吸附干燥器要义浅谈
一、吸附剂
1.吸附剂所吸附的是压缩空气中的水蒸气,而不是混在空气中的液态水。
2.活性氧化铝与分子筛对水蒸气都具有很大的吸附能力。分子筛在极干燥(露点低于-60℃)环境下对微量水蒸气仍有吸附能力,但它与氧化铝相比有如下缺点:机械强度小、容易破碎,抗水滴性能差,再生能耗高及价格昂贵。
3.吸附剂的重要热力学特性是热容量较大(几乎与空气热容相等),导热系数小。前者决定了“有热再生”耗气较大;后者有利于吸附热保存,为“无热再生”提供了条件。
4.吸附剂的吸附特性:低温环境有利于吸附但不利于再生;高温环境有利于再生而不利于吸附。
5.吸附剂的“动吸附量”越小,再生越容易进行,成品气露点期望值也越好。
6.吸附剂被液态水或油分沾污后会永久失去吸附活性。
二、吸附过程
1.水蒸气与吸附剂表面一经接触,吸附作用便立即发生。吸附过程之所以不需外加能量的参与,其原因是吸附过程是吸附机“表面自由能”下降的过程。
2.吸附剂吸附水分的过程是水蒸气的凝聚过程,在此过程中由于发生了水的相变(即由气态的水蒸气变成液态的凝聚水)而放出热量(即吸附热)。
3.吸附过程持续时间越长,吸附的水分就越多,放出的吸附热也越多。
4.吸附持续时间较短时(如无热再生干燥器的吸附时间只有5min)吸附热可以在吸附床中得到保存。吸附持续时间长,吸附热就要向周围环境散失和随成品气流失,这是能量的浪费。
5.吸附柱内各处吸水量是不同的,越接近进气口的吸附剂水分越多,放出的吸附热也越多,但由于热量随气流的扩散作用,吸附柱中段温升要高于两端。
三、再生过程
1.吸附剂再生是吸附作用的逆过程,是耗能过程,再生过程要复杂得多。
2.再生过程首要将凝聚在吸附剂表面微孔里的液态水赶出吸附剂(即“解吸”或“脱附”),这是液态凝聚水重新汽化的过程,需要一定量“汽化潜热”的支持。
3.必须将解吸出来的水汽及时驱除塔外,这需要一定量的非饱和空气(即“再生气”)的支持,所以再生过程有气耗损失。再生气的相对湿度越低或温度越高,携带水汽的能力就越强,气耗液越少。一般都用于干燥器本省提供的低露点空气经节流降压后作再生气源——这是最经济、最方便的举措。
4.再生结束前,吸附剂温度应降到吸附循环开始时的温度,无热再生这方面问题。对加热再生来说,就需要用干燥的常(低)温空气对吸附剂进行吹冷,这要增加气耗损失。
5.吸附剂再生有两种方法,即无热再生和有热再生。无热再生是在低水分环境下(由本机提供干燥空气),用预先储存的吸附热来支付吸附剂脱附所需的“汽化潜热”,因而不需要从外界随取热量。干燥空气同时充当了水蒸汽的排除载体。消耗量约为被处理气量的“压力分之一”。
6.有热再生完全利用外热提升吸附温度使其脱附,潮湿的环境空气充当了热量载体,虽然气体耗量很大,但由于未经压缩,一般不计入再生能耗。由于要把吸附剂加热到250℃以上,所以电热功率消耗很大。
7.微热再生干燥器无论在加热阶段还是在吹冷阶段都耗用了本机提供的干燥空气其综合能耗鱼油热再生干燥器相当,而气耗量通常不会低于无热再生干燥器。以干燥空气为载体的外部热量,大部分要用来支付脱附所需的“汽化潜热”,所以微热再生的电耗也很大。
8.影响微热再生干燥气耗量的因素很多,应由生产厂家提供(如加热时间、冷却时间、加热温度、再生排气温度、吸附时间等),再经“能量衡算”予以确定。
9.吸附过程持续时间长,吸附热散失多,是一切加热型干燥器再生能耗巨大的主要原因。而且吸附时间持续越长,露点质量就越得不到保证。无热再生干燥器采用短时间吸附循环,一举解决了上述两大问题,所以各方面性能都比较优秀。
四、节能运行
1.吸附干燥器是在额定条件下设计的。所谓额定调解是指空气处理量、进气温度、进气压力以及空压机吸气环境下的相对湿度。但在很多时候,干燥器的实际工况经常低于额定条件。所以在负载很轻时,吸附干燥器有节能运行的要求。
2.节能运行一般是通过改变干燥器吸附半周期与再生半周期的持续时间比来实现的。固定再生时间,延长吸附时间;或固定吸附时间,缩短再生时间均可使再生耗能降低。