衡量變壓吸附空分制氧工藝先進(jìn)性的兩個重要指標(biāo)是氧氣的純度和回收率。對變壓吸附空分制氧工藝的改進(jìn)也是以提高氧氣的純度和回收率為目標(biāo),因此有必要探究這兩個指標(biāo)的影響因素。
1.操作時對稱性的影響
多塔變壓吸附的特征之一是每一個吸附塔都經(jīng)歷相同的操作步驟序列,但是在任意一個時刻,每一個吸附塔又經(jīng)歷不同的步驟,理想的情況是,每一個吸附塔在經(jīng)歷相同的步驟時,其操作參數(shù)都是相同的,每一個吸附塔的分離作用也都是相同的。要達(dá)到這個目的,就必須做到每個吸附塔的管線、閥門以及吸附劑的填充情況都具有嚴(yán)格的對稱性;從操作上來看,就要求在每個循環(huán)中氣體流率、壓力和溫度在每個吸附塔中都是對稱的,即所謂的“操作對稱性”。在實際中,系統(tǒng)的任何擾動,如溫度、壓力等的細(xì)微變動,都可能會打破原有的平衡狀態(tài),導(dǎo)致不對稱性操作,各塔不再在相同的變壓條件下操作,或處理的空氣量不同。
2.環(huán)境溫度的影響
任何氣—固體系的物理吸附都需要在相應(yīng)的溫度和壓力下進(jìn)行,在變壓吸附制氧過程中,吸附劑(沸石分子篩)對氮的吸附是I型吸附等溫線型,溫度在整個空分制氧過程中都是一個重要的參數(shù)。技術(shù)人員分析了溫度對PSA制氧的影響,發(fā)現(xiàn)溫度過高時,分子篩對氮氣的吸附容量降低,導(dǎo)致氧氣的濃度和回收率降低,而且能耗也隨之增大,溫度過低時,雖然分子篩吸附容量增加,但解吸困難,同樣產(chǎn)品氣濃度降低,較后提出解決辦法就是將變壓吸附制氧機放在室內(nèi)為妥,這樣溫度不會過高或過低,而且有利于延長吸附劑和電磁閥的使用壽命。
此外,在PSA法空分工藝中,真空解吸和均壓步驟,對提高產(chǎn)品氣純度和回收率也極為重要。若想得到高純度產(chǎn)品氣,均壓時較好兩端同時均壓,充壓時需要采用純的非優(yōu)先吸附氣體,這二者是提高產(chǎn)品氣純度的有效措施。沸石分子篩制高純N2時,必須用純N2回沖以除去共吸附的O2。另外,對一些PSA空分流程而言,操作時間延長,產(chǎn)品氣純度提高。