一种气体干燥设备的制作方法

1.本发明涉及化工技术领域，特别是一种气体干燥设备。


背景技术：

2.随着科技技术的发展，在很多领域中，比如半导体器件和集成电路生产、有色金属冶炼和加工、精密合金的生产都需要使用高纯度气体，而这些气体在制备过程中往往会掺杂着一定比例的水气。以氢气为例，目前工业上各种制氢方法所制得的氢气纯度都不能满足要求。使用水电解制氢方法所制得的氢气纯度为99.8％，因此这种氢气(被称之为粗氢)需要经过纯化处理后才能使用，电解制得的氢气含水量约为4g/m3，而氢气露点是衡量一定压力下氢气含水量的重要参考数据，氢气露点降至到
‑
50℃以下，便可以满足大部分领域高纯度氢气的需求，虽然现有技术中有一些可以对气体进行干燥的设备，但是都使用繁琐，流程复杂。更重要的是在干燥大量气体时，还需要中断反应，让干燥装置进行还原反应，以使干燥介质再次具备吸附水分的能力，进而实现继续干燥的目的，这样显然生产效率就会大幅下降。
3.本领域技术人员正在寻找一种气体干燥设备，有助于解决现有技术中的干燥装置在干燥过程中，需要进行中断反应进行还原反应，使干燥装置再次具备吸附水分的能力，导致生产效率低下的技术问题。


技术实现要素：

4.有鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明实施例提供了一种气体干燥设备，通过两个干燥装置交替使用，将干燥和还原反应的工序在同一时间同时处理，有助于解决现有技术中的干燥装置在干燥过程中，需要进行中断反应进行还原反应，使干燥装置再次具备吸附水分的能力，导致生产效率低下的技术问题。
5.本发明实施例提供了一种气体干燥设备，包括第一干燥装置和第二干燥装置，以及排气装置；
6.所述第二干燥装置与所述第一干燥装置连接，且通过气流分配装置连接气源，以使所述气源输送的气体按预定方式分配至第一干燥装置或第二干燥装置中进行干燥，其中，所述第一干燥装置和所述第二干燥装置能够通过预置的加热装置实现自身的加热再生和自然冷却过程；
7.所述排气装置分别与所述第一干燥装置和所述第二干燥装置连接，以实现排出干燥后的气体。
8.在一实施例中，通过所述气流分配装置分配气体至所述第一干燥装置中进行干燥，气体同时进入所述第二干燥装置通过所述加热装置的开启进行加热再生；
9.当加热再生过程完毕后所述加热装置关闭，同时所述气流分配装置阻断气体进入所述第二干燥装置进行自然冷却；
10.通过所述气流分配装置分配气体至所述第二干燥装置中进行干燥时，气体同时进
入所述第一干燥装置通过所述加热装置的开启进行加热再生；
11.当加热再生过程完毕后所述加热装置关闭，同时所述气流分配装置阻断气体进入所述第一干燥装置进行自然冷却。
12.在一实施例中，所述气体干燥设备还包括冷凝装置；
13.所述冷凝装置分别与所述第一干燥装置和所述第二干燥装置连接，冷凝装置用于冷却所述第一干燥装置和所述第二干燥装置的高温气体并排出冷凝水。
14.在一实施例中，所述气流分配装置包括第一三通阀和第二三通阀；
15.所述第一三通阀分别与所述气源和所述冷凝装置连接；
16.所述第二三通阀与所述第一三通阀连接，所述第二三通阀分别与所述第一干燥装置和所述第二干燥装置连接。
17.在一实施例中，所述第二三通阀通过第一管路与所述第一干燥装置连接，且所述第二三通阀通过第二管路与所述第二干燥装置连接。
18.在一实施例中，所述排气装置包括第三三通阀；
19.所述第三三通阀分别与所述第一管路和所述第二管路连接，所述第三三通阀连接气体排出口，所述气体排出口用于排出干燥后的气体。
20.在一实施例中，所述冷凝装置包括第一冷却器和第二冷却器，以及积水器；
21.所述第一冷却器通过第三管路＝与所述第一干燥装置连接，所述第一三通阀＝与所述第三管路连接；
22.所述第二冷却器通过第四管路与所述第二干燥装置连接；
23.所述积水器分别与所述第一冷却器和所述第二冷却器连接。
24.在一实施例中，所述积水器具有直通阀。
25.在一实施例中，所述第一干燥装置和所述第二干燥装置具有分子筛床层。
26.在一实施例中，所述分子筛床层上铺设有分子筛。
27.与现有技术相比，本发明实施例提供的一种气体干燥设备，采用两个干燥装置交替吸附工作，实现在同一时间段同时完成吸附和还原反应，使吸附水分不再中断，大幅提高生产效率。
附图说明
28.图1为本发明一实施例中气体干燥设备的结构示意图；
29.图2为本发明另一实施例中气体干燥设备的结构示意图。
30.附图标记：
31.第一干燥装置1
32.第二干燥装置2
33.气流分配装置3
34.第一三通阀31
35.第二三通阀32
36.气源4
37.加热装置5
38.排气装置6
39.第三三通阀61
40.气体排出口611
41.冷凝装置7
42.第一冷却器71
43.第二冷却器72
44.积水器73
45.直通阀74
46.第一管路8
47.第二管路9
48.第三管路10
具体实施方式
49.为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。
50.此处参考附图描述本技术的各种方案以及特征。
51.通过下面参照附图对给定为非限制性实例的实施例的优选形式的描述，本技术的这些和其它特性将会变得显而易见。
52.还应当理解，尽管已经参照一些具体实例对本技术进行了描述，但本领域技术人员能够确定地实现本技术的很多其它等效形式，它们具有如权利要求所述的特征并因此都位于借此所限定的保护范围内。
53.当结合附图时，鉴于以下详细说明，本技术的上述和其它方面、特征和优势将变得更为显而易见。
54.此后参照附图描述本技术的具体实施例；然而，应当理解，所申请的实施例仅仅是本技术的实例，其可采用多种方式实施。熟知和/或重复的功能和结构并未详细描述以根据用户的历史的操作，判明真实的意图，避免不必要或多余的细节使得本技术模糊不清。因此，本文所申请的具体的结构性和功能性细节并非意在限定，而是仅仅作为权利要求的基础和代表性基础用于教导本领域技术人员以实质上任意合适的详细结构多样地使用本技术。
55.本说明书可使用词组“在一种实施例中”、“在另一个实施例中”、“在又一实施例中”或“在其它实施例中”，其均可指代根据本技术的相同或不同实施例中的一个或多个。
56.以氢气为例，在现有技术中已经具有对氢气进行干燥的装置，比如通过加热再生和自然冷却过程后，可以对氢气中的水汽进行吸附，但是这种装置由于作用时间有限，再经过一段时间的处理后，需要停下来等待干燥装置的吸附物质进行加热再生和自然冷却，然后再次投入使用，但是这种方式效率低，程序复杂，对设备的控制也非常复杂。
57.图1为本发明一实施例中气体干燥设备的结构示意图。如图1所示，在一实施例中，本技术提供了一种气体干燥设备，所述气体干燥设备包括第一干燥装置1和第二干燥装置2，第二干燥装置2与第一干燥装置1连接，且通过气流分配装置3连接气源4，以使气源4输送的气体按预定方式分配至第一干燥装置1或第二干燥装置2中进行干燥，其中，第一干燥装置1和第二干燥装置2能够通过预置的加热装置5实现自身的加热再生和自然冷却过程；
58.排气装置6分别与第一干燥装置1和第二干燥装置2连接，以实现排出干燥后的气体。
59.在本实施例中提供了一种气体干燥设备的具体结构，第一干燥装置1和第二干燥装置2分别都可以实现对气体进行干燥，而且可以通过加热装置5实现加热再生和自然冷却的工艺过程，这种干燥装置是一种现有的工艺流程，对于第一干燥装置1或者第二干燥装置2而言，每个干燥装置都具有干燥流程和加热再生，以及自然冷却的工艺流程，这些流程都是通过干燥介质完成的，干燥介质吸附水分达到极限后，再通过外部的加热装置5使干燥介质再次变成可以吸附水分的介质，也就是说当干燥介质的温度达到了联锁值后，再生完成，加热装置5此时停止加热，之后干燥介质便进入自然冷却过程，经过约20小时的自然冷却，干燥介质便冷却至常温。以下基于上述结构，对本实施例的应用方法进行阐述，气流分配装置3将来自于气源4的气体分配至第一干燥装置1中，此时第一干燥装置1的干燥介质处于可以直接进行吸水的状态，但干燥介质将气体中的水气吸附到饱和值后，可以将气体通过排气装置6排出所述气体干燥设备，但第一干燥装置1中的干燥介质处于吸水饱和状态后，气流分配装置3会将气源4分配的气体分配至第二干燥装置2，并阻断对第一干燥装置1的供气，此时加热装置5开始对第一干燥装置1中干燥介质进行加热，然后当第一干燥装置1中的干燥介质达到联锁值后，加热装置5停止对第一干燥装置1的加热，第一干燥装置1中的干燥介质开始进入自然冷却过程，同时第二干燥装置2中的气体正在处于吸水状态，当第一干燥装置1中的干燥介质自然冷却过程完成后，干燥介质便再次具备了吸附水分的能力，此时第二干燥装置2中的干燥介质处于吸水饱和的状态，其干燥后的气体同样可以通过排气装置6排出，气流分配装置3将气源4的气体分配至第一干燥装置1中，且阻断第二干燥装置2的供气，然后对第二干燥装置2中的干燥介质通过加热装置5进行加热再生和自然冷却，如此往复上述过程，便可以实现循环进行第一干燥装置1和第二干燥装置2的交替使用，不再需要中断反应，操作人员不需要对干燥装置根据不同的流程阶段进行复杂的操作，本实施例中的所述气体干燥设备完全可以自动化的进行交替转化，有助于解决现有技术中干燥气体时流程复杂，设备使用繁琐的技术问题。
60.另外，需要指出的是，为了使干燥工艺更加流畅，自动化程度更高，确保第一干燥装置1中干燥介质所用的吸附水分时间和第二干燥装置2中干燥介质完成加热再生和自然冷却过程的时间基本一致，可以根据干燥介质的量进行测算，这是本领域技术人员可以实现的。干燥介质是否已经达到吸水饱和，以及是否达到联锁值、自然冷却是否完成都可以通过对应的检测装置进行判断，这些都是本领域技术人员可以轻易实现的。加热再生过程中可能还应当接入再生气，可以通过外部或者内部的气体实现，后文还会进行详细说明，在此都不再赘述了。
61.在一实施例中，通过所述气流分配装置3分配气体至所述第一干燥装置1中进行干燥，气体同时进入第二干燥装置2通过加热装置5的开启进行加热再生；
62.当加热再生过程完毕后加热装置5关闭，同时气流分配装置3阻断气体进入第二干燥装置2进行自然冷却；
63.通过气流分配装置3分配气体至第二干燥装置2中进行干燥时，气体同时进入第一干燥装置1通过加热装置5的开启进行加热再生；
64.当加热再生过程完毕后加热装置5关闭，同时气流分配装置3阻断气体进入第一干
燥装置1进行自然冷却。
65.图2为本发明另一实施例中气体干燥设备的结构示意图。如图2所示，在本实施例中提供了一种气体干燥设备的控制方式，以使气体干燥设备的第一干燥装置1和第二干燥装置2交替使用。
66.在一实施例中，所述气体干燥设备还包括冷凝装置7；
67.冷凝装置7分别与第一干燥装置1和第二干燥装置2连接，冷凝装置7用于冷却第一干燥装置1和第二干燥装置2的高温气体并排出冷凝水。
68.在本实施例中提供了一种具有冷凝装置7的气体干燥设备。正如前文所述，本实施例引入了再生气的应用，当干燥介质发生加热再生时，其内部的水分如何排出呢？排出水分的方式有很多，在本实施例中使用再生气的方式排出水分，利用本身第一干燥装置1和第二干燥装置2中的部分气体作为再生气，在加热再生过程时，干燥介质中水会反到再生气中，此时由于加热的缘故，所以可以得到含水量比较高的再生气，然后这部分再生气进入冷凝装置7中，经过冷凝装置7冷凝后排出气体干燥设备。
69.在一实施例中，气流分配装置3包括第一三通阀31和第二三通阀32；
70.第一三通阀31分别与气源4和冷凝装置7连接；
71.第二三通阀32与第一三通阀31连接，第二三通阀32分别与第一干燥装置1和第二干燥装置2连接。
72.在本实施例中提供了一种气流分配装置3的具体结构。通过第一三通阀31和第二三通阀32可以自由控制气体对第一干燥装置1和第二干燥装置2的分配，优选地，第一三通阀31和第二三通阀32采用球阀。
73.在一实施例中，第二三通阀32通过第一管路8与第一干燥装置1连接，且第二三通阀32通过第二管路9与第二干燥装置2连接。
74.在本实施例中提供了一种通过第一管路8和第二管路9连接三通阀和第一干燥装置1，以及第二干燥装置2的具体结构。
75.在一实施例中，排气装置6包括第三三通阀61；
76.排气装置6分别与第一管路8和第二管路9连接，第三三通阀61连接气体排出口611，气体排出口611用于排出干燥后的气体。
77.本实施例中提供了一种排气装置6的具体结构，通过第三三通阀61的设置，可以将处理好的气体从气体排出口611排出。
78.在一实施例中，冷凝装置7包括第一冷却器71和第二冷却器72，以及积水器73；
79.第一冷却器71通过第三管路10与第一干燥装置1连接，第一三通阀31与第三管路10连接；
80.第二冷却器72通过第四管路11与第二干燥装置2连接；
81.积水器73分别与第一冷却器71和第二冷却器72连接。
82.在本实施例中进一步提供了冷凝装置7的具体结构。以下基于本实施例的结构对再生气的运转方式进行进一步详细说明，并以氢气的干燥为例，需要指出的是氢气的干燥只是为了更好的说明本实施例，并非是对本实施例中具体限定。
83.第一三通阀31连接气源4，未进行干燥的氢气从气源4供应进第一三通阀31，此时，氢气直接通入第二三通阀32，第二三通阀32先导通第一管路8，氢气流经第一管路8进入第
一干燥装置1，第一干燥装置1中此时处于再生过程中，将此时的氢气作为再生气，第一干燥装置1中的干燥介质受到加热装置5的加热，再生气携带干燥介质中逐渐解吸出来的水分进入第一冷却器71，经过冷却后进入积水器73，因为氢气此时的温度被第一冷却器71降低，所以氢气会凝结出水并通过积水器73排出，氢气再次进入第二冷凝器72被再次冷却为可以进行干燥的氢气，氢气之后进入第二干燥装置2，此时第二干燥装置2中的干燥介质处于可以对氢气进行干燥的状态，氢气在其中完成干燥过程后通过第二管路9进入排气装置6中的第三三通阀61，最终通过第三三通阀61的气体排出口611排出，流出的氢气即为含水量符合要求的干燥氢气。
84.上述过程中，第一干燥装置1中的干燥介质经过再生后关闭加热装置5，随后将第一三通阀31换向，氢气直接进入第一冷却器71，再经过积水器73，以及第二冷却器72，最后进入第二干燥装置2实现干燥，触发第一三通阀31换向的条件，即第一干燥装置1上部温度达到联锁值，则关闭加热装置5。氢气还是通过第二管路9从第二干燥装置2流入第三三通阀61，最终通过气体排出口61排出设备，即得到含水量符合要求的干燥氢气。
85.至此，第一干燥装置1的干燥装置完成了加热再生和自然冷却的过程，同时第二干燥装置2一直对氢气进行干燥，并排出含水量符合要求的干燥氢气，自然冷却的过程大概需要20个小时。第二干燥装置2在第一干燥装置1完成自然冷却过程后，干燥介质也处于吸附水分饱和的状态了。
86.此后，第一干燥装置1和第二干燥装置2互换功能，将第一三通阀31再次换向，气源4的氢气再次流入第二三通阀32，第二三通阀32换向使氢气通过第二管路9进入第二干燥装置2，打开加热装置5给第二干燥装置2进行加热，第二干燥装置2中的干燥介质开始进入加热再生过程，此时注入的氢气变为再生气，在第二干燥装置2中携带干燥介质中的水分，再先后进入第二冷却器72和积水器73，以及第一冷却器71，氢气中的水分以液态水的形式被积水器73排出，最后流入到第一干燥装置1中，此时第一干燥装置1中的干燥介质自然冷却完毕，对流入的氢气此时可以进行干燥处理，氢气干燥后通过第一管路8流入第三三通阀61，进而通过气体排出口611排出所述气体干燥设备，即含水量符合要求的干燥氢气。
87.待第二干燥装置2中的干燥介质加热再生过程完成后，第二干燥装置2上部温度达到联锁值后，关闭加热装置5，最后第二干燥装置2中的干燥介质进入自然冷却状态。第一三通阀31换向，氢气直接进入第一干燥装置1中进行干燥，然后经过排气装置6排出。经过20个小时，第二干燥装置2中的干燥介质自然冷却完毕，可以进行下次吸附，以上一个大循环完毕，上述过程中不难发现，两个干燥装置的工序如下表：
[0088][0089]
其中，在z1到z4是四个工艺流程时间段，以上过程可全部采用自动化控制完成，不在需要中断对干燥装置进行加热再生或者自然冷却，操作人员不需要对干燥装置根据不同的流程阶段进行复杂的操作，有助于解决现有技术中干燥气体时流程复杂，设备使用繁琐的技术问题。
[0090]
在一实施例中，积水器73具有直通阀74。
[0091]
在本实施例中提供了一种具有直通阀74的积水器73结构，直通阀74用于控制排出冷却水。
[0092]
在一实施例中，第一干燥装置1和第二干燥装置2具有分子筛床层。
[0093]
在本实施例中提供了一种第一干燥装置1和第二干燥装置2具有分子筛床层的具体结构，可以更有效地加速上述过程。
[0094]
在一实施例中，所述分子筛床层上铺设有分子筛。
[0095]
在本实施例中提供了一种具体的干燥介质，即在所述分子筛床上铺设分子筛。
[0096]
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。