生物制藥車間壓縮空氣干燥機(jī)選型探討-

GMP生產(chǎn)車間對(duì)壓縮空氣的需求不僅僅局限于量的滿足，對(duì)其品質(zhì)也提出了較高的要求。但空氣經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后成為飽和濕空氣，會(huì)產(chǎn)生很多凝結(jié)水，大量水分不僅使管道銹蝕、壓降增加，而且還會(huì)導(dǎo)致使用設(shè)備故障頻發(fā)、控制系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作失靈等現(xiàn)象發(fā)生。所以，干燥處理是壓縮空氣投用前的必經(jīng)環(huán)節(jié)。作為壓縮空氣干燥處理設(shè)備，干燥機(jī)的結(jié)構(gòu)及干燥方式直接決定著干燥效果、工藝參數(shù)的穩(wěn)定和設(shè)備的運(yùn)行能耗。

目前空氣干燥領(lǐng)域應(yīng)用最為成熟的干燥技術(shù)為吸附式干燥技術(shù)，屬于固體除濕法，利用吸附劑有選擇性吸附某些分子的特性，吸附壓縮空氣中的水分，以使壓縮空氣達(dá)到干燥的目的。所采用的吸濕劑有硅膠、鋁膠和分子篩。這些物質(zhì)本身具有大量孔隙，能產(chǎn)生毛細(xì)現(xiàn)象，而且材料表面上的水蒸氣分壓力低于周圍空氣中的水蒸氣分壓，在這個(gè)分壓力差的作用下，壓縮空氣中的水蒸氣被吸附。吸附了足夠多量水蒸氣的吸濕劑必須進(jìn)行脫濕處理——即所謂“再生”，材料才能再次獲得吸附活性。吸附式干燥技術(shù)主要有雙塔吸附干燥和新興的模塊單元吸附式干燥兩種類型。

目前市場(chǎng)上應(yīng)用較為廣泛的雙塔吸附式干燥機(jī)主要由兩個(gè)吸附塔組成。工作的時(shí)，一個(gè)塔吸附、另一個(gè)塔進(jìn)行再生，利用閥門控制，兩塔循環(huán)交替吸附工作。按再生方法，吸附式干燥器可分為加熱再生式及無(wú)熱再生（變壓吸附）兩種基本類型，后者在目前大為流行。吸附式干燥機(jī)是發(fā)展較為成熟的壓縮空氣干燥設(shè)備，運(yùn)行中不需要水冷卻，具有價(jià)格低廉，維修技術(shù)簡(jiǎn)單、流程簡(jiǎn)潔、工作可靠等特點(diǎn)。

吸附式干燥機(jī)的最大局限性似乎在于運(yùn)行費(fèi)用較高。這對(duì)極大部分不需極端干燥氣源的用戶來(lái)說(shuō)尤其如此，即使以比較節(jié)能的無(wú)熱再生式而言，用于再生的干燥空氣量占整個(gè)處理氣量的15%左右，直接減少了系統(tǒng)對(duì)有效風(fēng)量的供給。因此在選擇配套空氣壓縮機(jī)時(shí)，必須留有足夠的排氣量，增加了投資及能源消耗。且吸附式干燥機(jī)對(duì)吸入空氣的含油量及液態(tài)水分極為敏感，原則上要求同無(wú)油潤(rùn)滑空壓機(jī)配套，若使用有油潤(rùn)滑空壓機(jī)，則必須在吸氣前進(jìn)行完善的前置預(yù)處理，以避免油霧、水滴對(duì)吸濕劑表面的污染。

此外，吸附式干燥器工作時(shí)，雙塔處理頻繁切換狀態(tài)，控制閥件容易疲勞損壞，變壓吸附作用使吸濕劑表面頻頻擠壓摩擦，易產(chǎn)生粉塵脫落，給成品氣造成“二次污染”。

除此之外，雙塔吸附式干燥機(jī)還存在以下幾方面的不足： 

1. 根據(jù)處理氣體的流量不同，所需要的塔罐體積也不同，因此其制造和安裝不利于產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化管理。

2.吸附塔體積較大，所需填裝的分子篩數(shù)量也多，耗材成本高。壓縮空氣通過(guò)時(shí)容易產(chǎn)生氣流短路現(xiàn)象，分子篩的利用率低，干燥效果差，所需要的再生耗氣量也比較大，造成了生產(chǎn)成本高，節(jié)能環(huán)保性差。

3.雙塔式吸干機(jī)始終只有一個(gè)塔罐在工作，故其出口壓縮空氣含水量極為不穩(wěn)定（露點(diǎn)不穩(wěn)定）。 

4.雙塔式吸干機(jī)體積龐大，一般機(jī)型高度在2.5m到4m左右，所需的安裝場(chǎng)所要求高，而且拆裝、運(yùn)輸?shù)葮O為不便。且耗氣量也非常大， 空壓機(jī)頻繁啟動(dòng)，電能消耗高，使用成本極高。 

5.雙塔式干燥機(jī)的吸附塔屬于壓力容器，需每年進(jìn)行年檢，年檢費(fèi)用增加了使用成本。 

發(fā)展歷史悠遠(yuǎn)和使用經(jīng)驗(yàn)成熟，使雙塔吸附式干燥機(jī)直到目前在我國(guó)還大為流行。但在國(guó)外一般除工藝必需以外，盡量選擇用模塊單元式干燥機(jī)代替吸附式干燥機(jī)。模塊單元吸附式干燥技術(shù)有效避免了雙塔吸附干燥技術(shù)運(yùn)行能耗高的缺點(diǎn)，因具備高效、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的技術(shù)特點(diǎn)而廣受歡迎。

模塊單元吸附式干燥機(jī)的主要特點(diǎn)在于其采用了化整為零的分散式吸附單元。 其核心定義為：由多個(gè)管道腔體組成的吸附單元，可以根據(jù)需要處理量的大小對(duì)吸附單元的管道腔體進(jìn)行增加或者減少來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組容量的調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)模塊化。在吸附過(guò)程中，由于吸附單元由若干管道腔體組成，相當(dāng)于若干個(gè)小吸附塔在同時(shí)進(jìn)行吸附，使得壓縮空氣露點(diǎn)能夠維持穩(wěn)定。而且這種結(jié)構(gòu)成倍地增加了吸附劑和壓縮空氣接觸的表面積，從而在保證處理效果卻線性增加的同時(shí)，減少所需要填充的分子篩量，再生耗氣量大大減少。

基于上述比對(duì)，二車間改造項(xiàng)目機(jī)電安裝干燥機(jī)選用模塊單元吸附式干燥機(jī)，實(shí)現(xiàn)高效率、低能耗和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低等多個(gè)方面多重效能的提高，具體包含以下幾個(gè)方面的技術(shù)優(yōu)化和性能提升： 

1.由鋁合金制造而成，可完全避免腐蝕。 

2.結(jié)構(gòu)精簡(jiǎn)、無(wú)復(fù)雜管路，干燥機(jī)前后壓降小。 

3.采用了分散式的吸附單元結(jié)構(gòu)，使得每個(gè)吸附腔體體積小于25L，可以增加有效吸附面積、避免隧道效應(yīng)，同時(shí)又不屬于壓力容器范疇，無(wú)需年檢。

4.模塊單元式的體積和重量不到雙塔的一半，便于運(yùn)輸和安裝。可安裝在狹窄的空間，空間需求較小，節(jié)省空間。

5.吸附劑用量少，加之精巧的模塊單元式設(shè)計(jì)可大幅延長(zhǎng)吸附劑的更換周期，材料消耗成本低。

6.環(huán)保節(jié)能，再生耗氣量小。所填裝的分子篩不到雙塔干燥機(jī)的一半，模塊單元式所使用的再生耗氣量約為雙塔的1/3，運(yùn)行成本較低，節(jié)能效果好。 

7.模塊單元式干燥機(jī)使用可視化控制，友好人機(jī)界面，內(nèi)部采用PLC、真彩觸摸屏控制，便于設(shè)備人員進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，操作簡(jiǎn)單易懂。 

8.模塊單元式干燥機(jī)設(shè)計(jì)精巧，模塊單元化的設(shè)計(jì)使得維修簡(jiǎn)單方便，維修費(fèi)用大幅降低。

隨著對(duì)節(jié)能環(huán)保要求的提高和科技的進(jìn)步，新型的模塊單元式干燥機(jī)取代傳統(tǒng)的雙塔吸附式干燥機(jī)將成為必然趨勢(shì)。通過(guò)對(duì)比雙塔吸附式干燥機(jī)和模塊單元式干燥機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和效能，從實(shí)際生產(chǎn)工藝及設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化需求角度出發(fā)，綜合考慮設(shè)備技術(shù)先進(jìn)性和環(huán)保節(jié)能性以及檢修安裝便利性，二車間改造項(xiàng)目壓縮空氣干燥機(jī)選用模塊單元式干燥機(jī)，符合工藝、安裝空間及檢修難易程度要求，可在保證設(shè)備效能和可靠性、先進(jìn)性的同時(shí)，降低能源損耗和運(yùn)行成本，從而增加設(shè)備運(yùn)行效益。