ETC 全無油壓縮空氣系統(tǒng)—無油空氣應用領域的新革命 屈宗長 馮健美 (西安交通大學壓縮機研究所) 摘要: EcoTec 無油轉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, 經過復雜的物理化學反應來轉換壓縮空氣中所存在的油、水及塵 粒。其超長的工作壽命和可靠的性能使無論什么樣的壓縮空氣均能超出 ISO8573－1 的一級 氣體質量指標達到絕對無油的氣體標準. 本文介紹了這種催化劑的特點、反應過程及 EcoTec 無油轉換器的工作原理。 
1．前言 隨著科學技術的進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)中對壓縮空氣的質量提出了更高的要求，國家也制定出相應的標準 GB/T13277-91《一般用壓縮空氣質量等級》，根據(jù)不同的行 業(yè)特點對其壓縮空氣質量進行考核。事實上，醫(yī)療和食品工業(yè)中，產品的質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 有的氣動和電動裝置控制系統(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， 各國的科技工作者進行了多年不懈的努力，取得了一些可喜的研究成果。 德國 ROTORCOMP 公司 2004 年 5 月在德國慕尼黑召開的“國際無油壓縮空氣創(chuàng)新會議”，就是一次成果的交流和總結。來自中國、 德國、美國、意大利、日本、挪威、奧地利等 12 國家的 31 位代表參 加了會議。會議就目前壓縮空氣的清潔化處理技術進行了交流和討論，ROTORCOMP 公司的 Stefan ZETTL 博士及技術工程師 Jochen BROWA 先生就ROTORCOMP 公司最新研制的 EcoTec（簡稱為 ETC）無油轉換器技術進行了專題報告，ETC 技術在空氣凈化領域是一種突破，是壓縮空氣處理方法的一次革命性的創(chuàng)新，為壓縮機的可靠性運行和低成本維護及環(huán)保等方面樹立了新的標準。 2．壓縮空氣的凈化方法 目前國內壓縮機所提供的壓縮空氣（除一般車間用氣外）都不能達到 GB/T13277-91 質量標準，壓縮空氣中的水分和所含的潤滑油在 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，這些雜質不僅使食品、醫(yī)藥的產品質量難以 保證，而且也會給氣源裝置和氣動系統(tǒng)帶來損害。 
首先油份被氣化后所形成的有機酸對設備腐蝕，引起氣動元件相 對運動表面磨損，使控制元件失靈。為此必須配置一個空氣凈化系統(tǒng)， 國內傳統(tǒng)的獲得凈化壓縮空氣的方法有兩種，其一是是直接用無油壓 縮機，再配置吸附式干燥器；其二是應用有油潤滑壓縮機，在系統(tǒng)上 配置過濾器、冷凍式干燥器及凈化過濾器。 第一種方法給壓縮機本 身的設計和制造提出了很高的要求，其設計制造成本會大大增加，另外壓縮機的易損件使用壽命明顯降低，約為有油潤滑壓縮機的 50%，其次是摩擦磨損加劇，泄漏增加而容積效率降低，壓縮機的維修費用增大。所以往往大多采用第二種方法。德國原裝進口羅德康普無油轉換器EcoTec無油轉換單元型號：ETC-MS12,ETC-MS6,ETC-S40,ETC-S50,ETC-S30,ETC-S20,ETC-SV2,ETC-SV1,ETC-SV4,ETC-SV7,ETC-SV5,ETC-SV10,ETC-SV15,ETC-SV30,ETC-SV20文獻[1]對兩種凈化系統(tǒng)從易損件的工作壽命、壓縮機的能耗、維修費用、制造成本等幾方面進行了詳細的比較，從所列舉的具體數(shù)據(jù)明顯看出第二種方法遠遠優(yōu)于第一種方法。第二種方法對壓縮機本身沒有特殊的要求，關鍵是選擇好凈化系統(tǒng)，它通常是采用機械分離過濾及冷凍干燥，然后再進行活性炭吸附的方式，將油、水及雜質從壓縮空氣中分離出來，但是這種方法經常要更換過濾器，其效果往往也很不理想。特別是干燥器會受到多種因素的影響，如系統(tǒng)的工作壓力，壓縮機的排氣溫度，氣體的流量，環(huán)境的溫度及最低壓力的露點等，過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濾器的工作壽命和效率，從圖可見，當其工作時間大于 1000 小時，則過濾器已經基本失去了作用。所以到目前為止，在壓縮空氣凈化系統(tǒng)領域還沒有一種完善可靠的處理方法。針對此狀況，德國ROTORCOMP 公司最新研制了一種 EcoTec 螺桿壓縮機無油轉換器（簡稱 ETC 轉換器），這項新技術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 內各相異性催化劑的工作原理 ETC 技術是采用了一種特殊的各相異性催化劑，如圖 2 所示，這種催化劑是一個多孔滲透性的固體材料, 可提高化學反應的速度。它本身具有 200 m2 / g 的表面面積，ETC 無油轉換器中的催化劑對于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 技術是經過復雜的物理化學反應來轉換壓縮空氣中所存在的油和微量的氣體化合物。其反應的過程或步驟如圖 3 所示，來自壓縮空氣中的油、水及塵粒進入催化劑反應桶后，通過化學與物理作用被各相異性的催化劑所吸收，被吸收的這些物質再與氣相和催化劑外側的氧原子進行單分子和雙分子作用，然后所吸收的分子通過與催化劑的表面相互作用被激活而產生激活的能量使催化劑解吸附，催化劑再生為新的循環(huán)做好準備。其反應的化學方程表示為： 圖 3 反應過程簡圖發(fā)生上述催化反應通常需要的時間是 0.5 秒，而ROTORCOMP公司在ETC無油轉換器中設計的“接觸時間”是1.7秒。更增加了ETC 無油轉換器工作的可靠性。 經過這個 ETC 無油轉換器后，所有的碳氫化合物、雜質以及 CO均被消除了，壓縮空氣中油、碳氫化合物的含量為≤0.0025mg/ 3 ，即壓縮空氣是絕對不含油的。阿特拉斯61104851防爆機油濾芯22KW，阿特拉斯61204852防爆機空濾芯22KW，阿特拉斯61304853防爆機油分芯22KW，AT462017HB1阿特拉斯防爆機專用潤滑油。 ETC 無油轉換器可以無任何限制地使用在所有需要無油凈化的壓縮空氣場，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公司提供的質量保證長達 60000小時。目前，這種 ETC 無油轉換器已在歐洲一些著名的食品和醫(yī)藥企業(yè)使用。 羅德康普標準螺桿增壓機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RS-MF系列：RS-FM 18.5、RS-FM 22.0、RS-FM 30.0、RS-FM 37.0、RS-FM 45.0 1． 壓縮機 2． 空氣預熱熱交換器 3． ETC 無油轉換器 4． 干燥器 5． 凈化的壓縮空氣 6． 純凈水 圖 4 EcoTec 無油轉換器 4． ETC 無油轉換器的工作過程 圖 4 給出了 ETC 無油轉換器的工作過程，它主要由空氣預熱熱 交換器、催化劑反應桶及干燥器等三個主要的部分所組成。處理的過程如下：來自壓縮機（1）的壓縮空氣氣源經過空氣預熱熱交換器（2） 被預熱，然后進入裝有顆粒狀催化劑的轉換器桶體（3）中，在轉換器桶體中設有電動加熱裝置，它用以維持轉化器凈化壓縮空氣所必須的工作溫度，這個溫度一般在 140～170℃左右。當壓縮空氣經過轉換器后，所含的碳氫化合物被這特殊的催化劑在物理化學的反應下氧化。被凈化的壓縮空氣再經過空氣預熱熱交換器與來自壓縮機氣源的氣體進行熱交換，既保證了將被凈化的氣源溫度接近反應桶所要求的溫度，同時已被凈化氣體的溫度也降低了。經過 ETC 無油轉換器后的壓縮空氣（5）的品質遠遠超過了 ISO8573－1 class 0 的一級標準（該標準的含油量≤0.01 mg / m3 ）。 5． 結論 ROTORCOMP 公司的 ETC 無油轉換器使用特殊的各相異性催化劑凈化技術完全代替了傳統(tǒng)的凈化系統(tǒng)，使壓縮空氣的凈化問題變的簡單可靠。它工作的可靠性與超長的工作壽命（質量保證長達 20000小時）和免維護的方便性使無論什么樣的壓縮空氣均能達到ISO8573-1 class 0 的一級氣體標準。阿特拉斯品牌22KW防爆空壓機空濾芯61204852、油分芯61304853、油濾芯61104851。 ETC 無油轉換器處理的效果和工作壽命并不受壓縮機排氣的含油量、工作溫度和環(huán)境空氣濕度的影響，可以始終在高效和無維護的情況下運行。它的研制使食品、醫(yī)藥及自動控制工業(yè)以及其他一些對氣體質量要求嚴格的使用場合得到了可靠的保證。同時這種處理方法不僅保護了環(huán)境，也節(jié)約了傳統(tǒng)的空氣處理維護費用，它完全綜合了目前國內市場所使用的 C 級、T 級、A 級和 H 級四級過濾凈化的作用，因此是空氣凈化領域中的一項創(chuàng)新，也是必然的發(fā)展方向。 
參考文獻： 【1】 康定睦，壓縮空氣的凈化與凈化設備的選擇，壓縮機技術，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,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
