變壓吸附空分制氧循環(huán)過程模擬研究.pdf

1、變壓吸附技術(shù)具有適用性強、可靠性高、成本低、效率高、環(huán)境友好等優(yōu)點，應用廣泛。本文采用FLUENT軟件對兩床Skarstrom變壓吸附空分制氧循環(huán)過程進行了模擬研究，分析了循環(huán)過程中氧氣濃度、氣相溫度、氣體流速及床層壓降等的分布情況，同時研究了吸附劑顆粒直徑對變壓吸附空分制氧的影響，為生產(chǎn)實踐提供指導。主要研究內(nèi)容如下：
　　根據(jù)變壓吸附空分制氧原理，采用FLUENT用戶自定義函數(shù)（UDF）功能將傳質(zhì)速率模型和兩相平衡模型與多孔介

2、質(zhì)模型耦合，并利用FLUENT用戶自定義標量（UDS）功能引入固相能量守恒方程，建立氣固兩相流變壓吸附空分制氧模型，以反映氣固兩相的傳質(zhì)、傳熱和動量傳遞。
　　通過對七種不同網(wǎng)格數(shù)的模型進行模擬來考核網(wǎng)格獨立性，得到網(wǎng)格數(shù)為50854的模型可滿足要求。將各循環(huán)出口氧氣平均摩爾分數(shù)模擬結(jié)果與文獻中實驗結(jié)果對比，誤差在2％左右，表明所建吸附床模型正確。
　　基于建立的氣固兩相變壓吸附模型，對兩床四步Skarstrom循環(huán)進行模擬

3、分析，得到各個循環(huán)四步結(jié)束時吸附床內(nèi)氣相氧氣摩爾分數(shù)分布、組分在固相中的濃度分布及兩相溫度變化情況等。結(jié)果表明：第一個變壓吸附循環(huán)結(jié)束時，吸附床最高氧氣摩爾分數(shù)可達58.7%，固相氧氣、氮氣濃度分別可達0.12mol/kg、1.19mol/kg，氧收率為32.55%。隨著循環(huán)數(shù)的增加，氧氣摩爾分數(shù)和氧收率都不斷升高，并在第六個循環(huán)時達到穩(wěn)定狀態(tài)，此時，氧氣最高摩爾分數(shù)為99%，氧收率為53.35%。
　　采用氣固兩相變壓吸附模型，