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膜分离与变压吸附集成制取高浓度氧气的研究

徐徜徉  
【摘要】:同属非低温空气分离技术的膜分离法(MS)和变压吸附法(PSA)由于其原理上的不同而各有优缺点。单用上述任何方法都难于较经济的从空气中制取浓度大于99.5%以上的高浓度氧。本论文通过对上述两种方法制氧过程的研究,提出了一种将膜分离技术与变压吸附技术集成制取高浓度氧(99.5%)的工艺。 受限于所用的PSA 吸附剂氧氩分离性能低,尽管采用MS-PSA 集成过程仍无法获得高浓度产品气,但选用高渗透性膜时,MS-PSA 工艺在制取较低浓度氧方面有一定的经济性。 采用PSA-MS 的联合过程可制取高浓度氧,如采用PSA-MS-MS 工艺,但氧回收率很低,仅为1.02%。不适合实际应用。 用PSA 过程与连续膜柱(CMC)过程集成使用,不仅可显著提高氧气回收率,并且能获得任意高浓度的氧气,但回收率和氧浓度的提高是以增大膜面积和回流气压缩功为代价的。与其他制高浓度氧工艺比较,PSA-CMC 工艺制氧成本低,且低于市场上瓶装医用氧价格。其生产成本虽然高于大型深冷装置制氧成本,但具备规模小,可移动和使用方便的优点。 尽管单纯用CMC 工艺也能从空气中制得高浓度氧,但所需膜面积和回流气压缩功过高,无实际应用价值。


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