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)中對壓縮空氣的質(zhì)量提出了更高的要求，國家也制定出相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)GB/T13277-91《一般用壓縮空氣質(zhì)量等級》，根據(jù)不同的行 業(yè)特點對其壓縮空氣質(zhì)量進(jìn)行考核。事實上，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(shè)備的完善性及其可靠性為前提條件的。空氣凈化系統(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 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(jié)。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(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（簡稱為 ETC）無油轉(zhuǎn)換器技術(shù)進(jìn)行了專題報告，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)的可靠性運行和低成本維護(hù)及環(huán)保等方面樹立了新的標(biāo)準(zhǔn)。

2．壓縮空氣的凈化方法

目前國內(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(jī)酸對設(shè)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(nèi)傳統(tǒng)的獲得凈化壓縮空氣的方法有兩種，其一是是直接用無油壓 縮機(jī)，再配置吸附式干燥器；其二是應(yīng)用有油潤滑壓縮機(jī)，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(jī)本 身的設(shè)計和制造提出了很高的要求，其設(shè)計制造成本會大大增加，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)的維修費用增大。所以往往大多采用第二種方法。文獻(xiàn)[1]對兩種凈化系統(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。第二種方法對壓縮機(jī)本身沒有特殊的要求，關(guān)鍵是選擇好凈化系統(tǒng)，它通常是采用機(jī)械分離過

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，但是這種方法經(jīng)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(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(dāng)其工作時間大于1000小時，則過濾器已經(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(jī)無油轉(zhuǎn)換器（簡稱 ETC 轉(zhuǎn)換器），這項新技術(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 無油轉(zhuǎn)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(shù)是經(jīng)過復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)來轉(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)的過程或步驟如圖 3 所示，來自壓縮空氣中的油、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)過程簡圖

 發(fā)生上述催化反應(yīng)通常需要的時間是 0.5 秒，而ROTORCOMP公司在ETC無油轉(zhuǎn)換器中設(shè)計的“接觸時間”是1.7秒。更增加了ETC 無油轉(zhuǎn)換器工作的可靠性。

經(jīng)過這個 ETC 無油轉(zhuǎn)換器后，所有的碳?xì)浠衔铩㈦s質(zhì)以及 CO均被消除了，壓縮空氣中油、碳?xì)浠衔锏暮繛?/span>≤0.0025mg/ ³ ，即壓縮空氣是絕對不含油的。

ETC 無油轉(zhuǎn)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(zhì)量保證長達(dá) 60000小時。目前，這種 ETC 無油轉(zhuǎn)換器已在歐洲一些著名的食品和醫(yī)藥企業(yè)使用。

圖 4 EcoTec 無油轉(zhuǎn)換器

4.  ETC 無油轉(zhuǎn)換器的工作過程

圖 4給出了ETC無油轉(zhuǎn)換器的工作過程，它主要由空氣預(yù)熱熱交換器、催化劑反應(yīng)桶及干燥器等三個主要的部分所組成。處理的過程如下：來自壓縮機(jī)（1）的壓縮空氣氣源經(jīng)過空氣預(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，這個溫度一般在 140～170℃左右。當(dāng)壓縮空氣經(jīng)過轉(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)過空氣預(yù)熱熱交換器與來自壓縮機(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，同時已被凈化氣體的溫度也降低了。經(jīng)過 ETC 無油轉(zhuǎn)換器后的壓縮空氣（5）的品質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了 ISO8573－1 class 0 的一級標(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題變的簡單可靠。它工作的可靠性與超長的工作壽命（質(zhì)量保證長達(dá) 20000小時）和免維護(hù)的方便性使無論什么樣的壓縮空氣均能達(dá)到ISO8573-1 class 0 的一級氣體標(biāo)準(zhǔn)。

ETC 無油轉(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維護(hù)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(zhì)量要求嚴(yán)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(hù)了環(huán)境，也節(jié)約了傳統(tǒng)的空氣處理維護(hù)費用，它完全綜合了目前國內(nèi)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(lǐng)域中的一項創(chuàng)新，也是必然的發(fā)展方向。