压缩空气净化系统及其使用方法与流程

本发明属于压缩空气设备技术领域，具体涉及一种压缩空气净化系统及其使用方法。

背景技术：

各行各业对空气压缩机都有着广泛的需求，尤其在医疗和食品等工业中对压缩空气的洁净程度要求极高，要求压缩空气无油、无微粒杂质且干燥。

而现有的油润滑式空气压缩机所提供的压缩空气中油气、水分和微粒杂质含量均不能满足质量要求，对原料和产品以及生产过程造成污染，并且压缩空气中的油在高温气化后形成的有机酸会腐蚀空气压缩机，给气源装置和气动系统带来危害。

市场上的无油空气压缩机制造成本极高，而使用寿命却只有油润滑式空气压缩机一半，极不经济。因此，近年来出现了用于净化空压机提供的压缩空气的净化系统，而这些净化系统都是采用机械式分离过滤反应器以及冷冻干燥，然后再进行活性炭过滤的方式，这种净化方式不但部件繁多，结构复杂，而且净化效率低下。目前，市场上任何一款压缩空气净化系统的过滤反应器均存在过滤效率低下、使用寿命短、需要频繁维护等问题，并且过滤出来的油污需要单独进行处理，否则会造成环境污染。而干燥器则受工作压力、环境温度以及压缩空气的流量和温度的影响，造成干燥效果不稳定。因此，压缩空气净化系统不但净化效率低下，功耗大，而且过滤效果不足，无法稳定地提供无油、干燥的洁净压缩空气，解决以上问题成为当务之急。

技术实现要素：

为解决以上技术问题，本发明提供一种压缩空气净化系统及其使用方法，具有结构简单可靠，操作简单，净化效果好、效率高，使用成本低廉，使用寿命长，维护成本低的特点，能够持续稳定地提供无油的洁净的压缩空气。

为实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种压缩空气净化系统，其要点在于：包括预热换热器和反应器，在所述预热换热器上设有预热进气口、预热出气口、换热进气口和换热出气口；所述反应器包括筒体以及扣合在该筒体上的桶盖组件，所述筒体内部的中段为用于填装催化剂填料的反应区，在所述反应区上方的筒体上设置有压缩空气进口，下方的筒体上设置有压缩空气出口，在所述筒体的底部设置有排污口，在该筒体上设有加热管，该加热管的加热部分位于反应区内；所述反应器进气口与所述预热出气口通过管道连接，所述反应器出气口与所述换热进气口通过管道连接。

采用以上结构，简单可靠，含油的压缩空气从反应器进口经反应区在催化剂填料的作用下发生氧化反应，净化后从反应器出口排出完全不含油的洁净的压缩空气；同时，通过预热换热器利用净化后的高温压缩空气对待进入反应器的压缩空气进行预热，实现余热回收利用，节约了能源；本发明能够无任何限制地在任何场合净化出无油的压缩空气，能够满足各行各业对压缩空气洁净度的严格要求，并且净化效率和工作寿命在额定范围内不受压缩空气含油量、环境温度和湿度等因素的影响，具有净化处理能力强，净化效果稳定可靠，使用寿命长，使用和维护成本低的特点，且排放的水不会污染环境，具有极高的实用性和市场价值。

作为优选：还包括第一精密过滤器和第二精密过滤器，所述第一精密过滤器的出气端与所述预热进气口通过管道连接，所述第二精密过滤器的进气端与所述换热出气口通过管道连接。采用以上结构，第一精密过滤器对压缩空气中的固体杂质进行过滤，并对油和水进行过滤，第二精密过滤器对压缩空气中固体杂质和水进行滤除。

作为优选：还包括止回阀、阻火器和最小压力阀，其中，所述止回阀和阻火器通过管道连接，所述阻火器和第一精密过滤器的进气端通过管道连接，所述最小压力阀和第二精密过滤器的出气端通过管道连接。采用以上结构，止回阀能够有效防止开停机和设备异常情况时气体倒流，阻火器能够防止异常情况时回火破坏前序设备，最小压力阀保证了净化系统内的最小压力，为反应器内催化反应的进行提供最小压力条件，使压缩空气中的油气在反应器中发生完全的氧化反应，被完全除去。

作为优选：在所述反应区的底部设有用于支撑催化剂填料的支撑结构，该支撑结构包括设置在所述筒体内壁上的支撑块、置于该支撑块上的支撑板和设置在该支撑板上部的至少两层上下并列排布的排气滤网，在相邻两层所述排气滤网之间铺设有至少一层第一瓷球。采用以上结构，能够有效支撑催化剂填料，保证反应区整体结构的稳定性。

作为优选：在所述反应区的顶部设有用于压实催化剂填料的压紧结构，该压紧结构包括至少两层上下并列排布的进气滤网，在相邻两层所述进气滤网之间设有第二瓷球，在位于顶部的所述进气滤网的上部设有压板，该压板通过固定组件与所述筒体固定连接。采用以上结构，能够紧紧地压实催化剂填料，防止催化剂填料的颗粒之间发生窜动而相互摩擦，有效减缓了催化剂填料粉化，提高了催化剂填料的使用寿命，使得压缩空气中烃类杂质催化氧化反应得以安全、高效、持久进行。

作为优选：所述固定组件包括第一螺栓、第二螺栓、与第一螺栓相适应的第一螺母和与第二螺栓相适应的第二螺母，所述第一螺栓穿过位于顶部的所述进气滤网和压板后在其端部焊接有第二螺母，该第二螺栓穿过第二螺母后与所述筒体抵接，第二螺栓的轴线与所述第一螺栓的轴线垂直。采用以上结构，对位于顶部的所述进气滤网和压板进行限位，进一步保证了催化剂填料的压实度。

作为优选：在所述筒体上设有至少一个温度检测机构，该温度检测机构包括焊接在所述筒体侧壁上的承台以及穿过该承台后插入所述催化剂填料的热电偶，该热电偶通过连接密封组件固定安装在所述承台上。采用以上结构，热电偶能够牢固的固定在反应器侧壁上，成本低廉且能承受较高的系统压力。

作为优选：所述连接密封组件包括套设在所述热电偶上的卡套，该卡套和承台之间通过接头体连接，该接头体分别与卡套和承台螺纹配合，在所述热电偶上套设有密封铜套环，该密封铜套环过盈压装在所述卡套的第一锥面和接头体的第二锥面内。采用以上结构，保证了筒体的气密性。

作为优选：所述桶盖组件包括套设在所述筒体上端的法兰以及设置在该法兰的上部并与其相适应的法兰盖，在法兰与法兰盖之间设置有密封垫片，在所述法兰盖的上部同轴设置有压盖，在该压盖下表面的中心位置设有沿其轴线向下延伸的环形凸起，在所述法兰盖上设有与该环形凸起相适应的沉孔，所述法兰和法兰盖之间以及所述压盖和法兰盖之间均通过紧固螺栓连接；所述加热管位于所述催化剂填料中的部分呈螺旋形，其上端经所述沉孔穿出压盖，并在所述沉孔内过盈压装有石墨盘根。采用以上结构，法兰和法兰盖保证了筒体的气密性，耐高温高压且使用寿命长；石墨盘根具有极强的密封能力，同时耐高温、高压，耐腐蚀；并且加热管的加热部分呈螺旋形，可有效增大加热面积、加热功率，使系统实现安全快速加热。

一种压缩空气净化系统的使用方法，按照以下步骤进行：

S1：空气压缩机提供的压缩空气进入压缩空气缓冲罐，并通过压缩空气缓冲罐底部的排污阀，排出部分油污；

S2：排污后的压缩空气进入第一精密过滤器，第一精密过滤器滤除压缩空气中的固体杂质、水和油气；

S3：过滤后的压缩空气进入预热换热器，预热换热器预加热压缩空气；

S4：预加热完成后的压缩空气进入反应器，反应器继续对压缩空气进行加热，并除去压缩空气中的油；

S5：从反应器出来的热的压缩空气进入预热换热器，对步骤S3的压缩空气进行预加热；

S6：在预热换热器中完成热交换的压缩空气进入第二精密过滤器，第二精密过滤器滤除压缩空气中的固体杂质和水；

S7：净化完成的压缩空气进入下一工序。

采用以上方法，操作简单，大量减少了人工操作，能持续稳定地净化出无油的干燥的压缩空气，满足各行各业对压缩空气洁净度的严格要求，处理能力强，净化效果稳定可靠。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

采用本发明提供的压缩空气净化系统及其使用方法，净化系统结构简单可靠，易于实现，能够无任何限制地在任何场合净化出无油的压缩空气，能够满足各行各业对压缩空气洁净度的严格要求，并且在额定范围内净化效率和工作寿命不受压缩空气含油量、环境温度和湿度等因素的影响，具有净化处理能力强，净化效果稳定可靠，使用寿命长，使用和维护成本低的特点，排放的水不会污染环境，并且，压缩空气净化系统的使用方法十分易于操作，大量减少了人工，具有极高的实用性和市场价值。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为反应器的结构示意图；

图3为图2中a1处的放大图；

图4为图2中a2处的放大图；

图5为图2中a3处的放大图；

图6为图2的俯视图；

图7为承台、连接密封组件与热电偶的装配图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示，一种压缩空气净化系统，包括同空气压缩机J通过管道连接的缓冲罐K，在该缓冲罐K后依次通过管道连接有止回阀G、阻火器D、第一精密过滤器C1、预热换热器B、反应器A、第二精密过滤器C2和最小压力阀F。在所述预热换热器B上设有预热进气口b1、预热出气口b2、换热进气口b3和换热出气口b4。所述反应器A包括筒体1以及扣合在该筒体1上的桶盖组件2，所述筒体1内部的中段为用于填装催化剂填料31的反应区3，在所述反应区3上方的筒体1上设置有反应器进气口12，下方的筒体1上设置有反应器出气口11，在所述筒体1的底部设置有排污口13，在所述筒体1上设有加热管4，该加热管4的加热部分41位于反应区3内，即该加热部分41位于所述催化剂填料31中，且呈螺旋形，有效提高了加热效率。其中，催化剂填料31采用氧化催化剂，使压缩空气中的微量油在催化剂填料31的作用下快速发生氧化反应，生成二氧化碳和水。所述反应器进气口12与所述预热出气口b2通过管道连接，所述反应器出气口11与所述换热进气口b3通过管道连接，通过预热换热器B利用净化后的高温压缩空气对待进入反应器A的压缩空气进行预热，实现余热回收利用，节约了能源。完成了余热回收利用的压缩空气通过管道进入第二精密过滤器C2，去除压缩空气中的固体杂质和水后，最终经过最小压力阀F后进入下一工序。

请参见图2、图3和图6，所述桶盖组件2包括套设在所述筒体1上端的法兰21以及设置在该法兰21的上部并与其相适应的法兰盖22，该法兰21和法兰盖22之间通过紧固螺栓24连接，并在法兰盖22和法兰21之间设有密封垫片25，保证了筒体1内的气密性。在所述法兰盖22的上部同轴设置有压盖23，在该压盖23下表面的中心位置设有沿其轴线向下延伸的环形凸起231，在所述法兰盖22上设有与该环形凸起231相适应的沉孔221，压盖23和法兰盖22之间通过紧固螺栓24连接。

请参见图2和图3，加热管4的上部经所述沉孔221穿出压盖23，并在沉孔221内过盈压装有石墨盘根，石墨盘根具有极强的密封能力，同时耐高温、高压，耐腐蚀，保证了筒体1的气密性。

请参见图2和图5，在所述反应区3的底部设有用于支撑催化剂填料31的支撑结构6，该支撑结构6包括焊接在所述筒体1内壁上的支撑块64，在该支撑块64上设置有支撑板61，在该支撑板61上部设置有两层排气滤网62，每层排气滤网62，每层排气滤网62至少叠有一张过滤网，排气滤网62与筒体1内部形状相适应，在两层所述排气滤网62之间铺设一层第一瓷球63，位于顶部的所述排气滤网62与所述催化剂填料31抵接，使该支撑结构6对催化剂填料31提供了有效的支撑。

请参见图2和图4，在所述反应区3的顶部设有用于压实催化剂填料31的压紧结构7，该压紧结构7包括设置在所述催化剂填料31上部的两层进气滤网71，每层进气滤网71至少叠有一张过滤网，进气滤网71与筒体1内部形状相适应，在两层所述进气滤网71之间设有一定高度的第二瓷球72，位于底部的所述进气滤网71与所述催化剂填料31抵接，在位于顶部的所述进气滤网71的上部设有压板73，该压板73通过固定组件74与所述筒体1固定连接，所述固定组件74包括第一螺栓741、第二螺栓743、与第一螺栓741相适应的第一螺母742和与第二螺栓743相适应的第二螺母744，所述第一螺栓741穿过位于顶部的所述进气滤网71和压板73后在其端部焊接有第二螺母744，所述第一螺母742配合第一螺栓741固定于顶部的所述进气滤网71和压板73上，所述第二螺栓743穿过第二螺母744后与所述筒体1抵接，该第二螺栓743的轴线与所述第一螺栓741的轴线垂直。使用过程中首先将第一螺栓741穿过进气滤网71和压板73，然后使用第一螺母742拧紧，然后使用第二螺栓743穿过焊接在第一螺栓741上的第二螺栓743，并与筒体1抵接，使进气滤网71和压板73固定，同时紧密压实催化剂填料31，防止催化剂填料31的颗粒之间发生窜动而相互摩擦，有效减缓了催化剂填料31的粉化，提高了催化剂填料31的使用寿命。

请参见图2和图7，在所述筒体1的侧壁上设有多个用于检测所述催化剂填料31温度的温度检测机构5，该温度检测机构5均匀分布在筒体1的反应区3的侧壁上。所述温度检测机构5包括焊接在所述筒体1侧壁上的承台51以及穿过该承台51后插入所述催化剂填料31的热电偶52，该热电偶52通过连接密封组件53固定安装在所述承台51上。所述连接密封组件53包括套设在所述热电偶52上的卡套531，该卡套531和承台51之间通过接头体532连接，该接头体532分别与卡套531和承台51螺纹配合，在所述热电偶52上套设有密封铜套环533，该密封铜套环533过盈压装在所述卡套531的第一锥面和接头体532第二锥面内，不仅对热电偶52进行固定，还保持了筒体1的气密性，同时可耐高温、高压。

一种压缩空气净化系统的使用方法，按照以下步骤进行：

S1：空气压缩机J提供的压缩空气进入压缩空气缓冲罐K，并通过压缩空气缓冲罐K底部的排污阀，排出部分油污；

S2：排污后的压缩空气经止回阀G、阻火器D后进入第一精密过滤器C1，第一精密过滤器C1滤除压缩空气中的固体杂质、水和油气；

S3：过滤后的压缩空气进入预热换热器B，预热换热器B预加热压缩空气，使压缩空气达到120～180℃，使压缩空气能够在进入反应器A后快速地被继续加热至目标温度；

S4：预加热完成后的压缩空气进入反应器A，反应器A继续对压缩空气进行加热使压缩空气达到140～220℃，在此温度条件下，压缩空气中微量压缩机油以及其他烃类杂质在反应器A内的催化剂填料31的作用下快速发生氧化反应，生成二氧化碳和水，实现压缩空气的除油净化；

S5：从反应器A的反应器出气口11出来的热的压缩空气进入预热换热器B的换热进气口b3，对步骤S3的压缩空气进行预加热，完成热交换的净化的压缩空气的温度降低至50～70℃，能够安全地被后续工序使用；

S6：在预热换热器B中完成热交换的压缩空气进入第二精密过滤器C2，第二精密过滤器C2滤除压缩空气中的残余的固体杂质和水；

S7：净化完成的压缩空气经最小压力阀F后进入下一工序。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。