CN116585859A - 一种气体无损干燥系统及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气体无损干燥系统及工艺，属于气体干燥技术领域，该系统具有2台完全一样的吸附塔，其中任意时刻总有1台处于吸附步骤，保证连续的脱除杂质，另1台处于再生步骤，实现吸附塔的再生，再生气使用循环泵增压后汇入原料气中，在不损失工艺气的同时保证了工艺气的压力，并且该干燥塔再生时使用干燥后的产品气进行再生，可以将干燥塔内剩余气体的含湿量更进一步降低，提升下一次的干燥效果，干燥塔再生时使用的再生气压力与产品气压力相同，再生时再生气压力高，有效减少了再生气的使用量，相较于传统的工艺流程所需阀门数量可减少一半，且无需使用高温阀门，进一步降低设备投资，减少了热量损失，增加了系统的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及气体干燥技术领域，特别涉及一种气体无损干燥系统及工艺。
背景技术
气体输送时，若气体含湿度高，其中的水分可能会因温度降低成为凝结水，甚至结冰，导致气体输送不正常。如天然气、氢气中水分的存在不仅会减小管道的输送能力、降低气体热值，甚至会堵塞管道、增加压降，造成用气压波动，影响供气稳定性。因此，需要对气体进行干燥处理。
气体的干燥方法很多，有使用液体吸收剂如硫酸、氯化锂等的脱水法，使用化学固体干燥剂如氯化钙、氢氧化钠等的脱水法，使用多孔性固体干燥剂如分子筛、活性炭等吸附剂的脱水法，以及直接低温冷冻除水的脱水法。工业中常使用多孔性固体干燥剂的变温吸附干燥工艺。
传统的变温吸附干燥工艺以原料气（湿气）为再生气，利用差压作为再生气循环使用的动力，但该工艺损失了工艺气的压力，且由于再生气中含有与原料气相同的水分，使得该工艺干燥塔的再生不够彻底，产品气的露点不够低。此外，传统工艺流程复杂，使用阀门数量多，而且由于再生温度高，还需使用高温阀门，增加设备投资、热量损失的同时，还影响系统运行的可靠性。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种气体无损干燥系统及工艺，干燥塔再生时使用干燥后的产品气进行再生，可以将干燥塔内剩余气体的含湿量更进一步降低，提升下一次的干燥效果，相较于传统的工艺流程所需阀门数量可减少一半，且无需使用高温阀门，进一步降低设备投资，减少了热量损失，增加了系统的可靠性。
本发明采用的技术方案是：
一种气体无损干燥系统，包括：
顶部相互连通的第一干燥塔和第二干燥塔，所述第一干燥塔和第二干燥塔的内部均设置有第一加热器；
原料气管道，分别与所述第一干燥塔和第二干燥塔的底部连通，且连通管道上分别设置有第一进气阀、第二进气阀；
产品气管道，分别与所述第一干燥塔和第二干燥塔的顶部连通；
再生管道，其一端分别与所述第一干燥塔、第二干燥塔的底部连通，且连通管路上分别设置第一排气阀、第二排气阀，另一端与原料气管道连通；所述再生管道在气体流通路径上依次设置有循环泵、冷却器以及气液分离器。
在本申请公开的系统中，所述第一干燥塔与第二干燥塔的连通管路上设置有第二加热器。
在本申请公开的系统中，所述第一干燥塔与第二干燥塔的连通管路上设置有第二加热器，取消所述第一干燥塔与第二干燥塔内的第一加热器。
在本申请公开的系统中，所述第一干燥塔与第二干燥塔与产品气管道的连通管路上均设置有单向阀。
在本申请公开的系统中，所述加热器采用采用电加热、蒸汽加热、导热油加热或其它加热介质。
在本申请公开的系统中，所述冷却器采用风冷、水冷或其它冷却介质。
基于同样的发明构思，本申请还提供了通过上述系统进行气体干燥的工艺，具体地，一种气体无损干燥工艺，包括：
干燥流程：原料气与经气液分离器处理后的再生气混合，从底部进入第一干燥塔或第二干燥塔内完成气体干燥过程，干燥后的气体从顶部排出，一部分气体作为产品气流出，另一部分气体进入第二干燥塔或第一干燥塔作为再生气；
加热再生流程：再生气进入第二干燥塔或第一干燥塔，经第一加热器加热后，自上而下流动，从底部流出，通过循环泵增压、冷却器冷却，然后进入气液分离器进行分离，分离出的冷凝水自底部排出，剩余的气体自气液分离器顶部流出与原料气混合，作为待干燥气；
其中，当第一干燥塔用于干燥时，第二干燥塔进行再生，当第二干燥塔再生后用于干燥时，第一干燥塔进行再生。
在本申请公开的工艺中，所述加热再生流程结束后，还进行冷吹再生流程：关闭再生干燥塔内的第一加热器，气体流动过程与加热再生流程一致，冷却再生干燥塔。
在本申请公开的工艺中，当所述第一干燥塔与第二干燥塔内不设置第一加热器，在第一干燥塔与第二干燥塔的连通管路上设置第二加热器时，所述加热再生流程中，再生气经连通管路上的第二加热器加热后再进入第一干燥塔或第二干燥塔进行再生；所述冷吹再生流程中，只需关闭第二加热器。
在本申请公开的工艺中，当所述第一干燥塔与第二干燥塔的连通管路增加第二加热器时，所述加热再生流程中，再生气先经第二加热器加热后再进入第一干燥塔或第二干燥塔，再由第一干燥塔、第二干燥塔内部的第一加热器进行加热；所述冷吹再生流程中，需关闭连通管路上的第二加热器以及再生干燥塔内的第一加热器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）该系统的工艺流程简单，相较于传统的工艺流程所需阀门数量可减少一半，且无需使用高温阀门，进一步降低设备投资，减少了热量损失，增加了系统的可靠性；
（2）干燥塔再生时使用干燥后的产品气进行再生，可以将干燥塔内剩余气体的含湿量更进一步降低，提升下一次的干燥效果；
（3）干燥塔再生时使用的再生气压力与产品气压力相同，再生时再生气压力高，有效减少了再生气的使用量，降低生产成本；
（4）再生气使用循环泵增压后汇入原料气中，在不损失工艺气的同时保证了工艺气的压力；
（5）循环泵工作条件温和（介质和温度），压比也很小，能耗增加相当小，系统可靠性几乎不受影响。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为气体无损干燥系统的结构示意图；
图2为实施例1的工艺流程示意图；
图3为实施例2的工艺流程示意图；
图4为实施例3的工艺流程示意图；
图5为实施例4的工艺流程示意图；
图6为实施例5的工艺流程示意图；
图7为实施例6的工艺流程示意图。
附图标记：
10、第一干燥塔；11、第一进气阀；12、第一排气阀；20、第二干燥塔；21、第二进气阀；22、第二排气阀；30、原料气管道；40、产品气管道；41、单向阀；50、再生管道；51、循环泵；52、冷却器；53、气液分离器；60、第一加热器；70、第二加热器。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图，对本申请的具体实施方式做详细的说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
此外，“第一”、“第二”等术语仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
请参阅图1~7所示，本申请实施例提供了一种气体无损干燥系统，包括顶部相互连通的第一干燥塔10和第二干燥塔20，以及原料气管道30、产品气管道40和再生管道50。
第一干燥塔10和第二干燥塔20的内部均设置有第一加热器60，加热器采用采用电加热、蒸汽加热、导热油加热或其它加热介质。第一干燥塔10和第二干燥塔20为2台完全一样的吸附塔，其中任意时刻总有1台处于吸附步骤，保证连续的脱除杂质，另1台处于再生步骤，实现吸附塔的再生。
原料气管道30分别与第一干燥塔10和第二干燥塔20的底部连通，且连通管道上分别设置有第一进气阀11、第二进气阀21。原料气管道30用于向第一干燥塔10、第二干燥塔20输送原料气。
产品气管道40分别与第一干燥塔10和第二干燥塔20的顶部连通，用于将干燥后的气体排出系统。
再生管道50，其一端分别与第一干燥塔10、第二干燥塔20的底部连通，且连通管路上分别设置第一排气阀12、第二排气阀22，另一端与原料气管道30连通。再生管道50在气体流通路径上依次设置有循环泵51、冷却器52以及气液分离器53，第一干燥塔10或第二干燥塔20的再生气，通过再生管道50经循环泵51加压、冷却器52冷却、气液分离器53分离后，重新返回进行干燥，实现气体无损干燥。冷却器52采用风冷、水冷或其它冷却介质。
该系统的工艺流程简单，相较于传统的工艺流程所需阀门数量可减少一半，且无需使用高温阀门，进一步降低设备投资，减少了热量损失，增加了系统的可靠性。再生气使用循环泵51增压后汇入原料气中，在不损失工艺气的同时保证了工艺气的压力。循环泵51工作条件温和（介质和温度），压比也很小，能耗增加相当小，系统可靠性几乎不受影响。
具体地，
实施例1
请参见图2所示，第一干燥塔10进行吸附干燥步骤，第二干燥塔20进行再生步骤。
干燥流程为：原料气与经气液分离器53处理后的再生气混合，流经第一进气阀11，在第一干燥塔10内完成气体干燥过程，干燥后的气体从顶部排出，一部分气体作为产品气流出，另一部分气体进入第二干燥塔20作为再生气；
加热再生流程：再生气进入第二干燥塔20经第一加热器60加热后，自上而下流动，从底部流出，流经第二排气阀22，进入循环泵51增压、冷却器52冷却，然后进入气液分离器53进行分离，分离出的冷凝水自底部经排液阀排出，剩余的气体自气液分离器53顶部流出与原料气混合，作为待干燥气；
冷吹再生流程：加热再生流程结束后，第二干燥塔20内温度远高于正常工作时的温度，此时塔内的干燥剂吸水性能非常小，需进行降温处理以恢复吸水能力。此时，关闭第二干燥塔20中的第一加热器60，其余气体流动过程与加热再生流程一致，通过再生气冷却第二干燥塔20，恢复吸水能力。
实施例2
请参见图3所示，当第二干燥塔20再生后，进行吸附干燥步骤，第一干燥塔10进行再生步骤。
干燥流程为：原料气与经气液分离器53处理后的再生气混合，流经第二进气阀21，在第二干燥塔20内完成气体干燥过程，干燥后的气体从顶部排出，一部分气体作为产品气流出，另一部分气体进入第一干燥塔10作为再生气；
加热再生流程：再生气进入第一干燥塔10经第一加热器60加热后，自上而下流动，从底部流出，流经第一排气阀12，进入循环泵51增压、冷却器52冷却，然后进入气液分离器53进行分离，分离出的冷凝水自底部经排液阀排出，剩余的气体自气液分离器53顶部流出与原料气混合，作为待干燥气；
冷吹再生流程：加热再生流程结束后，第一干燥塔10内温度远高于正常工作时的温度，此时塔内的干燥剂吸水性能非常小，需进行降温处理以恢复吸水能力。此时，关闭第一干燥塔10中的第一加热器60，其余气体流动过程与加热再生流程一致，通过再生气冷却第一干燥塔10，恢复吸水能力。
实施例3
请参见图4所示，取消第一干燥塔10和第二干燥塔20中的第一加热器60，在第一干燥塔10与第二干燥塔20的连通管路上设置第二加热器70，并在第一干燥塔10与第二干燥塔20与产品气管道40的连通管路上均设置有单向阀41。第一干燥塔10进行吸附干燥步骤，第二干燥塔20进行再生步骤。
干燥流程为：与实施例1相同；
加热再生流程：再生气经连通管路上的第二加热器70加热后，再进入第二干燥塔20自上而下流动，从底部流出，其余同实施例1；
冷吹再生流程：加热再生流程结束后，关闭连通管路上的第二加热器70，其余气体流动过程与加热再生流程一致，通过再生气冷却第二干燥塔20，恢复吸水能力。
此工艺流程中第二加热器70为两干燥塔共用，通过增加两个单向阀41实现该功能。优点在于减少一个再生气加热器，降低设备投资，且可减小干燥器A、B的高度，进一步降低设备投资。
实施例4
请参见图5所示，取消第一干燥塔10和第二干燥塔20中的第一加热器60，在第一干燥塔10与第二干燥塔20的连通管路上设置第二加热器70，并在第一干燥塔10与第二干燥塔20与产品气管道40的连通管路上均设置有单向阀41。第一干燥塔10进行再生步骤，第二干燥塔20进行吸附干燥步骤。
干燥流程为：与实施例2相同；
加热再生流程：再生气经连通管路上的第二加热器70加热后，再进入第一干燥塔10，自上而下流动，从底部流出，其余同实施例2；
冷吹再生流程：加热再生流程结束后，关闭连通管路上的第二加热器70，其余气体流动过程与加热再生流程一致，通过再生气冷却第一干燥塔10，恢复吸水能力。
实施例5
请参见图6所示，在第一干燥塔10与第二干燥塔20的连通管路上增加第二加热器70，并在第一干燥塔10与第二干燥塔20与产品气管道40的连通管路上均设置有单向阀41，作用在于再生气再生干燥后温度降低，在此处补充热量，虽然增加了设备投资，但极大的减少了再生气的用量。第一干燥塔10进行吸附干燥操作，第二干燥塔20进行再生步骤。
干燥流程为：与实施例1相同；
加热再生流程：再生气经连通管路上的第二加热器70加热后，再进入第二干燥塔20经第一加热器60进行加热，自上而下流动，从底部流出，其余同实施例1；
冷吹再生流程：加热再生流程结束后，关闭连通管路上的第二加热器70和第二干燥塔20内的第一加热器60，其余气体流动过程与加热再生流程一致，通过再生气冷却第二干燥塔20，恢复吸水能力。
实施例6
请参见图7所示，在第一干燥塔10与第二干燥塔20的连通管路上增加第二加热器70，并在第一干燥塔10与第二干燥塔20与产品气管道40的连通管路上均设置有单向阀41。第一干燥塔10进行再生步骤，第二干燥塔20进行吸附干燥步骤。
干燥流程为：与实施例2相同；
加热再生流程：再生气经连通管路上的第二加热器70加热后，再进入第一干燥塔10经第一加热器60加热后，自上而下流动，从底部流出，其余同实施例2；
冷吹再生流程：加热再生流程结束后，关闭连通管路上的第二加热器70和第一干燥塔10中的第一加热器60，其余气体流动过程与加热再生流程一致，通过再生气冷却第一干燥塔10，恢复吸水能力。
本申请干燥塔再生时使用干燥后的产品气进行再生，可以将干燥塔内剩余气体的含湿量更进一步降低，提升下一次的干燥效果。干燥塔再生时使用的再生气压力与产品气压力相同，再生时再生气压力高，有效减少了再生气的使用量，降低生产成本。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种气体无损干燥系统，其特征在于，包括：
顶部相互连通的第一干燥塔和第二干燥塔，所述第一干燥塔和第二干燥塔的内部均设置有第一加热器；
原料气管道，分别与所述第一干燥塔和第二干燥塔的底部连通，且连通管道上分别设置有第一进气阀、第二进气阀；
产品气管道，分别与所述第一干燥塔和第二干燥塔的顶部连通；
再生管道，其一端分别与所述第一干燥塔、第二干燥塔的底部连通，且连通管路上分别设置第一排气阀、第二排气阀，另一端与原料气管道连通；所述再生管道在气体流通路径上依次设置有循环泵、冷却器以及气液分离器。
2.根据权利要求1所述的气体无损干燥系统，其特征在于，所述第一干燥塔与第二干燥塔的连通管路上设置有第二加热器。
3.根据权利要求1所述的气体无损干燥系统，其特征在于，所述第一干燥塔与第二干燥塔的连通管路上设置有第二加热器，取消所述第一干燥塔与第二干燥塔内的第一加热器。
4.根据权利要求2或3所述的气体无损干燥系统，其特征在于，所述第一干燥塔与第二干燥塔与产品气管道的连通管路上均设置有单向阀。
5.根据权利要求1所述的气体无损干燥系统，其特征在于，所述加热器采用采用电加热、蒸汽加热、导热油加热或其它加热介质。
6.根据权利要求1所述的气体无损干燥系统，其特征在于，所述冷却器采用风冷、水冷或其它冷却介质。
7.一种气体无损干燥工艺，其特征在于，包括：
干燥流程：原料气与经气液分离器处理后的再生气混合，从底部进入第一干燥塔或第二干燥塔内完成气体干燥过程，干燥后的气体从顶部排出，一部分气体作为产品气流出，另一部分气体进入第二干燥塔或第一干燥塔作为再生气；
加热再生流程：再生气进入第二干燥塔或第一干燥塔，经第一加热器加热后，自上而下流动，从底部流出，通过循环泵增压、冷却器冷却，然后进入气液分离器进行分离，分离出的冷凝水自底部排出，剩余的气体自气液分离器顶部流出与原料气混合，作为待干燥气；
其中，当第一干燥塔用于干燥时，第二干燥塔进行再生，当第二干燥塔再生后用于干燥时，第一干燥塔进行再生。
8.根据权利要求7所述的气体无损干燥工艺，其特征在于，所述加热再生流程结束后，还进行冷吹再生流程：关闭再生干燥塔内的第一加热器，气体流动过程与加热再生流程一致，冷却再生干燥塔。
9.根据权利要求8所述的气体无损干燥工艺，其特征在于，当所述第一干燥塔与第二干燥塔内不设置第一加热器，在第一干燥塔与第二干燥塔的连通管路上设置第二加热器时，所述加热再生流程中，再生气经连通管路上的第二加热器加热后再进入第一干燥塔或第二干燥塔进行再生；所述冷吹再生流程中，只需关闭第二加热器。
10.根据权利要求8所述的气体无损干燥工艺，其特征在于，当所述第一干燥塔与第二干燥塔的连通管路增加第二加热器时，所述加热再生流程中，再生气先经第二加热器加热后再进入第一干燥塔或第二干燥塔，再由第一干燥塔、第二干燥塔内部的第一加热器进行加热；所述冷吹再生流程中，需关闭连通管路上的第二加热器以及再生干燥塔内的第一加热器。
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- 2023-05-19 CN CN202310567171.1A patent/CN116585859A/zh active Pending
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