CN209060826U - 一种压缩空气干燥、纯化装置 - Google Patents
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Abstract
为解决现有的吸附式干燥设备无法满足高品质电池生产要求的技术问题，本实用新型提供了一种压缩空气干燥、纯化装置，包括由干燥塔A和干燥塔B构成的干燥器，干燥塔A和干燥塔B中均装有去除水和二氧化碳的吸附剂；通过特定的管路和阀门设计，使干燥塔A和干燥塔B可以切换工作，其中一个干燥塔用于吸附纯化，另一个干燥塔用于吸附剂再生，且通过阀门切换能够实现干气加热、干气吹冷以及闭式循环吹冷，从而可长时间持续输出常压露点‑72℃～(‑78)℃、二氧化碳含量小于5ppm的成品气，满足高品质电池生产用气要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种压缩空气干燥、纯化装置。
背景技术
锂电池在生产过程中需要用到洁净的，水分及二氧化碳均达标的产品气，该产品气中的水和二氧化碳含量直接影响着锂电池的续航能力。现有的电池生产企业仅对生产环境的水分做了限制，而忽视了二氧化碳对电池性能的影响，现有的压缩空气后处理分为空分及常规的吸附式干燥，由于空分投资费用高，故大多选择常规的吸附式干燥设备；现有的干燥器设计主要是考虑水分的去除，只在切换初期能够去除二氧化碳，且维持时间短，但现在的高品质电池生产线需要持续输出水分(露点<-70℃)及二氧化碳(<5ppm)均达标的成品气，故现有干燥设备无法满足高品质电池的生产要求。
实用新型内容
为解决现有的吸附式干燥设备无法满足高品质电池生产要求的技术问题，本实用新型提供了一种压缩空气干燥、纯化装置。
本实用新型的技术解决方案为：
一种压缩空气干燥、纯化装置，其特殊之处在于：包括由干燥塔A和干燥塔B构成的干燥器，干燥塔A和干燥塔B中均装有去除水和二氧化碳的吸附剂；干燥器的上、下端口分别与上管系及下管系连通，上管系由并联的第四阀门、第八阀门和并联的第三阀门、第七阀门并联构成，下管系由并联的第一阀门、第五阀门和并联的第二阀门、第六阀门并联构成；
第一阀门、第五阀门之间设置有第五连接管，第五连接管上依次设置有前置过滤器、气液分离器和前置水冷器，前置水冷器的入口端为整个装置的进气口；
第一阀门、第二阀门之间设置有第七连接管，第七连接管上设置有第十二阀门；
第二阀门、第六阀门之间设置有第六连接管，第六连接管上安装有第十四阀门；
第六阀门、第五阀门之间设置有第八连接管，第八连接管上安装有第十三阀门；
第三阀门、第七阀门之间设置有第二连接管，第二连接管的另一端分成两条支路：其中第一支路上依次设置有第十八阀门和第一表冷器，第二支路上依次设置有加热器、第十七阀门和风机；第一支路和第二支路的另一端汇聚于第九连接管；第九连接管上设置有第十六阀门；
加热器和第十七阀门之间设置有第三连接管，第三连接管通过第二十阀门与第一连接管连通；第三连接管上还设置有与其连通的第十连接管，且第十连接管位于第二十阀门与加热器之间；第十连接管上设置有第二十一阀门；第十七阀门与风机之间设置有第四连接管，第四连接管上依次设置有第二表冷器和第十五阀门，第四连接管的另一端与第六连接管相连通；
第四阀门、第八阀门之间设置有第一连接管，第一连接管上依次设置有后置过滤器的出口端为整个装置的出气口；
第一连接管还通过第十九阀门与第二连接管连通；
气液分离器、前置过滤器和后置过滤器上分别连接有第九阀门、第十阀门和第二十二阀门。
进一步地，还包括用于去除液态油的前置精密过滤器和用于去除吸附剂粉尘的后置精密过滤器；沿气流方向，所述前置精密过滤器设置在所述前置过滤器的后端，后置精密过滤器设置在所述后置过滤器的后端；所述后置精密过滤器的出口端为整个装置的出气口；前置精密过滤器和后置精密过滤器上分别设置有第十一阀门和第二十三阀门。前置精密过滤器是指精度小于1毫克/立方米的过滤器；后置精密过滤器是指过滤精度小于为0.1微米的过滤器。
本实用新型的有益效果：
1、利用本实用新型的装置对压缩空气进行处理，可长时间持续输出常压露点-72℃～(-78)℃、二氧化碳含量小于5ppm的成品气，能满足高品质电池生产用气要求。
2.本实用新型的装置可以实现在干气加热前进行大气加热，减少了投资和运行成本。
3.本实用新型的装置在工作时可利用塔内和管道内已有的干气进行闭式循环吹冷，进一步降低了运行费用，可在仅消耗少量成品气的条件下满足成品气的指标。
4.本实用新型的装置可实现在干气加热和闭式循环吹冷之间增加干气吹冷环节，通过干气洗涤吸附剂，进一步提高了成品气的指标。
附图说明
图1是本实用新型实施例空气脱水、脱二氧化碳装置的原理示意图。
附图标记说明：
1-前置水冷却器，2-气液分离器，3-前置过滤器，4-前置精密过滤器，5-后置精密过滤器，6-后置过滤器，7-加热器，8-第一表冷器，9-第二表冷器，10-干燥器，11-上管系，12-下管系，13-风机，14-进气口，15-出气口；
16-第一连接管，17-第二连接管，171-第一支路，172-第二支路，18-第三连接管，19-第四连接管，20-第五连接管，21-第六连接管，22-第七连接管，23-第八连接管，24-第九连接管，25-第十连接管；A1-第一阀门，A2-第二阀门，A3-第三阀门，A4-第四阀门，B1-第五阀门，B2-第六阀门，B3-第七阀门，B4-第八阀门，F1-第九阀门，F2-第十阀门，F3-第十一阀门，F4-第十二阀门，F5-第十三阀门，F6-第十四阀门，F7-第十五阀门，F8-第十六阀门，F9-第十七阀门，F10-第十八阀门，F11-第十九阀门，F12-第二十阀门，F13-第二十一阀门，F14-第二十二阀门，F15-第二十三阀门。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，本实用新型实施例提供的压缩空气干燥、纯化装置，包括由干燥塔A和干燥塔B构成的干燥器10，干燥器10的上、下端口分别与上管系11及下管系12连通，上管系11由并联的第四阀门A4、第八阀门B4和并联的第三阀门A3、第七阀门B3并联构成，下管系12由并联的第一阀门A1、第五阀门B1和并联的第二阀门A2、第六阀门B2并联构成；
第一阀门A1、第五阀门B1之间设置有第五连接管20，第五连接管20上依次设置有前置精密过滤器4、前置过滤器3、气液分离器2和前置水冷器1，前置水冷器1的入口端为整个装置的进气口14；
第一阀门A1、A2之间设置有第七连接管22，第七连接管22上设置有第十二阀门F4；
第二阀门A2、第六阀门B2之间设置有第六连接管21，第六连接管21上安装有第十四阀门F6；
阀门第六阀门B2、第五阀门B1之间设置有第八连接管23，第八连接管23上安装有第十三阀门F5(图1中F5右边管道上安装有消音器)；
第三阀门A3、第七阀门B3之间设置有第二连接管17，第二连接管17的另一端分成两条支路：其中第一支路171上依次设置有第十八阀门F10和第一表冷器8，第二支路172上依次设置有加热器7、第十七阀门F9和风机13；第一支路171和第二支路172的另一端汇聚于第九连接管24；第九连接管24上设置有第十六阀门F8(图1中F8左边管道上安装有消音器)；
加热器7和第十七阀门F9之间设置有第三连接管18，第三连接管18通过第二十阀门F12与第一连接管16连通；第三连接管18上还设置有与其连通的第十连接管25，且第十连接管25位于第二十阀门F12与加热器7之间；第十连接管25上设置有第二十一阀门F13；第十七阀门F9与风机13之间设置有第四连接管19，第四连接管19上依次设置有第二表冷器9和第十五阀门F7，第四连接管19的另一端与第六连接管21相连通；
第四阀门A4、第八阀门B4之间设置有第一连接管16，第一连接管16上依次设置有后置过滤器6、后置精密过滤器5，后置精密过滤器5的出口端为整个装置的出气口15；
第一连接管16还通过第十九阀门F11与第二连接管17连通；
气液分离器2、前置过滤器3、前置精密过滤器4、后置精密过滤器5和后置过滤器6上分别连接有第九阀门F1、第十阀门F2、第十一阀门F3、第二十三阀门F15和第二十二阀门F14。阀门F1、F2、F3为排污阀，可以排除进气夹带的固体颗粒，液态水及液态油；阀门F14及F15为手动排污阀，可以排除吸附剂粉化的粉尘，延长滤芯寿命。
以下结合图1，说明上述压缩空气干燥、纯化装置的工作过程：
干燥塔A进行吸附纯化工作时干燥塔B进行吸附剂再生；干燥塔B再生结束，两个干燥塔通过阀门进行切换；切换后，干燥塔B进行吸附纯化工作，干燥塔A进行吸附剂再生；如此循环。具体为：
1】干燥塔A吸附纯化、干燥塔B再生：
1.1】吸附纯化：
来自空压机的常温饱和湿空气(原料气)经前置水冷却器1、气液分离器2、前置过滤器3和前置精密过滤器4，去除原料气中的固体颗粒、液态水及液态油后，经第一阀门A1进入吸附塔A，吸附塔A内装有去除水分及二氧化碳气体的吸附剂，脱出水和二氧化碳后，经第四阀门A4、后置过滤器6及后置精密过滤器5去除气体中夹带的吸附剂粉尘后，输出油、水、尘、二氧化碳均达标的洁净空气。
1.2】再生：
1.2.1】卸压：
先通过第十三阀门F5将干燥塔B在上个吸附纯化阶段的压力卸至低压后，再打开阀门第六阀门B2、第七阀门B3、第十四阀门F6将加热器7、干燥塔B及相关管道(图1中实心矩形所标注的管道)内压力卸至常压。
1.2.2】大气加热：
打开阀门第六阀门B2、第十四阀门F6、第七阀门B3、第十七阀门F9、第十六阀门F8、风机13及加热器7，风机13吸入大气，经加热器7加热后，热气进入干燥塔B对塔内的吸附剂进行加热解析，加热后的气体携带吸附剂中的水分及二氧化碳经过阀门第六阀门B2、第十四阀门F6排至大气，当再生出口温度达到80-120摄氏度时，关闭风机13及第十七阀门F9；
1.2.3】干气加热：
由于风机13吸大气加热后吸附剂残余含水量不能达到残余含水量指标的要求，故需要取部分干气对吸附剂进行二次加热，以达到满足吸附剂吸附阶段设定时间内持续输出合格的气体，二次加热阶段流程为：打开第二十阀门F12，取部分成品气(干气)进入加热器7(亦可通过第二十一阀门F13外接指标合格的干气进入加热器7)，加热器7继续工作，将干气加热至140-160摄氏度后经第七阀门B3进入干燥塔B继续对吸附剂进行加热解析，加热后的气体携带吸附剂中残余的水分经第六阀门B2、第十四阀门F6排至大气；
1.2.4】干气吹冷：
二次加热结束后，关闭加热器7，持续输入干气，利用加热器7表面及干燥塔B内吸附剂储存的能量继续对吸附剂进行解析，边降温边解析，利用干气吹冷至少10分钟后，关闭第二十阀门F12(当通过第二十一阀门F13外接指标合格的干气时，关闭第二十一阀门F13)，干气吹冷结束。
1.2.5】闭式循环吹冷：
由于成品气成本太高，故不宜采用全程干气吹冷，闭式循环吹冷可大幅度降低吹冷过程中的能耗，流程为：关闭第十六阀门F8，第十四阀门F6，打开第十五阀门F7、第十八阀门F10、启动风机13，由风机13提供动力源，将干燥塔B及相关管道(如图1中实心圆所标注的管道)内的气体进行闭式循环吹冷，由于风机13在提压的过程中会产生压缩热，故在风机13出口增加第二表冷器9，采用循环水或冷冻水(由于塔体温度越低，切换后成品气的干燥、纯化指标越好，故最好采用冷冻水)，对气体降温后经阀门第六阀门B2进入干燥塔B，气体携带干燥塔B内吸附剂的残余热量经第七阀门B3、第十八阀门F10进入第一表冷器8，采用循环水或冷冻水(由于冷冻水成本高，风机入口也不需要太低的温度，故此处最好采用循环水)对气体降温后，降温后气体又进入风机13、第二表冷器9和干燥塔B，以此循环对干燥塔B进行降温，热量交由循环水及冷冻水带出系统。第二十阀门F12是减压阀，是考虑在吹冷过程中，由于热胀冷缩的因素，系统内的压力会进一步下降，不利于风机13的运行及吹冷速度，估增加第二十阀门F12，在再生系统压力降至第二十阀门F12设定值后，第二十阀门F12自动补气。
1.3】均压
吹冷结束后由于干燥塔B内不带压，为避免切换时的冲击，需在切换前对干燥塔B进行均压，流程为：关闭第六阀门B2、第十八阀门F10，打开第二十阀门F12，取部分干气由加热器7、第七阀门B3进入干燥塔B对干燥塔B进行冲压至与干燥塔A压力平衡后，关闭第二十阀门F12、第七阀门B3，停止均压，设备进入待机阶段，等待切换。
2】进行工作状态切换，切换后干燥塔B吸附、干燥塔A再生：
干燥塔A与干燥塔B之间的工作状态切换通过阀门实现，干燥塔A内的吸附剂进行再生的同时干燥塔B内的吸附剂进行吸附，其原理与步骤1】相同。
Claims (2)
1.一种压缩空气干燥、纯化装置，其特征在于：包括由干燥塔A和干燥塔B构成的干燥器(10)；干燥塔A和干燥塔B中均装有去除水和二氧化碳的吸附剂；干燥器(10)的上、下端口分别与上管系(11)及下管系(12)连通，上管系(11)由并联的第四阀门(A4)、第八阀门(B4)和并联的第三阀门(A3)、第七阀门(B3)并联构成，下管系(12)由并联的第一阀门(A1)、第五阀门(B1)和并联的第二阀门(A2)、第六阀门(B2)并联构成；
第一阀门(A1)、第五阀门(B1)之间设置有第五连接管(20)，第五连接管(20)上依次设置有前置过滤器(3)、气液分离器(2)和前置水冷器(1)，前置水冷器(1)的入口端为整个装置的进气口(14)；
第一阀门(A1)、第二阀门(A2)之间设置有第七连接管(22)，第七连接管(22)上设置有第十二阀门(F4)；
第二阀门(A2)、第六阀门(B2)之间设置有第六连接管(21)，第六连接管(21)上安装有第十四阀门(F6)；
第六阀门(B2)、第五阀门(B1)之间设置有第八连接管(23)，第八连接管(23)上安装有第十三阀门(F5)；
第三阀门(A3)、第七阀门(B3)之间设置有第二连接管(17)，第二连接管(17)的另一端分成两条支路：其中第一支路(171)上依次设置有第十八阀门(F10)和第一表冷器(8)，第二支路(172)上依次设置有加热器(7)、第十七阀门(F9)和风机(13)；第一支路(171)和第二支路(172)的另一端汇聚于第九连接管(24)；第九连接管(24)上设置有第十六阀门(F8)；
加热器(7)和第十七阀门(F9)之间设置有第三连接管(18)，第三连接管(18)通过第二十阀门(F12)与第一连接管(16)连通；第三连接管(18)上还设置有与其连通的第十连接管(25)，且第十连接管(25)位于第二十阀门(F12)与加热器(7)之间；第十连接管(25)上设置有第二十一阀门(F13)；第十七阀门(F9)与风机(13)之间设置有第四连接管(19)，第四连接管(19) 上依次设置有第二表冷器(9)和第十五阀门(F7)，第四连接管(19)的另一端与第六连接管(21)相连通；
第四阀门(A4)、第八阀门(B4)之间设置有第一连接管(16)，第一连接管(16)上依次设置有后置过滤器(6)的出口端为整个装置的出气口(15)；
第一连接管(16)还通过第十九阀门(F11)与第二连接管(17)连通；
气液分离器(2)、前置过滤器(3)和后置过滤器(6)上分别连接有第九阀门(F1)、第十阀门(F2)和第二十二阀门(F14)。
2.根据权利要求1所述的压缩空气干燥、纯化装置，其特征在于：还包括用于去除液态油的前置精密过滤器(4)和后置精密过滤器(5)；沿气流方向，所述前置精密过滤器(4)设置在所述前置过滤器(3)的后端，后置精密过滤器(5)设置在所述后置过滤器(6)的后端；所述后置精密过滤器(5)的出口端为整个装置的出气口(15)；前置精密过滤器(4)和后置精密过滤器(5)上分别设置有第十一阀门(F3)和第二十三阀门(F15)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20190705 Effective date of abandoning: 20231024 |
|
| AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20190705 Effective date of abandoning: 20231024 |
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| AV01 | Patent right actively abandoned | ||
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