ETC 全無(wú)油壓縮空氣系統(tǒng)—無(wú)油空氣應(yīng)用領(lǐng)域的新革命 屈宗長(zhǎng) 馮健美 (西安交通大學(xué)壓縮機(jī)研究所) 摘要: EcoTec 無(wú)油轉(zhuǎn)換器是壓縮空氣凈化的一種新方法, 它使用了與傳統(tǒng)的活性炭完全不 同的多孔滲透性催化劑, 經(jīng)過(guò)復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)來(lái)轉(zhuǎn)換壓縮空氣中所存在的油、水及塵 粒。其超長(zhǎng)的工作壽命和可靠的性能使無(wú)論什么樣的壓縮空氣均能超出 ISO8573－1 的一級(jí) 氣體質(zhì)量指標(biāo)達(dá)到絕對(duì)無(wú)油的氣體標(biāo)準(zhǔn). 本文介紹了這種催化劑的特點(diǎn)、反應(yīng)過(guò)程及 EcoTec 無(wú)油轉(zhuǎn)換器的工作原理。 
1．前言 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和人民生活水平的不斷提高, 在工業(yè)、醫(yī)療和食品工業(yè)中對(duì)壓縮空氣的質(zhì)量提出了更高的要求，國(guó)家也制定出相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn) GB/T13277-91《一般用壓縮空氣質(zhì)量等級(jí)》，根據(jù)不同的行 業(yè)特點(diǎn)對(duì)其壓縮空氣質(zhì)量進(jìn)行考核。事實(shí)上，醫(yī)療和食品工業(yè)中，產(chǎn)品的質(zhì)量在很大的程度上是依賴壓縮空氣凈化的程度與可靠性，而所 有的氣動(dòng)和電動(dòng)裝置控制系統(tǒng)，在很大程度上也都是以氣源凈化系統(tǒng) 設(shè)備的完善性及其可靠性為前提條件的?？諝鈨艋到y(tǒng)的三大任務(wù)就 是除濕、除油和除塵，為了解決壓縮空氣中的油氣、水霧及微粒雜質(zhì)， 各國(guó)的科技工作者進(jìn)行了多年不懈的努力，取得了一些可喜的研究成果。 德國(guó) ROTORCOMP 公司 2004 年 5 月在德國(guó)慕尼黑召開(kāi)的“國(guó)際無(wú)油壓縮空氣創(chuàng)新會(huì)議”，就是一次成果的交流和總結(jié)。來(lái)自中國(guó)、 德國(guó)、美國(guó)、意大利、日本、挪威、奧地利等 12 國(guó)家的 31 位代表參 加了會(huì)議。會(huì)議就目前壓縮空氣的清潔化處理技術(shù)進(jìn)行了交流和討論，ROTORCOMP 公司的 Stefan ZETTL 博士及技術(shù)工程師 Jochen BROWA 先生就ROTORCOMP 公司最新研制的 EcoTec（簡(jiǎn)稱為 ETC）無(wú)油轉(zhuǎn)換器技術(shù)進(jìn)行了專題報(bào)告，ETC 技術(shù)在空氣凈化領(lǐng)域是一種突破，是壓縮空氣處理方法的一次革命性的創(chuàng)新，為壓縮機(jī)的可靠性運(yùn)行和低成本維護(hù)及環(huán)保等方面樹(shù)立了新的標(biāo)準(zhǔn)。 2．壓縮空氣的凈化方法 目前國(guó)內(nèi)壓縮機(jī)所提供的壓縮空氣（除一般車間用氣外）都不能達(dá)到 GB/T13277-91 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，壓縮空氣中的水分和所含的潤(rùn)滑油在 較高排氣溫度下一般為氣態(tài)，再與所吸入的灰塵混合而形成油氣、水 分、灰塵混合物的雜質(zhì)，這些雜質(zhì)不僅使食品、醫(yī)藥的產(chǎn)品質(zhì)量難以 保證，而且也會(huì)給氣源裝置和氣動(dòng)系統(tǒng)帶來(lái)?yè)p害。 
首先油份被氣化后所形成的有機(jī)酸對(duì)設(shè)備腐蝕，引起氣動(dòng)元件相 對(duì)運(yùn)動(dòng)表面磨損，使控制元件失靈。為此必須配置一個(gè)空氣凈化系統(tǒng)， 國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的獲得凈化壓縮空氣的方法有兩種，其一是是直接用無(wú)油壓 縮機(jī)，再配置吸附式干燥器；其二是應(yīng)用有油潤(rùn)滑壓縮機(jī)，在系統(tǒng)上 配置過(guò)濾器、冷凍式干燥器及凈化過(guò)濾器。 第一種方法給壓縮機(jī)本 身的設(shè)計(jì)和制造提出了很高的要求，其設(shè)計(jì)制造成本會(huì)大大增加，另外壓縮機(jī)的易損件使用壽命明顯降低，約為有油潤(rùn)滑壓縮機(jī)的 50%，其次是摩擦磨損加劇，泄漏增加而容積效率降低，壓縮機(jī)的維修費(fèi)用增大。所以往往大多采用第二種方法。標(biāo)準(zhǔn)螺桿增壓機(jī)RS-M系列：RS-M 18.5、RS-M 22.0、RS-M 30.0、RS-M 37.0、RS-M 45.0變頻螺桿增壓機(jī)RS-MF系列：RS-FM 18.5、RS-FM 22.0、RS-FM 30.0、RS-FM 37.0、RS-FM 45.0。文獻(xiàn)[1]對(duì)兩種凈化系統(tǒng)從易損件的工作壽命、壓縮機(jī)的能耗、維修費(fèi)用、制造成本等幾方面進(jìn)行了詳細(xì)的比較，從所列舉的具體數(shù)據(jù)明顯看出第二種方法遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于第一種方法。第二種方法對(duì)壓縮機(jī)本身沒(méi)有特殊的要求，關(guān)鍵是選擇好凈化系統(tǒng)，它通常是采用機(jī)械分離過(guò)濾及冷凍干燥，然后再進(jìn)行活性炭吸附的方式，將油、水及雜質(zhì)從壓縮空氣中分離出來(lái)，但是這種方法經(jīng)常要更換過(guò)濾器，其效果往往也很不理想。特別是干燥器會(huì)受到多種因素的影響，如系統(tǒng)的工作壓力，壓縮機(jī)的排氣溫度，氣體的流量，環(huán)境的溫度及最低壓力的露點(diǎn)等，過(guò)濾器的工作壽命和效率也直接影響了壓縮空氣的凈化程度，圖 1 表示了常用的活性炭過(guò)濾器的工作壽命和效率，從圖可見(jiàn)，當(dāng)其工作時(shí)間大于 1000 小時(shí)，則過(guò)濾器已經(jīng)基本失去了作用。所以到目前為止，在壓縮空氣凈化系統(tǒng)領(lǐng)域還沒(méi)有一種完善可靠的處理方法。針對(duì)此狀況，德國(guó)ROTORCOMP 公司最新研制了一種 EcoTec 螺桿壓縮機(jī)無(wú)油轉(zhuǎn)換器（簡(jiǎn)稱 ETC 轉(zhuǎn)換器），這項(xiàng)新技術(shù)的研究成功使壓縮空氣凈化系統(tǒng)發(fā) 生了突破性的變化。 
3．ETC 內(nèi)各相異性催化劑的工作原理 ETC 技術(shù)是采用了一種特殊的各相異性催化劑，如圖 2 所示，這種催化劑是一個(gè)多孔滲透性的固體材料, 可提高化學(xué)反應(yīng)的速度。它本身具有 200 m2 / g 的表面面積，ETC 無(wú)油轉(zhuǎn)換器中的催化劑對(duì)于1m3/min、0.7MPa 的壓縮空氣提供 600,000m2 的表面積，在這樣的表面積上，任何含油量的壓縮空氣均能被迅速地處理。與傳統(tǒng)的活性炭吸附方法不同, ETC 技術(shù)是經(jīng)過(guò)復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)來(lái)轉(zhuǎn)換壓縮空氣中所存在的油和微量的氣體化合物。其反應(yīng)的過(guò)程或步驟如圖 3 所示，來(lái)自壓縮空氣中的油、水及塵粒進(jìn)入催化劑反應(yīng)桶后，通過(guò)化學(xué)與物理作用被各相異性的催化劑所吸收，被吸收的這些物質(zhì)再與氣相和催化劑外側(cè)的氧原子進(jìn)行單分子和雙分子作用，然后所吸收的分子通過(guò)與催化劑的表面相互作用被激活而產(chǎn)生激活的能量使催化劑解吸附，催化劑再生為新的循環(huán)做好準(zhǔn)備。其反應(yīng)的化學(xué)方程表示為： 圖 3 反應(yīng)過(guò)程簡(jiǎn)圖發(fā)生上述催化反應(yīng)通常需要的時(shí)間是 0.5 秒，而ROTORCOMP公司在ETC無(wú)油轉(zhuǎn)換器中設(shè)計(jì)的“接觸時(shí)間”是1.7秒。更增加了ETC 無(wú)油轉(zhuǎn)換器工作的可靠性。 經(jīng)過(guò)這個(gè) ETC 無(wú)油轉(zhuǎn)換器后，所有的碳?xì)浠衔?、雜質(zhì)以及 CO均被消除了，壓縮空氣中油、碳?xì)浠衔锏暮繛椤?.0025mg/ 3 ，即壓縮空氣是絕對(duì)不含油的。阿特拉斯品牌22KW防爆空壓機(jī)空濾芯61204852、油分芯61304853、油濾芯61104851。 ETC 無(wú)油轉(zhuǎn)換器可以無(wú)任何限制地使用在所有需要無(wú)油凈化的壓縮空氣場(chǎng)，其效率和工作壽命不受壓縮空氣的含油量、工作溫度及環(huán)境空氣的濕度等因素的影響，ROTORCOMP公司提供的質(zhì)量保證長(zhǎng)達(dá) 60000小時(shí)。目前，這種 ETC 無(wú)油轉(zhuǎn)換器已在歐洲一些著名的食品和醫(yī)藥企業(yè)使用。 公司主營(yíng)：阿特拉斯防爆空壓機(jī)保養(yǎng)、阿特拉斯品牌空壓機(jī)、61204852、61304853、61104851羅德康普空壓機(jī)配件13916285293、EcoTec無(wú)油轉(zhuǎn)換器，空氣凈化，無(wú)油轉(zhuǎn)換單元，羅德康普無(wú)油轉(zhuǎn)換，ect,ETC-MS12。 1． 壓縮機(jī) 2． 空氣預(yù)熱熱交換器 3． ETC 無(wú)油轉(zhuǎn)換器 4． 干燥器 5． 凈化的壓縮空氣 6． 純凈水 圖 4 EcoTec 無(wú)油轉(zhuǎn)換器 4． ETC 無(wú)油轉(zhuǎn)換器的工作過(guò)程 圖 4 給出了 ETC 無(wú)油轉(zhuǎn)換器的工作過(guò)程，它主要由空氣預(yù)熱熱 交換器、催化劑反應(yīng)桶及干燥器等三個(gè)主要的部分所組成。處理的過(guò)程如下：來(lái)自壓縮機(jī)（1）的壓縮空氣氣源經(jīng)過(guò)空氣預(yù)熱熱交換器（2） 被預(yù)熱，然后進(jìn)入裝有顆粒狀催化劑的轉(zhuǎn)換器桶體（3）中，在轉(zhuǎn)換器桶體中設(shè)有電動(dòng)加熱裝置，它用以維持轉(zhuǎn)化器凈化壓縮空氣所必須的工作溫度，這個(gè)溫度一般在 140～170℃左右。當(dāng)壓縮空氣經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換器后，所含的碳?xì)浠衔锉贿@特殊的催化劑在物理化學(xué)的反應(yīng)下氧化。被凈化的壓縮空氣再經(jīng)過(guò)空氣預(yù)熱熱交換器與來(lái)自壓縮機(jī)氣源的氣體進(jìn)行熱交換，既保證了將被凈化的氣源溫度接近反應(yīng)桶所要求的溫度，同時(shí)已被凈化氣體的溫度也降低了。經(jīng)過(guò) ETC 無(wú)油轉(zhuǎn)換器后的壓縮空氣（5）的品質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了 ISO8573－1 class 0 的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（該標(biāo)準(zhǔn)的含油量≤0.01 mg / m3 ）。 5． 結(jié)論 ROTORCOMP 公司的 ETC 無(wú)油轉(zhuǎn)換器使用特殊的各相異性催化劑凈化技術(shù)完全代替了傳統(tǒng)的凈化系統(tǒng)，使壓縮空氣的凈化問(wèn)題變的簡(jiǎn)單可靠。它工作的可靠性與超長(zhǎng)的工作壽命（質(zhì)量保證長(zhǎng)達(dá) 20000小時(shí)）和免維護(hù)的方便性使無(wú)論什么樣的壓縮空氣均能達(dá)到ISO8573-1 class 0 的一級(jí)氣體標(biāo)準(zhǔn)。羅德康普原裝進(jìn)口系列主機(jī)包括：1、NK系列型號(hào)：NK40,NK60,NK100,NK160,NK200，2、B系列型號(hào)：B40,B60,B101,B170,B201,B260，3、EVO系列型號(hào)（對(duì)應(yīng)原B系列）：EVO2，EVO3，EVO6，EVO6-G，EVO9，EVO9-G，EVO15，EVO15-G，EVO，4、EVONK系列型號(hào)（對(duì)應(yīng)原NK系列）：EVO1-NK，EVO2-NK，EVO3-NK，EVO6-NK，EVO6-NK-G，EVO9-NK，EVO9-NK-G ETC 無(wú)油轉(zhuǎn)換器處理的效果和工作壽命并不受壓縮機(jī)排氣的含油量、工作溫度和環(huán)境空氣濕度的影響，可以始終在高效和無(wú)維護(hù)的情況下運(yùn)行。它的研制使食品、醫(yī)藥及自動(dòng)控制工業(yè)以及其他一些對(duì)氣體質(zhì)量要求嚴(yán)格的使用場(chǎng)合得到了可靠的保證。同時(shí)這種處理方法不僅保護(hù)了環(huán)境，也節(jié)約了傳統(tǒng)的空氣處理維護(hù)費(fèi)用，它完全綜合了目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)所使用的 C 級(jí)、T 級(jí)、A 級(jí)和 H 級(jí)四級(jí)過(guò)濾凈化的作用，因此是空氣凈化領(lǐng)域中的一項(xiàng)創(chuàng)新，也是必然的發(fā)展方向。 
參考文獻(xiàn)： 【1】 康定睦，壓縮空氣的凈化與凈化設(shè)備的選擇，壓縮機(jī)技術(shù)，1995 年第 3 期 【2】 王祖溫, 孫威春, 馬衛(wèi)東 壓縮空氣凈化系統(tǒng), 液壓與氣動(dòng),1996年第1期 【3】 Zettl, Revolution in Oilfree Compressor Air Production, International Innovation Meeting 2004.5.6, Germany 【4】 Jochen Browa, Technical Realisation Product Line ETC, International Innovation Meeting 2004.5.6, Germany
