分子篩溫度曲線的研究與事例分析

1、分子篩溫度曲線的研究與事例分析【摘要】分子篩溫度曲線的研究與事例分析一、分子篩純化器的工作原理及結(jié)構(gòu)特點我國第六代制氧機(jī)的一個重要特點就是采用吸附法凈化空氣中的水分、二氧化碳、乙炔和其它碳?xì)浠衔?。吸附法就是用活性氧化鋁、分子篩等吸附劑在常溫下將空氣中所含的水分、二氧化碳這些吸附質(zhì)吸附在其表面上（沒有化學(xué)反應(yīng)），加熱再生時利用吸附劑高溫下吸附容量減小的特性，再把吸附質(zhì)解吸出來，從而達(dá)到連續(xù)凈化空氣的目的。我廠1﹟、2﹟14000m3h制

2、氧機(jī)以及新建的23000m3h制氧機(jī)的分子篩純化系統(tǒng)均選用臥式雙層床結(jié)構(gòu)的純化器，純化器下部裝填活性氧化鋁，上部裝填分子篩（四車間分子篩純化器內(nèi)活性氧化鋁和13X分子篩的充裝量分別為5000Kg和11000Kg，五車間的為12571Kg和17512Kg，23000m3h制氧機(jī)為15000Kg和20000Kg）?？諌簷C(jī)后經(jīng)空冷塔冷卻的低溫飽和空氣從純化器下部進(jìn)入分子篩，先由活性氧化鋁將其所含的大部分水分吸附掉，然后再由分子篩吸附二氧化碳、

3、乙炔和其它碳?xì)浠衔铩ｋp層床結(jié)構(gòu)的分子篩純化器相比只充填分子篩的單層床純化器具有增強吸附效果、延長使用時間、降低再生能耗、延長使用壽命的特點。具體分析如下：活性氧化鋁對于含水量較高的空氣，吸附容量比較大，而且對水分的吸附熱也比分子篩小，其大量吸附水分后使空氣溫升較小，有利于后部分分子篩對二氧化碳的吸附，而且雙層床純化器凈化空氣的程度比單層床更高，空氣的干燥程度可以由原來露點的60℃降到66～70℃，凈化后空氣中的二氧化碳含量也更低；采用

4、雙層吸附床，可以延長純化器的使用時間，經(jīng)試驗得出：雙層床結(jié)構(gòu)的分子篩純化器比單床層結(jié)構(gòu)的有效工作時間可延長25～30％；活性氧化鋁解吸水分容易，而分子篩較為困難，分子篩再生時其冷吹峰值需要達(dá)到120℃以上才能保證其再生完善，而活性氧化鋁只需要達(dá)到80℃左右即可，這樣一來就可以降低整個系統(tǒng)的再生溫度，從而節(jié)省了再生能耗（對于雙層床結(jié)構(gòu)的分子篩純化器一般將冷吹峰值控制在100℃以上，作為其再生完善的主要標(biāo)志）；活性氧化鋁顆粒較大，且堅硬，機(jī)

5、械強度較高，吸水不龜裂、粉化，所以雙層床的活性氧化鋁可以減少分子篩粉化，延長分子篩壽命，活性氧化鋁處于加工空氣入口處，還可以起到均勻分配空氣的作用；鋁膠還具有抗酸性，對分子篩能起到保護(hù)作用。二、分子篩曲線研究：分子篩純化器利用常溫吸附、高溫解吸來達(dá)到連續(xù)凈化空氣的目的，在這一交變過程中，特別需要對其進(jìn)、出口溫度加以監(jiān)控，以掌握其使用情況。在吸附過程中，空氣進(jìn)、出純化器的兩條溫度變化曲線被稱為“吸附溫度曲線”；在再生過程中，污氮氣進(jìn)、出純

6、化器的兩條溫度變化曲線被稱為“再生溫度曲線”。1、吸附溫度曲線：一般情況下，只要空氣預(yù)冷系統(tǒng)正常，空氣進(jìn)純化器溫度就不會變化，因而溫度曲線是一條水平的直線。而空氣出純化器溫度除剛開始的一段時間較高外，以后變化也極小，2.1卸壓階段（A－B）分子篩純化器在較高工作壓力下（0.5Mpa以上）完成吸附任務(wù)，而在較低的壓力下（10Kpa左右）進(jìn)行脫附再生。在純化器由吸附轉(zhuǎn)為再生時，首先將純化器內(nèi)的壓力降下來。壓力下降時，分子篩靜吸附容量減小，原

7、來被吸附的氣體分子或水分子，便有部分會從分子篩中解吸出來。與吸附過程的放熱效應(yīng)相對應(yīng)，脫附再生過程是個需要吸收熱量的過程。在卸壓階段，脫附所需熱量只能來自于分子篩床層本身，因而使得床層溫度下降。受此影響，空氣進(jìn)口（污氮氣出口）和空氣出口（污氮氣入口）溫度同時開始下降（因為卸壓閥在分子篩進(jìn)口處，故卸壓階段空氣出口溫度較空氣進(jìn)口溫度下降的幅度更大）。22加熱階段（B－C）加熱階段開始后，雖然污氮氣進(jìn)口溫度迅速升高，但出口溫度還會繼續(xù)下降，最

8、多可下降至－10℃左右，然后才會逐漸升高。經(jīng)再生電加熱器加熱過的高溫污氮氣，在由上而下通過分子篩床層時，首先使得床層上部的分子篩溫度升高并對上部的分子篩進(jìn)行再生。在此過程中，污氮氣的熱量一方面?zhèn)鬟f給了上部的分子篩，另一方面被解吸出來的二氧化碳和水分帶走了，故污氮氣本身的溫度迅速下降，到達(dá)純化器底部時，溫度已經(jīng)很低了，所以污氮氣出口溫度不會很快升高。加熱階段需要加以監(jiān)控的主要是污氮氣進(jìn)口溫度，它和污氮氣流量、加熱時間等一起體現(xiàn)了帶入純化器