赵俊霞[1]2016年在《变压吸附空分制氧循环过程模拟研究》文中研究说明变压吸附技术具有适用性强、可靠性高、成本低、效率高、环境友好等优点,应用广泛。本文采用FLUENT软件对两床Skarstrom变压吸附空分制氧循环过程进行了模拟研究,分析了循环过程中氧气浓度、气相温度、气体流速及床层压降等的分布情况,同时研究了吸附剂颗粒直径对变压吸附空分制氧的影响,为生产实践提供指导。主要研究内容如下:根据变压吸附空分制氧原理,采用FLUENT用户自定义函数(UDF)功能将传质速率模型和两相平衡模型与多孔介质模型耦合,并利用FLUENT用户自定义标量(UDS)功能引入固相能量守恒方程,建立气固两相流变压吸附空分制氧模型,以反映气固两相的传质、传热和动量传递。通过对七种不同网格数的模型进行模拟来考核网格独立性,得到网格数为50854的模型可满足要求。将各循环出口氧气平均摩尔分数模拟结果与文献中实验结果对比,误差在2%左右,表明所建吸附床模型正确。基于建立的气固两相变压吸附模型,对两床四步Skarstrom循环进行模拟分析,得到各个循环四步结束时吸附床内气相氧气摩尔分数分布、组分在固相中的浓度分布及两相温度变化情况等。结果表明:第一个变压吸附循环结束时,吸附床最高氧气摩尔分数可达58.7%,固相氧气、氮气浓度分别可达0.12mol/kg、1.19mol/kg,氧收率为32.55%。随着循环数的增加,氧气摩尔分数和氧收率都不断升高,并在第六个循环时达到稳定状态,此时,氧气最高摩尔分数为99%,氧收率为53.35%。采用气固两相变压吸附模型,研究了吸附剂颗粒直径对氧气浓度和氧收率的影响。反吹率为0.5时,采用吸附剂颗粒直径0.8mm、1.6mm、2.4mm、3.2mm、4.0mm的模型进行模拟,对比表明:相同条件下,吸附剂颗粒直径越大,床层均流效果越差,不能有效抵挡床层入口气体急流,导致床层易被穿透,氧气浓度大大降低。颗粒直径越小,床层压降越大,同样会减弱吸附效果。吸附剂颗粒直径1.6mm表现最优。
宋伟杰[2]2001年在《变压吸附空分制氧吸附剂的研制》文中提出本论文采用单柱动态评价装置，以吸附剂的N_2吸附容量为主要指标，对常规制氧吸附剂和改性吸附剂进行了评价。首先对市售的主要PSA制氧吸附剂作了评价，并考察了压力，流量和解吸条件对A型沸石吸附剂的吸附性能的影响。然后通过水热离子交换法，分别对A型沸石和天然丝光沸石进行了改性，分别得到的SrCaA沸石和AgBa丝光沸石具有较好的吸附性能，提高了吸附剂的氧氮分离性能。最后对改性后的SrCaA沸石吸附剂在小型PSA装置上的工艺性能进行了考察，结果表明，改性后的吸附剂在吸附容量，产氧浓度，产氧回收率上都有明显提高，具有良好的吸附性能。
李杰[3]2003年在《新型紧凑结构四塔变压吸附空分制氧装置研究》文中认为本文提出了一种新型紧凑结构四塔变压吸附空分制氧装置,每个吸附塔由具有片状构型的基本单元(称作“塔片”)组成,塔片的正面形状为圆形,塔片尺寸为Φ88×10×10mm。整个装置由四个这样的塔片上下迭放在一起,用法兰盖压紧密封而成。实验中以 5A 沸石分子筛为吸附剂,采用六步吸附工艺,即每个塔片都经历吸附、均压、逆向放空、逆向冲洗、均压和充压步骤。首先测定了在吸附压力0.6MPa,原料气流量分别为 110.58Sccm、163.62Sccm、216.66Sccm、269.70Sccm、322.74Sccm、375.78Sccm、428.82Sccm 条件下塔片的穿透曲线以及在原料气流量 216.66Sccm,吸附压力分别为 0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa 条件下塔片的穿透曲线,由此确定本装置最佳的吸附压力为 0.6MPa,最佳原料气流量为 269.7Sccm。其次分析了氧气浓度和回收率的影响因素,考察了环境温度对氧气浓度、回收率、单位质量吸附剂产氧量以及体系能耗的影响,指出环境温度对氧气的浓度、回收率、单位质量吸附剂产氧量和体系能耗影响比较大,由此规定实验温度为 18.5℃。然后在室温 18.5℃下,分别研究了进气口均压和出气口均压方式下吸附时间、均压时间、冲洗时间、冲洗气总量以及充压时间等各时间参数对氧气浓度和回收率的影响,结果表明,不管采用哪种均压方式,最优时间参数都一样,即均压时间为 5s、放空时间为 30s、冲洗气量比为 0.1、冲洗时间为 6s、充压时间随吸附时间变化,但需要满足一定关系式。在时间参数最优值下,对比了这两种均压方式下氧气的浓度和回收率,证明出气口均压方式优于进气口均压方式。最后在室温 18.5℃和最佳操作时序下,测量了不同吸附压力和吸附时间所对应的氧气的浓度、回收率、单位质量吸附剂的产氧量和体系能耗,得到的结果是氧气浓度为 40%～70%,回收率为 15%～30%,单位质量吸附 剂 产 氧 量 为 28.78 ～ 56.55 NL/[h kg(adsorbent)] , 能 耗 值 为 0.862 ～1.97kwh/(Nm3O2)。这些证明了本文设计的这种紧凑结构变压吸附空分制氧装置是可行的,为设计一种小型高能效制氧机提供了依据,这种制氧机可适用于燃料汽车、家庭用氧和国防建设。
范安平, 胡学奎, 杨炯良[4]2014年在《大型真空变压吸附空分制氧技术的开发与应用》文中研究指明介绍了近年来大型真空变压吸附空分制氧(简称VPSA-O_2)的技术进展情况,分别从真空变压吸附制氧的工艺研究、径向吸附塔的开发、LIX锂基吸附剂和大口径叁偏心蝶阀的研制进行了简述,对真空变压吸附制氧与深冷空气精馏法进行了比较,并简单的介绍了真空变压吸附制氧的应用前景。
吴昊[5]2008年在《变压吸附制氧技术的研究》文中提出变压吸附(PSA)制氧技术日趋成熟,已成为一种重要的制氧方法,尤其是在中小型制氧装置中有可观的运用前景。本文设计制造了一套微型两塔变压吸附制氧实验装置,根据此装置,研制了一套相应的单片机控制系统,并设计出了不同制氧流程控制的软件。本文用研制出的变压吸附制氧装置进行了制氧实验的研究,研究结论如下:(1)在进气流量一定时,吸附塔出气端的氧气浓度随吸附压力的增加先增加后降低,并存在一个最佳吸附压力;进气流量不同,吸附压力相同时对应的吸附塔出气端的氧气的浓度变化不大。(2)吸附塔出气压力相同时,出气流量越大,氧气浓度达到最高值的时间就越短;出气流量一定,出气压力不同时对氧气浓度的影响不明显。(3)在吸附压力为0.4MPa,进气流量为2.5m3/h,出气流量为0.3m3/h时,该实验装置的最佳时间参数为:充压为15s、吸附为55s、冲洗为8s、均压为10s、排气≥35s。(4)采用两端均压方式总体上比单一均压方式效果更好,而采用出气口均压方式生产的氧气浓度高于进气口均压方式。(5)采用保压工艺时,制氧效果并没有得到明显的提升。(6)随着产品氧气量的增加,产品气最高氧浓度和平均氧浓度均有所下降;而且增加相同的产品氧气量并不能导致产品气纯度等程度的降低。(7)利用本实验装置,在吸附压力为0.4MPa,原料气进气流量为2.5m3/h的工况下,在保证产品气流量为0.1m3/h,采用两端均压无保压工艺,充压为15s、吸附为55s、冲洗为8s、均压为10s、排气≥35s时能获得最高氧浓度为76.5%、平均氧浓度为68.2%的富氧产品气。
张佳平, 唐伟, 耿云峰, 谢有畅[6]2007年在《变压吸附空分制氧和CO分离在煤化工中的应用》文中提出介绍了近年研发成功对煤化工有重要意义的气体分离新技术。一是用高效空分制氧吸附剂的大型真空变压吸附(VPSA)空分制氧。单套装置产氧规模可达10000 m3/h,纯度90%~95%,能耗0.33~0.35 kWh/m3O2,开停车快,操作弹性大,已建成20多套装置。在用氧量<20000 m3/h而又不需用高纯氧的场合,用变压吸附空分制氧生产成本和投资比深冷法低得多。二是用CO高效吸附剂的大型真空变压吸附(VPSA)分离CO,可从水煤气或半水煤气中分离出高质量的CO(纯度可达99.9%)。
李杰, 周理[7]2004年在《变压吸附空分制氧的技术进展》文中研究指明介绍了近年来变压吸附空分制氧的技术进展情况,分别从空分制氧的工艺和吸附剂的改进状况进行了详细论述,并简单的描述了空分制氧的发展前景。
梁吉坤[8]2010年在《医用制氧机控制程序开发及氧气浓度检测》文中研究表明氧气是一种重要的资源,在医疗、家庭保健、金属冶炼、污水处理及航天等诸多领域有广泛应用;空气中氧气大约占21%,利用变压吸附原理从空气中分离氧气是一种行之有效的方法,变压吸附空分制氧有着广泛的应用前景。降低能耗和提高生产规模是变压吸附空分制氧过程中所面临的突出课题。为了解决这些问题,人们一直着重于高性能吸附剂的开发及变压吸附制氧工艺的改进。不过,变压吸附模型化计算在近几十年来越来越得到人们的重视。通过模型计算,可以了解不同吸附剂床层中温度和浓度的变化,以及这种变化对变压吸附的影响,从而可以进一步探讨制氧工艺对氧气纯度、回收率及产率的影响,达到工艺优化设计和降低能耗的目的。由于模型计算中存在很多假设条件,并不能完全真实地反应变压吸附制氧的过程,因此,模型化计算还需不断完善。本文着重于变压吸附制氧的微型化研究,根据线性推动力模型,确定了微型制氧机的两个关键参数:吸附时间及均压时间。除此之外,分析了温度、压力等对变压吸附的影响。并根据《医用分子筛制氧设备通用技术规范》要求,设计出了一台样机。当氧气流量1～3L/min时,氧气浓度达90±3%。这在市售制氧机中是比较高的指标。本文还设计了一款氧气浓度检测装置,用以检测制氧机产生的氧气浓度。
唐伟, 刘世合, 张佳平, 谢有畅[9]2004年在《变压吸附空分制氧技术进展》文中指出1 简述氧气在工业上和日常生活中有广泛的用途:如黑色冶金的电炉炼钢,吹富氧除可缩短熔化时间外,还加强了脱除杂质的反应,并节约电能;高炉炼铁中,采用“富氧喷煤”技术,可降低焦炭耗量和生产成本,提高高炉生产率;有色金属冶炼(铜、铅、锌、铝等)中的熔炉富氧燃烧,能有效提高生产率、
耿云峰, 耿晨霞, 张文效[10]2003年在《变压吸附(PSA)空分制氧技术进展》文中研究说明论述了 PSA法空分制氧分子筛的开发现状和制氧工艺的进展 ,为 PSA法空分制氧今后的发展提出了研究方向
参考文献：
[1]. 变压吸附空分制氧循环过程模拟研究[D]. 赵俊霞. 郑州大学. 2016
[2]. 变压吸附空分制氧吸附剂的研制[D]. 宋伟杰. 大连理工大学. 2001
[3]. 新型紧凑结构四塔变压吸附空分制氧装置研究[D]. 李杰. 天津大学. 2003
[4]. 大型真空变压吸附空分制氧技术的开发与应用[C]. 范安平, 胡学奎, 杨炯良. 2013年年会暨工业气体供应技术论坛论文集（上海）. 2014
[5]. 变压吸附制氧技术的研究[D]. 吴昊. 华中科技大学. 2008
[6]. 变压吸附空分制氧和CO分离在煤化工中的应用[J]. 张佳平, 唐伟, 耿云峰, 谢有畅. 现代化工. 2007
[7]. 变压吸附空分制氧的技术进展[J]. 李杰, 周理. 化学工业与工程. 2004
[8]. 医用制氧机控制程序开发及氧气浓度检测[D]. 梁吉坤. 电子科技大学. 2010
[9]. 变压吸附空分制氧技术进展[C]. 唐伟, 刘世合, 张佳平, 谢有畅. 变压吸附设备技术交流会论文集. 2004
[10]. 变压吸附(PSA)空分制氧技术进展[J]. 耿云峰, 耿晨霞, 张文效. 煤化工. 2003