變壓吸附空氣分離制氧原理
空氣中的主要組份是氮和氧,通過選擇對(duì)氮和氧具有不同吸附選擇性的吸附劑,設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)墓に囘^程,使氮和氧分離制得氧氣。
氮和氧都具有四極矩,但氮的四極矩(0.31Å)比氧的(0.10 Å)大得多,因此氮?dú)庠诜惺肿雍Y上的吸附能力比氧氣強(qiáng)(氮與分子篩表面離子的作用力強(qiáng),如圖1所示)。因此,當(dāng)空氣在加壓狀態(tài)下通過裝有沸石分子篩吸附劑的吸附床時(shí),氮?dú)獗环肿雍Y吸附,氧氣因吸附較少,在氣相中得到富集并流出吸附床,使氧氣和氮?dú)夥蛛x獲得氧氣。當(dāng)分子篩吸附氮?dú)庵两咏柡秃,停止通空氣并降低吸附床的壓力,分子篩吸附的氮?dú)饪梢越馕鰜,分子篩得到再生并重復(fù)利用。兩個(gè)以上的吸附床輪流切換工作,便可連續(xù)生產(chǎn)出氧氣。
圖1、變壓吸附氣體分離基本原理示意圖
氬氣和氧氣的沸點(diǎn)接近,兩者很難分離,一起在氣相得到富集。因此變壓吸附制氧裝置通常只能獲得濃度為90%~95%的氧氣(氧的極限濃度為95.6%,其余為氬氣),與深冷空分裝置的濃度99.5%以上的氧氣相比,又稱富氧。
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