变压吸附制氧机吸附器结构研究进展化工进展CHEMICALINDUSTRYANDENGINEERINGPROGRESS2007年第26卷第11期变压吸附制氧机吸附器结构研究进展张辉,刘应书,刘文海,张德鑫,翟晖(北京科技大学机械工程学院,北京100083)摘要:介绍了变压吸附制氧机中吸附器的内部结构,分流板,分子筛布局与装填方式,压料部件与装配等内容,对影响制氧机性能的因素进行了剖析和论述,探讨了变压吸附制氧机设计中关键影响因素和技巧.关键词:变压吸附;制氧机;吸附器;分流板;分子筛:TQ116.14文献标识码:A:1000—6613(2007)11—1602—08ProspectofthestructureofoxygengeneratingadsorberbypressureswingadsorptionZHANGHui,LIUYingshu,LIUWenhai,ZHANGDexin,ZHAIHui(SchoolofMechanicalEngineering,UniversityofScienceandTechnologyBei激ng,Beijng100083,China)Abstract:Theinnerstructureofadsorber,flowdistributor,arrangementandpackingstyleofmolecularsieve,impactingcomponentsofpackingbedareintroduced.Thefactorsthathaveeffectsontheperformanceofoxygengeneratingsystembypressureswingadsorptionareanalyzedanddiscussed,andsomekeyskillsandlessonsaresharedinthedesignoftheoxygengeneratingequipment.Keywords:pressureswingadsorption;oxygenconcentrator;adsorber;flowdistributionplate;molecularsieve自20世纪70年代以来,分子筛吸附性能的提高促进了变压吸附制氧的迅猛开展,使其在医疗保健,隧道施工,高原作业,航天航海,钢铁冶炼,有色冶金,石油化工,环境保护等各个领域发挥了重要的作用.由于变压吸附过程具有灵活,方便,自动化操作,投资少,能耗低等诸多优点,国际各大气体公司,如美国普莱克斯(Praxair)公司,美国空气制品与化学品公司(APCI),美国联碳公司(UCC),德国林德(Linde)公司,德国梅塞尔(Messer)公司,法液空(AirLiquide),日本酸素株式会社(NipponSansoCorporation),日本三菱重工(MitsubishiHeavyIndustries),中国天一科技股份等相继投入大量人力与物力,对变压吸附制氧工艺进行开发研究.变压吸附制氧技术正逐步向大规模化进军,在中小规模制氧领域有取代深冷法制氧的趋势.但是,随着制氧规模的不断扩大,分子筛性能的发挥受到了严重的影响,制氧机的能耗问题越来越严重,其主要影响因素是吸附器的结构.结构设计不合理,容易造成分子筛进水,气流分布不均,死空间,边流效应,吸附层提前"穿透",分子筛粉化等现象,使得别离效果下降,产氧浓度降低.因此,如何优化吸附器的结构,充分发挥分子筛的吸附别离性能已成为制氧界关注的焦点.本文作者将对变压吸附制氧机吸附器内部结构,导流器,分流板,分子筛装填方式,压料部件,装配等进行详尽的论述.1吸附器结构目前,化工企业和钢铁企业的中大规模制氧已趋向采用变压吸附流程,在吸附器结构方面,主要包括立式,卧式,径流式3种.而微型制氧吸附器结构形式较为灵活,立式和卧式结构对制氧效果影响不大,主要从体积和重量方面考虑改良吸附器内部结构.合理的吸附器结构能够保证气流的均匀分布,最大限度地发挥分子筛的吸附性能;防止分子收稿日期2007一O5—3O:修改稿日期2007一O7一O6.第一作者简介张辉(1976一),男,博士,讲师.010—62332751E—mailzhanghui56@meustb.edu.Cll.第l1期张辉等:变压吸附制氧机吸附器结构研究进展?1603?筛在周期性的气流波动下发生磨损粉化;同时,防止分子筛受到水分,气态酸,油气等的侵蚀.对于中大规模制氧机,合理的结构设计可以节约分子筛的用量,降低能耗,提高产品氧气浓度,为企业带来巨大的经济效益.吸附器内部结构的设计主要包括床层确实定和各种辅助结构,如导流器,分流板,床层布置,压料部件等.1.1立式轴向流结构立式轴向流结构是目前大局部中小型制氧机采用的气体别离方式,如图1所示.其结构简单,操作方便,床层中吸附剂机械磨损小,可在高温高压下操作.混合气由底部进入吸附器,经吸附剂别离后,高浓度的氧气由项部流出.它的主要优点在于能较好地使气体均匀流过吸附层,能够最大程度地利用吸附剂.分子筛活性氧化铝图1立式轴向流吸附床结构示意图立式吸附器结构主要受到两个制约因素的限制:①气流速度;②气流穿过整个吸附剂床层的压降¨.在设计立式变压吸附...