CN110787600A - 一种带再生气干燥器的闭式两塔脱水装置及脱水方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带再生气干燥器的闭式两塔脱水装置及脱水方法，装置包括至少一组脱水塔、再生气干燥器、再生气加热器、再生气冷却器和再生气分离器，每组脱水塔包括第一脱水塔和第二脱水塔。与现有技术相比，本发明的积极效果是：相比传统两塔脱水工艺，实现了再生气加热器的连续工作，避免了供热系统需周期性频繁启停，从而减少了操作和检修人员工作量，有利于延长加热设施使用寿命；相比传统三塔及以上脱水工艺，在实现相同功能的情况下，减少了程序控制阀的数量；再生气干燥器尺寸和重量远小于脱水塔，降低了塔器的投资和吸附填料的使用量；大大降低了工程投资。

Description

一种带再生气干燥器的闭式两塔脱水装置及脱水方法
技术领域
本发明涉及一种带再生气干燥器的闭式两塔脱水装置及脱水方法，属于气体净化技术领域。
背景技术
气体脱水的方法一般包括膜分离方法、固体吸附法、溶剂吸收法、低温法等。固体吸附法脱水通常采用分子筛、活性氧化铝等干燥剂进行吸附脱水，吸附后的分子筛再经过再生气加热脱除其中的水分。
脱水常用的工艺为两塔和三塔及以上脱水工艺，目前两塔脱水装置中，干燥剂的再生气通常为一种低压气体先加热后对吸附水后的脱水塔进行解析，然后再生气加热器停止工作，同一来源的再生气对加热解析后的脱水塔进行冷吹，而后经冷却分离出水后，回到低压系统或经压缩机增压后返回至上游装置。由于再生气加热器为间歇工作，供热系统需周期性频繁启停，影响使用寿命，并增加操作和检修人员工作量；且当下游装置脱水精度要求高时，再生气通常取自脱水塔下游净化气体。三塔或更多塔的脱水装置中，虽然可以实现再生气加热器连续工作，但需要增加脱水塔器和程序控制阀的数量，提高了工程投资。
发明内容
为了克服现有技术的缺点，本发明提供了一种带再生气干燥器的闭式两塔脱水装置及脱水方法。本发明的脱水装置通过降低原料气压降的方式实现再生气循环返回至脱水塔入口；本发明设置了一台再生气干燥器，将脱水塔的冷吹气逆向加热后用于再生气干燥器的再生，保证再生气加热器连续运行，实现了闭式两塔干气连续再生。本发明装置中的两台脱水塔和再生气干燥器采用程序控制阀控制，程序控制阀组按照规定周期切换。
本发明所采用的技术方案是：一种带再生气干燥器的闭式两塔脱水装置，包括至少一组脱水塔、再生气干燥器、再生气加热器、再生气冷却器和再生气分离器，每组脱水塔包括第一脱水塔和第二脱水塔；在湿原料气进入管线和干燥气流出管线之间并列设置第一脱水塔和第二脱水塔，在两塔的塔顶和塔底均设置吸附程序控制阀；所述第一脱水塔和第二脱水塔同时并列设置在再生气加热器和再生气冷却器之间、以及在分支管线和再生气加热器之间，且在两塔的塔顶和塔底均设置再生程序控制阀；所述湿原料气进气管线和分支管线连通，所述分支管线依次连接再生气干燥器和再生气加热器；所述再生气冷却器与再生气分离器连接，所述再生气分离器的气相出口管线与湿原料气进入管线相连通；所述再生气加热器依次与再生气干燥器和再生气冷却器连接；在与再生气干燥器连接的分支管线上、在脱水塔与再生气冷却器的连接管线上、在分支管线与脱水塔顶的连接管线上、在再生气干燥器与再生气冷却器入口连接管线上均设置再生程序控制阀。
本发明还提供了一种带再生气干燥器的闭式两塔脱水方法，第一脱水塔和第二脱水塔在同一周期内分别进行吸附、加热/冷吹流程；在一个周期内，一个脱水塔进行吸附脱水流程时，另一个脱水塔则先进行再生加热流程、然后再进行冷吹流程；在下一周期内，完成冷吹流程的脱水塔切换至吸附脱水流程，完成吸附脱水流程的脱水塔则先切换至再生加热流程、然后再进行冷吹流程。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：
(1)相比传统两塔脱水工艺，实现了再生气加热器的连续工作，避免了供热系统需周期性频繁启停，从而减少了操作和检修人员工作量，有利于延长加热设施使用寿命。
(2)相比传统三塔及以上脱水工艺，在实现相同功能的情况下，减少了程序控制阀的数量；再生气干燥器尺寸和重量远小于脱水塔，降低了塔器的投资和吸附填料的使用量；大大降低了工程投资。
本发明工程投资低、操作方便，实现了两塔脱水流程下再生气加热器的连续工作，相比三塔及以上流程减少了脱水塔器和程序控制阀的数量，降低了工程投资。
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为本发明一种带再生气干燥器的闭式两塔脱水装置的结构示意图。
图2为本发明一种带再生气干燥器的闭式两塔脱水装置中脱水塔Ⅰ进行吸附，脱水塔Ⅱ进行加热，再生气干燥器进行吸附干燥时的示意图。
图3为本发明一种带再生气干燥器的闭式两塔脱水装置中脱水塔Ⅰ进行吸附，脱水塔Ⅱ进行冷吹，再生气干燥器进行加热解析时的示意图。
图4为本发明一种带再生气干燥器的闭式两塔脱水装置中脱水塔Ⅰ进行加热，脱水塔Ⅱ进行吸附，再生气干燥器进行吸附干燥时的示意图。
图5为本发明一种带再生气干燥器的闭式两塔脱水装置中脱水塔Ⅰ进行冷吹，脱水塔Ⅱ进行吸附，再生气干燥器进行加热解析时的示意图。
图中各标记如下：1脱水塔Ⅰ、2脱水塔Ⅱ、3再生气干燥器、4再生气分离器、5再生气加热器、6再生气冷却器、7湿原料气进入管线、8流量控制阀、9分支管线(再生气管线)、10再生气干燥器塔底管线、11再生气加热器与脱水塔连接管线、12脱水塔与再生气冷却器连接管线、13再生气冷却器出口管线、14再生气分离器气相出口管线、15分支管线与脱水塔顶连接管线、16再生气干燥器与再生气冷却器入口连接管线、17干燥气流出管线。KV-1A，KV-1B，KV-2A，KV-2B吸附程序控制阀、KV-3A，KV-3B，KV-4A，KV-4B，KV-5，KV-6，KV-7，KV-8再生程序控制阀。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供的闭式可连续再生的两塔分子筛脱水装置，包括一组脱水塔、再生气干燥器3、再生气分离器4、再生气加热器5和再生气冷却器6；该组脱水塔包括脱水塔Ⅰ1、脱水塔Ⅱ2；来自上游的湿原料气进入管线7与一分支管线9相连通，在湿原料气进入管线7上设有一流量控制阀8，该流量控制阀8可起到控制流量和减压的作用。脱水塔Ⅰ1、脱水塔Ⅱ2的塔顶分别与湿原料气进入管线7和脱水塔与再生气冷却器连接管线12相连通，在湿原料气进入管线7与脱水塔Ⅰ1、脱水塔Ⅱ2相连通的管线上分别设置有吸附程序控制阀KV-1A和KV-1B。脱水塔与再生气冷却器连接管线12与脱水塔Ⅰ1、脱水塔Ⅱ2相连通的管线上分别设置有再生程序控制阀KV-3A和KV-3B。脱水塔与再生气冷却器连接管线12与分支管线9相连通，并在连通管线上设置有再生程序控制阀KV-5。脱水塔与再生气冷却器连接管线12与再生气冷却器6相连通，并在连通管线上设置有再生程序控制阀KV-7。分支管线9与再生气干燥器3相连通，并在连通管线上设置有再生程序控制阀KV-6。再生气冷却器6的出口与再生气分离器4相连通，再生气分离器4的气相出口通过再生气分离器气相出口管线14与湿原料气进入管线7相连通。再生气干燥器3顶部通过再生气干燥器与再生气冷却器入口连接管线16与再生气冷却器6入口相连通，并在连通管线上设置有再生程序控制阀KV-8。再生气干燥器3与再生气加热器5通过再生气干燥器塔底管线10相连通。脱水塔Ⅰ1、脱水塔Ⅱ2的塔底分别与干燥气流出管线17和再生气加热器与脱水塔连接管线11相连通，在脱水塔Ⅰ1、脱水塔Ⅱ2与干燥气流出管线17相连通的管线上分别设置有吸附程序控制阀KV-2A和KV-2B，在脱水塔Ⅰ1、脱水塔Ⅱ2与再生气加热器与脱水塔连接管线11相连通的管线上分别设置有再生程序控制阀KV-4A和KV-4B。
本发明提供的脱水装置的脱水塔Ⅰ1和脱水塔Ⅱ2可在同一周期内分别进行吸附、加热/冷吹过程。具体过程如下：
当一个脱水塔进行吸附脱水流程时，该脱水塔吸附程序控制阀组打开，相连的再生程序控制阀组关闭。如图3所示，以脱水塔I1吸附，脱水塔Ⅱ2处于再生加热为例，脱水塔I1的吸附程序控制阀KV-1A和KV-2A为开启状态，KV-3A和KV-4A处于关闭状态，湿原料气通过湿原料气进入管线7和吸附程序控制阀KV-1A进入脱水塔I1，在塔中进行吸附脱水，脱水后的干燥气经过吸附程序控制阀KV-2A进入干燥气流出管线17通向下游。当脱水塔I1吸附，脱水塔Ⅱ2处于再生加热时，脱水塔Ⅱ2的吸附程序控制阀KV-1B和KV-2B为关闭状态，再生程序控制阀KV-5、KV-8处于关闭状态，再生程序控制阀KV-3B、KV-4B、KV-6、KV-7处于开启状态。原10％～20％的湿原料气通过分支管线9，经过再生程序控制阀KV-6进入再生气干燥器3进行干燥脱水，然后通过再生气干燥器塔底管线10进入再生气加热器5加热升温，升温后的再生气通过再生气加热器与脱水塔连接管线11，经过KV-4B进入脱水塔Ⅱ2，使脱水塔Ⅱ2再生加热。完成再生过程的再生气经过再生程序控制阀KV-3B和KV-7，通过脱水塔与再生气冷却器连接管线12进入再生气冷却器6进行降温，降温后的再生气通过再生气冷却器出口管线13进入再生气分离器4进行气液分离，再生气分离器4中的气相通过再生气分离器气相出口管线14并入湿原料气进入管线7，并在进行吸附过程的脱水塔I1中与待进行吸附的湿原料气汇合后经吸附程序控制阀KV-1A，进入脱水塔I1中进行吸附脱水，脱水后的干燥气经过吸附程序控制阀KV-2A进入干燥气流出管线17通向下游。
当脱水塔I1吸附，脱水塔Ⅱ2再生加热完成后进行冷吹时，脱水塔Ⅱ2的吸附程序控制阀KV-1B和KV-2B为关闭状态，再生程序控制阀KV-3B、KV-4B、KV-5、KV-8处于开启状态，再生程序控制阀KV-6、KV-7处于关闭状态。原10％～20％的湿原料气通过分支管线9和分支管线与脱水塔顶连接管线15，经过再生程序控制阀KV-5和KV-3B进入脱水塔Ⅱ2，对脱水塔Ⅱ2进行冷吹，冷吹后的再生气经过再生程序控制阀KV-4B，通过再生气加热器与脱水塔连接管线11进入再生气加热器5，加热后的再生气通过再生气干燥器塔底管线10进入再生气干燥器3，由再生气干燥器加热再生，再生气通过再生气干燥器与再生气冷却器入口连接管线16和再生程序控制阀KV-8进入再生气冷却器6进行降温，降温后的再生气通过再生气冷却器出口管线13进入再生气分离器4进行气液分离，再生气分离器4中的气相通过再生气分离器气相出口管线14并入湿原料气进入管线7，并在进行吸附过程的脱水塔I1中与待进行吸附的湿原料气汇合后经吸附程序控制阀KV-1A，进入脱水塔I1中进行吸附脱水。
本发明中的脱水装置中2个脱水塔按照吸附、加热/冷吹依次切换。在第一个周期内(如图2和图3)所示，脱水塔I1进行吸附过程，同时脱水塔Ⅱ2先进行加热过程(如图2)，再进行冷吹过程(如图3)。因此再下一周期(如图4和图5)，冷吹完成的脱水塔Ⅱ2切换至吸附脱水过程，脱水塔I1先切换至再生加热过程，此时吸附程序控制阀KV-1B和KV-2B切换至开启状态，KV-1A和KV-2A切换至关闭状态，KV-3B、KV-4B、KV-5和KV-8切换至关闭状态，再生程序控制阀KV-3A、KV-4A、KV-6、KV-7切换至开启状态(如图4)。当脱水塔I1再生加热完成后切换至冷吹过程，此时脱水塔Ⅱ2仍进行吸附脱水过程，再生程序控制阀KV-6、KV-7切换至关闭状态，KV-5、KV-8切换至开启状态(如图5)。上述两个周期时间可以完全相同。第二个周期完成后，两座脱水塔再次经第一个周期的操作(如图2和图3)，然后按照上述过程进行循环。

Claims (10)

1.一种带再生气干燥器的闭式两塔脱水装置，其特征在于：包括至少一组脱水塔、再生气干燥器、再生气加热器、再生气冷却器和再生气分离器，每组脱水塔包括第一脱水塔和第二脱水塔；在湿原料气进入管线和干燥气流出管线之间并列设置第一脱水塔和第二脱水塔，在两塔的塔顶和塔底均设置吸附程序控制阀；所述第一脱水塔和第二脱水塔同时并列设置在再生气加热器和再生气冷却器之间、以及在分支管线和再生气加热器之间，且在两塔的塔顶和塔底均设置再生程序控制阀；所述湿原料气进气管线和分支管线连通，所述分支管线依次连接再生气干燥器和再生气加热器；所述再生气冷却器与再生气分离器连接，所述再生气分离器的气相出口管线与湿原料气进入管线相连通；所述再生气加热器依次与再生气干燥器和再生气冷却器连接；在与再生气干燥器连接的分支管线上、在脱水塔与再生气冷却器的连接管线上、在分支管线与脱水塔顶的连接管线上、在再生气干燥器与再生气冷却器入口连接管线上均设置再生程序控制阀。
2.根据权利要求1所述的一种带再生气干燥器的闭式两塔脱水装置，其特征在于：所述湿原料气进入管线、第一脱水塔、干燥气流出管线依次连通；所述分支管线、再生气干燥器、再生气加热器、第二脱水塔、再生气冷却器依次连通。
3.根据权利要求2所述的一种带再生气干燥器的闭式两塔脱水装置，其特征在于：所述分支管线、第二脱水塔、再生气加热器依次连通。
4.根据权利要求1所述的一种带再生气干燥器的闭式两塔脱水装置，其特征在于：所述湿原料气进入管线、第二脱水塔、干燥气流出管线依次连通；所述分支管线、再生气干燥器、再生气加热器、第一脱水塔、再生气冷却器依次连通。
5.根据权利要求4所述的一种带再生气干燥器的闭式两塔脱水装置，其特征在于：所述分支管线、第一脱水塔、再生气加热器依次连通。
6.一种带再生气干燥器的闭式两塔脱水方法，其特征在于：第一脱水塔和第二脱水塔在同一周期内分别进行吸附、加热/冷吹流程；在一个周期内，一个脱水塔进行吸附脱水流程时，另一个脱水塔则先进行再生加热流程、然后再进行冷吹流程；在下一周期内，完成冷吹流程的脱水塔切换至吸附脱水流程，完成吸附脱水流程的脱水塔则先切换至再生加热流程、然后再进行冷吹流程。
7.根据权利要求6所述的一种带再生气干燥器的闭式两塔脱水方法，其特征在于：第一脱水塔进行吸附脱水流程时：湿原料气通过湿原料气进入管线进入第一脱水塔进行吸附脱水，脱水后的干燥气进入干燥气流出管线通向下游；第二脱水塔进行再生加热流程时：原10％～20％的湿原料气进入再生气干燥器进行干燥脱水，然后进入再生气加热器加热升温，升温后的再生气进入第二脱水塔进行再生加热，完成再生过程的再生气进入再生气冷却器进行降温，降温后的再生气进入再生气分离器进行气液分离，分离后的气相并入湿原料气进入管线。
8.根据权利要求7所述的一种带再生气干燥器的闭式两塔脱水方法，其特征在于：第二脱水塔完成再生加热流程后进行冷吹流程：原10％～20％的湿原料气进入第二脱水塔进行冷吹，冷吹后的再生气进入再生气加热器进行加热，加热后的再生气进入再生气干燥器进行加热再生，然后进入再生气冷却器进行降温，降温后的再生气进入再生气分离器进行气液分离。
9.根据权利要求6所述的一种带再生气干燥器的闭式两塔脱水方法，其特征在于：第二脱水塔进行吸附脱水流程时：湿原料气通过湿原料气进入管线进入第二脱水塔进行吸附脱水，脱水后的干燥气进入干燥气流出管线通向下游；第一脱水塔进行再生加热流程时：原10％～20％的湿原料气进入再生气干燥器进行干燥脱水，然后进入再生气加热器加热升温，升温后的再生气进入第一脱水塔进行再生加热，完成再生过程的再生气进入再生气冷却器进行降温，降温后的再生气进入再生气分离器进行气液分离，分离后的气相并入湿原料气进入管线。
10.根据权利要求9所述的一种带再生气干燥器的闭式两塔脱水方法，其特征在于：第一脱水塔完成再生加热流程后进行冷吹流程：原10％～20％的湿原料气进入第一脱水塔进行冷吹，冷吹后的再生气进入再生气加热器进行加热，加热后的再生气进入再生气干燥器进行加热再生，然后进入再生气冷却器进行降温，降温后的再生气进入再生气分离器进行气液分离。
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