冷干機與吸干機組合應(yīng)用及改進(jìn)

化工過程中常常需要潔凈、低含水率的儀用或工藝用壓縮空氣。壓縮空氣后處理設(shè)備，主要包括冷凍式干燥機、無熱或微熱再生吸干機、過濾器、緩沖罐、油水分離器、高效除油器和氣液分離器等。通過后處理工序，達(dá)到去除壓縮空氣中的水（包括水霧、水蒸汽、凝結(jié)水）、油（油污、油蒸汽）和各種固態(tài)物質(zhì)（塵埃、金屬屑、鐵銹等）的目的

冷凍式干燥機按照冷凍除濕原理，而無熱或微熱再生干燥器按照變壓吸附原理，對壓縮空氣進(jìn)行干燥除濕。通常，壓縮空氣的壓力以 0.7-0.8Mpa居多，冷凍式干燥機受冷凍除濕原理的限制，其成品空氣常壓下的露點只能達(dá)到-22℃左右。無熱、微熱再生吸附式干燥機則是利用干燥劑本身的特有的微孔，根據(jù)毛細(xì)作用吸附空氣中的水分子，同時根據(jù)卸壓脫附和吸附余熱升溫作用來脫去所吸附的水分。通常干燥氣常壓下的露點達(dá)到-40℃。操作壓力0.7-0.8Mpa；某些廠家利用吸附劑AL2O3 和分子篩混裝，可達(dá)到更高要求的成品氣露點

現(xiàn)狀和問題

某廠原空氣后處理干燥裝置如圖1 所示。設(shè)計條件為：出口壓力 0.8Mpa，露點-22℃（常壓下）。根據(jù)使用要求的變化，工廠對空氣后處理干燥裝置的工藝參數(shù)作了相應(yīng)調(diào)整，末端主冷器采用-22攝氏度冷凍鹽水用來降低工藝空氣溫度，變更后工藝流程如圖 1 所示。

（圖1 調(diào)整后的空氣后處理干燥裝置）

流程變更后，發(fā)現(xiàn)運行過程中空氣冷卻器經(jīng)常發(fā)生冰堵現(xiàn)象，需要定期采用加熱方法，對空氣冷卻器進(jìn)行活化處理?；罨幚砗螅瑓s又有大量水帶入用戶工藝空氣系統(tǒng)，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

2.1原因分析

以水分含量以冷干機出口為取樣點1，微熱再生干燥器出口為取樣點2，進(jìn)行水分含量跟蹤分析，結(jié)果見表1。

從表1結(jié)果可知，微熱再生干燥器出口（取樣點2）壓縮空氣中的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)在80*（10的-6次方）-180*（10的-6次方）波動，根據(jù)飽和空氣在壓力下的露點分壓關(guān)系，對應(yīng)大氣壓力下的露點在:-38~-45℃之間波動。而從壓力露點與常壓露點的換算可得，在0.7-0.8Mpa, 下-22℃露點對應(yīng)的大氣露點為-45℃，由此判斷空氣中的水份在冷卻器內(nèi)壁上形成二次結(jié)露，造成空氣冷卻器冰堵。

從冷干機出口（取樣點 $）壓縮空氣中的水分在900*（10的-6次方）-1300*（10的-6次方）之間波動，對應(yīng)大氣壓力下的露點溫度在-21~-24℃之間波動，冷干機除濕能力基本達(dá)到要求。

通過以上分析，可以判斷問題出在微熱再生吸附式干燥機。

吸附溫度跟蹤：

對微熱再生吸附式干燥機再生時的排氣溫度進(jìn)行了跟蹤分析發(fā)現(xiàn)，每次再生結(jié)束，吸附筒只有上部 1/5筒壁發(fā)熱，再生排氣出口溫度在 $B;!B >之間（見表 !）。由此確認(rèn)微熱再生吸附式干燥機能力沒有完全發(fā)揮，吸附筒干燥劑再生不完全。

3、改進(jìn)措施

 根據(jù)以上分析，在現(xiàn)有裝置的基礎(chǔ)上主要采取了以下改進(jìn)措施。

 （1）加強冷凍式干燥機排水的檢測，防止排水口冰堵造成冷干機分離出來的水帶入吸附式干燥器；

 （2）將微熱再生吸附式干燥機再生氣孔板由∮10放大到∮20，適當(dāng)提高再生氣氣量；

 （3）將微熱再生吸附式干燥機切換時間由90min改成180min，電加熱時間由 45min延長至90min，滿足Al2O3 和分子篩再生所需的不同溫度。到再生末期，再生塔出口溫度達(dá)到80℃，如表3所示。

效果

改進(jìn)措施實施后，經(jīng)6個月跟蹤檢測，如表4從取樣點2壓縮空氣中的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)檢測數(shù)據(jù)均＜50*（10的-6次方），對應(yīng)的大氣壓力下的露點均＜-50℃。

經(jīng)過半年（從夏季到冬季）的運行狀況看，壓縮空氣中水分控制穩(wěn)定，達(dá)到主裝置生產(chǎn)工藝要求。主裝置空氣冷卻器未發(fā)現(xiàn)冰堵，產(chǎn)品質(zhì)量水分高的問題得到解決。

4、結(jié)束語

微熱再生吸附式干燥機的主要問題是加熱溫度的隨意性，因為微熱再生吸附式干燥機和無熱再生吸附式干燥機相似，用本身的低壓干燥空氣作再生氣，因此，在很大的溫度范圍內(nèi)甚至不對吸附劑加熱都可以按“變壓吸附”原理得到活性再生。其區(qū)別在于加熱溫度高時，脫附耗氣量小。加熱溫度低時，脫附耗氣就高。這種隨意性使得耗氣指標(biāo)難以統(tǒng)一，因而在具體操作上難以準(zhǔn)確把握吸附劑的再生程度，往往會在某種假象下，使再生氣耗氣量偏少，造成吸附劑再生不全。解決這個問題的最好辦法是在理論研究的基礎(chǔ)上，盡快制訂有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

單獨使用冷凍式或吸附式干燥器難以得到露點-50℃以下的干燥空氣，必須串聯(lián)使用方能實現(xiàn)；增大再生氣量可以降低成品氣的露點；延長吸附劑的加熱再生時間，使吸附劑再生完全，盡量發(fā)揮再生效果，從而降低成品氣的露點；要想穩(wěn)定得到露點-50℃以下的干燥空氣，必須將冷干機和微熱再生吸干機（或無熱再生吸干機）串聯(lián)使用；微熱再生吸干機再生塔內(nèi)填料應(yīng)采用Al2O3加分子篩混裝。

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