無熱再生吸附式干燥機(jī)的應(yīng)用及優(yōu)化探究

摘要：隨著壓縮空氣在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，用于去除壓縮空氣中水蒸氣的干燥設(shè)備也得到了相應(yīng)的發(fā)展和應(yīng)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(jī)存在吸附劑易破損、再生氣流量大，干燥效率低、出現(xiàn)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(jī)的應(yīng)用及優(yōu)化相關(guān)內(nèi)容，以供參考。

關(guān)鍵詞：無熱再生吸附式；干燥機(jī)；應(yīng)用；優(yōu)化

1無熱再生吸附式干燥機(jī)的應(yīng)用效果

通過加裝無熱再生吸附式干燥機(jī)，使得壓縮空氣的水體積分?jǐn)?shù)降至30×10-6以下，緩沖罐底部基本無凝結(jié)水排出。原儀表風(fēng)干燥床在使用5到6個(gè)月后，儀表風(fēng)水體積分?jǐn)?shù)>5×10-6，需要再生干燥床，因?yàn)殂t系催化劑再活化時(shí)，需引入儀表風(fēng)，將Cr3+氧化成Cr6+，而儀表風(fēng)水含量的高低，影響催化劑產(chǎn)品的質(zhì)量。采用干燥機(jī)后，儀表風(fēng)干燥床已經(jīng)連續(xù)使用10個(gè)月，而且儀表風(fēng)水體積分?jǐn)?shù)長期穩(wěn)定在1.6×10-6左右。干燥機(jī)的脫水效果明顯，減少了緩沖罐及相關(guān)管線中凝結(jié)水的產(chǎn)生，并顯著延長了儀表風(fēng)干燥床的再生周期，保證了催化劑的產(chǎn)品質(zhì)量。

2無熱再生吸附式干燥機(jī)的優(yōu)化

無熱再生吸附式干燥機(jī)雖然能耗小，但耗氣量較大，其動(dòng)作時(shí)序圖如圖1所示，在1個(gè)周期內(nèi)，始終有12%的壓縮空氣用于再生，這個(gè)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(jī)至干燥機(jī)管道較短，導(dǎo)致管道內(nèi)壓力在幾秒內(nèi)從790kPa降為600kPa，達(dá)到壓縮機(jī)加載條件，加載幾秒即到790kPa，空壓機(jī)變?yōu)榭蛰d，如此反復(fù)。而緩沖罐壓力一直維持在750kPa左右?？諌簷C(jī)頻繁加載，對設(shè)備損耗較大，而且容易發(fā)生排氣溫度高的故障，導(dǎo)致突然中斷用氣。此外，空壓機(jī)為75kW，對公司電網(wǎng)負(fù)荷造成沖擊。為了解決空壓機(jī)頻繁加載的問題，必須優(yōu)化干燥機(jī)。

2.1干燥機(jī)再生氣流程改造

空壓機(jī)頻繁加載是由于干燥機(jī)再生耗氣，導(dǎo)致壓縮機(jī)排氣管道壓力降低而引起的。若有外部氣體作為補(bǔ)充，減緩壓縮機(jī)至干燥機(jī)管道內(nèi)的壓降速度，即可解決壓縮機(jī)頻繁加載的問題。因此提出將位于干燥機(jī)后面的緩沖罐中的壓縮空氣引至壓縮機(jī)出口，即干燥機(jī)入口的方案。方案一：在干燥機(jī)跨線上再引出跨線，并增加單向閥，防止空壓機(jī)加載時(shí)壓縮空氣經(jīng)過跨線進(jìn)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(dǎo)淋增加單向閥，并引至壓縮機(jī)出口。緩沖罐底部空氣含水量高，而且鉻系催化劑再活化時(shí)緩沖罐底部導(dǎo)淋常微開，以保證儀表風(fēng)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(jī)，進(jìn)行二次干燥，避免了常開導(dǎo)淋對壓縮空氣的浪費(fèi)。將緩沖罐內(nèi)空氣引至空壓機(jī)出口，空壓機(jī)的加載頻率由幾秒延長至10分鐘一次，隨著空壓機(jī)加載頻率的降低，使得空壓機(jī)排氣溫度降低。緩沖罐壓力和空壓機(jī)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(guān)聯(lián)性，當(dāng)空壓機(jī)加載時(shí)，壓縮機(jī)排氣溫度迅速上升，排氣壓力和緩沖罐壓力上升，當(dāng)達(dá)到設(shè)定壓力后，壓縮機(jī)空載，排氣溫度下降?？諌簷C(jī)排氣壓力與緩沖罐壓力基本同時(shí)變化，只存在5kPa左右差別。

2.2再生氣量的調(diào)節(jié)

為了進(jìn)一步延長空壓機(jī)的加載間隔時(shí)間，降低能耗。對再生氣量大小進(jìn)行了考察，考察結(jié)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(jī)空載時(shí)間延長。調(diào)節(jié)閥全開時(shí)，加載間隔時(shí)間為5分鐘，壓縮空氣含水量為169×10-6；調(diào)節(jié)閥開度75%時(shí)，加載時(shí)間10分鐘；壓縮空氣水含量79×10-6，而開度50%時(shí)，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(shí)，8h監(jiān)測數(shù)據(jù)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(jīng)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(shí)，導(dǎo)致壓縮機(jī)頻繁加載，產(chǎn)生的大量含水空氣超出了干燥機(jī)的處理負(fù)荷，形成了惡性循環(huán)。隨著再生氣量減少，壓縮機(jī)空載間隔時(shí)間延長，使得干燥機(jī)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(jié)語

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

參考文獻(xiàn)：

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

[2]丁柏立.淺析微熱再生吸附式干燥機(jī)的應(yīng)用優(yōu)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(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[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(yùn)城人，河北石油職業(yè)技術(shù)學(xué)院城市燃?xì)廨斉鋵I(yè)。