TW201532669A - 熱再活化的吸附劑氣體分餾器及程序 - Google Patents

Abstract

本案揭示：一種用於在離線的吸附腔室中再生吸附劑的系統，該系統包含：熱交換器，該熱交換器經配置以：交換來自第一流體和第二流體的熱，該第一流體來自壓縮機，其中當該第一流體係氣體時，僅有該第一流體的一部分流動通過該熱交換器；管道，該管道提供：在離開該交換器的該第二流體與離線的吸附腔室之間的流體連通；在該離線的吸附腔室中的吸附劑；及針對於該離線的吸附腔室的出流口，該出流口經配置以：從該離線的吸附腔室排出該第二流體。

Description

熱再活化的吸附劑氣體分餾器及程序

本發明一般性地關於：氣體乾燥系統。更為特定地，本發明係關於：一種使用由壓縮機加熱的流體以對於被使用以在氣體乾燥系統中於吸附腔室中再生吸附劑的流體進行預加熱的系統。

工業系統(特定地為氣動系統)需要：乾燥的空氣或另一乾燥的氣體。若使用：一般的周圍的空氣，可能具有過多的濕氣在周圍的空氣中而造成：所欲的效能的減退和缺乏。經配置以提供乾燥的氣體以供工業用途的典型的空氣或其他的氣體乾燥系統經常地包含：包含吸附劑材料的吸附腔室。在使用該系統的過程中，吸附劑材料可變得飽和的和不能有效地或有效率地從氣體中移除水氣。

因此，吸附腔室需要處於離線的和使用一淨化氣體來進行再生的吸附劑。經常地，乾燥系統可使用：二或多個不同的吸附腔室，以為了達成：一吸附腔室被使用於對氣體進行乾燥，而其他的吸附腔室(或多個吸附腔室)被用於再生。 在此些系統中，閥門可被使用以根據需要來使得該吸附腔室為：處於線上的(on-line)和處於離線的(off-line)，及流動一淨化氣體而通過離線的吸附腔室以有助於：被包含在吸附腔室中的吸附劑的再生。

在許多實例中，在進入離線的吸附腔室之前，淨化氣體可被加熱(因為相較於未被加熱的淨化氣體，被加熱的淨化氣體對於吸附劑之再生係較為有效的)。在一些實例中，系統可具有：壓縮機，該壓縮機對於待進行乾燥的氣體進行壓縮。壓縮機被習知為：用以產生熱，及若來自壓縮機的熱可被使用以亦對於淨化氣體進行加熱，壓縮機會是有效率的。

在一些實例中，在壓縮機中被壓縮的氣體已經被使用以作為：淨化氣體。然而，在此些系統中，要小心地確保：壓縮機係一不需潤滑的(non-lubricated)壓縮機，以確保污染物(例如潤滑劑)無法找到進入淨化氣體的途徑。此些汙染物可汙染被再生的吸附劑，而使得該吸附劑失去或減低：該吸附劑的有效性。

從而，所欲者為：提供一種可使用由壓縮機所產生的熱(而不必然地使用經由壓縮機壓縮的氣體以作為淨化氣體，藉此避免：使用由壓縮機所壓縮的氣體以作為淨化氣體的一些缺點)的方法和設備。

藉由本發明而很大地程度符合前述的需要，其中在一態樣中，一種設備被提供，而在一些實施例中，提供一種可使用由壓縮機所產生的熱(而不必然地使用經由壓縮機所壓 縮的氣體以作為淨化氣體，藉此避免：使用經由壓縮機進行壓縮的氣體以作為淨化氣體的一些缺點)的方法和設備。

根據本發明的一實施例，其中提供：一種用於在離線的吸附腔室中再生吸附劑的系統。該系統包含：熱交換器，該熱交換器經配置以：交換來自第一流體和第二流體的熱，該第一流體來自壓縮機，其中當該第一流體係氣體時，僅有該第一流體的一部分流動通過該熱交換器；管道，該管道提供：離開該交換器的該第二流體與離線的吸附腔室之間的流體連通；在該離線的吸附腔室中的吸附劑；及針對於該離線的吸附腔室的出流口，該出流口經配置以：從該離線的吸附腔室排出該第二流體。

根據本發明的另一實施例，其中提供：一種對於被供應至離線的吸附腔室的淨化流體進行預加熱的方法。該方法包含以下步驟：流動該淨化流體而通過熱交換器；流動來自壓縮機的被加熱的流體而通過該熱交換器，藉此加熱該淨化流體，其中當該被加熱的流體係氣體時，僅有該被加熱的流體的一部分流動通過該熱交換器；及流動該淨化流體而通過包含吸附劑的離線的吸附腔室。

根據本發明的又一實施例，其中提供：一種用於在離線的吸附腔室中再生吸附劑的系統。該系統包含：在流體之間進行熱交換的構件，該進行熱交換的構件經配置以：交換來自第一流體和第二流體的熱，該第一流體來自壓縮機，其中當該第一流體係氣體時，僅有該第一流體的一部分流動通過該進行熱交換的構件；管道，該管道提供：在離開該進 行熱交換的構件的該第二流體與離線的吸附腔室之間的流體連通；用於從該離線的吸附腔室釋放水氣的構件；及針對於該離線的吸附腔室的一出流口，該出流口經配置以：從該離線的吸附腔室排出該第二流體。

因此已經相當概括地描述本發明的某些實施例，以為了可較佳地理解：在此的關於本發明的詳細描述，及以為了可較佳地理解：本案對於技術的貢獻。當然，具有：將於後文中被描述和將形成在此所隨附的申請專利範圍的申請標的之本發明的額外的實施例。

在此方面，在詳細地解釋本發明的至少一實施例之前，可理解到：本發明並不被限制於其對於在後面的說明中被闡述的或被示例說明於圖式中的結構的細節和元件的排置的應用。除了所描述的實施例外，本發明亦包含利用各種方式來實施和進行的其它實施例。亦者，可理解到：在此利用的用語和術語以及摘要係為了達成描述的目的，及不應被認為是：具有限制性的。

因此，彼些習知技藝者將理解到：此揭露所根據的觀念可容易地被使用以作為：用於設計用以完成本發明的數個目標的其他的結構、方法和系統的基礎。因而，下列所述者係重要的：申請專利範圍被認為在其範圍中包含此些等效的結構(因為該等等效的結構並不偏離本發明的精神和範疇)。

10‧‧‧乾燥系統

12‧‧‧壓縮機

13‧‧‧管道

14‧‧‧管道

15‧‧‧空氣過濾器

16‧‧‧熱交換器

17‧‧‧淨化氣體供應器

18‧‧‧管道

20‧‧‧微調冷卻器

22‧‧‧進流口

24‧‧‧出流口

26‧‧‧管道

28‧‧‧水氣分離器

29‧‧‧出流口

30‧‧‧出流口

32‧‧‧閥門

33‧‧‧吸附腔室

34‧‧‧閥門

36‧‧‧淨化排氣閥門

38‧‧‧減壓閥門

40‧‧‧吸附腔室

41‧‧‧吸附劑材料

42‧‧‧管道

44‧‧‧閥門

46‧‧‧乾燥氣體剝離和再加壓電路

48‧‧‧閥門

50‧‧‧閥門

52‧‧‧閥門

54‧‧‧閥門

56‧‧‧閥門

58‧‧‧閥門

60‧‧‧管道

62‧‧‧乾燥氣體使用者或存儲器

64‧‧‧管道

66‧‧‧鼓風機

68‧‧‧微調加熱器

70‧‧‧閥門

72‧‧‧閥門

76‧‧‧噴氣式壓縮機

77‧‧‧壓縮機冷卻液供應器

78‧‧‧管道

80‧‧‧冷卻液貯存器

第1圖係：根據一實施例的氣體乾燥系統的示意圖，該氣體乾燥系統使用壓縮機的熱以對於被使用以在乾燥 系統中再生吸附劑的氣體進行預加熱。

第2圖係：根據另一實施例的氣體乾燥系統的示意圖，該氣體乾燥系統使用壓縮機的熱以對於被使用以在乾燥系統中再生吸附劑的氣體進行預加熱。

第3圖係：根據另一實施例的氣體乾燥系統的示意圖，該氣體乾燥系統使用壓縮機的熱以對於被使用以在乾燥系統中再生吸附劑的氣體進行預加熱。

第4圖係：根據另一實施例的氣體乾燥系統的示意圖，該氣體乾燥系統使用壓縮機的熱以對於被使用以在乾燥系統中再生吸附劑的氣體進行預加熱。

第5圖係：根據另一實施例的氣體乾燥系統的示意圖，該氣體乾燥系統使用壓縮機的熱以對於被使用以在乾燥系統中再生吸附劑的氣體進行預加熱。

第6圖係：根據另一實施例的氣體乾燥系統的示意圖，該氣體乾燥系統使用壓縮機的熱以對於被使用以在乾燥系統中再生吸附劑的氣體進行預加熱。

第7圖係：流程圖，該流程圖顯示：根據與一些實施例相一致的方法來完成的步驟。

目前將參照所繪示的圖式來描述本發明，其中相同的元件符號在說明書全文中意指為相同的部件。根據本發明的一實施例提供：一種用於使用吸附劑分餾器(意即乾燥器)而從氣體流中移除一成分的系統和程序，該吸附劑分餾器利用淨化氣體源和熱交換器以從壓縮機(直接地從熱的被壓縮的 排出氣體或間接地從熱的壓縮機冷卻液)回收熱。

本發明的設備的一實施例被示例說明在第1圖中。第1圖至第6圖示例說明：各種實施例的氣體乾燥系統10。被顯示在第1圖至第6圖中的實施例係相類似的(僅鼓風機的位置不同或是不具有鼓風機的差異)。第1圖將被詳細地解釋。亦將闡述：在其他的圖式與第1圖之間的差異的說明。然而，將不對其他的圖式中的每一者作出詳細的描述(因為該等其他的圖式相對於第1圖就絕大部分而言將為重覆的)。

第1圖顯示：乾燥系統10。該乾燥系統10包含：壓縮機12。氣體在壓縮機12中被壓縮。進行壓縮的結果，在壓縮機12和該氣體內產生熱。該氣體離開壓縮機12。該氣體的部分泄放(bled off)至管道14，而熱的氣體的其餘部分流動通過管道13和直接地流至微調冷卻器20的進流口。

在管道14中的氣體流入熱交換器16。周圍的空氣被抽取至淨化空氣過濾器15和被過濾，然後亦流入熱交換器16。在熱交換器16中，來自熱的氣體(該熱的氣體來自於管道14)的熱流入已經經由進流口過濾器15過濾的第二氣體。來自管道14的熱的氣體稍微經過冷卻且流出熱交換器16和流入管道18，然後該熱的氣體再流入微調冷卻器20，其中在該微調冷卻器中，該熱的氣體藉由與一流體交換熱而進一步地被冷卻，該流體流動通過進流口22而經過微調冷卻器20和流出微調冷卻器出流口24。

氣體然後流動通過管道26而進入水氣分離器28。水氣被凝結和從該氣體中被分離出來，及流動通過出流口 29(其中前述者可例如經由市政排水系统(municipal sewer system)或任何其他適當的可棄式系統(disposable system)來進行處理)。該氣體然後流出出流口30。

閥門32和閥門34支配：離開水氣分離器的氣體將流動通過吸附腔室33或是流動通過吸附腔室40。通常地，吸附腔室33或吸附腔室40中的一者係可操作的和對於氣體進行乾燥，而其他的吸附腔室係處於離線的和被淨化以為了再生被包含在吸附腔室33或吸附腔室40內的吸附劑材料。如同在第1圖中所顯示者，閥門34處於打開的位置，而閥門32處於關閉的位置。因而，該流體流動通過閥門34和流動經過淨化排氣閥門36和減壓閥門38，及流入吸附腔室40。若該情況被顛倒，即34被關閉和32被打開，則該氣體會流入吸附腔室33，及吸附腔室40會處於離線的和經歷一淨化操作。當氣體流動通過吸附腔室40和流過吸附劑材料41時，該氣體經過乾燥和流出吸附腔室而流入管道42。

該氣體流動經過閥門44和乾燥氣體剝離和再加壓電路46。乾燥氣體剝離和再加壓電路46包含：閥門48、50、52，及54。此些閥門可如同所顯示者來配置或利用任何其他的方式來配置，以允許自吸附腔室40或吸附腔室33離開的乾燥氣體進入管道60而前往至乾燥氣體使用者或存儲器62。於再加壓電路46中的乾燥氣體剝離供應器亦可被設定或經配置以泄放出來自管道42的一些乾燥氣體，及將該等乾燥氣體傳送至離線的吸附腔室(如同被顯示在第1圖中的吸附腔室33)以作為用於離線的吸附腔室33的再生程序的部分。閥 門56和58避免或允許經過處理的氣體進入離線的吸附腔室。

離線的吸附腔室33的再生係藉由經由淨化進流口過濾器15被抽取至系統10的周圍的空氣來完成。如同前文所提及者，淨化空氣流動通過熱交換器16和淨化空氣係藉由來自從管道14進入熱交換器16的流體的熱來進行加熱。在於熱交換器16中汲取熱之後，淨化流體由於鼓風機66的動作而流動通過管道64。淨化流體可由微調加熱器68額外地進行加熱(若有需要的話)。淨化流體然後流動通過閥門70而進入離線的吸附腔室33，其中前述者將在離線的吸附腔室33中再生吸附劑41。在實施例中，於其中離線的吸附腔室係吸附腔室40，而非吸附腔室33，那麼閥門70將被關閉和閥門44將被開啟以允許淨化流體流動通過吸附腔室40。於再加壓電路46中的乾燥氣體剝離供應器經配置而使得閥門52被關閉，以致於並無任何的剝離流與流入吸附腔室33和吸附腔室40中的一者的淨化流體相結合。如同在第1圖中所顯示者，閥門44被關閉且閥門70被打開，藉此驅使淨化流體流動通過離線的吸附腔室33。一旦淨化流體已經流動通過離線的吸附腔室33和流出離線的吸附腔室33，及流動通過閥門72，其中該淨化流體可被排出至周圍環境(ambient condition)或可經歷任何進一步的操作(如果有需要的話)。

第2圖示例說明：系統10，其中鼓風機66並不位於如同描述於第1圖中的微調加熱器68的前方。而是鼓風機66位於吸附腔室33和吸附腔室40的下游處。如同在第2圖中所顯示者，鼓風機66位於閥門72和閥門36的下游處。鼓 風機66依然提供：移動淨化流體而通過系統10的功能。

第3圖示例說明系統10，其中鼓風機66位於熱交換器16的上游處。鼓風機66能夠抽取周圍的空氣而通過淨化進流口過濾器15，及鼓風機66能夠提供壓力以移動該空氣而通過熱交換器16、管道64、微調加熱器68，及吸附腔室33和吸附腔室40的任何一者(其中取決於何者吸附腔室係離線的)。

第4圖示例說明：系統10，其中並不具有任何的鼓風機以作為系統10的部分。而是淨化流體係從外部源獲得，及淨化流體可為(或可不為)周圍的空氣。淨化氣體供應器17直接地將淨化氣體輸入至熱交換器16。淨化源或氣體供應器17提供壓力以移動淨化氣體而通過系統10。在一些實施例中，鼓風機可與外部淨化氣體供應器17相關聯。

第5圖示例說明：系統10，其中噴氣式壓縮機76(而非鼓風機66)被使用。噴氣式壓縮機76可由包含經過乾燥的流體的管道60給予動力。可藉由由噴氣式壓縮機76所產生的吸力來抽取周圍的空氣而通過淨化進流口過濾器15。噴氣式壓縮機76亦提供壓力以移動淨化空氣而通過系統10。在一些實施例中，管道60可僅連接至熱交換器16(而不連接至元件15和元件76)。在此些實施例中，在管道60中的壓力將提供動力以移動氣體而通過再生回路。因此，元件15和76係可選擇的。

第6圖示例說明一系統，其中從壓縮機獲得的流體並不為：從壓縮機輸出的被壓縮的氣體(而是由壓縮機所使用 的冷卻流體)。來自壓縮機冷卻液供應器77的被加熱的壓縮機冷卻液流入熱交換器16。熱從在熱交換器16中的被加熱的壓縮機冷卻液流出而流入在熱交換器16中的淨化空氣，冷卻液然後流出熱交換器16而流入管道78，及流回至與壓縮機相關聯的冷卻液貯存器80。雖然鼓風機66被示例說明為：位在淨化進流口過濾器15與熱交換器16之間，所屬技術領域具有通常知識者在審閱此揭露之後將理解到：鼓風機66可位於在前文中所討論的地點的任何者或取代前文所描述的其他的淨化氣體壓力系統的任何者或用於提供動力給淨化流體的任何其他適當的系統或設備。

所屬技術領域具有通常知識者在審閱此揭露之後將理解到：在此描述的閥門、管道，及其他的設備的特定的配置僅意指為示例性，並不對於根據本揭露的實施例作出限制。其他適當的配置亦可根據實施例來使用。所屬技術領域具有通常知識者亦將理解到：在此描述的結構中的一些者係可選擇的和可被忽略的，而依然係根據本揭露的。

第7圖示例說明：可根據本揭露來完成的步驟的方法。將假設為下列情況：在進行於後文中所描述的方法之前，離線的吸附腔室首先被減壓以準備用於再生。在步驟S1中，來自壓縮機的第一流體的流動進入熱交換器。此第一流體在一些實施例中可為：從壓縮機輸出的被壓縮的氣體，或如同前文所描述者，該第一流體可為：已經由壓縮機的操作來進行加熱的冷卻液。可選擇地，可為(但不限於)周圍的空氣的第二流體可被過濾。在步驟S3處，第二流體流動通過熱交換器。 在步驟S4處，在熱交換器中熱從第一流體移動至第二流體。可選擇地，額外的熱可藉由微調加熱器或以其他方式被加入至第二流體(在步驟S5中)。可選擇地，鼓風機或任何其他適當的設備提供動力以移動第二流體而通過系統。在步驟S7處，第二流體流動通過離線的吸附腔室，及在步驟S8處，第二流體流過在離線的吸附腔室中的吸附劑，藉此再生吸附劑。可選擇地，在步驟S9處，少量的經過乾燥的第一流體亦可流過在離線的吸附腔室中的吸附劑以進一步地再生吸附劑。在第二流體流動通過吸附腔室之前，與第二流體流動通過吸附腔室同時發生地，或在第二流體流動通過吸附腔室之後，少量的經過乾燥的第一流體可流入離線的吸附腔室。可選擇的第一流體的流動(在該第一流體已經經由離線的吸附腔室來進行乾燥之後)亦可提供：在吸附腔室中的吸附劑的局部冷卻。在吸附腔室已經經歷了淨化程序之後，吸附腔室可被再加壓至在吸附腔室中的管線壓力，及可維持為待命狀態(直到回到線上為止)。

從詳細的說明書中，本發明的許多特徵和優點係明顯的，及因此所欲者為：藉由隨附的申請專利範圍來涵蓋本發明的所有的此些特徵和優點，該等本發明的所有的此些特徵和優點落於本發明的真實的精神和範疇內。再者，因為許多的修正和變化將容易地被彼些習知技藝者想到，並不希望將本發明限制為：被示例說明的和被描述的確切的結構和操作，及從而，可訴諸於落於本發明的範疇內的所有適當的修正和等效者。

10‧‧‧乾燥系統

12‧‧‧壓縮機

13‧‧‧管道

14‧‧‧管道

15‧‧‧空氣過濾器

16‧‧‧熱交換器

18‧‧‧管道

20‧‧‧微調冷卻器

22‧‧‧進流口

24‧‧‧出流口

26‧‧‧管道

28‧‧‧水氣分離器

29‧‧‧出流口

30‧‧‧出流口

32‧‧‧閥門

33‧‧‧吸附腔室

34‧‧‧閥門

36‧‧‧淨化排氣閥門

38‧‧‧減壓閥門

40‧‧‧吸附腔室

41‧‧‧吸附劑材料

42‧‧‧管道

44‧‧‧閥門

46‧‧‧乾燥氣體剝離和再加壓電路

48‧‧‧閥門

50‧‧‧閥門

52‧‧‧閥門

54‧‧‧閥門

56‧‧‧閥門

58‧‧‧閥門

60‧‧‧管道

62‧‧‧乾燥氣體使用者或存儲器

64‧‧‧管道

66‧‧‧管道

68‧‧‧微調加熱器

70‧‧‧閥門

72‧‧‧閥門

Claims (20)

1. 一種用於在一離線的吸附腔室中再生一吸附劑的系統，包含：一熱交換器，該熱交換器經配置以交換來自一第一流體和一第二流體的熱，該第一流體來自一壓縮機，其中當該第一流體係氣體時，僅有該第一流體的一部分流動通過該熱交換器；一管道，該管道提供在離開該交換器的該第二流體與一離線的吸附腔室之間的流體連通；在該離線的吸附腔室中的一吸附劑；及針對於該離線的吸附腔室的一出流口，該出流口經配置以從該離線的吸附腔室排出該第二流體。
2. 如請求項1所述之系統，進一步包含：一過濾器，該過濾器經配置以過濾該第二流體。
3. 如請求項2所述之系統，其中該過濾器位於該熱交換器的上游。
4. 如請求項1所述之系統，進一步包含：一鼓風機，該鼓風機流體連接至該第二流體，及經配置以移動該第二流體而通過該熱交換器、管道，及離線的吸附腔室。
5. 如請求項4所述之系統，其中該鼓風機位於下列地點中的至少一者：沿著該管道、該出流口的下游處、該熱交換器的上游處。
6. 如請求項1所述之系統，進一步包含：一噴氣式壓縮機，該噴氣式壓縮機經配置以移動該第二流體而通過該系統。
7. 如請求項1所述之系統，其中該第二流體係周圍的空氣。
8. 如請求項1所述之系統，其中該第一流體係由該壓縮機進行加熱的壓縮機冷卻液。
9. 如請求項1所述之系統，其中該第一流體係待進行乾燥的一流體和該第一流體已經由該壓縮機進行壓縮和加熱過。
10. 如請求項1所述之系統，進一步包含：一閥門系統，該閥門系統經配置以移動已經由一線上的吸附腔室進行乾燥的一流體以被繞送至該離線的吸附腔室，而後被繞送至該離線的吸附腔室排出。
11. 如請求項1所述之系統，進一步包含：一流體分離器，該流體分離器經配置以在待進行乾燥的該流體流動通過該線上的吸附腔室之前，將液體從待進行乾燥的該流體分離出來。
12. 如請求項1所述之系統，其中該第二流體係從已經由該壓縮機進行壓縮的該第一流體中被分離出來的，以使得當第二流體流動通過該離線的吸附腔室時，並無任何的該第一流體與該第二流體一同地流動通過該線上的吸附腔室。
13. 如請求項1所述之系統，進一步包含：該第二流體的一來源，該第二流體的該來源經配置以在能允許該第二流體移動通過該系統的足夠壓力下提供該第二流體至該系統。
14. 如請求項1所述之系統，進一步包含一微調加熱器，該微調加熱器經配置以在該第二流體進入該離線的吸附腔室之前對於該第二流體進行加熱。
15. 一種被供應至一離線的吸附腔室的一淨化流體進行預加熱的方法，該方法包含以下步驟：流動該淨化流體而通過一熱交換器；流動來自一壓縮機的一被加熱的流體而通過該熱交換器，藉此對於該淨化流體進行加熱，其中當該被加熱的流體係氣體時，僅有該被加熱的流體的一部分流動通過該熱交換器；及流動該淨化流體而通過包含一吸附劑的一離線的吸附腔室。
16. 如請求項15所述之方法，其中來自該壓縮機的該被加熱的流體係由該壓縮機的操作來加熱的一壓縮機冷卻液。
17. 如請求項15所述之方法，其中來自該壓縮機的該被加熱的流體係已經由該被壓縮的氣體進行加熱及藉此由該壓縮機進行壓縮所產生的熱來進行加熱的一流體。
18. 如請求項15所述之方法，進一步包含以下步驟：在該淨化流體進入該離線的吸附腔室之前，利用一微調加熱器來對於該淨化流體進行加熱。
19. 如請求項15所述之方法，進一步包含：一序列步驟，其中在該序列步驟中，已經經過乾燥的一流體流動通過該離線的吸附腔室。
20. 一種用於在一離線的吸附腔室中再生一吸附劑的系統，該系統包含：在流體之間進行熱交換的構件，該進行熱交換的構件經配置以交換來自一第一流體和一第二流體的熱，該第一流體來自一壓縮機，其中當該第一流體係氣體時，僅有該第一流體的一部分流動通過該進行熱交換的構件；一管道，該管道提供在離開該進行熱交換的構件的該第二流體與一離線的吸附腔室之間的流體連通；用於從該離線的吸附腔室釋放水氣的構件；及 針對於該離線的吸附腔室的一出流口，該出流口經配置以從該離線的吸附腔室排出該第二流體。