基于ZMS-CMS分子篩變壓吸附氧氣制備工藝研究.pdf

1、變壓吸附(PSA)空分制氧技術(shù)日趨成熟，特別是中小規(guī)模的制氧系統(tǒng)日益成為工業(yè)生產(chǎn)中氧氣制備的主要技術(shù)。然而受傳統(tǒng)PSA工藝及分子篩性能的制約，現(xiàn)有PSA空分制氧技術(shù)所制備的氧氣濃度小于96％，大大限制了PSA制氧技術(shù)的應(yīng)用范圍，因而，設(shè)計(jì)新型PSA空氣分離高濃度氧氣制備工藝具有很大的實(shí)用價(jià)值。
　　本文基于沸石分子篩(ZMS)與碳分子篩(CMS)的吸附特性，設(shè)計(jì)了一種連續(xù)制備高濃度氧氣的ZMS/CMS兩級(jí)PSA工藝。第一級(jí)采用ZM

2、S吸附劑，加壓吸附、常壓解吸，分離出空氣中的氮?dú)?，制備富氧氣體;第二級(jí)采用CMS吸附劑，加壓吸附、真空解吸，將第一級(jí)富氧氣中的氬氣分離，得到高濃度的氧氣。
　　以建立的ZMS/CMS工藝流程為基礎(chǔ)，通過理論計(jì)算進(jìn)行了吸附塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定了吸附塔高徑比、氧橋孔徑等結(jié)構(gòu)參數(shù)，并通過實(shí)驗(yàn)研究分別確定了ZMS工藝流程的吸附時(shí)間、均壓時(shí)間，以及CMS工藝流程的吸附壓力、吸附時(shí)間、解吸時(shí)間、進(jìn)氣氧含量等工藝參數(shù)。
　　在空氣進(jìn)氣流量為7

3、0.0L/min、吸附壓力為0.12MPa時(shí)，一級(jí)ZMS工藝的氮?dú)庾罴盐綍r(shí)間為7.0s、均壓時(shí)間為0.8s，產(chǎn)生流量為5.0L/min、濃度為94.0％的富氧氣體。二級(jí)CMS工藝以富氧氣體為原料氣，采用兩次排氣法，即常壓解吸排氣和真空解吸排氣，使吸附塔內(nèi)未吸附的富氧氣體和吸附床死空間內(nèi)的氬氣排空，提高了氧氣濃度;在進(jìn)氣流量為13.5L/min、吸附壓力為0.60MPa時(shí)，二級(jí)CMS工藝的最佳吸附時(shí)間為5.0s、常壓排氣時(shí)間為5.0s、