制冷劑用分子篩干燥過濾芯簡介

備案信息

備案號：34624-2012

備案公告： 2012年第2號(總第146號)

預干燥階段簡介

20世紀90年代以前，國內(nèi)分子篩預干燥采用的是轉(zhuǎn)鼓干燥，這種干燥機由于自身結(jié)構(gòu)的原因，無法達到預期的干燥要求，相當一部分干燥過程必須由焙燒爐來完成，造成焙燒爐長度增加，有時還會因前段工藝波動造成焙燒時間不足，從而影響到產(chǎn)品質(zhì)量。分子篩預干燥技術(shù)的滯后，已成為國內(nèi)分子篩產(chǎn)品質(zhì)量提高的瓶頸。

預干燥階段原理

旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥是以空氣為熱載體，熱空氣與濕物料直接接觸進行對流傳熱的一種干燥方式。其可選擇的操作彈性較寬，熱空氣入風溫度可以從150℃到1000℃以上（具體根據(jù)設(shè)備本體材質(zhì)的耐溫性能和被干燥物料的熱敏性要求而定）；空氣加熱方式的選擇主要是根據(jù)被干燥物料對空氣質(zhì)量和溫度的要求而定的，目前較為普遍采用的空氣加熱方式有：電加熱、蒸汽換熱、燃料油或燃料氣直接加熱（即煙氣發(fā)生爐）、燃料油或燃料氣或燃煤間接加熱（使用換熱器）等。旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥系統(tǒng)具有設(shè)備體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小的特點，而且集干燥與破碎于一體，是一種應用前景非常好的干燥方式。

如圖1所示，旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥器主機內(nèi)的工作原理如下：需要被干燥的濕物料經(jīng)由加料設(shè)備從旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥主機的頂部或側(cè)面中部送入干燥室內(nèi)；熱空氣則從旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥干燥主機的底部經(jīng)過一個特殊流道設(shè)計的環(huán)隙口進入干燥室內(nèi)，受環(huán)隙口尺寸和形狀的影響，熱風在干燥室內(nèi)形成一股高速螺旋的上升氣流；需要被干燥的濕物料在重力的作用下朝旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥器的底部下落，與高速螺旋的上升熱氣流相接觸，同時，干燥室內(nèi)的數(shù)組破料刀片高速旋轉(zhuǎn)，對較大、較濕的物料顆粒進行機械破碎；物料在干燥室內(nèi)由于高速螺旋的熱氣流和高速旋轉(zhuǎn)的刀片的雙重作用而受到強烈的離心力、剪切力的作用，物料顆粒與顆粒、顆粒與容器內(nèi)壁、顆粒與破料刀片之間不斷地進行碰撞和摩擦而被迅速微?；槐环鬯楹蟮奈锪蟼鳠崦娣e大大增加，可以在很短的時間內(nèi)與熱空氣之間完成熱交換，因此濕物料在干燥室內(nèi)只需要很短的停留時間就能被干燥。旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥器主機內(nèi)一般都設(shè)有分級環(huán)，其作用是防止未被破碎和干燥的大顆粒物料隨上升氣流逸出干燥室，由于離心力的作用，已經(jīng)被破碎和干燥的細粉處于螺旋上升氣流的內(nèi)圈，可以順利地從分級環(huán)中穿過而離開干燥室，大顆粒的物料則處于螺旋上升氣流的外圈，在上升過程中被分級環(huán)截留，然后在離心力和重力的作用下被甩向干燥器內(nèi)壁又向干燥器底部回落，重新進行破碎和干燥。

預干燥階段旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機發(fā)展歷程

旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機是為了解決高粘性膏狀、糊狀以及濾餅狀物料的直接干燥問題而開發(fā)的產(chǎn)品。它是利用流態(tài)化原理,通過攪拌器的機械力和熱氣流的剪切、吹浮、旋轉(zhuǎn)湍動作用使沒有流動性的顆粒能像流體一樣呈現(xiàn)快速流動狀態(tài)，氣體一固體兩相流動時，相間發(fā)生高速傳熱和傳質(zhì)現(xiàn)象，物料因此得到干燥。由于流態(tài)化技術(shù)很復雜，干燥操作條件（如氣速、溫度、壓力）差別大，物料性質(zhì)（如粒度、粒度分布、重度等）各式各樣，因此，關(guān)于旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥的流態(tài)化文獻很少，放大設(shè)計仍舊依靠實驗和經(jīng)驗。目前，需要閃蒸干燥的行業(yè)已達到十幾個，相應地，需要干燥的物料產(chǎn)量、質(zhì)量、種類等也發(fā)生了很大變化，各種企業(yè)對設(shè)備的實際需求，也迫使旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥技術(shù)進一步提高。

對于旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機來說，影響流態(tài)化質(zhì)量的因素主要有五個：物料顆粒、氣流、熱風分布器、攪拌器、干燥室的形狀尺寸。后三個都是結(jié)構(gòu)因素，因此，分析和改進結(jié)構(gòu)是加強流化干燥的主要途徑。旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥從最初投入市場開始，其主機的結(jié)構(gòu)形式經(jīng)歷了三個階段的變化，從最初的直筒錐體結(jié)構(gòu)形式變化到直筒平底的外形結(jié)構(gòu)再變化到直筒倒錐體底。其使用性能也越來越理想，在熱氣流分布、物料干燥、破碎效果和物料在干燥器內(nèi)壁的粘結(jié)情況等方面均有了較大程度的改善，因此旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥技術(shù)的應用領(lǐng)域越來越廣泛。

預干燥階段工藝流程

其工作原理如下：需要被干燥的濕物料在加料器（3）內(nèi)被機械攪拌初步破碎后，由螺旋輸送器（4）輸送到旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥器主機（5）內(nèi)；作為熱載體的空氣經(jīng)鼓風機（1）進入加熱器（2）加熱到所需溫度后，以一定的噴動速度進入旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥器主機（5）底部的空氣分布器中，從分布器環(huán)隙口進入干燥室，對干燥室內(nèi)的濕物料進行干燥。由于氣流和干燥室內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)刀片的聯(lián)合作用，物料在干燥室內(nèi)受到離心力、剪切力和碰撞的影響而被微?；?；被粉碎后的物料傳熱面積大大增加，在很短的時間內(nèi)被熱空氣干燥，然后隨氣流進入旋風分離器中（6）內(nèi)進行干品捕集；經(jīng)過旋風分離后的氣體中仍含有一定量的物料顆粒，再經(jīng)過布袋除塵器（7）的進一步氣固分離后由引風機（8）抽出排大氣。

我國分子篩預干燥技術(shù)還處于研究開發(fā)階段，近些年隨著國內(nèi)大專院校和科研院所不斷進行的理論和工業(yè)應用研究，旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥技術(shù)比以前有了較大幅度的進步，但是與國外先進水平相比還是有一定的差距，這些差距主要體現(xiàn)在工藝設(shè)計、自控設(shè)計、關(guān)鍵部件的專有技術(shù)和機械制造水平等多方面。

發(fā)文時使用的制冷劑已達70～80種，并正在不斷發(fā)展增多。但用于食品工業(yè)和空調(diào)制冷的僅十多種。其中被廣泛采用的只有以下幾種：

制冷劑氨

（代號：R717）

氨是使用最為廣泛的一種中壓中溫制冷劑。氨的凝固溫度為-77.7℃，標準蒸發(fā)溫度為－33.3℃，在常溫下冷凝壓力一般為1.1～1.3MPa，即使當夏季冷卻水溫高達30℃時也絕不可能超過1.5MPa。氨的單位標準容積制冷量大約為520kcal/m3。

氨有很好的吸水性，即使在低溫下水也不會從氨液中析出而凍結(jié)，故系統(tǒng)內(nèi)不會發(fā)生“冰塞”現(xiàn)象。氨對鋼鐵不起腐蝕作用，但氨液中含有水分后，對銅及銅合金有腐蝕作用，且使蒸發(fā)溫度稍許提高。因此，氨制冷裝置中不能使用銅及銅合金材料，并規(guī)定氨中含水量不應超過0.2%。

氨的臨界溫度較高（tkr=132℃），汽化潛熱大，在大氣壓力下為1164KJ/Kg，標準工況下的單位容積制冷量也大，氨壓縮機尺寸可以較小。

純氨對潤滑油無不良影響，但有水分時，會降低冷凍油的潤滑作用。氨在潤滑油中不易溶解，故要在裝置中設(shè)置油分離器，減少潤滑油進入冷凝器和蒸發(fā)器，防止熱交換表面被油污染后傳熱性能降低。

純氨對鋼鐵無腐蝕作用，但當氨中含有水分時將腐蝕銅和銅合金（磷青銅除外），故在氨制冷系統(tǒng)中對管道及閥件均不采用銅和銅合金。

液氨透明無色，氨蒸氣無色，有強烈的刺激臭味。氨對人體有較大的毒性，當氨液飛濺到皮膚上時會引起凍傷。當空氣中氨蒸氣的容積達到0.5-0.6%時可引起爆炸。故機房內(nèi)空氣中氨的濃度不得超過0.02mg/L。

氨在常溫下不易燃燒，加熱至350℃時，分解為氮和氫氣，氫氣與空氣中的氧氣混合后會發(fā)生爆炸。與空氣混合的體積分數(shù)在11%-14%時即可燃燒。在16%-25%時遇明火可能爆炸。在0.5%-0.6%時，人在其中停留半小時就會中毒。

氨極溶于水，0℃時每升水能溶解130升氨氣。一般規(guī)定液氨中含水量低于0.2%。

氨的比重和粘度小，放熱系數(shù)高，價格便宜，易于獲得。但是，氨有較強的毒性和可燃性。若以容積計，當空氣中氨的含量達到0.5%～0.6%時，人在其中停留半個小時即可中毒，達到11%～13%時即可點燃，達到16%時遇明火就會爆炸。因此，氨制冷機房必須注意通風排氣，并需經(jīng)常排除系統(tǒng)中的空氣及其它不凝性氣體。

總上所述，氨作為制冷劑的優(yōu)點是：易于獲得、價格低廉、壓力適中、單位制冷量大、放熱系數(shù)高、幾乎不溶解于油、流動阻力小，泄漏時易發(fā)現(xiàn)。其缺點是：有刺激性臭味、有毒、可以燃燒和爆炸，對銅及銅合金有腐蝕作用。

制冷劑氟利昂-12

（代號：R12）

R12為烷烴的鹵代物，學名二氟二氯甲烷，分子式為CF2Cl2。它是我國中小型制冷裝置中使用較為廣泛的中壓中溫制冷劑。R12的標準蒸發(fā)溫度為－29.8℃，冷凝壓力一般為0.78～0.98MPa，凝固溫度為-155℃，單位容積標準制冷量約為288kcal/m3。

R12是一種無色、透明、沒有氣味，幾乎無毒性、不燃燒、不爆炸，很安全的制冷劑。只有在空氣中容積濃度超過80%時才會使人窒息。但與明火接觸或溫度達400℃以上時，則分解出對人體有害的氣體。

R12能與任意比例的潤滑油互溶且能溶解各種有機物，但其吸水性極弱。因此，在小型氟利昂制冷裝置中不設(shè)分油器，而裝設(shè)干燥器。同時規(guī)定R12中含水量不得大于0.0025%，系統(tǒng)中不能用一般天然橡膠作密封墊片，而應采用丁腈橡膠或氯乙醇等人造橡膠。否則，會造成密封墊片的膨脹引起制冷劑的泄漏。

制冷劑氟利昂-22

（代號：R22）

R22也是烷烴的鹵代物，學名二氟一氯甲烷，分子式為CHClF2，標準蒸發(fā)溫度約為－41℃，凝固溫度約為－160℃，冷凝壓力同氨相似，單位容積標準制冷量約為454kcal/m3。

R22的許多性質(zhì)與R12相似，但化學穩(wěn)定性不如R12，毒性也比R12稍大。但是，R22的單位容積制冷量卻比R12大的多，接近于氨。當要求－40～－70℃的低溫時，利用R22比R12適宜，故發(fā)文時R22被廣泛應用于－40～－60℃的雙級壓縮或空調(diào)制冷系統(tǒng)中。

制冷劑R-134a

(代號：R134a）

分子式 ： CH 2 FCF 3 （四氟乙烷） ，分子量：102.03

沸點 ：-26.26℃ ， 凝固點 ：-96.6°C ，臨界溫度 ：101.1 ℃ ，臨界壓力：4067kpa

飽和液體密度 ：25℃ ， 1.207g/cm 3 ，液體比熱 ：25℃ ， 1.51KJ/(Kg·℃)

溶解度( 水中， 25℃ ) ：0.15% ，臨界密度 ：0.512g/cm3

破壞臭氧潛能值（ ODP ） ：0 ， 全球變暖系數(shù)值（ GWP ） ：0.29

沸點下蒸發(fā)潛能 :215 kJ/kg

質(zhì)量指標 ： 純度 ≥ 99.9 % ，水份PPm≤ 0.0010，酸度 PPm≤ 0.00001 ，蒸發(fā)殘留物PPm≤ 0.01

R134a作為R12的替代制冷劑，它的許多特性與R12很相像。

R134a的毒性非常低，在空氣中不可燃，安全類別為A1，是很安全的制冷劑。

R134a的化學穩(wěn)定性很好，然而由于它的溶水性比R22高，所以對制冷系統(tǒng)不利，即使有少量水分存在，在潤滑油等的作用下，將會產(chǎn)生酸、二氧化碳或一氧化碳，將對金屬產(chǎn)生腐蝕作用，或產(chǎn)生“鍍銅”作用，所以R134a對系統(tǒng)的干燥和清潔要求更高。R134a對鋼、鐵、銅、鋁等金屬未發(fā)現(xiàn)有相互化學反應的現(xiàn)象，僅對鋅有輕微的作用。

R134a 是發(fā)文時國際公認的替代 CFC-12 的主要制冷工質(zhì)之一，常用于車用空調(diào)，商業(yè)和工業(yè)用制冷系統(tǒng)，以及作為發(fā)泡劑用于硬塑料保溫材料生產(chǎn)，也可以用來配置其他混合致冷劑，如 R 404a 和 R 407c 等。

制冷劑R-404A制冷劑

物化特性：R404A是一種不含氯的非共沸混合制冷劑，常溫常壓下為無色氣體，貯存在鋼瓶內(nèi)是被壓縮的液化氣體。其 ODP 為 0 ，因此R404A是不破壞大氣臭氧層的環(huán)保制冷劑。主要用途：R404A 主要用于替代 R22 和 R502 ，具有清潔、低毒、不燃、制冷效果好等特點，大量用于中低溫冷凍系統(tǒng)。

制冷劑R-410A制冷劑

物化特性：常溫常壓下， R410A 是一種不含氯的氟代烷非共沸混合制冷劑，無色氣體，貯存在鋼瓶內(nèi)是被壓縮的液化氣體。其 ODP 為 0 ，因此R410A是不破壞大氣臭氧層的環(huán)保制冷劑。

主要用途：大量用于家用空調(diào)、小型商用空調(diào)、戶式中央空調(diào)等。

制冷劑共沸制冷劑

發(fā)文時尚不公開配方，用在復疊式制冷機中，在空氣冷凝的前提下，蒸發(fā)溫度可以達到-150度左右

制冷劑碳氫制冷劑

主要是節(jié)能和環(huán)保這兩大優(yōu)點；節(jié)能方面：用R433b的空調(diào)要比用R134,R22的空調(diào)節(jié)省能耗15%至35%左右。環(huán)保方面：碳氫制冷劑屬于天然工質(zhì)，因此對大氣無污染、對臭氧層無破壞和溫室效應幾乎為零。