变压吸附制氮性能主要影响参数的研究

介绍了变压吸附制氮技术的优点、原理方法及工艺流程,实验研究了吸附压力、吸附解吸时间、产品流量等主要工艺参数对变压吸附制氮装置性能的影响,最后得出实验装置的最佳工艺条件为:吸附压力0.8 MPa,吸附解吸时间54 s,均压时间4 s,产品气出气流量7 m3/h。此时,实验装置制得的产品氮气体积分数最稳定,平均体积分数98%以上,回收率在40%左右。     

真空变压吸附捕集烟道气中二氧化碳的模拟、实验及分析

采用工业硅胶作为吸附剂,利用两塔变压吸附装置进行了烟道气变压吸附碳捕集实验。利用gPROMS软件建立两塔变压吸附模型对实验过程进行模拟,对比了实验和模拟的结果,验证了模型的准确性。通过两塔变压吸附可将15%的CO₂富集到74%,收率为91.52%。在模型基础上考察了变压吸附碳捕集过程中进料量、吸附时间、顺放压力与二氧化碳收率、纯度和能耗的关系,定性分析了吸附塔压力和进料量对压缩机能耗的影响。结果表明:增大进料量、延长吸附时间、降低顺放压力,可以有效提高产品气中CO₂浓度,但同时也导致收率的下降,前两者还会造成单位能耗的增加;吸附压力越高,进料流量越大,压缩机能耗越大。     

烟道气低浓度二氧化碳的变压吸附法富集研究

建立了3塔变压吸附分离装置,对烟道气中的低浓度二氧化碳(体积分数12%左右)的富集进行了实验研究,考察了吸附压力和吸附时间、置换压力和置换时间及解吸压力对产品气浓度和回收率的影响.结果表明:基于硅胶的PSA技术能够对炉窑尾气中的低浓度二氧化碳气体进行浓缩;吸附压力和吸附时间对变压吸附回收浓缩烟道气中低浓度的二氧化碳有着重要的影响,为了得到较高浓度的二氧化碳气体,吸附压力不能太低,不同的吸附压力下有着不同的最佳吸附时间;一定条件下提高置换气的流量和压力会提高二氧化碳气体的浓度,但是回收率会下降.     

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。     

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。     

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。     

真空变压吸附捕集烟道气中二氧化碳的模拟、实验及分析

采用工业硅胶作为吸附剂,利用两塔变压吸附装置进行了烟道气变压吸附碳捕集实验。利用gPROMS软件建立两塔变压吸附模型对实验过程进行模拟,对比了实验和模拟的结果,验证了模型的准确性。通过两塔变压吸附可将15%的CO_2富集到74%,收率为91.52%。在模型基础上考察了变压吸附碳捕集过程中进料量、吸附时间、顺放压力与二氧化碳收率、纯度和能耗的关系,定性分析了吸附塔压力和进料量对压缩机能耗的影响。结果表明:增大进料量、延长吸附时间、降低顺放压力,可以有效提高产品气中CO_2浓度,但同时也导致收率的下降,前两者还会造成单位能耗的增加;吸附压力越高,进料流量越大,压缩机能耗越大。     

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.     

基于MPC控制技术优化VPSA制氧工艺的模拟

针对真空变压吸附制氧在gPROMS软件中建立了严格的数学模型,基于LiLSX吸附剂设计了两塔八步的真空变压吸附流程生产纯度为92%的O ₂。对此流程进行优化,其纯度和回收率有了明显的改进。在此基础上,引入实际生产中经常存在的如进料流量的变化以及吸附性能降低等扰动因素,使模拟工作更接近实际。根据产品气中O ₂纯度的反馈,采用模型辨识技术设计了MPC控制器,用于预测控制VPSA过程的动态行为。开环和闭环控制结果的对比显示,流程在设计的MPC控制下展现出更好的结果,这表明MPC控制策略可以明显改善空气分离制氧的生产过程。     

微型四塔变压吸附制氧实验研究

实验研究了原料气量、产品气量、分子筛量及吸附器高径比等工艺参数对微型四塔变压吸附制氧系统产品气纯度和回收率的影响,并对压力曲线进行了分析.实验结果表明,随着原料气进气流量的增加,产品气纯度增加而回收率降低;随着产品气流量的增加,产品气纯度下降,而产品回收率升高;随着分子筛量的增加,产晶气纯度先增加后减小;产品气纯度随高径比的增加先增大后减小,合适的吸附塔高径比为5.3左右,其值需实验确定;通过对压力曲线的分析,得到系统最高雎比约为2.78.     

OPTIMIZATION OF PRESSURE SWING ADSORPTION EQUIPMENT PART II OPTIMIZATION OF TWO BED OXYGEN GENERATORS

Local equilibrium model described in Part I is used to stimulate both, the steady state operation conditions and transient regime after the start of PSA equipment. The effect of axial dispersion, adsorption isotherm nonlinearity and high pressure level is simulated. On the basis of numerical analysis, the operation of a classical two-bed oxygen generator is compared with two configurations having pressure equalizing step. The optimization strategy of the given PSA equipment has been proposed and the procedure is demonstrated on an example. The scaling-up condition for PSA equipments which can be described by local equilibrium model has been proposed on the basis of the theoretical analysis.     

脉冲萃取柱空气脉冲旋转阀的特性

对脉冲萃取柱的空气脉冲旋转阀产生的空气脉冲发生过程进行了分析,给出了其充气和排气过程特征,得到脉冲腿内液面在空气脉冲作用下随时间变化的理论模型,并将理论计算结果与大型空气脉冲旋转阀产生的脉冲压力变化及在其作用下在直径0.3 m、高5.6 m无筛板脉冲柱中产生的液体运动的实验结果进行了对比. 结果表明,空气脉冲旋转阀充放气时间很短,充气时间约0.2 s,放气时间不超过0.05 s,加压空气通过旋转阀后产生接近梯形波的空气脉冲压力,脉冲柱内液面随时间变化曲线为类似正弦形,理论模型计算与实验结果符合很好,验证了模型的可靠性.     

基于单片机的高精度转速测量算法

比较了常见的转速测量方法,指出了它们的不足,提出一种基于单片机的转速测量算法。它可以使所测转速的周期数随转速变化而线性变化,文中对算法中参数的选取作了讨论,并根据单片机的特性提出了基2算法,简化了运算,设计了相关的实验软件。实验表明,该算法能实现高精度、宽范围测量,且实时性较强。     

基于旋转浮阀的复合曝气器在曝气池中的应用及CFD模拟

基于气体通过阀片后能在阀盖四周形成旋转流场的特点,本文将旋转浮阀应用于曝气池中,以提高其充氧性能。在旋转浮阀四周均匀排布6个气泡石,即旋转浮阀-气泡石复合曝气器;在长宽高为800mm×600mm×910mm的透明有机玻璃池内,以空气-清水为体系,进行曝气实验。为了考察旋转浮阀形成的旋转流场对曝气的影响,以塔内件领域常见的F1浮阀以及气泡石为基准进行实验比较。结果表明,与F1浮阀-气泡石复合曝气器相比,旋转浮阀-气泡石复合曝气器的中心测量点与边界测量点的溶解氧浓度更接近,充氧均匀性指数也更小,说明了旋转浮阀能促进气泡分布均匀,减少传质死区。相比于F1浮阀-气泡石复合曝气器,旋转浮阀气泡石复合曝气器提高了氧总传质系数、氧传质速率、氧传质效率和曝气效率;相比于气泡石曝气器,旋转浮阀-气泡石复合曝气器提高了氧总传质系数、氧传质速率,但降低了氧传质效率和曝气效率。本文还利用CFD模拟流场分布,解释了旋转流场的产生及其提高曝气充氧能力的原因。     

燃气机热泵供热性能规律的理论和实验研究

燃气机热泵(gas engine-driven heat pump)是一种节能环保的供热系统。为了研究燃气机热泵的能源利用效率,利用构建的燃气机热泵实验台,通过理论分析和实验测试研究了燃气机转速、冷凝器进水流量、冷凝器进水温度对系统性能[供热总量、制热性能系数(COP)以及一次能源利用率(PER)]的影响规律。结果表明:燃气机热泵系统供热量随着冷凝器进水流量、燃气机转速的增加而增加,随着冷凝器进水温度的提高而减少。COP和PER随着燃气机转速和进水温度的升高而减少,进水流量对系统性能系数的影响较小。回收的余热占燃气机热泵系统总供热量的40%左右,在考虑余热回收的情况下,燃气机热泵的一次能源利用率在1.15~1.47之间。     

碳分子筛变压吸附制氮机在酮苯脱蜡装置中应用的可行性探讨

碳分子筛变压吸附制氮机广泛应用于化工、冶金、电子工业,但在炼油厂酮苯脱蜡装置中的应用还没有先例。本文提出了用碳分子筛变压吸附制氮机制取氮气满足装置过滤系统密闭及氮气汽提用气,从而取代目前惰性气发生炉通过燃烧耗氧制取氮气的常规工艺,根据项目投用后核算结果及投资回收期的预测,结论认为：碳分子筛变压吸附制氮机在炼油厂酮苯脱蜡装置中的应用是可行的。     

基于高速转盘法的剩余污泥可溶化处理

高速转盘法是作者等开发的一种新型的剩余污泥可溶化处理的物理方法,是一种经济实用的剩余污泥减量化、资源化的前处理工艺。实验采用自制的高速转盘对污泥进行可溶化处理,并对实验过程中污泥的可溶化机制、实验装置的结构及运转参数与污泥可溶化之间的关联特性进行了研究。结果表明：高速转盘所产生的流体剪切力是导致污泥可溶化的主要原因,同时,转盘与定盘之间的研磨作用和水解酶的酶促反应也对污泥可溶化起到了促进作用。研究发现：流体剪切力仅存在于距转盘微小距离的空间内对污泥微生物细胞进行破碎,而且足够大的转盘转速与足够高的污泥MLSS浓度才能产生高效的导致污泥可溶化的流体剪切力。在转盘转速为5000 r·min^-1,污泥MLSS浓度高于18000 mg·L^-1,处理45 min时,污泥的可溶化率(DOC/TOC)达50%以上。     

涡流空气分级机转笼转速对其分级精度的影响

引言随着科学技术的不断发展,建材、化工、矿业等行业都需要特定粒径的超细粉体,涡流空气分级机作为一种重要的分级设备被广泛应用。同时,各行业对分级机的分级效率和分级精度提出了更高的     

回转窑二次风富氧燃烧的数值模拟

针对一实际尺寸的回转窑建立模型,分别进行了空气助燃(21% O₂)和二次风富氧(23% O₂)燃烧的数值模拟研究。结果表明,二次风富氧后,高温区覆盖形状没有明显变化,仍呈“棒槌状”;在回转窑前端,煤粉挥发分与焦炭燃烧速度加快,整体温度有所提升,最高温度由2386 K增至2427 K,壁面所接收的辐射量得到了提升;但NO_x的生成量也大幅度提高,其中出口处NO_x由247 mg/m³增至367 mg/m³。考虑到制氧成本问题及NO_x排放问题,在二次风中进行富氧燃烧的总体效果不够理想。     

涡流分级机环形区流场的激光多普勒测速研究

采用激光多普勒测速计研究了涡流分级机环形区气流的切向速度分布。测量了蜗壳进口风速18 m/s时,从330 r/min到1800 r/min之间6个不同转笼转速条件下的环形区气流切向速度。结果表明:当转笼转速小于1 200 r/min时,转笼转速的变化对环形区气流平均切向速度的数值影响很小;转笼高速旋转,环形区气流切向速度数值大小与转速有关。用系数F表示转笼附近环形区气流切向速度波动程度与转笼转速之间的关系,当转笼低速旋转时F大,极小值点出现在转笼旋转速度与当地气流速度一致时,随着转速的增加,趋于平稳。