專利名稱：一種氣體吸附干燥的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣體吸附干燥生產(chǎn)領(lǐng)域，特別涉及一種利用主吸附干燥器和輔助吸附干燥器進(jìn)行氣體干燥脫水的方法。
背景技術(shù)：
氣體的吸附干燥在諸多工業(yè)領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。例如，在空分、二氧化碳液化、天然氣輸送和液化等工藝過程中，對(duì)工藝氣體進(jìn)行脫水干燥是避免深冷或運(yùn)輸過程中形成冰或固體水合物從而阻塞或甚至損壞設(shè)備必不可少的工序。脫水的方法包括吸收法、吸附法、低溫法、膜分離法等。其中以吸附法對(duì)氣體深度脫水效果最好。工業(yè)中一般均采用雙塔或三塔吸附法實(shí)現(xiàn)氣體的深度脫水。目前，雙塔或三塔工藝均采用定期切換的操作方法，一塔吸附一塔再生，三塔時(shí)第三塔或吸附或再生，即:干燥器吸附飽和后將氣體進(jìn)料切換至再生后的干燥器，然后對(duì)吸附飽和的干燥器進(jìn)行加熱再生，最后冷卻備用。而且采用這種工藝時(shí)，為確保處理后的物料滿足下游裝置的需要，需在吸附飽和層與吸附過渡層外均設(shè)置保護(hù)層以防止氣體穿透現(xiàn)象發(fā)生，因而使得保護(hù)層在固體吸附劑使用初期占整個(gè)吸附床層的比例很大。然而保護(hù)層在運(yùn)行過程并不參與吸附脫水，因而過程中床層利用率不高。況且這段沒有起到吸附作用的保護(hù)層隨整個(gè)床層一起加熱再生和冷卻，必然造成不必要的能源浪費(fèi)和生產(chǎn)成本的額外增加。另外，隨運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)固體吸附劑會(huì)產(chǎn)生活性下降和顆粒破損的現(xiàn)象，在吸附劑使用后期保護(hù)層逐漸減薄，整個(gè)吸附床層的性能也會(huì)顯著下降。但是由于該工藝方法為定期切換操作，切換時(shí)間僅由操作工人依據(jù)床層溫度和壓差估計(jì)固體吸附劑的使用情況進(jìn)行確定，而不是依據(jù)床層實(shí)際使用情況進(jìn)行切換。這種切換方式同樣存在工藝運(yùn)行初期床層利用效率低的問題，而到工藝運(yùn)行后期，則不可避免的存在床層被穿透的風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足、節(jié)約能源和增加經(jīng)濟(jì)效益，從而提供一種可操作性強(qiáng)安全可靠的氣體吸附干燥系統(tǒng)和方法。為實(shí)現(xiàn)所述的目的，本發(fā)明首先一種氣體吸附干燥的系統(tǒng)，其特征在于:包括主吸附干燥器、輔助吸附干燥器、在線水分析儀和附屬閥門，其中，主吸附干燥器和輔助干燥器之間為串聯(lián)連接，在線水分析儀設(shè)置在主吸附干燥器與輔助干燥器之間，不同的主干燥器之間為并聯(lián)連接，不同的主吸附干燥器之間通過閥門控制各自獨(dú)立地進(jìn)行吸附干燥、再生和冷卻；不同的輔助吸附干燥器之間也為并聯(lián)連接，不同的輔助吸附干燥器之間通過閥門控制各自獨(dú)立地進(jìn)行吸附干燥、再生和冷卻。優(yōu)選地，依據(jù)所處理氣體的含水量及所要求的切換周期不同，上述主吸附干燥器的數(shù)量為2 4個(gè)。優(yōu)選地，依據(jù)所處理氣體的含水量及所要求的切換周期不同，上述輔助吸附干燥器的數(shù)量為I 2個(gè)。
優(yōu)選地，依據(jù)所處理氣體的含水量及所要求的切換周期不同，上述輔助吸附干燥器的體積為主吸附干燥器體積為1/20 1/5。進(jìn)一步，本發(fā)明提供了一種氣體吸附干燥的方法:首先將原料濕氣通入主吸附干燥器，然后進(jìn)入輔助吸附干燥器完成干燥脫水得到產(chǎn)品氣；當(dāng)在線水分析儀指示含水量達(dá)到原料濕氣含水量的5 15%時(shí)，對(duì)主吸附干燥器進(jìn)行切換、再生和冷卻；在主吸附干燥器切換4 30次之后，對(duì)輔助吸附干燥器進(jìn)行切換、再生和冷卻。上述工藝方案中，主吸附干燥器為非定期切換一開一備、或者一開兩備、再或者兩開兩備；輔助吸附干燥器為一開一備或者無備用。上述工藝方案中，主吸附干燥器為非定期切換，輔助吸附干燥器為定期切換。上述工藝方案中，原料濕氣的溫度為I 50°C，其含水量為5 6000ppmv。上述工藝方案中，產(chǎn)品氣的溫度為5 55°C，其含水量為O Ippmv。上述的工藝方案中，對(duì)主吸附干燥器進(jìn)行切換依據(jù)的是在線水分析儀指示含水量，該指標(biāo)為達(dá)到原料濕氣含水量的5 15%，該指標(biāo)過低時(shí)不宜覺察，給操作帶來不便；該指標(biāo)過高則會(huì)造成輔助吸附干燥器切換頻繁，不利于能耗的降低。上述的工藝方案中，對(duì)輔助吸附干燥器進(jìn)行切換依據(jù)的是主吸附干燥器的切換次數(shù)，該指標(biāo)為4 30次，該指標(biāo)過低會(huì)時(shí)造成輔助吸附干燥器切換頻繁，不利于能耗降低；該指標(biāo)過高則造成輔助吸附干燥器的體積增加，同樣不利用能耗降低。本發(fā)明利用主吸附干燥器和輔助吸附干燥器脫除進(jìn)料氣體中的水分，主吸附干燥器體積大，切換時(shí)間長(zhǎng)，起到主吸附脫水的作用；輔助吸附干燥器床層體積較小，只起到保護(hù)性吸附作用。主吸附干燥器依據(jù)其出口氣體的含水量變化進(jìn)行適時(shí)切換，可以充分發(fā)揮床層的作用，減少主吸附干燥器再生的次數(shù)，節(jié)約能源。輔助吸附干燥器依據(jù)主吸附干燥器的切換次數(shù)進(jìn)行定期切換，避免了床層被穿透的風(fēng)險(xiǎn)。提供的方法可操作性強(qiáng)，易于工業(yè)化實(shí)施。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極作用在于:(I)本發(fā)明提高了床層的利用效率，可完全消除床層被穿透的風(fēng)險(xiǎn)，從而保證了工藝的高效性和可靠性。(2)本發(fā)明所提供的方法減少了主吸附干燥器和輔助吸附干燥器的再生次數(shù)，不僅節(jié)約了能源，而且有利于延長(zhǎng)床層使用壽命，進(jìn)而保證了工藝具有良好經(jīng)濟(jì)性。


圖1為本發(fā)明的工藝流程示意圖。圖中代號(hào)含義如下:Dl:主吸附干燥器A ;D2:主吸附干燥器B;D3:輔助吸附干燥器A ；D4:輔助吸附干燥器B ；AR:在線水分析儀；Vl V18:開關(guān)控制閥。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)地說明實(shí)施例1本實(shí)施例的具體工藝流程請(qǐng)參見圖1。溫度為50°C、含水量為6000ppmv的原料濕氣首先經(jīng)控制閥V2進(jìn)入主吸附干燥器D1，經(jīng)閥VI1、閥V6進(jìn)入輔助吸附干燥器D3，最后經(jīng)V15流出，得到溫度為55°C、含水量為Ippmv的產(chǎn)品氣。選用的主、輔吸附干燥器各為2個(gè)，其中輔助吸附干燥器體積為主吸附干燥器體積的1/5。當(dāng)在線水分儀指示的含水量達(dá)到300ppmv時(shí)，將原料氣切換至主吸附干燥器D2，此時(shí)須打開閥V4和V13，關(guān)閉閥V2和VII。之后通入再生氣對(duì)主吸附干燥器Dl再生，再生氣經(jīng)閥V12進(jìn)入主吸附干燥器D1，經(jīng)閥Vl流出。完成再生并冷卻后，關(guān)閉再生氣進(jìn)出口閥Vl和V12，待在線水分儀指示的含水量再次達(dá)到300ppmv時(shí)，將原料氣切換回Dl，此時(shí)打開閥V2和VII，關(guān)閉閥V4和V13。然后通入再生氣對(duì)主吸附干燥器D2再生，再生氣經(jīng)閥V14進(jìn)入主吸附干燥器D2，經(jīng)閥V3流出。完成再生并冷卻后，關(guān)閉再生氣進(jìn)出口閥Vl和V12，當(dāng)在線水分儀指示的含水量又一次達(dá)到300ppmv時(shí)，再次將原料氣由主吸附干燥器Dl切換至主吸附干燥器D2，如此循環(huán)重復(fù)即完成主吸附干燥器間的切換。當(dāng)主吸附干燥器切換30次后，切換輔助吸附干燥器至D4，此時(shí)打開閥V8和V17，關(guān)閉閥V6和V15。之后打開閥V5和V16通入再生氣對(duì)輔助吸附干燥器D3再生，完成再生并冷卻后關(guān)閉閥V5和V16。當(dāng)主吸附干燥器再次完成30次切換后，切換輔助吸附干燥器至D3，此時(shí)打開閥V6和V15，關(guān)閉V8和V17。之后打開閥V7和V18通入再生氣對(duì)輔助吸附干燥器D4再生，完成再生并冷卻后備下次切換使用。實(shí)施例2本實(shí)施例的具體工藝流程請(qǐng)參見圖1。溫度為40°C、含水量為400ppmv的原料濕氣首先經(jīng)控制閥V2進(jìn)入主吸附干燥器Dl和D1’，經(jīng)閥VI1、閥V6進(jìn)入輔助干燥器D3，最后經(jīng)V15流出，得到溫度為40°C、含水量為0.4ppmv的產(chǎn)品氣。選用的主吸附干燥器為4個(gè)、輔助吸附干燥器為2個(gè)，其中輔助吸附干燥器體積為主吸附干燥器體積的1/10。此時(shí)圖1中增加與Dl及D2并聯(lián)的另外2個(gè)主吸附干燥器D1’和D2’及相應(yīng)的控制閥。當(dāng)在線水分儀指示的含水量達(dá)到40ppmv時(shí)，將原料氣切換至主干燥器D2和D2’，此時(shí)須打開閥V4和V13，關(guān)閉閥V2和VII。之后通入再生氣對(duì)主吸附干燥器Dl和D1’再生，再生氣經(jīng)閥V12進(jìn)入主干燥器Dl和D1’，經(jīng)閥Vl流出。完成再生并冷卻后，關(guān)閉再生氣進(jìn)出口閥Vl和V12，待在線水分儀指示的含水量再次達(dá)到40ppmv時(shí)，將原料氣切換回主吸附干燥器Dl和D1’，此時(shí)打開閥V2和VII，關(guān)閉閥V4和V13。然后通入再生氣對(duì)主吸附干燥器D2和D2’再生，再生氣經(jīng)閥V14進(jìn)入主吸附干燥器D2和D2’，經(jīng)閥V3流出。完成再生并冷卻后，關(guān)閉再生氣進(jìn)出口閥Vl和V12，當(dāng)在線水分儀指示的含水量又一次達(dá)到0.05ppmv時(shí)，再次將原料氣由主吸附干燥器Dl和D1’切換至主吸附干燥器D2和D2’，如此循環(huán)重復(fù)即完成主吸附干燥器間的切換。當(dāng)主吸附干燥器切換15次后，切換輔助吸附干燥器至D4，此時(shí)打開閥V8和V17，關(guān)閉閥V6和V15。之后打開閥V5和V16通入再生氣對(duì)輔助吸附干燥器D3再生，完成再生并冷卻后關(guān)閉閥V5和V16。當(dāng)主吸附干燥器再次完成15次切換后，切換輔助吸附干燥器至D3，此時(shí)打開閥V6和V15，關(guān)閉V8和V17。之后打開閥V7和V18通入再生氣對(duì)輔助吸附干燥器D4再生，完成再生并冷卻后備下次切換使用。實(shí)施例3本實(shí)施例的具體工藝流程請(qǐng)參見圖1。溫度為1°C、含水量為5ppmv的原料濕氣首先經(jīng)控制閥V2進(jìn)入主吸附干燥器D1，經(jīng)閥Vl1、閥V6進(jìn)入輔助吸附干燥器D3，最后經(jīng)V15流出，得到溫度為5°C、含水量為O的產(chǎn)品氣。選用的主吸附燥器為2個(gè)、輔助吸附干燥器為I個(gè)，其中輔助吸附干燥器體積為主吸附干燥器體積的1/20。此時(shí)圖1中的輔助吸附干燥器D4和V17需移除并改為管線連接，閥V7、V10和V18及相應(yīng)管線需直接移除。當(dāng)在線水分儀指示的含水量達(dá)到0.75ppmv時(shí)，將原料氣切換至主干吸附燥器D2，此時(shí)須打開閥V4和V13，關(guān)閉閥V2和VII。之后通入再生氣對(duì)主吸附干燥器Dl再生，再生氣經(jīng)閥V12進(jìn)入主吸附干燥器D1，經(jīng)閥Vl流出。完成再生并冷卻后，關(guān)閉再生氣進(jìn)出口閥Vl和V12，待在線水分儀指示的含水量再次達(dá)到0.75ppmv時(shí)，將原料氣切換回D1，此時(shí)打開閥V2和VII，關(guān)閉閥V4和V13。然后通入再生氣對(duì)主吸附干燥器D2再生，再生氣經(jīng)閥V14進(jìn)入主吸附干燥器D2，經(jīng)閥V3流出。完成再生并冷卻后，關(guān)閉再生氣進(jìn)出口閥Vl和V12，當(dāng)在線水分儀指示的含水量又一次達(dá)到0.75ppmv時(shí)，再次將原料氣由主吸附干燥器Dl切換至主吸附干燥器D2，如此循環(huán)重復(fù)即完成主吸附干燥器間的切換。當(dāng)主吸附干燥器切換4次后，切換輔助吸附干燥器D3至再生狀態(tài)，此時(shí)打開閥V8，關(guān)閉閥V6和V15。之后打開閥V5和V16通入再生氣對(duì)輔助吸附干燥器D3再生，完成再生并冷卻后關(guān)閉閥V5和V16，再次打開閥V6和V15，關(guān)閉V8。當(dāng)主吸附干燥器再次完成4次切換后重復(fù)以上操作即完成輔助吸附干燥器的切換操作。
權(quán)利要求
1.一種氣體吸附干燥的系統(tǒng)，其特征在于:包括主吸附干燥器、輔助吸附干燥器、在線水分析儀和附屬閥門，其中，主吸附干燥器和輔助吸附干燥器之間為串聯(lián)連接，在線水分析儀設(shè)置在主吸附干燥器與輔助吸附干燥器之間，不同的主吸附干燥器之間為并聯(lián)連接，不同的主干吸附燥器之間通過閥門控制各自獨(dú)立地進(jìn)行吸附干燥、再生和冷卻；不同的輔助吸附干燥器之間也為并聯(lián)連接，不同的輔助吸附干燥器之間通過閥門控制各自獨(dú)立地進(jìn)行吸附干燥、再生和冷卻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體吸附干燥系統(tǒng)，其特征在于，主吸附干燥器的數(shù)量為2 4個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體吸附干燥系統(tǒng)，其特征在于，輔助吸附干燥器的數(shù)量為I 2個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體吸附干燥系統(tǒng)，其特征在于，輔助吸附干燥器的體積為主吸附干燥器體積為1/20 1/5。
5.一種利用權(quán)利要求1所述系統(tǒng)進(jìn)行氣體干燥脫水的方法，其特征在于: 原料濕氣首先通入主吸附干燥器，然后進(jìn)入輔助吸附干燥器完成干燥脫水得到產(chǎn)品氣；當(dāng)在線水分析儀指示含水量達(dá)到原料濕氣含水量的5 15%是，對(duì)主吸附干燥器進(jìn)行切換、再生和冷卻；在主吸附干燥器切換4 30次之后，對(duì)輔助吸附干燥器進(jìn)行切換、再生和冷卻。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，主吸附干燥器為非定期切換，輔助吸附干燥器為定期切換。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，原料濕氣的溫度為I 50°C，其水含量為5 6000ppmv。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，產(chǎn)品氣的溫度為5 55*€，其水含量為O Ippmv0
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氣體吸附干燥的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)包括主吸附干燥器、輔助吸附干燥器、在線水分析儀及附屬閥門，并將主吸附干燥器和輔助吸附干燥器進(jìn)行合理的串聯(lián)和并聯(lián)。該方法將濕氣依次通過主吸附干燥器和輔助吸附干燥器，依據(jù)設(shè)置在主吸附干燥器出口的在線水分析儀所指示的水含量對(duì)主吸附干燥器進(jìn)行適時(shí)切換，依據(jù)主吸附干燥器的切換次數(shù)對(duì)輔助吸附干燥器進(jìn)行定期切換。該方法通過對(duì)主、輔干燥器的適時(shí)切換在確保出口氣體含水量得以徹底脫除的同時(shí)，不僅避免了干燥器被穿透的風(fēng)險(xiǎn)、降低了干燥器再生過程所需的能耗，而且可以延長(zhǎng)分子篩的使用壽命。本發(fā)明的方法可操作性強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)性好，安全可靠，易于工業(yè)化實(shí)施。
文檔編號(hào)B01D53/26GK103157353SQ20131012492
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月12日
發(fā)明者張會(huì)軍, 王道廣, 王英軍, 趙樹魁 申請(qǐng)人:北京安珂羅工程技術(shù)有限公司