CS219961B1

CS219961B1 - A method for removing moisture from a gas and apparatus for performing the method

Info

Publication number: CS219961B1
Application number: CS313081A
Authority: CS
Inventors: Jan Jirsa; Josef Borovicka
Original assignee: Jan Jirsa; Josef Borovicka
Priority date: 1981-04-27
Filing date: 1981-04-27
Publication date: 1983-03-25

Abstract

Podstatou způsobu odstraňování vlhkosti z plynu podle vynálezu, při kterém se plyn chladí před adsorpcí vnějším zdrojem chladu je to, že vlhký plyn se před ochlazením vnějším zdrojem chladu předchlazuje již vysušeným plynem. Podstatou zařízení k provádění tohoto způsobu, které sestává z chladiče plynu vnějším zdrojem chladu, adsorpčních sušičů, propojovacího potrubí a předchlazujícího výměníku je to, že předchlazující výměník je zařazen ve vstupním potrubí vlhkého plynu před chladičem plynu vnějším zdrojem chladu a výstup vysušeného plynu z adsorpčních sušičů je připojen přes předchlazující výměník na výstupní potrubí vysušeného plynu. Způsob odstraňování vlhkosti z plynu podle vynálezu najde uplatnění též tam, kde se požaduje sušit část plynu na rosný bod 2 až 5 °C a část plynu na rosný bod minus 20 až minus 60 °C.The essence of the method for removing moisture from gas according to the invention, in which the gas is cooled before adsorption by an external source of cold, is that the wet gas is pre-cooled with already dried gas before cooling by an external source of cold. The essence of the device for carrying out this method, which consists of a gas cooler by an external source of cold, adsorption dryers, a connecting pipe and a pre-cooling exchanger, is that the pre-cooling exchanger is included in the inlet pipe of the wet gas before the gas cooler by an external source of cold and the outlet of the dried gas from the adsorption dryers is connected via a pre-cooling exchanger to the outlet pipe of the dried gas. The method for removing moisture from gas according to the invention is also applicable where it is required to dry part of the gas to a dew point of 2 to 5 °C and part of the gas to a dew point of minus 20 to minus 60 °C.

Description

Podstatou způsobu odstraňování vlhkosti z plynu podle vynálezu, při kterém se plyn chladí před adsorpcí vnějším zdrojem chladu je to, že vlhký plyn se před ochlazením vnějším zdrojem chladu předchlazuje již vysušeným plynem.The essence of the method of removing moisture from the gas of the invention, wherein the gas is cooled before adsorption by an external cold source, is that the wet gas is precooled with an already dried gas before cooling by the external cold source.

Podstatou zařízení k provádění tohoto způsobu, které sestává z chladiče plynu vnějším zdrojem chladu, adsorpčních sušičů, propojovacího potrubí a předchlazujícího výměníku je to, že předchlazující výměník je zařazen ve vstupním potrubí vlhkého plynu před chladičem plynu vnějším zdrojem chladu a výstup vysušeného plynu z adsorpčních sušičů je připojen přes předchlazující výměník na výstupní potrubí vysušeného plynu.The essence of the apparatus for carrying out this method, which consists of a gas cooler by an external cold source, adsorption dryers, interconnecting piping and a pre-cooling exchanger, is that the pre-cooling exchanger is arranged in the inlet gas duct upstream of the gas cooler. it is connected via a pre-cooling exchanger to the dried gas outlet pipe.

Způsob odstraňování vlhkosti z plynu podle vynálezu najde uplatnění též tam, kde se požaduje sušit část plynu na rosný bod 2 až 5 °C a část plynu na rosný bod minus 20 až minus 60 °C.The method of removing moisture from the gas of the invention will also find application where it is desired to dry a portion of the gas to a dew point of 2 to 5 ° C and a portion of the gas to a dew point of minus 20 to minus 60 ° C.

219981219981

2133G12133G1

Vynález se týká způsobu odstraňování vlhkosti z plynu ochlazením vnějším zdrojem chladu s následující adsorpcí a zařízení k provádění tohoto způsobu.The invention relates to a process for removing moisture from a gas by cooling an external cold source followed by adsorption and to an apparatus for carrying out the process.

Doposud známý způsob odstraňování vlhkosti z plynu pod rosný bod —40 °C je adsorpce vodní páry na vhodném adsorbentu. Před adsorpcí se vlhký plyn nejdříve chladí chladicí vodou. Nejčastěji dosahovaná teplota, za kterou lze plyn ekonomicky ochladit cirkulační chladicí vodou, ochlazovanou atmosférickým vzduchem, je 30 až 40 °C. Při této teplotě a při nižších tlacích sušeného plynu je velká měrná vlhkost plynu a současně malá adsorpční kapacita silikagelu, který se nejčastěji používá jako adsorbent. Pro odstraňování vlhkosti z plynu je proto zapotřebí velké množství adsorbentu. Ve fázi regenerace adsorbentu je pro desorpci zachycené vlhkosti zapotřebí velké množství tepelné energie a regeneračního plynu. Adsorpční sušicí zařízení je proto investičně a hlavně energeticky velmi nákladné.The hitherto known method for removing moisture from the gas below the dew point of -40 ° C is adsorption of water vapor on a suitable adsorbent. Prior to adsorption, the moist gas is first cooled with cooling water. The most commonly achieved temperature at which the gas can be economically cooled by circulating cooling water cooled by atmospheric air is 30 to 40 ° C. At this temperature and at lower pressures of the dried gas, there is a high specific humidity of the gas and at the same time a low adsorption capacity of silica gel, which is most commonly used as an adsorbent. A large amount of adsorbent is therefore required to remove moisture from the gas. In the adsorbent regeneration phase, a large amount of thermal energy and regeneration gas is required to desorbed the trapped moisture. The adsorption dryer is therefore very costly and energy-intensive.

Tyto nevýhody jsou odstraněny způsobem odstraňování vlhkosti z plynu podle vynálezu, při kterém se plyn ochlazuje vnějším zdrojem chladu a potom se adsorpčně suší, jehož podstatou je, že vlhký plyn se před ochlazením vnějším zdrojem chladu nejdříve předchladí již adsorpčně vysušeným plynem.These disadvantages are overcome by the method of dehumidifying the gas of the present invention in which the gas is cooled by an external cold source and then dried by adsorption, the principle being that the wet gas is first precooled by an already adsorbed dried gas before cooling by the external cold source.

Nevýhody stávajících zařízení odstraňuje zařízení k provádění způsobu podle vynálezu, které sestává z chladiče plynu vnějším zdrojem chladu, adsorpčních sušičů, propojovacího potrubí a z předchlazujícího výměníku, jehož podstatou je, že předchlazující výměník je zařazen ve vstupním potrubí vlhkého plynu před chladičem plynu vnějším zdrojem chladu a výstup vysušeného plynu z adsorpčních sušičů je připojen přes předchlazující výměník na výstupní potrubí vysušeného plynu.Disadvantages of existing plants are eliminated by the apparatus according to the invention, which consists of a gas cooler by an external source of cooling, adsorption dryers, interconnecting piping and a pre-cooling exchanger. the dried gas outlet from the adsorption dryers is connected via a pre-cooling exchanger to the dried gas outlet pipe.

Ochlazením vlhkého plynu před adsorpčním sušením na teplotu blízkou 0 °C vykondenzuje z plynu převážná část vodní páry a sníží se tak měrná vlhkost sušeného plynu. Dochází k podstatnému snížení množství adsorbentu a ke snížení požadavku energie na regeneraci adsorbentu. Porovnáme-li adsorpční sušení množství vzduchu 6465 kg/h se 100% relativní vlhkostí za tlaku 0,7 MPa při teplotě 10 °C a při teplotě plynu 40 °C pro dobu adsorpce 8 hodin je zapotřebí 2140 kg silikagelu a pro desorpci adsorbované vody potřebujeme 320 kWh, kdežto ochladíme-li plyn na 10 °C, je zapotřebí pouze 330 kg silikagelu a pro desorpci vody spotřebujeme tepelnou energii 50 kWh. Při teplotě plynu 10 °C je množství regeneračního plynu přibližně 6krát menší než při teplotě sušeného plynu 40 °C. Tím, že se vlhký plyn před ochlazením na teplotu blízkou 0° Celsia předchladí studeným adsorpčně vysušeným plynem, snižuje se požadavek na výkon vnějšího zdroje chladu. Dojde tak k dalšímu snížení provozních i investičních nákladů na sušení plynu.By cooling the moist gas before adsorption drying to a temperature close to 0 ° C, most of the water vapor condenses out of the gas, thus reducing the specific humidity of the dried gas. The amount of adsorbent is substantially reduced and the energy requirement for adsorbent regeneration is reduced. Comparing adsorption drying of 6465 kg / h with 100% relative humidity at 0.7 MPa at 10 ° C and 40 ° C gas temperature for an adsorption time of 8 hours, 2140 kg of silica gel is required and desorption of adsorbed water requires 320 kWh, whereas if we cool the gas to 10 ° C, only 330 kg of silica gel is needed and 50 kWh of heat is required for water desorption. At a gas temperature of 10 ° C, the amount of regeneration gas is approximately 6 times less than at a dried gas temperature of 40 ° C. By cooling the humid gas before cooling to a temperature in the region of 0 DEG C. with cold adsorption-dried gas, the power requirement of the external cold source is reduced. This will further reduce the operating and investment costs of gas drying.

Způsob odstraňování vlhkosti z plynu podle vynálezu spolu se zařízením k realizaci tohoto způsobu je příkladně 'zobrazen na přiloženém obrázku. Je zde zjednodušeně zobrazeno technologické schéma zařízení pro sušení vzduchu. Vzduch se před adsorpčním sušením chladí přímým stykem se studenou vodou, která obíhá v uzavřeném okruhu.The method of removing moisture from the gas according to the invention together with a device for carrying out this method is shown, for example, in the attached figure. A simplified flow diagram of the air drying device is shown here. The air is cooled by direct contact with cold water circulating in a closed circuit before adsorption drying.

Vlhký vzduch o tlaku 0,6 MPa, teplotě 45 °C a s relativní vlhkostí 100% je zaveden vstupním potrubím 7 do trubkového prostoru předchlazujícího výměníku 1, kde se předchlazuje již adsorpčně vysušeným.««duchem, který proudí v mezitrubkovém prostoru. Vlhký vzduch se zde v protiproudu předchladí na 27 °C a ze vzduchu vykondenzuje i odpovídající množství vodních par. Tlakový vzduch spolu s vykondenzovanou vlhkostí se spojovacím potrubím 8 vlhkého plynu zavádí do spodní části chladiče 2 plynu, kde se odloučí vykondenzovaná vlhkost. Do horní části chladiče 2 plynu je vstupem 23 ochlazené vody nastřikována studená voda o teplotě 1 °C, která stéká po vestavbě nebo náplni chladiče 2 plynu a v protiproudu v přímém kontaktu ochlazuje tlakový vzduch, přičemž dochází ke kondenzaci vodních par, které tlakový vzduch obsahuje. Oteplená voda o teplotě 11 °C spolu s kondenzátem vodních par se shromažďuje v patě chladiče 2 plynu. Přebytečný kondenzát se odpouští ze spodní části chladiče 2 plynu pomocí odváděče 24 kondenzátu. Oběh vody v uzavřeném okruhu: chladič 2 plynu, chladič 4 vody zajišťuje oběhové čerpadlo 3. Výstup 9 oteplené vody z chladiče 2 plynu je spojen se sáním oběhového čerpadla 3 a výtlak oběhového čerpadla 3 je spojen se vstupem 23 ochlazené vody do chladiče 2 plynu přes trubkový prostor chladiče 4 vody. Cirkulační voda proudí v trubkovém prostoru a ochlazuje se na teplotu 1 °C vypařujícím se chladivém. Kapalné chladivo se přivádí do mezitrubkového prostoru chladiče 4 vody potrubím 26 kapalného chladivá. V mezitrubkovém prostoru se kapalné chladivo odpařuje při teplotě —2 ^CC na úkor ochlazení cirkulační vody. Odpařené chladivo nasává sacím potrubím 2S chladivový kompresor. Ochlazený tlakový vzduch o teplotě 3 °C po odloučení vodních kapek ve vestavěné odlučovací vrstvě typu demister v hlavě chladiče 2 plynu, se vede potrubím na vstup 14 sušeného vzduchu do jednoho z adsorpčních sušičů 5 nebo 6. Vstup 14 sušeného vzduchu do adsorpčních sušičů 5 nebo 6 je připojen přes armatury 17 nebo 18.The humid air at a pressure of 0.6 MPa, a temperature of 45 ° C and a relative humidity of 100% is introduced through the inlet duct 7 into the tubular space of the pre-cooling exchanger 1, where it is precooled by the adsorption-dried air flowing in the inter-tube space. Here, the moist air is precooled to 27 ° C in countercurrent and the corresponding amount of water vapor condenses out of the air. The compressed air together with the condensed moisture is introduced into the lower part of the gas cooler 2, whereby the condensed moisture is separated, via the damp gas connection line 8. Cold water at 1 ° C is injected into the upper part of the gas cooler 2 through the cold water inlet 23, which flows downstream of the installation or charge of the gas cooler 2 and cools the compressed air in direct contact, counteracting the water vapor contained in the compressed air. . The warmed water at 11 ° C together with the water vapor condensate is collected at the foot of the gas cooler 2. Excess condensate is drained from the bottom of the gas cooler 2 by means of a condensate drain 24. Closed circuit water circulation: gas cooler 2, water cooler 4 provides a circulation pump 3. The warm water outlet 9 of the gas cooler 2 is connected to the suction of the circulation pump 3 and the circulation pump discharge 3 is connected to the cooled water inlet 23 into the gas cooler 2 via the tubular space of the water cooler 4. The circulating water flows in the tubular space and is cooled to 1 ° C by evaporating coolant. The liquid coolant is supplied to the inter-tube space of the water cooler 4 via the liquid coolant line 26. In the inter-tube space, the liquid refrigerant evaporates at –2 ^° C to the detriment of the cooling of the circulating water. The vaporized refrigerant sucks the refrigerant compressor through the 2S suction line. Cooled compressed air at 3 ° C after water droplets in the built-in demister separator layer in the gas cooler head 2 is routed through the dried air inlet 14 to one of the adsorption dryers 5 or 6. The dried air inlet 14 to the adsorption dryers 5 or 6 is connected via fittings 17 or 18.

V adsorpčních sušičích se tlakový vzduch vysuší na rosný bod —50 ^CC a jeho teplota stoupne vlivem adsorpčního tepa ze 3 °C na 5 °C. Z adsorpčních sušičů 3 nebo 6 se potom suchý tlakový vzduch vede do před5 ohlazujícího výměníku 1, kde je ohříván vlhkým vzduchem na teplotu 37 °C. Z předchlazujícího výměníku se výstupním potrubím 11 suchý vzduch vede ke spotřebě. V době, kdy v jednom adsorpčním sušiči 5 nebo 6 probíhá adsorpce vodních par, druhý adsorpční sušič S nebo 6 se regeneruje. Regenerace adsorpční náplně, nejčastěji silikagelu, se provádí vzduchem o teplotě 150 °C. Regeneračním potrubím 13 se přivádí horký vzduch, který ohřívá náplň regenerovaného adsorpčního sušiče, přičemž se současně nasycuje desorbovanou vodní párou a výstupním regeneračním potrubím 12 vystupuje do atmosféry. Po vyhřátí adsorpčního lože na teplotu 120 °C následuje chlazení lože studeným regeneračním vzduchem na teplotu 5 ^CC.In adsorption dryers, the compressed air is dried to a dew point of -50 ^° C and its temperature rises from 3 ° C to 5 ° C due to the adsorption pulse. From the adsorption dryers 3 or 6, dry compressed air is then fed to a pre-smoothing exchanger 1 where it is heated to 37 ° C with humid air. Dry air from the pre-cooling exchanger with outlet pipe 11 leads to consumption. At the time of adsorption of water vapor in one adsorption dryer 5 or 6, the other adsorption dryer S or 6 is regenerated. The adsorption charge, most often silica gel, is regenerated by air at a temperature of 150 ° C. Hot air is supplied through the regeneration line 13, which heats the charge of the regenerated adsorption dryer while being saturated with desorbed water vapor and exiting the exhaust line 12 into the atmosphere. After the adsorption bed is heated to 120 ° C, the bed is cooled with cold regeneration air to 5 ^° C.

Způsob odstraňování vlhkosti z plynu podle vynálezu a zařízení k provádění tohoto způsobu lze s výhodou použít i tam, kde se rosný bod +2 °C a část plynu na rosný bod —20 °C až —60 °C. V tomto případě se výrazně projeví snížení nákladů na sušení.The method of dehumidifying the gas of the invention and the apparatus for carrying out the method can also be advantageously used where the dew point is +2 ° C and a portion of the gas is at a dew point of -20 ° C to -60 ° C. In this case, the drying costs will be significantly reduced.

Claims

Subject

Process for removing moisture from a gas, in which the gas is cooled by an external cold source and then dried by adsorption, characterized in that the moist gas is first precooled with an already adsorbed-dried gas before cooling by the external cold source.

2. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, comprising a gas cooler outside the interconnecting pipeline and a precooling exchanger, characterized in that the precooling exchanger (11) is arranged in the inlet duct (7) of the wet gas upstream of the gas cooler (2). the dried gas outlet (10) from the adsorption dryers (5, 6) is connected via a pre-cooling exchanger (1) to the dried gas outlet pipe (11).

the biggest source of cold, adsorption dryers,