分子筛吸附器的设计

分子筛吸附器的计算示例: 分子筛吸附器的计算，该分子筛吸附器在室温下从空气中全面去除H. 设计参数: 处理风量270Nm，工作压力2500kPa，工作温度303K，吸附剂5A分子筛，直径3〜5mm. 净化要求: CO O露点低于213K，工作周期8h，再生温度: 吸附器入口> 523K，吸附器出口> 423K. 计算内容吸收水蒸气所需的分子筛数量为303K温度和2500kPa压力. 空气中所含的饱和水蒸气量为kg kg. 吸水量一般为10-14％，12％. 那么，吸附水分所需的分子筛的量就是吸附二氧化碳所需的分子筛的量. 大气中二氧化碳的浓度为300-400 ppm，平均为350 ppm. 处理空气中包含的二氧化碳量为COCO10350. 二氧化碳的吸附量（重量百分比）通常为1-3％，1.5％. 则吸附二氧化碳所需的分子筛数量为12015. 每班次（8h）所需的单位时间内同时吸附水蒸气和二氧化碳的分子筛数量MSZ kg SZ128考虑处理量的变化空气和再生后吸附能力的降低，采用保留因子30％，实际所需的总分子筛M kg SZ166 12273考虑到气体体积变化20％，气体线性速度w（空塔速度）取容器为0.04m / s，则容器的直径为分子筛的吸附量确定装置的体积分子筛所占的体积为V: 5A球形分子筛的堆积密度为780kg / m 780166再生热kJ的计算再生热kJ的计算: 吸附器本身的显热，即加热吸附器的热量.

从室温加热到473K的钢的平均比热，一个圆柱体加上管道法兰，估计质量为250kg，则k​​J 1013 303473: 分子筛的显热. 球形分子筛从室温加热到473K，平均比热为0.88kJ / kg.K. 然后kJ 1048 303473: 水和二氧化碳的显热，即加热水和二氧化碳所需的热. 在加热和再生期间，二氧化碳比水更容易挥发. 为了简化热量计算，可以将二氧化碳视为水. 其次，假设解吸温度接近373K（沸点100），水的比热kgkJ 1066 303373: 水和二氧化碳的热解吸. 假设解吸热是根据373K时的蒸发潜热计算的. 水的蒸发潜热kg kJ 1026 1008 1026: 热量损失，可以作为再生热的20％，然后是kJ 1007 2010再生所需的总热量kJ 1042 1210 kg kJ 303473 523氮的比热kg kJ 882141 10 42氮气量kg计算冷却所需的氮气量当吸附器从473K逐渐冷却到303K时，其平均温度kJ 1061 303473 293388 340135 10 61考虑到管道的热损失，加热至553K以确保吸附器的温度大于523K，并再生氮气容积为145m 1035 293553所需的回路功率kW 143600 1035 5.5冻结方法以去除水和二氧化碳（自动去除）热交换: 正常空气温度->低温（-172不需要化学药品和吸附剂，可以冻结以除去空气中的水分，并且可以自动清除二氧化碳. 在全低压转换热交换器的过程中，开关-换热器冻结并除去空气中的水分和二氧化碳，同时进行热交换.

当空气通过可切换的热交换器时，温度从常温冷却至-172，空气中的水分和二氧化碳基本上在通道中冻结. 5.5冻结方法（自动清除）在一定时间间隔后，阀门将自动切换. ，低压，干燥的氮气通过通道，冰，雪和干冰蒸发，升华，并在气流中被带走. 空气中的饱和水分含量. 水和二氧化碳的沉淀. 处理空气的压力为〜5.8810 Pa. 分压>>当空气中的水蒸气超过水的三点压力时，在冷库（或可逆换热器）中析出的温度为0.007以上（水的三相点温度），沉淀物是液体（水滴或水膜）5.5冷冻方法（自去除）水分水的三相点压力: 水的三相点压力为610.5 Pa. 水的沉淀规律在空中. 饱和水分含量为30 30.30g / m -400.12g / m -600.011g / M，减少84％，减少99.9％. 饱和蒸气压仅为1.066Pa，可以认为基本上没有水分. 处理空气的压力为〜5.8810 Pa. 大多数水蒸气在30至0、0至-60时作为液态水沉淀. 通过霜雪沉淀转换热交换器水分析温度范围: 二氧化碳的含量在-60℃以上的空气中: （300〜50010 -6 mmHg二氧化碳分压: CO2 = yp = 30010 -6 5.8810 176Pa = 1.32mmHg在室温下，二氧化碳处于过热状态5.5冷冻方法（自去除）二氧化碳在空气中的沉淀定律二氧化碳的三相点: -56.6，17410 Pa空气中二氧化碳的分压远低于三相点的压力，当气相压力为相反，固态直接升华成气态.

1mmHg = 133 Pa p-mmHg温度TK Pa，二氧化碳的分压是多少？二氧化碳开始沉淀时温度下降多少？ 5.5冻结方法（自我去除）检查空气中二氧化碳的沉淀规律T = 129.5在K处，CO达到饱和并开始沉淀空气. 当压力为5.8810 Pa时，检查表. 在139.5K时，CO达到饱和空气. 常压下的二氧化碳分压mmHg Pa coco 22 2910 98 10300 coco 17610 88 10300 Pa，切换热交换器冷端空气温度为-172时，它包含多少CO？ 5.5冷冻方法（自动清除）空气中基本上没有一氧化碳. 空气中的CO的101K对应的饱和蒸气压约为0.210-3 mmHg 26.6610 -3 Pa.CO 10045 1088 1066 coCO结论是当空气中的二氧化碳含量为30010 -6且空气压力为5.8810 Pa时，碳二氧化碳从约-133开始沉淀. 如果空气中的二氧化碳含量为50010 -6分子筛吸附器，则二氧化碳开始沉淀的温度约为-130. 可以认为二氧化碳已被-172去除. 5.5冷冻方法（自去除）二氧化碳沉淀区（或冷冻区）通常使用-130〜-172的温度范围. 冷库结束时空气中的二氧化碳含量与平均空气温度之间的关系是由于流过切换热交换器的空气是流动过程. 气流中沉淀的二氧化碳可能没有完全冻结在填料（或散热片）上，气流夹带的实际含量在5到810 -5之间.

温度和压力5.88 bar空气中的二氧化碳含量ppm计算的实际值-174 0.0243 -1730.034 6.8 -172 0.049 7.5 -171 0.066 7.75 -170 0.09 8.1 -169 0.12 10.8 -165 0.28 20 5.5冷冻方法（自洁）切换式换热器中的空气，T〜-60，水分析区-60到-130，基本上是干燥区-130到-170，当CO沉淀区的空气离开切换式换热器时分子筛吸附器，不仅温度下降，而且关闭到液化温度，水和一氧化碳的含量也很小，即水和一氧化碳被纯化. 非冻结条件必须定期清除沉淀的和冷冻的水和一氧化碳. 5.5冻结方法（自动去除）回流气体单位时间内进行的水分和二氧化碳>空气中的水分和二氧化碳非冻结条件（自我-清洁能力）非冷冻条件5.5冷冻方法（自动清除）精馏塔中被污染的氮基本不含水分，并且CO的最大含量（饱和度）低于正向空气，但因为被污染的氮比空气要低得多，体积流量是空气的4至5倍，所沉积的水分和一氧化碳通过5.5冷冻方法（自去除）去除正空气温度T. 回流气体温度低，回流气体中的水分或二氧化碳饱和含量低，带走水分或二氧化碳的能力差，不利于自去除min = T－T '表示自我删除. 清除最大允许温差.

在实际操作中，必须将传热的实际温差控制在自清洁的最大允许温差范围内，以确保自清洁. 在转换式热交换器的水分和二氧化碳沉淀区的不同温度段中，最大允许温差是不同的. 确保自洁的最大允许温差H2O = 0.313p H2O最大值= t－t'-60 1.066 0.33 -68.3 8.3 -50 3.866 1.21 -59.3 9.3 -40 12.9 -49.79.7 -30 38.1 11.93 -40.8 10.8 -20 103.4 32.4 -31.6 11.6 -10 260 81.3 -22.5 12.5 610.4190.6 -13.5 13.5 101227.7 383.9 -5.6 15.6 20 2338 733.15 -2.4 17.6 30 4241.6 1327.7 11.1 18.9二氧化碳自清除允许的温差CO2 = 0.313p CO2最大= t－t'-172 26.66 * 10 -3 83.410 -3 -175.5 3.5 -170 49.3 * 10 -3 15.4610 -3 -173.6 3.6 -165 210.6 * 10 -3 65.9810 -3 -169 -160786.5 * 10 -3 246.610- 3 -164.5 4.5 -155 2.653 0.83 -159.8 4.8 -150 8.064 2.52 -155.24 5.2 -145 22.39 7.01 -150.7 5.7 -140 57.45 18 -146.1 6.1 -135 137.3 42.9 -141.6 6.6 5.5冷冻方法（自去除）二氧化碳去除允许的温差小于自去除水的允许温差. 随着正空气温度的降低，允许自移的温差减小. 冷端（-172）横截面的CO自移除允许的温差最小. 非冻结条件为: t冷态最大冷端，确保自洁措施的最大允许自清洗温差5.5冻结方式（自洁）在中冷期间-100至-120的温度范围内蓄能器中，抽出正气流，以使吸气口下部的正气流量小于返回流量. 将前进空气冷却至所需温度.

中等抽气量通常占处理空气量的10％〜15（kJ / kg）. 二氧化碳吸附器回流气体空气5.5冷冻方法（自洁）与抽气相比，简化了工艺和设备，广泛使用了冷库或板翅式可逆热交换器（kJ / kg）. 回流气体空气转换换热器的转换周期5.5冻结方法（自洁）为了满足自洁的要求，转换换热器无法连续工作. 太短，频繁的切换，切换系统的损坏，影响切换热交换器的寿命以及空气分离塔的频繁波动（根据可能被阻塞的危险区域之间的体积而定），冷冻水占20％. 30％. 切换周期的设置空气中的饱和水含量远大于空气中的饱和二氧化碳含量. 因此，危险区域应位于水冻结区. 评论自我去除理论. 该理论巧妙地整合了热交换器中热交换和净化的两个功能. 这是一项技术突破. 此外，实现不平衡流量理论的循环方法已成为制氧机最经济的解决方案. 存在问题: 带入下塔的二氧化碳干冰量比理论值大一百倍. 有两个原因: 一是吹气带走的结果. 其次，二氧化碳冻结区中的温度分布不合理. 空气分配和自清洁问题. 如果单元之间的漂移高4％，将无法进行自我清洁. 通常，单元组之间的电阻差小于2％. 自清洁的实现，净化系统的可靠性以及设计和制造质量保证，在很大程度上取决于操作.

只要严格按照法规进行操作，科学的管理和自清洁的净化方法，就可以确保制氧机的安全生产. 分子筛净化过程是，压缩空气在进入冷箱之前，先经过分子筛净化器，以去除空气中的水分和二氧化碳等杂质. 在冷却过程中不会有空气沉淀或结冰，这可以确保空气分离单元的正常运行. 与可切换式热交换器的净化过程相比，它的优点: 1）在去除水分和二氧化碳等杂质的同时，它还吸附乙炔和其他碳氢化合物. 通常，不需要在冷箱中安装乙炔吸附器和相应的液氧泵. 这大大简化了过程. 还可以减少管道阀和法兰的数量，以使主热交换器简单地交换热量，从而消除了频繁工作的切换阀并降低了切换噪音. 热交换器通道不受交变应力的影响，这可以延长设备的使用寿命. 3）简化设备的操作. 特别是在启动阶段，需要有丰富经验的操作员进行操作，以避免阻塞扩展器. 大大简化了分子筛纯化过程的启动操作；将分子筛净化过程与开关热交换器净化过程进行比较. 4）不需要特殊的加热和解冻系统. 加热干燥可以直接使用净化后的低温原料空气，简化了加热操作，减少了设备，还减少了加热引起的热影响； 5）不需要回流的氮污染量，因此可以增加纯氮的产量. 转换过程中氧气和纯氮气的产生比例为1: 1.1，分子筛纯化过程的比例可以达到1: （2.5〜3.5）. 切换热交换器的切换时间约为4〜8min，而吸附器的切换时间可延长至2-4小时，因此空气切换损失大大减少，从而降低了能耗并提高了氧气的提取率. 7）延长设备的运行周期.

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