压缩热干燥器吸附剂的选用
压缩热干燥器吸附剂的选用
摘要：本文针对兰州石化公司动力厂空分部使用的压缩热干燥器，在更换干燥剂时出现的对选用干燥剂的争论，从干燥器工作原理出发，分析比对了4A分子筛干燥剂和活性氧化铝干燥剂的物理性质，吸附能力，结合空分部压缩热干燥器在使用两种干燥剂后对比压缩风干燥效果，最终得出：压缩热干燥器必须选用活性氧化铝干燥剂，才能保证干燥器正常运行。 关键词：干燥器；吸附剂；选用
前言：
兰州石化公司动力厂空分部第一空压站干燥系统拥有三台压缩热干燥器，其中8压缩#热干燥器在连续运行四年后必须要更换干燥剂，但在更换干燥剂时空分部技术人员对选用干燥剂种类产生分歧。因空压站有七台电热再生干燥器使用的是4A分子筛干燥剂，且运行效果良好；而压缩热干燥器原装的是活性氧化铝干燥剂，在此次更换干燥剂时能否用4A分子筛干燥剂替代活性氧化铝干燥剂成为大家争论的关键。后事实证明对于压缩热再生这种类型的干燥器必须使用活性氧化铝干燥剂。本文就从两种干燥剂的相关性能入手分析这种选择的理论依据，文中不对之处恳请各位专家批评指正。
1. 压缩热干燥器工作原理
压缩热再生式干燥器与所有吸附式干燥器的工作原理都相同，是利用吸附剂的物理特性对空气中的水分进行吸附，以达到干燥压缩空气的目的，两个塔分阶段进行工作和再生过程。它与其他干燥器最大的区别就是再生过程是利用空压机压缩空气时产生的热量使干燥器塔体内的干燥剂再生。其过程为：高温、100%饱和湿空气由压缩机排出后，直接通入空气干燥器的入口，先进入干燥器的一塔对其进行再生，然后进入冷却器，待空气温度降至40℃以下，并脱除液态的水份后再进入干燥器的另一塔进行空气干燥，最后干燥过的压缩空气经由干燥器的出口排出。通过以上对压缩热干燥器工作原理的介绍我们就可以发现压缩热干燥器的再生过程是由压缩机出口的高温空气来再生的。这样虽然是很节能，但同样存在一个关键性的问题——再生空气是饱和湿空气，而不像其它类型吸附式干燥器再生所用的是干燥空气。因此在这种工作状态下，用哪种类型的吸附剂才能适合工作状况，并长期保证吸附剂的再生效果和干燥质量就显得十分重要。
2.活性氧化铝和分子筛实用效果比较
空分部8#压缩热干燥器在更换干燥剂时空分部技术人员认为现有电热再生干燥器使用的4A分子筛干燥剂运行效果良好，因此决定用4A分子筛干燥剂替代活性氧化铝干燥剂。
但在随后的运行中去发现很多问题：首先是干燥器的压缩风出口露点始终不能达标。在干燥器运行短短一个月后，就发现干燥器出口风质明显下降，在干燥器切换的最初半个小时内风质还可以达到-20℃左右，但随后风质就直线下降，直到露点探头达到最高量程，而且此现象越来越严重，并在露点探头引气管中发现明水。发现的另一问题是在压缩风出口管线中发现大量干燥剂粉末。在干燥器运行不久，就发现汽水分离器过滤器堵塞，在打开检查后发现DN15的管线内被干燥剂粉末堵死。而且随后发现情况越来越严重，不但仪表引压管内被干燥剂粉末堵塞，而且在干燥器出口管线中也发现大量粉末。针对以上两个问题，空分部技术人员最初分析是冷却器后的汽水分离器排水管路堵塞导致冷凝水不能排除，被带入干燥塔内导致风出口露点差和干燥剂遇水破碎。但在我们多次处理汽水分离器排水管路后发现情况没有改善，而且干燥剂破碎量不断加大。因此我们经过对活性氧化铝干燥剂和4A分子筛干燥剂性能比较以及对压缩热干燥器工作情况的分析，证明对于压缩热再生这种类型的干燥器必须使用活性氧化铝干燥剂。
3.活性氧化铝和分子筛性能比较
在空压系统吸附干燥器的吸附剂选用上，我们常用的吸附剂主要有活性氧化铝小球和分子筛小球两种，以下就对两种干燥剂的不同性能进行比对。
3.1活性氧化铝特性 氧化铝，化学符号：Al2O3 、分子量102，纯净氧化铝是白色无定形粉末，俗称矾土，密度3.9-4.0g/cm3，熔点2050℃、沸点2980℃，不溶于水，为两性氧化物。主要有α型和γ型两种变体，工业上可从铝土矿中提取。γ型氧化铝是氢氧化铝在140-150℃的低温环境下脱水制得，工业上也叫活性氧化铝、铝胶。化学通式：Al2O3.nH2O n
表-1 技术指标
3.2分子筛特性 分子筛是一种人工合成的、具有微孔型立方晶格的硅铝酸盐。依据其晶体内部孔穴的大小而吸附或排斥不同物质的分子，因而被称为“分子筛”。分子直径小于分子筛晶体孔穴直径的物质可以进入分子筛晶体，从而被吸附，否则，被排斥。分子筛还根据不同物质分子的极性决定优先吸附的次序。按分子的大小和形状不同的选择吸附作用，即只吸附那些小于分子筛孔径的分子。对于小的极性分子和不饱和分子，具有选择吸附性能，极性越大，不饱和度越高，其选择吸附性越强。在我们空压系统的干燥器常选用的是4A型分子筛。A型分子
筛属于分子筛其中的一种，其结构与NaCl的很相似，属于立方晶系。4A分子筛是由于分子筛的有效孔径为0.4nm,故称为4A分子筛，其空间网络结构由硅氧四面体单元（SiO4）和铝氧四面体（AlO4）单元交错排列而成。分子筛具有独特的性质：对水、气体和液体具有可逆性吸附；对表面活性剂的吸附性----载液功能：由于4A分子筛晶体的孔穴结构，加上微粒具有很大的比表面积，所以4A分子筛的吸附性能很强。
表-2 4A分子筛的再生主要条件
3.3分子筛和活性氧化铝的比较
活性氧化铝和分子筛是吸附干燥器常用的吸附剂，这两种吸附剂对水蒸汽都具有强大的吸附能力。活性氧化铝还综合具备了许多优良的物理及化学性能，因此在大多数场合是吸附干燥器的首选。
表-3 干燥剂主要性质
化铝比分子筛要低75℃左右，这对于再生温度不可能很高的压缩热干燥器来说是非常有利的一点。
由图-1可以看出常用的三种吸附剂具有共同的一个性质：吸附量随着压缩空气相对湿度的增高而上升；与之相对，三种吸附剂的吸附能力随着压缩空气相对湿度的降低而减小。但是我们发现活性氧化铝在高湿度下仍然具有较强的吸附能力，因此在压缩热干燥器中是非常适用的。
图-2说明了吸附剂在不同温度下的吸附能力变化情况：吸附温度越低，吸附剂吸附能力越强。同时最关键的是在100-150℃时分子筛对水分的吸附能力为14%-7%，而活性氧化铝对水分的吸附能力为2%-1%。由此可见在压缩热再生的过程中（饱和湿空气再生，再生气温度110-140℃），分子筛不能够完全再生，其中肯定会含有7%-14%的水分，而活性氧化铝的含水量只有2%左右，可以达到完全解析的要求。
4.结论
通过上述对活性氧化铝分子筛干燥剂和4A分子筛干燥剂的分析，可以得出如下结论：活性氧化铝吸附剂在低水分环境下的吸附能力不如分子筛，干燥压缩空气压力露点一般能达到-40℃，但其具有静态吸附容量高、抗压机械强度好、磨耗低、水浸不变软、不膨胀、不破裂等特点，再生温度也比分子筛干燥剂低，同时在100-150℃的再生温度下活性氧化铝比分子筛的含水量低10%左右，这一点对于干燥器的干燥性能十分重要。因此对于压缩热干燥器这种利用饱和湿空气进行再生（再生气温度在110-140℃之间）的干燥系统，必须选用机械强度好、再生温度低的活性氧化铝作为干燥剂，才能从根本上保证干燥器运行效果。文中疏漏和不妥之处，敬请专家领导指正。
[作者简介]龚恒强（1975-），男，甘肃省兰州市人，大学本科，助理工程师，电话[1**********]，电邮