专利名称：湿气分流再生吸附式压缩气体干燥器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种压缩气体干燥净化技术，尤其涉及一种湿气分流再生吸附式压缩气体干燥器，能用于易燃易爆压缩气体干燥净化。
背景技术：
各种压缩气体中通常都含有微量水蒸汽。压缩气体中的水分将导致管道的堵塞、腐蚀，减少气体储存容器的有效容积，不符合使用要求。因此压缩气体通常必须要进行干燥处理。表征压缩气体中水蒸气含量的常用技术指标是气体的“水露点”。要降低压缩气体中的水分含量，将其水露点降低到O摄氏度以下，通常采用的技术是吸附式干燥器。吸附式干燥器就是在一个压力容器(称为吸附塔)中填充能够吸附水分的吸附剂，当压缩气体流过这个吸附塔时，气体与吸附剂接触，气体中的水分就会被吸附，从而得到干燥的压缩气体。为了能够持续不断地输出干燥的压缩气体，通常需要使用两个吸附塔，当一个吸附塔进行吸附脱水处理时，另一个吸附塔进行再生过程，就是将先前吸附的水分设法解吸排出。两个吸附塔交替进行干燥和再生过程，实现连续输出干燥气体的目的。水分吸附的过程是一个放热过程。与之相反的再生过程，就是一个吸热过程。要让水分脱离吸附剂，必须对潮湿吸附剂提供热量，使得水分子获得脱离吸附剂所需要的动能，同时还必定需要适量的气流，将解吸出来的水分带走，通常还要对热的吸附剂进行冷却降温使之恢复吸附能力。各种双塔吸附式干燥器的工作原理差别，主要体现在其再生方式上。目前最常见的双塔吸附式干燥器流程，主要有“无热再生吸附式干燥器”、“微热微风量吸附式干燥器”、“鼓风热再生吸附式干燥器”、“真空辅助再生吸附式干燥器”等，其共同特征是:再生过程是在常压或负压下进行的。因此它们都首先需要将吸附塔内的压缩气体降压排放到环境中，随后利用干燥器输出的干燥压缩气体、或利用鼓风机(或真空泵)吸入的环境空气，并根据需要配合使用各种加热方法，使得水分脱离吸附剂并被再生气流带走排放到环境中。显然，这些吸附干燥技术，一般只适用于压缩空气的干燥处理。对于不适合向环境排放的天然气等易燃易爆、有毒有害或价值贵重的气体，前述这些吸附干燥技术是不适用的。为了处理各种易燃易爆、有毒有害或价值贵重气体，需要使用零排放的吸附干燥技术。所谓零排放，就是干燥器内的被干燥气体不能排放到环境中去。那么，吸附剂再生过程所必需的气流，就不能被排放，而必须被收集储存或送回到干燥器(或干燥器上游的压缩机)的入口重新进行干燥处理。对于零排放的吸附式干燥器，如果再生过程使用的是干燥器自己输出的产品干气中的一部分，就是各种各样的“干气分流再生”技术。由于气体流动过程的阻力，干燥器自身输出的产品干气的压力必定略低于干燥器入口处的压力，因此再生气流无法自动回到干燥器入口。所以，采用“干气分流再生技术”的吸附式干燥器，就必须利用鼓风机或增压泵等气流驱动装置，补偿再生气流的压力损失，将再生气流送回到干燥器入口。利用鼓风机或增压泵等运动机械来驱动输送易燃易爆气体或有毒有害气体，需要采取合适的防爆、密封措施，这将显著增加干燥器的复杂程度和造价，并增加维护保养的难度。此外，这类干燥器，通常使用常规的球阀、蝶阀等阀门，来控制和改变气流的方向，阀门数量较多，导致潜在泄漏点也较多，降低了设备的可靠性。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种湿气分流再生吸附式压缩气体干燥器，该干燥器能实现了零排放，有利于提高设备的安全性和可靠性。为了实现上述技术目的，本实用新型采用如下技术方案:一种湿气分流再生吸附式压缩气体干燥器，包括填充了吸附剂的第一吸附塔和第二吸附塔，其特征是:所述干燥器还包括加热器、前置冷却器、后置冷却器、压差调节阀、第一四通切换阀、第二四通切换阀、第三四通切换阀、气水分离器、集水桶和管道；压缩气体进口接压差调节阀，压差调节阀出口接第一四通切换阀，第一四通切换阀另二个接口分别接第一吸附塔上部口和第二吸附塔上部口，第一四通切换阀另一个接口接第三四通切换阀；第一吸附塔底部口和第二吸附塔底部口接第二四通切换阀，第二四通切换阀一接口接后置冷却器经压缩气体出口输出，第二四通切换阀另一接口经加热器接第三四通切换阀；第三四通切换阀一接口串接气动球阀和手动流量调节阀后接在压差调节阀进口，第三四通切换阀另一接口串接前置冷却器和气水分离器后接在压差调节阀出口；所述前置冷却器、气水分离器和后置冷却器底部出水口接集水桶。所述压差调节阀为自动压差调节阀。所述压缩气体进口与压差调节阀之间接有串联的前置过滤器，前置过滤器底部出水口接集水桶。所述后置冷却器与压缩气体出口之间接有串接的后置过滤器，后置过滤器底部出水口接集水桶。所述前置冷却器和后置冷却器为风冷板翅式冷却器。本实用新型是在干燥器的入口与吸附塔之间安装一个压差调节阀，使得阀门前后产生合适的压差，从干燥器入口与流量调节阀之前引出压力稍高的一部分潮湿气体用作再生气，对潮湿吸附剂进行加热再生和冷却再生；依靠气体压差的推动，再生后的气流经过冷却并分离液态水后，回到压差调节阀之后、吸附塔之前处的压力稍低点，并与主气流汇合，进入吸附塔进行干燥处理，这样就实现了零排放的目的，同时也避免了使用鼓风机或增压泵等接触被处理介质的运动机械，因此有利于提高设备安全性和可靠性。
图1为本实用新型湿气分流再生吸附式压缩气体干燥器结构示意图，其流程为第一吸附塔吸附、第二吸附塔热再生；图2为本实用新型的流程为第一吸附塔吸附、第二吸附塔吹冷示意图；图3为本实用新型的流程为第一吸附塔吸附、第二吸附塔待机示意图。图中:1第一四通切换阀，2第一吸附塔，3第二吸附塔，4加热器，5第二四通切换阀，6后置冷却器，7压缩气体出口，8第三四通切换阀，9前置冷却器，10气水分离器，11气动球阀，12手动流量调节阀，13压差调节阀，14压缩气体进口，15前置过滤器，16后置过滤器，17集水桶。
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。参见图1，一种湿气分流再生吸附式压缩气体干燥器，包括填充了吸附剂的第一吸附塔2和第二吸附塔3、加热器4、前置冷却器6、后置冷却器9、压差调节阀13、第一四通切换阀1、第二四通切换阀5、第三四通切换阀8、气水分离器10、集水桶17和管道；压缩气体进口 14经二个串联的前置过滤器15接压差调节阀13，压差调节阀13出口接第一四通切换阀1，第一四通切换阀I另二个接口分别接第一吸附塔2上部口和第二吸附塔3上部口，压差调节阀13进口和出口之间有压差存在，该压差调节阀13为自动压差调节阀，能自动调节控制阀门前后压差，保证阀门前后的压差稳定。第一四通切换阀I另一个接口接第三四通切换阀8 ;第一吸附塔2底部口和第二吸附塔3底部口接第二四通切换阀5，第二四通切换阀5 —接口经后置冷却器6接串联的后置过滤器16后经压缩气体出口7输出，第二四通切换阀5另一接口经加热器4接第三四通切换阀8，该加热器4为电加热器；第三四通切换阀8—接口串接气动球阀11和手动流量调节阀12后接在压差调节阀13进口，第三四通切换阀8另一接口串接前置冷却器9和气水分离器10后接在压差调节阀13出口。所述前置过滤器15、后置过滤器16、前置冷却器9、气水分离器10和后置冷却器6底部出水口接集水桶17，集中排放过滤分离出来的污水、杂质。所述前置冷却器9和后置冷却器6为风冷板翅式冷却器，这种板翅式冷却器采用铝合金材料制造，重量轻，体积小，能减少设备体积，并且不需要冷却水，适合于油田野外作业等不具备冷却水的场合。在干燥器出口处设有的后置冷却器6用于调节和控制出气的温度。在干燥器入口设有串联的两个前置过滤器15，用于消除来自压缩机的气体中可能存在的液态水和油雾以及各种粉尘杂质，保护吸附剂。在干燥器出口设有串联的两个后置过滤器16，用于消除吸附剂粉尘，为下游用气设备提供干燥、洁净的压缩气体。本实用新型湿气分流再生吸附式压缩气体干燥器的工作过程是:一、第一吸附塔2干燥:参见图1，来自压缩机的气体从进气口 14通过二个前置过滤器15消除液态水和油雾后，到达自动压差调节阀13，自动压差调节阀13能在阀门前后维持一个稳定的压差，阀前压力稍高、阀后压力稍低。经过自动压差调节阀13减压后，压力稍低的主要气流经第一气动四通切换球阀I从第一吸附塔2上部进入吸附塔。气体流过第一吸附塔2内装填的吸附剂水分被吸附，干燥后的气体经过下部的第二气动四通切换球阀5，并经过后置冷却器6冷却后，由后置过滤器16消除吸附剂粉尘，最后从压缩气体出口 7离开干燥机，供下游设备使用。二、第二吸附塔3加热再生:参见图1，当第一吸附塔2进行吸附干燥时，第二吸附塔2首先进行加热再生。少量的压缩气体从自动压差调节阀13之前引出，其压力高于主气流，经过手动流量调节阀12和控制器控制的气动球阀11、再经过第三气动四通切换球阀8进入加热器4，被加热到合适的温度，经第二气动四通切换球阀5从第二吸附塔3下部进入，将第二吸附塔3吸附剂加热，解吸先前吸附的水分。随着加热过程的进行，从第二吸附塔3上部离开的热气，通过第一气动四通球阀I回到第三气动四通切换球阀8处，再经过前置冷却器9冷却到常温，然后经过气水分离器10消除液态水分后，回到压差调节阀13的下游，在此汇入主气流后，进入第一吸附塔2进行干燥处理。加热过程持续进行，直到第二吸附塔3的(再生气流)出风温度达到设定值后，加热器4停止工作。加热过程结束，随后开始第二吸附塔3的冷却过程。三、第二吸附塔3的冷却:参见图2，加热器4停止工作后，第三气动四通切换球阀8在控制器的控制指令下换向。来自自动压差调节阀13之前的潮湿气体，经手动流量调节阀12、气动球阀11到达第三四通切换阀8，然后向上到达第一四通切换阀1，再从第二吸附塔3的上部往下，对吸附剂进行冷却和进一步的再生。离开第二吸附塔3下部的热风，经过第二四通切换阀5和加热器4 (此时加热器4已停止工作)，通过第三四通切换阀8进入前置冷却器9冷却到常温后，通过气水分离器10消除液态水(或有)，回到自动压差调节阀13的后端，汇入主气流，进入第一吸附塔2进行干燥处理。冷却过程是时间控制的。为了避免可能出现的吸附剂冷却不足、导致第一吸附塔2和第二吸附塔3切换后可能出现的短时间内出气温度偏高现象，在干燥机出气口之前装有后置冷却器6，用于保证出气温度为常温(略高于环境温度)。冷却过程使用的仍然是来自干燥机入口的潮湿气体，但冷却气流方向(从上往下)与干燥过程气流方向(从上往下)相同。这样，最潮湿的冷却气流在再生塔(此步骤中为第二吸附塔3)的顶部得到冷却、水分被吸收后，可以利用吸附剂内残存的热量配合较干燥的再生气，继续对再生塔底部的吸附剂进行再生并逐渐冷却，实现更好的再生效果、保证产品气的露点。冷却时间结束后，第二吸附塔3进入待命状态。四、第二吸附塔3待命参见图3，在此阶段，第一四通切换阀Vl和第二四通切换阀5的位置继续保持不变，干燥过程继续在第一吸附塔2进行。但气动阀11关闭，因此来自压缩机的全部压缩气体，都通过第一吸附塔2进行干燥处理。加热器早已停止工作、前置冷却器9也停止工作，后置冷却器6根据出气温度而启停工作。第二吸附塔3的压力会回升到系统压力与第一吸附塔2相同，但第二吸附塔3内无气体流动。第三四通切换阀8会恢复到初始状态。以上第一至第四步，就是第一吸附塔2吸附、第二吸附塔3再生、第二吸附塔3待命的完整过程。从以上描述中可以看出，无论加热还是冷却还是待命过程，用于再生的气体，最终还是回到了主气流得到干燥处理。因此，整个再生过程没有普通吸附式干燥机的升压、降压过程，也不对外排放任何气体。所以，这是一种零排放的吸附式干燥机。本实用新型湿气分流再生吸附式压缩气体干燥器实现了零排放的目的，不使用鼓风机或增压泵等任何接触被处理介质的运动机械，有利于提高设备的安全性、可靠性；利用自动压差调节阀实现对再生气流量的自动调节；将再生过程划分成加热再生和冷却再生两个阶段，并采用了逆向加热再生、同向冷却再生的技术，实现更好的再生过程、得到更好的气体干燥效果；使用四通切换阀控制气体流向，从而能减少阀门数量、减少泄漏点；使用风冷板翅式换热器，不需要冷却水并能减少设备体积，从而适合油田、煤矿等现场作业使用。本实用新型适用于对各种不适合排放的易燃易爆、有毒有害或价值贵重的压缩气体进行干燥处理，并且设备制造难度低，可靠性高，使用和维护检修方便。以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围，因此，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种湿气分流再生吸附式压缩气体干燥器，包括填充了吸附剂的第一吸附塔(2)和第二吸附塔(3)，其特征是:所述干燥器还包括加热器(4)、前置冷却器(9)、后置冷却器(6)、压差调节阀(13)、第一四通切换阀(I)、第二四通切换阀(5)、第三四通切换阀(8)、气水分离器(10)、集水桶(17)和管道； 压缩气体进口( 14)接压差调节阀(13)，压差调节阀(13)出口接第一四通切换阀(1)，第一四通切换阀(I)另二个接口分别接第一吸附塔(2)上部口和第二吸附塔(3)上部口，第一四通切换阀(I)另一个接口接第三四通切换阀(8);第一吸附塔(2)底部口和第二吸附塔(3)底部口接第二四通切换阀(5)，第二四通切换阀(5)—接口接后置冷却器(6)经压缩气体出口(7)输出，第二四通切换阀(5)另一接口经加热器(4)接第三四通切换阀(8);第三四通切换阀(8)—接口串接气动球阀(11)和手动流量调节阀(12)后接在压差调节阀(13)进口，第三四通切换阀(8)另一接口串接前置冷却器(9)和气水分离器(10)后接在压差调节阀(13)出口； 所述前置冷却器(9)、气水分离器(10)和后置冷却器(6)底部出水口接集水桶(17)。
2.根据权利要求1所述的湿气分流再生吸附式压缩气体干燥器，其特征是:所述压差调节阀13为自动压差调节阀。
3.根据权利要求1所述的湿气分流再生吸附式压缩气体干燥器，其特征是:所述压缩气体进口( 14)与压差调节阀(13)之间接有串联的前置过滤器(15)，前置过滤器(15)底部出水口接集水桶(17)。
4.根据权利要求1所述的湿气分流再生吸附式压缩气体干燥器，其特征是:所述后置冷却器(6)与压缩气体出口(7)之间接有串接的后置过滤器(16)，后置过滤器(16)底部出水口接集水桶(17)。
5.根据权利要求1所述的湿气分流再生吸附式压缩气体干燥器，其特征是:所述前置冷却器(9)和后置冷却器(6)为风冷板翅式冷却器。
专利摘要本实用新型公开了一种湿气分流再生吸附式压缩气体干燥器，压缩气体进口(14)接压差调节阀(13)，压差调节阀出口接第一四通切换阀(1)，第一四通切换阀二个接口分别接第一吸附塔(2)上部口和第二吸附塔(3)上部口，第一四通切换阀另一个接口接第三四通切换阀(8)；第一吸附塔和第二吸附塔底部口接第二四通切换阀(5)，第二四通切换阀一接口接后置冷却器(6)经压缩气体出口(7)输出，第二四通切换阀另一接口经加热器(4)接第三四通切换阀；第三四通切换阀一接口串接气动球阀(11)和手动流量调节阀(12)后接在压差调节阀进口，第三四通切换阀另一接口串接前置冷却器(9)和气水分离器(10)后接在压差调节阀出口。
文档编号B01D53/04GK203002186SQ20132000547
公开日2013年6月19日 申请日期2013年1月7日 优先权日2013年1月7日
发明者徐文柯, 张剑敏 申请人:上海阿普达实业有限公司