工程科学学报，第37卷，第2期：238-242,2015年2月 Chinese Journal of Engineering,Vol.37,No.2:238-242,February 2015 DOI:10.13374/j.issn2095-9389.2015.02.016:http://journals.ustb.edu.cn 径向流吸附器内部结构对变压吸附制氧效果的影响 王浩宇12)四，刘应书”，施绍松”，孟宇” 1)北京科技大学机械工程学院，北京1000832)北京联合大学生物化学工程学院，北京100023 ☒通信作者，E-mail:jdthaoyu@bumu.cdu.cm 摘要建立了两塔径向流变压吸附制氧实验装置，研究了径向流吸附器的气体流动型式、外流道宽度和流道结构对制氧效 果的影响.结果表明：对于变压吸附制氧，径向流吸附器采用向心流动最为合适：在实验条件下，外流道宽度减小到13m 时，氧和氮分离效果最佳：与Z型流道相比，Ⅱ型流道结构改善分子筛的利用率，产氧效果最好. 关键词吸附器：径向流：制氧：变压吸附 分类号TQ028.15 Influence of the structure of radial flow adsorbers on oxygen production with pressure swing adsorption WANG Hao→u2a,LIU Ying-shu,SHI Shao-song》,MENG Yu'” 1)School of Mechanical Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)School of Biochemical Engineering,Beijing Union University,Beijing 100023,China Corresponding author,E-mail:jdthaoyu@buu.edu.cn ABSTRACT A radial flow pressure swing adsorption (PSA)unit with two-tower configuration was designed for oxygen production. The influences of gas flow pattern,outer flow channel width and channel structure on oxygen production were studied by experiment. The result indicates that it is an optimal choice to use centripetal flow in the radial flow adsorber for oxygen production with PSA.Un- der the experimental condition,when the outer flow channel width decreases to 13 mm,the separation of oxygen from nitrogen is the best.A I-shaped channel structure can better improve the utilization efficiency of molecular sieves and oxygen production compared with a Z-shaped channel.This research result provides a foundation for the application and research of a radial flow adsorber in the PSA unit for oxygen production. KEY WORDS adsorbers:radial flow;oxygen production:pressure swing adsorption 径向流吸附器是大型变压吸附制氧装置的重要设 显著，Hg等对上述四种径向流固定床进行了数 备，其内部结构对制氧效果有显著影响，已成为变压吸 值模拟，发现Π型流动结构总是有着最好的流动分布. 附制氧的重要研究课题之一.早期的研究主要集中在 Bolon等利用计算流体力学(CFD)和电阻断层成像 径向流反应床结构，Balakotaiah和Luss0进行的早期 实验方法模拟和验证了径向反应床流场中流体的速 工作显示了径向流动方向（向心或离心）对固定床的 度.Zughbi和Sheikh等s-刀采用计算流体动力学软件 反应转化率有着影响.Ponzi和Kaye回的研究表明反 模拟分析了含有床层的径向流反应器的气流流动. 应床内气流的均匀分布状况比流动方向对反应转化率 对于径向流吸附器的研究主要集中在流动型式及 有着更明显的影响.Genkin等回指出在I型流动中， 结构参数这两方面.对流动型式的研究，Chiang和 中心管直径和环形外流道内径的比值对流体均布影响 Hog圆进行了径向流吸附器的单塔富氧实验，研究了 收稿日期：2014-10-08 基金项目：国家高技术研究发展计划资助项目(2012AA101802)工程科学学报，第 37 卷，第 2 期: 238--242，2015 年 2 月 Chinese Journal of Engineering，Vol． 37，No． 2: 238--242，February 2015 DOI: 10． 13374 /j． issn2095--9389． 2015． 02． 016; http: / /journals． ustb． edu． cn 径向流吸附器内部结构对变压吸附制氧效果的影响 王浩宇1，2) ，刘应书1) ，施绍松1) ，孟 宇1) 1) 北京科技大学机械工程学院，北京 100083 2) 北京联合大学生物化学工程学院，北京 100023  通信作者，E-mail: jdthaoyu@ buu． edu． cn 摘 要 建立了两塔径向流变压吸附制氧实验装置，研究了径向流吸附器的气体流动型式、外流道宽度和流道结构对制氧效 果的影响． 结果表明: 对于变压吸附制氧，径向流吸附器采用向心流动最为合适; 在实验条件下，外流道宽度减小到 13 mm 时，氧和氮分离效果最佳; 与 Z 型流道相比，∏型流道结构改善分子筛的利用率，产氧效果最好． 关键词 吸附器; 径向流; 制氧; 变压吸附 分类号 TQ028. 1 + 5 Influence of the structure of radial flow adsorbers on oxygen production with pressure swing adsorption WANG Hao-yu1，2)  ，LIU Ying-shu1) ，SHI Shao-song1) ，MENG Yu1) 1) School of Mechanical Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 2) School of Biochemical Engineering，Beijing Union University，Beijing 100023，China  Corresponding author，E-mail: jdthaoyu@ buu． edu． cn ABSTＲACT A radial flow pressure swing adsorption ( PSA) unit with two-tower configuration was designed for oxygen production． The influences of gas flow pattern，outer flow channel width and channel structure on oxygen production were studied by experiment． The result indicates that it is an optimal choice to use centripetal flow in the radial flow adsorber for oxygen production with PSA． Un￾der the experimental condition，when the outer flow channel width decreases to 13 mm，the separation of oxygen from nitrogen is the best． A ∏-shaped channel structure can better improve the utilization efficiency of molecular sieves and oxygen production compared with a Z-shaped channel． This research result provides a foundation for the application and research of a radial flow adsorber in the PSA unit for oxygen production． KEY WOＲDS adsorbers; radial flow; oxygen production; pressure swing adsorption 收稿日期: 2014--10--08 基金项目: 国家高技术研究发展计划资助项目( 2012AA101802) 径向流吸附器是大型变压吸附制氧装置的重要设 备，其内部结构对制氧效果有显著影响，已成为变压吸 附制氧的重要研究课题之一． 早期的研究主要集中在 径向流反应床结构，Balakotaiah 和 Luss［1］进行的早期 工作显示了径向流动方向( 向心或离心) 对固定床的 反应转化率有着影响． Ponzi 和 Kaye［2］的研究表明反 应床内气流的均匀分布状况比流动方向对反应转化率 有着更明显的影响． Genkin 等［3］指出在∏型流动中， 中心管直径和环形外流道内径的比值对流体均布影响 显著，Heggs 等［4］对上述四种径向流固定床进行了数 值模拟，发现∏型流动结构总是有着最好的流动分布． Bolon 等［5］利用计算流体力学( CFD) 和电阻断层成像 实验方法模拟和验证了径向反应床流场中流体的速 度． Zughbi 和 Sheikh 等［6 － 7］采用计算流体动力学软件 模拟分析了含有床层的径向流反应器的气流流动． 对于径向流吸附器的研究主要集中在流动型式及 结构参 数 这 两 方 面． 对 流 动 型 式 的 研 究，Chiang 和 Hong［8］进行了径向流吸附器的单塔富氧实验，研究了