分子篩設(shè)計問題

-作者：沙漠之洲-發(fā)布時間：2005/01/0107:11pm為了節(jié)省大家的時間才巴大家溝通的問題匯總現(xiàn)把空分技術(shù)溝通論壇中關(guān)于分子篩問題匯總?cè)缦拢悍肿雍Y的壽命（一）分子篩的型號就是那么幾種，不行能每一個空分設(shè)施都有一種完全為這個設(shè)施特制的分子篩，所以長期以來一般用來證明分子篩性能的指標(biāo)主要是國標(biāo)?，F(xiàn)在國內(nèi)比較正規(guī)的廠家都有自己的分子篩分析設(shè)施，但這些分析設(shè)施主要用來分析靜態(tài)指標(biāo)，主要指標(biāo)有：強(qiáng)度、吸水、磨耗、二氧化碳吸附量、燒失量、篩分等指標(biāo)。其中最主要的是二氧化碳吸附量、強(qiáng)度、磨耗?，F(xiàn)在國內(nèi)的空分設(shè)施主要主要有杭氧、開空、川空以及一些比較小型的空氣分別設(shè)施生產(chǎn)廠家，再加上最近幾年鋼鐵形式較好，有一些私人組建的空分公司也在生產(chǎn)，一些民營鋼鐵公司為了降低初始投資，在空分設(shè)施上面采納翻新舊設(shè)施，造成分子篩工作的條件相差很大。綜上所述，分子篩在目前的條件下，影響分子篩實際性能的空氣流量、空氣溫度、空氣質(zhì)量、空氣流速、純化器的設(shè)計、純化器的床層高徑比、分子篩床層裝填的是否合乎法律規(guī)范等等條件限制沒有方法測試分子篩的動態(tài)吸附力量，所以目前還是以靜態(tài)吸附指標(biāo)為參考依據(jù).操作分子篩的留意事項的重點有哪些?（二）1、加熱和冷吹溫度，切換時間，二氧化碳含量2、使用一年后，要檢查吸附器內(nèi)狀況3、電加熱器使用中通電和通氣的先后次序，使用和停止中先后次序不同4、空氣進(jìn)入的溫度不能過高5、再生氣的溫度，以及冷吹峰值在合適的范圍內(nèi)。6、時間程序掌握器在停車中的動作設(shè)置.兩組分子篩的工作狀況應(yīng)對比是否一樣。.兩組電加熱器的工作狀況應(yīng)對比是否一樣.分子篩主要是滿意設(shè)計要求；如；空氣的進(jìn)口溫度，壓力，冷吹峰值，再生溫度以及再生流量假如蒸氣加熱的留意加熱器的泄露。分子篩自身的緣由或者設(shè)施緣由也會產(chǎn)生C02的無法吸附。分子篩純化器中關(guān)于分子篩充裝量的設(shè)計簡述如下（三）.在進(jìn)氣狀態(tài)下，有空氣含濕量表計算空氣的水蒸氣量，分子篩對水的吸附量取10%-14%,計算分子篩用量.在進(jìn)氣中二氧化碳的含量，求出后分子篩對二氧化碳的吸附量為1%-3%,一般去1.5%,計算分子篩用量..求總的分子篩用量，小空分可以去分子篩30%的裕量，中型取20%,大型設(shè)施可以小點,計算總的用量..由此確定分子篩純化器容積,驗證徑高比..考慮吸附器顯熱，分子篩顯熱，二氧化碳和水的顯熱和脫附熱,確定再生熱量.并確定合適的氮氣用量..確定電爐加熱功率，或者蒸汽用量..此外吸附器高徑比還要考慮氣體流速問題。.其實在實際設(shè)計中，需要考慮的問題是多方面的，也盼望專業(yè)設(shè)計者不斷的給與修正.13X-APG分子篩的單位吸附容量是多少?2.5噸的分子篩能吸附多少的空氣量？（四）要問2.5噸分子篩能吸附多少的空氣量，還不能準(zhǔn)確的回答。由于它和很多條件有關(guān):①吸風(fēng)口處大氣中二氧化碳含量；②空氣的壓力；③吸附劑再生效果；④純化器進(jìn)口處的空氣溫度；⑤單筒工作時間；⑥吸附容器的形式（影響動吸附容量）等。所以，最好是作一個類比。用自己的空分設(shè)施或用別人的空分設(shè)施。當(dāng)然以上的條件也很重要。另:我公司13X-APG分子篩的二氧化碳的吸附容量（靜態(tài)吸附容量）＞17.6）,由于此種型號分子篩在空分設(shè)施中主要用于除去空氣中的水份、二氧化碳、甲烷、乙煥，碳?xì)浠衔锏葘辗衷O(shè)施有害的物質(zhì)，但分子篩對水份的吸附是居于第一位的，其次位才是水，所以分子篩的吸附容量一般以二氧化碳為標(biāo)準(zhǔn)。依據(jù)1996年我國分子篩標(biāo)準(zhǔn)，我公司的13X-APG分子篩屬于優(yōu)質(zhì)品。張廠長講的很對，分子篩吸附容量是肯定的，靜態(tài)吸附容量比動態(tài)吸附容量要大，所以分子篩的工作條件是特別重要的。依據(jù)我個人的工作閱歷，一般300立方米/小時的空分設(shè)施裝填量為2.2噸左右，但一般此種小設(shè)施工作周期為8小時。請你將貴公司的設(shè)施運(yùn)行參數(shù)告知，我將計算厚的結(jié)果告知你。-上海雪峰分子篩廠空氣凈化與分子篩吸附器設(shè)計（五）1空氣凈化吸附參數(shù)的選取空氣凈化是空分設(shè)施不行缺少的一個組成部分，由分子篩吸附器來完成?？諝馔ㄟ^吸附床層時，吸附劑的動吸附容量與很多因素有關(guān)，主要的因素是空氣的溫度和濕度，空氣的流速與壓力，吸附劑的再生完善程度和吸附床高等。1吸附溫度降低分子篩的吸附溫度，可以提高分子篩對空氣中水蒸氣和二氧化碳的動吸附值。由于加工空氣中的C02含量與當(dāng)?shù)貤l件有關(guān)，而加工空氣中的飽和水含量則隨溫度的提升而增加，較高的吸附溫度必定會增加吸附空氣中水的分子篩量，而且隨著空氣溫度的提高，吸附劑對水的吸附容量將削減。?2氣流速度有效速度主要通過壓降來進(jìn)行汁算。流速的合理選取應(yīng)考慮正流空氣的流向。當(dāng)流向是由下往上通過吸附床層時，應(yīng)保證分子篩在工作中不發(fā)生跳動"旦流速也不能過低，壓力降不能過小，當(dāng)W/L<0.23kPa/m就不能保證良好的床層氣流分布;當(dāng)氣流由上向下通過床層時，由于分子篩的床層的床層支撐可適當(dāng)增大流速。但流速上限應(yīng)使床層底部的總壓差<70kPa,否則會造成底部分子篩的破損?？傊?，流速應(yīng)合理確定，否則，流速過大，會造成分子篩在工作時發(fā)生跳動，造成床層高度不一，氣流短路；流速過小，壓降過小，通過床層的氣流分布不勻稱，影響吸附效果。.3吸附壓力提高分子篩吸附器的工作壓力也可以增加分子篩對空氣中水和C02的吸附量。但是，這要取決于整套空分的工藝流程計算的綜合參數(shù)。由于吸附器的工作壓力受空壓機(jī)排壓的限制，吸附壓力過高，會使整個裝置的能耗增加。）1.4再生溫度吸附劑使用到肯定時間之后，再生效果的好壞程度對吸附器的工作性能有很大影響，吸附劑的再生程度主要取決于再生氣體的干燥度和再生溫度。依據(jù)國外先進(jìn)技術(shù)介紹和我們的多年實踐閱歷發(fā)覺，再生進(jìn)口溫度為175（,冷吹期出口溫度峰值為80~100（是實際運(yùn)行中的較佳值；當(dāng)再生氣吹冷出口溫度峰值低于8(rc時，吸附的水分將解吸不完全。再生溫度的確定在實際運(yùn)行中可略有變動，這應(yīng)依據(jù)分子篩吸附器的工作時間、分子篩的老化程度而適當(dāng)?shù)靥嵘蚪档?，在確保裝置平安運(yùn)行的前提下，減耗節(jié)能。?5床層圖度一般采納大床面、低床層。主要從以下幾個方面考慮：首先從節(jié)能方面，床層越高，正流氣體通過分子篩床層的壓力降越大，要保證適當(dāng)?shù)臍饬魉俣龋諌簷C(jī)排壓相應(yīng)要提高；其次，為防止分子篩粉末隨氣流帶入管道和容器，造成堵塞，以及保證氣流能勻稱地通過床層，充分采用分子篩，在結(jié)構(gòu)設(shè)計時會輔設(shè)一些氣流均布機(jī)構(gòu)；最終，為裝填分子篩和其它附件需留出肯定的工作空間。假如床層確定過高，再加之這些因素，必定使設(shè)施更加浩大，會受到運(yùn)輸?shù)确矫娴南拗?。一般床層的高徑比不?yīng)小于0.4，否則將產(chǎn)生溝流現(xiàn)象,影響氣流分布。2分子篩吸附器的設(shè)計在綜合考慮影響分子篩吸附值的諸項因素之后，針對不同的空分工藝流程，分子篩吸附器有它不同的設(shè)計要求，一般分為立式或臥式兩種。.1立式吸附器立式吸附器應(yīng)用于中、小型空分設(shè)施中，具有結(jié)構(gòu)簡潔的優(yōu)點，在上下進(jìn)氣口處加設(shè)圓筒安排器，更好地保證了氣流的均布,在我廠的1500、3200、4500、6000m3/h空分設(shè)施中體現(xiàn)出了較好的性能。.2臥式吸附器.當(dāng)空氣容量增大時，采納臥式結(jié)構(gòu)能較好地解決床層高度問題，且能使阻力較小。但由于床層的截面過于浩大，氣流安排和保持床層的平整應(yīng)特殊留意。我們采納APCI技術(shù),在與APCI聯(lián)合生產(chǎn)的寶鋼、鞍鋼大型空分設(shè)施和天津鐵廠15000m3/h空分設(shè)施中設(shè)計、制造了這種吸附器。無論在立式或臥式吸附器中，都應(yīng)適當(dāng)輔設(shè)克服氣體附壁效應(yīng)的機(jī)構(gòu)，防止氣流短路。由于吸附器的工作溫度范圍大（8?180。。，床層支撐承受很大的熱交變應(yīng)力,在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必需加以仔細(xì)考慮，否則會破壞絲網(wǎng)，造成嚴(yán)峻的后果。3分子篩凈化空氣的降耗目前，分子篩凈化空分設(shè)施的降耗問題越來越受到重視.采納增壓膨脹空氣回路，有效地削減了膨脹氣量，提高了提取率，使能耗有所下降，但分子篩及容器本身的優(yōu)化也同樣能達(dá)到降耗的目的。.1選用高效分子篩？據(jù)有關(guān)資料介紹，優(yōu)質(zhì)的分子篩在2CTC左右的吸附溫度下，仍具有較高的吸附容量，采用這種分子篩，可以削減預(yù)冷量。在再生性能方面，其再生溫度有所下降。.2雙、單層床吸附器的選擇采納活性氧化鋁（鋁膠）吸附水分和分子篩吸附二氧化碳的雙層床工藝，是有效降耗的措施之一。這是由于鋁膠解吸水分簡潔，可降低再生溫度；鋁膠的水分吸附熱比分子篩的要小，在吸附水分時，空氣溫升小，對下設(shè)13X-APG分子篩吸附C02有利；鋁膠的抗酸性，使之能起到對分子篩的愛護(hù)作用。雙層床吸附器要求設(shè)計計算精確且有用工況不得偏離設(shè)計工況，否則事與愿違。最優(yōu)化的活性氧化鋁和分子篩雙層床的設(shè)計，應(yīng)當(dāng)是在床層中水的吸附平衡區(qū)用活性氧化鋁，其余部分用分子篩，因活性氧化鋁對C02的動吸附容量特別小，在水的吸附傳質(zhì)區(qū)和C02的吸附區(qū)都沒有優(yōu)勢。若設(shè)計時不能把每一部分計算精確，則造成吸附劑充裝量增加，吸附器尺寸增大，再生能耗提升。若計算或工況偏離，使得活性氧化鋁用量偏少,則水分會進(jìn)入原設(shè)計用于吸附C02的分子篩中去,造成分子篩吸附C02容量下降，從而影響空氣中C02的脫附指標(biāo)。 與任何事物都有兩重性一樣，雙層床相對于單層床也有它的缺點：①雙層床壓力降大（當(dāng)其隔離層壓降大時）；②不同尺寸和比重的兩層吸附劑裝在同一吸附床中，界面必需隔離，由于吸附和解吸溫度的不同，隔離層的熱膨脹問題較難解決；③雙床層再生時有可能析水沉積器底。 單層床結(jié)構(gòu)簡潔,分子篩對H20和C02的共吸附性能好，能得到充分采用。在一個典型的分子篩吸附床中,H20和C02在水分傳質(zhì)區(qū)都能被吸附。隨著更多的水分進(jìn)入床層而被吸附后，C02就會解吸出來產(chǎn)生C02的富集效應(yīng)，