一种制备极干燥气体的工艺方法 【技术领域】
本发明涉及一种制备极干燥气体的工艺方法，应用本发明可以制备露点达到-70～-90℃(含水量小于1ppmv)的干燥气体。
背景技术
目前使用分子筛干燥气体的方法有：变压吸附法、变温吸附法等。变压吸附法干燥气体时需要排放大量再生用气，对于珍贵稀有气体和易燃易爆有毒有害气体不适用。本发明属于变温吸附法，通常的变温吸附法干燥气体的工艺流程(见图1)有两台干燥塔，使用部分产品气作为再生气，再生气通过放空口3被放空，虽然被放空的再生气量少于变压吸附法，但对于珍贵稀有气体和易燃易爆有毒有害气体仍然不适用。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种无需放空再生气且能制备极干燥气体的工艺方法。
本发明的目的是这样实现的：一种制备极干燥气体的工艺方法，其特征在于：采用三套相同结构的干燥塔装置，三套干燥塔装置呈中心对称状态；其具体结构为：干燥塔上与IV阀和III阀中点连通，下连通气水分离器，气水分离器下连通冷却器，冷却器连通I阀和II阀中点，气水分离器底部装有排放阀；
三套干燥塔装置下部连接关系为：三个I阀连通后接原料气进口；
三套干燥塔装置上部连接关系为：三个III阀连通后接分流阀，分流阀与产品气出口接通；三个IV阀分别接通产品气出口；
极干燥气体的制备流程为：原料气经进口进入第一套装置I阀后进入冷却器，冷却后进入气水分离器，分离除去凝结水，凝结水由排放阀排出，然后进入干燥塔进行干燥，此时称干燥塔处于“工作状态”，干燥后的气体经III阀由分流阀分流出一部分作为产品气送出，其余作为再生气，再进入第二套装置的III阀逆流进入干燥塔，干燥塔中的电加热元件将气体、分子筛和干燥塔金属壳加热，使分子筛受热放出水分，热地再生气将水分带出干燥塔，此时称干燥塔处于“再生状态”，经气水分离器进入冷却器冷却降温，经II阀后进入第三套装置的II阀再进入冷却器充分冷却降温，再生气降温后所含水分凝结成液态水，进入气水分离器，分离出的凝结水由排放阀排出，然后进入干燥塔，将再生气进行干燥，此时称干燥塔处于“干燥再生气状态”，干燥后的再生气经IV阀与由分流阀分流出的产品气汇合后由出口送出；
上述过程时段第一套装置干燥塔处于“工作状态”，第二套装置干燥塔处于“再生状态”，第三套装置干燥塔处于“干燥再生气状态”；下一个过程时段则第二套装置干燥塔处于“工作状态”，第三套装置干燥塔处于“再生状态”，第一套装置干燥塔处于“干燥再生气状态”；在第三个过程时段则第三套装置干燥塔处于“工作状态”，第一套装置干燥塔处于“再生状态”，第二套装置干燥塔处于“干燥再生气状态”；依次反复循环。
本发明的目的还可以用下述方法实现：用三个底部三通阀分别取代每套装置下部两个二通阀I阀和II阀，用三个上部三通阀分别取代每套装置上部的两个二通阀IV阀和III阀。
本发明具有如下优点：
1)本工艺流程设计的三个干燥塔是完全中心对称，可根据时间控制，轮流处于“工作状态”、“再生状态”、“干燥再生气状态”，气体被循环干燥，从而具备既使用极干燥的产品气作为再生分子筛的气体，又不会放空再生气的优点，因而非常适合珍贵稀有气体和易燃易爆有毒有害气体的干燥处理。
2)由于本发明具有的再生气不放空的优点，因此使整个系统的压力可以保持平衡稳定，阀门两侧的压力差很小，大大减少了阀门在开启和关闭时的磨损，因此非常适用于在中压和高压(1.6-20Mpa)下对气体进行干燥。
3)由于本发明具有的再生气不放空的优点和循环干燥的特点，因此即使阀门有部分内漏，也不会影响产品气的干燥度和产量，从而减少了设备维修量。
4)本工艺流程设计了分流阀F，可控制再生气的量，既能够充分再生干燥塔中的分子筛，又节约了能源，减少了电耗。分流阀F也可以由适当的节流孔板替代。
【附图说明】
图1现有技术干燥气体的工艺流图
图2本发明制备极干燥气体的典型工艺流程图
图3本发明使用三通阀时的工艺流程图
【具体实施方式】
本发明的原理是利用分子筛(分子筛种类有：3A、4A、5A、10x、13x等通用型)可以吸附水分的原理，对气体中所含有的饱和或不饱和水分进行吸附消除。利用分子筛在高温下可以释放出水分的特点，对其加热脱水(术语称为：再生)并通入一定量气体(称为：再生气)，将水分带出，经冷却器、气水分离器，将水排出。分子筛再生是否彻底，决定了产品气所能达到的露点(含水量)，而再生进气中的含水量会严重影响分子筛再生是否彻底。当使用含水量很低的产品气作为再生气体时，分子筛再生会很彻底，可以使产品气体露点达到-70～-90℃(含水量小于1ppmv)的极干燥状态。并且无需放空再生用气。
本发明涉及的特定气体有：氢气(氘、氚)、氧气、氮气、一氧化碳气体、二氧化碳气体、甲烷、氦气、氩气和氯气等。
本发明使用的专用设备和工艺流程设计为：采用三套相同结构的干燥塔装置，三套干燥塔装置呈中心对称状态；其具体结构为：干燥塔4，4′，4″上与IV阀9，9′，9″和III阀10，10′，10″中点连通，下连通气水分离器5，5′，5″，气水分离器下连通冷却器6，6′，6″，冷却器连通I阀7，7′，7″和II阀8，8′，8″中点，气水分离器底部装有排放阀12，12′，12″；
三套干燥塔装置下部连接关系为：三个I阀7，7′，7″连通后按原料气进口1；
三套干燥塔装置上部连接关系为：三个III阀10，10′，10″连通后接分流阀11，分流阀11与产品气出口2接通；三个IV阀9，9′，9″分别接通产品气出口2；
极干燥气体的制备流程为：原料气经进口1进入第一套装置I阀7后进入冷却器6，冷却后进入气水分离器5，分离除去凝结水，凝结水由排放阀12排出，然后进入干燥塔4进行干燥，此时称干燥塔4处于“工作状态”，干燥后的气体经III阀10由分流阀11分流出一部分作为产品气送出，其余作为再生气，再进入第二套装置的III阀10′逆流进入干燥塔4′，干燥塔中的电加热元件将气体、分子筛和干燥塔金属壳加热，使分子筛受热放出水分，热的再生气将水分带出干燥塔，此时称干燥塔4′处于“再生状态”，经气水分离器5′进入冷却器6′冷却降温，经II阀8′后进入第三套装置的II阀8″再进入冷却器6″充分冷却降温，再生气降温后所含水分凝结成液态水，进入气水分离器5″，分离出的凝结水由排放阀12″排出，然后进入干燥塔4″，将再生气进行干燥，此时称干燥塔4″处于“干燥再生气状态”，干燥后的再生气经IV阀9″与由分流阀11分流出的产品气汇合后由出口2送出；
上述过程时段第一套装置干燥塔4处于“工作状态”，第二套装置干燥塔4′处于“再生状态”，第三套装置干燥塔4″处于“干燥再生气状态”；下一个过程时段则第二套装置干燥塔4′处于“工作状态”，第三套装置干燥塔4″处于“再生状态”，第一套装置干燥塔4处于“干燥再生气状态”；在第三个过程时段则第三套装置干燥塔4″处于“工作状态”，第一套装置干燥塔4处于“再生状态”，第二套装置干燥塔4′处于“干燥再生气状态”；依次反复循环。
用三个底部三通阀13，13′，13″可分别取代每套装置下部两个二通阀I阀7，7′，7″和II阀8，8′，8″，用三个上部三通阀14，14′，14″可分别取代每套装置上部的两个二通阀IV阀9，9′，9″和III阀10，10′，10″。