分子篩溫度曲線的研究與事例分析

1、分子篩溫度曲線的研究與事例分析【摘要】分子篩溫度曲線的研究與事例分析一、分子篩純化器的工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)我國(guó)第六代制氧機(jī)的一個(gè)重要特點(diǎn)就是采用吸附法凈化空氣中的水分、二氧化碳、乙炔和其它碳?xì)浠衔?。吸附法就是用活性氧化鋁、分子篩等吸附劑在常溫下將空氣中所含的水分、二氧化碳這些吸附質(zhì)吸附在其表面上（沒有化學(xué)反應(yīng)），加熱再生時(shí)利用吸附劑高溫下吸附容量減小的特性，再把吸附質(zhì)解吸出來，從而達(dá)到連續(xù)凈化空氣的目的。我廠1﹟、2﹟14000m3h制

2、氧機(jī)以及新建的23000m3h制氧機(jī)的分子篩純化系統(tǒng)均選用臥式雙層床結(jié)構(gòu)的純化器，純化器下部裝填活性氧化鋁，上部裝填分子篩（四車間分子篩純化器內(nèi)活性氧化鋁和13X分子篩的充裝量分別為5000Kg和11000Kg，五車間的為12571Kg和17512Kg，23000m3h制氧機(jī)為15000Kg和20000Kg）?？諌簷C(jī)后經(jīng)空冷塔冷卻的低溫飽和空氣從純化器下部進(jìn)入分子篩，先由活性氧化鋁將其所含的大部分水分吸附掉，然后再由分子篩吸附二氧化碳、

3、乙炔和其它碳?xì)浠衔?。雙層床結(jié)構(gòu)的分子篩純化器相比只充填分子篩的單層床純化器具有增強(qiáng)吸附效果、延長(zhǎng)使用時(shí)間、降低再生能耗、延長(zhǎng)使用壽命的特點(diǎn)。具體分析如下：活性氧化鋁對(duì)于含水量較高的空氣，吸附容量比較大，而且對(duì)水分的吸附熱也比分子篩小，其大量吸附水分后使空氣溫升較小，有利于后部分分子篩對(duì)二氧化碳的吸附，而且雙層床純化器凈化空氣的程度比單層床更高，空氣的干燥程度可以由原來露點(diǎn)的60℃降到66～70℃，凈化后空氣中的二氧化碳含量也更低；采用

4、雙層吸附床，可以延長(zhǎng)純化器的使用時(shí)間，經(jīng)試驗(yàn)得出：雙層床結(jié)構(gòu)的分子篩純化器比單床層結(jié)構(gòu)的有效工作時(shí)間可延長(zhǎng)25～30％；活性氧化鋁解吸水分容易，而分子篩較為困難，分子篩再生時(shí)其冷吹峰值需要達(dá)到120℃以上才能保證其再生完善，而活性氧化鋁只需要達(dá)到80℃左右即可，這樣一來就可以降低整個(gè)系統(tǒng)的再生溫度，從而節(jié)省了再生能耗（對(duì)于雙層床結(jié)構(gòu)的分子篩純化器一般將冷吹峰值控制在100℃以上，作為其再生完善的主要標(biāo)志）；活性氧化鋁顆粒較大，且堅(jiān)硬，機(jī)

5、械強(qiáng)度較高，吸水不龜裂、粉化，所以雙層床的活性氧化鋁可以減少分子篩粉化，延長(zhǎng)分子篩壽命，活性氧化鋁處于加工空氣入口處，還可以起到均勻分配空氣的作用；鋁膠還具有抗酸性，對(duì)分子篩能起到保護(hù)作用。二、分子篩曲線研究：分子篩純化器利用常溫吸附、高溫解吸來達(dá)到連續(xù)凈化空氣的目的，在這一交變過程中，特別需要對(duì)其進(jìn)、出口溫度加以監(jiān)控，以掌握其使用情況。在吸附過程中，空氣進(jìn)、出純化器的兩條溫度變化曲線被稱為“吸附溫度曲線”；在再生過程中，污氮?dú)膺M(jìn)、出純

6、化器的兩條溫度變化曲線被稱為“再生溫度曲線”。1、吸附溫度曲線：一般情況下，只要空氣預(yù)冷系統(tǒng)正常，空氣進(jìn)純化器溫度就不會(huì)變化，因而溫度曲線是一條水平的直線。而空氣出純化器溫度除剛開始的一段時(shí)間較高外，以后變化也極小，2.1卸壓階段（A－B）分子篩純化器在較高工作壓力下（0.5Mpa以上）完成吸附任務(wù)，而在較低的壓力下（10Kpa左右）進(jìn)行脫附再生。在純化器由吸附轉(zhuǎn)為再生時(shí)，首先將純化器內(nèi)的壓力降下來。壓力下降時(shí)，分子篩靜吸附容量減小，原

7、來被吸附的氣體分子或水分子，便有部分會(huì)從分子篩中解吸出來。與吸附過程的放熱效應(yīng)相對(duì)應(yīng)，脫附再生過程是個(gè)需要吸收熱量的過程。在卸壓階段，脫附所需熱量只能來自于分子篩床層本身，因而使得床層溫度下降。受此影響，空氣進(jìn)口（污氮?dú)獬隹冢┖涂諝獬隹冢ㄎ鄣獨(dú)馊肟冢囟韧瑫r(shí)開始下降（因?yàn)樾秹洪y在分子篩進(jìn)口處，故卸壓階段空氣出口溫度較空氣進(jìn)口溫度下降的幅度更大）。22加熱階段（B－C）加熱階段開始后，雖然污氮?dú)膺M(jìn)口溫度迅速升高，但出口溫度還會(huì)繼續(xù)下降，最

8、多可下降至－10℃左右，然后才會(huì)逐漸升高。經(jīng)再生電加熱器加熱過的高溫污氮?dú)猓谟缮隙峦ㄟ^分子篩床層時(shí)，首先使得床層上部的分子篩溫度升高并對(duì)上部的分子篩進(jìn)行再生。在此過程中，污氮?dú)獾臒崃恳环矫鎮(zhèn)鬟f給了上部的分子篩，另一方面被解吸出來的二氧化碳和水分帶走了，故污氮?dú)獗旧淼臏囟妊杆傧陆?，到達(dá)純化器底部時(shí)，溫度已經(jīng)很低了，所以污氮?dú)獬隹跍囟炔粫?huì)很快升高。加熱階段需要加以監(jiān)控的主要是污氮?dú)膺M(jìn)口溫度，它和污氮?dú)饬髁?、加熱時(shí)間等一起體現(xiàn)了帶入純化器