快速真空变压吸附制氧的排放气充压过程研究

测试了微型制氧吸附剂的平衡吸附特性,在此基础上选出适合快速真空变压吸附制氧的吸附剂. 针对传统的单塔两步快速变压吸附制氧含量低问题,提出了提高产品气氧含量的单塔快速变压吸附制氧的排放气和原料气组合充压流程,并对该流程进行实验研究. 结果表明:在单塔快速真空变压吸附制氧过程中,采用排放气和原料气组合充压流程可以有效提高产品气氧含量. 充压前排放气的压力和氧含量是影响产品气氧含量的关键参数,采取合适的排放气压力和较高氧含量的排放气可获得更高的产品气氧含量. 在吸附和解吸压力分别为240 kPa和60 kPa时,采用排放气和原料气组合充压的快速真空变压吸附流程可获得氧体积分数90%的产品气,其产氧率为325. 08 L·h-1·kg-1 .     

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。     

串联式吸附器变压吸附制氧

对含有一种新型串联式吸附器的变压吸附制氧系统的性能进行实验研究,探讨了吸附时间、均压方式、产品气量及吸附剂种类等工艺参数对这种新型变压吸附制氧系统的产品气纯度和回收率的影响.结果表明,吸附步骤存在一个最佳吸附时间;随着产品气流量的增加,产品气纯度下降,而回收率升高;两端均压工艺可以很大程度上提高产品气纯度和回收率;在本实验条件下,当产品气纯度>92%时,回收率能达到32%.     

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体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。     

变压吸附制氧过程中不连续反吹对回收率的影响

为了提高变压吸附制氧过程中氧气的回收率和体积分数,提出了一种在反吹步骤中采取适当中断次数和时间的不连续反吹方法,并实验研究了该方法对氧气的回收率和体积分数的影响.结果表明:不连续反吹步骤可以显著提高变压吸附制氧系统的回收率和产品气纯度;在本实验条件下,优化后反吹中断次数为2、反吹中断时间为0.3s时,与连续反吹相比,氧气回收率最大提高了9.2%,产品气中氧气的体积分数最大提高了4.0%.     

Ω形阶梯径向流变压吸附床制氧特性的数值模拟

为了提高PSA制氧设备的性能,设计了一种Ω形阶梯径向流吸附床.以Fluent 16.0为计算平台,采用数值模拟的方法研究了该吸附床的流场、浓度场、制氧特性和床层穿透时间等参数的变化规律,并与传统的Π形径向流吸附床进行了比较.结果表明:在同样条件下,与Π形床相比,Ω形阶梯径向流吸附床的穿透时间显著延长,流动不均匀区显著缩小;Ω形阶梯径向流吸附床成品气O₂的摩尔分数可达91.8%,Π形床仅为87.1%.在吸附阶段,两种吸附床内O₂的高摩尔分数区外形存在明显差异,Ω形阶梯径向流吸附床内O₂的高摩尔分数区以近圆杯状向前推进,Π形床则以长圆锥状向前推进.     

碳分子筛分离氧氩过程的实验研究

基于碳分子筛动态吸附机理,建立了分离氧氩的实验装置.实验研究了流程形式、清洗比、吸附时间对碳分子筛分离氧氩过程性能的影响.结果表明,循环过程中增加产品气清洗阶段可以显著提高解吸气的纯度.为了得到质量分数为99.0%以上的氧气,循环过程中清洗比应控制在0.4左右,最佳吸附时间为60 s.以95%氧、5%氩的混合气作为原料气,实验装置的产品气纯度可以达到99.4%,氧气回收率为42%.     

不同均压方式对PSA和VSA空分制氧过程的影响

对存在于变压吸附（PSA）和真空变压吸附（VSA）空分制氧过程中的均压步骤进行研究,应用ASPENADSIM软件,模拟并比较4种不同均压方式（塔顶向塔顶均压（T-T）,塔底向塔底均压（B-B）,塔顶和塔底双向均压（TB）,塔顶向塔底均压（T-B））对过程的影响,分析均压步骤的物流浓度、流量以及均压结束时床层轴向浓度分布。结果表明:采用T-B均压方式的PSA和VSA过程得到的产品O₂纯度和收率最高。在均压步骤,均降床层塔顶出气有利于死空间中O₂的回收,且减少床层吸附相中N₂的脱附带出,从而得到较高的产品O₂收率;均升床层塔底进气可使床层N₂的质量摩尔浓度前沿陡峭,塔顶洁净,因此得到较高的产品O₂纯度。     

利用梯度磁场实现空气中氧气富集的实验研究

提出了一种新的利用梯度磁场实现空气中氧气富集的方法:用两块相距一定距离的磁铁异极相对围成一个四周边界开放的磁场空间,其边界处存在着指向空间内部的场强梯度. 进入磁场空间的气体中氧分子在通过边界流出时将受到磁化力的阻碍作用,这样就在磁场空间内部尤其是远离空气入口位置,氧分子得到富集. 该方法最突出的特点在于,可有效避免由于气体湍流、分子的布朗运动以及扩散作用所造成的再混合. 磁体材料为钕铁硼,尺寸为78mm×38mm×30mm,所围空间的尺寸为78m×38mm×1mm. 实验结果表明:磁场空间内氧体积分数增加最多的地方出现在距空气入口最远边界处,在一定空气入口流量范围内(≤60mL·min-1),进出口空气流量比存在一个最佳值,使磁场空间内各处的氧体积分数达到最大;在本文实验条件下,该值在2.0左右,当进出口流量分别为40mL·min-1和20mL·min-1时,出口气体氧的体积分数增量可达到0.65%.     

变压吸附空分用椰壳基炭分子筛的制备

提出以椰壳预炭化料为骨料、酚醛树脂为黏结剂制备变压吸附空分制氮用炭分子筛的新工艺路线,包括成型、炭化、水蒸气活化、两步苯气相碳沉积调孔等主要工序;完善了炭分子筛的变压吸附空分评价手段,即以变压吸附空分为基本手段,结合变压吸附脱附尾气总量及其中O2浓度等参数分析,准确表征炭分子筛制备过程中样品的微孔孔容和孔径变化,从而实现对炭分子筛制备工艺参数的精确控制.所得的椰壳基炭分子筛具有较高的抗压强度,其变压吸附空分性能接近商业炭分子筛产品.     

用高性能制氧分子筛变压吸附

对沸石分子筛进行离子交换改性,同时严格控制成型活化条件,开发出变压吸附空分用系列高性能制氧分子筛。测试其氮、氧静态吸附等温线以及吸附热数据,并对数据结果进行分析。这为进一步开发和优化变压吸附制氧过程提供了良好的基础。     

煤矿乏风瓦斯变压吸附分离特性

以实验室活性炭吸附床为研究对象,建立了多维吸附床内煤矿乏风流动、吸附传质的数学模型.首先对活性炭富集煤矿乏风瓦斯过程进行了模拟,得到了各个循环步骤下床内详细的浓度分布和吸附量分布,模拟结果与实验结果符合较好.进而采用此模型,改变吸附压强、解吸压强和解吸温度等参数,对不同工况下瓦斯分离富集过程进行了对比模拟研究,揭示了煤矿乏风瓦斯变压吸附分离特性.     

机载分子筛产氧器的数值模拟

介绍了机载分子筛产氧系统的工作原理和变压吸附的基本理论 ,建立了机载分子筛产氧器的数学模型。模型考虑了筛床内的传热传质和压力的变化以及吸附热引起的享利系数的变化等因素对吸附性能的影响 ;吸附床采用了串联混合池模型 ,吸附平衡量的计算采用线性吸附等温理论。用所建模型对机载分子筛产氧器的工作过程进行了模拟并对结果进行了分析     

SARS患者专用微型制氧机工艺参数实验研究

为了开发用于SARS病人的微型变压吸附制氧机,实验研究了吸附时间、反吹比、产品气量、吸附塔高径比以及吸附剂种类等工艺参数对微型变压吸附分离空气制氧装置的产品纯度和回收率的影响.实验结果表明:在变压吸附微型化条件下,最佳的吸附时间为12 s和反吹比为0.5;随着产品气流量的增加,产品气纯度下降,而回收率升高,在所要求的纯度下,回收率能达到19%;吸附剂的种类对变压吸附制氧过程有重要的影响;在微型化条件下,合适吸附塔的高径比为3.7～4.0之间.     

基于PLC的变压吸附制高纯氧系统

研究了采用沸石分子筛和碳分子筛吸附床的变压吸附制高纯氧工艺以及采用基于PLC控制系统对流量、压力和电磁阀进行的调节和控制，确立了两级变压吸附制高纯氧的工艺流程和各吸附床的最佳吸附周期，分析了排气量对氧气纯度的影响．实验结果表明氧气的最高纯度可达到99．5％．     

矿井低浓度瓦斯增浓技术的研究

阐述了矿井低浓度瓦斯增浓的必要性，分析了引进碳分子筛常温变压吸附空分技术作为瓦斯增浓技术的可行性，对根治矿井瓦斯并进一步拓宽煤层气的开发利用具有特别重要的意义。