变压吸附技术中径向流吸附器的应用与研究进展.pdf

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1、理论与实践191变压吸附技术中径向流吸附器的应用与研究进展杜雄伟（中冶京诚工程技术有限公司能源环保所北京100176）摘要：径向流吸附器在变压吸附分离技术中的应用是随着径向流反应器在化学工业中的大规模应用逐渐发展起来的。本文回顾了径向流变压吸附技术的应用历程，表明其应用前景是非常广阔的。详细讨论了径向流吸附器结构形式、相关理论和实验研究进展，指出径向流反应器的设计方法不能完全直接应用于径向流吸附器的设计，径向流变压吸附分离过程的工艺流程、操作参数及优化策略有待深入研究。关键词：变压吸附径向流吸附器空气分离变压吸附（PressureSwingAdsor

2、ption，PSA）分离技术经过五新区配套2*35000Nm3/h空分和法液空（伊春）35000Nm3/h空分十多年的发展，已经在气体混合物的分离与纯化领域获得非常工程中成功应用。2012年，攀钢梅塞尔新建6号40000Nm3/h空广泛的应用，主要包括：气体干燥、溶剂蒸汽回收、空气分离制氧分中也采用了径向流分子筛纯化器。制氮、氢气回收与纯化、二氧化碳的分离与纯化、甲烷分离等。随随着PSA制氧技术的日臻成熟，在氧纯度小于95%的应用着该技术的推广应用，相关的基础理论与工艺也取得了长足的场合，与深冷法制氧形成了激烈的市场竞争。为了进一步增加规发展，主要表

3、现在高性能吸附剂的研制、多组分气体吸附平衡和模、降低能耗，充分发挥PSA技术的优势，采用立式径向流吸附动力学数据的不断充实、吸附床气体分离数学模型的完善、吸附器是一种好的选择。Linde公司的第一台采用径向流吸附器的真系统的优化设计与控制等方面。大量的文献报道、专著论述对空变压吸附（VacuumPressureSwingAdsorption，VPSA）制氧装置PSA分离技术发展过程中取得的成就已经进行了非常详细的概于1997年成功投入运转[23]。2001年，美国PRAXAIR公司为国括、讨论和分析[1,2,3,4,5]。但是，到目前为止，PSA分离

4、技术的研内某钢铁厂提供了两套VPSA径向流PSA制氧装置，用于究绝大部分是以立式轴向流吸附器为研究对象。PSA分离技术2000m3高炉的富氧喷煤[24]。两套制氧装置总产氧量达到的研究趋势是在更高的回收率下获得纯度更高的产品，低能耗8888Nm3/h，氧纯度为90%，单位纯氧电耗仅为0.33kWh/Nm3，制和低吸附剂用量以及在较低投资情况下增加设备规模[6]。而通氧量可在0~100%负荷内调节。常，吸附器的优化设计能够获得低能耗，减少投资，增加装置容可以看出，目前径向流PSA技术的应用主要集中在大型深量。为此，径向流吸附器应运而生，有力的推动了PS

5、A技术的发冷空分设备的空气预纯化和单机制氧量在1500~5000Nm3/h的展，增强了其在大型工业应用场合与传统分离技术的竞争力。本VPSA制氧领域，且前者的应用更成熟，设计水平也较高。因此，文将对径向流PSA分离技术的应用状况以及相关的基础理论与径向流PSA技术的发展和应用前景是非常广阔的。技术研究进展进行讨论，指出相关问题并提出建议。2径向流变压吸附分离技术的研究进展1径向流变压吸附分离技术的应用一方面，径向流动设备的关键和首要在于流体的均匀分布，径向流吸附器在变压吸附分离技术中的应用是随着径向流即要求流体经分布器的侧壁小孔流入（合流）或流出（分

6、流）时，反应器在化学工业中的大规模应用逐渐发展起来的。有关径向必须沿吸附器轴向均匀分布；为此，必须通过正确合理的理论计流反应器的发展、应用和研究，文献中有比较详细的回顾和讨论算和实验验证来获得径向流吸附器各组件的合适结构参数。另[7-18]。了解和分析径向流反应器的应用和研究历程对进一步拓一方面，径向流变压吸附与传统的轴向流变压吸附过程相比，由宽径向流吸附器在变压吸附分离技术的应用范围以及加快和提于吸附器结构形式的改变，相关结构参数和过程操作参数对吸高其研究进程和水平是非常有借鉴意义的。附过程的传热、传质规律和最终的吸附分离性能的影响势必不径向流吸附

7、器最早是用在深冷法空气分离系统的前端净化同；因此，对径向流变压吸附分离过程开展理论与实验研究对设系统中，用来吸附净化空气中的水分、二氧化碳及其他碳氢化合计和优化分离过程是必要的。物，该净化系统称为分子筛纯化器。早期的深冷空分系统由于空2.1径向流吸附器结构形式研究气处理量小，故分子筛纯化器一般采用立式平面床结构，但当处早期的径向流设备主要应用于空气预纯化器和催化反应理空气量大时，则采用卧式水平床吸附器。但卧式吸附器有很多器，而且存在很多缺点，如大的空隙容积、流体分布不均、设计未缺点，如床层厚、阻力大、能耗大、占地面积大，一旦床层不平或考虑流体的反向流

8、动、结构复杂导致的分子筛装填困难以及高气流不均就有可能造成气流短路，使部分分子筛颗粒流化，加速压降等。针对这