Адсорбция – это процесс поглощения вещества из газовой или жидкой среды поверхностным слоем твердого тела (адсорбента), имеющего пористую структуру и большую площадь внутренних поверхностей. В процессе адсорбции молекулы воды прикрепляются к адсорбенту под воздействием сил межмолекулярного притяжения. Как правило, в качестве адсорбента используются силикагели и молекулярное сито.
Для удаления влаги из сжатого воздуха служат адсорбционные осушители, обеспечивающие температуру точки росы -20 °С, -40 °С и -70 °С. Область применения адсорбционных осушителей – предприятия пищевой, медицинской и электронной промышленности.
Адсорбционные осушители различаются по типу используемого активного материала (силикагель и молекулярное сито) и по способу регенерации адсорбента. Регенерация осуществляется методом горячего и холодного восстановления. Рассмотрим адсорбционный осушитель с холодной регенерацией адсорбента подробнее.
Основой адсорбционного осушителя являются две идентичные колонны (ресиверы), заполненные адсорбирующим материалом. Через эти колонны поочередно пропускается сжатый воздух.
Во время прохождения воздуха через первую колонну влага, содержащаяся в нем, поглощается адсорбентом. И на выходе из колонны мы получаем сухой сжатый воздух. Через некоторое время происходит насыщение адсорбента влагой, и он уже не в состоянии обеспечивать заданную точку росы. Система управления работой осушителя направляет поток сжатого воздуха через вторую колонну. В то время как в ней происходит осушка воздуха, в первой колонне осуществляется регенерация адсорбента. Ее обеспечивает часть сухого воздуха, идущая из второй колонны. При прохождении через слой влажного адсорбента воздух поглощает содержащуюся в нем влагу, после чего выходит в атмосферу через разгрузочный клапан и фильтр-глушитель.
Время переключения колонн и диаметр сопла регенерации (через которое идет сухой воздух в другую колонну) устанавливаются в зависимости от требуемой температуры точки росы.
Таким образом, процесс адсорбции идет непрерывно: пока в одной колонне адсорбент поглощает влагу, в другой колонне адсорбент подвергается регенерации. Количество сухого воздуха, идущего на регенерацию, следующее:
Адсорбент, находящийся в колоннах, при попадании в него масла, содержащегося в сжатом воздухе, теряет свои адсорбирующие свойства. Поэтому для защиты адсорбента на входе в осушитель устанавливается микрофильтр, который задерживает частицы масла (их содержание на выходе из фильтра не более 0,01 мг/м3) и микрочастицы размером свыше 0,01 мкм.
При прохождении обрабатываемого воздуха через осушитель в него попадают твердые частицы адсорбента, которые могут быть опасны для конечных потребителей сжатого воздуха. Для их улавливания на выходе из осушителя устанавливается фильтр тонкой очистки, который задерживает частицы размером свыше 1 мкм.
Выбор и расчет адсорбционного осушителя осуществляется на основании его технических характеристик и с учетом корректирующих коэффициентов (Табл. 1, Табл.2). Кроме того необходимо помнить, что особенность адсорбционных осушителей в том, что часть уже осушенного воздуха идет на регенерацию адсорбента и до конечного потребителя сжатого воздуха не доходит.
| Давление, бар | 4 | 4,5 | 5 | 5,5 | 6 | 6,5 |
| Коэффициент | 0.6 | 0.70 | 0,75 | 0,80 | 0,85 | 0,90 |
| Давление, бар | 7 | 7,5 | 8 | 8,5 | 9 | 9,5 | 10 |
| Коэффициент | 1,00 | 1,05 | 1,10 | 1,15 | 1,20 | 1,30 | 1,35 |
k1 - поправочный коэффициент в зависимости от рабочего давления
| Температура воздуха, °С | <25 | 25 | 30 | 35 | 40 | 45 | 50 |
| Коэффициент | 1.20 | 1.15 | 1.10 | 1.00 | 0,80 | 0,75 | 0,60 |
k2 - поправочный коэффициент в зависимости от температуры воздуха на входе в осушитель
Рассмотрим практический пример расчета адсорбционного осушителя с помощью корректирующих коэффициентов. Выберем осушитель, позволяющий обеспечить температуру точки росы -40 °С при расходе воздуха 4000 л/мин. Предположим, что используется винтовой компрессор, имеющий секцию воздушного радиатора; минимальное давление сжатого воздуха на входе в осушитель составляет 8 бар; температура окружающей среды +30 °С.
Прежде всего, определим температуру сжатого воздуха на входе в осушитель. Если винтовой компрессор оснащен воздушным радиатором, то температура воздуха на выходе из него примерно на 10 °С выше температуры окружающей среды. В нашем случае температура сжатого воздуха составит +40 °С (охлаждением воздуха в ресивере, установленном после компрессора, пренебрежем).
При номинальных рабочих условиях (при давлении 7 бар и температуре сжатого воздуха на входе в осушитель +35 °С) требуемый поток на входе в осушитель должен составлять 4000 л/мин плюс некоторое количество воздуха, идущее на регенерацию адсорбента. Для адсорбционного осушителя с температурой точки росы -40 °С на регенерацию адсорбента расходуется 20% воздуха от его номинальной производительности. Учитывая, что в этом случае 4000 л/мин составляют 80% от количества воздуха на входе в осушитель, получим, что номинальная производительность адсорбционного осушителя должна быть не менее - 4000 / 80% = 5000 л/мин.
Выберем осушитель в соответствии с реальными условиями работы. Реальная производительность осушителя определяется так:
Q реал = Q ном /(k1 x k2) = 5000/ 1,10/ 0,8 = 5861 л/мин
Получается, что в нашем случае осушитель должен иметь производительность не менее 5681 л/мин. Этим требованиям соответствует осушитель FKKD 400 с номинальной производительностью 6667 л/мин.
Можно отметить одну важную особенность, связанную с выбором комплекта оборудования для производства и подготовки сжатого воздуха, включающего в себя адсорбционный осушитель. Она заключается в том, что при подборе оборудования сначала выбирается осушитель и только после этого компрессор. В этом существенное отличие от выбора рефрижераторного осушителя, который обычно подбирается под уже имеющееся компрессорное оборудование.
© 2011-2022, "ПромТэк" - Все права защищены!