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《天津大学》 2003年
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新型紧凑结构四塔变压吸附空分制氧装置研究

李杰  
【摘要】: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叠放在一起,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。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TQ116

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【引证文献】
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