为什么有的分子筛纯化器采用双层床?

   2010-10-17 256
核心提示:答:分子筛双层床是指在纯化器的空气进口处,先装一定量的活性氧化铝,其上再加装一层分子筛。进入分子筛纯化器的加工空气含水量
答:分子筛双层床是指在纯化器的空气进口处,先装一定量的活性氧化铝,其上再加装一层分子筛。进入分子筛纯化器的加工空气含水量是达到饱和的。中压小型制氧机的中压分子筛纯化器空气入纯化器的温度为30℃时,加工空气的含水量为30.3g/m3;对大型全低压分子筛纯化流程,空气入纯化器的温度一般设计为8~15℃,假若空气的温度为10℃,则其中的饱和含水量为9.35g/m3。纯化器首先吸附空气中的水分,吸附水分后,势必影响对二氧化碳分子的吸附。
对比活性氧化铝与分子筛吸附水的特性可知:活性氧化铝对于含水量较高的空气,吸附容量比较大,但是随着空气含水量的减少,吸附容量下降很快。而分子筛即使在含水量很低的情况下,同样具有较强的吸水性(见图34)。并且,铝胶解吸水分容易,可降低再生温度;它对水分的吸附热也比分子筛小,使空气温升小,有利于后部分子筛对CO2的吸附;铝胶还具有抗酸性,对分子筛能起到保护作用。基于这些特点,有的纯化器采用了双层床结构,在空气入纯化器进I=I侧,装一层活性氧化铝。它先将空气所含的大部分水分清除掉,而分子筛则主要用于清除二氧化碳、乙炔及其他碳氢化合物。采用双层吸附床,可以延长纯化器的使用时间。在进行活性氧化铝-分子筛双层床试验得出:纯化器的有效工作时间延长了25%~30%。
此外,分子筛单床层对于水分解吸较为困难,其再生温度要求控制在300~320℃,加热终了温度控制在100~120℃。而活性氧化铝的再生温度只需要控制在200~220℃,加热终了温度控制在30~50℃即可。因此,双层床在再生时,加热时间可以缩短,约为单层床加热时间的1/2~1/3。这样不但可以节电能或蒸汽,(据统计,每年电耗可减少50%~60%)而且加热和冷吹的时间也很充裕,还为低压废蒸汽的利用提供了条件,能够有效地保证纯化器彻底再生。
活性氧化铝颗粒较大,且坚硬,机械强度较高,吸水不龟裂、粉化,所以双层床的活性氧化铝层可以减少分子筛粉化,延长分子筛的寿命。活性氧化铝层处于加工空气入口处,还可以起到均匀分配空气的作用。
从中压双层床纯化器使用实践证明,纯化空气的程度比单层床更高。空气的干燥程度由原来露点为-60℃降到-66~-70℃,净化后空气中二氧化碳含量也降低。因此,空分设备的运转周期也就可以延长。
但是,双层床要求设计计算精确,而且在使用时不能偏离设计工况。否则要靠增大两种吸附剂的装载量来保证其性能。此外,两种不同的吸附剂装在同一吸附器中,界面必须隔离,使双床层的压降较大,还需解决隔离层的热膨胀问题。因此,有的场合仍倾向于采用简单的单床层结构。
 
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