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微型变压吸附制氧装置工艺实验研究

作　者: 杨健
导　师: 李华飞
学　校: 华中科技大学
专　业: 化工过程机械
关键词: 变压吸附制氧均压方式真空变压吸附正交实验
分类号: TQ116.14
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

变压吸附（PSA）制氧正成为一种日趋成熟的制氧技术，此技术在中小型规模制氧装置上具有广阔的应用前景，正广泛被推广使用。本文重点介绍了PSA制氧技术的国内外研究现状、制氧新工艺等，同时介绍了国内外微型变压吸附制氧机产品的开发、生产和使用概况。本文用微型变压吸附制氧实验装置（吸附塔高径比=4.8），研究了上均压、上下均压、交叉均压和下均压四种均压方式对制氧浓度和能耗的影响，得出如下结论：（1）均压时测得从吸附塔出气端流出的气体氧浓度高出从进气端流出的气体氧浓度50%多，表明用吸附塔出气端的气体进行均压对提高产品气氧浓度非常有利；（2）四种均压方式都能提高制氧浓度，最高排氧浓度都超过92%，其中上均压方式和上下均压方式提高排氧浓度显著，结果表明均压方式对制氧效果影响很大；（3）四种均压方式制氧都能降低制氧系统能耗，节能率在30%以上，其中上下均压方式和上均压方式节能效果最明显，节能率超过40%。本文在微型变压吸附制氧实验装置基础上，添置少量设备，组装了一套微型真空变压吸附（VPSA）制氧实验装置（吸附塔高径比=2.5），并根据制氧工艺流程设计了相应的控制程序。用这套装置采用正交实验法研究了排氧、反吹、均压和抽真空对最高制氧浓度、氧浓度达标时间、系统能耗等的影响，得出如下结论：（1）排氧因素、抽真空因素对制氧浓度上升影响显著，均压因素对制氧能耗影响较显著，反吹因素无显著影响。（2）真空解吸能够加快制氧浓度上升速度，但不能提高最高制氧浓度。（3）微型VPSA制氧时，充压压力增大，达标氧气产量增大，制氧能耗及成本降低，最高制氧浓度先增高后降低，充压压力为0.29MPa时最高氧浓度达94.7%。（4）采用真空解吸制氧能降低能耗，在微型制氧机中有应用价值。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-19
  1.1 研究背景和意义  9-10
  1.2 空气分离制氧技术简介  10-11
  1.3 变压吸附制氧原理及研究现状  11-17
  1.4 研究内容  17-19
2 实验研究用微型变压吸附制氧装置  19-27
  2.1 装置系统组成  19-22
  2.2 气路系统设计  22-23
  2.3 控制系统  23-25
  2.4 数据采集系统  25-27
3 微型变压吸附制氧均压方式的实验和能耗研究  27-37
  3.1 均压方式实验设计  28-29
  3.2 均压气氧浓度测定  29-30
  3.3 各均压方式制氧效果实验  30-33
  3.4 各均压方式对最高氧浓度及最大达标流量的影响  33-34
  3.5 不同均压方式的制氧能耗  34-36
  3.6 小结  36-37
4 微型真空变压吸附制氧工艺正交实验和制氧能耗研究  37-59
  4.1 正交实验方案设计  38-42
  4.2 正交实验结果及极差分析  42-52
  4.3 正交实验结果方差分析  52-55
  4.4 真空解吸与常压解吸对比及实验结果分析  55-58
  4.5 真空变压吸附制氧能耗及产品气成本分析  58-59
5 结论与展望  59-61
  5.1 结论  59-60
  5.2 展望  60-61
致谢  61-62
参考文献  62-66
附录 1 攻读学位期间发表的论文  66-67
附录 2 微型 PSA 制氧交叉均压 PLC 程序  67-68
附录 3 微型 VPSA 制氧 PLC 程序  68-70
附录 4 正交实验所用数学理论模型  70-73
附录 5 不同均压方式制氧浓度记录表  73-76
附录 6 微型 VPSA 制氧不同解析方式制氧浓度变化表  76-78
附录 7 真空解吸制氧能耗及达标流量数据表  78

微型变压吸附制氧装置工艺实验研究

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