真空变压吸附空分制氧：等温VS非等温过程模拟分析

"该文是关于真空变压吸附(VSA)空分制氧过程中等温和非等温过程的模拟比较，旨在探讨不同温度条件对产品氧气纯度、收率和产率的影响，为VSA工艺的设计提供参考。文章作者是王啸、马正飞和姚虎卿，发表于2003年的《南京工业大学学报》。" 正文: 真空变压吸附(VSA)空分制氧是一种利用吸附剂对气体组分的选择性吸附来分离空气中的氧气和氮气的技术。VSA与传统的PSA工艺相比，具有更大的生产规模潜力、较低的能耗，并且在一定规模下，相较于深冷法，VSA工艺的初始投资、操作便捷性和启动灵活性更具优势。 VSA工艺的优化关键在于吸附剂性能的提升和工艺过程的优化。为了研究这一问题，通常会结合实验和过程模拟进行。在模拟过程中，床层温度变化的处理方法有等温、绝热和非等温三种方式。尽管已有研究涉及这些方式，但尚未有直接对比它们效果的文献。 本文关注的是等温和非等温两种状态下的VSA空分制氧过程模拟。通过比较，可以揭示实际运行中温度变化如何影响产品氧气的纯度、收率和产率，从而为VSA过程的优化提供指导。VSA工艺的一般循环包括吸附、降压解吸、冲洗再生等步骤。在本文中，作者采用了两床VSA系统，采用一次均压和抽真空后冲洗再生的方式，并设定吸附压力为150kPa和110kPa，脱附压力为20-50kPa。 等温过程假设吸附床层在整个过程中温度保持不变，而非等温过程则考虑了吸附过程中温度的实际变化。在实际操作中，由于吸附和解吸的能量交换，床层温度会发生变化，这对吸附剂的性能和产品的产出有着显著影响。例如，温度上升可能加速吸附剂的脱附，提高氧气的释放速率，但同时也可能影响氧气的纯度。反之，较低的温度有利于维持较高的纯度，但可能导致收率降低。 通过模拟不同条件下的VSA过程，作者可以分析各种参数（如吸附压力、进料流量、冲洗比以及吸附过程中的温度变化）如何影响产品性能。这样的研究结果对于优化VSA工艺参数，提升设备运行效率，减少能耗，以及提高氧气产品质量至关重要。 该研究通过等温和非等温状态的VSA过程模拟，深化了我们对VSA空分制氧工艺的理解，为工艺设计提供了有价值的参考数据。这种深入的模拟分析有助于未来VSA技术的发展，尤其是在节能和效率方面，对于实现可持续的工业气体分离技术具有重要意义。