随着氧气市场需求逐渐增长和工业制氧规模不断扩大,径向流吸附器因能耗低、占地面积小和易于扩大生产规模等优势得到了广泛应用。本文建立了真空变压吸附制氧径向流吸附器数学模型,模拟分析了径向流吸附器的动态流动特性,探讨了不同工艺参数和结构参数对径向流吸附器流场分布和制氧性能的影响。真空变压吸附是一个复杂的动态过程,吸附器内同时存在流动、传质和传热等过程,通过实验方法研究存在一定的局限性。本文采用数值模拟方法,在FLUENT内置多孔介质模型中载入用户自定义函数UDF,模拟吸附剂床层中的气体流动与吸附传质过程,建立了真空变压吸附制氧径向流吸附器数学模型。利用建立的数学模型模拟分析了真空变压吸附制氧循环过程,在动态模拟结果中可以看到,中心流道空间体积过大会造成吸附剂床层反吹不彻底,影响下一次制氧循环;外流道空间体积过大会滞留部分脱附的氮气,造成吸附剂利用率和整体制氧效率降低,因此径向流吸附器的设计需要综合考虑中心流道与外流道的影响。模拟研究了工艺参数和结构参数对径向流吸附器流场分布和制氧性能的影响。结果表明,使用小颗粒吸附剂能够改善床层流体分布状况,提高氧气浓度和回收率;增大中心流道与外流道截面积比有利于改善床层流体均布效果;内分布筒或外分布筒开孔率减小均有利于吸附剂床层气体均布,且内分布筒的影响相比于外分布筒更为显著;吸附所得氧气浓度随吸附时间的增加先上升后下降;延长反吹时间能够进一步降低吸附剂床层氮气吸附量,但对床层轴向上端影响有限;增大反吹率有利于改善床层反吹效果,提高下一次制氧循环氧气浓度,但氧气回收率随之下降。