【案例】生物制药车间压缩空气干燥机选型探讨--中山5123导航

GMP生产车间对压缩空气的需求不仅仅局限于量的满足，对其品质也提出了较高的要求。但空气经压缩机压缩后成为饱和湿空气，会产生很多凝结水，大量水分不仅使管道锈蚀、压降增加，而且还会导致使用设备故障频发、控制系统执行机构动作失灵等现象发生。所以，干燥处理是压缩空气投用前的必经环节。作为压缩空气干燥处理设备，干燥机的结构及干燥方式直接决定着干燥效果、工艺参数的稳定和设备的运行能耗。

目前空气干燥领域应用最为成熟的干燥技术为吸附式干燥技术，属于固体除湿法，利用吸附剂有选择性吸附某些分子的特性，吸附压缩空气中的水分，以使压缩空气达到干燥的目的。所采用的吸湿剂有硅胶、铝胶和分子筛。这些物质本身具有大量孔隙，能产生毛细现象，而且材料表面上的水蒸气分压力低于周围空气中的水蒸气分压，在这个分压力差的作用下，压缩空气中的水蒸气被吸附。吸附了足够多量水蒸气的吸湿剂必须进行脱湿处理——即所谓“再生”，材料才能再次获得吸附活性。吸附式干燥技术主要有双塔吸附干燥和新兴的模块单元吸附式干燥两种类型。

目前市场上应用较为广泛的双塔吸附式干燥机主要由两个吸附塔组成。工作的时，一个塔吸附、另一个塔进行再生，利用阀门控制，两塔循环交替吸附工作。按再生方法，吸附式干燥器可分为加热再生式及无热再生（变压吸附）两种基本类型，后者在目前大为流行。吸附式干燥机是发展较为成熟的压缩空气干燥设备，运行中不需要水冷却，具有价格低廉，维修技术简单、流程简洁、工作可靠等特点。

吸附式干燥机的最大局限性似乎在于运行费用较高。这对极大部分不需极端干燥气源的用户来说尤其如此，即使以比较节能的无热再生式而言，用于再生的干燥空气量占整个处理气量的15%左右，直接减少了系统对有效风量的供给。因此在选择配套空气压缩机时，必须留有足够的排气量，增加了投资及能源消耗。且吸附式干燥机对吸入空气的含油量及液态水分极为敏感，原则上要求同无油润滑空压机配套，若使用有油润滑空压机，则必须在吸气前进行完善的前置预处理，以避免油雾、水滴对吸湿剂表面的污染。

此外，吸附式干燥器工作时，双塔处理频繁切换状态，控制阀件容易疲劳损坏，变压吸附作用使吸湿剂表面频频挤压摩擦，易产生粉尘脱落，给成品气造成“二次污染”。

除此之外，双塔吸附式干燥机还存在以下几方面的不足： 

1. 根据处理气体的流量不同，所需要的塔罐体积也不同，因此其制造和安装不利于产品的标准化管理。

2.吸附塔体积较大，所需填装的分子筛数量也多，耗材成本高。压缩空气通过时容易产生气流短路现象，分子筛的利用率低，干燥效果差，所需要的再生耗气量也比较大，造成了生产成本高，节能环保性差。

3.双塔式吸干机始终只有一个塔罐在工作，故其出口压缩空气含水量极为不稳定（露点不稳定）。 

4.双塔式吸干机体积庞大，一般机型高度在2.5m到4m左右，所需的安装场所要求高，而且拆装、运输等极为不便。且耗气量也非常大， 空压机频繁启动，电能消耗高，使用成本极高。 

5.双塔式干燥机的吸附塔属于压力容器，需每年进行年检，年检费用增加了使用成本。 

发展历史悠远和使用经验成熟，使双塔吸附式干燥机直到目前在我国还大为流行。但在国外一般除工艺必需以外，尽量选择用模块单元式干燥机代替吸附式干燥机。模块单元吸附式干燥技术有效避免了双塔吸附干燥技术运行能耗高的缺点，因具备高效、节能、经济、环保的技术特点而广受欢迎。

模块单元吸附式干燥机的主要特点在于其采用了化整为零的分散式吸附单元。 其核心定义为：由多个管道腔体组成的吸附单元，可以根据需要处理量的大小对吸附单元的管道腔体进行增加或者减少来实现对机组容量的调节，从而实现模块化。在吸附过程中，由于吸附单元由若干管道腔体组成，相当于若干个小吸附塔在同时进行吸附，使得压缩空气露点能够维持稳定。而且这种结构成倍地增加了吸附剂和压缩空气接触的表面积，从而在保证处理效果却线性增加的同时，减少所需要填充的分子筛量，再生耗气量大大减少。

基于上述比对，二车间改造项目机电安装干燥机选用模块单元吸附式干燥机，实现高效率、低能耗和运行维护费用低等多个方面多重效能的提高，具体包含以下几个方面的技术优化和性能提升： 

1.由铝合金制造而成，可完全避免腐蚀。 

2.结构精简、无复杂管路，干燥机前后压降小。 

3.采用了分散式的吸附单元结构，使得每个吸附腔体体积小于25L，可以增加有效吸附面积、避免隧道效应，同时又不属于压力容器范畴，无需年检。

4.模块单元式的体积和重量不到双塔的一半，便于运输和安装。可安装在狭窄的空间，空间需求较小，节省空间。

5.吸附剂用量少，加之精巧的模块单元式设计可大幅延长吸附剂的更换周期，材料消耗成本低。

6.环保节能，再生耗气量小。所填装的分子筛不到双塔干燥机的一半，模块单元式所使用的再生耗气量约为双塔的1/3，运行成本较低，节能效果好。 

7.模块单元式干燥机使用可视化控制，友好人机界面，内部采用PLC、真彩触摸屏控制，便于设备人员进行实时监测，操作简单易懂。 

8.模块单元式干燥机设计精巧，模块单元化的设计使得维修简单方便，维修费用大幅降低。

随着对节能环保要求的提高和科技的进步，新型的模块单元式干燥机取代传统的双塔吸附式干燥机将成为必然趋势。通过对比双塔吸附式干燥机和模块单元式干燥机的经济性和效能，从实际生产工艺及设备标准化需求角度出发，综合考虑设备技术先进性和环保节能性以及检修安装便利性，二车间改造项目压缩空气干燥机选用模块单元式干燥机，符合工艺、安装空间及检修难易程度要求，可在保证设备效能和可靠性、先进性的同时，降低能源损耗和运行成本，从而增加设备运行效益。