[实用新型]一种吸附除湿装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及适用热能、化工、冶金、电子、机械、轻工等行业的除湿技术，更具体地涉及一种吸附除湿装置。

背景技术

除湿技术常用于对含湿气体进行处理以得到干燥气体。除了常见的人居环境空气除湿、各种设施如工厂车间、仓库的空气除湿之外，许多工业部门出于各种目的经常需要对化工原料气、能源气体如天然气和煤气、以及各种工业气体进行除湿处理。例如，在化工生产中需要对原料气除湿至-60℃露点以下以防止水分降低催化剂的活性，在能源工业中对压缩天然气进行除湿主要是为了防止天然气水合物的形成，在钢铁工业中需要对高炉鼓风用空气除湿以提高钢铁产品的质量，电子、机械等行业常用的压缩空气站生产的压缩空气必须除湿后才能使用。另外，利用除湿技术对含湿气体进行处理的目的有时是为了从含湿气体中收集水分。

目前主要有三种类型的工业除湿设备：冷冻式、吸附式、吸收式。冷冻除湿是将气体冷却至露点以下，使水分凝结析出。冷冻除湿的优点是除湿量较大，缺点是制冷设备价格高、电耗大，气温低于约15℃时除湿能力明显下降、容易结霜，制冷压缩机运转噪声大。吸收除湿是用液体吸湿剂如三甘醇、氯化锂溶液来吸收水分，缺点是腐蚀性较大。吸附除湿是用固体吸湿剂吸附去除气体中的水分。硅胶是最常用的吸湿剂，其吸湿量可达自身重量的40%。其它吸湿剂有沸石分子筛、活性氧化铝、氯化钙、氯化钾、氯化锂等，其形态通常为颗粒状或者用粘结、溶胶-凝胶等方法结合在基材或支撑材料上的层状等。吸附除湿器是包含固体吸湿剂的除湿设备，固体吸湿剂的装载量可为数公斤至数百公斤，其基本形式有固定床式、移动床式、流化床式、旋转床式（如除湿转轮）等，其特殊形式有多段移动床式、多段流化床式、双流化床式等。在1900年以前，工业规模的固定床式吸附除湿装置已经在空气和工业气体除湿方面得到了应用。大约在1960年，旋转床式吸附除湿装置开始应用于民用和工业设施的空气湿度调节。吸附除湿的优点是设备费用低，气温越低时除湿效果越好，缺点是吸湿剂饱和后的加热再生过程能耗大。

工业上加热再生吸湿剂的主要困难在于：

（1）脱附热（水分从吸湿剂脱附进入气相所需的热量）大于蒸发潜热（液态水的蒸发所需的热量）。对于硅胶，脱附热大约为2500 kJ/kg-水。再生加热必须提供足够的热量来满足水分脱附的吸热需求。

（2）吸湿剂是热的不良导体。例如，硅胶的导热系数仅为0.14 W/m·K（相当于隔热材料石棉的导热系数）。吸湿剂颗粒的加热升温是一个较为缓慢的过程。

（3）吸湿剂大多是微孔类材料。例如，硅胶的微孔平均孔径为20 ?，微孔孔容达0.6-1 cm³/g，内表面积达600-800 m²/g。吸湿剂吸附的水分是被储留在这些微孔内。加热再生时，这些水分必须从微孔向外扩散才能进入气相。微孔扩散是一个极为缓慢的过程，通常为吸湿剂脱水再生过程的速率控制步骤。

（4）再生温度一般高于100℃，并低于吸湿剂的耐热温度。例如，硅胶的再生温度约为100-150℃，耐热温度约为200-250℃（不同吸湿剂产品的再生温度、耐热温度有所不同）。再生加热时要力求均匀。如果局部过热超出耐热温度，将破坏吸湿剂的结构而造成性能下降。

长期以来，工业上普遍采用的再生加热方式是热空气再生法（或叫做热风再生法、热气体再生法）。例如，固定床式空气除湿器的再生工艺大致为：将加热至约150℃的空气通入除湿器使吸湿剂床层逐渐升温达到约100℃的再生温度，该预热升温过程一般需0.5至1小时；吸湿剂床达到再生温度后，继续通入150℃的热空气以提供水分脱附所需的热量，150℃的热空气向吸湿剂床释放显热后降温至约80℃，吸湿剂床脱附的水分由约80℃热空气携带向外界排放，该脱附过程一般需2小时以上。热空气再生法的优点是吸湿剂床可以得到较为均匀的加热，缺点是必须通入大量的热空气以提供足够的热量，整个再生过程持续排放废气，因而能源消耗较大。

发明内容

实用新型为克服上述现有技术所述的能源消耗较大的不足，本实用新型提供一种用于从气体中去除水分并且能源消耗较低的吸附除湿方案。

该方案具备循环加热升温、循环脱水再生、排出水分、冷却的必要技术特征。