冷干机与吸干机组合应用及改进

化工过程中常常需要洁净、低含水率的仪用或工艺用压缩空气。压缩空气后处理设备，主要包括冷冻式干燥机、无热或微热再生吸干机、过滤器、缓冲罐、油水分离器、高效除油器和气液分离器等。通过后处理工序，达到去除压缩空气中的水（包括水雾、水蒸汽、凝结水）、油（油污、油蒸汽）和各种固态物质（尘埃、金属屑、铁锈等）的目的

冷冻式干燥机按照冷冻除湿原理，而无热或微热再生干燥器按照变压吸附原理，对压缩空气进行干燥除湿。通常，压缩空气的压力以 0.7-0.8Mpa居多，冷冻式干燥机受冷冻除湿原理的限制，其成品空气常压下的露点只能达到-22℃左右。无热、微热再生吸附式干燥机则是利用干燥剂本身的特有的微孔，根据毛细作用吸附空气中的水分子，同时根据卸压脱附和吸附余热升温作用来脱去所吸附的水分。通常干燥气常压下的露点达到-40℃。操作压力0.7-0.8Mpa；某些厂家利用吸附剂AL2O3 和分子筛混装，可达到更高要求的成品气露点

现状和问题

某厂原空气后处理干燥装置如图1 所示。设计条件为：出口压力 0.8Mpa，露点-22℃（常压下）。根据使用要求的变化，工厂对空气后处理干燥装置的工艺参数作了相应调整，末端主冷器采用-22摄氏度冷冻盐水用来降低工艺空气温度，变更后工艺流程如图 1 所示。

（图1 调整后的空气后处理干燥装置）

流程变更后，发现运行过程中空气冷却器经常发生冰堵现象，需要定期采用加热方法，对空气冷却器进行活化处理。活化处理后，却又有大量水带入用户工艺空气系统，影响产品质量。

2.1原因分析

以水分含量以冷干机出口为取样点1，微热再生干燥器出口为取样点2，进行水分含量跟踪分析，结果见表1。

从表1结果可知，微热再生干燥器出口（取样点2）压缩空气中的水分质量分数在80*（10的-6次方）-180*（10的-6次方）波动，根据饱和空气在压力下的露点分压关系，对应大气压力下的露点在:-38~-45℃之间波动。而从压力露点与常压露点的换算可得，在0.7-0.8Mpa, 下-22℃露点对应的大气露点为-45℃，由此判断空气中的水份在冷却器内壁上形成二次结露，造成空气冷却器冰堵。

从冷干机出口（取样点 $）压缩空气中的水分在900*（10的-6次方）-1300*（10的-6次方）之间波动，对应大气压力下的露点温度在-21~-24℃之间波动，冷干机除湿能力基本达到要求。

通过以上分析，可以判断问题出在微热再生吸附式干燥机。

吸附温度跟踪：

对微热再生吸附式干燥机再生时的排气温度进行了跟踪分析发现，每次再生结束，吸附筒只有上部 1/5筒壁发热，再生排气出口温度在 $B;!B >之间（见表 !）。由此确认微热再生吸附式干燥机能力没有完全发挥，吸附筒干燥剂再生不完全。

3、改进措施

 根据以上分析，在现有装置的基础上主要采取了以下改进措施。

 （1）加强冷冻式干燥机排水的检测，防止排水口冰堵造成冷干机分离出来的水带入吸附式干燥器；

 （2）将微热再生吸附式干燥机再生气孔板由∮10放大到∮20，适当提高再生气气量；

 （3）将微热再生吸附式干燥机切换时间由90min改成180min，电加热时间由 45min延长至90min，满足Al2O3 和分子筛再生所需的不同温度。到再生末期，再生塔出口温度达到80℃，如表3所示。

效果

改进措施实施后，经6个月跟踪检测，如表4从取样点2压缩空气中的水分质量分数检测数据均＜50*（10的-6次方），对应的大气压力下的露点均＜-50℃。

经过半年（从夏季到冬季）的运行状况看，压缩空气中水分控制稳定，达到主装置生产工艺要求。主装置空气冷却器未发现冰堵，产品质量水分高的问题得到解决。

4、结束语

微热再生吸附式干燥机的主要问题是加热温度的随意性，因为微热再生吸附式干燥机和无热再生吸附式干燥机相似，用本身的低压干燥空气作再生气，因此，在很大的温度范围内甚至不对吸附剂加热都可以按“变压吸附”原理得到活性再生。其区别在于加热温度高时，脱附耗气量小。加热温度低时，脱附耗气就高。这种随意性使得耗气指标难以统一，因而在具体操作上难以准确把握吸附剂的再生程度，往往会在某种假象下，使再生气耗气量偏少，造成吸附剂再生不全。解决这个问题的最好办法是在理论研究的基础上，尽快制订有关国家标准或行业标准。

单独使用冷冻式或吸附式干燥器难以得到露点-50℃以下的干燥空气，必须串联使用方能实现；增大再生气量可以降低成品气的露点；延长吸附剂的加热再生时间，使吸附剂再生完全，尽量发挥再生效果，从而降低成品气的露点；要想稳定得到露点-50℃以下的干燥空气，必须将冷干机和微热再生吸干机（或无热再生吸干机）串联使用；微热再生吸干机再生塔内填料应采用Al2O3加分子筛混装。

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