空分用立式徑向流分子篩吸附器吸附性能研究.pdf

1、由活性氧化鋁和分子篩吸附劑組成的雙層床吸附器是深冷法空氣分離設(shè)備中實(shí)現(xiàn)原料空氣凈化的重要設(shè)備。分子篩吸附器的能耗占整個(gè)空分設(shè)備能耗的16％左右，故其性能研究具有重要意義。隨著空分設(shè)備的大型化發(fā)展，原料空氣處理量的增大，為了使分子篩吸附器適應(yīng)大型化空分設(shè)備的發(fā)展需求，國(guó)內(nèi)外各大空分企業(yè)都開(kāi)始致力于立式徑向流吸附器的研制。立式徑向流吸附器能夠有效增大氣體流通面積，大大減小床層阻力，從而降低系統(tǒng)能耗，便于加工和維護(hù)。本文首先對(duì)國(guó)內(nèi)外立式徑向流

2、吸附器的發(fā)展歷程及變溫吸附技術(shù)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述，建立了徑向流雙層床吸附器的吸附模型，對(duì)徑向流吸附器的吸附再生性能、再生過(guò)程能耗以及設(shè)備優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究和討論，保證其能夠處于安全、穩(wěn)定、節(jié)能的運(yùn)行狀態(tài)，并對(duì)深刻了解變溫吸附氣體分離過(guò)程，優(yōu)化工藝流程設(shè)計(jì)有重要的實(shí)際意義和指導(dǎo)作用。本文主要包括以下三個(gè)方面的內(nèi)容:
　　 (1)本文對(duì)徑向流吸附過(guò)程建立了一維數(shù)學(xué)模型，采用軸向活塞流描述原料空氣的流動(dòng)過(guò)程，采用擴(kuò)展Langmuir

3、方程來(lái)描述雙組份吸附質(zhì)氣體在活性氧化鋁和分子篩吸附劑上的吸附平衡，采用線性驅(qū)動(dòng)力模型描述吸附質(zhì)氣體與吸附劑的傳質(zhì)過(guò)程，采用有限差分法對(duì)偏微分方程組進(jìn)行離散，采用牛頓分解法迭代求解離散后的非線性方程組。
　　 (2)采用上述模型計(jì)算得到了吸附過(guò)程中吸附床層內(nèi)部溫度分布和吸附質(zhì)氣體的濃度分布，通過(guò)與13X分子篩單層床的對(duì)比，填充活性氧化鋁與13X分子篩的雙層吸附床表現(xiàn)出了更好的吸附性能;得到了動(dòng)態(tài)吸附過(guò)程中溫度、濃度等的變化趨勢(shì)，結(jié)

4、果顯示，水蒸氣與二氧化碳組成的雙組份吸附質(zhì)氣體在吸附過(guò)程中存在相互作用，水蒸氣作為強(qiáng)吸附相，出現(xiàn)在分子篩吸附床層后會(huì)抑制二氧化碳的吸附，使其濃度分布曲線表現(xiàn)出局部“反超”現(xiàn)象;在吸附床層總厚度保持相同的前提下，當(dāng)雙層吸附劑厚度分別為20mm和66.5mm時(shí)，氧化鋁與分子篩吸附床同時(shí)被穿透，既保證雙層吸附床同時(shí)達(dá)到最高的利用效率，又能夠有效延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，此時(shí)充分發(fā)揮了雙層吸附床的優(yōu)勢(shì)。
　　 (3)建立了徑向流分子篩吸附器的