
吸附式干燥机是压缩空气除水设备,核心通过“多孔吸附剂物理吸附水分”实现干燥,依托“双塔交替工作”保障连续供气,适用于冷冻式干燥机无法满足的低露点需求(如露点≤-40℃),其原理与工作流程可拆解为以下关键环节:
一、核心原理:吸附剂的“吸附-再生”循环
吸附式干燥机的除水逻辑基于物理吸附(无化学反应),核心依赖吸附剂的多孔结构与表面张力,实现水分的“捕捉-释放”循环:
1.吸附剂特性:高效捕捉水分子的关键
常用吸附剂为分子筛(13X型为主)或活性氧化铝,其特性决定除水能力:
多孔结构:吸附剂内部孔隙率达50%-70%,比表面积超300㎡/g(相当于1g吸附剂展开后面积约42个足球场),孔隙直径0.3-1nm,与水分子直径(0.28nm)匹配,可通过“范德华力”将水分子牢牢吸附在孔隙内;
高选择性:优先吸附极性分子(水分子为强极性分子),对压缩空气中的氮气、氧气等非极性气体吸附量极低,确保干燥后空气成分不变;
可再生性:吸附剂吸附水分达到饱和后,通过“降压脱附”或“加热脱附”可释放孔隙内的水分子,恢复吸附能力,实现循环使用(单次再生后吸附效率仍达初始值的95%以上)。
2.吸附与再生的热力学逻辑
吸附过程(放热):当含湿压缩空气(如压力0.7MPa、露点20℃)流经吸附剂床层时,水分子被孔隙捕捉,空气露点快速降至-40℃~-70℃(具体取决于吸附剂类型与床层厚度),此过程伴随微量放热(吸附热使空气温度升高2-5℃,不影响后续使用);
再生过程(吸热):吸附剂饱和后,需破坏“水分子-吸附剂”的作用力以释放水分——无热再生(常温再生)通过“降压至常压”降低水分子吸附力,微热再生(加热再生)通过“加热至120-150℃”提供能量,两种方式均需用少量干燥空气(称为“再生气”)吹扫床层,将释放的水分带出干燥机。
二、工作流程:双塔交替实现连续供气
吸附式干燥机多采用“双塔结构”(A塔、B塔),通过电磁阀与PLC控制,使两塔交替处于“吸附状态”与“再生状态”,确保下游持续获得干燥空气,标准流程分为4个阶段(单塔吸附/再生周期通常10-20分钟,可根据用气负荷调整):
1.预处理:保护吸附剂的前置环节
含湿压缩空气进入干燥机前,需先经过前置过滤器(精度1μm)与除油器(含油量≤0.01ppm):
去除粉尘、油污(吸附剂若被油污覆盖,孔隙会堵塞,吸附效率骤降50%以上,寿命从8000小时缩短至2000小时);
初步降温(若上游无冷却设备,需加装冷却器将空气温度降至40℃以下,温度每升高10℃,吸附剂负荷增加15%),避免高温影响吸附效果。
2.阶段1:A塔吸附,B塔再生(核心工作阶段)
A塔吸附:预处理后的含湿空气通过阀门进入A塔底部,自下而经吸附剂床层(床层高度通常300-500mm,确保空气与吸附剂充分接触),水分子被吸附,干燥空气从A塔顶部流出,经止回阀进入下游管网(露点实时监测,达标后供用气端使用);
B塔再生:同时,A塔出口的少量干燥空气(再生气占总气量的5%-15%)经节流阀降压至常压,若为微热再生则先经加热器加热至120-150℃,再进入B塔顶部,自上而下吹扫饱和的吸附剂,将释放的水分带出B塔,从底部排气阀排入大气(再生尾气含水量可达20-30g/m³)。
3.阶段2:B塔升压,准备切换(压力平衡环节)
当A塔吸附接近饱和(通过运行时间或露点传感器判断),系统进入“升压阶段”:
关闭B塔的排气阀与再生气进口阀,打开B塔与A塔的均压阀,使A塔出口的干燥空气缓慢进入B塔,将B塔压力从常压升至工作压力(0.7MPa左右),避免切换时压力骤变冲击吸附剂床层(防止吸附剂粉化),同时确保下游供气压力稳定(压力波动≤±0.02MPa)。
4.阶段3:B塔吸附,A塔再生(双塔角色互换)
升压完成后,阀门切换:
B塔开始吸附(含湿空气改走B塔,干燥空气供下游);
A塔进入再生阶段(流程同B塔再生,用B塔出口的干燥空气吹扫脱附),实现“吸附-再生”循环的连续衔接。
5.阶段4:A塔升压,循环切换
同“阶段2”逻辑,A塔升压至工作压力,等待下一次切换,如此往复,确保干燥机24小时不间断输出低露点压缩空气。
三、关键技术特点与适用场景
露点优势:无热再生露点可达-40℃,微热再生可达-70℃,满足电子封装(露点≤-50℃)、医药冻干(露点≤-60℃)等高精度需求;
局限性:需消耗少量再生气(5%-15%),运行成本略高于冷冻式干燥机,且需定期更换吸附剂(通常1-2年/次,视进气含油含尘量而定)。

