制氧吸附剂的合成与双回流变压吸附空气分离模拟实验研究
发布时间：2021-01-21 05:59
本文采用晶种法在钠钾体系中合成了晶度和纯度均较高的NaK-LSX分子筛原粉,随后先后对其进行Na+交换、Li+交换,评价其吸附分离效果。由于钾源比较贵,在合成过程中考虑了合成母液的回收利用。经考察,制备Li-LSX分子筛的最佳条件是:SiO2/Al2O3=1.9、（Na2O+K2O）/SiO2=2.94、H2O/（Na2O+K2O）=11.92、Na2O/（Na2O+K2O）=0.76,45℃搅拌老化4h,升温至90℃搅拌1h,90℃静置晶化4h得到NaK-LSX分子筛原粉;n（Na+）:n（K+）=1.5:1,交换3次、每次3h,反应体系温度为90℃,得到Na-LSX分子筛;反应体系压力为表压0.2Mpa、130℃,LiCl浓度2mol/...
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
TO4四面体的结构图
图 1-2 沸石分子筛的三维笼形结构Fig.1-2 Three-dimensional cage structure of zeolite molecular sieve1.2 制氧吸附剂的发展在变压吸附空分制氧技术中，吸附剂的性能会决定变压吸附工艺流程的设计、循环时序的安排等，进而影响产品气中的氧浓度、产氧量、工艺的能耗等等，甚至影响着变压吸附技术的发展[3]。13X 和 5A 分子筛是变压吸附空分制氧工艺中使用最频繁的两种吸附剂，然而这两种吸附剂对 N2的吸附量较小，即对 N2/O2的选择性较低，造成 O2的回收率较小。为了增大分子筛对 N2的吸附量，提高其对 N2/O2的选择性，相关研究者分别用 Ca2+、Li+对 13X 和 5A 分子筛进行离子交换，实验证明经过 Ca2+交换的分子筛对 N2的吸附量稍微提升，但是 N2/O2的选择性分离系数依然比较小，一般是 3 左右[4]，而经过 Li+交换的分子筛，其对原料气的处理量和处理能力都有提高，氧气的回收率也有所提高[5]。究其原因，Li+结合 N2的四极矩比 O2的大，因为它是所有金属离子中半径最小的，所以它的极
图 1-4 两塔变压吸附空分制氧流程图Fig.1-4 Oxygen production process of two bed of PSA for air separation3）三塔 PSA如图 1-5 是典型的三塔 PSA 工艺流程图。该工艺产品气在吸附步骤阶段连续采出。Sircar[28]等采用三塔三步 PSA 工艺进行空分制氧，最终产品气回收率可以达到 80%以上，但其纯度仅仅只有 23%-26%。KAWAI M[29]等人三塔 PSA 装置，采用产品气 O2对吸附床层进行冲洗再生，实验结果表明产 O2的纯度可以达到 93.5%，回收率高达 60%，产氧量为 1.445m3/kg/h。Har]等人利用三塔 PSA 装置，采取均压后吸附塔之间仍然维持 22.66Kpa 的压验结果显示产品气 O2的纯度，回收率分别是 93%，47%。
本文编号：2990602
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
TO4四面体的结构图
图 1-2 沸石分子筛的三维笼形结构Fig.1-2 Three-dimensional cage structure of zeolite molecular sieve1.2 制氧吸附剂的发展在变压吸附空分制氧技术中，吸附剂的性能会决定变压吸附工艺流程的设计、循环时序的安排等，进而影响产品气中的氧浓度、产氧量、工艺的能耗等等，甚至影响着变压吸附技术的发展[3]。13X 和 5A 分子筛是变压吸附空分制氧工艺中使用最频繁的两种吸附剂，然而这两种吸附剂对 N2的吸附量较小，即对 N2/O2的选择性较低，造成 O2的回收率较小。为了增大分子筛对 N2的吸附量，提高其对 N2/O2的选择性，相关研究者分别用 Ca2+、Li+对 13X 和 5A 分子筛进行离子交换，实验证明经过 Ca2+交换的分子筛对 N2的吸附量稍微提升，但是 N2/O2的选择性分离系数依然比较小，一般是 3 左右[4]，而经过 Li+交换的分子筛，其对原料气的处理量和处理能力都有提高，氧气的回收率也有所提高[5]。究其原因，Li+结合 N2的四极矩比 O2的大，因为它是所有金属离子中半径最小的，所以它的极
图 1-4 两塔变压吸附空分制氧流程图Fig.1-4 Oxygen production process of two bed of PSA for air separation3）三塔 PSA如图 1-5 是典型的三塔 PSA 工艺流程图。该工艺产品气在吸附步骤阶段连续采出。Sircar[28]等采用三塔三步 PSA 工艺进行空分制氧，最终产品气回收率可以达到 80%以上，但其纯度仅仅只有 23%-26%。KAWAI M[29]等人三塔 PSA 装置，采用产品气 O2对吸附床层进行冲洗再生，实验结果表明产 O2的纯度可以达到 93.5%，回收率高达 60%，产氧量为 1.445m3/kg/h。Har]等人利用三塔 PSA 装置，采取均压后吸附塔之间仍然维持 22.66Kpa 的压验结果显示产品气 O2的纯度，回收率分别是 93%，47%。
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