中间气两步充压对快速真空变压吸附制氧的影响

针对快速变压吸附制氧浓度和回收率低问题,提出了用于提高产氧浓度和回收率的中间气两步充压的快速真空变压吸附流程,并对该流程进行了研究。结果表明:在快速真空变压吸附制氧过程中,中间气先在出气端充压可以有效提高产氧浓度,之后再在进气端充压可提高氧气回收率。出气端充压前中间气压力及氧浓度和进气端充压后床层压力是影响产氧浓度和回收率提高的关键参数。当吸附和解吸压力分别为240、60 k Pa时,循环氧气回收率为34.57%,且每天产单位吨氧需吸附剂量为61.18 kg·TPD-1。     

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。     

均压方式对微型变压吸附制氧装置的影响

采用两塔变压吸附制氧实验装置研究了上下均压、交叉均压、下均压、上均压等4种方式对制氧效果和能耗的影响。结果表明,采用均压方式制氧能提高制氧效果,上均压方式、上下均压方式能显著提高排氧浓度,且最高排气O2质量分数超过90%;采用均压方式制氧节能效果明显,上均压方式、上下均压方式制氧的能耗较低,节能率达30%以上。     

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.     

真空变压吸附空分制氧等温与非等温过程模拟比较

应用动态柱穿透法测定的空气中氮-氧吸附平衡数据模拟两床真空变压吸附(VSA)空分制氧中等温与非等温过程;在VSA过程模拟中探讨了吸附压力、进料流量和冲洗比等过程操作条件以及吸附过程中温度的变化对产品气氧的纯度、收率和产率的影响,为VSA空分制氧过程提供一定的设计依据。     

压力对微型变压吸附制氧的影响

对微型变压吸附制氧系统的吸附器进出口和储气罐内的压力进行了实验研究。通过对压力曲线的分析,可以将无均压流程的吸附循环划分为升压吸附、卸压解吸和反吹清洗3个阶段,将有均压流程的吸附循环划分为均压升压、升压吸附、均压降压、卸压解吸和反吹清洗5个阶段;并对均压步骤、均压时间、反吹阻力等参数对压力曲线的影响进行了分析。     

真空变压吸附制氧径向流吸附器的流动特性模拟

真空变压吸附制氧是一个复杂的动态过程,深入了解真空变压吸附制氧过程中吸附器内的流动特性是吸附器设计与完善的基础.基于Fluent中的多孔介质模型,通过用户自定义函数功能,建立了真空变压吸附制氧用径向流吸附器的二维轴对称模型,研究了真空变压吸附首次和第二次循环中径向流吸附器的流动特性,对比分析了吸附剂颗粒直径、流道截面积...     

变压吸附制氧法与空气分离制氧法的比较

文章就已建成的日熔化量为200t／d的浮法玻璃厂拟改为全氧燃烧为例，比较变压吸附制氧法与空气分离制氧法的工艺过程、运行参数、技术指标、水电消耗、基建投资、经营成本、技术安全、占地面积、建设要求、操作维护等，指出各自的优缺点，供用户选择时参考。     

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。     

气源温度与解吸过程对变压吸附制氧效果的影响

研究了气源温度和解吸条件对制氧效果的影响,结果表明：细长解吸管路会导致吸附塔内氧浓度波前沿在吸附周期内极易穿透床层,在产氧期及间歇期都会有低浓度氧流入储氧罐,造成氧浓度和流量下降;较高的气源温度有利于分子筛解吸再生,在15～65 ℃内,平均每升高10 ℃,产氧体积分数可以提高1.2%。     

Anatomy of a rapid pressure swing adsorption process performance

A detailed numerical study of the individual and cumulative effects of various mass, heat, and momentum transfer resistances, which are generally present inside a practical adiabatic adsorber, on the overall separation performance of a rapid pressure swing adsorption (RPSA) process is performed for production of nearly pure helium gas from an equimolar binary (N₂ +He) gas mixture using 5 A zeolite. Column bed size factor (BSF) and helium recovery (R) from the feed gas are used to characterize the separation performances. All practical impediments like column pressure drop, finite gas‐solid mass and heat transfer resistances, mass and heat axial dispersions in the gas phase, and heats of ad(de)sorption causing nonisothermal operation have detrimental impacts on the overall process performance, which are significantly accentuated when the total cycle time of a RPSA process is small and the product gas helium purity is high. These impediments also prohibit indefinite lowering of BSF (desired performance) by decreasing process cycle time alone. © 2015 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 61: 2008–2015, 2015     

真空变压吸附分离含氧煤层气的工艺参数实验研究

针对真空变压吸附富集低浓度含氧煤层气,对工艺参数和吸附塔结构进行了优化试验研究。实验结果标明,在一定的时间范围内,随着吸附时间的延长,解吸气和排放气中甲烷体积分数逐渐增大,而排放气中的氧气体积分数则小幅度降低;反吹步骤可以降低排放气中甲烷和氧气的体积分数,但反吹步骤也会降低解吸气中甲烷的体积分数;保持吸附剂不变,吸附塔高径比由3.7增大到13.3,解吸气中甲烷体积分数增大了2.1%,排放气中甲烷体积分数降低了1%。可以为低浓度含氧煤层气富集的实际应用提供参考。     

快速变压吸附制氧动态传质系数模拟分析

研究快速变压吸附制氧过程中的传质过程,结合实验数据对全局动态传质系数与常数传质系数进行对比模拟分析,并考察各传质阻力对传质效果的影响。结果表明：基于轴向、膜扩散和孔扩散估算的动态传质系数是有效的。膜阻力是主要阻力,其次是轴向扩散阻力,大孔扩散阻力较小,微孔扩散阻力可忽略。在快速变压吸附中,由于气速和温度变化较快,传质系数也会有较大变化,总体趋势是传质系数随着温度和气速的升高而升高。采用恒定传质系数无法准确描述吸附塔内各个时间点、空间点上的传质行为,根据各节点状态计算出的动态估算传质系数能够与吸附塔内的行为有较好的吻合度,模型具有较高的可信性。     

Performance of a medical oxygen concentrator using rapid pressure swing adsorption process: Effect of feed air pressure

The effects of feed air pressure on the steady‐state performance of a medical oxygen concentrator (MOC) were experimentally evaluated using a novel design of a MOC unit which produced a continuous stream of ～90% O₂ employing a rapid pressure swing adsorption (RPSA) process scheme. Dry, CO₂ free air containing ～1% Ar at different feed gas pressures was used in the tests in conjunction with a commercial sample of LiLSX zeolite as the N₂ selective adsorbent in the process. The bed size factor (BSF) can be systematically reduced by increasing the feed air pressure for any given total cycle time. The effect of feed air pressure on the oxygen recovery (R) is, however, more complex; it increases with increasing feed pressure only at longer cycle times while the effect is marginal at shorter cycle times. The BSF cannot be indefinitely reduced by lowering total process cycle time at any pressure—a minimum is exhibited in the BSF‐cycle time plot. The minimum value of the BSF decreases as the feed pressure is increased. The cycle time for the minimum BSF is, however, not significantly altered by the feed pressure in the data range of this work. © 2015 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 62: 1212–1215, 2016     

变压吸附空分制氧非等温过程模拟

就变压吸附空气分离制氧过程,对接近真实情况的非线性、非等温模型构成的偏微分方程组,采用正交配置进行空间离散化和三阶半隐式龙格 库塔法的数值计算方法,研究了变压吸附过程中床层内温度和浓度的动态行为,考察了清洗比、吸附压力、进气流量、吸附时间等操作参数对过程性能的影响,为过程优化设计建立基础。     

真空变压吸附提纯沼气的实验

以煤基碳分子筛为沼气净化吸附剂,借助扫描电镜观察了碳分子筛的表面形貌,并通过物理化学吸附仪表征了碳分子筛的孔径分布。基于静态容积法测定了CO₂与CH₄在碳分子筛的静态吸附量,并估算了CO₂与CH₄在碳分子筛的动力学扩散系数。单塔穿透实验考察了吸附压力与进料流量对原料气中CO₂穿透曲线的影响,选取吸附压力为0.3 MPa,进料流量为4 L·min-1进行两塔六步真空变压吸附提纯沼气的实验研究,并考察了吸附步骤时长与产品气冲洗率对CH₄富集效果的影响。实验结果表明,吸附步骤时长为140 s,冲洗率为0.05时,产品气中CH₄纯度可达98%,收率可达82%。     

基于双回流变压吸附工艺的空气分离模拟及分析

双回流变压吸附是一种在吸附塔中间位置进料,塔顶和塔底分别采用轻、重组分回流的变压吸附过程,能够同时生产两种高纯度、高回收率的产品气。以实验室自主合成的LiLSX分子筛为吸附剂,利用Aspen Adsorption模拟软件,对进料组成为78%N₂/21%O₂/1%Ar的实际空气进行了两塔双回流变压吸附的模拟研究。模拟结果表明：当原料气为78%N₂/21%O₂/1%Ar,吸附压力为2 bar(1 bar=10⁵ Pa),解吸压力为0.3 bar,进料量为0.4 m³/h,轻组分回流流量为0.095 L/min,重组分回流流量为5.22 L/min时,能够得到体积分数为95.67%的O₂和体积分数为98.25%的N₂,回收率分别为94.60%和99.91%。并且进一步探究了进料位置、吸附时间、轻组分回流流量、重组分产品气流量等因素对O₂和N₂两种产品气纯度和回收率的影响。