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浅谈炼油化工企业压缩空气干燥器的选型
昆山远方机电设备有限公司 2016/3/8 10:47:00
制露点对压缩空气露点要求小于-20C的工艺处理系统，可以采用再生式吸附干燥器，并应遵循确保再生效果、方便维护管理、节约能源的原则。再生式吸附干燥器大多数是按照最不利的运行条件来选型，虽然保证了干燥效果，但是当进气负荷减小时，所需的再生气消耗量不能相应减少。如果采用露点温度控制，即根据实际工况参数（进气压力、进气温度、露点要求等），由PLC或DCS系统控制干燥器的切换周期，在保证干燥器输出压缩空气露点满足要求的前提下，可适当延长每周期的吸附时间，不仅可以降低再生气消耗量，也减少了干燥器控制阀门的切换次数，延长了设备的使用寿命。
3.3经济效益对处理压缩空气量5000m3/h以上、含湿量高的工艺处理系统，选用干燥器时应慎重。一般国内生产的干燥器，无论是冷冻法还是吸附法，各种单向阀、蝶阀、电磁阀的质量仍存在较多的问题，泄漏比较严重，性能不太稳定。无热再生式吸附干燥器的再生气消耗量达20%，压力降相对较大，若选择无热再生式吸附干燥器，则应考虑系统用气的供需平衡、用气压力等情况；当系统压力较低时，再生气消耗量更大，运行费用更高，非常不经济。一般的大型炼油化工企业用气量大，设计的空压装置容量大，需要整体考虑装置中设备的匹配和操作的灵活性，在选型时也可考虑采用冷冻法与吸附法相结合的串联干燥方法，这样可减轻吸附干燥器的负荷，并确保所需的干燥深度，具有较好的经济效益。空气经过压缩机压缩后，含有饱和水分，如果未经干燥，直接用于设备、仪表，将会对其产生腐蚀、冰冻等损害，使用寿命也将大大缩短。压缩空气被广泛应用于炼油化工、煤炭、电力、纺织、冶金、建材、制药及机械制造等领域。随着现代化大型炼油化工企业自动化水平的不断提高，气动阀门、仪表用气量剧增，高质量的净化压缩空气成为炼油化工企业安全生产的重要保障。因此，选择种既能使干燥后的仪表气露点满足要求，又较为节能的空气干燥器很有实际意义。下面对目前几种常用的吸附式干燥器的性能进行比较，并对选型中应注意的问题进行讨论。
1常用的干燥方法及其特点压缩空气中的水蒸气可以通过加压、降温、吸附等方法去除，无论选用何种空气压缩机，经冷却或长距离管道输送，一般都会有凝结水析出。在炼油化工企业中，常用来去除压缩空气中水分的方法有冷冻法和吸附法。
1.1冷冻法冷冻法是通过制冷设备将压缩空气的温度降低，使其中的水分凝结出来，析出过饱和的水分，从而得到干燥的压缩空气。
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冷冻干燥器工作可靠，维护简单，能连续工作，不需要再生，对配置的空气压缩机无特殊要求，而且本身还具有一定的除油效果，可以相对降低对除油过滤器的配置要求，从而降低投资费用和运行费用。与吸附法相比虽有能耗小、运行费用低的优点，但由于冷冻干燥器运行时对环境温度要求较高，般超过040 C的范围就无法正常运转，而且大容量的冷冻设备需要耗用大量的冷却水，干燥深度也有限，所以对于我国北方或寒冷地区的室外用气和长距离管道输送及要求压缩空气品质等级高的应用场合，特别是炼油化工企业中的精密控制仪器，不宜选用冷冻干燥器。
1.2吸附法吸附法是通过吸附剂与压缩空气持续接触，利用吸附剂（如氯化钠、苛性钠、活性氧化铝、分子筛和硅胶）特殊的化学性质或分子结构吸附水分，达到干燥空气的目的。
吸附干燥器可以使压缩空气的露点达到-70 -20C，采取某些措施后甚至可达到-80 C以下，但当吸附剂吸附了足够多的水分时，就必须对吸附剂进行更换或脱附再生才能再次进行吸附，所以再生式吸附干燥器最大的局限性是必须消耗再生气。另外，吸附剂对空气中的油分和液态水分也较为敏感，要求与无油润滑压缩机配套使用，否则必须在空气吸入前配置除油过滤器，以免油污污染吸附剂。旦吸附剂污染中毒，将无法进行吸附和再生。由于吸附式干燥器工作时双塔交替运行，无热、微热再生式吸附干燥器双塔频繁切换（大约5分钟切换1次），控制阀组件很容易损坏；又由于变压吸附原理使得吸附剂承受压力变化，表面易产生粉末。因此对用气质量要求高的用户，在干燥器出口需要配置除尘过滤器，这些在选型时也需要认真考虑。10用哪种方法对压缩空气进行干燥，应根据各企业具体生产的特点和要求，通过技术经济比较后方能确定。不同吸附剂（方法）干燥压缩空气的特性见表10.表1压缩空气干燥方法特性表吸附剂（方法）分子式干燥后含湿量/（g/m3）压力露点/C吸附法粒状氯化钙柱状苛性钠柱状苛性钾硅胶活性氧化铝分子筛冷冻法氟利昂冷冻氨液冷冻2吸附干燥器压缩空气常采用物理吸附方法，任何一种吸附剂吸附某种物质时，其吸附量有一个限度，超过这个限度时吸附剂就应再生。吸附干燥器一般有两个塔组成，一个塔处在工作压力状态下，对压缩空气进行干燥，另一个塔在常压状态下进行再生，两个塔在仪表控制下进行干燥再生，交替工作，提供连续的干燥压缩空气。因此，吸附干燥的基本过程是吸附、再生、再吸附，吸附时吸附质逐渐在吸附剂上积累，再生时吸附质逐渐从吸附剂上脱出，吸附剂的动态吸附量取决于吸附剂本身的性质、吸附温度、吸附深度、空气流速以及吸附干燥空气的方式。
2.1无热再生式吸附干燥器无热再生式吸附干燥器是通过改变运行工况，在工作压力下吸附，在常压下再生，实际工作过程由吸附、再生、均压三个阶段组成，工作周期只有510分钟。干燥后的大部分压缩空气被送往用户，然后用一定量的干燥空气作为再生气将水分吹出从而使干燥剂再生。这种再生方式由于完全用压缩空气作为再生的能源，所以无需消耗过多的电能或蒸汽。无热再生式吸附干燥器体积小、制造简单，安装使用方便，但再生气消耗量较大。考虑到再生时需消耗约12%20%的压缩空气，所以在处理气量较大的企业，不宜选用这种干燥器。
2.2微热再生式吸附干燥器微热再生式吸附干燥器就是在无热再生式吸附干燥器的基础上，在干燥设备上安装个电加热器，对再生气进行适当的加热，提高再生气的温度，以减少再生气的消耗量。当压缩空气流经一个塔体干燥时，约4%8%的干燥压缩空气通过加热器加热后进入另个塔对吸附剂进行加热，将其吸附的水分解吸并吹出。微热再生式吸附干燥器具有再生气耗量小、经济性好的特点。
2.3加热再生式吸附干燥器加热再生式吸附干燥器可分为电加热再生式吸附干燥器和蒸汽加热再生式吸附干燥器。干燥器吸附容量大、工作周期长、故障率低，而且般的故障可以不停机维修，所以特别适用于气源不能中断的企业；同时，干燥后压缩空气的露点可达-40°C以下，干燥深度较好。再生空气经过电加热器或蒸汽被加热到120200C，由于长期在高温下工作，选用的阀门均需耐高温，所以造价比较高、能耗高、干燥器的体积也较大。
2.4余热再生式吸附干燥器余热再生式吸附干燥器是种新型吸附干燥器，是利用压缩机出来的高温空气来加热需要再生的吸附剂，完成水气的脱附过程。干燥后压缩空气的露点可达到与加热再生式吸附干燥器相同的效果，吸附和解吸过程时间比无热再生式吸附干燥器稍长，但是脱附过程所需的热量无需外加热源。与其他的再生式吸附干燥器相比，仅在吹冷阶段需消耗5%8%的干燥气体，节能效果明显，在我国西北、东北、西南部分炼油化工企业中已得到了广泛的应用，是值得推广的一种压缩空气干燥器。
压缩空气吸附干燥方法的性能见表2.表2压缩空气吸附干燥方法性能一览表技术性能无热再生式吸附法微热再生式吸附法有热再生式吸附法吸附塔体积/m3处理量/工作压力/MPa工作周期/min压力露点/C -20以下再生温度/C再生耗气量耗电量/应用场合中小型、中高压中大型、低中压中大型、低压3吸附干燥器的选型原则以上四种类型的吸附干燥器是我国目前使用较多的几种类型。由于不同类型的再生式吸附干燥器具有不同的优缺点，所以在选型过程中，选用哪种类型的干燥器，用户将根据炼油、化工装置布局和用气情况全面进行考虑，下面从工艺要求、生产调节、运行匹配、购买成本、运行成本和应注意的问题进行讨论。
3.1干燥方法如果认为在冬季最低温度在0C以上的南方，应选用冷冻干燥器；在冬季寒冷的北方，应选用吸附干燥器，这种观点不正确。根据仪表供气设计规定（HG/T20510―2000）标准中对气源质量的要求，在炼油化工企业中，气动仪表的空气质量通常要求压力露点比环境温度低10C，也就是说，干燥后的空气露点比环境温度下限值低10C.而采用冷冻干燥法干燥后的压缩空气露点般只能达到210 C，显然不能满足要求，而吸附干燥法可达到-70-20C的露点，所以在选型中应选用再生式吸附干燥器。
4结束语综上所述，从本质上理解压缩空气干燥器的工作原理与选型思路，深入分析并掌握对其吸附性能、工作状态产生影响的各类因素，在满足使用功能要求的基础上合理选择配置，可使干燥器在良好的工况条件下运行，从而获得高品质的压缩空气，延长设备、仪表的使用寿命。当然，企业情况不同，使用的设备也不同，对干燥后压缩空气的指标要求也不尽相同，如何有效降低炼油化工企业的连续性生产风险，将是在选择压缩空气干燥器类型时首先要考虑的问题；同时，选取经济、合理的干燥器运行方式，对于企业降低产品成本、提高企业竞争力有着相当重要的意义。