分子筛再生曲线解释,分子筛合成的理论产率

首页 > 教育 > 作者:YD1662024-04-06 05:59:07

分子筛运行曲线说明

在吸附过程中,空气进、出纯化器的两条温度变化曲线被称为“吸附温度曲线”;在再生过程中,污氮气进、出纯化器的两条温度变化曲线被称为“再生温度曲线”。

一、吸附温度曲线:

一般情况下,只要空气预冷系统正常,空气进纯化器温度就不会变化,因而温度曲线是一条水平的直线。而空气出纯化器温度除刚开始的一段时间较高外,以后变化也极小,因而也近似是一条直线。典型的吸附温度曲线如图所示。

分子筛再生曲线解释,分子筛合成的理论产率(1)

吸附温度曲线图

空气在经过纯化器后,温度会有所升高。这是因为空气中的水分和二氧化碳被分子筛吸附,而吸附是个放热过程。对于全低压流程空分设备而言,空气进纯化器压力在0.45MPa左右,空气进纯化器温度约为8~15℃左右。在这种情况下,空气进出纯化器温度之差约为4~6℃。如果空气进纯化器温度升高,则温差也相应会有所增大,这是因为空气温度升高使得空气中水含量增多。如果在纯化器使用过程中(刚开始使用的一段时间除外),出纯化器空气温度突然升高,而进纯化器温度和压力却较为稳定,这种情况往往显示空气已经将空冷塔的水带入分子筛纯化器了。

在分子筛纯化器由再生转为使用,吸附工作刚开始的一段时间内,空气出纯化器温度较高,这时出口温度要比进口高出20℃以上。这种现象除了是由于再生过程中的冷吹不彻底造成的以外,还由于纯化器在切换至使用前的升压过程中释放吸附热所造成的。

二、再生温度曲线 ,如图所示

分子筛再生曲线解释,分子筛合成的理论产率(2)

再生温度曲线

1.卸压阶段(A-B)

分子筛纯化器在较高工作压力下(0.45MPa)完成吸附任务,而在较低的压力下(10Kpa左右)进行脱附再生。在纯化器由吸附转为再生时,首先将纯化器内的压力降下来。压力下降时,分子筛静吸附容量减小,原来被吸附的气体分子或水分子,便有部分会从分子筛中解吸出来。与吸附过程的放热效应相对应,脱附再生过程是个需要吸收热量的过程。在卸压阶段,脱附所需热量只能来自于分子筛床层本身,因而使得床层温度下降。受此影响,空气进口(污氮气出口)和空气出口(污氮气入口)温度同时开始下降(因为卸压阀在分子筛进口处,故卸压阶段空气出口温度较空气进口温度下降的幅度更大)。

2.加热阶段(B-C)

加热阶段开始后,虽然污氮气进口温度迅速升高,但出口温度还会继续下降,最多可下降至-10℃左右,然后才会逐渐升高。经再生电加热器加热过的高温污氮气,在由上而下通过分子筛床层时,首先使得床层上部的分子筛温度升高并对上部的分子筛进行再生。在此过程中,污氮气的热量一方面传递给了上部的分子筛,另一方面被解吸出来的二氧化碳和水分带走了,故污氮气本身的温度迅速下降,到达纯化器底部时,温度已经很低了,所以污氮气出口温度不会很快升高。

加热阶段需要加以监控的主要是污氮气进口温度,它和污氮气流量、加热时间等一起体现了带入纯化器中的热量的多少。污氮气进口温度主要由电加热器的运行状况以及再生污氮气的实际流量等因素所决定。

一般来说,加热阶段主要解吸的是分子筛床层的中上部,并且将热量贮存在分子筛床层中。

3.冷吹阶段(C-D)

在冷吹阶段,一方面利用加热阶段贮存在分子筛床层中的热量继续解吸下部的活性氧化铝,另一方面将床层中的热量带出来,从而为再次投入使用作准备。冷吹开始后,污氮气进口温度迅速下降,但出口温度还会继续上升,一直达到某个最高点后,才会逐渐下降。

冷吹阶段的污氮气出口温度变化曲线(以下简称冷吹曲线)特别重要。冷吹曲线上的最高温度点称为“冷吹峰值”,它是再生过程是否完善的主要标志。床层中的分子筛在再生过程中温度自上而下是递减的,所以最底层的分子筛总是再生得最不彻底。对于双层床分子筛纯化器,如果冷吹峰值达到100℃,则说明纯化器内上部的分子筛和下部的活性氧化铝都已再生好了。

影响冷吹峰值的因素主要是加热阶段进纯化器的再生污氮气的温度高低、流量大小以及加热时间的长短等等。此外,如果在上一个使用周期中分子筛吸附了太多的水分和二氧化碳(即吸附饱和),而在再生时也没有增加再生热量,则冷吹峰值会下降。如果分子筛在使用过程进水,则冷吹峰值也会显著下降。

如果冷吹曲线上会出现多个峰值,则说明分子筛床层不平整。当分子筛床层厚薄不均匀时,较薄处分子筛量少而流过的气量多,分子筛温度变化得就比较快,而较厚处情况正好相反。这样最底层的各处不是同时达到峰值,综合成的波形曲线中就有可能出现两个甚至三个峰值。一般来说,分子筛床层不平整时,冷吹曲线的形状也会变得“矮”和“胖”一些。

冷吹结束时的污氮气出纯化器温度是另一个需要加以控制的指标,该温度如果过高,则纯化器由再生转为使用时空气就会将这一部分热量带入主板式换热器,近而对其工作状况产生不良影响。该温度主要由冷吹时间、再生气流量以及加热过程中带入热量多少等因素决定。一般来说,分子筛床层不平整时,冷吹到指定温度需要更长的时间。

4.升压阶段(D-E)

升压阶段的纯化器内压力是增加的,前面已经叙述过,这是空气中杂质被分子筛吸附,而床层温度升高的过程。受床层温度升高以及保温层中残余热量的影响,污氮气进出口温度都会上升。

本文针对分子筛曲线做了详细介绍,希望对您有所帮助。

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