生物制藥車間壓縮空氣干燥機選型探討-

GMP生產車間對壓縮空氣的需求不僅僅局限于量的滿足，對其品質也提出了較高的要求。但空氣經壓縮機壓縮后成為飽和濕空氣，會產生很多凝結水，大量水分不僅使管道銹蝕、壓降增加，而且還會導致使用設備故障頻發(fā)、控制系統(tǒng)執(zhí)行機構動作失靈等現(xiàn)象發(fā)生。所以，干燥處理是壓縮空氣投用前的必經環(huán)節(jié)。作為壓縮空氣干燥處理設備，干燥機的結構及干燥方式直接決定著干燥效果、工藝參數(shù)的穩(wěn)定和設備的運行能耗。

目前空氣干燥領域應用最為成熟的干燥技術為吸附式干燥技術，屬于固體除濕法，利用吸附劑有選擇性吸附某些分子的特性，吸附壓縮空氣中的水分，以使壓縮空氣達到干燥的目的。所采用的吸濕劑有硅膠、鋁膠和分子篩。這些物質本身具有大量孔隙，能產生毛細現(xiàn)象，而且材料表面上的水蒸氣分壓力低于周圍空氣中的水蒸氣分壓，在這個分壓力差的作用下，壓縮空氣中的水蒸氣被吸附。吸附了足夠多量水蒸氣的吸濕劑必須進行脫濕處理——即所謂“再生”，材料才能再次獲得吸附活性。吸附式干燥技術主要有雙塔吸附干燥和新興的模塊單元吸附式干燥兩種類型。

目前市場上應用較為廣泛的雙塔吸附式干燥機主要由兩個吸附塔組成。工作的時，一個塔吸附、另一個塔進行再生，利用閥門控制，兩塔循環(huán)交替吸附工作。按再生方法，吸附式干燥器可分為加熱再生式及無熱再生（變壓吸附）兩種基本類型，后者在目前大為流行。吸附式干燥機是發(fā)展較為成熟的壓縮空氣干燥設備，運行中不需要水冷卻，具有價格低廉，維修技術簡單、流程簡潔、工作可靠等特點。

吸附式干燥機的最大局限性似乎在于運行費用較高。這對極大部分不需極端干燥氣源的用戶來說尤其如此，即使以比較節(jié)能的無熱再生式而言，用于再生的干燥空氣量占整個處理氣量的15%左右，直接減少了系統(tǒng)對有效風量的供給。因此在選擇配套空氣壓縮機時，必須留有足夠的排氣量，增加了投資及能源消耗。且吸附式干燥機對吸入空氣的含油量及液態(tài)水分極為敏感，原則上要求同無油潤滑空壓機配套，若使用有油潤滑空壓機，則必須在吸氣前進行完善的前置預處理，以避免油霧、水滴對吸濕劑表面的污染。

此外，吸附式干燥器工作時，雙塔處理頻繁切換狀態(tài)，控制閥件容易疲勞損壞，變壓吸附作用使吸濕劑表面頻頻擠壓摩擦，易產生粉塵脫落，給成品氣造成“二次污染”。

除此之外，雙塔吸附式干燥機還存在以下幾方面的不足： 

1. 根據處理氣體的流量不同，所需要的塔罐體積也不同，因此其制造和安裝不利于產品的標準化管理。

2.吸附塔體積較大，所需填裝的分子篩數(shù)量也多，耗材成本高。壓縮空氣通過時容易產生氣流短路現(xiàn)象，分子篩的利用率低，干燥效果差，所需要的再生耗氣量也比較大，造成了生產成本高，節(jié)能環(huán)保性差。

3.雙塔式吸干機始終只有一個塔罐在工作，故其出口壓縮空氣含水量極為不穩(wěn)定（露點不穩(wěn)定）。 

4.雙塔式吸干機體積龐大，一般機型高度在2.5m到4m左右，所需的安裝場所要求高，而且拆裝、運輸?shù)葮O為不便。且耗氣量也非常大， 空壓機頻繁啟動，電能消耗高，使用成本極高。 

5.雙塔式干燥機的吸附塔屬于壓力容器，需每年進行年檢，年檢費用增加了使用成本。 

發(fā)展歷史悠遠和使用經驗成熟，使雙塔吸附式干燥機直到目前在我國還大為流行。但在國外一般除工藝必需以外，盡量選擇用模塊單元式干燥機代替吸附式干燥機。模塊單元吸附式干燥技術有效避免了雙塔吸附干燥技術運行能耗高的缺點，因具備高效、節(jié)能、經濟、環(huán)保的技術特點而廣受歡迎。

模塊單元吸附式干燥機的主要特點在于其采用了化整為零的分散式吸附單元。 其核心定義為：由多個管道腔體組成的吸附單元，可以根據需要處理量的大小對吸附單元的管道腔體進行增加或者減少來實現(xiàn)對機組容量的調節(jié)，從而實現(xiàn)模塊化。在吸附過程中，由于吸附單元由若干管道腔體組成，相當于若干個小吸附塔在同時進行吸附，使得壓縮空氣露點能夠維持穩(wěn)定。而且這種結構成倍地增加了吸附劑和壓縮空氣接觸的表面積，從而在保證處理效果卻線性增加的同時，減少所需要填充的分子篩量，再生耗氣量大大減少。

基于上述比對，二車間改造項目機電安裝干燥機選用模塊單元吸附式干燥機，實現(xiàn)高效率、低能耗和運行維護費用低等多個方面多重效能的提高，具體包含以下幾個方面的技術優(yōu)化和性能提升： 

1.由鋁合金制造而成，可完全避免腐蝕。 

2.結構精簡、無復雜管路，干燥機前后壓降小。 

3.采用了分散式的吸附單元結構，使得每個吸附腔體體積小于25L，可以增加有效吸附面積、避免隧道效應，同時又不屬于壓力容器范疇，無需年檢。

4.模塊單元式的體積和重量不到雙塔的一半，便于運輸和安裝?？砂惭b在狹窄的空間，空間需求較小，節(jié)省空間。

5.吸附劑用量少，加之精巧的模塊單元式設計可大幅延長吸附劑的更換周期，材料消耗成本低。

6.環(huán)保節(jié)能，再生耗氣量小。所填裝的分子篩不到雙塔干燥機的一半，模塊單元式所使用的再生耗氣量約為雙塔的1/3，運行成本較低，節(jié)能效果好。 

7.模塊單元式干燥機使用可視化控制，友好人機界面，內部采用PLC、真彩觸摸屏控制，便于設備人員進行實時監(jiān)測，操作簡單易懂。 

8.模塊單元式干燥機設計精巧，模塊單元化的設計使得維修簡單方便，維修費用大幅降低。

隨著對節(jié)能環(huán)保要求的提高和科技的進步，新型的模塊單元式干燥機取代傳統(tǒng)的雙塔吸附式干燥機將成為必然趨勢。通過對比雙塔吸附式干燥機和模塊單元式干燥機的經濟性和效能，從實際生產工藝及設備標準化需求角度出發(fā)，綜合考慮設備技術先進性和環(huán)保節(jié)能性以及檢修安裝便利性，二車間改造項目壓縮空氣干燥機選用模塊單元式干燥機，符合工藝、安裝空間及檢修難易程度要求，可在保證設備效能和可靠性、先進性的同時，降低能源損耗和運行成本，從而增加設備運行效益。