热再活化吸附剂气体分馏器以及过程的制作方法
【专利摘要】一种用于使离线的吸附室中的吸附剂再生的系统，包括：热交换器，所述热交换器配置成从第二流体和来自压缩机的第一流体交换热量，其中，当第一流体为气体时，仅一部分的第一流体流动穿过所述热交换器；导管，所述导管提供离开所述热交换器的第二流体和离线的吸附室之间的流体连通；所述离线的吸附室中的吸附剂；以及所述离线的吸附室的出口，所述出口被配置成将所述第二流体从所述离线的吸附室排出。
【专利说明】
热再活化吸附剂气体分馏器以及过程
技术领域
[0001]本发明总体上涉及气体干燥系统。更具体地，本发明涉及下述系统，该系统使用被压缩机加热的流体来预加热用于使气体干燥系统中的吸附室中的吸附剂再生的流体。
【背景技术】
[0002]工业系统，尤其是气动系统需要干燥的空气或其它干燥的气体。如果常规的环境空气被使用，环境空气中的过多的湿气可能会引起腐蚀以及所需性能的不足。配置成提供用于工业应用的干燥气体的典型的空气或其它气体干燥系统通常包括包含吸附剂材料的吸附室。在系统的使用过程中，吸附剂材料会变得饱和并且不能有效或高效地从气体中去除水分。
[0003]这样，吸附室可能需要离线(off-line)并且使用净化气体来使吸附剂再生。通常，干燥系统可使用两个或更多个不同的吸附室，以便使用一个吸附室来干燥气体，而另一吸附室(或其它多个吸附室)用于再生。在该系统中，可使用阀来根据需要使吸附室在线(online)和离线，并且使净化气体穿过离线的吸附室以帮助使该吸附室中包含的吸附剂再生。
[0004]在多个例子中，因为被加热的净化气体在使吸附剂再生方面比未加热的净化气体更有效，所以净化气体在进入离线的吸附室之前可被加热。在一些例子中，该系统具有对待干燥的气体进行压缩的压缩机。众所周知的是，压缩机产生热量，并且如果来自压缩机的热量能够还被用来加热净化气体的话，这将是高效的。
[0005]在一些例子中，在压缩机中被压缩的气体被用作净化气体。然而，在这种系统中，要注意的是确保压缩机是无润滑压缩机，以便确保诸如为润滑剂的污染物不会进入到净化气体中。这种污染物会对进行再生的吸附剂造成污染，使得吸附剂的效力失去或减弱。
[0006]因此，期待提供下述方法和设备，其使用压缩机产生的热量而不必使用压缩机压缩的气体作为净化气体，由此避免了使用压缩机压缩的气体作为净化气体的一些缺陷。
【发明内容】
[0007]通过本发明，上述的需求得到很大程度的满足，其中，在一方面，提供了一种设备，在一些实施例中，为可使用压缩机产生的热量而不必使用被压缩机压缩的气体作为净化气体的方法和设备，由此避免了使用被压缩机压缩的气体作为净化气体的一些缺陷。
[0008]根据本发明的一个实施例，提供了一种用于使离线的吸附室中的吸附剂再生的系统。所述系统包括:热交换器，所述热交换器配置成从第二流体和来自压缩机的第一流体交换热量，其中，当第一流体为气体时，仅一部分的第一流体流动穿过所述热交换器;导管，所述导管提供离开所述热交换器的第二流体和离线的吸附室之间的流体连通;所述离线的吸附室中的吸附剂；以及所述离线的吸附室的出口，所述出口被配置成将所述第二流体从所述离线的吸附室排出。
[0009]根据本发明的另一实施例，提供了一种对供应至离线的吸附室的流体进行预加热的方法。所述方法包括:使净化流体流动穿过热交换器;使来自压缩机的被加热的流体流动穿过所述热交换器，由此加热所述净化气体，其中，当所述被加热的流体是气体时，仅仅一部分的所述被加热的流体流动穿过所述热交换器；以及使所述净化流体流动穿过包含吸附剂的离线的吸附室。
[0010]根据本发明的又一实施例，提供了一种用于使离线的吸附室中的吸附剂再生的系统。所述系统包括:用于在流体之间交换热量的装置，所述用于在流体之间交换热量的装置配置成从第二流体和来自压缩机的第一流体交换热量，其中，当第一流体为气体时，仅一部分的第一流体流动穿过所述用于交换热量的装置;导管，所述导管提供离开所述用于交换热量的装置的第二流体和离线的吸附室之间的流体连通;用于从所述离线的吸附室脱去水分的装置；以及所述离线的吸附室的出口，所述出口被配置成将所述第二流体从所述离线的吸附室排出。
[0011]因此，本文已经概括地(而不是宽泛地)描述了本发明的特定实施例，以便本发明的详细说明在此可被更好地理解并且以便本发明对本领域的贡献可以更好地被理解。当然，本发明的另外的实施例将在下文描述并且将形成本发明的所附的权利要求的主题。
[0012]在这方面，在详细地说明本发明的至少一个实施例之前，应明白，本发明在本发明的应用中并不限于以下说明中陈述的或附图中示出的构造的细节和部件的布置。本发明能够为除了所描述的那些实施例以外的实施例并且能够以多种方式被实践和执行。并且，应当理解的是，本文中所使用的用语和术语以及摘要是为了进行描述并且不应当认为是限制性的。
[0013]照此，本领域技术人员应理解，本发明所基于的设想可容易地被用作用于设计执行本发明的数个目的的其它结构、方法和系统的基础。因此，重要的是，权利要求被认为包括这种等价构造，只要其不超出本发明的精神和范围。
【附图说明】
[0014]图1是根据一实施例的气体干燥系统的示意图，该气体干燥系统使用压缩机热量来预加热用于使干燥系统中的吸附剂再生的气体。
[0015]图2是根据另一实施例的气体干燥系统的示意图，该气体干燥系统使用压缩机热量来预加热用于使干燥系统中的吸附剂再生的气体。
[0016]图3是根据另一实施例的气体干燥系统的示意图，该气体干燥系统使用压缩机热量来预加热用于使干燥系统中的吸附剂再生的气体。
[0017]图4是根据另一实施例的气体干燥系统的示意图，该气体干燥系统使用压缩机热量来预加热用于使干燥系统中的吸附剂再生的气体。
[0018]图5是根据另一实施例的气体干燥系统的示意图，该气体干燥系统使用压缩机热量来预加热用于使干燥系统中的吸附剂再生的气体。
[0019]图6是根据另一实施例的气体干燥系统的示意图，该气体干燥系统使用压缩机热量来预加热用于使干燥系统中的吸附剂再生的气体。
[0020]图7是示出根据与一些实施例相符的方法完成的步骤的流程图。
【具体实施方式】
[0021 ]将参照附图来说明本发明，附图中相同的附图标记始终代表相同的部件。一个根据本发明的实施例提供了使用吸附剂分馏器(即，干燥器)从气体流中去除组分的系统和过程，所述吸附剂分馏器利用净化气体源和热交换器来回收来自压缩机的热量，该热量直接来自热的压缩的排出气体或间接来自热的压缩机冷却剂。
[0022]图1中示出了具有创造性的设备一个实施例。图1至图6示出多种实施例的气体干燥系统10。图1至图6示出的实施例是相似的，除了缺乏吹风机或吹风机的位置。将详细地阐述图1。还将说明其它附图和图1之间的差别。然而，因为其它附图的大部分与图1重复，将不再对其它附图进行详细的说明。
[0023]图1示出干燥系统10。干燥系统10包括压缩机12。气体在压缩机12中被压缩。由于压缩，热量被产生在压缩机12内和气体内。气体离开压缩机12。气体的一部分排入到导管14中，其余的热的气体流动穿过导管13并且直接流动至调温冷却器20的入口。
[0024]导管14中的气体流动到热交换器16中。环境空气被抽吸到净化气体过滤器15中并被过滤，并且随后也流动到热交换器16中。在热交换器16中，来自导管14的热的气体的热量流动到第二气体中，所述第二气体已经通过入口过滤器15过滤。来自导管14的热的气体被稍微冷却，并且流出热交换器16并流入到导管18中。该热的气体随后流入到调温冷却器20中，在调温冷却器处，热的气体通过与流体进行热交换被进一步冷却，所述流体通过入口 22流动穿过调温冷却器20并流出调温冷却器出口 24。
[0025]该气体随后穿过导管26流动到水分分离器28中。水分被凝结并从气体中分离，并且流动穿过出口 29，在该出口处，水分例如通过市政排水管网或其它任何合适的处理系统来处理。气体随后流出出口 30。
[0026]取决于阀32和34，离开水分分离器的气体将流动穿过吸附室33或40。通常，吸附室33或40中的一个是工作的并且对气体进行干燥，而另一吸附室离线并且被净化以使吸附室33或40内包含的吸附剂材料再生。如图1所示，阀34处于打开位置，而阀32处于关闭位置。因此，流体流动穿过阀34并且经过净化排出阀36和减压阀38并进入到吸附室40中。情况颠倒并且阀34关闭且阀32打开的话，则气体将流入到吸附室33中并且吸附室40将离线并进行净化操作。当气体流动穿过吸附室40并流动到吸附剂材料41上时，气体被干燥并且流出该吸附室并流入到导管42中。
[0027]气体流动经过阀44以及干燥气体剥离(stripping)再加压回路46。干燥气体剥离和再加压46包括阀48、50、52和54。这些阀可以如所示那样或以任何其他方式配置成:允许来自吸附室40或33的干燥气体流动至导管60并到达干燥气体的使用者或储存器62。再加压回路46中的干燥气体剥离供应还可被设置或配置成:作为关于离线的吸附室33的再生过程的一部分，从导管42排出一些干燥的气体并将其输送至离线的吸附室(如图1所示的吸附室33)。阀56和58阻止或允许经处理的气体进入离线的吸附室。
[0028]离线的吸附室33的再生通过经由净化入口过滤器15吸入到系统10中的环境空气完成。如上所述，净化空气流动穿过热交换器16并被从导管14进入到热交换器16中的流体的热量加热。在于热交换器16中采集热量之后，净化流体由于吹风机66的作用而流动穿过导管64。如果调温加热器68需要的话，净化流体可被额外地加热。净化流体随后穿过阀70流动到离线的吸附室33中，在该吸附室处，净化流体将使离线的吸附室33中的吸附剂41再生。在离线的吸附室为吸附室40而不是吸附室33的实施例中，则阀70将被关闭并且阀44将被打开，以允许净化流体流动穿过吸附室40。再加压回路46中的干燥气体剥离供应被配置成:使得阀52被关闭，从而没有剥离流加入到流动至吸附室33和40中的一个中的净化流体中。如图1所示，阀44被关闭，并且阀70被打开，由此迫使净化流体流动穿过离线的吸附室33。一旦净化流体流动穿过离线的吸附室33并流出该离线的吸附室33并穿过阀72，则在阀72处，净化流体可被排放至周围环境或可经受其它进一步的操作(如果需要)。
[0029]图2示出系统10，在该系统中，吹风机66不像图1所示那样位于调温加热器68的前方。然而，吹风机66位于吸附室33和40的下游。如图2所示，吹风机66位于阀72和36的下游。吹风机66仍然提供使净化流体移动穿过系统1的功能。
[0030]图3示出系统10，在该系统中，吹风机66位于热交换器16的上游。吹风机66能够吸入穿过净化入口过滤器15的环境空气并提供压力，以使其移动穿过热交换器16、导管64、调温加热器68以及吸附室33和40中的一个(取决于那个吸附室是离线的)。
[0031]图4示出系统10，在该系统中，不具有作为系统10的一部分的吹风机。而是净化流体从外部源获得，并且可以是或不是环境空气。净化气体供应器17将净化气体直接输入到热交换器16中。净化源或气体供应器17提供压力，以使净化气体移动穿过系统10。在一些实施例中，吹风机可与外部净化气体供应器17相关联。
[0032]图5不出系统10，在该系统中，使用了喷射压缩机76而不是吹风机66。喷射压缩机76可由导管60中容纳的干燥流体提供动力。通过喷射压缩机76产生的吸力，环境空气可被抽吸穿过净化入口过滤器15。喷射压缩机76还提供压力，以使净化空气移动穿过系统10。在一些实施例中，导管60可以仅连接至热交换器16，而不具有部件15和76。在这种实施例中，导管60中的压力将提供动力以使气体移动穿过再生环路。因此，部件15和76是可选的。
[0033]图6示出下述系统，在该系统中，从压缩机获取的流体不是从压缩机输出的压缩的气体，而是压缩机使用的冷却流体。来自压缩机冷却剂供应器77的被加热的压缩机冷却剂流动到热交换器16中。热量从热交换器16中的被加热的压缩机冷却剂流出到热交换器16中的净化空气中，所述冷却剂随后流出热交换器16而进入导管78中并返回至与压缩机相关联的冷却剂贮存器80。尽管示出的吹风机66位于净化入口过滤器15和热交换器16之间，但是本领域普通技术人员在审阅本发明之后将明白的是:吹风机66可位于上文讨论的任何部位，或被上文所述的任何其它净化气体压力系统替代，或被用于为净化流体提供动力的任何其它合适的系统或设备替代。
[0034]本领域普通技术人员在审阅本发明之后将明白的是:阀、导管以及本文中所述的其它设备的具体配置仅仅是出于示意的目的，并且不对根据本发明的实施例构成限制。可以根据实施例使用其它合适的配置。本领域普通技术人员还将明白的是:本文中所述的结构中的一些是可选的，并且可被省略并依然与本发明相符。
[0035]图7示出可根据本发明完成的方法的步骤。将假定的是，在下文所述的方法之前，离线的吸附室首先被减压以便为再生做准备。在步骤SI中，第一流体从压缩机流动进入到热交换器中。在一些实施例中，该第一流体可以是从压缩机输出的压缩的气体，或像上文所述的那样，该第一流体可以是被压缩机的运行加热的冷却剂。可选地，可以是(但不限于)环境空气的第二流体可被过滤。在步骤S3，第二流体流动穿过热交换器。在步骤S4，热量在热交换器中从第一流体中流动到第二流体中。可选地，在步骤S5中，通过调温加热器或其它装置，额外的热量可被加入到第二流体。可选地，吹风机或任何其它合适的设备提供动力以使第二流体移动穿过系统。在步骤S7，第二流体流动穿过离线的吸附室，并且在步骤S8，第二流体在离线的吸附室中的吸附剂上流动，由此使吸附剂再生。可选地，在步骤S9，小量的经干燥的第一流体也在离线的吸附室中的吸附剂上流动，以使吸附剂进一步再生。该小量的经干燥的第一流体可在第二流体流动穿过吸附室的之前、同时或之后流入到离线的吸附室中。在第一流体经干燥之后，该第一流体的穿过离线的吸附室的可选的流动还可以对吸附室中的吸附剂提供部分冷却。在吸附室经历净化过程之后，该吸附室可被再加压至吸附室中的管路压力，该吸附室可被维持在待机状态直到重新在线。
[0036]本发明的许多特征和优点通过详细的说明而变得更加清楚，并且因此，所附权利要求旨在覆盖落入本发明的实质精神和范围内的本发明的所有这种特征和优点。此外，因为本领域技术人员容易想到许多修改和变形，所以不希望将本发明限制在所示的和所描述的精确构造和操作中，并且因此，所有适当的修改和等价物都可被认为落入本发明的范围内。
【主权项】
1.一种用于使离线的吸附室中的吸附剂再生的系统，包括: 热交换器，所述热交换器配置成从第二流体和来自压缩机的第一流体交换热量，其中，当所述第一流体为气体时，仅一部分的第一流体流动穿过所述热交换器； 导管，所述导管提供离开所述热交换器的第二流体和离线的吸附室之间的流体连通； 所述离线的吸附室中的吸附剂；以及 所述离线的吸附室的出口，所述出口被配置成将所述第二流体从所述离线的吸附室排出。2.根据权利要求1所述的系统，进一步包括过滤器，所述过滤器被配置成对所述第二流体进行过滤。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述过滤器位于所述热交换器的上游。4.根据权利要求1所述的系统，进一步包括吹风机，所述吹风机流体连接至所述第二流体，并且被配置成使所述第二流体移动穿过所述热交换器、所述导管和所述离线的吸附室。5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述吹风机位于下述部位中的至少一个处:沿着导管、所述出口的下游、所述热交换器的上游。6.根据权利要求1所述的系统，进一步包括喷射压缩机，所述喷射压缩机被配置成使所述第二流体移动穿过所述系统。7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二流体是环境空气。8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一流体是被所述压缩机加热的压缩机冷却剂。9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一流体是待干燥的流体，并且已经被压缩机压缩和加热。10.根据权利要求1所述的系统，进一步包括阀系统，所述阀系统被配置成:使已经被在线的吸附室干燥的流体移动并行进到离线的吸附室中，并且随后从所述离线的吸附室排出。11.根据权利要求1所述的系统，进一步包括流体分离器，所述流体分离器被配置成:在待干燥的流体流动穿过在线的吸附室之前，将液体从所述待干燥的流体中分离。12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二流体与已经被压缩机压缩的第一流体分离，使得当所述第二流体流动穿过所述离线的吸附室时，没有带有所述第二流体的第一流体穿过在线的吸附室。13.根据权利要求1所述的系统，进一步包括所述第二流体的源，所述第二流体的源被配置成:在足以使所述第二流体移动穿过所述系统的压力下将所述第二流体提供至所述系统。14.根据权利要求1所述的系统，调温加热器被配置成:在所述第二流体进入所述离线的吸附室之前加热所述第二流体。15.—种对供应至离线的吸附室的流体进行预加热的方法，包括: 使净化流体流动穿过热交换器； 使来自压缩机的被加热的流体流动穿过所述热交换器，由此加热所述净化流体，其中，当所述被加热的流体是气体时，仅仅一部分的所述被加热的流体流动穿过所述热交换器；以及 使所述净化流体流动穿过包含吸附剂的离线的吸附室。16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述来自压缩机的被加热的流体是:由于所述压缩机的运行而被加热的压缩机冷却剂。17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述来自压缩机的被加热的流体是:已经被压缩的气体加热并进而被所述压缩机的压缩热加热的流体。18.根据权利要求15所述的方法，进一步包括在所述净化流体进入所述离线的吸附室之前，使用调温加热器加热所述净化流体。19.根据权利要求15所述的方法，进一步包括一后续步骤，在该后续步骤中，已经被干燥的流体流动穿过所述离线的吸附室。20.—种用于使离线的吸附室中的吸附剂再生的系统，包括: 用于在流体之间交换热量的装置，所述用于在流体之间交换热量的装置配置成从第二流体和来自压缩机的第一流体交换热量，其中，当所述第一流体为气体时，仅一部分的第一流体流动穿过所述用于交换热量的装置； 导管，所述导管提供离开所述用于交换热量的装置的第二流体和离线的吸附室之间的流体连通； 用于从所述离线的吸附室脱去水分的装置；以及 所述离线的吸附室的出口，所述出口被配置成将所述第二流体从所述离线的吸附室排出。
【文档编号】B01J20/34GK106061603SQ201580006401
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2015年1月23日
【发明人】蒂莫西·J·福克斯, 约翰·E·特伦
【申请人】Spx流体技术美国有限公司