CN212548930U

CN212548930U - 基于四塔的干燥纯化装置

Info

Publication number: CN212548930U
Application number: CN202020566100.1U
Authority: CN
Inventors: 李大明; 李国骏; 孙增辉
Original assignee: Xi'an Unionfilter Purification Equipment Co ltd
Current assignee: Xi'an Unionfilter Purification Equipment Co ltd
Priority date: 2020-04-16
Filing date: 2020-04-16
Publication date: 2021-02-19
Anticipated expiration: 2030-04-16

Abstract

为解决现有的两塔吸附式干燥工艺和设备运行能耗高的技术问题，本实用新型提供了一种基于四塔的干燥纯化装置。本实用新型根据再生需要合理选择再生方式，即采用A1、B1塔大量吸附水分，而A2、B2塔吸附其余杂质气体，所以在A1、B1塔装填较为经济的活性氧化铝，而A2、B2塔吸附其他杂质要根据气体特性选择不同类型的分子筛，在满足气体品质要求的前提下，相对两塔方案，降低了能耗。

Description

基于四塔的干燥纯化装置

技术领域

本实用新型涉及一种基于四塔的干燥纯化装置。

背景技术

锂电池在生产过程中或其他低温环境需要用到洁净的，水分及杂质气体均达标的产品气，该产品气中的水和杂质气体含量直接影响着锂电池的续航能力或低温环境结霜，影响实验仪器、设备正常使用。目前压缩空气后处理主要包括空分及常规的吸附式干燥，由于空分投资费用高，故大多选择吸附式干燥工艺实现水和杂质气体的脱附，较常用的方式是采用两塔吸附式干燥工艺和设备，其中一塔进行吸附纯化，另一塔进行再生，该两塔吸附式干燥工艺和设备具有运行能耗高的缺点。

实用新型内容

为解决现有的两塔吸附式干燥工艺和设备运行能耗高的技术问题，本实用新型提供了一种基于四塔的干燥纯化装置。

本实用新型的技术解决方案为：

基于四塔的干燥纯化装置，包括原料气进气管路、成品气输出管路、设置在成品气输出管路上的后置过滤器、连接在原料气进气管路末端的第一管路和第二管路；第一管路和第二管路上分别设置有阀门A1、B1；

其特殊之处在于：

还包括沿原料气气流方向串接在原料气进气管路与成品气输出管路之间的第一干燥纯化单元和第二干燥纯化单元；

第一干燥纯化单元包括干燥塔A1、B1；第二干燥纯化单元包括干燥塔A2、 B2；干燥塔A2、B2的下端口分别与干燥塔A1、A2的上端口相连通，干燥塔 A2、B2的上端口分别通过管路与所述成品气输出管路相连通；在连接干燥塔A1上端口、干燥塔A2下端口的管路上、连接干燥塔B1上端口、干燥塔B2 下端口的管路上分别设置有阀门A4、B4；在连接干燥塔A2上端口、成品气输出管路的管路上、连接干燥塔B2上端口、成品气输出管路的管路上分别设置有阀门A7、B7；

干燥塔A1、B1的下端口为原料气进气口，分别与所述第一管路和第二管路相连通；

干燥塔A1、B1的下端口还通过第三管路相连通；第三管路上设置有阀门 A2、B2；在所述第三管路上还连接有放空阀F5；

干燥器A1、B1的下端口处通过管路还连接有泄压阀F2、F3；

干燥塔A1、B1的上端口通过第四管路相连通；第四管路上设置有阀门 A3、B3；

第四管路上、位于阀门A3、B3处连接有第五管路；第五管路的另一端连接有第六管路和第七管路；第六管路上依次设置有阀门F7和第一表冷器；第七管路上依次设置有加热器、阀门F6和鼓风机；第六管路和第七管路的另一端连接有第八管路；第八管路上设置有阀门F17；

第七管路上、位于加热器和阀门F6之间处，连接有第九管路；第九管路的另一端连接有第十管路和第十一管路；第十管路和第十一管路的另一端分别与干燥塔A1、B1的上端口连通；在第十管路和第十一管路上分别设置有阀门F9和阀门F8；

第七管路上、位于阀门F6和鼓风机之间处，连接有第十二管路，第十二管路上依次设置有阀门F4和第二表冷器；

第十二管路的另一端与所述第三管路相连通；

第二干燥纯化单元与第一干燥纯化单元的结构相同，仅干燥塔内装的吸附剂不同；第一干燥纯化单元中的干燥塔A1、B1内均装有用于去除水和部分杂质气体的第一吸附剂；第二干燥纯化单元中的干燥塔A2、B2内均装有用于去除杂质气体和残余水分的第二吸附剂。

进一步地，所述杂质气体包括二氧化碳、硫化氢、一氧化碳、氮氧化物和/或六氟化硫。

进一步地，所述第一吸附剂为活性氧化铝；所述第二吸附剂为分子筛。

进一步地，所述原料气进气管路上设置有前置过滤器。

进一步地，所述前置过滤器前端还设置有气液分离器，后端还设置有第一精密过滤器。

进一步地，所述后置过滤器的后端还设置有第二精密过滤器。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型可长时间持续输出常压露点-72℃～(-78)℃、杂质气体含量小于5ppm的成品气，能满足高品质电池生产用气要求。

2.本实用新型通过在干气加热和干气置换前先进行大气加热，减少了投资和运行成本。

3.本实用新型利用塔内和管道内已有的干气进行闭式循环吹冷，进一步降低了运行费用，可在仅消耗少量成品气的条件下满足成品气的指标。

4.本实用新型中干燥塔A1、B1再生过程中，通过在干气加热和闭式循环吹冷之间增加干气置换环节，通过干气洗涤吸附剂，进一步提高了成品气的指标。

5、选择风机时可选择压头较小的风机，避免高压头造成的高成本和大功率。

6、可以缩短再生时间，同理可以缩短吸附时间(即降低吸附剂装填量)，降低设备成本。

7.本实用新型根据再生需要合理选择再生方式，即采用A1、B1塔大量吸附水分，而A2、B2塔吸附其余杂质气体，所以在A1、B1塔装填较为经济的活性氧化铝，而A2、B2塔吸附其他杂质要根据气体特性选择不同类型的分子筛，由此，可根据再生条件的不同，上下采用不同的再生方式，在满足成品气品质要求的前提下，相对于两塔吸附纯化方案，能耗更低。

附图说明

图1是本实用新型基于四塔的干燥纯化装置实施例的原理示意图。

图2是本实用新型基于四塔的干燥、纯化装置实施例的吸附环节的工艺流程图。

图3是本实用新型基于四塔的干燥、纯化装置实施例的再生环节工艺流程图。

附图标记说明：

1-原料气进气管路；2-前置过滤器；3-第一管路；4-第二管路；5第一干燥纯化单元；6-第二干燥纯化单元；7-成品气输出管路；8-第三管路；9-第四管路；10-第五管路；11-第六管路；12-第七管路；13、23-第一表冷器；14、 24-加热器；15、25-鼓风机；16-第八管路；17-第九管路；18-第十管路；19- 第十一管路；20-第十二管路；21、26-第二表冷器；22-后置过滤器。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实用新型实施例提供的基于四塔的干燥纯化装置，包括原料气进气管路1、设置在原料气进气管路1上的前置过滤器2、成品气输出管路7、设置在成品气输出管路7上的后置过滤器22、连接在原料气进气管路1末端的第一管路3和第二管路4；第一管路3和第二管路4上分别设置有阀门A1、B1；

在原料气进气管路1与成品气输出管路7之间串接有第一干燥纯化单元5 和第二干燥纯化单元6；

第一干燥纯化单元5包括干燥塔A1、B1；第二干燥纯化单元6包括干燥塔A2、B2；干燥塔A2、B2的下端口分别与干燥塔A1、A2的上端口相连通，干燥塔A2、B2的上端口分别通过管路与所述成品气输出管路7相连通；在连接干燥塔A1上端口、干燥塔A2下端口的管路上、连接干燥塔B1上端口、干燥塔B2下端口的管路上分别设置有阀门A4、B4；在连接干燥塔A2上端口、成品气输出管路7的管路上、连接干燥塔B2上端口、成品气输出管路7的管路上分别设置有阀门A7、B7；

干燥塔A1、B1的下端口为原料气进气口，分别与所述第一管路3和第二管路4相连通；

干燥塔A1、B1的下端口还通过第三管路8相连通；第三管路8上设置有阀门A2、B2；在所述第三管路8上还连接有放空阀F5；

干燥器A1、B1的下端口处通过管路还连接有泄压阀F2、F3；

干燥塔A1、B1的上端口通过第四管路9相连通；第四管路9上设置有阀门A3、B3；

第四管路9上、位于阀门A3、B3处连接有第五管路10；第五管路10的另一端连接有第六管路11和第七管路12；第六管路11上依次设置有阀门F7 和第一表冷器13；第七管路12上依次设置有加热器14、阀门F6和鼓风机15；第六管路11和第七管路12的另一端连接有第八管路16；第八管路16上设置有阀门F17；

第七管路12上、位于加热器14和阀门F6之间处，连接有第九管路17；第九管路17的另一端连接有第十管路18和第十一管路19；第十管路18和第十一管路19的另一端分别与干燥塔A1、B1的上端口连通；在第十管路18和第十一管路19上分别设置有阀门F9和阀门F8；

第七管路12上、位于阀门F6和鼓风机15之间处，连接有第十二管路20，第十二管路20上依次设置有阀门F4和第二表冷器21；

第十二管路20的另一端与所述第三管路8相连通；

第二干燥纯化单元6与第一干燥纯化单元5的结构相同，仅干燥塔内装的吸附剂不同；第一干燥纯化单元5中的干燥塔A1、B1内均装有用于去除水和部分杂质气体的第一吸附剂(优选成本低的活性氧化铝)；第二干燥纯化单元6中的干燥塔A2、B2内均装有用于去除杂质气体和残余水分的第二吸附剂 (根据所去除杂质气体的特性选择相应的分子筛)。

前置过滤器2和后置过滤器22上分别连接有排污阀F1和排污阀F9；排污阀F1和排污阀F9可以排除进气夹带的固体颗粒、液态水及液态油；排污阀F1和排污阀F9优选手动排污阀，可以排除吸附剂粉化的粉尘，延长滤芯寿命。

以下结合图2-3，说明本实用新型基于四塔的干燥、纯化装置的工作过程：

干燥塔A1、A2进行吸附纯化工作时，干燥塔B1、B2分别进行吸附剂再生；干燥塔B1、B2吸附再生结束，两组干燥塔通过阀门进行切换；切换后，干燥塔B1、B2进行吸附纯化工作，干燥塔A1、A2进行吸附剂再生；如此循环。具体为：

1】干燥塔A1、A2吸附纯化、干燥塔B1、B2分别再生：

1.1】吸附纯化：

经前置冷冻式脱水后的原料气，从原料气进气管路1输入，由前置过滤器2去除原料气中的固体颗粒、液态水及液态油后，经阀门A1进入第一干燥纯化单元5中装有第一吸附剂的吸附塔A1脱出水和部分杂质气体后，再经阀门A4进入第二干燥纯化单元6中装有第二吸附剂的吸附塔A2对杂质气体和残余的水分进行深度脱附，最后再由后置过滤器22去除气体中夹带的第一吸附剂和第二吸附剂粉尘后，输出油、水、尘、杂质气体均达标的洁净空气。

1.2】再生：

A】干燥塔B1再生

A1】卸压：

阀门A1、A4、A7打开，阀门B1、B4、B7关，泄压阀F3打开，对干燥塔 B1进行泄压至常压。

A2】大气加热(即鼓风外加热再生)：

打开阀门F17、F6，鼓风机15抽取环境气体经阀门F6、加热器14加热到设定温度后由阀门B3进入干燥塔B1对其进行加热解析，使得干燥塔B1内的第一吸附剂中的杂质气体和残余水分随着热气从干燥塔B1、阀门B2、放空阀F5排出至大气。

A3】干气加热(该阶段在对气体品质要求不太高时，可以没有)：

由于鼓风机15吸环境气体加热后，干燥塔B1内第一吸附剂残余含水量不能达到残余含水量指标的要求，故需要取部分干气对塔内第一吸附剂进行二次加热，以达到满足吸附剂吸附阶段设定时间内持续输出合格的气体的要求，二次加热阶段流程为：当干燥塔B1再生出口温度达到设定温度时，关闭鼓风机15及阀门F17、F6，打开阀门F9，从干燥塔A1内取部分干气经加热器14加热至设定温度后由阀门B3进入干燥塔B1对干燥塔B1进行干气加热再生，深度解析干燥塔B1内的第一吸附剂，使第一吸附剂中的杂质气体和残余水分随着热气由阀门B2、放空阀F5排出至大气。

A4】干气置换：

关闭加热器14，继续从干燥塔A1内取部分干气经阀门F9输入至干燥塔 B1内，依靠干燥塔B1内残余热量继续对干燥塔B1进行解析，解析气由阀门 B2、放空阀F5排出至大气，干气置换至少设定时间或者干燥塔B1内温度降至设定值后，关闭阀门F9、放空阀F5。

A5】闭式循环吹冷：

由于采用成品气吹冷成本太高，故采用闭式循环吹冷以大幅度降低吹冷过程中的能耗，流程为：打开阀门F4、F7，启动鼓风机15，气流经由鼓风机 15、阀门F4、第二表冷器21、阀门B2、干燥塔B1、阀门B3、F7、第一表冷器13返回至鼓风机15入口，利用干燥塔B1及相关管道内的干气对干燥塔B1 进行闭式循环吹冷，热量由第一表冷器13、第二表冷器21交由循环水或冷冻水带出；当干燥塔B1再生出口温度达到设定温度时，闭式循环吹冷结束；

1.3】均压

吹冷结束后由于干燥塔B1内不带压，为避免切换时的冲击，需在切换前对干燥塔B1进行均压，流程为：关闭鼓风机15、阀门F4、阀门B2、阀门F7，打开阀门F9从干燥塔A1取部分干气由阀门B3进入干燥塔B1对干燥塔B1进行冲压至与干燥塔A1压力平衡后，关闭阀门F9、B3，停止均压，设备进入待机阶段，等待切换。

B】干燥塔B2再生

B1】泄压

打开阀门F11，将干燥塔B2内的压力卸至常压；

B2】大气加热(即鼓风外加热再生)

打开加热器24、阀门F16、F14，鼓风机25抽取环境气体经阀门F14、加热器24加热到设定温度后由阀门B6进入干燥塔B2对其进行加热解析，使得干燥塔B2内的第二吸附剂中的杂质气体和残余水分随着热气从干燥塔B2、经阀门B5、放空阀F12排出。

B3】干气加热(该阶段在对气体品质要求不太高时，可以没有)

当干燥塔B2再生出口温度达到设定温度时，关闭鼓风机25、阀门F16、 F14，打开阀门F18取部分成品气经加热器24加热后由阀门B6进入干燥塔B2 对干燥塔B2进行干气加热再生，深度解析干燥塔B2内的第二吸附剂，使第二吸附剂中的杂质气体和残余水分随着热气由阀门B5、放空阀F12排出至大气。

B4】干气置换

关闭加热器24，继续由阀门F18取成品气输入至干燥塔B2内，依靠干燥塔B2内残余热量继续对干燥塔B2进行解析，解析气由阀门B5、放空阀F12 排出至大气，干气置换至少设定时间或者干燥塔B2内温度降至设定值后，关闭阀门F18、放空阀F12。

B5】闭式循环吹冷

打开阀门F13、F15，启动鼓风机25，气流由鼓风机25、阀门F13、第二表冷器26，阀门B5、干燥塔B2，阀门B6，阀门F15，第一表冷器23返回至鼓风机25入口，利用干燥塔B2内的干气对干燥塔B2进行闭式循环吹冷，热量由第一表冷器23、第二表冷器26交由循环水或冷冻水带出；当干燥塔B2 再生出口温度达到设定温度时，闭式循环吹冷结束。

B6】均压：吹冷结束后，关闭鼓风机25、阀门F13、阀门B5、阀门F15，打开阀门F18从干燥塔A2向干燥塔B2内继续引入干气对干燥塔B2进行均压，使干燥塔B2内压力上升至设定值(与干燥塔A2内压力相当)；

干燥塔B1、B2的再生无先后顺序，一般同时进行，要求干燥塔B1、B2 的再生应在干燥塔A1、A2吸附穿透前结束。

2】进行工作状态切换，切换后干燥塔B1、B2吸附纯化、干燥塔A1、A2 分别再生：

干燥塔A1、A2与干燥塔B1、B2之间的工作状态切换通过阀门实现，干燥塔A1、A2内的吸附剂进行再生的同时干燥塔B1、B2内的吸附剂进行吸附，其原理与步骤1】相同。

Claims

1.基于四塔的干燥纯化装置，包括原料气进气管路(1)、成品气输出管路(7)、设置在成品气输出管路(7)上的后置过滤器(22)、连接在原料气进气管路(1)末端的第一管路(3)和第二管路(4)；第一管路(3)和第二管路(4)上分别设置有阀门A1、B1；

其特征在于：

还包括沿原料气气流方向串接在原料气进气管路(1)与成品气输出管路(7)之间的第一干燥纯化单元(5)和第二干燥纯化单元(6)；

第一干燥纯化单元(5)包括干燥塔A1、B1；第二干燥纯化单元(6)包括干燥塔A2、B2；干燥塔A2、B2的下端口分别与干燥塔A1、A2的上端口相连通，干燥塔A2、B2的上端口分别通过管路与所述成品气输出管路(7)相连通；在连接干燥塔A1上端口、干燥塔A2下端口的管路上、连接干燥塔B1上端口、干燥塔B2下端口的管路上分别设置有阀门A4、B4；在连接干燥塔A2上端口、成品气输出管路(7)的管路上、连接干燥塔B2上端口、成品气输出管路(7)的管路上分别设置有阀门A7、B7；

干燥塔A1、B1的下端口为原料气进气口，分别与所述第一管路(3)和第二管路(4)相连通；

干燥塔A1、B1的下端口还通过第三管路(8)相连通；第三管路(8)上设置有阀门A2、B2；在所述第三管路(8)上还连接有放空阀F5；

干燥器A1、B1的下端口处通过管路还连接有泄压阀F2、F3；

干燥塔A1、B1的上端口通过第四管路(9)相连通；第四管路(9)上设置有阀门A3、B3；

第四管路(9)上、位于阀门A3、B3处连接有第五管路(10)；第五管路(10)的另一端连接有第六管路(11)和第七管路(12)；第六管路(11)上依次设置有阀门F7和第一表冷器(13)；第七管路(12)上依次设置有加热器(14)、阀门F6和鼓风机(15)；第六管路(11)和第七管路(12)的另一端连接有第八管路(16)；第八管路(16)上设置有阀门F17；

第七管路(12)上、位于加热器(14)和阀门F6之间处，连接有第九管路(17)；第九管路(17)的另一端连接有第十管路(18)和第十一管路(19)；第十管路(18)和第十一管路(19)的另一端分别与干燥塔A1、B1的上端口连通；在第十管路(18)和第十一管路(19)上分别设置有阀门F9和阀门F8；

第七管路(12)上、位于阀门F6和鼓风机(15)之间处，连接有第十二管路(20)，第十二管路(20)上依次设置有阀门F4和第二表冷器(21)；

第十二管路(20)的另一端与所述第三管路(8)相连通；

第二干燥纯化单元(6)与第一干燥纯化单元(5)的结构相同，仅干燥塔内装的吸附剂不同；第一干燥纯化单元(5)中的干燥塔A1、B1内均装有用于去除水和部分杂质气体的第一吸附剂；第二干燥纯化单元(6)中的干燥塔A2、B2内均装有用于去除杂质气体和残余水分的第二吸附剂。

2.根据权利要求1所述的基于四塔的干燥纯化装置，其特征在于：所述原料气进气管路(1)上设置有前置过滤器(2)。

3.根据权利要求2所述的基于四塔的干燥纯化装置，其特征在于：所述前置过滤器(2)前端还设置有气液分离器，后端还设置有第一精密过滤器。

4.根据权利要求3所述的基于四塔的干燥纯化装置，其特征在于：所述后置过滤器(22)的后端还设置有第二精密过滤器。