WO2012100741A1

WO2012100741A1 - 利用压缩热再生的吸附式压缩气体干燥工艺及装置

Info

Publication number: WO2012100741A1
Application number: PCT/CN2012/070721
Authority: WO
Inventors: 李大明; 张志全; 吉军
Original assignee: 西安超滤净化工程有限公司
Priority date: 2011-01-28
Filing date: 2012-01-27
Publication date: 2012-08-02
Also published as: CN102101003B; CN102101003A

Description

利用压缩热再生的吸附式压缩气体干燥工艺及装置技术领域

本发明涉及一种吸附式压缩气体干燥工艺及装置，具体涉及一种利用压缩热再生的吸附式压缩气体干燥工艺及装置。

背景技术

压缩气体干燥技术中，吸附式干燥器由于能获得低露点气体而大量使用，常用的机型按其再生方式不同，分为无热再生、微加热再生、外加热再生和压缩热（余热）再生。

在当前国际国内节能降耗的大形势下，原有的各种吸附式干燥器尽显其不足之处，如无热再生吸附式干燥器，由于成品气耗量大（约总流量的

15-20% ) , 耗能高浪费大而被限制使用（目前仅限用于 20cm³/min以下机型）；微加热再生吸附式干燥器也因成品气耗量大，加热能耗高而即将被市场淘汰。外加热再生和压缩热（余热）再生吸附式干燥器虽具有明显的节能效果，却难获得更低露点（一般常压露点在 -20〜- 40 °C ) 的干燥气体，且由于吹冷气量不足，吸附剂温度难于恢复正常温度，造成切换后一段时间露点升高（漂移）。

在世界范围内，大流量的气体压缩机一般选用离心式压缩机，其中 50% 左右的离心压缩机投放进了中国市场，今年已升至 1500台左右，中国市场占离心压缩机市场 50%以上。与离心压缩机配套的干燥器常采用压缩热（余热）再生吸附式干燥器。离心压缩机技术在不断进步，压缩过程已趋于等温压缩过程，由此带来压缩机排气温度更低，最优机型的排气温度可达到 95-105 °C。因此，在大型机领域节能降耗优势十分显著，近来市场占有量高速增长。压缩机排气温度的降低，采用的干燥器再生的加热温度偏低，从而影响吸附剂再生效果，难以获得更低露点的干燥气体。

目前市场上使用的压缩热（余热）再生吸附式干燥器，都采用压缩热（余热）加热，吹冷气排放的工艺，因此存在以下问题：

1 ) 再生加热温度偏低，脱附不彻底，难以获得更低露点的干燥气体；

2 ) 吹冷气量小，吹冷不彻底，导致气体露点偏高（漂移）；

3 ) 吹冷气排放到大气中，排放过程有噪音，也污染环境； 4) 排放减压易造成分子筛粉化加剧。

发明内容

本发明旨在克服现有吸附干燥方法及大型吸附式压缩气体干燥器的缺点，提供一种能获得更低露点的干燥气体，并回收吹冷气体的利用压缩热再生的吸附式压缩气体干燥工艺及装置，具有显著节约降耗效果。

本发明的具体技术解决方案如下：

该利用压缩热再生的吸附式压缩气体干燥工艺，主要包括以下步骤：

1]原料气先全流量流经进行再生的吸附剂，利用原料气的余热对进行再生的吸附剂进行加热，再流经进行吸附的吸附剂，上述气体经吸附剂吸附水分被干燥后，成为成品气排出；

2]对原料气进行冷却分离后流经步骤 1中进行吸附的吸附剂，吸附原料气中的水分干燥后，成为成品气，部分成品气排出，部分成品气进入步骤 3 处理；

3]步骤 2生成的部分成品气经增压加热后，再流经步骤 1中进行再生的吸附剂，利用经加热的成品气对进行再生的吸附剂再一次进行加热，流出后与步骤 2中的原料气汇合后进行步骤 2中的处理；

4]步骤 2生成的部分成品气经增压，再流经步骤 1中进行再生的吸附剂，利用经增压的成品气对进行再生的吸附剂进行吹冷，流出后与步骤 2 中的原料气汇合后进行步骤 2中的处理，直至进行再生的吸附剂完成再生。

以上所述的步骤 4完成后可进行步骤 5，

5]进行再生的吸附剂完全再生后，与进行吸附的吸附剂进行工作状态的切换；由步骤 1中进行吸附的吸附剂再生，进行再生的吸附剂吸附。

以上所述步骤 2中部分成品气进入步骤 3或步骤 4处理，该部分气体为步骤 2中总成品气量的 4~10%，以 5~7%为佳，其具体值可根据工作状态进行调整。

以上所述的原料气是经过滤分离的原料气，完成了吸附的干燥气排除前均进行过滤分离。该利用压缩热再生的吸附式压缩气体干燥装置，包括由干燥罐 A和干燥罐 B构成的干燥器 101，干燥器 101的上、下端口分别与上管系 102及下管系 103连通，所述上管系 102由并联的阀门 Al、 B1和并联的阀门 A2、 B2并联构成，下管系 103由并联的阀门 A3、 B3和并联的阀门 A4、 B4并联构成；所述阀门 Al、 B1之间设置的连接管 11与连接管 12连通，所述连接管 12的两端分别与风机 1一端和后置过滤器 5—端连接；

所述风机 1另一端通过连接管依次串联有阀门 F3和加热器 2，所述加热器 2还通过连接管 13与连接管 14连通，连接管 14的一端与阀门 F2的一端连接，另一端与 A2和 B2之间的连接管连通；所述阀门 F2另一端与连接管 15的一端连接，连接管 15的另一端与前置过滤器 7的一端连接，前置过滤器 7的另一端与进气管 6连接；

所述后置过滤器 5另一端与排气管 8连接；

所述连接管 15与连接管 16的一端连通，连接管 16上设置有阀门 F1 ,连接管 16的另一端分别与连接管 17—端和连接管 18—端连接；所述连接管 17 上依次设置有冷却器 3和分离器 4，连接管 17另一端与阀门 A3和 B3之间的连接管连通；所述连接管 18的另一端与阀门 A4和 B4之间的连接管连通。

以上所述前置过滤器 7配置气液分离器或精密除油过滤器。

以上所述加热器 2是一个加热器的一级加热或两个加热器的二级加热。以上所述加热器 2是板翅式换热器、管翅式换热器或管壳式换热器。以上所述分离器 4是惯性分离过滤分离或惯性和过滤组合形成分离。本发明的优点如下：

1、本发明提供的利用压缩热再生的吸附式压缩气体干燥工艺及装置利用原料气的余热对干燥罐中吸附剂进行加热再生，利用了余热回收了能量，节能降耗效果显著。

2、本发明提供的利用压缩热再生的吸附式压缩气体干燥工艺及装置两时段加热，可提高再生加热温度，使吸附剂再生更彻底，因而可获得更低的露点（成品气露点可达 -70°C以下）

3、本发明提供的利用压缩热再生的吸附式压缩气体干燥工艺及装置采用等压加热再生，等压干燥吹冷，没有排气降压过程，还回收了再生加热吹冷气体，节省了压缩气体，即是节约了能量，降低了能耗。 4、本发明提供的利用压缩热再生的吸附式压缩气体干燥工艺及装置利用干燥气体吹冷并回收吹冷气，吹冷彻底，可避免成品气露点的漂移。

5、本发明提供的利用压缩热再生的吸附式压缩气体干燥工艺及装置采用等压加热脱附，干气等呀吹冷，再生工艺，系统无降压过程，可大大降低吸附剂的粉化率，延长吸附剂使用寿命，为用户节省了设备运行成本，同时避免了排气噪音，降低噪音污染。

附图说明

图 1为本发明具体结构示意图。

具体实施方式

该利用压缩热再生的吸附干燥方法，主要包括以下步骤：

2]对原料气进行冷却分离后流经步骤 1中进行吸附的吸附剂，吸附原料气中的水分干燥后，成为成品气，部分成品气排出，部分成品气进入步骤 3 处理；进入步骤 3或步骤 4处理的部分气体为步骤 2中总成品量的 4~10%，以 5~7%为佳，实际生产中可以根据具体情况调整比例；

以上所述的步骤 4完成后可进行步骤 5，

5] 进行再生的吸附剂完全再生后，与进行吸附的吸附剂进行工作状态的切换；由步骤 1中进行吸附的吸附剂再生，进行再生的吸附剂吸附。

原料气一般需经过过滤分离，完成了吸附的成品气排除前均进行过滤。该利用压缩热再生的吸附式压缩气体干燥装置，包括由干燥罐 A和干燥罐 B构成的干燥器 101，干燥器 101的上、下端口分别与上管系 102及下管系 103连通，上管系 102由并联的阀门 Al、 B1和并联的阀门 A2、 B2并联构成，下管系 103由并联的阀门 A3、 B3和并联的阀门 A4、 B4并联构成；

阀门 Al、 B1之间设置的连接管 11与连接管 12连通，连接管 12的两端分别设置有与风机 1一端和后置过滤器 5—端连接；

风机 1另一端通过连接管依次串联有阀门 F3和加热器 2; 风机 1可以用压缩机替代，加热器 2可以选用一个加热器的一级加热或两个加热器的二级加热；加热器 2—般为板翅式换热器、管翅式换热器或管壳式换热器等；加热器 2还通过连接管 13与连接管 14连通，连接管 14的一端与阀门 F2 的一端连接，另一端与 A2和 B2之间的连接管连通；阀门 F2另一端与连接管 15的一端连接，连接管 15的另一端与前置过滤器 7的一端连接，前置过滤器 7的另一端与进气管 6连接；前置过滤器 7—般配置气液分离器或精密除油过滤器；后置过滤器 5另一端与排气管 8连接；

连接管 15与连接管 16的一端连通，连接管 16上设置有阀门 F1 ,连接管 16的另一端分别与连接管 17—端和连接管 18—端连接；连接管 17上依次设置有冷却器 3和分离器 4，分离器 4一般选用惯性分离过滤分离或惯性和过滤组合形成分离。连接管 17另一端与阀门 A3和 B3之间的连接管连通；连接管 18的另一端与阀门 A4和 B4之间的连接管连通。

干燥罐 A进行吸附工作时，干燥罐 B同时进行吸附剂再生，再生采用在线压下等压加热脱附和等压吹冷的再生工艺；干燥罐 B再生结束，两干燥罐通过阀门进行切换；切换完成后，干燥罐 B进行吸附，干燥罐 A则进行吸附剂再生过程，如此循环；

干燥罐 A进行吸附工作时干燥罐 B进行吸附剂再生过程，其具体可分为以下两个部分：

1]干燥罐 A吸附流程

干燥罐 A吸附流程分为三个时段：

1.1]原料气全流量经干燥罐 B (再生），再进入干燥罐 A (吸附）；该时段内，阀门 F2、阀门 B2、阀门 B4、阀门 Al、阀门 A3开启；阀门 Fl、阀门 Bl、阀门 A2、阀门 B3、阀门 A4、阀门 F3关闭，其具体流程如下：原料气先经进气管 6进入干燥器内，先通过前置过滤器 7过滤后依次经连接管 15、阀门 F2、连接管 14、阀门 B2后进入干燥罐 B内，原料气余热对干燥罐 B内进行再生的吸附剂进行加热后依次经阀门 B4、连接管 18、连接管 17进、冷却器 3、分离器 4、阀门 A3后进入干燥罐 A内，经干燥罐 A内的吸附剂吸附干燥后，再依次经阀门 Al、连接管 11、连接管 12、后置过滤器 5 后，最后通过排气管 8排出；

1.2]原料气不经干燥罐 B (再生），直接进入干燥罐 A (吸附），加热器开启并进行工作；

该时段内，阀门 Fl、阀门 F3、阀门 A3、阀门 Al、阀门 B2、阀门 B4开启，阀门 F2、阀门 A2、阀门 Bl、阀门 A4、阀门 B3关闭，其具体流程如下：原料气经进气管 6进入干燥器内，先通过前置过滤器 7过滤后依次流经连接管 15、阀门 Fl、连接管 16、连接管 17、冷却器 3、分离器 4和阀门 A3 后进入干燥罐 A内，经干燥罐 A内的吸附剂吸附干燥处理后，再依次经阀门 Al、连接管 11、连接管 12，部分干燥气体（成品气）通过连接管 12—端连接的后置过滤器 5后，最后通过排气管 8排出；

另一部分干燥气体（成品气）通过连接管 12另一端连接的风机 1，经风机 1增压以克服系统阻力后依次经过阀门 F3、加热器 2、连接管 13、连接管 14和阀门 B2后进入干燥罐 B,此时加热器开启并进行工作；通过被加热的成品气对干燥罐 B内再生的吸附剂进行加热，然后通过依次经阀门 B4、连接管 18，与通过连接管 16进入连接管 17的原料气汇；

1.3]原料气不经干燥罐 B (再生），直接进入干燥罐 A (吸附），同时加热器停止工作；

该时段内，阀门 Fl、阀门 F3、阀门 A3、阀门 Al、阀门 B2、阀门 B4开启，阀门 F2、阀门 A2、阀门 Bl、阀门 A4、阀门 B3关闭，其具体流程如下：原料气经进气管 6进入干燥器内，先通过前置过滤器 7过滤后依次流经连接管 15、阀门 Fl、连接管 16、连接管 17、冷却器 3、分离器 4和阀门 A3 后进入干燥罐 A内，经干燥罐 A内的吸附剂吸附干燥处理后，再依次经阀门 Al、连接管 11、连接管 12，部分干燥气体（成品）通过连接管 12—端连接的后置过滤器 5后，最后通过排气管 8排出；另一部分干燥气体（成品气）通过连接管 12另一端连接的风机后依次经过阀门 F3、加热器 2、连接管 13、连接管 14和阀门 B2后进入干燥罐 B, 此时段内加热器 2停止工作；通过加热器 2的成品气对干燥罐 B内进行进行再生的吸附剂进行吹冷，然后依次经阀门 B4、连接管 18，与通过连接管 16进入连接管 17的原料气汇；

2]干燥罐 B再生流程

干燥罐 B再生分为两个时段：

2.1]原料气全流量经干燥罐 B (再生），再进入干燥罐 A (吸附）；原料气余热加热脱附阶段，用原料气的余热（压缩热）对干燥罐 B (再生）进行加热；其阀门开闭状态以及气体流程与步骤 1.1相同；

2.2]原料气不经干燥罐 B (再生），直接进入干燥罐 A (吸附），加热器开启并进行工作，部分干燥气体（成品气）经加热器加热后进入干燥罐 B对吸附剂进一步加热完成加热阶段工作后进入吹冷阶段，

2.3] 原料气不经干燥罐 B (再生），直接进入干燥罐 A (吸附），此时加热器停止加热，部分干燥气体（成品气）直接对干燥罐 B内的吸附剂进行吹冷，至干燥罐 B再生结束；其阀门开闭状态以及气体流程与步骤 1.2相同。

3]由于干燥罐 B完成了再生，因此进行工作状态的切换，干燥罐 B进行吸附，干燥罐 A进行再生。

干燥罐 A与干燥罐 B之间的工作状态切换通过阀门实现，干燥罐 A内的吸附剂进行再生的同时干燥罐 B内的吸附剂进行吸附。与步骤 1和 2的原理相同。

Claims

权利要求书

1、利用压缩热再生的吸附式压缩气体干燥工艺，其特征在于，主要包括以下步骤：

2、根据权利要求 1所述的利用压缩热再生的吸附式压缩气体干燥工艺，其特征在于：所述的步骤 4完成后可进行步骤 5， 5] 进行再生的吸附剂完全再生后，与进行吸附的吸附剂进行工作状态的切换；由步骤 1 中进行吸附的吸附剂再生，进行再生的吸附剂吸附。

3、根据权利要求 1或 2所述的利用压缩热再生的吸附式压缩气体干燥工艺，其特征在于：所述步骤 2中部分成品气进入步骤 3处理，该部分气体为步骤 2中总成品气量的 5~7%。

4、根据权利要求 3所述的利用压缩热再生的吸附式压缩气体干燥工艺，其特征在于：所述的原料气是经过过滤的原料气，完成了吸附的成品气排除前均进行过滤。

5、利用压缩热再生的吸附式压缩气体干燥装置，其特征在于：包括由干燥罐 A和干燥罐 B构成的干燥器（101 )，干燥器（101 ) 的上、下端口分别与上管系（102 )及下管系（103 )连通，所述上管系（102 ) 由并联的阀门（Al )、

(B1 ) 和并联的阀门（A2 )、 (B2 ) 并联构成，下管系（103 ) 由并联的阀门 (A3)、 (B3) 和并联的阀门（A4)、（B4) 并联构成；所述阀门（Al)、 (B1) 之间设置的连接管（11) 与连接管（12) 连通，所述连接管（12) 的两端分别与风机（1) 一端和后置过滤器（5) —端连接；所述风机（1) 另一端通过连接管依次串联有阀门（F3) 和加热器（2)，所述加热器（2) 还通过连接管

(13) 与连接管（14) 连通，连接管（14) 的一端与阀门（F2) 的一端连接，另一端与（A2) 和（B2) 之间的连接管连通；所述阀门（F2) 另一端与连接管（15) 的一端连接，连接管（15) 的另一端与前置过滤器（7) 的一端连接，前置过滤器（7) 的另一端与进气管（6) 连接；所述后置过滤器（5) 另一端与排气管（8) 连接；所述连接管（15) 与连接管（16) 的一端连通，连接管

(16) 上设置有阀门（F1), 连接管（16) 的另一端分别与连接管（17) —端和连接管（18) —端连接；所述连接管（17) 上依次设置有冷却器（3) 和分离器（4)，连接管（17) 另一端与阀门（A3) 和（B3) 之间的连接管连通；所述连接管（18) 的另一端与阀门（A4) 和（B4) 之间的连接管连通。

6、根据权利要求 5所述的利用压缩热再生的吸附式压缩气体干燥装置，其特征在于：所述前置过滤器（7) 配置气液分离器或精密除油过滤器。

7、根据权利要求 6所述的利用压缩热再生的吸附式压缩气体干燥装置，其特征在于：所述加热器（2) 是一个加热器的一级加热或两个加热器的二级加热。

8、根据权利要求 6或 7所述的利用压缩热再生的吸附式压缩气体干燥装置，其特征在于：所述加热器（2) 是板翅式换热器、管翅式换热器或管壳式换热器。

9、根据权利要求 8所述的利用压缩热再生的吸附式压缩气体干燥装置，其特征在于：所述分离器（4) 是惯性分离过滤分离或惯性和过滤组合形成分离。