Замена адсорбента в осушителе

Обновлено: 18.05.2024

Известно, что атмосферный воздух имеет определенное количество водяного пара, который, в процессе сжатия увеличивает концентрацию воды. Для того чтобы избежать сложностей в работе компрессорной станции, возникающих по этой причине, нужно осушить сжатый воздух. Ниже мы расскажем о двух типах осушения – абсорбционном и адсорбционном.

Абсорбционное осушение

Абсорбционное осушение – это такой процесс, в котором водяной пар химически поглощается специальным материалом – как твердым, так и жидким. Для этого процесса вполне могут подойти хлорид натрия и серная кислота. Однако, в таком случае возникает опасность коррозии. При использовании такого метода осушения требуется большое количество абсорбирующих материалов, при этом точка росы снижается лишь на небольшие значения, поэтому данный метод не является широко распространенным.

Адсорбционное осушение

Об адсорбционном осушении стоит рассказать более подробно.

В процессе такого типа осушение происходит посредством прохождения влажного воздуха через влагопоглощающий материал, например, силикагель. Иногда данный материал называют “десикант”. При прохождении сжатого воздуха через такой осушающий материал, влага удаляется из воздуха и поглощается десикантом. Помимо силикагеля, для данных целей можно использовать оксид алюминия, молекулярные сита и прочие материалы. Для восстановления и поддержания свойств осушения, десикант нуждается в периодической регенерации. Как правило, адсорбционные осушители конструктивно имеют два отделения – одно непосредственно для осуществления процесса осушения сжатого воздуха, второе для регенерации.

Иногда эти отделения называют “колоннами”. Регенерация и осушение в колоннах осуществляются циклически. Величина точки росы под давлением при таком процессе может достигать -40 градусов Цельсия. Данный показатель позволяет применять такие осушители в областях с очень высокими требованиями к осушению сжатого воздуха.

Способ регенерации поглощающего вещества может быть разный, но именно он определят тип осушителя. Если необходим осушитель, сохраняющий энергию, то, как правило, он будет иметь более сложную конструкцию, что отразится на цене. Однако, в конечном этапе, он сэкономит ваши затраты на энергоносители.

Ниже представлены способы регенерации десиканта:

Регенерация продувкой – происходит в процессе разрежения или продувки сжатого воздуха. Такой способ используется при малом расходе воздуха и требует примерно 20% от мощности осушителя при давлении 7 бар.
Регенерация продувкой с подогревом – осуществляется нагрев разреженного продуваемого воздуха с помощью электронагревателя. Дополнительный нагрев позволяет уменьшить поток продувки до 8% и снизить потребление энергии на 25%.
Регенерация воздуходувкой – при таком процессе воздух из окружающей среды продувается через электронагреватель, а далее подается на поглощающий материал для обеспечения его регенерации. В этом процессе сжатый воздух для целей регенерации не используется, что экономит до 40% на потреблении энергии по сравнению с моделями осушителей, не имеющими подогрева.
Регенерация с помощью утилизация тепла, вырабатываемого при сжатии – десикант регенерируется благодаря теплу, поступающему из компрессора в процессе сжатия. В основном, при таком типе регенерации можно получить стандартную точку росы под давлением, равную -20 градусам Цельсия. Если же при данном способе регенерации использовать еще и дополнительный подогрев, то есть возможность еще более снизить точку росы.

Очевидно, что перед началом процесса адсорбционного осушения, необходимо провести соответствующую подготовку – отделить и дренировать конденсационную воду, установить масляный фильтр на входе в осушитель (если компрессор смазывается маслом), после осушителя следует установить фильтр частиц. Следует заметить, что 4 способ (утилизация тепла, вырабатываемого при сжатии) можно использовать только в случае безмасляного компрессора, вследствие необходимости высоких температур сжатия. Конструкция осушителей такого типа имеет вращающийся барабан, заполненный поглощающим материалом, разделенный на 4 сектора. Один из секторов регенерируется посредством подачи части горячего сжатого воздуха от компрессора, температурой примерно 150-190 градусов.

Далее воздух, прошедший регенерацию, конденсируется и охлаждается. Конденсат дренируется, а воздух через эжектор поступает обратно в основной поток. Оставшиеся три сектора барабана необходимы для осушения сжатого воздуха, подающегося из концевого охладителя компрессора.

При данном способе осушения отсутствуют потери сжатого воздуха, и при этом, мощность потребляется только для осуществления вращения барабана. Плюсом также является отсутствие необходимости в масляных фильтрах и фильтрах частиц.

Вакуумная система регенерации

Отдельно стоит сказать про вакуумную регенерацию. Здесь хотелось бы использовать пример адсорбционного осушителя с вакуумной регенерацией серии APD-V.

В общих чертах, принцип действия осушителя схож с вышеописанными: осушитель осушает сжатый воздух, который вырабатывается компрессором. Предварительный фильтр (опция) очищает сжатый воздух от пыли, жидкого масла и жидкой воды. Функционально предварительные фильтры продлевают срок службы осушителя. Финальный фильтр (опция) очищает сжатый воздух от продуктов трения адсорбента, прежде чем сжатый воздух попадет в область применения. В обоих сосудах расположен адсорбционный материал. Этот материал работает как губка и хранит влажность. После этого накопленная влажность удаляется в процессе регенерации. Оба сосуда работают по отдельности, это означает, что одна сторона находится в процессе осушения воздуха, в то время как другая сторона находится в процессе регенерации.

Давайте более подробно рассмотрим процессы адсорбции и регенерации в рамках представленной адсорбционного осушителя серии APD-V.

Из системы трубопроводов после компрессора насыщенный сжатый воздух поступает в предварительный фильтр (защита осушителя, класс 0,01 μ) во впускное отверстие сушилки. Сжатый воздух контактирует с адсорбентом, который заполняется в емкости снизу вверх. При этом влажность накапливается в адсорбенте. Высушенный воздух проходит через выпускной патрубок осушителя в конечный фильтр, который устра частицы трения адсорбента.

Фаза расширения начинается с открытия расширительного клапана. При этом регенерированный сосуд расширяется до тех пор, пока давление не станет сферическим. Датчик контролирует это. Выход воздуха из резервуара приглушается глушителем, слышен непрерывный шум потока.

Регенерация (параллельная в процессе адсорбции)

Для процесса регенерации необходимы четыре фазы:
Расширение, нагревание, охлаждение и повышение давления. Поскольку установлен дополнительный элемент управления точкой росы, существует еще одна фаза - фаза ожидания. Таким образом, сторона с регенерацией находится под давлением и ожидает переключения.

Вакуумный насос всасывает атмосферный воздух над постоянным выбросом
включенного нагревателя. Нагреватель нагревает воздух, который всасывается через осушитель. В результате этого процесса адсорбент нагревается, а ранее сохраненная влажность испаряется.
Вакуумный насос создает влажность в атмосфере. Этот процесс осуществляется в том же направлении, что и процесс адсорбции. На термодатчике измеряется тепло на выходе из осушителя. При достижении температуры 98 °С процесс нагрева заканчивается.

Адсорбент должен быть охлажден, чтобы снова иметь возможность впитывать влагу. Для этого нагреватель отключается, и вакуумный насос начинает всасывать холодный окружающий воздух через осушитель. При этом адсорбент охлаждается до температуры окружающей среды. Температура также контролируется термодатчиком. При значении ~ 50 ° C вакуумный насос отключается и фаза охлаждения заканчивается. Направление потока также находится в том же направлении, что и адсорбция.

После завершения фазы охлаждения регенерированная сторона находится под давлением. Поэтому клапан в верхней части верхней системы труб открыт, пока регулятор давления не урегулирует уровень давления на уровне давления системы сжатого воздуха. В этом состоянии переключение может быть выполнено без ударов по давлению.

Переключение и повышение давления

Когда адсорбент в адсорбирующем сосуде насыщается (точка росы становится влажнее) или достигается максимальное время адсорбции, переключение выполняется. Теперь свежий регенерированный адсорбент готов к насыщению, а насыщенная сторона будет регенерироваться. Этот процесс каждый раз меняется от одного сосуда к другому.

Преимущества системы с вакуумной регенерацией (против системы воздуходувок):

Нет необходимости в продувке или охлаждении, 100% объемного расхода всегда готово для системы (при среднем расходе системы требуется 2%);
Требуется только конечная температура нагрева 98 °C, вызванная вакуумом;
Меньше количества примесей в осушителе, вызванных вакуумом;
Меньшие затраты на обслуживание, вызванные меньшей тепловой нагрузкой.

Как видно из описания процесса, данный способ вакуумной регенерации является наиболее оптимальным и экономичным решением для задач адсорбционного осушения сжатого воздуха.
Более подробная информация об этих моделях адсорбционных осушителей представлена тут.

Одним из источников энергии для разного промышленного оборудования и инструмента является сжатый воздух (СВ). Чтобы удалять из него лишнюю влагу, используются специальные устройства — осушители. По принципу работы они бывают 3 типов: мембранные, рефрижераторные и адсорбционные.

Про адсорбционные мы и расскажем ниже.

Область применения адсорбционных осушителей

стройки (для систем сжатого воздуха для пневмоинструмента);

все виды промышленных объектов, где используется оборудование на сжатом воздухе (от медицины и химической отрасли и до буровых установок);

хранение и морские перевозки сыпучих грузов;

Так выглядит осушитель в реальных условиях

Существуют и небольшие бытовые модели, которые можно ставить, например, в СТО или в небольшом ремонтном цехе. Но стоят они дороже, чем мембранные или рефрижераторные установки с такой же производительностью.

Устройство и принцип работы

Если по-простому: влага из СВ впитывается специальными веществами (адсорбентами). Периодически сами адсорбенты нужно высушивать от накопленной воды, или менять на новые.

Теперь более детально.

Каждый осушитель состоит из 2 сосудов, заполненных адсорбентом. Адсорбент в сосуде поделен на сегменты, которые медленно вращаются за счет роторного привода.

Сосуды работают поочередно: сначала один осушает СВ, а второй регенерирует (его адсорбент высушивается от накопленной влаги). Затем они меняются — второй начинает работать на осушку, а первый — регенерирует.

Схема выглядит примерно так:

СВ под давлением проходит через фильтры перед осушителем, очищаясь от примесей. Если воздух не очищать, адсорбент будет работать хуже, и быстрее загрязнится и потребует замены.

СВ поступает в один из сосудов, проходит через слой адсорбента, осушается и поступает дальше в сеть сжатого воздуха, откуда уже может браться потребителями (для компрессора, например). Влага остается в адсорбенте.

Второй сосуд в это время находится на регенерации — то есть адсорбент внутри него высушивается от накопленной влаги. Происходить это может двумя способами (про них расскажем чуть ниже).

Когда адсорбент в первом сосуде увлажнится, а во втором высохнет — они переключаются: первый начинает работать на регенерацию, а второй — сушить сжатый воздух.

Само устройство бывает нескольких видов. Отличается по:

способу регенерации адсорбента (по тому, каким именно принципом высушивается вещество в сосуде);

материалу, который используется в качестве адсорбента.

Виды по типу регенерации

Холодного типа. Часть уже осушенного СВ направляется из работающего сосуда через перемычку (жиклер) во второй сосуд, забирает влагу из его адсорбента и выбрасывается в атмосферу через глушитель. Более простой метод, применяется обычно на небольших объемах, позволяет экономить электроэнергию. Но взамен теряется около 10-15% от осушаемого потока (которые уходят на регенерацию).

Горячего типа. Бывает 2 типов: внешняя и вакуумная. При внешней для осушения адсорбента используется тот же сжатый воздух из второго сосуда, но нагретый и подаваемый под давлением выше атмосферного. Такие установки стоят дороже всего, и используются на больших объемах. При вакуумной регенерации принцип тот же, но воздух подается под давлением ниже атмосферного.

Виды по типу адсорбента

Для осушителей с регенерацией холодного типа применяется молекулярное сито (активированный оксид алюминия, или алюмогель).

Плюсы и минусы

простое обслуживание (впитывающие вещества нужно менять раз в несколько лет, и все);

самое эффективное осушение (по сравнению с осушителями других видов).

высокий ценник на осушители;

возможность работать только с чистым воздухом (а значит нужно покупать и устанавливать еще и фильтр тонкой очистки);

адсорбционные установки эффективнее всего работают при температуре окружающей среды не выше -40º (поэтому их надо ставить в холодильные камеры).

Производители

Адсорбционные осушители выпускаются во многих странах, в том числе и у нас. Самые распространенные производители:

итальянские Ariacom и ABAC, выпускают установки от бытовых (с производительностью в 80 л/мин) и до промышленных (до 50830 л/мин);

итальянский ATS, выпускает модели только с холодной регенерацией, производительностью от 100 до 34000 л/мин;

Atlas Copco ( Швеция) — делают установки с холодной и горячей регенерацией производительностью от 60 до 22000 л/мин;

Ч КЗ (Россия, Челябинск) — одни из самых дешевых осушителей, могут быть с горячей или холодной регенерацией и иметь производительность от 1000 до 55 000 л/мин.

Основная разница между брендами во многом заключается в электронике, поскольку в остальном устройство осушителей несложное (2 сосуда, ротор, вещество-адсорбер).

На многих промышленных производствах к влажности воздуха предъявляются повышенные требования. Для качественной работы современного оборудования необходим сжатый воздух без конденсата и с низкой точкой росы. Обеспечить такие условия позволяет адсорбционный осушитель — специальный прибор, предназначенный для поддержания уровня влажности воздуха.

Влага является неотъемлемой составляющей воздушных масс, но её уровень бывает разным. Есть помещения, в которых высокая влажность очень важна. Например, в теплицах, оранжереях, банях и т. д. Но очень часто лишняя влага оказывает отрицательный эффект. Она негативно действует на здоровье человека, состояние книг и мебели, способствует образованию болезнетворных грибков и плесени.

Работа высокоточной техники также несовместима с высокой влажностью. От её воздействия возникает коррозия материалов, из-за которой выходят из строя соленоидные клапаны, пневматические приборы, используемые в разных сферах.

Пыль и прочие содержащиеся в воздухе вещества попадают внутрь оборудования, что приводит к его поломке, требующей дорогостоящего ремонта. Избежать этих проблем помогут осушители сжатого воздуха адсорбционного типа. Эти приборы, способные эффективно удалять избыточную влагу, присутствующую в воздухе, нашли применение в медицинской сфере, пищевой области и электронной промышленности.

При транспортировке сыпучих гигроскопичных веществ также используется осушительное вещество в виде геля, способное хорошо адсорбировать жидкость. Чтобы сохранить эффективность такого геля, его свойства должны регулярно восстанавливаться.

Делается это с помощью двух контейнеров. В одном происходит регенерация вещества, в другом — сушка.

Влажность связана с таким понятием, как точка росы. Этим термином обозначается уровень, до которого должна снизиться температура воздуха, чтобы имеющийся в ней водяной пар достиг состояния насыщения и началась его конденсация. Точка росы находится в прямо пропорциональной зависимости от относительной влажности воздуха.

В местностях, для которых характерны очень низкие показатели зимней температуры, воздух, транспортирующийся по внешним трубопроводам, быстро остывает. Его эффективная сушка возможна при условии, что точка росы будет ниже, чем температура поступающего воздуха. Обеспечить это условие также помогает адсорбционный осушитель воздуха.

Осушающий прибор представляет собой довольно сложный механизм. Его конструкция состоит из следующих деталей:

Ротора. Имеет вид большого барабана, заполненного особым веществом, хорошо впитывающим влагу, газ, эфиры.
Приточного канала. Предназначается для отбора воздушных потоков и запуска их движения через ротор.
Канала отработанного воздуха. Собирает потоки, прошедшие фильтрацию в роторе.
Нагревателя. Выполняется в виде теплового контура, увеличивающего температуру регенерационного потока.
Воздуховода. Отводит воздушный поток от ротора.

Собранные в единый механизм элементы обеспечивают осушение воздушной массы. Происходит это в несколько этапов:

1. Воздух из приточного канала попадает в крутящийся ротор.
2. Адсорбирующее вещество внутри ротора высушивает поток.
3. Канал обработанного воздуха собирает сухой поток и передаёт его дальше.
4. Часть подсушенного воздуха через регенерационное ответвление переходит на нагревательный элемент, увеличивающий температуру среды до 140 градусов.
5. Разогретый воздух проникает в ротор и высушивает намокший ранее адсорбент.
6. Регенерационный поток, впитавший в себя влагу из адсорбента, через воздуховод выходит в атмосферу.

По такому принципу осушитель адсорбционного типа обрабатывает воздушные массы практически на уровне молекул. Фильтры успешно задерживают как мелкие аэрозоли и капли, так и крупные частицы. Благодаря этому удаётся достичь почти 100-процентного осушения.

Дополнительно улавливается и удаляется остаточное содержание масла и пыли. Некоторые модели устройств обладают настолько высокой эффективностью, что обнаруживают частицы дыма и пыли размером до 0,01 мкм и концентрацию масла до 0,05 мг/м3.

Адсорбционный прибор имеет несколько разновидностей. Основным отличительным фактором выступает способ регенерации. Он бывает горячим и холодным.

При холодной регенерации прошедший предварительную сушку сжатый воздух продувается через адсорбер, из-под которого удаляется вода. Такой метод отличается простотой, поэтому на его реализацию не потребуется больших затрат. Применение холодной регенерации целесообразно только при малых и средних объёмах воздуха, проходящего через прибор со скоростью 100 м³/мин.

Горячая методика может быть внешней и вакуумной. Первая задействует атмосферные потоки, которые предварительно прогреваются с помощью внешних нагревательных устройств. Нагретый до определённой температуры воздух под действием давления, превышающего атмосферное, переходит в регенерируемый резервуар, для охлаждения которого задействуются осушенные сжатые воздушные потоки. Стоимость устройств для горячей внешней регенерации достаточно высока, именно поэтому их использование оправдано для обработки больших объёмов воздуха. В случае с небольшими объёмами применение такой регенерации нерентабельно.

Вакуумный способ отличается от внешнего лишь уровнем давления (оно не выше, а ниже атмосферного). Адсорберы могут охлаждаться за счёт воздуха из атмосферы, исключая потери сжатых осушенных потоков.

Точка росы тоже влияет на классификацию осушительных приборов. По этому показателю выделяют четыре класса установок:

летний вариант;
зимний европейский (мягкий климат);
для обычной континентальной зимы;
для Крайнего Севера.

К недостаткам осушителей относится необходимость регулярного обновления адсорбента. Без этого КПД приборов будет заметно снижаться. Минусом также является высокая цена и затраты на периодическое техническое обслуживание.

Для адсорбционного осушения воздуха следует использовать специальные вещества, впитывающие жидкость. От правильного выбора адсорбента напрямую зависит эффективность осушения.

Для холодного метода регенерации принято использовать молекулярное сито, образованное оксидом алюминия, приведённым в активное состояние. Хорошо подходит для применения в средних широтах, где температура воздушных потоков не опускается ниже -40 градусов.

Горячую сушку осуществляют за счёт твёрдого адсорбента, называемого силикагелем. Его производят из кремниевых кислот сильной концентрации с добавлением щелочных металлов. Такой адсорбент разрушается под действием капельной влаги. Для решения этой проблемы разработаны виды силикагеля, характеризующиеся очень высокой влагостойкостью.

Ещё один вид адсорбирующего вещества — цеолит — создаётся на основе натрия и кальция. Он имеет свойство отдавать или впитывать воду в зависимости от текущей влажности и температуры и дополнительно активизировать обмен ионами. Эффективен лишь при температуре потока не ниже -25 градусов.

Независимо от разновидности осушительных адсорбционных устройств, они показывают высокую эффективность работы даже при очень низкой температуре без риска замерзания жидкости внутри прибора. Преимущество состоит в том, что затрачивается небольшое количество электроэнергии, а КПД, наоборот, возрастает.

Данный тип адсорбента применяется в осушителях, как с горячей регенерацией - HRS, HRE, HRG+, так и с холодной регенерацией - ALD, HED, MSD. Достигаемая точка росы – -40 0 C … -70 0 С.

Наименование

Объем

Вид тары

Артикулярный номер

Адсорбент ULTRASORP 4

Adsorbent Donaldson Ultrasorp 16

Данный тип адсорбента применяется в осушителях, как с горячей регенерацией - HRS, HRE, HRG+, так и с холодной регенерацией - ALD, HED. Достигаемая точка росы – -20 0 C…-40 0 C.

Наименование

Объем

Вид тары

Артикулярный номер

Адсорбент ULTRASORP 16

Adsorbent Donaldson Ultrasorp 16-2

Наименование

Объем

Вид тары

Артикулярный номер

Адсорбент ULTRASORP 16-2

Adsorbent Donaldson Ultrasorp WS Kc-Trockenperlen

Данный тип адсорбента применяется в осушителях с горячей регенерацией Donaldson Ultrafilter в условиях повышенной влажности, где требуется особо сухой сжатый воздух. Сорбируется паровая часть влаги из сжатого воздуха. Достигаемая точка росы — -25 0 C … -50 0 C.

Читайте также: