重叠步骤对真空变压吸附制氧性能的影响

建立了一套半工业性两塔真空变压吸附制氧试验装置,提出了2种循环操作时序,循环一的特征在于具有同时逆向抽真空与清洗、同时逆向抽真空与均压升2个重叠步骤;循环二具有同时逆向抽真空与清洗、同时进气升压与均压升2个重叠步骤.试验结果显示,采用13LiX沸石分子筛,2种循环流程获得体积分数为92.1%的氧气时,回收率分别达到58.9%和64.8%,氧气产率分别为80.9 m3/(h·t)和86.3 m3/(h·t).在较低压比的情况下,2种不同循环流程均能获得较好的制氧性能,吸附塔的最高吸附绝对压力分别约为148 kPa和149 kPa,最高压比分别为3.44和3.39.     

微型变压吸附低压差吸附工艺

通过对微型制氧流程的实验研究和分析,确定了单节流小流量反吹和均压工艺的最佳实验参数,在保证产氧浓度和氧气最大回收率的条件下,该工艺流程吸附压力最低。结果表明：小流量反吹工艺可以提高产品气中氧气浓度（体积分数）,吸附塔出口端单向阀可以有效降低吸附压力;双节流反吹工艺虽然可以提高产品气中氧气浓度,但节流孔径限制了产品氧气输出,导致吸附压力升高;单节流小流量反吹工艺和均压工艺中均压时间与瞬洗时间均存在最佳值。     

节能型 VPSA 富氧工艺优化模拟

根据变压吸附分离原理,建立数学模型,并利用Aspen Adsim软件对三塔VPSA富氧工艺过程进行模拟。通过调整模拟参数考查了循环周期、均压时间等对富氧效果的影响。为了降低工艺能耗,一方面在保证产品气氧气浓度以及回收率的基础上尽量降低吸附压力与解吸压力比,另一方面当吸附塔压力低于大气压力时,借助于压降驱动力采取常压进气方式。结果表明：在本模拟工艺中,当循环时间75 s,均压时间4 s,吸附、解吸压力比为2.88时,得到产品气氧气体积分数为94.6%,回收率为56.6%。     

双回流真空变压吸附空分模拟

双回流真空变压吸附(Duplex VPSA)是一种中间位置进料,塔顶和塔底分别采用轻、重组分回流的变压吸附过程,能够同时得到较高体积分数的轻、重组分产品。利用Aspen Adsorption模拟软件,以Li-X氧分子筛为吸附剂,对两塔Duplex VPSA空气分离进行了模拟研究。每个循环包含进料/轻组分回流、均压升、重组分产品升压、重组分回流/吸附、均压降、逆向降压6个步骤,在吸附压力200 kPa和解吸压力57 kPa下能够得到体积分数98.08%的氧气和体积分数97.57%的氮气,回收率分别为90.32%和98.89%。研究了不同进料位置、进料流量和回流比对产品气的体积分数和回收率的影响。结果表明,Duplex VPSA过程能够同时得到较高体积分数和回收率的氧气和氮气。     

基于Aspen Adsorption的氦气/甲烷吸附分离过程模拟优化

工业氦气主要通过深冷、膜分离和变压吸附（PSA）耦合从天然气提取,其中PSA是获得高纯He的关键。吸附过程模拟可以克服实验局限,有效指导工程设计、优化工艺条件。以体积分数90%的粗He为原料,利用Aspen Adsorption软件建立He/CH₄ 单塔PSA模型,获得穿透曲线。以此为基础,建立双塔分离流程,分析吸附、顺放、逆放、冲洗、升压步骤中吸附塔内气相组成的变化,五步最佳操作时间分别为 60、180、30、60和180 s。在三塔流程中,一个循环周期的最佳吸附时间和均压时间分别为135 s和90 s,产品纯度可达98.42%,回收率达60.45%。在五塔流程中,考虑到各步骤时间的匹配及生产的连续性,需要对一个周期内的循环时间进行优化。循环时间为300~340 s时,产品纯度达到99.07%以上。     

海上平台井筒环空压力管理程序

环空带压是目前大部分海上气井所面临的问题。因此,准确、及时地获取井筒环空压力数据,对于海上生产设施防压过程中的风险监测预警至关重要。本文制定了一套环空压力管理程序,根据API RP90和NORSOKD-010两个标准,将套管环空进行划分,对不同的环空制定相应的监测频率和监测流程,建立井筒压力数据监测系统,实时绘制压力曲线,生成监测报告,并根据泄压、升压测试,以控制生产作业时的安全风险。     

基于Aspen Adsorption的氦气/甲烷吸附分离过程模拟优化

工业氦气主要通过深冷、膜分离和变压吸附(PSA)耦合从天然气提取,其中PSA是获得高纯He的关键。吸附过程模拟可以克服实验局限,有效指导工程设计、优化工艺条件。以体积分数90%的粗He为原料,利用Aspen Adsorption软件建立He/CH_4单塔PSA模型,获得穿透曲线。以此为基础,建立双塔分离流程,分析吸附、顺放、逆放、冲洗、升压步骤中吸附塔内气相组成的变化,五步最佳操作时间分别为60、180、30、60和180s。在三塔流程中,一个循环周期的最佳吸附时间和均压时间分别为135s和90s,产品纯度可达98.42%,回收率达60.45%。在五塔流程中,考虑到各步骤时间的匹配及生产的连续性,需要对一个周期内的循环时间进行优化。循环时间为300～340 s时,产品纯度达到99.07%以上。     

活性炭纤维吸附甲苯废气的中试研究

介绍了活性炭纤维吸附甲苯废气试验的装置和流程,并记录了吸、脱附试验的数据。经该工艺处理后的甲苯废气可达标排放,并且运用热风反吹吸附后的装置可达到解吸目的。     

刚性过滤器脉冲反吹过程中滤管内动态压力特性

催化汽油吸附脱硫（S-Zorb）装置中反应器过滤器的脉冲反吹性能直接影响吸附剂的分离与循环。利用建立的滤管过滤性能实验装置,采用高频动态压力传感器,测定脉冲反吹过程中沿滤管长度方向不同位置处滤管内动态压力随时间的变化特性,分析了滤管长度、反吹压力和脉冲宽度对滤管内动态压力特性的影响规律。结果表明：自开口端至盲端,滤管内动态压力的压力峰值先逐渐变大后基本不变;相同反吹条件下,随着滤管长度的增加,滤管内沿长度方向各位置处的压力峰值均降低。实验范围内,1750～2000 mm滤管开口端附近的动态压力在达到压力峰值后降低为负压,并在反吹气流和脉冲压力波的共同作用下持续振荡。适当提高反吹压力以及增加脉冲宽度可以改善长滤管的反吹效果。     

操作参数对陶瓷过滤管脉冲反吹清灰过程的影响

在由单根陶瓷过滤管组成的实验装置上,利用U形管压差计及压阻式压力传感器分别测定了过滤含粉煤灰气体时滤管内外压差和脉冲反吹时滤管内的瞬态压力. 结果表明,在进入连续稳定循环过程后,单根滤管在各个循环的清灰效率仍存在较大的波动.在过滤参数不变而仅改变反吹参数的情况下,可依据反吹压力波形正压峰值来判断清灰效率的优劣. 同时分析了重要操作参数对反吹压力波形及清灰效率的影响. 指出脉冲宽度对清灰效率几乎没有影响;在满足清灰要求的前提下,再提高反吹压力对清灰并没有明显的改善效果;而过高的过滤速度对清灰效率极为不利,会导致过滤循环操作无法正常进行.     

小型变压吸附制氧的真空解吸实验

通过实验研究了真空环境对小型变压吸附制氧的影响,考察了真空解吸与常压解吸两种条件下,进气压力、产氧量与均压时间对氧气纯度的影响。实验结果表明:真空解吸有利于提高氧气纯度和缩短产氧启动时间;真空解吸条件下,进气压力、产氧量与均压时间的变化对氧气纯度的影响规律与常压解吸时相同,但影响程度减弱。     

小型变压吸附制氧技术试验研究

研究了分子筛种类、切换时间、均压步骤、高径比以及储气罐体积对小型变压吸附制氧效果的影响.实验表明,LiX分子筛的制氧效果最好,采用LiX分子筛可以减小制氧机的体积,并提高制氧机的性能;氧含量随着切换时间的增加先增加后减小,存在一个最佳切换时间,此切换时间要通过实验确定;均压步骤的引入可以很大程度上提高氧含量和回收率,起到很好的节能效果,其中吸附塔两端均压工艺的制氧效果最好.增加高径比有利于提高氧含量,但是高径比过大制氧效果会降低;增加储气罐的体积有利于提高氧含量.     

The effect of number of pressure equalization steps on the performance of pressure swing adsorption process

Cycle sequence has an important effect on the performance of pressure swing adsorption (PSA) processes. Pressure equalization steps influence significantly the purity and recovery of product, and therefore, may be properly designed to improve the performance of PSA processes. Open literature lacks of a systematic study on the effect of cycle sequence design on the performance of a specific PSA process as a controlling parameter. In this work, the results of recent studies on different cycle schedule design strategies have been used as a basis for comparing various cycle schedules (proposed by the authors of this work) on the performance of a six-bed PSA process for hydrogen purification. Three different cycle sequences have been designed, the pressure equalization and idle steps consisting the main controlling parameters. Simulation results showed that designs with more pressure equalization steps result in higher product recovery and those with less pressure equalization steps result in higher product purity. The proper performance of a PSA process is a tradeoff between product recovery and product purity. In this view, a target function has been developed that enables us to lump the latter performance parameters into one function for comparing the performance of the different cycles employed.     

Regeneration of spent activated carbon by wet air oxidation

The regeneration of activated carbon was studied using the wet air oxidation process in the temperature range of 150–240°C and oxygen partial pressure range of 0.2 to 1.0 MPa. Phenol was used as substrate. The overall mechanism of regeneration has been analysed and the different steps taking place during the regeneration process were individually investigated. Kinetics of oxidation of phenol and oxygen mass transfer coefficients have been estimated in the ranges of temperature and pressure studied. Oxidative degeneration characteristics of activated carbon were also studied. The conditions of temperature and pressure have been found at which the extent of regeneration is favourable.     

Role of oxygen on the phase stability and microstructure evolution of CaCu3Ti4O12 ceramics

Phase stability and microstructure evolution of polycrystalline CaCu₃Ti₄O₁₂ (CCTO) ceramics were studied by controlling the partial pressure of oxygen (from a poor to an oxygen rich atmosphere) during the sintering process at high temperatures. The samples were analyzed by X-ray powder diffraction, scanning electron microscopy and X-ray energy dispersive spectroscopy. Our results show that the oxygen partial pressure during the sintering process is an important parameter that controls the phase stability, non-stoichiometry, and decomposition process of the CCTO phase as well as the densification and grain growth mechanisms on these polycrystalline ceramics. These results provided us further insight into the important role of copper reduction and copper/oxygen diffusion on the crystalline structure and morphological characteristics of polycrystalline CCTO ceramics.     

气动力压敏漆发光特性研究

以配合物为探针分子,分散于经溶胶－凝胶法制备的ＳｉＯ２基质中形成对空气压力变化敏感的压敏漆。测定了它们的发光光谱及其氧猝灭性能,定量研究了发光和氧猝灭的关系,并将压敏漆用于风洞模拟试验,在较宽压力变化范围内获得了良好的线性关系。表征对压力变化灵敏度的直线斜率高达０．７５。显示出所制备的空气压力压敏漆的性能优异,具有开发应用前景。     

乙烯直接氧化制备乙二醇醋酸酯的研究——氧和乙烯同时进入Pd-Cu催化反应液一步法的工艺研究

用PdCl_2-CuCl_2-Cu(OAc)_2醋酸溶液的催化体系由乙烯制备乙二醇醋酸酯,催化过程分乙酰氧基化及催化剂再生二步.本文作了进一步的研究.即将氧和乙烯同时送入反应器,使乙酰氧基化反应和催化剂再生过程为一步过程.研究证明:当采用氧及乙烯作原料气时,在双组份中氧含量8—10%时,才有足够的氧分压,能使Cu~+氧化成Cu~(?),从而保持催化系统的活性,因而基本上在催化体系中无CuCl的残渣生成.并研究了以N_2作为添加组成,可以使O_2/C_2H_4处于非爆炸范围,所得结果,原料气转化的乙烯中有95%生成乙二醇单醋酸酯和乙二醇双醋酸酯.     

双塔微型变压吸附制氧机实验和模拟

设计一种两吸附床小型PSA制氧机，并在低压舱内模拟海拔高度对两吸附床小型PSA制氧机的影响，同时对结构参数以及操作参数的影响进行考察，建立制氧工艺流程数学模型，通过实验对比，微调模型使之与实际相符，验证模型的准确性，并开展数值仿真与模拟研究，以确定相关的内在参数及外部因素对制氧过程及制氧效果等性能指标的影响规律，得到不同海拔不同工况下，较优的设计参数和操作参数，从而提高制氧效率，降低制氧机的制造和运行成本。