CN105148689A

CN105148689A - 一种压缩空气干燥吸附塔

Info

Publication number: CN105148689A
Application number: CN201510521147.XA
Authority: CN
Inventors: 王新建
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-08-24
Filing date: 2015-08-24
Publication date: 2015-12-16

Abstract

本发明涉及气体干燥领域，特指一种压缩空气干燥吸附塔，包括吸附塔体、吸附剂、换热器，所述吸附剂填充于吸附塔体内，所述换热器以可置换的方式设置于吸附剂之中，换热器的内部空间与吸附塔体的内部空间隔绝不相通，换热器的换热管道穿过吸附塔体的外壳。采用上述方案后，能更高效、能耗更低的对压缩空气进行干燥处理。

Description

一种压缩空气干燥吸附塔

技术领域

本发明涉及气体干燥领域，特指一种压缩空气干燥吸附塔。

背景技术

压缩空气在许多行业中被大量地应用，为了获得干燥的压缩空气，需要对空压机产出的压缩空气进行处理，除去压缩空气中的水分。目前被广泛应用的干燥设备有吸附式干燥机和冷冻式干燥机。吸附式干燥机的除水效果好，但能耗比较高，而冷冻式干燥机能耗比较低，但除水效果差。

现有技术的压缩空气吸附塔是在一个容器内充填一定数量的吸附剂（分子筛、活性氧化铝、硅胶等），含水的压缩空气从容器的一端进入，通过吸附剂，压缩空气中的水分被吸附剂吸附，从而得到干燥的压缩空气，干燥的压缩空气从容器的另一端产出。由于吸附剂的吸附水分的能力是有限度的，当吸附足够多的水分后，其吸附能力会下降，甚至不吸附，这时就要对吸附剂进行再生脱水处理，吸附剂的再生可以是无热再生和有热再生。吸附剂在吸附压缩空气中的水分时，会释放出大量的热量（凝结热），吸附剂在再生脱水时，要吸收大量的热量（汽化热）。特别是在吸附塔脱水再生时，再生空气从入口至出口，经过与吸附剂的热交换和补充吸附剂脱水时的汽化热，温度迅速地降低。再生空气的温度直接决定了再生空气吸纳水蒸气的能力，再生空气温度高，可吸纳的水蒸气量就多，再生空气量就可相应减少。现有技术的吸附塔由于只依靠再生空气来携带热量，而受再生空气量的限制，不能迅速地将再生空气的温度提高（无热再生时会降低再生空气的温度），在较长时间内再生空气吸纳的水蒸汽少，导致再生空气用量增加，能耗增加。因此，本发明人对此做进一步研究，研发出一种压缩空气干燥装置，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压缩空气干燥吸附塔，能更高效、能耗更低的对压缩空气进行干燥处理。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种压缩空气干燥吸附塔，包括吸附塔体、吸附剂、换热器，所述吸附剂填充于吸附塔体内，所述换热器以可置换的方式设置于吸附剂之中，换热器的内部空间与吸附塔体的内部空间隔绝不相通，换热器的换热管道穿过吸附塔体的外壳。

进一步，所述吸附塔体的上下两端开设各有压缩空气口；所述换热器连接管的开口为换热风口，所述换热风口开设在吸附塔体外壳上下两端。

进一步，在所述吸附塔体内部装有过滤网，所述过滤网位于压缩空气口内侧，所述换热器为多层的盘管结构或多层直管结构。

进一步，一种包括上述压缩空气干燥吸附塔的干燥装置，包括吸附塔A、吸附塔B、空气冷却器，所述吸附塔A与吸附塔B并联设置，所述空气冷却器通过若干阀门与吸附塔A与吸附塔B连通。

采用上述方案后，本发明与现有技术相比，具有以下优点：

通过在吸附塔内部布置的换热器，通过热的传导和对流的传热方式，与吸附剂进行热交换，达到及时地、高效地进行热交换的效果；既可以迅速地对吸附剂进行加热，还可以高效地对吸附剂进行冷却，使得干燥效果好，能耗低。

附图说明

图1为现有技术吸附塔结构图；

图2为本发明吸附塔的结构图；

图3为根据本发明的原理设计的一种吸附塔；

图4是图3俯视图；

图5是图3的剖视图

图6是根据本发明设计的一种零气耗压缩空气干燥装置的流程图。

图7是根据本发明设计的一种零气耗压缩空气干燥装置的吸附塔A吸附，吸附塔B再生时的流程图

图8是根据本发明设计的一种零气耗压缩空气干燥装置的吸附塔A吸附，吸附塔B吹冷时的流程图

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

图1是现有技术吸附塔的结构图，吸附塔体（03）两端有压缩空气口（01、02），吸附塔体（03）内部充满吸附剂（04）。为了防止吸附剂（04）跑出，在吸附塔体（03）内部装有过滤网（05、06）。干燥塔的工作方式分为吸附过程和再生过程。吸附过程：压缩空气从压缩空气口（01）进入，通过吸附剂（104）将压缩空气中的水分吸附到吸附剂（04）中，干燥的压缩空气从压缩空气出（02）产出。再生过程：再生空气从压缩空气口（02）进入，通过吸附剂（04）将其中的水分脱离，带水的空气从压缩空气口（01）排放至大气中。吸附剂在吸附压缩空气中的水分时，会释放出大量的热量（凝结热），吸附剂在再生脱水时，要吸收大量的热量（汽化热）。特别是在吸附塔脱水再生时，再生空气从压缩空气口（02）进入至压缩空气口（01）排出，再生空气吸纳水分的同时，通过与吸附剂（04）的热交换来补充吸附剂脱水时的汽化热，温度迅速地降低。再生尾气的温度直接决定了再生空气吸纳水蒸气的能力，再生尾气温度高，可吸纳的水蒸气量就多，再生空气量就可相应减少。现有技术的吸附塔由于只依靠再生空气来携带热量，而受再生空气量的限制，不能迅速地将再生尾气的温度提高（无热再生时会降低再生尾气的温度），在较长时间内再生空气吸纳的水蒸汽少，导致再生空气用量增加，能耗增加。在吸附塔吸附过程，压缩空气从压缩空气口（01）进入至压缩空气口（02）产出，压缩空气中的水分被吸附时，释放出热量（凝结热），这些热量一部分被压缩空气带走，其余的热量聚集在吸附塔内部，使吸附剂（04）的温度上升。吸附剂（04）升温后，吸附效率下降，只能提前结束吸附过程进行再生，降低了吸附剂（04）的吸附效率。

本发明的压缩空气的干燥方法和吸附塔就是针对现有技术吸附塔不能及时地排出凝结热，补充汽化热的问题作出的改进。以下作详细的说明。

本发明的吸附塔包括压缩空气口（101、102）、吸附塔体（103）、吸附剂（104）、过滤网（105、106）、换热器（107）、换热风口（108、109）、换热器连接管（110）组成。

吸附塔体（103）两端有压缩空气口（101、102），吸附塔体（103）内部充满吸附剂（104）。为了防止吸附剂（104）跑出，在吸附塔体（103）内部装有过滤网（105、106）。在吸附塔体（103）内部放置一个换热器（107），换热器的外表面与吸附剂接触，内部与外表面隔绝不相通，换热器可以是多层的盘管或是多层的直管等形式。换热器通过连接管（110）穿出吸附塔体（103）的外壁，两端设置换热风口（108、109）。

本发明的吸附塔的工作原理分为吸附过程、再生过程和吹冷过程。

吸附过程：压缩空气从压缩空气口（101）进入，逐层的通过吸附剂（104）和换热器（107）。压缩空气通过吸附剂（104）时，吸附剂（104）将压缩空气中的水分吸附到吸附剂（104）中，吸附时释放的凝结热加热压缩空气使其升温，升温的压缩空气通过换热器（107）时，把热量传递给换热器（107）内通过的换热介质，压缩空气的温度下降。如此反复地吸附-升温-冷却-降温，干燥的压缩空气从压缩空气口（102）产出，而凝结热也被换器（107）内通过的换热介质带走，解决了吸附剂（104）的温升问题。换热介质（这里是用环境温度的空气）从换热风口（109）进入，通过换热器连接管至换热器（107），吸附热量后从换热风口（108）排出，把吸附过程中产生的热量带走。

再生过程：再生空气从压缩空气口（102）进入，逐层的通过吸附剂（104）和换热器（107）。再生空气通过吸附剂（104）时，吸附剂（104）中的水分蒸发至再生空气中，水分蒸发时从再生空气中吸收汽化热，使再生空气的温度下降。降温的再生空气通过换热器（107）时，吸收换热器（107）内通过的高温换热介质的热量，再生空气的温度上升。如此反复地再生-降温-加热-升温，含水的再生空气从压缩空气口（101）排出，换热介质不断地通过换热器（107）补充热量，解决了吸附剂（104）的降温问题。高温的换热介质从换热风口（109）进入，通过换热器连接管至换热器（107），加热吸附剂和再生空气后从换热风口（108）排出，为再生过程补充热量并将吸附剂加热至高温。

吹冷过程：采用干燥空气进行吹冷时，吹冷空气从压缩空气口（102）进入，至压缩空气口（101）排出，换热介质是环境空气，通过换热器对吸附剂（104）进行冷却。采用湿（含水）压缩空气进行吹冷时，吹冷空气从压缩空气口（101）进入，至压缩空气口（102）排出，换热介质是环境空气，通过换热器（107）对吸附剂（104）进行冷却。

图3是根据本发明原理设计的一种吸附塔，由吸附塔外壳（201）、换热器（202）、压缩空气口（203）、压缩空气口（204）、换热器主管（205、206、207、208）、换热器支管（209、210、211、212）、换热管（213、214）构成。吸附塔外壳（201）内部充满吸附剂（分子筛、活性氧化铝、硅胶等），压缩空气从压缩空气口（203）进入吸附塔内部，干燥的压缩空气从压缩空气口（204）排出。

换热器主管（205、206、207、208）分别从吸附塔外壳（201）的上、下端穿出，换热器主管（206）与换热器支管（209）相连通、换热器支管（209）与换热管（213）相联通，换热管（213）与换热器支管（210）相连通、换热器支管（210）与换热器主管（206）相连通，换热介质从换热器主管（205）进入，通过换热器支管（209），通过换热管（213）、通过换热器支管（210），通过换热器主管（206），从换热器主管（206）排出，完成加热和冷却过程。换热器主管（207）与换热器支管（211）相连通、换热器支管（211）与换热管（214）相联通，换热管（214）与换热器支管（212）相连通、换热器支管（212）与换热器主管（208）相连通，换热介质从换热器主管（207）进入，通过换热器支管（211），通过换热管（214）、通过换热器支管（212），通过换热器主管（208），从换热器主管（208）排出，完成加热和冷却过程。

图6是是根据本发明原理设计的一种压缩空气干燥装置，包括压缩空气口（301）、压缩空气口（302）、吸附塔A（303）、吸附塔B（304）、空气冷却器（305、306）、离心风机（308、308）、程序控制器（309）、冷却风进口（310、312）、冷却风出口（311、313）、切断阀（401、405、406、407、408、409、413、416、417、418、419）、止回阀（402、403、410、411、414、415）、截止阀（404、412）、球阀（420、421）、进气压力（P1）、出气压力（P2）、出气露点（LD）、进气温度（T1）、出气温度（T2）、一级冷却温度（T3）、再生尾气温度（T4）、二级进气温度（T5）、二级冷却温度（T6）构成。

高温的压缩空气从压缩空气口（301）进入，干燥的压缩空气从压缩空气口（302）产出。程序控制器（309）按时间的顺序控制阀门、风机的动作，使吸附塔A（303）、吸附塔B（304）交替处于吸附状态、当一个吸附塔处于吸附状态时，另一个吸附塔则处于再生或吹冷状态。

吸附塔A(303)吸附，吸附塔B（304）再生时的流程见图7。高温的压缩空气先进入吸附塔B（304），对内部的吸附剂进行加热和再生，经空气冷却器（305）冷却后，进入吸附塔A（303）除去其中的水分，成品的压缩空气从压缩空气口（302）排出。环境风经离心风机（307）加压后，通过吸附塔A（303），对吸附剂和压缩空气进行冷却，带走吸附时的凝结热后从冷却风出口（312）排出，截止阀（412）用于旁通一部分高温压缩空气，经空气冷却器（306）冷却后进入吸附塔A（303）进行处理，目的是减少通过吸附塔B（304）的高温压缩空气量，降低***的阻力。球阀（420、421）用于排放压缩空气冷却后的凝结水。

吸附塔A(303)吸附，吸附塔B（304）吹冷时的流程见图8。高温的压缩空气先进入空气冷却器（305）冷却，进入吸附塔B（304）对内部的吸附剂进行冷却，升温后的压缩空气再经空气冷却器（305）冷却后进入吸附塔A（303）除去其中的水分，成品的压缩空气从压缩空气口（302）排出。环境风经离心风机（307）加压后，通过吸附塔A（303），对吸附剂和压缩空气进行冷却，带走吸附时的凝结热后从冷却风出口（312）排出，环境风经离心风机（308）加压后，通过吸附塔B（304），对吸附剂和压缩空气进行冷却，带走内部的热量后从冷却风出口（313）排出，截止阀（404）用于旁通一部分压缩空气直接进入吸附塔A（303）进行处理，目的是减少通过吸附塔B（304）的吹冷用压缩空气量，降低***的阻力。

吸附塔B(304)吸附，吸附塔A（303）再生时的流程和吸附塔B(304)吸附，吸附塔A（303）吹冷时的流程与前原理相同。

本装置的特点是不消耗压缩空气，利用放置于吸附塔内部的换热器对吸附剂和压缩空气进行冷却，可以提高冷却的效果，带走吸附热，保证压缩空气的达标，具有能耗低，吸附性能好的特点。

Claims

1.一种压缩空气干燥吸附塔，其特征在于：包括吸附塔体、吸附剂、换热器，所述吸附剂填充于吸附塔体内，所述换热器以可置换的方式设置于吸附剂之中，换热器的内部空间与吸附塔体的内部空间隔绝不相通，换热器的换热管道穿过吸附塔体的外壳。

2.根据权利要求1所述的一种压缩空气干燥吸附塔，其特征在于：所述吸附塔体的上下两端开设各有压缩空气口；所述换热器连接管的开口为换热风口，所述换热风口开设在吸附塔体外壳上下两端。

3.根据权利要求1所述的一种压缩空气干燥吸附塔，其特征在于：在所述吸附塔体内部装有过滤网，所述过滤网位于压缩空气口内侧，所述换热器为多层的盘管结构或多层直管结构。

4.一种包括上述压缩空气干燥吸附塔的干燥装置，其特征在于：包括吸附塔A、吸附塔B、空气冷却器，所述吸附塔A与吸附塔B并联设置，所述空气冷却器通过若干阀门与吸附塔A与吸附塔B连通。