1．前言
随着科学技术的进步和人民生活水平的不断提高, 在工业、医疗和食品工业中对压缩空气的质量提出了更高的要求，国家也制定出相应的标准gb/t13277-91《一般用压缩空气质量等级》，根据不同的行 业特点对其压缩空气质量进行考核。事实上，医疗和食品工业中，产品的质量在很大的程度上是依赖压缩空气净化的程度与可靠性，而所 有的气动和电动装置控制系统，在很大程度上也都是以气源净化系统 设备的完善性及其可靠性为前提条件的。空气净化系统的三大任务就 是除湿、除油和除尘，为了解决压缩空气中的油气、水雾及微粒杂质， 各国的科技工作者进行了多年不懈的努力，取得了一些可喜的研究成果。
德国 rotorcomp 公司 2004年5月在德国慕尼黑召开的“国际无油压缩空气创新会议”，就是一次成果的交流和总结。来自中国、 德国、美国、意大利、日本、挪威、奥地利等 12 国家的 31 位代表参 加了会议。会议就目前压缩空气的清洁化处理技术进行了交流和讨论，rotorcomp公司的 stefan zettl 博士及技术工程师 jochen browa 先生就rotorcomp 公司Zui新研制的 ecotec（简称为 etc）无油转换器技术进行了专题报告，etc 技术在空气净化领域是一种突破，是压缩空气处理方法的一次革命性的创新，为压缩机的可靠性运行和低成本维护及环保等方面树立了新的标准。
2．压缩空气的净化方法
目前国内压缩机所提供的压缩空气（除一般车间用气外）都不能达到 gb/t13277-91 质量标准，压缩空气中的水分和所含的润滑油在 较高排气温度下一般为气态，再与所吸入的灰尘混合而形成油气、水 分、灰尘混合物的杂质，这些杂质不仅使食品、医药的产品质量难以 保证，而且也会给气源装置和气动系统带来损害。
首先油份被气化后所形成的有机酸对设备腐蚀，引起气动元件相 对运动表面磨损，使控制元件失灵。为此必须配置一个空气净化系统， 国内传统的获得净化压缩空气的方法有两种，其一是是直接用无油压 缩机，再配置吸附式干燥器；其二是应用有油润滑压缩机，在系统上 配置过滤器、冷冻式干燥器及净化过滤器。 第一种方法给压缩机本 身的设计和制造提出了很高的要求，其设计制造成本会大大增加，另外压缩机的易损件使用寿命明显降低，约为有油润滑压缩机的 50%，其次是摩擦磨损加剧，泄漏增加而容积效率降低，压缩机的维修费用增大。所以往往大多采用第二种方法。文献[1]对两种净化系统从易损件的工作寿命、压缩机的能耗、维修费用、制造成本等几方面进行了详细的比较，从所列举的具体数据明显看出第二种方法远远优于第一种方法。第二种方法对压缩机本身没有特殊的要求，关键是选择好净化系统，它通常是采用机械分离过
滤及冷冻干燥，然后再进行活性炭吸附的方式，将油、水及杂质从压缩空气中分离出来，但是这种方法经常要更换过滤器，其效果往往也很不理想。特别是干燥器会受到多种因素的影响，如系统的工作压力，压缩机的排气温度，气体的流量，环境的温度及Zui低压力的露点等，过滤器的工作寿命和效率也直接影响了压缩空气的净化程度，图 1 表示了常用的活性炭过滤器的工作寿命和效率，从图可见，当其工作时间大于1000小时，则过滤器已经基本失去了作用。所以到目前为止，在压缩空气净化系统领域还没有一种完善可靠的处理方法。针对此状况，德国rotorcomp 公司Zui新研制了一种 ecotec 螺杆压缩机无油转换器（简称 etc 转换器），这项新技术的研究成功使压缩空气净化系统发 生了突破性的变化。
3．etc 内各相异性催化剂的工作原理
etc 技术是采用了一种特殊的各相异性催化剂，如图 2 所示，这种催化剂是一个多孔渗透性的固体材料, 可提高化学反应的速度。它本身具有 200 m2 / g的表面面积，etc 无油转换器中的催化剂对于1m3/min、0.7mpa 的压缩空气提供600,000m2 的表面积，在这样的表面积上，任何含油量的压缩空气均能被迅速地处理。与传统的活性炭吸附方法不同, etc 技术是经过复杂的物理化学反应来转换压缩空气中所存在的油和微量的气体化合物。其反应的过程或步骤如图 3 所示，来自压缩空气中的油、水及尘粒进入催化剂反应桶后，通过化学与物理作用被各相异性的催化剂所吸收，被吸收的这些物质再与气相和催化剂外侧的氧原子进行单分子和双分子作用，然后所吸收的分子通过与催化剂的表面相互作用被激活而产生激活的能量使催化剂解吸附，催化剂再生为新的循环做好准备。其反应的化学方程表示为：
发生上述催化反应通常需要的时间是 0.5 秒，而rotorcomp公司在etc无油转换器中设计的“接触时间”是1.7秒。更增加了etc 无油转换器工作的可靠性。
经过这个 etc 无油转换器后，所有的碳氢化合物、杂质以及 co均被消除了，压缩空气中油、碳氢化合物的含量为≤0.0025mg/ 3 ，即压缩空气是不含油的。
etc无油转换器可以无任何限制地使用在所有需要无油净化的压缩空气场，其效率和工作寿命不受压缩空气的含油量、工作温度及环境空气的湿度等因素的影响，rotorcomp公司提供的质量保证长达 60000小时。目前，这种etc无油转换器已在欧洲一些的食品和医药企业使用。
图 4 ecotec 无油转换器
4. etc无油转换器的工作过程
图 4给出了etc无油转换器的工作过程，它主要由空气预热热交换器、催化剂反应桶及干燥器等三个主要的部分所组成。处理的过程如下：来自压缩机（1）的压缩空气气源经过空气预热热交换器（2） 被预热，然后进入装有颗粒状催化剂的转换器桶体（3）中，在转换器桶体中设有电动加热装置，它用以维持转化器净化压缩空气所必须的工作温度，这个温度一般在 140～170℃左右。当压缩空气经过转换器后，所含的碳氢化合物被这特殊的催化剂在物理化学的反应下氧化。被净化的压缩空气再经过空气预热热交换器与来自压缩机气源的气体进行热交换，既保证了将被净化的气源温度接近反应桶所要求的温度，同时已被净化气体的温度也降低了。经过 etc 无油转换器后的压缩空气（5）的品质远远超过了iso8573－1 class 0 的一级标准（该标准的含油量≤0.01 mg / m3 ）。
5．结论
rotorcomp 公司的 etc 无油转换器使用特殊的各相异性催化剂净化技术完全代替了传统的净化系统，使压缩空气的净化问题变的简单可靠。它工作的可靠性与超长的工作寿命（质量保证长达 20000小时）和免维护的方便性使无论什么样的压缩空气均能达到iso8573-1 class 0 的一级气体标准。
etc 无油转换器处理的效果和工作寿命并不受压缩机排气的含油量、工作温度和环境空气湿度的影响，可以始终在高效和无维护的情况下运行。它的研制使食品、医药及自动控制工业以及其他一些对气体质量要求严格的使用场合得到了可靠的保证。同时这种处理方法不仅保护了环境，也节约了传统的空气处理维护费用，它完全综合了目前所使用的 c 级、t 级、a 级和 h 级四级过滤净化的作用，因此是空气净化领域中的一项创新，也是必然的发展方向。
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