CN1098496A - 高湿吸附介质处理的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种吸附介质处理的方法和实施该 方法的装置。通过高温气体使吸附介质将吸附其中 的物质，尤其是水分排除，接着用气流使吸附介质冷 却。为了避免对废气气流和/或干燥空气进行不希 望的加热，本发明是使从高温吸附介质流出的气流流 经一个蓄热器，以吸收高温吸附介质放出的热量，从 而进行冷却，气流经过蓄热器之后又被引导流过吸附 介质。

Description

本发明涉及对吸附介质的处理方法，以及实施该方法的装置，吸附介质通过高温气体将吸附在其中的媒质，尤其是水分排除，并接着用气流冷却。

这类流动的带湿度的气体出现在诸如锥筒的排气中，在锥筒中用干燥空气对塑料颗粒进行干燥处理。根据德国专利公告DE-OS3625013，废气被引导经过一个或多个装有吸附介质的干燥罐，其中吸附介质从气体中吸取水分，因此干燥后的气体可以作为干燥气体重新用以干燥塑料颗粒。

当在干燥罐中的吸附介质湿度饱和时，干燥罐进入再生过程，此时加热的外界空气被引导经过吸附介质，从中带走所吸附的水分。用作再生处理的高温空气温度大约在250℃，大大高于被干燥的废气温度，废气温度通常为60℃。

如果干燥罐在再生处理后被再用以吸附废气中的水分，由于吸附介质的高温，一开始不能对废气进行干燥处理，此外流过高温吸附介质的废气被加热，其温度高于对干燥空气所要求的温度。

因此，有人已提出措施，在再生过程结束时对很热的吸附介质进行冷却，而后再从废气中吸附水分。在公布号为162537的欧洲专利申请中采用两个并联的干燥罐，其中一个处于再生过程，另一个处于吸附过程。为了冷却高温吸附介质，在再生过程结束时将部分废气气流引导流经高温吸附介质，而后与另一干燥罐流出的干燥气体混合。这样做存在的缺点是，废气中用以冷却的部分气流没有经干燥处理，因此使干燥空气的湿度增大，此外，干燥空气被用以冷却的部分废气气流大大加热，这在许多应用场合是不希望的。

在德国专利公告DE-OS 34 12 173所公开的装置中采用部分干燥空气气流以冷却高温吸附介质，这部分气流在流过高温吸附介质后回流到被引入的废气气流中。这样做的缺点是，在冷却过程中只有少量干燥空气供给用气装置，要被处理的废气温度被升到一定值，它使吸附效率降低。

本发明的目的是要避免对废气气流和/或干燥空气不希望的加热。

为此，在文章开始所述的方法中，为进行冷却，引导从高温吸附介质流出的气流流经一个蓄热器，以吸收从高温吸附介质中吸取出的热量，经过蓄热器之后再引导经过吸附介质。由此排除了高温吸附介质对干燥过程和/或干燥空气的影响。此外使高温吸附介质的热量不被损失，而是在紧接再生处理的吸附过程中从蓄热器中取出用于其它方面。由此大大改善了排气处理的能耗。蓄热器事实上是免维修的，因此对于干燥器是一个十分经济的辅助设施。

在本发明适宜的方案中，在蓄热器中含有的热量在下一次再生处理开始时被用以加热再生处理所用的气体，由此节省加热能量。

为了避免再生处理时干燥空气流量下降，本发明建议采用外界空气进行吸附介质的再生。

在本发明的最佳方案中，如果从高温吸附介质流出的气流多次循环流过蓄热器和吸附介质，直到吸附介质被充分冷却，则避免了用于冷却的气流使刚刚再生的吸附介质湿度的增加，尚若用新的外界空气进行冷却则会出现这样的情况。

在本发明方法的其它方案中，如果采用具有高比热和/或具有高导热性能的蓄热媒体，例如采用金属，则使蓄热器所需的体积减小。在空气带入的杂质被分离而造成污染的情况下，采用玻璃或石头做蓄热媒体则能容易地更换蓄热媒体。为此还建议通过对蓄热材料的造型和/或提高气体经过蓄热器的速度以改善高温干燥气体和蓄热材料之间的热传导。已经证实，采用铁或玻璃或小石块制成的球状蓄热材料是有利的，其截面直径约为2至10毫米（mm）。

在对蓄热媒体数量的选取时，应使蓄热材料的重量与其比热的乘积大致等于或大于要被冷却的吸附介质的重量与其比热的乘积。

为实施本方法可以使用一个带空气干燥器的装置，该空气干燥器至少有一个装有吸附介质的干燥罐和与该干燥罐串联的风机，还有带加热装置的再生管道，它通过可控阀与干燥气体的排气管及干式空气干燥器的出气管连接。此外，该装置的特点在于，再生管道中装有一个蓄热器，用以吸收高温吸附介质中放出的热量，蓄热器通过另一可控阀与排气进管连接。在本发明装置的有利方案中，蓄热器中装有作为蓄热介质的一些高比热材料，如玻璃、金属或石块。其中，蓄热材料最好具有球形形状，其直径约为2至10毫米（mm）较为有利。

本发明的有利的结构形在从属权利要求中给出。

下面借助附图所示的实施例对本发明作详细说明，其中，

图1，具有本发明特征的处理装置，它具有一干燥罐，该装置用以处理潮湿的、从塑料颗粒干燥筒中排出的气体;

图2，按照图1的装置，它带有两个并联的干燥罐;

图3，按照图1的装置，它具有多个装在转盘上的干燥罐，

图4，用于湿塑料颗粒的处理装置，该处理装置有蜂窝状干燥罐，

图5a，b按照图4的处理装置，该处理装置带有蓄热器。

在干燥筒1中装有塑料颗粒填料2，塑料颗粒通过干燥筒1上的进料孔（图中未表示）连续地或一部分一部分地装入干燥筒，在筒内进行干燥处理，干燥后从下方的出料口3排出干燥筒，送到生产塑料件的装置去（图中未表示）。为对填料2进行干燥，有一干燥空气进气管5伸到干燥筒1内，它的管端在干燥筒1中出料口3附近，带有一个分配件6。通过管5进入干燥筒1的干燥空气要求的温度为80℃或更高，空气在干燥筒1中从下向上流过填料2，最终从干燥筒1上的盖伸出的排气管8排出。

从干燥筒1排放出的带湿度的废气通过排气管8引到其整体以10为编号的干式空气干燥器，在干燥器中吸除废气所带的水份。废气从管8排出到达干式空气干燥器10，首先以过颗粒过滤器12和止回阀14到风机18的吸气管16，风机的压力出气管20与干燥罐24的外环形腔22接通。潮湿的废气径向流过装在干燥罐24中的吸附介质26，介质为硅胶和/或分子筛，它吸取废气中的水份。从吸附介质26流出，进入干燥罐24的中央通道28的干燥空气到达从干燥罐24引出的出气管30，管中装有加热装置7。

在干燥罐24外从出气管30分支出干式空气进气管5，在该进气管中装有止回阀29。从干燥罐24向外伸出的出气管30管段上还有另一分支管32，该支管上装有另一止回阀31。支管32通到一蓄热器50，它是一个在进出管之间封闭的盒子，其中在两个相对的滤网52和54之间装有蓄热介质55。蓄热介质55可以是玻璃球、石头或铁球，或者也可由聚集的螺钉、螺母和这类金属小件或金属屑构成。蓄热器50在与支管32相反的一端接着气体管路34，它的一个支管通过管路33接到进气过滤器36，另一支管接气体管路38。在管路38中设有换向阀40，阀体在图中虚线所示位置42时，气体管路38接通管35并由此与风机18接通，管路35通过止回阀37与管路16接通。阀体处在图中所示位置44时，换向阀40接通管路35和伸向外界的短排气管39。

在吸附过程中，风机18通过管路8将废气抽出干燥筒1，经过过滤器12，此时止回阀14开通，止回阀37关闭，再通过管路20将废气压送到干燥罐24的外环腔22，废气在干燥罐24中径向透过吸附介质26，这里的介质是硅胶或分子筛构成。由吸附介质26干燥过的空气径向流到中央通道28再进入出气管30，由开启的加热器7加热，并通过开通的止回阀29经管路5作为干燥空气重新又通到作为用气装置的干燥筒1，此时止回阀31的闸板是关闭的。

如果吸附介质的湿度饱和，则由传感器（图中未表示）向控制装置（图中也没表示）发出信号，将风机18旋转方向改变，因此，由于管路5、8、16、32中的压力变化使止回阀31和37开通，而止回阀14和29关闭;换向阀40处于位置44上。风机18通过过滤器36吸入外界空气，空气经过34和32流过蓄热器50，使蓄热器达到外界空气温度，然后空气流到管路30，在那里由开启的加热器7加热（例如到250℃），并由中央通道28径向从内向外流过吸附介质进入环形通道22，由此排除其水份，并经管路20流出干燥罐24，通过管路35和39再向外排气。

当从约250℃高温的吸附介质26中去除全部水份时，由合适的传感器（图中未表示）决定结束再生处理过程，因此，可以进入冷却过程。进入冷却过程是通过将换向阀40从位置44转到位置42，并断开加热器7而实现。从干燥罐24流出的高温外来空气由风机18通过管路35压送到管路38，由此通过管路34送到蓄热器50，其内的蓄热材料吸收由热气所带的热量。气体由风机18继续经管路32、30、20、35、38、34多次进行循环流动，因此逐渐地，也就是说在数分钟时间内，吸附介质26所含热量被传递到蓄热器50中，此过程中没有新的外界空气吸入，因为在管路38和34中存在的压力差阻挡了外界空气。由此使吸附介质26在冷却过程中不会得到比循环的外界空气原有量更多的水分，因为没有新鲜空气被吸入进行冷却。这一所谓的剩余水分是极微小的。在必要的时候可以在支管33中，即从管路38与管34的接口处到过滤器36段的管路内装入另一个可转换的阀。

在冷却过程结束后，由控制器使风机18的转向阀以及换向阀转换，这样便可以开始新的吸附过程。

在下一次再生过程开始时，存贮在蓄热器中的热量被用来加热通过过滤器36吸入的外界空气，因此存贮于其中的热量可以加热再生处理所需要的热气，从而使加热器7在较晚些时候才开启，由此节省热能。

图2表示的装置带有两个并联的干燥罐24a，25，它们交替进行吸附循环和再生循环，其中与图1功能相同的部件在图2的装置中用相同的编号并加词辍a。

废气流出颗粒干燥筒1a，通过管路8a，经过过滤器12a和紧接着的管路16a引到风机18a，风机的压力气管路20a通到第一换向阀62，阀体66在图示位置，废气通过管路70和一个加热装置23流到干燥罐25，罐内也装有足够干燥的吸附介质27，加热装置23是关闭的，流进干燥罐25的气体流过在罐中装着的吸附介质27，在介质中将废气的水分吸除，干燥空气流出干燥罐25通过出气管72引到另一个换向阀60，阀体64在图示的位置时，干燥空气流出管路72，通过供气管5a流入干燥筒1a，其中干燥空气要经过加热器74。

与此同时风机17通过进气过滤器36a和管接头34a以及与管接头34a相连的蓄热器50a吸进外界空气，（此时蓄热器被加热到外界空气的温度）并将空气压送，经过压力管路32a，换向阀62及接在其后的管路76和接通的加热装置7a压送入第二干燥罐24a，最后，被加热到大约250℃的外界空气流过干燥罐24a中的吸附介质26a，并从吸附介质26a中吸除所含的水分。带有水分的热空气经过干燥罐24a的出气管78和另一个换向阀60进入管路35a，由于换向阀40a的阀体处在44a位置，所以，潮湿的气体通过管接头39a向外排出。

在再生处理结束时进入冷却过程，此时换向阀40a的阀体转到图中虚线所示位置42a，因此高温的、此时是干燥的气流流出管路35a，通过换向阀40a进入管路38a，管路38a在进气过滤器36a和蓄热器50a之间与管接头34a连通，由此可将高温气体所带热量传递到蓄热器50a，并通过运转的风机17经管路32a、76、78、35a、38a、34a循环流动，直到吸附介质26a足够冷却。然后使换向阀60和62以及40a转换，干燥罐25此时可进入再生处理，而干燥罐24a可进入吸附过程。在干燥罐25开始再生过程时，由风机17通过进气过滤器36a吸入的外界空气此时在高温的蓄热器50a内加热，因此与本发明前面所述的实施例一样，在吸附介质26a中冷却开始所含的热量可以被用来将外界空气加热成高温气体，用以再生过程开始时对吸附介质27的再生处理。

图3中与干燥筒1b相连的干式空气干燥器具有“旋转木马”结构形式，这从美国专利3757492基本上可以了解。在此给出的实例中，旋转盘具有5个干燥罐25b、65、75、85和24b，它们和一个下阀盘82及一个上阀盘84一起可随由马达90驱动的轴89转动，并与阀盘82和84上的相对的孔保持对应，对下阀盘82设置了三个固定的下阀腔86、93、99，而上阀盘84与三个固定的上阀腔87、95、97配合，五个干燥罐被安排在与轴89同心的圆形轨道上，并且使六个阀腔沿着同心的圆弧布置。风机18b从排气管8b经过过滤器12b吸出带湿度的废气，并使之通过下阀腔86按图示箭头经过与干燥罐25b、65、75、85相对应的孔进入干燥罐25b、65、75、85，这些干燥罐处于吸附处理过程。潮湿的废气经过上述干燥罐内装着的吸附介质被吸除水分，因此干燥空气按图中箭头经过与上阀腔87对应的孔流出干燥罐25b、65、75、85，由加热装置83加热到所要求的温度，并通过干燥空气管路5b供给干燥筒1b。

第五个干燥罐24b处于再生处理过程，在此过程中由风机17b从进气过滤器36b经过管路34b和蓄热器50b吸入外界空气，并经过通道76b和加热装置7b以及一个与之相连的接管91送到阀腔93。高温空气从阀腔93按图示箭头经过孔流入干燥罐24b内，并流过温度饱和的吸附介质26b。在这里，高热空气吸取水分，经过接管35b及阀腔95流出干燥罐24b并经过排气管39b排出。

在紧接着再生过程的冷却过程中，由五个干燥罐和相应的阀盘82和84构成的旋转盘绕轴89转动，以使接管35b与阀腔97相对，进气管接头92与阀腔99相对，阀腔97通过连接管38b与管34相连。此时风机17b将干燥罐24b中流出、进入阀腔97的高温气体经过管路38b和34b送入蓄热器50b，它从高温气体得到热量。由于此时进气管92不再对着阀腔93，而是对着阀腔99，由风机17b送出的空气只能经过支管94进入阀腔99，并由此经过一个未画出的孔进入进气管92，再由此进到干燥罐24b内，而后为了冷却而流过吸附介质26b的空气经过出气管35b和一个未画出的孔压入阀腔97，并经过管38b和34b又回送到蓄热器50b。

当吸附介质26b足够冷却后，通过旋转盘的相应转动使干燥罐24b又进入吸附过程，而在需要的时候，其它的干燥罐25、65、75、85中的一个通过旋转盘的转动进入到这之前图3中干燥罐24b所在位置。而后风机17b通过进气过滤器36b吸入冷的外界空气，空气在蓄热器50b中被加热，蓄热器降温后由加热器7b加热到所要求的温度250℃到300℃。

举例：空气干燥器的气流量为200m³/h。

最后说明的旋转盘方案中的干燥罐中之一可以在吸附过程停留约60分钟，而后的再生过程可以占十分钟，接着的冷却约占五分钟。一个干燥罐所装分子筛量约为二到四公斤，再生处理空气的流通量可在50-100m³/h。再生处理的空气温度（高温气体温度）可在180°到250℃，蓄热器所装物可以采用4-8Kg直径为2-10mm的钢球。

本说明中提及的止回阀最好是单向阀，空气干燥器设计气流量为20···2000m³/h。

按照图4使用了一种蜂窝状干燥罐，用于取除空气中的水分。塑料颗粒填料2位于干燥筒1内，塑料颗粒是连续地或逐步填入干燥筒内，并在其内干燥，塑料颗粒干燥之后从下排料口3排出干燥筒。为了干燥填料2，一根干燥空气输入管5通入干燥筒1内，在排料口3附近，该干燥空气输入管5与干燥筒1中的分配器6相连。经输入管5流入干燥筒1的干燥空气所需的温度为80℃或更高，它自下而上流经干燥筒1中的填料2，并经干燥筒1盖上的排气管8离开干燥筒。带有水分的废气从干燥筒1出来经过排气管8并经过滤器100和输送泵101供给干式空气干燥罐102。干式空气干燥罐102的结构为所谓的蜂窝状干燥罐，也就是说，它主要由一个转盘组成，转盘每小时大约转1至3转。三个固定安置的密封带103，104，105把蜂房（转盘）分成三个区域，蜂房（转盘）一般由折叠的纸或玻璃长丝组成，其上覆有分子筛。在区域106内进行着对水分的吸附，水分包含在来自干燥筒1的废气之中。在区域107内，通过吸入加热后的外界空气对其再生处理。处界空气经过过滤器108和风机109以及加热装置110而进入区域107。在区域111内，经管路121吸入冷的外界空气，以便对其冷却。接着，经这样处理的蜂房转入吸附处理。转盘不断转动。连续先后进行着吸附、加热和冷却这三处过程。而蜂窝状干燥罐例如可以人Matsui公司的出版物“多功能系统”中获知。

图5a表示了在这种蜂窝状干燥罐中使用蓄热器的情况。图4中的冷却区111已被取消。用于再生的加热和紧接着的冷却在同一区域，即在区域113内进行。在加热和冷却期间蜂房停止不动。在加热和冷却结束后，蜂房继续转过一个角度，再生并冷却后的蜂房进入吸附区域114，同时水分已饱和的蜂房进入再生区域113。吸附区域接收来自干燥筒1的带水分的废气，如同图4所示。在蜂房进入再生区域113之后，在典型为2至6分中的时间范围，外界空气经过滤器108吸入，经过蓄热器115和再生加热装置116把外界空气加热到再生温度。加热的空气流过再生区域，带走那里所含的水分，并把带有水分的空气经阀117向外排出。如果从大约250℃高温的吸附介质中排除水分后，再生过程就结束，就可进入冷却过程。通过转换阀门117进入冷却过程。离开再生区域的高温外界空气由风机109压入蓄热器115。蓄热器的蓄热材料吸收高温气体所带的热量。气体继续由风机驱动多次循环，这样在几分钟的时间内，吸附介质所含的热量被传递给蓄热器115。其间没有外界空气吸入。因此，蜂窝状内的吸附介质不会比循环的外界空气原有的水分更多，因为，在冷却中没有吸入新的外界空气。冷却过程结束后，如上所述，蜂房继续转过一个角度，开始一个新的再生循环。

图5b表示了再生循环的改型方案。这里，平行于加热装置116安置了一个带有旁路118的旁路阀。在再生区域冷却时接通该旁路，因此，加热装置的热量不会损失，或者说，加热装置不必被冷却而降温。因此，必须的热能被进一步节省。

为了接通图5b中的旁路，安置了一个转换阀119。这样，加热期间通过受热体的再生空气和冷却期间的再生空气可同方向流过此受热体。

蜂窝状干燥罐短时间静止这种总体布局是有优点的，因为只要新的蜂房水分足够饱满，就必须对其作再生处理。供气管内的传感器120，即安置在干燥空气管内的传感器120，例如用来测量刚刚干燥后的空气露点。通过这一测量能够最充分地利用吸附介质的吸水能力。此外，要控制与所吸附的水分量有关的吸附时间。当然，也可以譬如通过对蜂房的重量测定或通过监视吸附介质温度的温度传感器来确定所吸附的水分量。

如果干燥后的空气水分量超出一确定的极限值，那么，蜂房盘向前转动相应的一扇段。这意味着，只有当蜂房确实需要再生处理时，蜂房盘才向前转动。

Claims (21)

1、吸附介质的处理方法是通过高温气体除去吸附介质中吸取的物质，尤其是水分，接着用气流使吸附介质冷却，其特征是，为了进行冷却，使高温吸附介质中流出的气流流经蓄热器(50，50a，50b)，以吸收高温吸附介质(26，26a，26b)放出的热量，气流在经过蓄热器后再被引导经过吸附介质。

2、按照权利要求1的方法，其特征是，有温度的废气被引导穿过水分吸附介质，吸附介质在湿度饱和时由高温气体再生处理，在再生后由气流使之冷却。

3、按照权利要求1或2的方法，其特征是，经过高温蓄热器的气体被作为高温气体使用。

4、按照上述权利要求中之一的方法，其特征是，采用外界空气进行吸附介质的再生处理。

5、按照上述权利要求中之一的方法，其特征是，从高温吸附介质流出的气流多次循环流经蓄热器和吸附介质，直到吸附介质被充分冷却。

6、按照上述权利要求中之一的方法，其特征是，在蓄热器中，采用玻璃和/或金属块和/或石块作为蓄热介质。

7、按照权利要求6的方法，其特征是，采用球形物作为蓄热器中的蓄热介质，其截面直径小于10mm为好，最好在10mm到2mm之间选择。

8、按照上述权利要求之一的方法，其特征是，选择蓄热介质的数量，使得蓄热材料的重量与其比热的乘积大致等于或大于要被冷却的吸附介质的重量与其比热之乘积。

9、实施按照上述权利要求之一的方法的装置，它具有干式空气干燥器（10，10a，10b）干式空气干燥器至少具有一个装有吸附介质的干燥罐（24，24a，25，25b，65，75，85），以及一个与干燥罐串联的风机（18，18a，18b），还有一个装有加热装置（7，7a，7b）的再生处理管路，该管路通过可控阀接到空气干燥器的干式气体出气管（30）和废气供气管（8，8a，8b）其特征是，再生管路有一个蓄热器（50，50a，50b），用以吸取高温吸附介质（26，26a，26b）的热量，它通过另一个可控阀与废气供气管连接。

10、按照权利要求9的装置，其特征是，蓄热器的出气侧与干燥气体出气管连接。

11、按照权利要求9或10的装置，其特征是，蓄热器设置在通向加热装置的旁通管路上。

12、按照权利要求9至11中之一装置，其特征是，再生管路具有一个外界空气吸入口，以及一个外界空气排出口。

13、按照权利要求9至12中之一装置，其特征是，蓄热器装有玻璃块和/或金属块和/或石块用作蓄热介质。

14、按照权利要求9至13中之一的装置，其特征是，蓄热器装有球状物作为蓄热介质，其截面直径最好小于10mm，最好在10mm至2mm之间。

15、按照权利要求9至14中之一的装置，其特征是，蓄热器装在再生处理风机的进气侧。

16、用于实施按照权利要求1至8的方法的装置，具有至少一个干式空气干燥机，该干燥机至少具有一个装满吸附介质的干燥罐以及一台与干燥罐相联的风机，再生处理管路具有加热装置，再生管路经可控阀门与干燥空气排气管和干式空气干燥机的废气供气管相联，其特征在于，再生管路具有一个蓄热器，用于吸收来自在高温吸附介质的热量，干燥罐是一个由一个旋转对称容器组成的蜂窝状干燥机。

17、按照权利要求16的装置，其特征在于，干燥罐具有分子筛，分子筛在某一区域内吸收水分，在另一区域内再生和冷却。

18、按照权利要求17的装置，其特征在于，各区域用固定安置的密封带分开。

19、处理吸附介质的方法，该方法是通过高温气体把吸附在吸附介质中的物质，尤其是水分释放出，接着用气流冷却，其中，为了冷却，从高温吸附介质流出的气流引导流经蓄热器，用于吸收来自高温吸附介质的热量，在流经蓄热器之后，再流经吸附介质，尤其是按照权利要求1的方法，其特征在于，吸附介质包含在蜂窝状干燥机内，该干燥机由一个旋转对称的容器组成，该蜂窝状干燥机为了对一个扇形区作再生处理和冷却可以短时不动或循环转动。

20、按照权利要求19的方法，其特征在于，当干式空气的露点变坏时，进行再生处理。

21、按照权利要求19或20的方法，其特征在于，借助于转换阀，在加热期向通过受热体的再生空气和冷却期间的再生空气经旁路同方向流过受热体。

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