微型化變壓吸附空分制氧裝置實驗研究.pdf

1、本文為了實現(xiàn)空分制氧裝置的微型化，采用四個直徑80mm、厚度10mm的片狀吸附塔，緊壓排列并按帶有均壓步驟的Skarstrom循環(huán)進(jìn)行變壓吸附空分制氧實驗。 實驗分兩部分：第一部分探討了13X沸石分子篩鋰離子改性，通過25℃氮氧的動態(tài)穿透曲線，表明含鋰87.5％的13X沸石分子篩分離不出空氣中的氮氣和氧氣。第二部分測定了25℃下氮氣和氧氣分別在ZMS-13X、5A和VP800上的吸附等溫線和氮氧在5A和VP800沸石分子篩上的動

2、態(tài)穿透曲線，并由動態(tài)穿透曲線計算出不同壓力下氮氧在5A和VP800沸石分子篩上的分離因子，由此選擇了ZMS-VP800為吸附劑。同時測定了四塔變壓吸附單塔中進(jìn)氣混合物流量Q=284.67ml/min時不同吸附壓力下氮氧在ZMS-VP800上的動態(tài)穿透曲線，由此確定最佳吸附壓力為0.4MPa。研究對比了吸附床分別在平放和豎放兩種放置方式下氧氣的濃度和回收率，結(jié)果得出吸附床在豎放下氧氣的濃度和回收率高于吸附床平放下氧氣的濃度和回收率，由此確

3、定了吸附床的放置方式為豎放。在吸附床豎放下，首先探討了環(huán)境溫度對氧氣濃度、回收率以及制氧能耗的影響，確定了實驗溫度為常溫24℃；其次，在室溫24℃下，探討了吸附壓力PH=0.4MPa下進(jìn)氣混合物流量Q、吸附時間、均壓時間、沖洗時間、充壓時間以及沖洗比等因素對裝置產(chǎn)氧濃度和回收率的影響，進(jìn)而確定了吸附壓力PH=0.4MPa下最佳循環(huán)參數(shù)；然后探討了吸附壓力PH=0.4MP下系統(tǒng)產(chǎn)氧濃度處于穩(wěn)定態(tài)時四塔片中心溫度一個周期內(nèi)的變化情況，發(fā)現(xiàn)四

4、塔片中心溫度在吸附階段和脫附階段波動小于5℃；最后在吸附壓力PH=0.4MPa和最佳循環(huán)參數(shù)下，分析了變壓吸附循環(huán)160個周期中氧氣的濃度和回收率的變化，證實了四塔變壓吸附裝置的穩(wěn)定性。同時，在室溫24℃下，測定了不同吸附壓力和吸附時間所對應(yīng)氧氣的濃度、回收率、單位質(zhì)量吸附劑的產(chǎn)氧量和制氧能耗，得出裝置最佳產(chǎn)氧濃度為80.9％，回收率為29.29％，單位質(zhì)量吸附劑的產(chǎn)氧量為52.51NLO2/hkg，制氧能耗為0.738kwh/Nm3O