本發(fā)明涉及用于處理壓縮氣體的吸附裝置，更具體地，提供有可用于干燥壓縮氣體，例如壓縮空氣的吸附試劑的吸附裝置。

背景技術(shù)：

呈用于壓縮氣體的干燥裝置形式的吸附裝置已經(jīng)是已知的，其中這些干燥裝置包括容器，在所述容器中放置干燥試劑或干燥劑。有關(guān)的容器提供有用于供應(yīng)待干燥的壓縮氣體的入口和用于除去經(jīng)干燥的氣體的出口。

有關(guān)的干燥試劑通常以可再生的干燥試劑形式，或換言之以在達(dá)到一定飽和程度之后可再生的干燥試劑形式實(shí)現(xiàn)。當(dāng)干燥試劑從待干燥的氣體中提取水分時(shí)確實(shí)是這樣，該干燥試劑將會(huì)逐漸被吸附的水分飽和。因此，在將所述干燥試劑用于干燥壓縮氣體一段時(shí)間之后，普遍的是再生該干燥試劑，例如通過(guò)使其暴露于再生氣流，所述再生氣流從所述干燥試劑中提取水分。這樣的再生氣流可以由例如其相對(duì)濕度足夠低，使得能實(shí)現(xiàn)干燥試劑再生的熱氣體和/或經(jīng)干燥的氣體的級(jí)分組成。

在用于壓縮氣體的干燥裝置的一些實(shí)施方案中，使用兩個(gè)或更多個(gè)干燥試劑的容器。在采用兩個(gè)容器的情況下，干燥裝置的該原理也被稱為雙塔干燥器。在這種類型的干燥裝置中，可以使壓縮氣體，例如源自壓縮機(jī)的壓縮氣體穿過(guò)例如前述容器的第一個(gè)，其中在穿過(guò)下游冷卻器和冷凝物分離器(它們可以或者可以不形成有關(guān)的下游冷卻器的一部分)之后，它將被有關(guān)的容器中的干燥試劑干燥。該容器因此充當(dāng)干燥容器。

與此同時(shí)，可以引導(dǎo)再生氣流通過(guò)第二個(gè)前述容器，從而在所述第二個(gè)容器中通過(guò)從該干燥試劑中提取水分而再生所述干燥試劑。這可以通過(guò)使用已經(jīng)干燥的氣體，例如從干燥容器下游流出的已經(jīng)干燥的氣體和/或通過(guò)供應(yīng)已經(jīng)加熱的氣流來(lái)完成，所述加熱例如通過(guò)在壓縮過(guò)程中回收在壓縮機(jī)中產(chǎn)生的熱而進(jìn)行。在該后一情況下，它被稱為“壓縮熱”或HOC干燥器。

當(dāng)干燥容器中的干燥試劑已達(dá)到一定的飽和程度時(shí)，可以調(diào)換通過(guò)第一和第二容器的氣流，使得在第一容器中的干燥試劑現(xiàn)在將會(huì)通過(guò)再生氣流再生，同時(shí)第二容器將會(huì)承擔(dān)干燥容器的作用。以該方式，兩個(gè)或更多個(gè)容器將作為干燥壓力容器和再生壓力容器交替運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)干燥工藝的連續(xù)性。采用多個(gè)容器的這樣的干燥裝置的實(shí)例例如描述于US 2003/023,941，US 4,783,432，US 6,375,722，EP 1,776,171和WO 2006/050,582中。

用于這樣的具有多個(gè)容器的干燥裝置中的干燥試劑經(jīng)常由硅膠、活性氧化鋁或分子篩材料或其組合的顆粒組成。已知活性氧化鋁通過(guò)熱脫水或活化氫氧化鋁Al(OH)₃來(lái)生產(chǎn)，而分子篩由合成沸石(結(jié)晶硅鋁酸鹽)組成。

包括顆粒形式的干燥試劑的這種類型的干燥裝置的限制在于通過(guò)容器的氣體速率必須受到限制，從而抵抗相對(duì)于彼此移動(dòng)或甚至流化的顆粒。確實(shí)，由于在所述顆粒之間會(huì)發(fā)生顆粒處于運(yùn)動(dòng)摩擦的狀況，這又導(dǎo)致粉塵形成和降低的干燥能力。這樣的粉塵形成的其它原因例如是壓力變化和/或熱沖擊。此外，橫跨雙塔干燥器的壓降相對(duì)高，并且干燥劑顆粒具有相當(dāng)高的熱質(zhì)量。

對(duì)于壓縮氣體而言，備選的干燥裝置是已知的，其中將干燥試劑放置在轉(zhuǎn)鼓中，同時(shí)干燥區(qū)和再生區(qū)在該容器中延伸。在這樣的干燥裝置的運(yùn)行過(guò)程中，將通過(guò)為此提供驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使干燥轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)，使得在該干燥轉(zhuǎn)鼓中的干燥試劑將會(huì)交替地被帶動(dòng)通過(guò)干燥區(qū)和再生區(qū)。待干燥的壓縮氣體將會(huì)被引導(dǎo)通過(guò)所述干燥區(qū)，同時(shí)將再生氣流引導(dǎo)通過(guò)再生區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)同時(shí)在干燥區(qū)中干燥壓縮氣體和在再生區(qū)中再生干燥試劑。

提供有旋轉(zhuǎn)干燥轉(zhuǎn)鼓的這樣的干燥裝置的實(shí)例例如描述于WO 00/033,943，WO 00/074,819，WO 01/078,872，WO 01/087,463，WO 02/038,251，WO 2007/079533，WO 2005/070,518，WO 2006/012,711，GB 1,226,348，GB 1,349,732，GB 1,426,292，US 3,490,201，US 5,385,603和US 8,349,054中。

用于干燥壓縮氣體的已知干燥裝置中的干燥試劑或干燥劑例如由硅膠、分子篩、活性氧化鋁或其組合組成。已知的是，可以將干燥試劑固定在載體，例如卷起的玻璃纖維或陶瓷纖維的波紋結(jié)構(gòu)上，例如以在容器中形成蜂窩結(jié)構(gòu)，例如如US 5,683,532中所描述。

在實(shí)踐中，證明采用用于干燥壓縮氣體的已知干燥裝置，在某些條件下，如在干燥試劑的再生不足及其過(guò)飽和情況下，干燥試劑經(jīng)歷復(fù)雜的分解過(guò)程，所述分解過(guò)程在一些情況下可以最終導(dǎo)致干燥裝置失效，例如在硅膠在滾筒(rotor)內(nèi)作為干燥試劑的情況下，因?yàn)樗龉枘z的粘結(jié)功能下降，這導(dǎo)致支持性玻璃纖維基體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度損失，且還由于硅膠結(jié)構(gòu)的水解和分解，硅膠的吸附功能下降。

因此，在高濕度和高溫的激烈條件下，硅膠滾筒的吸附行為和吸附能力在滾筒的使用壽命期間將顯著變化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供改進(jìn)的吸附裝置，所述吸附裝置提供有用于處理壓縮氣體的吸附試劑，其中該吸附裝置提供與常規(guī)的已知吸附裝置相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)缺點(diǎn)的解決方案。

為此，本發(fā)明涉及用于處理壓縮氣體的吸附裝置，其中所述吸附裝置包括外殼，所述外殼具有用于待處理氣體的氣體入口和用于經(jīng)處理氣體的出口，和其中所述吸附裝置還包括在所述外殼中提供的吸附試劑，所述吸附試劑包括：

-整塊狀支持結(jié)構(gòu)；

-在所述支持結(jié)構(gòu)上提供的經(jīng)燒結(jié)的涂層，所述經(jīng)燒結(jié)的涂層包括吸附劑。

根據(jù)本發(fā)明的吸附裝置的優(yōu)點(diǎn)在于在用于處理壓縮氣體的吸附裝置中的使用過(guò)程中，不存在顆粒相對(duì)于彼此移動(dòng)或甚至流化吸附試劑的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)闆](méi)有使用松散的吸附試劑顆粒。結(jié)果防止了粉塵形成，同時(shí)相對(duì)高流速的待干燥的壓縮氣體穿過(guò)干燥裝置是可能的。

另外，可以將干燥試劑在使用過(guò)程中以任何空間取向，例如垂直、傾斜或甚至水平固定在干燥裝置中，而這在采用顆粒狀的常規(guī)干燥試劑的情況下是不可能的，因?yàn)樗绞褂眠@樣的顆粒干燥試劑可能導(dǎo)致顆粒重排并且形成內(nèi)部泄露路徑和因此降低干燥器性能。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選特征，前述整塊狀支持結(jié)構(gòu)包括一種或多種以下材料：陶瓷材料、金屬箔、纖維結(jié)構(gòu)和聚合物。采用含有堇青石的陶瓷結(jié)構(gòu)獲得了尤其良好的結(jié)果。

優(yōu)選地，前述吸附劑含有一種或多種以下材料：沸石、硅膠、活性氧化鋁、活性炭、金屬有機(jī)框架、碳分子篩(CMS)、經(jīng)浸漬的吸附劑和混雜物(hybrid)。特別優(yōu)選親水性沸石載體。通過(guò)使用其中硅/鋁之比為2至3的X型八面沸石，獲得良好結(jié)果。

附圖說(shuō)明

為了更好地顯示本發(fā)明特征的意圖，參考附圖在沒(méi)有任何限制特性的情況下，下文借助實(shí)施例描述用于處理壓縮氣體的根據(jù)本發(fā)明的吸附裝置的若干優(yōu)選實(shí)施方式，所述附圖示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的吸附裝置。附圖1示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的吸附裝置。

具體實(shí)施方式

如附圖中所示的吸附裝置1包括外殼2，所述外殼2具有用于待處理的壓縮氣體的入口3并且具有用于經(jīng)處理氣體的出口4。

在所述外殼2中，所述吸附裝置包括吸附試劑5，所述吸附試劑5包括整塊狀支持結(jié)構(gòu)6和在所述支持結(jié)構(gòu)6上提供的經(jīng)燒結(jié)的涂層7，所述經(jīng)燒結(jié)的涂層7包括吸附劑。

根據(jù)優(yōu)選、但非必須的本發(fā)明的特征，所述整塊狀支持結(jié)構(gòu)6由含有堇青石的陶瓷結(jié)構(gòu)，例如Corning的組成。

或者，根據(jù)本發(fā)明，所述支持結(jié)構(gòu)也可以由另一材料制成，例如：

-其它陶瓷材料，如莫來(lái)石，γ-氧化鋁或α-氧化鋁或碳化硅(SiC)；

-金屬箔；

-纖維結(jié)構(gòu)，例如基于玻璃纖維、陶瓷纖維或其它纖維，或不同類型纖維的混合物的纖維結(jié)構(gòu)；或

-聚合物。

毋庸置疑，前述列舉不是窮舉，且不排除使用其它材料。

根據(jù)本發(fā)明，也并不排除整塊狀支持結(jié)構(gòu)由兩種或更多種前述和/或其它材料的組合制成。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選特征，由其制造支持結(jié)構(gòu)的材料優(yōu)選包含200至1200CPSI(孔/平方英寸)和更優(yōu)選350至450CPSI。

支持結(jié)構(gòu)的壁厚優(yōu)選為2至11密耳(毫英寸)，和更優(yōu)選3至9密耳，和甚至更優(yōu)選5至7.5密耳。在最優(yōu)選的實(shí)施方案中，壁厚為6至7密耳，優(yōu)選約6.5密耳。

支持結(jié)構(gòu)的壁的孔隙率優(yōu)選大于5％，和更優(yōu)選大于10％，和甚至更好地大于20％。

所形成的孔優(yōu)選具有正方形形狀，但可存在其它形狀，如三角形、正弦、圓形、六邊形和類似形狀。

所述涂層的吸附劑可以包括以下材料之一：

-沸石，優(yōu)選親水性沸石，但疏水沸石也是可能的–該沸石可以是例如X型八面沸石，例如Tosoh的Zeolum F9，或者X和A型沸石的混合物；

-硅膠；

-活性氧化鋁；

-活性炭；

-金屬-有機(jī)框架；

-碳分子篩(CMS)；

-經(jīng)浸漬的吸附劑；和

-混雜(hybrid)的吸附劑。

上述列舉不是窮舉，并且根據(jù)本發(fā)明，其它材料也是可能的。吸附劑的選擇取決于待處理的氣體必須經(jīng)歷什么處理，例如干燥或選擇性除去其它分子，如氧氣或二氧化碳，例如當(dāng)在氮?dú)獍l(fā)生器或類似裝置中使用吸附機(jī)構(gòu)時(shí)，其中待處理的氣體可以例如是壓縮空氣。

吸附劑的粒度分布優(yōu)選使得D₅₀小于10μm和更優(yōu)選小于4μm。

絕不將本發(fā)明以任何方式限制到作為實(shí)施例描述和在附圖中顯示的實(shí)施方案，而是可以以許多形狀和形式，實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的吸附裝置，而不脫離本發(fā)明的范圍。