吸附式压缩空气干燥器运行研究

吸附式压缩空气干燥器运行研究

章涛

杭州日盛净化设备有限公司浙江省杭州市310023

摘要：文章针对目前比较常用的吸附式压缩空气干燥器的原理进行介绍，从其运行和维护等层面上分析吸附剂的选择和维护，以及进气温度对干燥器运行以及解吸过程的影响，以供参考。

关键词：压缩机；吸附式压缩空气干燥器；吸附剂；进气温度

1引言

在空气压缩机中需要通过压缩空气干燥器的设置来对空气中的水分进行降低，确保下游用气装置的正常生产运行。这也是针对空气压缩机来说将压缩空气中的含水量作为重要指标的原因。针对空气压缩机压缩空气含水量参数的标定，通常采用露点也就是露点温度来表示。主要的表示方法就是当露点温度，也就是将不饱和空气等湿度冷却到饱和状态时的温度比较高时就代表压缩空气中的含水量也比较高。目前工业领域中针对空气压缩机压缩空气进行干燥的主要方法有化学法、吸附法和冷冻法、压力除湿法等方法，本文所介绍的吸附法也是目前最为常用的方法。而所用的双塔吸附式压缩空气干燥器也主要分为无热再生、成品气加热再生、鼓风加热再生和压缩热再生型四种。

2压缩空气干燥器的工作原理

针对双塔吸附式压缩空气干燥器中来说，两个干燥塔当其中一个进行吸附时，另一个则在再生。不同类型的双塔吸附式压缩空气干燥器吸附原理相同，属于物理吸附，吸附剂和压缩空气内的水蒸气是通过范德华力相互吸引发现吸附现象，各干燥器的不同之处在于再生方式。无热再生干燥器直接采用成品气降压再生，变压吸附（PSA）原理进行工作。加热再生干燥器采用成品气降压加热后再生，加热再生完成后，再用成品气冷吹并再生。鼓风加热干燥器先用鼓风机吸入的环境空气加热后对吸附剂进行再生，冷却方式分成品气冷吹和鼓风加循环冷却器冷吹。压缩热再生干器，采用压缩机产出的高温湿压缩空气先对吸附剂进行加热再生，冷却方式分成品气冷吹和湿热压缩空气进行冷吹，省了电加热器的使用，实现了对空压机余热的利用，因此是一种新型、节能、环保的干燥器，主要可用于替换冷干机及-20℃压力露点要求的吸附式干燥器。

3吸附剂的选择与维护

3.1吸附剂的类型

目前工业领域的空压机中比较常用的吸附剂有活性氧化铝、分子筛及防水硅胶。如图一吸附剂的吸附能力随着温度上升而下降，分子筛在高温的情况下仍要较强吸附能力。再生温度方面，分子筛>活性氧化铝>防水硅胶，在吸附量方面，防水硅胶>活性氧化铝>分子筛，价格方面，防水硅胶>分子筛>活性氧化铝。无热再生相对其它吸干机，动吸附量小，根据吸附剂的特性，宜选用分子筛作为吸附材料，底部设置瓷球，避免液态水直接接触分子筛，造成分子筛破裂粉化。成品气加热再生和鼓风加热再生干燥器宜采有活性氧化铝加分子筛混床或硅胶，活性氧化铝在压缩空气高湿度时吸附量大，可以保证干燥塔吸附时间足够，分子筛在压缩空气低湿时，吸附能力强，能保证干燥器出口的压缩空气露点。在成品气加热再生和鼓风加热再生干燥器中选用硅胶，再生温度达到150℃或更低即可再生完全，虽然成本上上升比较多，但是由于胶硅的再生温度低，与活性氧化铝加分子筛混床对比，加热再生能耗低20%左右，相应的冷吹阶段能耗也可降低20%。离心机配套用的压缩热再生干燥器，由于再生气含湿量高，再生温度只能达到100~140左右，宜选用硅胶。无油螺杆配套用的压缩热干燥器再生温度可达到180~220℃左右，可选用活性氧化铝及硅胶，但由于再生气含湿量太大，切忌选用分子筛。

图一

3.2吸附剂的填充量及空塔流速

在吸附式干燥器对压缩空气中的水分进行吸附时是从下到上逐步进行吸附的，吸附剂填充量和空塔流速会对吸附效果产生直接影响。首先需要确保吸附剂具有足够的填充量来确保吸附剂与空气有效的接触时间及单塔最长吸附时间，确保吸附效果。同时又要控制空塔流速，保证吸附剂与压缩空气接触充分，避免隧道效应。空塔流速不宜过高，一方面会增加空气阻力，别一方面，过高的流速会让塔内吸附剂颗粒间产生摩擦，进而出现粉化。不同压力下允许的最高空塔流速如下图二。

图二

3.3吸附剂的寿命

活性氧化铝等吸附剂都具有一定的寿命，也就是随着其不断进行吸附以及再生而降低其使用性能。这主要是由于在吸附剂不断进行吸附和再生的过程中会受到挤压、磨损以及粉化等现象，这就会对吸附剂表面的微孔结构造成破坏。而且在再生过程中还会导致其表面出现积碳问题，且随着温度升高此问题会不断加剧，此问题会导致吸附剂表面的微孔被堵塞。这就需要按照出口露点的数值来判断是否要对吸附剂进行更换。

4再生气及冷吹气品质对加热型干燥器再生过程的影响分析

4.1加热阶段的影响

在对干燥器进行解吸的过程中，首先需要对其进行加热，其主要的操作就是将高温空气送入干燥塔中，对其中的吸附剂进行加热再生，加热再就需要进入下一个流程。当吸附塔的结构以及吸附剂品种确定好后，加热型干燥器所能达到的露点与再生温度、再生气露点温度、以及干燥器出口处温度（干燥器进口温度加吸附热温度）有关。图三为此四种参数相互之间的关系。图中红线为某类吸附剂在鼓风加热再生干燥器中四种参数间的关系，当干燥器出口温度达到52℃，再生气露点温度30℃时，加热再生温度需达到170℃以上时，干燥器出口压力露点才能达到-40℃，当再生气露点温度升高时，再生温度必须提高，干燥器出口压力露点才能达到继续达到-40℃。

图三

4.2冷吹阶段的影响

冷吹阶段冷吹时间越长，整个床层的温度越低，两个吸附塔切换时，露点波动（露点温度高于设计额定露点温度）的时间越长，但相对的能耗越高。冷吹主要分三种形式，第一种是成品气冷吹，第二种采用鼓风机加循环冷却器冷吹，第三种是湿空气冷吹。采用成品气冷吹效果最好，在冷吹的同时还有进一步再生的效果，但相对来说能耗最高。鼓风机加循环冷却器方式次之，湿空气冷吹无能源消耗，但冷吹效果越差，冷吹床层温度很低时还会出吸附现象，影响再生效果。

5结语

经过本文的分析，在目前的空压机中所用的吸附式干燥器中，在对其吸附剂进行选择时应根据干燥器机型及能耗要求，灵活选择吸附剂，让其投资成本和运行维护成本达到一个平衡。同时还要合理选择吸附剂的填充量及空塔流速来权衡其吸附效果以及投资和运行成本。在分析再生气及冷吹气品质对加热型干燥器再生以及工作过程的影响之后，需要在应用中注意做好进气温度的控制以及相应干燥器的调节工作，确保其可靠运行。

参考文献：

[1]王新花.吸附式压缩空气干燥器运行分析[J].化工机械,2015,42(6).

[2]练桂香.压缩空气干燥器的吸附剂选用[J].广东化工,2016,43(2).