無熱再生吸附式干燥機的應用及優化探究

摘要：隨著壓縮空氣在工業領域的廣泛應用，用于去除壓縮空氣中水蒸氣的干燥設備也得到了相應的發展和應用。通常用于干燥壓縮空氣的方法有冷凍法、無熱吸附法、微熱吸附法、壓降法等，目前已有的無熱吸附干燥機存在吸附劑易破損、再生氣流量大，干燥效率低、出現故障不易排除等不足之處。本文主要分析了無熱再生吸附式干燥機的應用及優化相關內容，以供參考。

關鍵詞：無熱再生吸附式；干燥機；應用；優化

1無熱再生吸附式干燥機的應用效果

通過加裝無熱再生吸附式干燥機，使得壓縮空氣的水體積分數降至30×10-6以下，緩沖罐底部基本無凝結水排出。原儀表風干燥床在使用5到6個月后，儀表風水體積分數>5×10-6，需要再生干燥床，因為鉻系催化劑再活化時，需引入儀表風，將Cr3+氧化成Cr6+，而儀表風水含量的高低，影響催化劑產品的質量。采用干燥機后，儀表風干燥床已經連續使用10個月，而且儀表風水體積分數長期穩定在1.6×10-6左右。干燥機的脫水效果明顯，減少了緩沖罐及相關管線中凝結水的產生，并顯著延長了儀表風干燥床的再生周期，保證了催化劑的產品質量。

2無熱再生吸附式干燥機的優化

無熱再生吸附式干燥機雖然能耗小，但耗氣量較大，其動作時序圖如圖1所示，在1個周期內，始終有12%的壓縮空氣用于再生，這個過程為240s，均勻過程也會消耗部分壓縮空氣，以使再生后的吸附塔壓力由0kPa升壓至800kPa。而空壓機至干燥機管道較短，導致管道內壓力在幾秒內從790kPa降為600kPa，達到壓縮機加載條件，加載幾秒即到790kPa，空壓機變為空載，如此反復。而緩沖罐壓力一直維持在750kPa左右。空壓機頻繁加載，對設備損耗較大，而且容易發生排氣溫度高的故障，導致突然中斷用氣。此外，空壓機為75kW，對公司電網負荷造成沖擊。為了解決空壓機頻繁加載的問題，必須優化干燥機。

2.1干燥機再生氣流程改造

空壓機頻繁加載是由于干燥機再生耗氣，導致壓縮機排氣管道壓力降低而引起的。若有外部氣體作為補充，減緩壓縮機至干燥機管道內的壓降速度，即可解決壓縮機頻繁加載的問題。因此提出將位于干燥機后面的緩沖罐中的壓縮空氣引至壓縮機出口，即干燥機入口的方案。方案一：在干燥機跨線上再引出跨線，并增加單向閥，防止空壓機加載時壓縮空氣經過跨線進入緩沖罐，此方法快捷，而且投資較省。方案二：從緩沖罐底部導淋增加單向閥，并引至壓縮機出口。緩沖罐底部空氣含水量高，而且鉻系催化劑再活化時緩沖罐底部導淋常微開，以保證儀表風水含量合格。所以采取第二種方案，將緩沖罐底部的潮濕空氣返回至干燥機，進行二次干燥，避免了常開導淋對壓縮空氣的浪費。將緩沖罐內空氣引至空壓機出口，空壓機的加載頻率由幾秒延長至10分鐘一次，隨著空壓機加載頻率的降低，使得空壓機排氣溫度降低。緩沖罐壓力和空壓機排氣壓力、溫度的曲線如圖2所示。從圖2中可以看出，三者存在關聯性，當空壓機加載時，壓縮機排氣溫度迅速上升，排氣壓力和緩沖罐壓力上升，當達到設定壓力后，壓縮機空載，排氣溫度下降。空壓機排氣壓力與緩沖罐壓力基本同時變化，只存在5kPa左右差別。

2.2再生氣量的調節

為了進一步延長空壓機的加載間隔時間，降低能耗。對再生氣量大小進行了考察，考察結果如圖3所示。從圖3中可以看出，隨著再生氣量的減小，壓縮空氣含水量先降低后增大，空壓機空載時間延長。調節閥全開時，加載間隔時間為5分鐘，壓縮空氣含水量為169×10-6；調節閥開度75%時，加載時間10分鐘；壓縮空氣水含量79×10-6，而開度50%時，壓縮空氣水含量為32×10-6。需要特別說明的是，閥門開度75%時，8h監測數據為79×10-6，24到48h后，壓縮空氣水含量能降至35×10-6左右，而開度50%，經24到48h后，壓縮空氣水含量將至28×10-6。由此得出，再生氣量偏大時，導致壓縮機頻繁加載，產生的大量含水空氣超出了干燥機的處理負荷，形成了惡性循環。隨著再生氣量減少，壓縮機空載間隔時間延長，使得干燥機的干燥效果提升，但再生氣量過小，使得再生效果變差，干燥效果降低。

3結語

采用無熱再生吸附式干燥機，不僅有效降低了空氣緩沖罐和相關管道中的水含量，并明顯延長了儀表風干燥床的再生周期，取得良好使用效果。由于干燥機再生干燥的耗氣量較大，導致空壓機頻繁加壓，能耗和設備損耗較大，通過將緩沖罐中壓縮空氣引至干燥機入口，并減小再生氣量，使得空壓機的能耗和設備損耗降低。

參考文獻：

[1]于維國，陳雅茹.儀表風管線凍凝事故分析及解決對策[J].化工機械，2012，39（4）：515-516.

[2]丁柏立.淺析微熱再生吸附式干燥機的應用優勢[J].中國科技信息，2012，（6）：93.

[3]朱明剛.無熱再生吸附式干燥機的優化設計[J].廣東化工，2014，41（6）：162-163.

（作者單位：中國石油冀東油田公司）

作者簡介：陳永北（1984.01），男，山西運城人，河北石油職業技術學院城市燃氣輸配專業。