FR2530965A1 - Process for drying compressed gas and means with a view to making use of this process. - Google Patents

Process for drying compressed gas and means with a view to making use of this process. Download PDF

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Abstract

Process for drying compressed gas by passing it over adsorbents which can be regenerated by passing dry gas, and means with a view to making use of this process. The process is characterised in that, between its exit from the compressed gas supply unit 2 and the drier 3 inlet, the gas to be dried is reheated. Application in the industry of equipment for producing, processing and using compressed gas.

Description

L'invention se rapporte à un procédé de séchage de gaz comprimé par passage sur des adsorbants régénérables par passage de gaz sec. The invention relates to a process for drying compressed gas by passing over regenerable adsorbents by passing through dry gas.

Elle se rapporte également.aux moyens en vue de la mise en oeuvre de ce procédé. It also relates to the means for the implementation of this process.

Avant d'être fourni à un réseau de distribution, le gaz comprimé dans un compresseur, d'où il ressort généralement à environ cent trente degrés centigrades,# passe, d'une part, dans un réfrigérant final dans lequel par échange avec un circuit généralement d'eau à environ vingt huit degrés centrigades, sa température est ramenée à environ ' trente cinq degrés centigrades et, d'autre part, éventuellement, dans un séparateur déshuileur, notamment dans le cas où le compresseur est d'un type avec graissage. Before being supplied to a distribution network, the compressed gas in a compressor, from which it generally emerges at about one hundred and thirty degrees centigrade, # passes, on the one hand, into a final refrigerant in which by exchange with a circuit generally of water at around twenty-eight degrees centigrade, its temperature is reduced to about 'thirty five degrees centigrade and, on the other hand, possibly, in an oil separator, especially in the case where the compressor is of a type with lubrication .

Ce gaz à trente cinq degrés centigrades est encore chargé de vapeur d'eau dont il doit impérativement être débarrassé pour éviter que cette vapeur se condense au moment de la détente qui se produira lors de l'utilisation du gaz. This gas at thirty five degrees centigrade is still charged with water vapor which it must imperatively be rid of to prevent this vapor condenses during the expansion which will occur during the use of the gas.

Cette condensation serait en effet responsable de la saturation des organes où le gaz est stocké et de défauts lors de l'utilisation ainsi que de l'oxydation et de la corrosion des organes pneumatiques. This condensation would indeed be responsible for the saturation of the organs where the gas is stored and for faults during use as well as for the oxidation and corrosion of the pneumatic organs.

Pour éliminer cette vapeur d'eau entre, d'une part, le réseau d'utilisation et, d'autre part, l'ensemble que forment le compresseur et son réfrigérant final avec éventuellement son séparateur déshuileur, il est connu d'intercaler un sécheur dont il existe différents types répartis en deux grandes catégories -que sont les sécheurs par un procédé frigorifique et les sécheurs par adsorption. To eliminate this water vapor between, on the one hand, the network of use and, on the other hand, the assembly which form the compressor and its final refrigerant with possibly its oil separator, it is known to insert a dryer of which there are different types divided into two main categories -that are dryers by a refrigeration process and dryers by adsorption.

C'est à cette catégorie des sécheurs par adsorption que se rapporte l'invention. It is to this category of adsorption dryers that the invention relates.

Ce procédé consiste à faire passer le gaz comprimé sur des éléments adsorbants, tels des produits chimiques à structure moléculaire ou des tamis moléculaires qui, superficiellement, retiennent l'eau du gaz comprimé. This process consists in passing the compressed gas over adsorbent elements, such as molecularly structured chemicals or molecular sieves which, superficially, retain water from the compressed gas.

Avant saturation, ces éléments sont régénérables Selon deux techniques différentes à savoir, #soit par réchauffage pendant un temps assez long, par exemple de deux à quatre heu res, lui-même suivi d'un refroidissement pratiquement aussi long, soit par balayage avec du gaz sec pendant un temps très court, par exerple de six minutes environ. Before saturation, these elements can be regenerated According to two different techniques, viz., Either by reheating for a fairly long time, for example two to four hours, itself followed by practically as long cooling, either by sweeping with dry gas for a very short time, for example about six minutes.

Paru ies sécheurs à adsorption, l'invention se rapporte t ceux dont les eents adsorbants sont des tamis moléculaires qui sont eux-même régénérabes par passage de gaz sec. Appeared adsorption dryers, the invention relates to those whose adsorbent eents are molecular sieves which are themselves regenerated by the passage of dry gas.

Afin d'assurer une continuité dans l'alimentation du réseau dt isation, ces sécheurs sont généralement constitués de deux capacités remplies d'éléments adsorbants, portées par un chassis commun et reliées entre elles par des vannes permettant, dans un premier temps, de sécher le gaz par passage dans une seule capacité pendant que l'autre capacité est en régénération, puis, dans un second temps, d'inverser les raccordements et enfin de recommencer un nouveau cycle. In order to ensure continuity in the supply to the distribution network, these dryers generally consist of two capacities filled with adsorbent elements, carried by a common chassis and connected together by valves allowing, at first, to dry the gas by passage in a single capacity while the other capacity is in regeneration, then, in a second time, to reverse the connections and finally to start a new cycle.

Afin qu'au moment de l'inversion des raccordements, le réseau d'utilisation ne subisse aucune chute de pression, avant cette inversion, dans la capacité en régénération, est assurée une remontée en pression à l'aide du gaz sec de balayage dont on bloque alors la sortie. So that at the time of the inversion of the connections, the use network does not undergo any pressure drop, before this inversion, in the regeneration capacity, a pressure rise is ensured using the dry sweeping gas whose we then block the exit.

Le débit de gaz sec ainsi consommé pour la régénération et la remontée en pression est en général égal, en normaux-mètres cubes par heure, au débit comprimé traité ce qui tend à limiter l'utilisation de ce type de sécheur aux réseaux à faible débit ou aux hautes pressions. The flow of dry gas thus consumed for regeneration and the rise in pressure is generally equal, in normal cubic meters per hour, to the compressed flow treated, which tends to limit the use of this type of dryer to low-flow networks. or at high pressures.

Un résultat que l'invention vise à obtenir est une augmentation en volume du débit de gaz sec utilisable. One result which the invention aims to obtain is an increase in volume of the dry gas flow rate which can be used.

Est également un résultat que l'invention vise à obtenir, une installation dont les frais de fonctionnement sont peu élevés. Is also a result that the invention aims to obtain, an installation whose operating costs are low.

A cet effet, l'invention a pour objet un procédé du type cité plus haut notamment caractérisé en ce que, entre sa sortie de l'ensemble de fourniture de gaz comprimé et l'entrée du sécheur, le gaz à sécher est réchauffé. To this end, the subject of the invention is a method of the type mentioned above, in particular characterized in that, between its outlet from the compressed gas supply assembly and the inlet of the dryer, the gas to be dried is heated.

Elle a également pour objet les moyens en vue de la mise en oeuvre de ce procédé. It also relates to the means for the implementation of this process.

Elle sera bien comprise à l'aide de la description ci-après faite, à Litre d'exemple non limitatif, qui représente schén#atIquement une installation de traitement d'air comprimé
appliquant le procédé objet de l'invention.It will be clearly understood with the aid of the description given below, per liter of nonlimiting example, which diagrammatically represents a compressed air treatment installation.
applying the process which is the subject of the invention.

En se reportant au dessin, on voit qu'entre un réseau
d'utilisation L et un ensemble 2 de fourniture d'air comprimé,
l'installation comprend principalement un sécheur 3.Referring to the drawing, we see that between a network
of use L and a set 2 of compressed air supply,
the installation mainly includes a dryer 3.

L'ensemble 2 de fourniture d'air comprimé comprend généralement un compresseur 4 dont la conduite de sortie 5 alimentée en air a cent trente degrés centigrades est raccordée à
l'entrée d'un réfrigérant final 6 parcouru par un circuit 7-de refroidissement par exemple par de l'eau amenée à environ vingt huit degrés centigrades.The assembly 2 for supplying compressed air generally comprises a compressor 4, the outlet pipe 5 of which is supplied with air at a hundred and thirty degrees centigrade is connected to
the inlet of a final refrigerant 6 traversed by a cooling circuit 7, for example by water brought to about twenty eight degrees centigrade.

En sortie du réfrigérant final 6, avant d'accéder au sécheur, l'air est, évèntuellement, mené par une conduite 8
jusqu'à- un séparateur déshuileur 9, lequel est indispensable
dans le cas d'un compresseur lubrifié.At the outlet of the final refrigerant 6, before accessing the dryer, the air is, possibly, led by a pipe 8
up to an oil separator 9, which is essential
in the case of a lubricated compressor.

En sortie 10 de cet ensemble 2, l'air comprimé encore chargé de vapeur d'eau est alors à une température de l'ordre
de trente cinq degrés centigrades.At the outlet 10 of this assembly 2, the compressed air still charged with water vapor is then at a temperature of the order
thirty five degrees centigrade.

Le sécheur 3 comprend, de manière connue, au moins deux capacités 11, 12 garnies de tamis moléculaires (non représen
tés), ces capacités 11, 12 étant reliées entre elles par l'intermédiaire de leurs vannes 13, 14 d'entrée et de sortie.The dryer 3 comprises, in known manner, at least two capacities 11, 12 lined with molecular sieves (not shown
tees), these capacities 11, 12 being interconnected by means of their inlet and outlet valves 13, 14.

La vanne d'entrée 13 envoie l'air comprimé à sécher dans
l'une (11) des capacités 11, 12, alors que- la vanne de sortie dirige, vers le réseau d'utilisation 1, le solde du débit de cette même capacité 11 après prélèvement de la fraction d'air
sec 15 qui est envoyé à l'autre capacité 12 tout d'abord pour y assurer la régénération, pendant laquelle après passage dans cette autre capacité 12 l'air est évacué par l'une (17) des vannes 16, 17, puis pour y assurer la remontée en -pression, pendant laquelle remontée la dite vanne d'évacuation 17 est
alors fermée.The inlet valve 13 sends the compressed air to dry in
one (11) of the capacities 11, 12, while the outlet valve directs, towards the use network 1, the balance of the flow of this same capacity 11 after removal of the air fraction
dry 15 which is sent to the other capacity 12 first to ensure regeneration, during which after passing through this other capacity 12 the air is evacuated by one (17) of the valves 16, 17, then for ensuring the pressure rise therein, during which the said discharge valve 17 is raised
then closed.

Les vannes 13, 14 sont de tout type permettant d'inverser les rôles des capacités 11, -12, telles des vannes à trois voies dont, en plus, la vanne de sortie 14 autorise un débit de fuite égal au débit de régénération, par exemple contrôlé de manière connue par passage au travers d'un diaphragme (non
représenté).The valves 13, 14 are of any type making it possible to reverse the roles of the capacities 11, -12, such as three-way valves of which, in addition, the outlet valve 14 authorizes a leakage rate equal to the regeneration rate, by example controlled in a known manner by passage through a diaphragm (not
represented).

Cette inversion est par exemple commandée, toutes les sept minutes et demie, par un micro-moteur ou par un moyen pneumatique (non représenté). This reversal is for example controlled, every seven and a half minutes, by a micro-motor or by pneumatic means (not shown).

Comme indiqué plus haut, un tel sécheur qui, de manière classique, recevrait l'air à sécher tel que l'ensemble 2 le délivre à environ trente cinq degrés centigrades, consommerait dans son étage de régénération l'équivalent du débit comprimé. As indicated above, such a dryer which, in a conventional manner, would receive the air to be dried such that the assembly 2 delivers it at approximately thirty five degrees centigrade, would consume in its regeneration stage the equivalent of the compressed flow rate.

L'inventeur a constaté qu'en réchauffant au préalable cet air jusqu'à une température de l'ordre de soixante dix degrés centigrades, si cela ne modifiait pas les conditions de rétention des vapeurs lors du séchage, par contre le courant de régénération était alors capable, à ce niveau de température, d'évacuer beaucoup plus d'eau qu'à trente cinq degrés et que le débit de régénération pouvait en conséquence être réduit d'autant, d'où un prélèvement moindre sur l'air sec produit et donc un premier gain sur le débit utile. The inventor has noted that by heating this air beforehand to a temperature of the order of seventy degrees centigrade, if this did not modify the conditions of retention of the vapors during drying, on the other hand the regeneration current was then able, at this temperature level, to evacuate much more water than at thirty five degrees and that the rate of regeneration could consequently be reduced by the same amount, whence a less sampling of the dry air produced and therefore a first gain on the useful bit rate.

Par ailleurs, le fait de préchauffer à soixante dix degrés centigrades, l'air a pour conséquence de délivrer dans le réseau d'utilisation 1 de l'air comprimé et sec à température plus élevée et d'environ à soixante dix degrés centigrades. Furthermore, the fact of preheating to seventy degrees centigrade, the air has the consequence of delivering into the use network 1 compressed and dry air at a higher temperature and of about seventy degrees centigrade.

Or, le débit utile étant en volume directement proportionnel à la température absolue, cela permet donc un deuxième gain sur le débit disponible de dix sept pour cent par rapport à de l'air comprimé et sec à vingt degrés centigrades. However, the useful flow being in volume directly proportional to the absolute temperature, this therefore allows a second gain on the available flow of seventeen percent compared to compressed and dry air at twenty degrees centigrade.

C'est pourquoi, selon une caractéristique essentielle du procédé selon l'invention, entre sa sortie de l'ensemble 2 de fourniture d'air comprimé et l'entrée du sécheur 3, l'air à sécher est réchauffé et, de préférence, a une température, la plus haute possible. This is why, according to an essential characteristic of the process according to the invention, between its outlet from the assembly 2 for supplying compressed air and the inlet of the dryer 3, the air to be dried is heated and, preferably, at a temperature as high as possible.

Selon une caractéristique essentielle de l'installation en vue de la mise en oeuvre de ce procédé, en amont du sécheur 3, est prévu un circuit 18, 19, recevant au moins une fraction du débit de l'ensemble 2 de-production d'air comprimé et ce circuit passe par un réchauffeur d'air 20. According to an essential characteristic of the installation for the implementation of this process, upstream of the dryer 3, a circuit 18, 19 is provided, receiving at least a fraction of the flow rate of the assembly 2 of production of compressed air and this circuit goes through an air heater 20.

Tout le débit de l'ensemble 2 de production d'air comprimé peut être envoyé au réchauffeur mais, dans ~une forme préférée de réalisation, la conduite IOde sortie de l'ensemble 2 de production d'air porte une vanne réglable 21 qui peut donc être, au moins partiellement, fermée afin 'de dévier au moins une fraction de l'air comprimé vers le circuit 18, 19 allant au réchauffeur 20, lequel circuit 18, 19 court-circuite à cet effet la dite vanne 21. All the flow rate of the assembly 2 for producing compressed air can be sent to the heater but, in ~ a preferred embodiment, the line IOde outlet of the assembly 2 for producing air carries an adjustable valve 21 which can therefore be, at least partially, closed in order to deflect at least a fraction of the compressed air towards the circuit 18, 19 going to the heater 20, which circuit 18, 19 short-circuits the said valve 21 for this purpose.

Cette vanne 21 aura, par exemple, une tête de manoeuvre 22 commandée automatiquement par. une sonde thermostatique 23 contrôlant la température de-l'rair fourni au sécheur 3. This valve 21 will, for example, have an operating head 22 controlled automatically by. a thermostatic probe 23 controlling the temperature of the air supplied to the dryer 3.

Dans une forme préférée de réalisation, le réchauffeur d'air 20 consiste en un échangeur traversé par la conduite 5 de l'air comprimé qui, à température élevée et par exemple à environ c-ent trente degrés centigrades, sort du compresseur 4 pour se rendre au réfrigérant final 5.  In a preferred embodiment, the air heater 20 consists of an exchanger through which the compressed air line 5 passes, which, at high temperature and for example at about c-ent thirty degrees centigrade, leaves the compressor 4 to return to the final refrigerant 5.

Dans ce cas, le chauffage de l'air à environ soixante dix degrés centigrades avant son séchage peut se faire sans source extérieure, par simple récupération des calories produites par la compression de l'air et donc sans frais d'exploitation. In this case, the heating of the air to about seventy degrees centigrade before drying can be done without an external source, by simple recovery of the calories produced by the compression of the air and therefore without operating costs.

Evidemment, ce réchauffage pourrait aussi se faire à l'aide d'un fluide thermique intermédiaire et/ou de plusieurs échangeurs air/fluide.  Obviously, this reheating could also be done using an intermediate thermal fluid and / or several air / fluid exchangers.

Par ailleurs, bien que décrite dans une version appliquée à l'air comprimé, l'invention s'applique également à d'autres gaz.  Furthermore, although described in a version applied to compressed air, the invention also applies to other gases.

Claims (7)

REVENDICATIONS 1. Procédé de séchage de gaz comprimé par passage sur des tamis moléculaires, régénérables par passage d'air sec, selon lequel procédé, avant envoi au réseau de distribution (1), le gaz comprimé délivré par la sortie (10) d'un ensemble de fourniture (2) comprenant généralement un compresseur (4) dont la conduite de sortie (5) mène à un réfrigérant final (6) et éventuellement à un séparateur déshuileur (9), passe au préalable par un sécheur (3#) comprenant, quant à lui, au moins deux capacités (11, 12) garnies de tamis moléculaires, reliées entre elles par l'intermédiaire de leurs vannes (13, 14) d'entrée et de sortie dont la vanne d'entrée (13) envoie le gaz comprimé à sécher dans l'une (11) des capacités (11, 12) alors que la vanne de sortie dirige vers le réseau d'utilisation (1) le solde du débit de cette mêm#e capacité (ll) après prélèvement de la fraction de gaz sec (15) qui est envoyé à l'autre capacité (12), tout d'abord pour y assurer la régénération pendant laquelle, après passage dans cette autre capacité (12), le gaz est évacué par l'une (17) des vannes (16, 17), puis pour y assurer la remontée en pression, pendant laquelle remontée la dite vanne d'évacuation (17) est alors fermée, lesquelles vannes (13, 14) sont de tout type permettant d'inverser les rôles des capacités (il, 12), ce procédé étant 1. A method of drying compressed gas by passage over molecular sieves, regenerable by passage of dry air, according to which method, before being sent to the distribution network (1), the compressed gas delivered by the outlet (10) of a supply assembly (2) generally comprising a compressor (4), the outlet line (5) of which leads to a final refrigerant (6) and optionally to an oil separator (9), first passes through a dryer (3 #) comprising , meanwhile, at least two capacities (11, 12) filled with molecular sieves, linked together by means of their inlet and outlet valves (13, 14) from which the inlet valve (13) sends the compressed gas to be dried in one (11) of the capacities (11, 12) while the outlet valve directs towards the use network (1) the balance of the flow of this same capacity (ll) after sampling of the dry gas fraction (15) which is sent to the other capacity (12), firstly to ensure regeneration during which, after not wise in this other capacity (12), the gas is evacuated by one (17) of the valves (16, 17), then to ensure the rise in pressure, during which the said evacuation valve (17) is raised then closed, which valves (13, 14) are of any type making it possible to reverse the roles of the capacities (il, 12), this process being C A R A C T E R I S E en ce que, entre sa sortie de l'ensemble (2) de fourniture de gaz comprimé et l'entrée du sécheur (3), le gaz à sécher est réchauffé.C A R A C T E R I S E in that, between its outlet from the assembly (2) for supplying compressed gas and the inlet of the dryer (3), the gas to be dried is reheated. 2 Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que ce gaz est réchauffé à une température de l'ordre de soixante dix degrés centigrades 2 Method according to claim 1 characterized in that this gas is heated to a temperature of the order of seventy degrees centigrade 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dont l'ensemble de fourniture (2) comprend un compresseur (4) du gaz, caractérisé en ce qu'on effectue le réchauffage par recupéra 3. Method according to claim 1 or 2, the supply assembly (2) comprises a gas compressor (4), characterized in that the heating is carried out by recovery Lion des calories produites par la compression du gaz.Lion of the calories produced by the compression of the gas. 4. Moyens en vue de la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendicacions 2 à 3, appliqués à une installation comprenant un réseau de distribution (1), raccordé à la sortie (10) d'un ensemble (2) de fourniture du gaz, comprenant généralement un compresseur (4) dont la conduite de sortie (5) mène. à un réfrigérant final (6) et éventuellement à un séparateur déshuileur (9-) par l'intermédiaire d'un sécheur 4. Means for implementing the method according to any one of claims 2 to 3, applied to an installation comprising a distribution network (1), connected to the outlet (10) of an assembly (2) gas supply, generally comprising a compressor (4) whose outlet pipe (5) leads. to a final refrigerant (6) and optionally to an oil separator (9-) via a dryer (3) comprenant, quant à lui, au moins deux capacités (11, 12) garnies de tamis- moléculaires reliées entre elles par l'intermédiaire de leurs vannes (13, 14) d'entrée et de sortie dont la vanne d'entrée (13) envoie le gaz comprimé à sécher dans l'une (11) des capacités (11, 12) alors que la vanne de sortie (14) dirige vers le réseau d'utilisation (1) le s~olde du débit de cet#te même capacité (11) après prélèvement de la fraction de gaz sec (15) qui est envoyé à l'autre capacité' (3) comprising, for its part, at least two capacities (11, 12) furnished with molecular sieves linked together by means of their inlet and outlet valves (13, 14) including the inlet valve (13) sends the compressed gas to be dried in one (11) of the capacities (11, 12) while the outlet valve (14) directs towards the use network (1) the s ~ olde of the flow of this #this same capacity (11) after removal of the dry gas fraction (15) which is sent to the other capacity ' (12), tout d'abord pour y assurer la régénération pendant laquelle, après passage dans cette autre capacité (12)1 le gaz est évacué par l'une (17) des vannes (16, 17)-, puis pour y assurer la remontée en pression, pendant laquelle remontée la dite vanne d'évacuation (17) est alors fermée, lesquelles vannes (13,. 14) sont de tout type permettant d'inverser les rôles des capacités (11, 12), les dits moyens en vue de la mise en oeuvre du procédé étant C A R A-C T E R I S E S en ce qu'ils comprennent, en amont du sécheur (3), un circuit (18, 19), recevant au moins une fraction du débit de- l'ensemble (2) de production de gaz comprimé et en ce que ce circuit passe par un réchauffeur de gaz (20). (12), firstly to ensure regeneration during which, after passing through this other capacity (12) 1 the gas is evacuated by one (17) of the valves (16, 17) -, then to ensure there the pressure rise, during which the said discharge valve (17) is closed, which valves (13, 14) are of any type making it possible to reverse the roles of the capacities (11, 12), the so-called means for the implementation of the process being CAR AC TERISES in that they comprise, upstream of the dryer (3), a circuit (18, 19), receiving at least a fraction of the flow rate of the assembly (2 ) for producing compressed gas and in that this circuit passes through a gas heater (20). 5. Moyens selon la revendication 4 caractérisés en ce que la conduite (10) de sortie de l'ensemble (2) de production de gaz porte une vanne réglable (21) qui peut- être au moins partiellement fermée afin de dévier au moins une fraction du gaz comprimé vers le circuit (18, 19) allant au réchauffeur (20), lequel circuit (18, 19) court-circuite à cet effet la dite vanne (21). 5. Means according to claim 4 characterized in that the pipe (10) for output of the assembly (2) for producing gas carries an adjustable valve (21) which may be at least partially closed in order to deflect at least one fraction of the compressed gas to the circuit (18, 19) going to the heater (20), which circuit (18, 19) short-circuits the said valve (21) for this purpose. 6. Moyens selon la revendication 5 caractérisés en ce que la vanne (21) a une tête de manoeuvre (22) commandée automatiquement par une sonde thermostatique (23) contrôlant la température du gaz fourni au sécheur (3). 6. Means according to claim 5 characterized in that the valve (21) has an operating head (22) automatically controlled by a thermostatic probe (23) controlling the temperature of the gas supplied to the dryer (3). 7. Moyens selon l'une quelconque des revendications 4 à .6, appliqués à une installation comprenant un compresseur (4), caractérisés en ce que le réchauffeur de gaz (20) consiste en un échangeur traversé par la conduite (5) de gaz comprimé qui, à température élevée et par exemple à environ cent trente degrés centigrades, sort du compresseur (4) pour se rendre au réfrigérant final (6).  7. Means according to any one of claims 4 to .6, applied to an installation comprising a compressor (4), characterized in that the gas heater (20) consists of an exchanger through which the gas pipe (5) passes compressed which, at high temperature and for example at about one hundred and thirty degrees centigrade, leaves the compressor (4) to reach the final refrigerant (6).
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