王浩宇，劉應(yīng)書，楊雄

（1北京科技大學(xué)機械工程學(xué)院，北京100083；2北京聯(lián)合大學(xué)生物化學(xué)工程學(xué)院，北京100023）

隨著工業(yè)現(xiàn)代化造成的污染不斷加劇，很多空分設(shè)備所處環(huán)境中空氣雜質(zhì)含量偏高，表1所示為空氣中主要雜質(zhì)的成分、含量及對空分設(shè)備的危害[1]。在空氣分離過程中，通常要求進入空分裝置的壓縮空氣水蒸氣露點小于?60 ℃，CO2的體積濃度小于1 mg/L[2]?？諝忸A(yù)純化就是為保障空氣分離裝置正常穩(wěn)定運行，對空氣中所含雜質(zhì)進行脫除而設(shè)計的工藝過程。

圖1 空氣分離系統(tǒng)流程示意圖

表1 空氣中所含主要雜質(zhì)成分及體積濃度[1]

空氣預(yù)純化系統(tǒng)設(shè)置在空氣預(yù)冷系統(tǒng)之后，如圖1所示。壓縮空氣經(jīng)過空氣預(yù)冷系統(tǒng)冷卻后，空氣中的H2O、CO2及其他碳氫化合物等仍然存在。通過空氣預(yù)純化系統(tǒng)脫除原料氣中的H2O、CO2及其他碳氫化合物，可避免設(shè)備和氣體管道的凍結(jié)和堵塞，防止CH4、C2H6等積聚在液氧中引起爆炸，確?？辗衷O(shè)備長期安全、可靠的運行。

目前的空氣預(yù)純化主要采用變溫吸附技術(shù)（TSA）和變壓吸附技術(shù)（PSA），TSA法在空氣預(yù)純化中的應(yīng)用較早[3-4]，PSA法在20世紀(jì)90年代也開始應(yīng)用于空氣預(yù)純化系統(tǒng)中[5]。這兩種技術(shù)都是通過固定吸附床內(nèi)填充的微孔吸附劑來有效清除空氣中的雜質(zhì)。近幾年來空氣預(yù)純化系統(tǒng)得到很大的改進，概括起來主要有以下3個方面：①改進工藝流程，例如均壓工藝、采用多塔循環(huán)系統(tǒng)代替雙塔系統(tǒng)等；②改進吸附劑的吸附性能，例如混合多組分吸附劑、合成復(fù)合吸附劑、開發(fā)新型吸附劑等提高吸附效率；③改進吸附器的結(jié)構(gòu)，例如采用氣流分布更均勻的氣流分布器、改善分子篩布局及裝填方式、采用套筒結(jié)構(gòu)和徑向流來降低吸附器高徑比等。本文將從以上3個方面介紹國內(nèi)、外空氣預(yù)純化的研究和工業(yè)應(yīng)用情況，為空氣預(yù)純化技術(shù)進一步的研究開發(fā)和設(shè)計應(yīng)用提供參考。

1 工藝研究進展

最早的預(yù)純化系統(tǒng)之一是自清除空氣純化系統(tǒng)，如圖2所示。在全低壓切換式換熱器的空分流程中，切換式換熱器在換熱的同時凝結(jié)并清除加工空氣中的H2O和CO2，即為自清除[6]?？諝馐紫冗M入切換式換熱器進行降溫，溫度從常溫被冷卻到?172 ℃左右，空氣中的H2O和CO2基本上全部凍結(jié)在換熱器管道內(nèi)。經(jīng)過一段時間間隔的自動切換，用返流污氮氣沖刷該凍結(jié)管道，使已經(jīng)凍結(jié)的水蒸氣和CO2在污氮氣中蒸發(fā)或者升華而被帶走。隨著空氣預(yù)純化技術(shù)的不斷發(fā)展，近年來研制出的新型高效吸附劑可以同時清除H2O、CO2及其他碳氫化合物，因此吸附劑吸附純化技術(shù)迅速地替代了自清除技術(shù)。

圖2 自清除空氣純化系統(tǒng)示意圖[6]

為了在空氣預(yù)純化系統(tǒng)中更好地清除 H2O、CO2及其他碳氫化合物，減少操作過程中的能量損失，除采用如圖3所示的傳統(tǒng)Skarstrom雙塔循環(huán)外，研究人員提出了很多改進的流程措施，其中最為有效的就是采用均壓步驟、多塔循環(huán)等。均壓步驟是影響氣體分離效果的重要因素，其主要目的是保存容納在吸附床氣體中的機械能。Berlin等[7]最早對 Skarstrom雙塔循環(huán)工藝提出改進，引入均壓步驟。Ruthven Delgado等[8-9]曾指出均壓工藝能顯著提高吸附質(zhì)回收率并節(jié)約能耗。Delgado等[10]通過數(shù)值模擬的方法驗證了均壓步驟可提高吸附效率，并對均壓步驟的邊界條件進行了分析。除了常用的雙塔循環(huán)外，目前的工業(yè)應(yīng)用中已經(jīng)開發(fā)出多塔吸附的循環(huán)裝置。張培昆等[11]提出了一種新型的雙吸附器空氣凈化系統(tǒng)余熱回收利用的三吸附器TSA工藝流程。其模擬結(jié)果表明，三吸附器純化系統(tǒng)節(jié)約能耗42.7%，并對寶鋼分公司6#制氧機雙吸附器TSA系統(tǒng)進行三吸附器系統(tǒng)改造，預(yù)測其安全性和節(jié)能效果，結(jié)果表明可節(jié)約能耗45%。Jee等[12]研究了三塔壓力-真空變壓吸附空氣預(yù)純化的工藝流程，如表2所示。其實驗結(jié)果表明，采用三塔壓力-真空變壓循環(huán)，并增加兩次連續(xù)放空和回流步驟后可使產(chǎn)品氣濃度提升至98.2%～99.2%，而回收率提高47.2%～63.6%。Nakamura等[13]提出一種新型的雙吸附器空氣預(yù)純化系統(tǒng)，該吸附器內(nèi)吸附劑分兩層放置，底部為活性氧化鋁，上部為分子篩。在該變壓吸附循環(huán)過程中，包括加壓、吸附、降壓和沖洗4個步驟，其中沖洗步驟通過局部加熱和全加熱來提高吸附劑的再生能力并減少能耗。為了提高吸附效率并減少操作過程中的能量損失，再加壓、順流減壓、回流等工藝步驟也在文獻或?qū)＠衃14-19]提出過。新型模塊式流程系統(tǒng)是空氣預(yù)純化工藝流程的一種新的設(shè)計方式。Desai等[20]在其專利中研究了由多個模塊化吸附床單體相互連接，可組合成不同大小和形狀的吸附床結(jié)構(gòu)。使用模塊化吸附床可使空分裝置更為靈活、緊湊且節(jié)約成本，如圖4所示。

圖3 Skarstrom循環(huán)示意圖

表2 三塔真空變壓吸附空氣預(yù)純化循環(huán)

圖4 多個模塊化吸附床連接示意圖

綜上所述，目前空氣預(yù)純化的工藝進展主要針對工藝流程的改進。在工藝流程中根據(jù)所需處理的原料氣體成分、所需回收的目標(biāo)氣體成分、目標(biāo)氣體回收率及純度等不同要求，來增加均壓、多塔循環(huán)、抽真空、回流等工藝步驟，以提高空氣預(yù)純化效果。具體情況不同，所使用的流程及參數(shù)也不相同。所以采用空氣預(yù)純化裝置對空氣進行預(yù)處理時，要根據(jù)不同要求，來開發(fā)專門、專用的吸附工藝流程，并確定適合該工藝流程的工藝參數(shù)。隨著空分裝置的大型化趨勢，空氣預(yù)純化的工藝流程也應(yīng)呈個性化、多樣化趨勢來滿足不同要求。常規(guī)采用變溫吸附和變壓吸附雖然在技術(shù)上已經(jīng)相對成熟，但其性能卻無法滿足工業(yè)上對空氣預(yù)純化的要求。因此未來空氣預(yù)純化工藝流程的研究方向仍為對原有工藝流程的改進及開發(fā)新型模塊式流程系統(tǒng)，使其更好地確定最優(yōu)的流程形式及工藝參數(shù)，保證空氣預(yù)純化效果符合要求。

2 吸附劑研究進展

空氣預(yù)純化裝置中選用吸附劑的吸附性能將直接決定著空氣預(yù)純化裝置的尺寸、能耗以及使用壽命，因此新型、高效吸附劑的研究得到了行業(yè)內(nèi)科研人員的廣泛關(guān)注。新型吸附劑應(yīng)具有吸附速度快、吸附效率高、運行成本低等特點，促使吸附工藝得到更加廣泛的應(yīng)用。

空氣預(yù)純化系統(tǒng)常用的吸附劑主要是活性氧化鋁（γ-Al2O3）和沸石分子篩（13X分子篩）[21-23]?；钚匝趸X的吸濕性能優(yōu)于沸石分子篩，在吸附床進氣端用活性氧化鋁吸附空氣中的H2O，待H2O含量減少后再利用沸石分子篩進行深度吸附CO2和乙炔等其他雜質(zhì)。Leavitt等[24]使用 NaY分子篩代替13X分子篩來吸附CO2和乙炔等其他雜質(zhì)，并研究NaY分子篩的吸附性能。結(jié)果表明，與13X分子篩相比，NaY分子篩在解吸步驟中損耗較少且再生能力較強。Golden等[25]對 A4A混合吸附劑（50%活性氧化鋁+50%4A沸石）、AY50混合吸附劑（50%活性氧化鋁+50%NaY沸石）、AY20混合吸附劑（80%活性氧化鋁+20%NaY沸石）和AA300活性氧化鋁等 4種不同組分吸附劑的吸附性能進行測定。結(jié)果表明，溫度為30℃下A4A混合吸附劑對CO2的吸附效果最好，其次是AY50，最差是AA300活性氧化鋁。并對比了 AY20混合吸附劑和注入5%K2CO3的AY20混合吸附劑的吸附效果。結(jié)果表明，注入5%K2CO3的AY20混合吸附劑的吸附過程使產(chǎn)氣率提高了33%，這說明將活性氧化鋁堿性化可改善其吸附能力。Zheng等[26]制備出由 13X（30%）、Al2O3（30%）和Fe3O4（40%）組成的混合吸附劑。結(jié)果表明，由于Fe3O4的加入大大提高了混合吸附劑的再生能力，有效解決了PSA預(yù)純化周期時間長的問題。Rege等[27]通過實驗對比了13X分子篩、天然斜發(fā)沸石、K+斜發(fā)沸石、Ca2+斜發(fā)沸石、γ-Al2O3等5種吸附劑對N2、H2O、CO2和碳氫化合物的吸附特性。在壓力范圍為 0～1 atm（1 atm=101325 Pa）、溫度為295 K條件下，結(jié)果表明：①對H2O的吸附效果分為高壓段和低壓段，在系統(tǒng)壓力大于10?4atm時，13X具有最高的吸附能力，其次是 Ca2+斜發(fā)沸石；在系統(tǒng)壓力小于 100×10?4atm壓力時，K+斜發(fā)沸石具有最高的吸附能力，其次是γ-Al2O3；②對CO2的吸附效果最好的是13X，其次是K+斜發(fā)沸石；③對碳氫化合物效果最好的是K+斜發(fā)沸石，其次是13X。Deng等[28]制備出由13X、5A、活性氧化鋁等原料組成的復(fù)合吸附劑，并測定該吸附劑對 H2O、CO2、碳氫化合物的吸附特性。結(jié)果表明，該復(fù)合吸附劑在進氣壓力為80.5 psia（1 psia=1lb/m2=6.8948 kPa）、溫度為25 ℃下對H2O、CO2、碳氫化合物等（除CH4、C2H6外）有很高的吸附能力，吸附率接近 100%。除常用的活性氧化鋁和沸石分子篩外，科研人員也致力于研發(fā)新型空氣預(yù)純化用吸附劑。Belmabkhout等[29]首次通過實驗對比了TRI-PE-MCM-41型中孔硅膠和13X分子篩在0.05 bar（1 bar=105Pa）壓力下吸附CO2的能力。結(jié)果表明，當(dāng)壓力小于 0.05 bar時，CO2在TRI-PE-MCM-41上的吸附量遠大于13X分子篩。并在選擇性測試實驗中發(fā)現(xiàn)相對濕度為27%的混合氣體（5%CO2+95%N2）通過TRI-PE-MCM-41型中孔硅膠時CO2和H2O都能被很好地吸收，而N2、O2幾乎不被吸附。在壓力為1 bar、溫度為298K的條件下，CO2和H2O在TRI-PE-MCM-41型中孔硅膠上平衡吸附量分別為 2.04 mmol/g和 2.69 mmol/g。這表明TRI-PE-MCM-41型中孔硅膠為親CO2和H2O、而不親N2和O2的吸附劑材料。

綜上所述，目前國、內(nèi)外相關(guān)科研人員對空氣預(yù)純化用吸附劑的研究已取得了較大進展，但仍存在著一些問題。首先，科研人員的研究重點主要集中在H2O和CO2的有效清除，開發(fā)出來的空氣預(yù)純化用吸附劑也主要用來吸附H2O和CO2。對空氣中其他雜質(zhì)能否有效清除的文獻還少有報道。其次大多數(shù)研究人員通過多種方法對單一或混合吸附劑進行優(yōu)化，并在某些吸附反應(yīng)中表現(xiàn)出較好的吸附性能，但是由于功能的專一性、特定性，應(yīng)用起來必定受到某些性能限制。其次，最近已有科研人員開發(fā)出多元復(fù)合吸附劑，并在吸附反應(yīng)中表現(xiàn)出優(yōu)良的協(xié)同作用和吸附性能，但由于性價比等問題目前還未推廣使用。因此未來空氣預(yù)純化用吸附劑的研究方向仍為對原有的吸附劑的改性及尋找新型吸附劑及分子篩，使其有效清除空氣中的有害雜質(zhì)，提高空氣預(yù)純化效果，保證空分設(shè)備運行穩(wěn)定。

3 吸附器研究進展

吸附器結(jié)構(gòu)是空氣預(yù)純化系統(tǒng)中吸附劑性能發(fā)揮的關(guān)鍵。合理的吸附器結(jié)構(gòu)能夠有效改善進氣速度和氣流方向，最大限度發(fā)揮吸附劑的吸附性能；減少在高壓氣流沖擊下吸附劑的粉化機率，有效地延長吸附劑的使用壽命；減少吸附器內(nèi)的死空間、提高產(chǎn)氣率、降低系統(tǒng)能耗[30]。目前空氣預(yù)純化使用的吸附器是固定床吸附器，其結(jié)構(gòu)按照氣流穿過床層的形式主要分為立式軸向流、臥式垂直流、立式徑向流等3種形式的純化器。

3.1 立式軸向流吸附器

立式軸向流吸附器一般采用雙層床結(jié)構(gòu)，如圖5所示。原料氣由底部進入吸附器，經(jīng)吸附分離后，剩余氣體由頂部排出。季阿敏等[31]研究了氣流分配均勻性對中型立式軸向流吸附器工作性能的影響，并提出氣流分布板要合理布孔并合理設(shè)置分布板位置。陳旭等[32]研究了立式軸向流吸附器的分流板上開孔孔徑、孔隙率的變化對流場均勻分布的影響。結(jié)果表明在相同孔隙率情況下，對分流板采用不均勻孔徑分布可使流場分布得到改善；并指出在相同孔徑、不同孔隙率情況下，增加分布板上的孔隙率有利于流場內(nèi)氣流的均布。立式軸向流吸附器的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、床層中吸附劑機械磨損較?。蝗秉c是隨著進氣量的增大，立式軸向流吸附床層的厚度也將隨之增大，這將引起床層壓降增加并導(dǎo)致能耗提高，因此立式軸向流吸附器只適用于中、小型空分設(shè)備。丁利群等[33]研制出一種新型立式軸向流旋轉(zhuǎn)變壓吸附裝置。該結(jié)構(gòu)以簡單的方式實現(xiàn)了多塔的連接和工藝控制，以每循環(huán)低產(chǎn)率和快速循環(huán)獲得較低的高徑比和較高的產(chǎn)率。但該裝置目前適用于微型PSA制氧系統(tǒng)中，而在空氣預(yù)純化系統(tǒng)中并未見到相關(guān)應(yīng)用。

圖5 立式雙層床吸附器示意圖

3.2 臥式垂直流吸附器

臥式垂直流吸附器是目前國內(nèi)大型空分設(shè)備采用的主要形式，該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是空氣處理量較大，床層高度較低；缺點是隨著空氣處理量的增大，其結(jié)構(gòu)尺寸也不斷增大，將造成進氣分布不均勻、很難保持分子篩床層平整等問題。因此氣流均布技術(shù)得到了行業(yè)內(nèi)科研人員的廣泛關(guān)注。Nowobilski等[34]在其專利中對臥式垂直流吸附器結(jié)構(gòu)進行了改進，如圖6所示。進氣入口處安裝氣流分布器對進氣進行分布，并合理布置氣流分布器上孔眼的位置，確保了各孔道壓降相等。氣流分布器下部依次放置3層直徑分別為1 in、0.5 in、0.25 in（1 in=2.54 cm）的惰性氧化鋁球來均布氣流；而在氣流分布器上部放置的直徑為0.125 in的惰性氧化鋁球和分子篩，依靠其自身質(zhì)量壓緊氣流分布器，使氣流分布器在兩者之間能夠穩(wěn)定工作，降低了分子篩的粉化機率，保證床層不會出現(xiàn)翻滾現(xiàn)象。這種均布方式的缺點是惰性球再生時會積蓄一定熱量，在吸附時會放出熱量，造成處理氣溫度升高。

圖6 臥式垂直流吸附器結(jié)構(gòu)示意圖[34]

圖7 采用多孔管的吸附器結(jié)構(gòu)示意圖[35]

杭州杭氧股份有限公司深入研究了臥式垂直流吸附器內(nèi)氣流分布特點，開發(fā)出新型的均布裝置，如圖7所示[35]。其效果表明，對于體形較長的吸附器采用多孔管作為氣流分布器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的緩沖板，可有效解決局部偏流問題，比采用緩沖板的設(shè)計可減少吸附劑的使用量約8%～10%。另外杭州杭氧股份有限公司還開發(fā)出一種新型剛性結(jié)構(gòu)分隔板，可有效解決吸附劑混床問題[36]。胡迪等[37]通過模擬驗證了裝有多孔管氣流分布器的吸附器床層上的氣流分布要好于緩沖板結(jié)構(gòu)，并較好解決了臥式垂直流吸附器內(nèi)分子篩床層邊流效應(yīng)問題。這些新技術(shù)較好地解決臥式垂直流吸附器氣流分布不均勻的問題，提高分子篩的吸附容量。但是由于臥式垂直流吸附器占地面積較大，在特大型的空分上使用存在一定的局限性。

3.3 立式徑向流吸附器

隨著空分設(shè)備的大型化及空氣處理量的不斷增大，國內(nèi)、外氣體分離行業(yè)開始致力于立式徑向流吸附器的研究。立式徑向流吸附器內(nèi)的氣流沿徑向穿過吸附層，有效解決了臥式吸附器內(nèi)氣流均布困難、占地面積大、分子篩床層難平整等問題。原料氣通過進氣口進入吸附器內(nèi)，并通過氣流分布孔板依次穿過活性氧化鋁和分子篩組成的雙層填充床，部分氣體被填充床中的吸附劑所吸附，剩下的氣體匯集于出氣口而排出，如圖8所示。

根據(jù)氣體沿床層徑向的流動方式可分為向心流和離心流：氣體由外向內(nèi)經(jīng)過吸附床層為向心流，氣體由內(nèi)向外經(jīng)過吸附床層為離心流。根據(jù)氣體在流道中的流動方式可分為z形流動和π形流動：氣體在外流道和中心流道中作同向流動為z形流動，反之為π形流動。盧明章等[38]對用于大中型空分設(shè)備空氣凈化的立式徑向流吸附器進行了氣流均布實驗。結(jié)果表明，立式徑向流吸附器應(yīng)優(yōu)先選擇向心π形流道布置，采用內(nèi)分布筒開孔調(diào)節(jié)時，氣流不均勻度小于 5%。同時驗證了朱子彬等[39]提出的當(dāng)外流道與集流道截面積滿足最佳截面比時，只要使管孔面積比大于相應(yīng)的均勻開孔臨界管孔截面比，分布筒均勻開孔即可保證氣流沿軸向均布的設(shè)計方法的正確性。Celik等[40]研究了內(nèi)外分布筒不均勻開孔雙邊調(diào)節(jié)的方法，進而提高氣流分布的均勻度。推薦的開孔設(shè)置為：分布筒軸向靠近底部（進氣側(cè)）的1/3段開孔率為1%～10%，中間1/3段開孔率為10%～25%，上部1/3段開孔率為25%～50%。張學(xué)軍等[41]對空分用立式徑向流分子篩吸附器進行了理論研究。結(jié)果表明，對于立式徑向流雙層床的設(shè)計，兩種吸附劑（活性氧化鋁及分子篩）的厚度比存在一個最優(yōu)值，使得H2O和CO2能夠同時發(fā)生穿透，此時吸附劑的利用率最高。

圖8 徑向流吸附器結(jié)構(gòu)示意圖

多床層立式徑向流填充床是徑向流吸附器的又一創(chuàng)新方式。Heggs等[42]對多床層徑向流填充床進行了理論研究。該填充床由10小層不同材料（如碳分子篩、固體小顆粒等）共同組成。原料氣依次通過每層吸附劑及開有不同空隙度的同心圓板，部分氣體被吸附，剩余氣體匯集于出口而排出，如圖9所示。結(jié)果表明，通過調(diào)整吸附劑各層同心圓板上孔眼的數(shù)量及大小，可有效改善氣流的均勻分布。

圖9 多床層立式徑向流填充床結(jié)構(gòu)

法國液化空氣集團最早將徑向流吸附器應(yīng)用于空分裝置當(dāng)中，后來德國林德公司、美國空氣產(chǎn)品與化學(xué)公司等也對徑向流吸附器進行研究并應(yīng)用于空分裝置中。1995年，由法國液化空氣集團設(shè)計，并由四川空分設(shè)備廠制造的40 000 m3/h空分裝置在陜西渭河化肥廠投入運行。1996年，同樣由法國液化空氣集團設(shè)計，并由杭州杭氧股份有限公司液空有限公司制造的35 000 m3/h空分制氧裝置在安徽省馬鞍山鋼鐵公司正式投產(chǎn)。目前，這種吸附器已有近150套在世界各地運行。德國林德公司已將徑向流吸附器成功用于低溫空分裝置中的空氣干燥器，第一臺采用徑向流吸附器的VPSA制氧裝置于1997年成功投入運轉(zhuǎn)。2001年，美國普萊克斯公司為中國某鋼鐵廠提供了兩套徑向流VPSA制氧裝置，用于2000 m3高爐的富氧噴煤。兩套制氧裝置總產(chǎn)氧量達到8888 m3/h，氧純度為90%，單位純氧電耗僅為0.33 kW·h/m3，制氧量可在0～100%負荷內(nèi)調(diào)節(jié)。近年來，中國空分設(shè)備公司也開始致力于立式雙層床徑向流分子篩吸附器的開發(fā)研究。2005年7月，由中國空分設(shè)備公司自主設(shè)計、研制的立式雙層床徑向流分子篩吸附器首次應(yīng)用于江陰興澄特鋼公司20 000 m3/h空分設(shè)備上，并獲得成功。在較大型空分設(shè)備上使用立式徑向流吸附器，比臥式垂直氣流吸附器更節(jié)約用地，但立式徑向流分子篩吸附器制造要求高，裝填吸附劑麻煩，對多層吸附劑同心度要求較高，制造成本高，且維修不方便。

綜上所述，目前空氣預(yù)純化常用的3種形式的純化器各有優(yōu)缺點，在實際工程中要根據(jù)處理空氣量、運輸條件、場地情況、吸附劑用量以及能耗等方面綜合分析確定吸附器結(jié)構(gòu)類型。中、小型空分設(shè)備宜采用立式軸向流吸附器，且目前該技術(shù)較為成熟。大型、超大型空分設(shè)備宜采用臥式垂直流吸附器或立式徑向流吸附器，但這兩種吸附器在工業(yè)應(yīng)用中仍存在一些問題。隨著空分設(shè)備的大型化，臥式垂直流吸附器的長度和直徑也越來越大。長度過大，會引起氣流分布不均，嚴(yán)重影響吸附效率；直徑過大，會增加吸附劑用量并造成運輸困難及占地面積大等問題。立式徑向流吸附器較好解決了吸附劑用量、運輸及占地等問題，但由于徑向流吸附器的加工制造水平要求較高、成本較高、裝填不方便等問題，使其技術(shù)的應(yīng)用及推廣受到制約。因此未來吸附器的研究方向仍為對原有吸附器結(jié)構(gòu)的改進及開發(fā)新型吸附器結(jié)構(gòu)，使其有效改善氣流的分布、更好地發(fā)揮吸附劑的吸附性能并降低系統(tǒng)能耗。

4 發(fā)展趨勢及展望

在空氣預(yù)純化技術(shù)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，考慮到空氣預(yù)純化技術(shù)在鋼鐵冶金、石油化工、煤化工、環(huán)境保護等行業(yè)的實際應(yīng)用特點，可以預(yù)測空氣預(yù)純化技術(shù)的發(fā)展趨勢，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）繼續(xù)改進吸附工藝流程。根據(jù)吸附劑、吸附質(zhì)的特性不同，開發(fā)出專用的吸附工藝流程、確定適合該工藝流程的工藝參數(shù)等問題將成為空氣預(yù)純化技術(shù)研究的重點。

（2）繼續(xù)研究并開發(fā)新型吸附劑材料及分子篩。根據(jù)空分設(shè)備所處周圍環(huán)境中空氣成分及含量的不同，開發(fā)新型吸附劑及具有高吸附容量的分子篩，使其有效清除空氣中的有害雜質(zhì)、提高空氣預(yù)純化效果、保證空分設(shè)備運行穩(wěn)定等問題將成為今后空氣預(yù)純化技術(shù)研究的熱點。

（3）繼續(xù)改進原有吸附器結(jié)構(gòu)及開發(fā)新型吸附器結(jié)構(gòu)。根據(jù)空分裝置的大型化發(fā)展趨勢的特點，進一步改進布氣系統(tǒng)、掌握合適的吸附劑用量、降低床層高度、減小吸附器尺寸、改進吸附劑裝填方法、降低運行成本及能耗并開發(fā)新型吸附器結(jié)構(gòu)等問題將成為空氣預(yù)純化技術(shù)研究的難點。

隨著科研人員對空氣預(yù)純化系統(tǒng)的工藝過流程、新型吸附劑材料和吸附器結(jié)構(gòu)的研發(fā)和改進，空氣預(yù)純化技術(shù)必將進一步發(fā)展，對于提高空氣預(yù)純化效益、保證運行安全和節(jié)能具有著重要意義。

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