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摘 要：本文介绍了气体干燥的方式、干燥剂的性能及分类、吸附干燥的原理以及影响因素。
关键词：干燥度、再生、比表面积
随着基础科研、尖端技术、精密仪器检测及石油化工、微电子、光导纤维、冶金等领域的不断发展，对特种气体提出了新的要求，尤其对气体干燥度的要求越来越苛刻，因此气体的干燥技术更加引人注目。
目前气体的干燥主要有三种方式：化学法、冻结法和吸附法。其中化学法是采用NaOH、KOH及无水氯化钙除水；冻结法是采用制冷剂冷冻干燥除去微量水。虽然前两种方法干燥方法操作简单，但干燥剂消耗快，不经济，而且干燥深度不高。而吸附法则是利用变压吸附原理，由于具有投资少、操作简单、自动化程度高以及吸附剂可以再生等优点而日益成为一种较好的干燥方法。
二氧化碳装置原料气从缓冲罐上部引出，首先进入干燥器。干燥器设计为两个同样大小体积的圆柱形容器，每个干燥器内都装有等重量的干燥剂，在某一时间内，原料气进入某一干燥器中，在压力作用下，油、水分等杂质被干燥器内的干燥剂吸附，初步净化的二氧化碳气体从干燥器底部引出，进入二氧化碳冷却器中。干燥及再生操作条件如下：
下面就常用干燥吸附剂的性能、分类、影响干燥吸附的诸多因素、干燥吸附的原理等方面和大家交流一下：
1、干燥用吸附剂介绍
干燥剂是一种比表面积非常大、孔缝率很高的物质。目前吸附干燥技术是采用具有不同程度吸水性能的干燥吸附剂（如硅胶、三氧化二铝、分子筛）脱除水分，以达到干燥的目的。
1.1硅胶
硅胶是一种高活性、可再生的固体吸附剂，具有高微孔结构。其颗粒坚硬，呈中性，具有较高的热稳定性和化学惰性。对液相和气相介质有很强的吸附性能。由于制造方法不同，粗孔硅胶对高湿度气体其吸附率较大。细孔硅胶对低湿度气体其吸附率较大。
硅胶吸水机理，普遍用毛细现场来解释：硅胶有丰富的毛细孔，其表面为水所浸润，由于表面张力的作用形成弯月形液面（凹形），其表面的水蒸气压力越低，正是由于弯月面处水蒸气压力低，周围介质的水蒸气分子才会扩散到硅胶表面并在弯月面上凝结。
硅胶再生气体采用干燥气体，在空分装置中多采用干燥的氮气，若采用空气则再生温度要高一些。细硅胶的再生温度为180～200℃，最低不得低于150℃，最高不超过250℃，超过250℃将使硅胶表面除去OH基团，不能再水合，实际降低了干燥能力。
1.2氧化铝
氧化铝是颗粒度在3～7mm的白色颗粒。性质稳定且机械强度高，具有较大的表面积和很高的吸附能力。用氧化铝干燥空气，每立方米空气含水量可降低到0.005g。此时相当于露点-64℃。由于空气温度升高，转效吸附值降低，当入口空气温度为0～20℃时，氧化铝有最好的吸附效果。
1.3分子筛
分子筛是一种高效能、高选择性的吸附剂，对极性分子和不饱和分子具有优先吸附能力，对水分子具有特别高的亲和力。用分子筛干燥气体一般可达到很低的露点（小于-75℃），对于流速大、温度高的气体和液体也有很高的干燥能力。
分子筛使用一定时间后需要再生恢复其吸附性能，再生温度越高，再生效果越好，但是吸附剂的使用寿命会缩短。工业上对分子筛的再生温度为150～300℃，如利用分子筛完全再生来提供最大容量和最低露点，则所需再生温度为75～315℃。
1.4几种吸附剂性能的比较
1）分子筛对低湿度的气体干燥能力强，在干燥相对湿度低于30%的气体时，分子筛的干燥效果远比其他吸附剂高；但是相对湿度超过40%时，硅胶的吸附效果更好。
2）分子筛在水蒸气分压低的情况下具有很高的吸附能力，在实际应用中对湿度大而要求露点低的气体干燥中，可采用分子筛和硅胶一起组成的双层床。
3）分子筛在较高的温度下仍具有良好的吸附能力，而硅胶和氧化铝在高温下吸附能力显著下降，甚至丧失吸附能力，因此对温度较高的气体宜采用分子筛。
4）分子筛对高速气体的吸附能力优于硅胶和氧化铝。在低线速时硅胶和分子筛的干燥吸附能力相当，当线速提高时硅胶的吸附率急剧降低，而分子筛的吸附率仅略微下降。
综上所述，硅胶用于相对湿度较大的气体干燥，而分子筛则用于相对湿度较小的气体干燥，对于湿度较大而又要求干燥度高的气体，其干燥可以采用硅胶和分子筛组成的复合床。
2、吸附工艺
2.1工艺原理
产品气体在一定的吸附干燥条件下通过装有干燥剂的吸附床，产品中的微量水分在一定的吸附压力下被吸附剂吸附，吸附过程中连续监测吸附器出口气体的含水量，在一个吸附周期内完成吸附。通过对已吸附饱和的床层进行降压解吸，随着水分蒸汽压的降低，一部分水得到解析，最后继续对床层进行再生。再生完毕后对吸附床充压以进行新的一轮吸附。
2.2干燥工艺流程
吸附式干燥有各种不同的流程，一般采用双塔吸附式，即A、B两个吸附塔，A塔吸附时B塔再生，然后切换至B塔吸附A塔再生。
被吸附的气体分子与吸附剂表面不断碰撞且原子间交换能量，若吸附时间足够长，彼此之间将达到热平衡。当一操作周期达到限定的技术指标时必须再生，即重新将吸附剂表面的水分子再蒸发出去。因此，吸附剂再生就是破坏吸附平衡，使被吸附的气体分子得到大量能量而从吸附剂上脱除出来，直到吸附剂达到理想状态，等待下一吸附操作周期的循环。吸附剂再生是整个吸附过程的关键操作技术，关系到整个装置的能耗和技术经济指标。
按再生方式的不同，可以分为两种工艺流程：热再生工艺流程和无热再生工艺流程。二氧化碳回收装置干燥床再生是采用热再生工艺流程。
3、影响吸附脱水效果的因素
干燥剂吸附水分，吸附初期吸附水分很快，效率也很高。大部分吸附是在很短的一层吸附剂上进行。这一阶段，原料气中含水量变化极快，可以达到很低的露点，即所谓“吸附区域”。当原料气流动和吸附继续进行时，吸附区域沿吸附剂层气流前进方向移动，这时吸附剂层始端完全为水分所饱和。当吸附区域刚刚到达吸附层的末端时，流出产品气的含水量迅速上升，即达到所谓的“转效点”，原料气继续流动时，吸附区域完全离开了吸附剂层，而流出产品气的含水量很快进入吸附器时的湿度，吸附剂已经不能再工作。
1）吸附床层高度的影响。在一定条件下，增加床层高度能增加转效吸附值，因为床层高度增加，能产生冷却现象，增加接触时间，允许吸收的水分渗入吸附劑内部气孔，因此吸附剂外表面蒸汽压保持一个低的限度，这样可以吸附更多的水分，减少再生频率。
2）进气温度对床层温度的影响。温度与吸附水量有很大关系。升高温度吸附能力降低，如硅胶在50℃时的吸附能力仅为25℃时的三分之一。
3）气流流速的影响。在一定条件下，进入吸附器床层的原料气流增加，则其转效点能力降低，这对较低的床层特别明显。进入吸附床层的气流速度减慢则转效点能力增加，因为增加接触时间，吸附的水分就可以扩散到吸附剂颗粒内部，增加吸附剂的吸附能力，因此气流流速的大小对干燥器的运行影响较大，必须合理选择。对氧化铝和硅胶可选择速度大些，而对分子筛则可选择小些。分子筛中气体流速增加，干燥度明显下降，根据有关资料，选择一下空塔速度：分子筛：0.05～0.2m/s；硅胶、氧化铝：0.1～0.4m/s。
4）进气压力的影响。为了加大吸附与再生的压力比，减少再生气量的消耗，可以在允许的条件下提高进气压力。
4、结束语
气体的吸附干燥可采取的方法很多，采取何种方式要取决于原料气的含水量、产品干燥度等要求，只有这样才能不仅保证产品的质量，同时保证项目的经济性。
参考文献：
1、黄汗生.温室效应气体二氧化碳的回收利用.现代化工2001（9）
2、黄建彬.工业气体手册（化学工业出版社），北京；2002
3、宋师忠.二氧化碳产业化应用.中国化工信息，2003；
关键词：干燥度、再生、比表面积
随着基础科研、尖端技术、精密仪器检测及石油化工、微电子、光导纤维、冶金等领域的不断发展，对特种气体提出了新的要求，尤其对气体干燥度的要求越来越苛刻，因此气体的干燥技术更加引人注目。
目前气体的干燥主要有三种方式：化学法、冻结法和吸附法。其中化学法是采用NaOH、KOH及无水氯化钙除水；冻结法是采用制冷剂冷冻干燥除去微量水。虽然前两种方法干燥方法操作简单，但干燥剂消耗快，不经济，而且干燥深度不高。而吸附法则是利用变压吸附原理，由于具有投资少、操作简单、自动化程度高以及吸附剂可以再生等优点而日益成为一种较好的干燥方法。
二氧化碳装置原料气从缓冲罐上部引出，首先进入干燥器。干燥器设计为两个同样大小体积的圆柱形容器，每个干燥器内都装有等重量的干燥剂，在某一时间内，原料气进入某一干燥器中，在压力作用下，油、水分等杂质被干燥器内的干燥剂吸附，初步净化的二氧化碳气体从干燥器底部引出，进入二氧化碳冷却器中。干燥及再生操作条件如下：
下面就常用干燥吸附剂的性能、分类、影响干燥吸附的诸多因素、干燥吸附的原理等方面和大家交流一下：
1、干燥用吸附剂介绍
干燥剂是一种比表面积非常大、孔缝率很高的物质。目前吸附干燥技术是采用具有不同程度吸水性能的干燥吸附剂（如硅胶、三氧化二铝、分子筛）脱除水分，以达到干燥的目的。
1.1硅胶
硅胶是一种高活性、可再生的固体吸附剂，具有高微孔结构。其颗粒坚硬，呈中性，具有较高的热稳定性和化学惰性。对液相和气相介质有很强的吸附性能。由于制造方法不同，粗孔硅胶对高湿度气体其吸附率较大。细孔硅胶对低湿度气体其吸附率较大。
硅胶吸水机理，普遍用毛细现场来解释：硅胶有丰富的毛细孔，其表面为水所浸润，由于表面张力的作用形成弯月形液面（凹形），其表面的水蒸气压力越低，正是由于弯月面处水蒸气压力低，周围介质的水蒸气分子才会扩散到硅胶表面并在弯月面上凝结。
硅胶再生气体采用干燥气体，在空分装置中多采用干燥的氮气，若采用空气则再生温度要高一些。细硅胶的再生温度为180～200℃，最低不得低于150℃，最高不超过250℃，超过250℃将使硅胶表面除去OH基团，不能再水合，实际降低了干燥能力。
1.2氧化铝
氧化铝是颗粒度在3～7mm的白色颗粒。性质稳定且机械强度高，具有较大的表面积和很高的吸附能力。用氧化铝干燥空气，每立方米空气含水量可降低到0.005g。此时相当于露点-64℃。由于空气温度升高，转效吸附值降低，当入口空气温度为0～20℃时，氧化铝有最好的吸附效果。
1.3分子筛
分子筛是一种高效能、高选择性的吸附剂，对极性分子和不饱和分子具有优先吸附能力，对水分子具有特别高的亲和力。用分子筛干燥气体一般可达到很低的露点（小于-75℃），对于流速大、温度高的气体和液体也有很高的干燥能力。
分子筛使用一定时间后需要再生恢复其吸附性能，再生温度越高，再生效果越好，但是吸附剂的使用寿命会缩短。工业上对分子筛的再生温度为150～300℃，如利用分子筛完全再生来提供最大容量和最低露点，则所需再生温度为75～315℃。
1.4几种吸附剂性能的比较
1）分子筛对低湿度的气体干燥能力强，在干燥相对湿度低于30%的气体时，分子筛的干燥效果远比其他吸附剂高；但是相对湿度超过40%时，硅胶的吸附效果更好。
2）分子筛在水蒸气分压低的情况下具有很高的吸附能力，在实际应用中对湿度大而要求露点低的气体干燥中，可采用分子筛和硅胶一起组成的双层床。
3）分子筛在较高的温度下仍具有良好的吸附能力，而硅胶和氧化铝在高温下吸附能力显著下降，甚至丧失吸附能力，因此对温度较高的气体宜采用分子筛。
4）分子筛对高速气体的吸附能力优于硅胶和氧化铝。在低线速时硅胶和分子筛的干燥吸附能力相当，当线速提高时硅胶的吸附率急剧降低，而分子筛的吸附率仅略微下降。
综上所述，硅胶用于相对湿度较大的气体干燥，而分子筛则用于相对湿度较小的气体干燥，对于湿度较大而又要求干燥度高的气体，其干燥可以采用硅胶和分子筛组成的复合床。
2、吸附工艺
2.1工艺原理
产品气体在一定的吸附干燥条件下通过装有干燥剂的吸附床，产品中的微量水分在一定的吸附压力下被吸附剂吸附，吸附过程中连续监测吸附器出口气体的含水量，在一个吸附周期内完成吸附。通过对已吸附饱和的床层进行降压解吸，随着水分蒸汽压的降低，一部分水得到解析，最后继续对床层进行再生。再生完毕后对吸附床充压以进行新的一轮吸附。
2.2干燥工艺流程
吸附式干燥有各种不同的流程，一般采用双塔吸附式，即A、B两个吸附塔，A塔吸附时B塔再生，然后切换至B塔吸附A塔再生。
被吸附的气体分子与吸附剂表面不断碰撞且原子间交换能量，若吸附时间足够长，彼此之间将达到热平衡。当一操作周期达到限定的技术指标时必须再生，即重新将吸附剂表面的水分子再蒸发出去。因此，吸附剂再生就是破坏吸附平衡，使被吸附的气体分子得到大量能量而从吸附剂上脱除出来，直到吸附剂达到理想状态，等待下一吸附操作周期的循环。吸附剂再生是整个吸附过程的关键操作技术，关系到整个装置的能耗和技术经济指标。
按再生方式的不同，可以分为两种工艺流程：热再生工艺流程和无热再生工艺流程。二氧化碳回收装置干燥床再生是采用热再生工艺流程。
3、影响吸附脱水效果的因素
干燥剂吸附水分，吸附初期吸附水分很快，效率也很高。大部分吸附是在很短的一层吸附剂上进行。这一阶段，原料气中含水量变化极快，可以达到很低的露点，即所谓“吸附区域”。当原料气流动和吸附继续进行时，吸附区域沿吸附剂层气流前进方向移动，这时吸附剂层始端完全为水分所饱和。当吸附区域刚刚到达吸附层的末端时，流出产品气的含水量迅速上升，即达到所谓的“转效点”，原料气继续流动时，吸附区域完全离开了吸附剂层，而流出产品气的含水量很快进入吸附器时的湿度，吸附剂已经不能再工作。
1）吸附床层高度的影响。在一定条件下，增加床层高度能增加转效吸附值，因为床层高度增加，能产生冷却现象，增加接触时间，允许吸收的水分渗入吸附劑内部气孔，因此吸附剂外表面蒸汽压保持一个低的限度，这样可以吸附更多的水分，减少再生频率。
2）进气温度对床层温度的影响。温度与吸附水量有很大关系。升高温度吸附能力降低，如硅胶在50℃时的吸附能力仅为25℃时的三分之一。
3）气流流速的影响。在一定条件下，进入吸附器床层的原料气流增加，则其转效点能力降低，这对较低的床层特别明显。进入吸附床层的气流速度减慢则转效点能力增加，因为增加接触时间，吸附的水分就可以扩散到吸附剂颗粒内部，增加吸附剂的吸附能力，因此气流流速的大小对干燥器的运行影响较大，必须合理选择。对氧化铝和硅胶可选择速度大些，而对分子筛则可选择小些。分子筛中气体流速增加，干燥度明显下降，根据有关资料，选择一下空塔速度：分子筛：0.05～0.2m/s；硅胶、氧化铝：0.1～0.4m/s。
4）进气压力的影响。为了加大吸附与再生的压力比，减少再生气量的消耗，可以在允许的条件下提高进气压力。
4、结束语
气体的吸附干燥可采取的方法很多，采取何种方式要取决于原料气的含水量、产品干燥度等要求，只有这样才能不仅保证产品的质量，同时保证项目的经济性。
参考文献：
1、黄汗生.温室效应气体二氧化碳的回收利用.现代化工2001（9）
2、黄建彬.工业气体手册（化学工业出版社），北京；2002
3、宋师忠.二氧化碳产业化应用.中国化工信息，2003；