一种气体干燥工艺及系统的制作方法

1.本发明涉及气体干燥技术领域，特别涉及一种气体干燥工艺及系统。


背景技术：

2.气体输送时，若气体含湿度高，其中的水分可能会因温度降低成为凝结水，甚至结冰，导致气体输送不正常。如天然气、氢气中水分的存在不仅会减小管道的输送能力、降低气体热值，甚至会堵塞管道、增加压降，造成气压波动，影响供气稳定性。因此，需要对气体进行干燥处理。
3.气体的干燥方法很多，有使用液体吸收剂如硫酸、氯化锂等的脱水法，使用化学固体干燥剂如氯化钙、氢氧化钠等的脱水法，使用多孔性固体干燥剂如分子筛、活性炭等吸附剂的脱水法，以及直接低温冷冻除水的脱水法。工业中常使用多孔性固体干燥剂的变温吸附干燥工艺。
4.常规吸附干燥工艺的再生步骤和冷吹步骤相互矛盾，使得干燥塔再生时间偏短，造成再生效果不佳，不能为下次吸附做好有效保证，难以实现连续吸附干燥步骤；并且干燥塔冷吹时，未对热量回收，造成热量损失，加热器能耗大。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明提供一种气体干燥工艺及系统，该系统具有3台相同的干燥塔，3台干燥塔同时进行吸附步骤、再生步骤和冷吹步骤，其再生步骤和冷吹步骤的时间等于干燥塔吸附步骤的时间，可达到吸附和解吸的最佳配合，可以有效减少干燥塔体积30%以上，并且原料气进入冷吹步骤的干燥塔，可对原料气初步加热，实现热量的循环利用，减少加热器的能耗。
6.本发明采用的技术方案是：
7.一种气体干燥工艺，包括：
8.步骤s1. 干燥塔a进行吸附步骤，干燥塔b进行冷吹步骤，干燥塔c进行再生步骤；
9.将原料气分为两股，一股进入干燥塔a进行吸附干燥，干燥后排出得到产品气；另一股原料气进入干燥塔b对干燥塔b的吸附床层进行冷却，接着经加热后，进入干燥塔c对干燥塔c的吸附床层进行再生，得到再生气；再生气经冷却、气液分离后，返回与原料气汇合；
10.步骤s2. 当干燥塔a吸附饱和后进行再生步骤，干燥塔b冷却后进行吸附步骤，干燥塔c再生后进行冷吹步骤；
11.原料气的一股进入干燥塔b进行吸附干燥，干燥后排出得到产品气；另一股原料气进入干燥塔c对干燥塔c的吸附床层进行冷却，接着经加热后，进入干燥塔a对干燥塔a的吸附床层进行再生，得到再生气；再生气经冷却、气液分离后，返回与原料气汇合；
12.步骤s3. 当干燥塔a再生后进行冷吹步骤，干燥塔b吸附饱和后进行再生步骤，干燥塔c冷却后进行吸附步骤；
13.原料气的一股进入干燥塔c进行吸附干燥，干燥后排出得到产品气；另一股原料气
进入干燥塔a对干燥塔a的吸附床层进行冷却，接着经加热后，进入干燥塔b进行再生，得到再生气；再生气经冷却、气液分离后，返回与原料气汇合；
14.步骤s4. 重复以上步骤，使干燥塔a、干燥塔b、干燥塔c实现连续吸附、再生、冷吹工艺。
15.在本技术公开的气体干燥工艺中，所述再生气与原料气汇合后，进行吸附干燥步骤。
16.在本技术公开的气体干燥工艺中，两股所述原料气同时进入干燥塔。
17.在本技术公开的气体干燥工艺中，所述再生步骤、冷吹步骤的时间等于吸附步骤的时间。
18.基于同样的发明构思，本技术还提供了实现上述气体干燥工艺的系统，具体地，一种气体干燥系统，包括通过工艺管线和阀门组件相互连接的3台干燥塔；
19.所述干燥塔内设置有吸附床层；
20.所述工艺管线具有原料气管道、产品气管道、再生管道以及循环管道；
21.所述原料气管道、产品气管道分别与3台所述干燥塔相连，原料气经所述原料气管道进入干燥塔，吸附干燥后得到产品气，产品气从所述产品气管道排出；
22.所述再生管道的两端均与3台所述干燥塔相连，所述再生管道上设置有加热器，使得原料气进入一干燥塔将吸附床层吹冷后，通过所述再生管道，经所述加热器加热后进入另一干燥塔再生吸附床层；
23.所述循环管道的一端与3台所述干燥塔相连，另一端与所述原料气管道相连，所述循环管道上设置有冷凝器、气液分离器，使得一干燥塔内的再生气通过所述循环管道，经所述冷凝器冷却、气液分离器分离后，返回原料气管道；
24.其中，干燥塔a、干燥塔b和干燥塔c始终有一台处于吸附步骤，一台处于再生步骤，一台处于冷吹步骤，以实现连续吸附、再生、冷却。
25.在本技术公开的气体干燥系统中，所述原料气管道具有第一原料气支管和第二原料气支管；所述第一原料气支管和第二原料气支管分别与3台所述干燥塔相连，使得一部分原料气可通过所述第一原料气支管进入一干燥塔进行吸附步骤，另一部分原料气可通过第二原料气支管进入另一干燥塔进行冷吹步骤。
26.在本技术公开的气体干燥系统中，所述循环管道与所述第一原料气支管相连，使得冷却、分离后的再生气返回所述第一原料气支管，进行吸附步骤。
27.在本技术公开的气体干燥系统中，所述第一原料气支管与3台所述干燥塔的顶部连通，所述产品气管道与3台所述干燥塔的底部连通，使得经所述第一原料气支管的原料气从干燥塔的顶部进入，向下流动经吸附床层吸附后再从底部通过产品气管道排出。
28.在本技术公开的气体干燥系统中，所述第二原料气支管与3台所述干燥塔的顶部连通，所述再生管道的两端均与3台所述干燥塔的底部连通，使得经所述第二原料气管道的原料气从一干燥塔顶部进入，向下流动吹冷吸附床层后从底部排出，通过所述再生管道进入另一干燥塔。
29.在本技术公开的气体干燥系统中，所述循环管道与3台所述干燥塔的顶部连通，使得经所述再生管道的原料气从一干燥塔底部进入，从下往上流动再生吸附床层，然后从顶部排出进入循环管道。
30.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
31.（1）本技术具有3台相同的干燥塔，3台干燥塔始终有一台处于吸附步骤，一台处于再生步骤，一台处于冷吹步骤，实现了气体的连续干燥，同时再生气返回吸附步骤的干燥塔，实现原料气不消耗的无损耗干燥工艺。
32.（2）本技术干燥塔再生步骤和冷吹步骤的时间为干燥塔吸附步骤的时间，达到吸附和解吸的最佳配合，可以有效减少干燥塔体积30%以上。
33.（3）本技术完全解决常规无损耗干燥工艺再生步骤和冷吹步骤的矛盾关系，能将干燥塔冷却至常温为下次吸附做好有效的保证。
34.（4）本技术原料气先进入冷吹步骤的干燥塔，可对原料气初步加热，实现热量的循环利用，减少加热器的能耗。
附图说明
35.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1为气体干燥系统的结构示意图；
37.图2为系统的工艺流程示意图一；
38.图3为系统的工艺流程示意图二；
39.图4为系统的工艺流程示意图三。
40.附图标记：
41.10、原料气管道；11、第一原料气支管；12、第二原料气支管；
42.20、产品气管道；
43.30、再生管道；31、加热器；
44.40、循环管道；41、冷凝器；42、气液分离器。
具体实施方式
45.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图，对本技术的具体实施方式做详细的说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本技术，而非对本技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本技术相关的部分而非全部结构。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
46.本技术中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
47.此外，“第一”、“第二”等术语仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
48.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
49.在本技术中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
50.请参阅图1所示，本技术实施例提供了一种气体干燥系统，包括通过工艺管线和阀门组件相互连接的干燥塔a、干燥塔b以及干燥塔c。干燥塔a、干燥塔b以及干燥塔c为3台完全一样的干燥塔，其内设置有吸附床层。阀门a-1~a-6设置在干燥塔a的工艺管线上，阀门b-1~b-6设置在干燥塔b的工艺管线上，阀门c-1~c-6设置在干燥塔c的工艺管线上。
51.该工艺管线具有原料气管道10、产品气管道20、再生管道30以及循环管道40。
52.其中，原料气管道10、产品气管道20分别与干燥塔a、干燥塔b、干燥塔c相连，原料气经原料气管道10进入干燥塔，吸附干燥后得到产品气，产品气从产品气管道20排出。
53.再生管道30的两端分别与干燥塔a、干燥塔b、干燥塔c相连，再生管道30上设置有加热器31，使得原料气进入一干燥塔将吸附床层吹冷后，通过再生管道30，经加热器31加热后进入另一干燥塔再生吸附床层。
54.循环管道40的一端与干燥a、干燥塔b、干燥塔c相连，另一端与原料气管道10相连，循环管道40上设置有冷凝器41、气液分离器42，使得一干燥塔内的再生气通过循环管道40，经冷凝器41冷却、气液分离器42分离后，返回原料气管道10。
55.其中，干燥塔a、干燥塔b和干燥塔c始终有一台处于吸附步骤，一台处于再生步骤，一台处于冷吹步骤，以实现连续吸附、再生、冷却。
56.具体地，原料气管道10具有第一原料气支管11和第二原料气支管12，第一原料气支管11和第二原料气支管12分别与干燥塔a、干燥塔b、干燥塔c相连，使得一部分原料气可通过第一原料气支管11进入一干燥塔进行吸附步骤，另一部分原料气可通过第二原料气支管12进入另一干燥塔进行冷吹步骤。
57.具体地，循环管道40与第一原料气支管11相连，使得冷却、分离后的再生气返回第一原料气支管11，进行吸附步骤。
58.具体地，第一原料气支管11与干燥塔a、干燥塔b、干燥塔c的顶部连通，产品气管道20与干燥塔a、干燥塔b、干燥塔c的底部连通，使得经第一原料气支管11的原料气从干燥塔的顶部进入，向下流动经吸附床层吸附后再从底部通过产品气管道20排出。
59.具体地，第二原料气支管12与干燥塔a、干燥塔b、干燥塔c的顶部连通，再生管道30的两端均与干燥塔a、干燥塔b、干燥塔c的底部连通，使得经第二原料气管道10的原料气从一干燥塔顶部进入，向下流动吹冷吸附床层后从底部排出，通过再生管道30进入另一干燥塔。
60.具体地，循环管道40与干燥塔a、干燥塔b、干燥塔c的顶部连通，使得经再生管道30的原料气从一干燥塔底部进入，从下往上流动再生吸附床层，然后从顶部排出进入循环管道40。
61.基于上述系统进行气体干燥的工艺，包括以下步骤：
62.步骤s1. 干燥塔a进行吸附步骤，干燥塔b进行冷吹步骤，干燥塔c进行再生步骤，请参见图2所示；
63.将原料气分为两股，一股进入干燥塔a进行吸附干燥，干燥后排出得到产品气；同时另一股原料气进入干燥塔b对干燥塔b的吸附床层进行冷却，接着经加热后，进入干燥塔c对干燥塔c的吸附床层进行再生，得到再生气；再生气经冷却、气液分离后，返回与原料气汇合，进入干燥塔a进行吸附步骤；
64.步骤s2. 当干燥塔a吸附饱和后进行再生步骤，干燥塔b冷却后进行吸附步骤，干燥塔c再生后进行冷吹步骤，请参见图3所示；
65.原料气的一股进入干燥塔b进行吸附干燥，干燥后排出得到产品气；同时另一股原料气进入干燥塔c对干燥塔c的吸附床层进行冷却，接着经加热后，进入干燥塔a对干燥塔a的吸附床层进行再生，得到再生气；再生气经冷却、气液分离后，返回与原料气汇合，进入干燥塔b进行吸附步骤；
66.步骤s3. 当干燥塔a再生后进行冷吹步骤，干燥塔b吸附饱和后进行再生步骤，干燥塔c冷却后进行吸附步骤，请参见图4所示；
67.原料气的一股进入干燥塔c进行吸附干燥，干燥后排出得到产品气；同时另一股原料气进入干燥塔a对干燥塔a的吸附床层进行冷却，接着经加热后，进入干燥塔b对干燥塔b的吸附床层进行再生，得到再生气；再生气经冷却、气液分离后，返回与原料气汇合，进入干燥塔c进行吸附步骤；
68.步骤s4. 重复以上步骤，使干燥塔a、干燥塔b、干燥塔c实现连续吸附、再生、冷吹工艺。
69.本技术具有3台相同的干燥塔，3台干燥塔始终有一台处于吸附步骤，一台处于再生步骤，一台处于冷吹步骤，实现了气体的连续干燥，同时再生气返回吸附步骤的干燥塔，实现原料气不消耗的无损耗干燥工艺；并且本技术干燥塔再生步骤和冷吹步骤的时间为干燥塔吸附步骤的时间，达到吸附和解吸的最佳配合，可以有效减少干燥塔体积30%以上。本技术完全解决常规无损耗干燥工艺再生步骤和冷吹步骤的矛盾关系，能将干燥塔冷却至常温为下次吸附做好有效的保证；并且原料气先进入冷吹步骤的干燥塔，可对原料气初步加热，实现热量的循环利用，减少加热器的能耗。
70.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种气体干燥工艺，其特征在于，包括：步骤s1. 干燥塔a进行吸附步骤，干燥塔b进行冷吹步骤，干燥塔c进行再生步骤；将原料气分为两股，一股进入干燥塔a进行吸附干燥，干燥后排出得到产品气；另一股原料气进入干燥塔b对干燥塔b的吸附床层进行冷却，接着经加热后，进入干燥塔c对干燥塔c的吸附床层进行再生，得到再生气；再生气经冷却、气液分离后，返回与原料气汇合；步骤s2. 当干燥塔a吸附饱和后进行再生步骤，干燥塔b冷却后进行吸附步骤，干燥塔c再生后进行冷吹步骤；原料气的一股进入干燥塔b进行吸附干燥，干燥后排出得到产品气；另一股原料气进入干燥塔c对干燥塔c的吸附床层进行冷却，接着经加热后，进入干燥塔a对干燥塔a的吸附床层进行再生，得到再生气；再生气经冷却、气液分离后，返回与原料气汇合；步骤s3. 当干燥塔a再生后进行冷吹步骤，干燥塔b吸附饱和后进行再生步骤，干燥塔c冷却后进行吸附步骤；原料气的一股进入干燥塔c进行吸附干燥，干燥后排出得到产品气；另一股原料气进入干燥塔a对干燥塔a的吸附床层进行冷却，接着经加热后，进入干燥塔b进行再生，得到再生气；再生气经冷却、气液分离后，返回与原料气汇合；步骤s4. 重复以上步骤，使干燥塔a、干燥塔b、干燥塔c实现连续吸附、再生、冷吹工艺。2.根据权利要求1所述的气体干燥工艺，其特征在于，所述再生气与原料气汇合后，进行吸附干燥步骤。3.根据权利要求1所述的气体干燥工艺，其特征在于，两股所述原料气同时进入干燥塔。4.根据权利要求1所述的气体干燥工艺，其特征在于，所述再生步骤、冷吹步骤的时间等于吸附步骤的时间。5.一种气体干燥系统，用于实现权利要求1~4任一所述的气体干燥工艺，其特征在于，包括通过工艺管线和阀门组件相互连接的3台干燥塔；所述干燥塔内设置有吸附床层；所述工艺管线具有原料气管道、产品气管道、再生管道以及循环管道；所述原料气管道、产品气管道分别与3台所述干燥塔相连，原料气经所述原料气管道进入干燥塔，吸附干燥后得到产品气，产品气从所述产品气管道排出；所述再生管道的两端均与3台所述干燥塔相连，所述再生管道上设置有加热器，使得原料气进入一干燥塔将吸附床层吹冷后，通过所述再生管道，经所述加热器加热后进入另一干燥塔再生吸附床层；所述循环管道的一端与3台所述干燥塔相连，另一端与所述原料气管道相连，所述循环管道上设置有冷凝器、气液分离器，使得一干燥塔内的再生气通过所述循环管道，经所述冷凝器冷却、气液分离器分离后，返回原料气管道；其中，干燥塔a、干燥塔b和干燥塔c始终有一台处于吸附步骤，一台处于再生步骤，一台处于冷吹步骤，以实现连续吸附、再生、冷却。6.根据权利要求5所述的气体干燥系统，其特征在于，所述原料气管道具有第一原料气支管和第二原料气支管；所述第一原料气支管和第二原料气支管分别与3台所述干燥塔相连，使得一部分原料气可通过所述第一原料气支管进入一干燥塔进行吸附步骤，另一部分
原料气可通过第二原料气支管进入另一干燥塔进行冷吹步骤。7.根据权利要求6所述的气体干燥系统，其特征在于，所述循环管道与所述第一原料气支管相连，使得冷却、分离后的再生气返回所述第一原料气支管，进行吸附步骤。8.根据权利要求6所述的气体干燥系统，其特征在于，所述第一原料气支管与3台所述干燥塔的顶部连通，所述产品气管道与3台所述干燥塔的底部连通，使得经所述第一原料气支管的原料气从干燥塔的顶部进入，向下流动经吸附床层吸附后再从底部通过产品气管道排出。9.根据权利要求6所述的气体干燥系统，其特征在于，所述第二原料气支管与3台所述干燥塔的顶部连通，所述再生管道的两端均与3台所述干燥塔的底部连通，使得经所述第二原料气管道的原料气从一干燥塔顶部进入，向下流动吹冷吸附床层后从底部排出，通过所述再生管道进入另一干燥塔。10.根据权利要求9所述的气体干燥系统，其特征在于，所述循环管道与3台所述干燥塔的顶部连通，使得经所述再生管道的原料气从一干燥塔底部进入，从下往上流动再生吸附床层，然后从顶部排出进入循环管道。

技术总结
本发明公开了一种气体干燥工艺及系统，属于气体干燥技术领域，该系统包括通过工艺管线和阀门组件相互连接的3台干燥塔，干燥塔内均设置有吸附床层。3台干燥塔始终有一台处于吸附步骤，一台处于再生步骤，一台处于冷吹步骤，每个干燥塔都依次进行吸附、再生、冷却工艺，以实现气体连续干燥，并且原料气冷吹、再生后返回吸附步骤的干燥塔，实现无损耗干燥工艺。本申请再生步骤和冷吹步骤的时间等于吸附步骤的时间，达到吸附和解吸的最佳配合，可以减少干燥塔体积30%以上，并且原料气先进行冷吹步骤，可对原料气初步加热，实现热量的循环利用，减少加热器的能耗。减少加热器的能耗。减少加热器的能耗。


技术研发人员：熊志强 王业勤 张济体
受保护的技术使用者：四川亚联氢能科技股份有限公司
技术研发日：2023.05.19
技术公布日：2023/8/4