变压吸附实验报告Word文档格式.docx

1、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。 ANSYS FLUENT中的多孔介质模型可以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

2、高分子筛寿命的研究提供可靠有效的实验数据。Research of Prolong the Life ofPressure-Swinging-Oxygen-Making Molecular SieveAbstractThe keyfactorof thepressure swinging oxygen making is oxygen adsorbentandoxygenprocess. The quality and service life of oxygen adsorbentdirect impact on the oxygenconcentrationandyield of produ

3、ctgas, nitrogen adsorptioncapacity ofthe oxygensorbentperformanceevaluation ofthe meritsofan important indicator.This paperfirstdo XRFanalysis, XRDandofmolecular TEMcharacterization sieveinquiryto ofphysicalandchemicalproperties theimpact onmolecular determinesievesconditions.The porous medium model

4、 in ANSYS FLUENT can simulate fluid flow in porous media. PSA air separation adsorbent bed is filled by a solid sorbent particles, gas - solid two phase region as a porous medium, thus can simulate the pressure swing adsorption air separation adsorbent bed based on the porous medium model, resulting

5、 in the flow state within the bed of gas and component concentration distribution for providing valid and reliable experimental data of improving molecular sieves life.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

6、活化实验 . 62.4.3 差热曲线 . 73 ANSYS FLUENT模拟 . 83.1 模型建立 . 83.2 模拟结果 . 11 . 113.2.2 速度云图 . 113.2.3 温度云图 . 124 FLUENT模拟结论 . 12参考文献 . 121 引言1.1 课题研究背景变压吸附制氧关键的因素是制氧吸附剂和制氧工艺。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

7、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（Computational Fluid Dynamic）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。CFD是模拟流体流动和传递现象从而提高对传递现象理解、优化过程设备设计的可

8、靠工具。CFD方法结合单纯的实验测量与传统的纯理论分析方法的优点，能够更有效的研究流体流动问题。传统的实验研究大部分受到设备规模、安全隐患（高温、高压、易燃、易爆）、测量精度等外界因素的限制，存在操作周期长，成本高，消耗大量的人力物力等缺点。理论分析要求对计算目标做抽象简化，才有可能得出理论解，而且对于非线性情况，只有少数流动才能给出解析结粜。CFD方法正是克服前面两种方法的弱点，采用强大的数值计算能力，解决用理论解析法无法求解的方程和某些由于实验技术所限，难以进行测量的问题。CFD的应用和发展，降低了研究的工作量和对计算机硬性条件和知识的要求，避免了一些非必要测试实验的次数，节省了大量成本，

9、使CFD应用于研究流体的范围更加不断扩大，推动了流体力学更深入发展。作为研究流体流动、传热、传质和反应的新方法，计算流体力学方法应用越来越广泛。CFD软件的多孔介质模型可以模拟多孔介质内的流体流动、“三传一反”。ANSYS FLUENT中的多孔介质模型可以模拟多孔介质内的流体流动，为研究提高分子筛寿命的研究提供可靠有效的实验数据。篇二：实验三 变压吸附变压吸附实验利用多孔固体物质的选择性吸附分离和净化气体或液体混合物的过程称为吸附分离。吸附过程得以实现的基础是固体表面过剩能的存在，这种过剩能可通过范德华力的作用吸引物质附着于固体表面，也可通过化学键合力的作用吸引物质附着于固体表面，前者称为物理

10、吸附，后者称为化学吸附。一个完整的吸附分离过程通常是由吸附与解吸（脱附）循环操作构成，由于实现吸附和解吸操作的工程手段不同，过程分变压吸附和变温吸附，变压吸附是通过调节操作压力（加压吸附、减压解吸）完成吸附与解吸的操作循环，变温吸附则是通过调节温度（降温吸附，升温解吸）完成循环操作。变压吸附主要用于物理吸附过程，变温吸附主要用于化学吸附过程。本实验以空气为原料，以碳分子筛为吸附剂，通过变压吸附的方法分离空气中的氮气和氧气，达到提纯氮气的目的。 一 实验目的（1）了解和掌握连续变压吸附过程的基本原理和流程； （2）了解和掌握影响变压吸附效果的主要因素；（3）了解和掌握碳分子筛变压吸附提纯氮气的基本原理； （4）了解和掌握吸附床穿透曲线的测定方法和目的。 二 实验原理物质在吸附剂（固体）表面的吸附必须经过两个过程：一是通过分子扩散到达固体表面，二是通过范德华力或化学键合力的作用