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变压吸附制氧机的原理

2022-01-15 01:37:34

变压吸附制氧机的原理:

在等温条件下,加压吸附和减压吸附组合成吸附操作循环过程。吸附剂对吸附物的吸附量随着压力的增加而增加,随着压力的减少而减少。同时,在减压(降至常压或抽真空)过程中,释放被吸附的气体,使吸附物再生,吸附物可以在外界不供热的情况下再生。因此,变压吸附不仅被称为等温吸附,也被称为无热再生吸附。变压吸附,PSA来自空压机的压缩空气,首先进入冷干机去除水分,然后进入由两个吸附塔组成的PSA氮气制造装置,利用塔内填充的专用碳分子筛吸附剂选择性地吸附O2、CO2等杂质气体成分,而作为产品的N2将以99%的纯度从塔顶排出。

降低压力时,吸附剂吸附的氧气解吸出来,通过塔底逆排出,吹洗后,吸附剂再生。经过均压升压和产品升压后,完成再生的吸附剂可以再次进入吸附。双塔交替使用,达到连续分离空气制氮的目的。碳分子筛制氮主要是基于碳分子筛中氧气和氮气的扩散率不同。在0.7-1.0兆帕的压力下,即碳分子筛表面氧气的扩散速度大于氮气的扩散速度,使碳分子筛优先吸附氧气,而大多数氮气富含在非吸附相中。碳分子筛本身具有加压时氧气吸附容量增加、减压时氧气吸附量减少的特点。利用这一特点,采用变压吸附法进行氧气和氮气分离。这样就可以得到99.9%的氮气。

对于同一被吸附气体(吸附质),在吸附平衡条件下,温度越低,压力越高,吸附量越大;反之,温度越高,压力越低,吸附量越小。因此,气体的吸附分离方法通常采用变温吸附或变压吸附两种循环过程。如果温度温度不变,在加压条件下进行吸附,采用减压(抽真空)或常压解吸的方法,称为变压吸附。很明显,变压吸附是通过改变压力来吸附和解吸的。由于吸附剂的热导率较小,吸附热和解吸热引起的吸附剂床层温度变化不大,因此可视为等温过程,其工作条件近似地沿常温吸附等温线进行,在较高压力(P2)下吸附,在较低压力(P1)下解吸。

由于变压吸附沿吸附等温线进行,从静态吸附平衡的角度来看,吸附等温线的斜率对其影响很大,在温度不变的情况下,压力与吸附量之间的关系,PL表示解吸(减压后)压力,此时PH与PL对应的吸附量之差,本质上是有效吸附量,以Ve表示。很明显,直线吸附等温线的有效吸附能力大于曲线型(Langmuir型)。吸附经常在压力环境下进行,变压吸附提出了加压与减压相结合的方法,通常是由加压吸附、减压再组成的吸附一解吸系统。


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