再生气进行加热再生；
(c)变温吸附器通入冷吹气降温；
其中，每同一时间段的四台变温吸附器中，总有两台处于吸附干燥阶段，一台处于加热再生阶段，一台处于冷吹降温阶段，加热再生和冷吹降温阶段的耗时相同，吸附干燥的时间为加热再生和冷吹降温的耗时之和。对于变温吸附器进行数量和工段时间的限制，使得4台变温吸附器只需要一套加热再生系统和冷吹降温系统，任何时候均需要连续运行，避免了频繁开停车，同时节省一套加热再生系统和冷吹降温系统，节省投资。
进一步地，所述同一时间段处于吸附干燥的两台变温吸附器中，两者所处的工序阶段相差时间为吸附干燥所需时间的一半。比如说，当一台变温吸附器处于吸附刚开始阶段时，另一变温吸附器处于吸附刚好完成过半。
进一步地，所述处于加热再生阶段的变温吸附器出来的再生气经过再生换热器后放空；所述处于冷吹降温阶段的变温吸附器出来的冷吹气通入冷吹换热器进行换热；依据这两台变温吸附器出口的冷吹气和再生气的温度变化，由风机吹出的新鲜再生气与变温吸附器出口的冷吹气和再生气的其中一种或两种进行换热，再进入加热器加热到再生温度，最后进入变温吸附器加热再生。
进一步地，当从处于加热再生阶段的变温吸附器出来的再生气温度低于处于冷吹降温阶段的变温吸附器出来的冷吹气温度10℃以上时，由风机吹出的新鲜再生气先进入冷吹换热器与冷吹完后的冷吹气换热升温，再进入加热器加热到再生温度，最后进入需再生的变温吸附器。在加热再生的初期，再生反应进行的程度较低，因此新鲜再生气在进入变温吸附器之前，可以不进入再生换热器。
进一步地，当从处于加热再生阶段的变温吸附器出来的再生气温度与处于冷吹降温阶段的变温吸附器出来的冷吹气温度相差小于±10℃时，由风机吹出的新鲜再生气同时进入冷吹换热器和再生换热器被加热升温，再进入加热器加热到再生温度，最后进入需再生的变温吸附器。在再生和冷吹阶段的中期，再生后的再生气和冷吹后的冷吹气的热值含量均较高，因此新鲜再生气需要与两者进行换热以进一步提高能量利用率。
进一步地，当从处于加热再生阶段的变温吸附器出来的再生气温度高于处于冷吹降温阶段的变温吸附器出来的冷吹气温度10℃后，由风机吹出的新鲜再生气先进入再生换热器被加热升温，再进入加热器加热到再生温度，最后进入需加热再生的变温吸附器。冷吹阶段后期，冷吹后的冷吹气温度较低，而同一时间段的再生后的再生气温度较高，因此新鲜再生气只需要与再生换热器进行换热升温。
进一步地，所述变温吸附器的吸附干燥、加热再生、冷却降温三个阶段切换采用程控阀控制。利用程序控制可以对时间实现精准的把控，使得四个变温吸附器严格按照设定的阶段运行时间来运转，防止出现时间错位从而导致流程紊乱。
进一步地，所述冷吹气为已干燥的产品气，冷吹气流量由产品气管线上调节阀控制。采用产品气来降温，充分利用了现有资源，没有增加额外的气体消耗，并且将冷吹后获得的热量进行了回收。
本发明还包括一种低压空气连续干燥设备，包括干燥系统、再生系统、冷吹系统；所述干燥系统包括四个变温吸附器，所述再生系统包括风机、再生换热器和加热器；所述冷吹系统包括冷吹换热器和水冷器。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：通过对系统流程进行优化，规划四台吸附器并对所处工艺阶段进行限制规定，避免了频繁开停车；流程的优化提高了设备的利用率，节省了一套加热再生系统和冷吹降温系统，从而减少了投资；对冷吹气和再生气进行热量回收，降低了能耗，增加了经济效益；对在热量交换过程中进行参数限制，使得换热流程进行了优化，能量利用率提高。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明方法中的一种低压空气连续干燥工艺流程示意图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
实施例
如图1所示为本实施例的一种低压空气连续干燥设备，包括干燥系统、再生系统、冷吹系统；所述干燥系统包括四个变温吸附器，分别为吸附器A,B,C,D，所述再生系统包括风机、再生换热器和加热器；所述冷吹系统包括冷吹换热器和水冷器。
如图1所示一种低压空气连续干燥工艺，包括以下步骤，
(a)低压空气进入四台变温吸附器进行吸附干燥；
(b)变温吸附器通入再生气进行加热再生；
(c)变温吸附器通入冷吹气降温；
其中，具体的，本实施例以单个吸附器处理空气量为10000Nm3/h、干燥空气常压露点-70℃为例，4台吸附器同时处理空气量为20000Nm3/h(同一时间只有两台吸附器在吸附干燥)。每台吸附器吸附干燥时间为8小时，加热再生时间为4小时，冷吹降温时间为4小时。假定在本流程的开始阶段，吸附器A和B处于吸附干燥阶段，并且吸附器A处于吸附干燥阶段的刚开始，吸附器B处于吸附干燥阶段后半程刚开始，吸附器C处于加热再生，吸附器D处于冷吹降温。
吸附器A和B的程控阀FA1、FA2和FB1、FB2处于打开状态，程控阀FA3、FA4、FA5和FB3、FB4、FB5处于关闭状态，原料空气量为20000Nm3/h，压力约表压0.05Mpa(G)，温度为常温20℃左右，分别经程控阀FA1、FB1进入吸附器A和B，在吸附器A和B中，空气中的水和二氧化碳被吸附剂吸附，干燥空气经程控阀FA2、FB2从吸附器A和B进入到产品气总管。
吸附器D的程控阀FD2、FD5处于打开状态，程控阀FD1、FD3、FD4处于关闭状态，冷吹气从产品气总管经程控阀FD2进入到吸附器D对吸附器D进行冷吹，冷吹气温度为常温，气量约8000Nm3/h，流量由产品气总管上调节阀控制。新鲜冷吹气经程控阀FD5进入到冷吹气总管，吸附器D刚冷吹时，出吸附器的冷吹气温度为约200℃，然后进入冷吹换热器与新鲜再生气换热，温度降到约110℃，最后经水冷器冷却到40℃后与其余产品气混合。随着冷吹时间加长，出吸附器D的冷吹气温度越来越低，冷吹结束时，出吸附器D的冷吹气温度降到约40℃。
吸附器C的程控阀FC3、FC4处于打开状态，程控阀FC1、FC2、FC5处于关闭状态，再生气气量约6000Nm3/h，由风机从大气吸入，增压到约0.03Mpa(G)，再生初期，冷吹后的冷吹气温度显然高于再生初期的再生气温度，当吸附器C出来的再生气温度低于冷吹后的冷吹气温度10℃以上时，新鲜再生气需进入冷吹换热器与冷吹气换热，此时程控阀FT1、FT2处于处于打开状态，程控阀FT3、FT4处于处于关闭状态，再生气被冷吹气加热到约150℃，然后进入加热器加热到250℃，经程控阀FC3进入到吸附器C对吸附器进行加热再生，再生气经程控阀FC4进入到放空气总管，吸附器刚再生时，出吸附器C的再生气温度接近常温，经再生换热器后放空。随着再生时间的延长，出吸附器C的再生气温度越来越高，最高达到约160℃，而与此同时，从吸附器D出来的冷吹气的温度越来越低，当出吸附器C的再生气温度与吸附器D出来的冷吹气温度相差小于±10℃时，新鲜再生气同时进入冷吹换热器和再生换热器换热，此时程控阀FT1、FT2、FT3、FT4均处于处于打开状态，当出吸附器C的再生气温度高于吸附器D出来的冷吹气温度10℃时，此时程控阀FT3、FT4处于处于打开状态，程控阀FT1、FT2处于处于关闭状态，新鲜再生气进入再生换热器换热，再生气最高被加热到约120℃，然后进入加热器加热到250℃进入吸附器，而放空气被冷却到到120℃以下后放空。
由于利用程控阀进行程序控制，上述程序完成后，吸附器A进入吸附后半程后，吸附器B刚好完成吸附进入加热再生阶段，吸附器C完成加热再生进入冷吹降温阶段，而吸附器D完成冷吹降温重新进入干燥吸附阶段，以此为循环来进行切换，实现无缝衔接。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (9)
1.一种低压空气连续干燥工艺，其特征在于：包括以下步骤，
(a)低压空气进入四台变温吸附器进行吸附干燥；
(b)变温吸附器通入再生气进行加热再生；
(c)变温吸附器通入冷吹气降温；
其中，每同一时间段的四台变温吸附器中，总有两台处于吸附干燥阶段，一台处于加热再生阶段，一台处于冷吹降温阶段，加热再生和冷吹降温阶段的耗时相同，吸附干燥的时间为加热再生和冷吹降温的耗时之和。
2.根据权利要求1所述的一种低压空气连续干燥工艺，其特征在于：所述同一时间段处于吸附干燥的两台变温吸附器中，两者所处的工序阶段相差时间为吸附干燥所需时间的一半。
3.根据权利要求1所述的一种低压空气连续干燥工艺，其特征在于：所述处于加热再生阶段的变温吸附器出来的再生气经过再生换热器后放空；所述处于冷吹降温阶段的变温吸附器出来的冷吹气通入冷吹换热器进行换热；依据这两台变温吸附器出口的再生气和冷吹气的温度变化，由风机吹出的新鲜再生气与变温吸附器出口的冷吹气和再生气的其中一种或两种进行换热，再进入加热器加热到再生温度，最后进入变温吸附器加热再生。
4.根据权利要求3所述的一种低压空气连续干燥工艺，其特征在于：当从处于加热再生阶段的变温吸附器出来的再生气温度低于处于冷吹降温阶段的变温吸附器出来的冷吹气温度10℃以上时，由风机吹出的新鲜再生气先进入冷吹换热器与冷吹完后的冷吹气换热升温，再进入加热器加热到再生温度，最后进入需再生的变温吸附器。
5.根据权利要求3所述的一种低压空气连续干燥工艺，其特征在于：当从处于加热再生阶段的变温吸附器出来的再生气温度与处于冷吹降温阶段的变温吸附器出来的冷吹气温度相差小于±10℃时，由风机吹出的新鲜再生气同时进入冷吹换热器和再生换热器被加热升温，再进入加热器加热到再生温度，最后进入需再生的变温吸附器。
6.根据权利要求3所述的一种低压空气连续干燥工艺，其特征在于：当从处于加热再生阶段的变温吸附器出来的再生气温度高于处于冷吹降温阶段的变温吸附器出来的冷吹气温度10℃后，由风机吹出的新鲜再生气先进入再生换热器被加热升温，再进入加热器加热到再生温度，最后进入需加热再生的变温吸附器。
7.根据权利要求1所述的一种低压空气连续干燥工艺，其特征在于：所述变温吸附器的吸附干燥、加热再生、冷却降温三个阶段切换采用程控阀控制。
8.根据权利要求1所述的一种低压空气连续干燥工艺，其特征在于：所述冷吹气为已干燥的产品气，冷吹气流量由产品气管线上调节阀控制。
9.一种完成权利要求1-8的低压空气连续干燥设备，其特征在于：包括干燥系统、再生系统、冷吹系统；所述干燥系统包括四个变温吸附器，所述再生系统包括风机、再生换热器和加热器；所述冷吹系统包括冷吹换热器和水冷器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Shouhua Inventor after: Zhang Jie Inventor after: Chen Ling Inventor after: Peng Yi Inventor after: Wu Yi Inventor after: Deng Jin Inventor after: Xu Jianping Inventor before: Shouhua Inventor before: Zhang Jie Inventor before: Chen Ling Inventor before: Peng Yi Inventor before: Wu Yi Inventor before: Deng Jin |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: No. 5 high tech Zone Gaopeng road in Chengdu city of Sichuan Province in 610041 Patentee after: Haohua Chemical Technology Group Co.,Ltd. Address before: No. 5 high tech Zone Gaopeng road in Chengdu city of Sichuan Province in 610041 Patentee before: SICHUAN TIANYI SCIENCE AND TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20200729 Address after: No. 5 high tech Zone Gaopeng road in Chengdu city of Sichuan Province in 610041 Patentee after: SOUTHWEST RESEARCH & DESIGN INSTITUTE OF CHEMICAL INDUSTRY Address before: No. 5 high tech Zone Gaopeng road in Chengdu city of Sichuan Province in 610041 Patentee before: Haohua Chemical Technology Group Co.,Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right |