Осушение сжатого воздуха адсорбцией

Осушение адсорбцией базируется на чисто физических принципах. В процессе адсорбции, молекулы воды прикрепляются к десиканту (адсорбенту) под воздействием адгезии (неравномерного межмолекулярного притяжения). Влага остается на поверхности и внутри пор адсорбента, при этом химических реакций не происходит.
Адсорбент имеет открыто-пористую структуру и большую площадь внутренних поверхностей. В качестве адсорбентов используются разные материалы, обычно молекулярные сита, силикагели, алюминогели, а также активированный уголь. Выбор адсорбента зависит от рабочих условий процесса осушения, а также от типа регенерации конкретного осушителя.
Процесс работы адсорбента

Рис. 5.10. Адсорбция слева
Влага задерживается адсорбентом в процессе движения сжатого воздуха через адсорбер. В процессе дегидратации выделяется некоторое количество тепла.
У адсорбентов существуют определенные пороги насыщения, когда они уже не могут больше удерживать влагу. В случае с адсорбционными осушителями с горячей регенерацией возможно использовать весь ресурс адсорбента, т.е. всю внутреннюю площадь поверхности его зерен. При регенерации холодным осушенным воздухом можно использовать только наружные поры адсорбента, т.к. холодный воздух не сможет извлечь влагу из глубин зерен адсорбента. Именно поэтому временная продолжительность одной фазы адсорбции различается у осушителей с холодной и горячей регенерацией на порядки.
После того, как фаза адсорбции завершена, должна начаться фаза регенерации - будь то холодной или горячей. Поэтому, любой адсорбционный осушитель состоит как минимум из двух колон - пока адсорбент в одной колоне поглощает влагу, другой адсорбер подвергается регенерации.
Основные принципиальные различия между адсорбционными осушителями начинаются именно с фазы регенерации, и заключаются в том, каким воздухом - холодным или нагретым - проводить регенерацию, и если горячим - то откуда его брать, как обеспечить его нагрев, и как подавать его в адсорберы. Существуют следующе типы регенерации адсорбционных осушителей:
- с холодной регенерацией
- с горячей регенерацией




Рис. 5.12. Устройство осушителя
с холодной регенерацией:
1 = Блок впускных/разгрузочных клапанов
2 = Обратные клапаны; 3 = Сопло регенерации
4 = Фильтр-глушитель; 5 = префильтр
6 = Финальный фильтр
Принцип холодной регенерации
При использовании осушителей с холодной регенерацией адсорбента, регенерация происходит без нагрева, т.е. без затрат тепла. Часть осушенного в адсорбере «A» воздуха отбирается через сопло, расширяется до давления чуть выше атмосферного (при этом относительная влажность, а значит, и способность поглощать влагу, становится еще ниже), и подается в регенерируемый адсорбер «B». В процессе прохождения через слой адсорбента этот воздух поглощает влагу, содержащуюся, на поверхности зерен адсорбента, и затем выводится в атмосферу через открытый разгрузочный клапан и фильтр-глушитель.
Для того, чтобы предотвратить попадание в осушитель компрессорного масла и жидкой влаги, могущих снизить эффективность адсорбента и уменьшить его срок службы, на входе устанавливается фильтр тонкой очистки сжатого воздуха. На выходе, как правило, устанавливается фильтр грубой очистки, предназначенный для удаления адсорбентной пыли.
Особенности и преимущества/недостатки
У адсорбционных осушителей с холодной регенерацией есть только один недостаток - потери сжатого воздуха (того осушенного воздуха, который отбирается на регенерацию адсорбента, и затем выводится в атмосферу). Для осушителей, работающих на стандартных низких давлениях (до 16 бар) эти потери могут составлять от 14 до 20-25% (в зависимости от того, сколько воздуха на регенерацию адсорбента требуется при конкретных условиях эксплуатации, а также в зависимости от конструктивных особенностей осушителя).

+ Экономически оправданы при небольших и средних расходах
+ Простота конструкции
+ Относительно низкая стоимость (по сравнению с осушителями с горячей регенерацией)
+ Низкое энергопотребление (близкое к нулю)
- Потери сжатого воздуха