PL163787B1

PL163787B1 - Apparatus for pressureless dehumidification of air

Info

Publication number: PL163787B1
Application number: PL28778390A
Authority: PL
Inventors: Ryszard Wasiak; Wojciech Wegrzyn; Jacek Pilarski
Original assignee: Inst Mech Precyz
Priority date: 1990-11-15
Filing date: 1990-11-15
Publication date: 1994-05-31

Abstract

1. A device for pressureless drying of air, consisting of columns with a filling, vacuum-generating device, pipes and valves on column inlets and outlets, characterized in that being a vacuum-generating device, it includes a jet pump or jet pumps (9a, 9b) located (looking in the gas flow direction in the column regeneration procedure) in the device end, whereas before those pumps, a container or containers (8a, 8b) are located, and in those containers, untight mechanical bulkheads (18a, 18b) against gas flow are located.<IMAGE>

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do bezciśnieniowego osuszania powietrza. Za pomocą urządzenia można osuszać powietrze do stopnia wilgotności nasyconej pary wodnej w temperaturze do minus 60°C. Urządzenie działa na zasadzie pochłaniania wilgoci przez sorbent, którym jest odpowiednio spreparowany minerał, na przykład glinokrzemian porowaty. Powietrze o tak małej zawartości H2O jest stosowane w wielu procesach, na przykład przy wytwarzaniu ozonu.The subject of the invention is a device for non-pressurized air drying. The device can dehumidify the air to the degree of humidity of saturated water vapor at a temperature of minus 60 ° C. The device works by absorbing moisture by the sorbent, which is a properly prepared mineral, for example porous aluminosilicate. Air with such a low H 2 O content is used in many processes, for example in the production of ozone.

Znane urządzenie składa się z dwóch pracujących półokresowo kolumn wypełnionych sorbentem i zaopatrzonych w podgrzewacze złoża w procesie regeneracji. Podczas osuszania powietrza w jednej kolumnie, w drugiej prowadzi się regenerację sorbenta. Urządzenia do bezciśnieniowego osuszania zawierają pompy próżniowe usytuowane za kolumną i układy zaworów na wlotach i wylotach z kolumn. Zautomatyzowanie urządzenia wymaga bardzo złożonego systemu zaworów przełączających sterowanych zwykle zewnętrznym sygnałem ciśnieniowym lub elektrycznym.The known device consists of two semi-batch columns filled with sorbent and equipped with bed heaters in the regeneration process. While the air is dried in one column, the sorbent is regenerated in the other. Non-pressurized drying devices include downstream vacuum pumps and valve systems at the inlets and outlets of the columns. Automating the equipment requires a very complex system of switching valves, usually controlled by an external pressure or electrical signal.

Zawory pracujące w urządzeniu zautomatyzowanym nie mogą zmieniać swojej charakterystyki w czasie, np. nie mogą rosnąć opory załączania. W znanych urządzeniach zawory współpracujące na wylotach gazów z kolumn są narażone na działanie pyłów. Zawory na wylotach z kolumn sorpcyjnych przy procesie regeneracji są narażone na jednoczesne oddziaływanie pyłów i pary wodnej w podwyższonej temperaturze. Skumulowanie tych trzech czynników przyspieszających zarówno korozję jak i erozję powoduje konieczność stosowania pomp próżniowych i armatury przełączającej o najwyższym standarcie wykonania. Nawet specjalne konstrukcje i materiały w tych warunkach nie zapewniają wystarczającej niezawodności.Valves operating in an automated device cannot change their characteristics over time, e.g. they cannot increase switching resistance. In the known devices, the valves cooperating at the outlets of gases from the columns are exposed to dust. Valves at the outlets of the sorption columns during the regeneration process are exposed to the simultaneous influence of dust and water vapor at an increased temperature. The accumulation of these three factors accelerating both corrosion and erosion makes it necessary to use vacuum pumps and switching fittings of the highest standard. Even special designs and materials under these conditions do not provide sufficient reliability.

Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji urządzenia pozbawionego powyżej wymienionych wad.The object of the invention is to provide a device structure which does not obviate the above-mentioned drawbacks.

Urządzenie do bezciśnieniowego osuszania powietrza prowadzonego przez adsorpcję pary wodnej na stałym sorbencie, zawierające kolumny z wypełnieniem, aparat do wytwarzania podciśnienia i system przewodów i zaworów na wlotach i wylotach z kolumn według istoty wynalazku charakteryzuje się tym, żejako aparat do wytwarzania podciśnienia zawiera pompę lub pompy strumieniowe usytuowane, licząc w kierunku przepływu gazu w procesie regeneracjiA device for the non-pressure drying of air conducted by the adsorption of water vapor on a solid sorbent, comprising packed columns, an apparatus for generating a negative pressure and a system of pipes and valves at the inlets and outlets of the columns according to the subject matter of the invention, that the apparatus for generating a negative pressure comprises a pump or pumps Streams downstream of the gas flow in the regeneration process

163 787 kolumn, na końcu urządzenia i poprzedzone pojemnikiem lub pojemnikami, wewnątrz których są nieszczelne mechaniczne przegrody przepływu gazu.163,787 columns, at the end of the device, and preceded by a container or receptacles with leaky mechanical gas flow barriers.

Korzystnie jest, aby urządzenie według wynalazku zawierało chłodnicę znajdującą się, licząc w kierunku przepływu gazu w procesie regeneracji kolumn, pomiędzy kolumnami a pojemnikami.Preferably, the device according to the invention comprises a cooler located in the direction of gas flow in the regeneration of the columns between the columns and the containers.

Wskazane jest, aby za pompami strumieniowymi, licząc w kierunku przepływu gazu w procesie regeneracji kolumn, znajdowały się zawory.It is advisable to have valves downstream of the jet pumps downstream of the gas flow in the column regeneration process.

Korzystnie jest, aby na wylocie suchego powietrza znajdował się optyczny wskaźnik wilgotności powietrza.It is preferred that there is an optical air humidity indicator at the dry air outlet.

Wskazane jest, aby na przewodach suchego powietrza przed zaworami znajdowały się zabezpieczenia przeciwpyłowe.It is advisable to install dust protection on the dry air lines in front of the valves.

Dzięki takiej budowie, urządzenie według wynalazku nie zawiera ani pomp próżniowych, ani żadnych zaworów odcinających, które znajdowałyby się bezpośrednio za kolumnami osuszającymi w procesie regeneracji tych kolumn. Brak jest w urządzeniu elementów armatury w miejscach narażonych na skumulowane działanie pyłów i wilgoci w podwyższonej temperaturze ani na działanie pyłów i wilgoci w ogóle. Urządzenie zawiera pompę i potrzebne zawory odcinające, które są niezbędne do sterowania w procesie zautomatyzowanym. Jedynie zawory na przewodach osuszonego powietrza narażone by były na oddziaływanie pyłów, lecz zawartych w powietrzu suchym i o temperaturze pokojowej. Dlatego na przewodacha dpprowadaajccych osuszone powietrze instaluje się przed zaworami filtry, lub inne zabezpieczenia przeciwpyłowe. Ani zawory ani pompa nie wymagają trudno dostępnych materiałów do ich wykonania, ani złożonych konstrukcji dla utrzymania niezawodności.Due to this structure, the device according to the invention does not contain vacuum pumps or any shut-off valves which would be located directly downstream of the drying columns in the regeneration of these columns. There are no fittings in the device in places exposed to accumulated dust and moisture at elevated temperatures, or to dust and moisture in general. The device comprises a pump and the necessary shut-off valves which are necessary for the control of the automated process. Only the valves on the dried air ducts would be exposed to dust, but contained in dry air and at room temperature. Therefore, filters or other anti-dust protection are installed on the conduit for dry air before the valves. Neither the valves nor the pump require hard-to-reach materials for their manufacture, nor complex structures to maintain reliability.

Przedmiot wynalazku jest pokazany w przykładzie wykonania na rysunku.The subject of the invention is shown in the embodiment in the drawing.

Urządzenie do bezciśnieniowego osuszania powietrza zawiera dwie linie technologiczne oznaczone a oraz b o wspólnym przewodzie wylotowym dla osuszonego powietrza, na którym jest zainstalowany optyczny wskaźnik 12 wilgotności powietrza. Obie linie technologiczne współpracują w procesie regeneracji z tą samą chłodnicą 4 i są połączone w dolnej części przewodem 13 suchego powietrza o dwóch zaworach redukujących 5. Każda z linii technologicznych urządzenia zawiera kolumnę 1 wypełnioną sorbentem z ogrzewaczem elektrycznym 2 wewnątrz i z czujnikiem 3 temperatury. Pomiędzy kolumnami znajduje się chłodnica 4 wodna. W górnej części każdej kolumny 1 jest przewód wlotowy 14 powietrza, a na przewodzie zawór 6 elektromagnetyczny. W dolnej części każdej kolumny jest przewód 15 wylotowy i na przewodzie zawór 7 elektromagnetyczny. Od każdego z dwóch przewodów wlotowych 14 odprowadzona jest rura 16 prowadząca do chłodnicy 4. Dół chłodnicy jest połączony rurami 17 z pojemnikami 8. Każdy pojemnik 8 ma wewnątrz przegrodę 18 zmiany kierunku gazu. Z pojemników 8 przewody 19 prowadzą do pomp 9 strumienicowych. Na przewodach wlotowych do strumienie są zawory elektromagnetyczne oznaczone 10, a na wylotach zawory oznaczone 11.The device for non-pressurized air dehumidification includes two process lines marked a and b with a common outlet line for the dried air, on which an optical air humidity indicator 12 is installed. Both technological lines cooperate in the regeneration process with the same cooler 4 and are connected in the lower part by a dry air line 13 with two reducing valves 5. Each technological line of the device includes a column 1 filled with sorbent with an electric heater 2 inside and a temperature sensor 3. There is a water cooler 4 between the columns. At the top of each column 1 is an air inlet conduit 14 and a solenoid valve 6 in the conduit. There is an exhaust conduit at the bottom of each column and a solenoid valve 7 in the conduit. From each of the two inlet conduits 14, a pipe 16 leads to the cooler 4. The bottom of the cooler is connected by pipes 17 to the containers 8. Each container 8 has a gas diverting partition 18 inside. From the containers 8, lines 19 lead to ejector pumps 9. There are solenoid valves labeled 10 on the inlet lines to the streams, and valves labeled 11 on the outlets.

Urządzenie działa następująco. Surowe powietrze o wilgotności losowej przez zawór 6b i rurę 14b jest wprowadzane do kolumny 1b. Zamknięte są zawory 6a, 10b i 11b. Pompa strumienicowa 9b nie pracuje, a zespół ogrzewczy 2b jest wyłączony. Przewodami 16b i 17b nic przepływa żaden gaz. Powietrze przepływa przez kolumnę, pozostawiając parę wodną w masie sorbenta. Osuszone powietrze, w ilości około 90% masy powietrza wprowadzanego do kolumny, odprowadzane jest przewodem 15b przez zawór 7b i wskaźnik wilgotności 12 powietrza suchego. W tym samym czasie kolumna 1a jest regenerowana. Regeneracja polega na usuwaniu wody, którą w cyklu osuszania została zaadsorbowana przez stały pochłaniacz. Około 10% masy strumienia osuszonego powietrza po przepłynięciu przez kolumnę 1b, wyprowadzane jest przewodem 13 przez zawory 5b i 5a i doprowadzane jest do kolumny 1a od dołu. Zawory 7a i 6a są zamknięte. Zawory 10a i 11a na wlocie i wylocie strumienicy linii technologicznej a są otwarte. Pompa strumienicowa 9a wytwarza podciśnienie wystarczające dla szybkiego przepływu mieszaniny powietrza z H2 O przez linię a urządzenia. W czasie regeneracji kolumny włącza się system ogrzewczy 2a. Mieszanina powietrza i zresorbowanej pary wodnej jest prowadzona przewodem 16a do chłodnicy 4, w której skrapla się przeważająca ilość H2 O. Mieszanina powietrza z resztkami pary wodnej i pyłami porywanymi ze złoża sorbenta płynie przewodemThe device works as follows. Raw air with random humidity through valve 6b and pipe 14b is introduced into column 1b. Valves 6a, 10b and 11b are closed. The jet pump 9b is not working and the heating unit 2b is turned off. No gas flows through lines 16b and 17b. Air flows through the column, leaving the water vapor in the mass of the sorbent. The dried air, in an amount of about 90% of the mass of air introduced into the column, is discharged through line 15b through valve 7b and the indicator of dry air humidity 12. At the same time, column 1a is regenerated. Regeneration is the removal of water that has been adsorbed by the solid absorber during the drying cycle. About 10% of the mass of the dried air stream after flowing through column 1b is discharged through line 13 through valves 5b and 5a and fed to column 1a from below. Valves 7a and 6a are closed. Valves 10a and 11a on the inlet and outlet of the process line ejector are open. The ejector pump 9a creates a vacuum sufficient to rapidly flow the air / H 2 O mixture through the device line. During regeneration of the column, the heating system 2a is turned on. The mixture of air and the compressed water vapor is led through the line 16a to the cooler 4, in which most of the H2O condenses. The mixture of air with residual water vapor and dust carried away from the sorbent bed flows through

163 787163 787

17a do pojemnika 8a. Większość pyłów i część skroplonej wody pozostaje w pojemniku po zmianie kierunku na przegrodzie 18a.17a into the container 8a. Most of the dust and some of the condensed water remain in the container after the divider 18a is reversed.

Minimalna ilość wody i pyłów przewodem 19b jest zasysana przez pompę strumieniową 9a i odprowadzana wraz ze strumieniem roboczym przez zawór 11 a.A minimum amount of water and dust through line 19b is sucked in by the jet pump 9a and discharged along with the working stream through valve 11a.

Pyły sorbenta porywane w znacznej ilości ze strumieniem powietrza z kolumn osuszających nie mają praktycznie kontaktu z żadnymi elementami armatury wrażliwej na działanie wilgoci, zapylenie i podwyższonej temperatury.The sorbent dusts entrained in large amounts with the air stream from the drying columns have practically no contact with any elements of the fittings sensitive to moisture, dust and elevated temperature.

powietrzeair

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.Publishing Department of the UP RP. Circulation of 90 copies

Cena 10 000 złPrice: PLN 10,000

Claims

Patent claims

A device for non-pressurized air drying, comprising packed columns, an apparatus for generating a negative pressure and a system of pipes and valves at the inlets and outlets of the columns, characterized in that the apparatus for generating the negative pressure comprises a pump or ejector pumps (9a, 9b) arranged in accordance with in the direction of gas flow in the column regeneration process, at the end of the device and preceded by a container or containers (8a, 8b) inside which there are mechanically leaky gas flow baffles (18a, 18b).

2. The device according to claim The apparatus of claim 1, characterized in that it comprises a cooler (4) located in the gas flow direction in the regeneration of the columns between the columns (1a, 1b) and the containers (8a, 8b).

3. The device according to claim A valve as claimed in claim 1, characterized in that downstream of the ejector pump or pumps (9a, 9b) in the direction of gas flow in the regeneration of the columns there are valves (11a, 11b).

4. The device according to claim The apparatus of claim 1, characterized in that it comprises an optical air humidity indicator (12) at the dry air outlet.

5. The device according to claim 1 The apparatus of claim 1, characterized in that it comprises dust protection on the dry air conduits (15a, 15b) upstream of the valves (7a, 7b).