[實用新型]一種吸附除濕裝置

有效

• 申請號: 201420215982.1
• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN203777907U
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 黃海濤
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B01D53/26
• 分類號: B01D53/26;B01D53/02
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術領域

本實用新型涉及適用熱能、化工、冶金、電子、機械、輕工等行業的除濕技術，更具體地涉及一種吸附除濕裝置。

背景技術

除濕技術常用于對含濕氣體進行處理以得到干燥氣體。除了常見的人居環境空氣除濕、各種設施如工廠車間、倉庫的空氣除濕之外，許多工業部門出于各種目的經常需要對化工原料氣、能源氣體如天然氣和煤氣、以及各種工業氣體進行除濕處理。例如，在化工生產中需要對原料氣除濕至-60℃露點以下以防止水分降低催化劑的活性，在能源工業中對壓縮天然氣進行除濕主要是為了防止天然氣水合物的形成，在鋼鐵工業中需要對高爐鼓風用空氣除濕以提高鋼鐵產品的質量，電子、機械等行業常用的壓縮空氣站生產的壓縮空氣必須除濕后才能使用。另外，利用除濕技術對含濕氣體進行處理的目的有時是為了從含濕氣體中收集水分。

目前主要有三種類型的工業除濕設備：冷凍式、吸附式、吸收式。冷凍除濕是將氣體冷卻至露點以下，使水分凝結析出。冷凍除濕的優點是除濕量較大，缺點是制冷設備價格高、電耗大，氣溫低于約15℃時除濕能力明顯下降、容易結霜，制冷壓縮機運轉噪聲大。吸收除濕是用液體吸濕劑如三甘醇、氯化鋰溶液來吸收水分，缺點是腐蝕性較大。吸附除濕是用固體吸濕劑吸附去除氣體中的水分。硅膠是最常用的吸濕劑，其吸濕量可達自身重量的40%。其它吸濕劑有沸石分子篩、活性氧化鋁、氯化鈣、氯化鉀、氯化鋰等，其形態通常為顆粒狀或者用粘結、溶膠-凝膠等方法結合在基材或支撐材料上的層狀等。吸附除濕器是包含固體吸濕劑的除濕設備，固體吸濕劑的裝載量可為數公斤至數百公斤，其基本形式有固定床式、移動床式、流化床式、旋轉床式（如除濕轉輪）等，其特殊形式有多段移動床式、多段流化床式、雙流化床式等。在1900年以前，工業規模的固定床式吸附除濕裝置已經在空氣和工業氣體除濕方面得到了應用。大約在1960年，旋轉床式吸附除濕裝置開始應用于民用和工業設施的空氣濕度調節。吸附除濕的優點是設備費用低，氣溫越低時除濕效果越好，缺點是吸濕劑飽和后的加熱再生過程能耗大。

工業上加熱再生吸濕劑的主要困難在于：

（1）脫附熱（水分從吸濕劑脫附進入氣相所需的熱量）大于蒸發潛熱（液態水的蒸發所需的熱量）。對于硅膠，脫附熱大約為2500?kJ/kg-水。再生加熱必須提供足夠的熱量來滿足水分脫附的吸熱需求。

（2）吸濕劑是熱的不良導體。例如，硅膠的導熱系數僅為0.14?W/m·K（相當于隔熱材料石棉的導熱系數）。吸濕劑顆粒的加熱升溫是一個較為緩慢的過程。

（3）吸濕劑大多是微孔類材料。例如，硅膠的微孔平均孔徑為20??，微孔孔容達0.6-1?cm³/g，內表面積達600-800?m²/g。吸濕劑吸附的水分是被儲留在這些微孔內。加熱再生時，這些水分必須從微孔向外擴散才能進入氣相。微孔擴散是一個極為緩慢的過程，通常為吸濕劑脫水再生過程的速率控制步驟。

（4）再生溫度一般高于100℃，并低于吸濕劑的耐熱溫度。例如，硅膠的再生溫度約為100-150℃，耐熱溫度約為200-250℃（不同吸濕劑產品的再生溫度、耐熱溫度有所不同）。再生加熱時要力求均勻。如果局部過熱超出耐熱溫度，將破壞吸濕劑的結構而造成性能下降。

長期以來，工業上普遍采用的再生加熱方式是熱空氣再生法（或叫做熱風再生法、熱氣體再生法）。例如，固定床式空氣除濕器的再生工藝大致為：將加熱至約150℃的空氣通入除濕器使吸濕劑床層逐漸升溫達到約100℃的再生溫度，該預熱升溫過程一般需0.5至1小時；吸濕劑床達到再生溫度后，繼續通入150℃的熱空氣以提供水分脫附所需的熱量，150℃的熱空氣向吸濕劑床釋放顯熱后降溫至約80℃，吸濕劑床脫附的水分由約80℃熱空氣攜帶向外界排放，該脫附過程一般需2小時以上。熱空氣再生法的優點是吸濕劑床可以得到較為均勻的加熱，缺點是必須通入大量的熱空氣以提供足夠的熱量，整個再生過程持續排放廢氣，因而能源消耗較大。

發明內容

實用新型為克服上述現有技術所述的能源消耗較大的不足，本實用新型提供一種用于從氣體中去除水分并且能源消耗較低的吸附除濕方案。

該方案具備循環加熱升溫、循環脫水再生、排出水分、冷卻的必要技術特征。