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本论文主要是为开发利用余热生产燃烧用富氧工艺及其专用吸附剂所进行的基础研究,首先考查了现有的商业化制氧分子筛在不同的制氧工艺中的富氧效果及其制氧工艺操作中的主要影响因素;其次是探讨了几种开发新型制氧分子筛的离子改性途径,改性原料主要为5A-2、13X-1、自制LSX分子筛,采取的改性途径有钙(或锶或锂)离子直接交换法、(钾/碱)-铵-锂途径、(碱)-钙-锂途径,并测定改性分子筛的吸附性能、离子交换度、进行了XRD表征等;然后利用ASPEN ADSIM对其改性最好的吸附剂进行动态穿透模拟,预测动态分离效果,并在此基础之上进行两塔真空富氧模拟试验。在富氧工艺实验中,要想取得好的富氧效果,不仅要有性能优良的吸附剂,还需要有配套的工艺路线,这两个要素必不可少。富氧工艺选择UOP、上海化工研究院的富氧分子筛在目前使用较多的两塔、三塔工艺在不同的条件下进行富氧工艺实验,在低压下吸附时,解吸方式、吸附时间、均压时间等均是吸附循环的重要运行参数,目前的商业化分子筛比热大,分离性能较差,不适合用于余热富氧工艺。通过离子改性实验可以得知采用钙-锂途径改性分子筛,交换次数少,样品吸附量有较大的提高,0.1MPa、常温下CaX3-100的氮气吸附量达到0.89mmol/g,Li-X7′的氮气吸附量达到了0.78mmol/g;采用(钾)-铵-锂途径,所用锂的量少,并且锂改性步骤只需进行一次即可达到90%以上的交换度。这为余热富氧工艺新型吸附剂的开发奠定了一定的基础。通过借助ASPEN ADSIM进行动态穿透和两塔富氧模拟试验,可知CaX3-100对氮氧有较好的分离性能,两塔富氧模拟氧气平均浓度达到了91.5%,回收率达到44.3%。