基于变压吸附法制纯氧的研究

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1、华南理工大学硕士学位论文变压吸附法制纯氧的研究姓名：周瑞兴申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：关建郁20030501摘要在工业空气分离制取氧气的常用方法中。变压吸附(PSA)制氧设备简单，自动化程度高，对中小规模制氧具有一定的竞争力。但用单级PSA制氧，氧气的浓度只能达到95％。为了进一步提高制氧纯度，采用多级分离制得纯氧，往往会使氧气回收率过低，增加制氧成本。因此，如何提高回收率是本论文的研究核心。为了提高氧气的回收率，论文中首先设计了一系列工艺流程。在设计中，兼顾了单级吸附和二级吸附的特点，5A分子筛和碳分子筛的吸附特性。

2、在流程设计中，重点考虑到吸附剂的再生方法，同时考虑5A分子筛和碳分子筛的吸附顺序，产品气充压代替原料气充压对制氧气回收率的影响，探讨了真空解吸后均压会不会影响氧气的回收率和纯度。采用电路网络模型对所设计的工艺进行模拟。根据PSA吸附的特点，设计初始参数，然后通过用改进单纯形法对管路阀系数和操作时间进行调优，以提高回收率。在电路网络模型中，可预测出一个周期内吸附柱的压力变化，氧气在吸附柱气相和吸附相的浓度变化。通过模拟，探讨阀系数和各步骤操作时间对操作效果的影响。经过电路网络模型对变压吸附流程模拟并优化操作参数后，对5A分子筛作为第一

3、级吸附剂和碳分子筛作为第二级吸附剂的流程，可以得到纯度为99．3％，回收率为19．8％的氧气；在另一流程中，用碳分子筛做第一级吸附除去大部分氮气和氨气，再用5A分子筛作第二级的吸附进一步除去氮气，制得纯度为99．06％的氧气，回收率为28．4％。关键词变压吸附碳分子筛5A分子筛氧电路网络华南理工大学工学硕士学位论文PRODUCTIONOFPUREOXYGENWITHPRESSURESWINGAbstractAmongalltheindustrialmethodsofproducingoxygenfromairseparation，p

4、ressureswingadsorption(PSA)issimplerandmoreautomatic，andiscompetitiveinsmallandmiddlescaleofoxygenproducers．11圮purityofoxygenCanonlyreach95％ifonlyone—stagePSAisadopted．Buttheproductrecoverywilldecreaseandthecostwillincreaseifmulti—stagesPSAprocessesareused．AndSO，howtoi

5、ncreasetherecoveryisthekeypointofthisthesis．Toincreasetherecoveryofoxygen，aseresofPSAprocessesweredesignedinwhichtheadvantagesofone··stageandtwo·stagePSAaswellasthecharacteristicsof5Amoleculesieveandcarbonmoleculesieveweretakeninmaccount．Duringthedesigning，wepaidattent

6、iontothemethodofregeneratingadsorbent，theoperatingsequenceof5Amoleculesievecolumnsandcarbonmoleculesievecolumns，theeffectoftheproductpressurizationontherecovery,anditWasalsodiscussedhowthepressureequalizationaftervacuumdesorptionwillaffecttherecoveryandthepurityofoxyge

7、n．nePSAprocessesweresimulatedwiththeelectricalnetworkmodel．Firstly,theparametersweregivenaccordingtothepropertiesofPsAoperation．AndthenthemodifiedsimplexWasadoptedtooptimizethevalvecoefficientsinpipelinesandtheoperationlimetomaximizetherecovery．Withtheelectricalnetwork

8、model，wecanforeseethepressuredistributionintheadsorptioncolunmduringanoperatingcycleandtheoxygenconcentrationinthegas