分子筛变压吸附研究报告

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1、院级本科生科技创新项目研究报告项目名称变压制富氧分子筛延长寿命的研究立项时间2014年10月计划完成时间2015年12月项目负责人储万熠学院与班级冶金与生态工程学院冶金1302班北京科技大学教务摘要变压吸附制氧关键的因素是制氧吸附剂和制氧工艺。制氧吸附剂的性能优劣和使用寿命直接影响产品气的氧浓度和收率，氮吸附容量是评价制氧吸附剂性能优劣的一项重要指标。本课题首先对分子筛进行XRF分析、XRD表征和TEM表征探究分子筛的物理及化学性质，确定对分子筛造成影响的条件。ANSYSFLUENT中的多孔介质模型可以

2、模拟多孔介质内的流体流动、“三传一反”。PSA空分吸附床由固体吸附剂颗粒填充而成，气-固两相区可作为多孔介质，因此可基于多孔介质模型对变压吸附空分吸附床进行模拟，从而得到床层内气体的流动状态和组分浓度分布情况。为研究提高分子筛寿命的研究提供可靠有效的实验数据。13ResearchofProlongtheLifeofPressure-Swinging-Oxygen-MakingMolecularSieveAbstractThekeyfactorofthepressureswingingoxygenmaki

3、ngisoxygenadsorbentandoxygenprocess.Thequalityandservicelifeofoxygenadsorbentdirectimpactontheoxygenconcentrationandyieldofproductgas,nitrogenadsorptioncapacityoftheoxygensorbentperformanceevaluationofthemeritsofanimportantindicator.ThispaperfirstdoXRFan

4、alysis,XRDandTEMcharacterizationofphysicalandchemicalpropertiesofmolecularsieveinquirytodeterminetheimpactonmolecularsievesconditions.TheporousmediummodelinANSYSFLUENTcansimulatefluidflowinporousmedia.PSAairseparationadsorbentbedisfilledbyasolidsorbentpa

5、rticles,gas-solidtwophaseregionasaporousmedium,thuscansimulatethepressureswingadsorptionairseparationadsorbentbedbasedontheporousmediummodel,resultingintheflowstatewithinthebedofgasandcomponentconcentrationdistributionforprovidingvalidandreliableexperime

6、ntaldataofimprovingmolecularsieve’slife.13目录1引言11.1课题研究背景11.2课题研究目的及意义12原矿矿物学分析22.1分子筛XRF分析22.2分子筛XRD表征32.3分子筛TEM表征52.4分子筛孔隙率实验62.4.1失活实验62.4.2活化实验62.4.3差热曲线73ANSYSFLUENT模拟83.1模型建立83.2模拟结果113.2.1压力云图113.2.2速度云图113.2.3温度云图124FLUENT模拟结论12参考文献12131引言1.1课题研究

7、背景变压吸附制氧关键的因素是制氧吸附剂和制氧工艺。制氧吸附剂的性能优劣和使用寿命直接影响产品气的氧浓度和收率，氮吸附容量是评价制氧吸附剂性能优劣的一项重要指标。国外制氧吸附剂的氮吸附容量普遍比国内要高一些，并且在制氧稳定性方面国外制氧吸附剂比国内有很大优势，因此在相同制氧工艺上就凸显了国内制氧吸附剂的弊端。1.2课题研究目的及意义对于制氧工艺国内外均已发展成熟，但是对变压吸附法富氧工艺的动态模拟计算的报道并不多。传统的实验研究：大部分受到设备规模、测量精度、安全隐患等外界因素的限制，存在成本高、操作周期

8、长等缺点。纯理论分析要求对计算目标抽象化，才有可能得出理论解，而且对于非线性情况，计算过程极其复杂，想要得出解析结果就更加困难。计算流体力学通过计算机和数值方法求解流体力学的控制方程，对流体力学问题进行模拟和分析。计算流体动力学CFD(ComputationalFluidDynamic)是一种以流体为研究对象的数值模拟技术，通过计算机迭代计算和图像显示，对包含有流体流动和热传导等相关现象所作的分析，并以此预测流体运动规律的学科，方便直观。C