制冷剂用分子筛干燥过滤芯简介

备案信息

备案号：34624-2012

备案公告： 2012年第2号(总第146号)

预干燥阶段简介

20世纪90年代以前，国内分子筛预干燥采用的是转鼓干燥，这种干燥机由于自身结构的原因，无法达到预期的干燥要求，相当一部分干燥过程必须由焙烧炉来完成，造成焙烧炉长度增加，有时还会因前段工艺波动造成焙烧时间不足，从而影响到产品质量。分子筛预干燥技术的滞后，已成为国内分子筛产品质量提高的瓶颈。

预干燥阶段原理

旋转闪蒸干燥是以空气为热载体，热空气与湿物料直接接触进行对流传热的一种干燥方式。其可选择的操作弹性较宽，热空气入风温度可以从150℃到1000℃以上（具体根据设备本体材质的耐温性能和被干燥物料的热敏性要求而定）；空气加热方式的选择主要是根据被干燥物料对空气质量和温度的要求而定的，目前较为普遍采用的空气加热方式有：电加热、蒸汽换热、燃料油或燃料气直接加热（即烟气发生炉）、燃料油或燃料气或燃煤间接加热（使用换热器）等。旋转闪蒸干燥系统具有设备体积小、结构紧凑、占地面积小的特点，而且集干燥与破碎于一体，是一种应用前景非常好的干燥方式。

如图1所示，旋转闪蒸干燥器主机内的工作原理如下：需要被干燥的湿物料经由加料设备从旋转闪蒸干燥主机的顶部或侧面中部送入干燥室内；热空气则从旋转闪蒸干燥干燥主机的底部经过一个特殊流道设计的环隙口进入干燥室内，受环隙口尺寸和形状的影响，热风在干燥室内形成一股高速螺旋的上升气流；需要被干燥的湿物料在重力的作用下朝旋转闪蒸干燥器的底部下落，与高速螺旋的上升热气流相接触，同时，干燥室内的数组破料刀片高速旋转，对较大、较湿的物料颗粒进行机械破碎；物料在干燥室内由于高速螺旋的热气流和高速旋转的刀片的双重作用而受到强烈的离心力、剪切力的作用，物料颗粒与颗粒、颗粒与容器内壁、颗粒与破料刀片之间不断地进行碰撞和摩擦而被迅速微粒化；被粉碎后的物料传热面积大大增加，可以在很短的时间内与热空气之间完成热交换，因此湿物料在干燥室内只需要很短的停留时间就能被干燥。旋转闪蒸干燥器主机内一般都设有分级环，其作用是防止未被破碎和干燥的大颗粒物料随上升气流逸出干燥室，由于离心力的作用，已经被破碎和干燥的细粉处于螺旋上升气流的内圈，可以顺利地从分级环中穿过而离开干燥室，大颗粒的物料则处于螺旋上升气流的外圈，在上升过程中被分级环截留，然后在离心力和重力的作用下被甩向干燥器内壁又向干燥器底部回落，重新进行破碎和干燥。

预干燥阶段旋转闪蒸干燥机发展历程

旋转闪蒸干燥机是为了解决高粘性膏状、糊状以及滤饼状物料的直接干燥问题而开发的产品。它是利用流态化原理,通过搅拌器的机械力和热气流的剪切、吹浮、旋转湍动作用使没有流动性的颗粒能像流体一样呈现快速流动状态，气体一固体两相流动时，相间发生高速传热和传质现象，物料因此得到干燥。由于流态化技术很复杂，干燥操作条件（如气速、温度、压力）差别大，物料性质（如粒度、粒度分布、重度等）各式各样，因此，关于旋转闪蒸干燥的流态化文献很少，放大设计仍旧依靠实验和经验。目前，需要闪蒸干燥的行业已达到十几个，相应地，需要干燥的物料产量、质量、种类等也发生了很大变化，各种企业对设备的实际需求，也迫使旋转闪蒸干燥技术进一步提高。

对于旋转闪蒸干燥机来说，影响流态化质量的因素主要有五个：物料颗粒、气流、热风分布器、搅拌器、干燥室的形状尺寸。后三个都是结构因素，因此，分析和改进结构是加强流化干燥的主要途径。旋转闪蒸干燥从最初投入市场开始，其主机的结构形式经历了三个阶段的变化，从最初的直筒锥体结构形式变化到直筒平底的外形结构再变化到直筒倒锥体底。其使用性能也越来越理想，在热气流分布、物料干燥、破碎效果和物料在干燥器内壁的粘结情况等方面均有了较大程度的改善，因此旋转闪蒸干燥技术的应用领域越来越广泛。

预干燥阶段工艺流程

其工作原理如下：需要被干燥的湿物料在加料器（3）内被机械搅拌初步破碎后，由螺旋输送器（4）输送到旋转闪蒸干燥器主机（5）内；作为热载体的空气经鼓风机（1）进入加热器（2）加热到所需温度后，以一定的喷动速度进入旋转闪蒸干燥器主机（5）底部的空气分布器中，从分布器环隙口进入干燥室，对干燥室内的湿物料进行干燥。由于气流和干燥室内高速旋转刀片的联合作用，物料在干燥室内受到离心力、剪切力和碰撞的影响而被微粒化；被粉碎后的物料传热面积大大增加，在很短的时间内被热空气干燥，然后随气流进入旋风分离器中（6）内进行干品捕集；经过旋风分离后的气体中仍含有一定量的物料颗粒，再经过布袋除尘器（7）的进一步气固分离后由引风机（8）抽出排大气。

我国分子筛预干燥技术还处于研究开发阶段，近些年随着国内大专院校和科研院所不断进行的理论和工业应用研究，旋转闪蒸干燥技术比以前有了较大幅度的进步，但是与国外先进水平相比还是有一定的差距，这些差距主要体现在工艺设计、自控设计、关键部件的专有技术和机械制造水平等多方面。

发文时使用的制冷剂已达70～80种，并正在不断发展增多。但用于食品工业和空调制冷的仅十多种。其中被广泛采用的只有以下几种：

制冷剂氨

（代号：R717）

氨是使用最为广泛的一种中压中温制冷剂。氨的凝固温度为-77.7℃，标准蒸发温度为－33.3℃，在常温下冷凝压力一般为1.1～1.3MPa，即使当夏季冷却水温高达30℃时也绝不可能超过1.5MPa。氨的单位标准容积制冷量大约为520kcal/m3。

氨有很好的吸水性，即使在低温下水也不会从氨液中析出而冻结，故系统内不会发生“冰塞”现象。氨对钢铁不起腐蚀作用，但氨液中含有水分后，对铜及铜合金有腐蚀作用，且使蒸发温度稍许提高。因此，氨制冷装置中不能使用铜及铜合金材料，并规定氨中含水量不应超过0.2%。

氨的临界温度较高（tkr=132℃），汽化潜热大，在大气压力下为1164KJ/Kg，标准工况下的单位容积制冷量也大，氨压缩机尺寸可以较小。

纯氨对润滑油无不良影响，但有水分时，会降低冷冻油的润滑作用。氨在润滑油中不易溶解，故要在装置中设置油分离器，减少润滑油进入冷凝器和蒸发器，防止热交换表面被油污染后传热性能降低。

纯氨对钢铁无腐蚀作用，但当氨中含有水分时将腐蚀铜和铜合金（磷青铜除外），故在氨制冷系统中对管道及阀件均不采用铜和铜合金。

液氨透明无色，氨蒸气无色，有强烈的刺激臭味。氨对人体有较大的毒性，当氨液飞溅到皮肤上时会引起冻伤。当空气中氨蒸气的容积达到0.5-0.6%时可引起爆炸。故机房内空气中氨的浓度不得超过0.02mg/L。

氨在常温下不易燃烧，加热至350℃时，分解为氮和氢气，氢气与空气中的氧气混合后会发生爆炸。与空气混合的体积分数在11%-14%时即可燃烧。在16%-25%时遇明火可能爆炸。在0.5%-0.6%时，人在其中停留半小时就会中毒。

氨极溶于水，0℃时每升水能溶解130升氨气。一般规定液氨中含水量低于0.2%。

氨的比重和粘度小，放热系数高，价格便宜，易于获得。但是，氨有较强的毒性和可燃性。若以容积计，当空气中氨的含量达到0.5%～0.6%时，人在其中停留半个小时即可中毒，达到11%～13%时即可点燃，达到16%时遇明火就会爆炸。因此，氨制冷机房必须注意通风排气，并需经常排除系统中的空气及其它不凝性气体。

总上所述，氨作为制冷剂的优点是：易于获得、价格低廉、压力适中、单位制冷量大、放热系数高、几乎不溶解于油、流动阻力小，泄漏时易发现。其缺点是：有刺激性臭味、有毒、可以燃烧和爆炸，对铜及铜合金有腐蚀作用。

制冷剂氟利昂-12

（代号：R12）

R12为烷烃的卤代物，学名二氟二氯甲烷，分子式为CF2Cl2。它是我国中小型制冷装置中使用较为广泛的中压中温制冷剂。R12的标准蒸发温度为－29.8℃，冷凝压力一般为0.78～0.98MPa，凝固温度为-155℃，单位容积标准制冷量约为288kcal/m3。

R12是一种无色、透明、没有气味，几乎无毒性、不燃烧、不爆炸，很安全的制冷剂。只有在空气中容积浓度超过80%时才会使人窒息。但与明火接触或温度达400℃以上时，则分解出对人体有害的气体。

R12能与任意比例的润滑油互溶且能溶解各种有机物，但其吸水性极弱。因此，在小型氟利昂制冷装置中不设分油器，而装设干燥器。同时规定R12中含水量不得大于0.0025%，系统中不能用一般天然橡胶作密封垫片，而应采用丁腈橡胶或氯乙醇等人造橡胶。否则，会造成密封垫片的膨胀引起制冷剂的泄漏。

制冷剂氟利昂-22

（代号：R22）

R22也是烷烃的卤代物，学名二氟一氯甲烷，分子式为CHClF2，标准蒸发温度约为－41℃，凝固温度约为－160℃，冷凝压力同氨相似，单位容积标准制冷量约为454kcal/m3。

R22的许多性质与R12相似，但化学稳定性不如R12，毒性也比R12稍大。但是，R22的单位容积制冷量却比R12大的多，接近于氨。当要求－40～－70℃的低温时，利用R22比R12适宜，故发文时R22被广泛应用于－40～－60℃的双级压缩或空调制冷系统中。

制冷剂R-134a

(代号：R134a）

分子式 ： CH 2 FCF 3 （四氟乙烷） ，分子量：102.03

沸点 ：-26.26℃ ， 凝固点 ：-96.6°C ，临界温度 ：101.1 ℃ ，临界压力：4067kpa

饱和液体密度 ：25℃ ， 1.207g/cm 3 ，液体比热 ：25℃ ， 1.51KJ/(Kg·℃)

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

破坏臭氧潜能值（ ODP ） ：0 ， 全球变暖系数值（ GWP ） ：0.29

沸点下蒸发潜能 :215 kJ/kg

质量指标 ： 纯度 ≥ 99.9 % ，水份PPm≤ 0.0010，酸度 PPm≤ 0.00001 ，蒸发残留物PPm≤ 0.01

R134a作为R12的替代制冷剂，它的许多特性与R12很相像。

R134a的毒性非常低，在空气中不可燃，安全类别为A1，是很安全的制冷剂。

R134a的化学稳定性很好，然而由于它的溶水性比R22高，所以对制冷系统不利，即使有少量水分存在，在润滑油等的作用下，将会产生酸、二氧化碳或一氧化碳，将对金属产生腐蚀作用，或产生“镀铜”作用，所以R134a对系统的干燥和清洁要求更高。R134a对钢、铁、铜、铝等金属未发现有相互化学反应的现象，仅对锌有轻微的作用。

R134a 是发文时国际公认的替代 CFC-12 的主要制冷工质之一，常用于车用空调，商业和工业用制冷系统，以及作为发泡剂用于硬塑料保温材料生产，也可以用来配置其他混合致冷剂，如 R 404a 和 R 407c 等。

制冷剂R-404A制冷剂

物化特性：R404A是一种不含氯的非共沸混合制冷剂，常温常压下为无色气体，贮存在钢瓶内是被压缩的液化气体。其 ODP 为 0 ，因此R404A是不破坏大气臭氧层的环保制冷剂。主要用途：R404A 主要用于替代 R22 和 R502 ，具有清洁、低毒、不燃、制冷效果好等特点，大量用于中低温冷冻系统。

制冷剂R-410A制冷剂

物化特性：常温常压下， R410A 是一种不含氯的氟代烷非共沸混合制冷剂，无色气体，贮存在钢瓶内是被压缩的液化气体。其 ODP 为 0 ，因此R410A是不破坏大气臭氧层的环保制冷剂。

主要用途：大量用于家用空调、小型商用空调、户式中央空调等。

制冷剂共沸制冷剂

发文时尚不公开配方，用在复叠式制冷机中，在空气冷凝的前提下，蒸发温度可以达到-150度左右

制冷剂碳氢制冷剂

主要是节能和环保这两大优点；节能方面：用R433b的空调要比用R134,R22的空调节省能耗15%至35%左右。环保方面：碳氢制冷剂属于天然工质，因此对大气无污染、对臭氧层无破坏和温室效应几乎为零。