分子筛纯化系统是空分设备中空气净化的关键设备，控制着空分设备能否长期安全运行。空分设备中，分子筛纯化系统在空气预冷系统之后。空气被压缩机压缩进入空冷系统冷却后，进入纯化系统，这时空气中仍然存在少量的水分、二氧化碳、乙炔和其它碳氢化合物等，如果空气不经纯化处理，将对之后空气进入的低温换热器、透平膨胀机或精馏塔等设备造成危害。因此分子筛纯化系统的作用就是清除空中所含的水分、乙炔、二氧化碳、烯烃等杂质，从而保证空分设备系统长期安全的运行工作。

分子筛纯化系统完成吸附杂质、净化空气是通过吸附剂来实现的。在分子筛吸附器内的吸附床上充填的吸附剂主要为沸石分子筛和活性氧化铝，其中活性氧化铝主要是吸收水分，分子筛吸附二氧化碳和乙炔等烃类杂质。在相对湿度100%(即饱和) 的空气中，活性氧化铝的吸湿性能更优于分子筛。在纯化器的吸附床下层用活性氧化铝吸附饱和空气中的水分后，待水气的浓度在氧化铝处降低后，再利用上层的分子筛进行深度吸附。分子筛吸附器净化程度可达出口空气露点及二氧化碳含量的工程指标。目前，也有在活性氧化铝的下层铺垫惰性氧化铝，由于惰性氧化铝耐高温高压、化学性能稳定、耐腐蚀等优点，作为支撑和保护强度不高的活性氧化铝及分子筛，增加气体的分布点。

分子筛吸附器内待净化的气体通常在较低的温度（5～30℃左右）进入。分子筛对水分、乙炔和二氧化碳等极性或不饱和分子有很强的亲和力，其吸附性能顺序是：水分>乙炔>二氧化碳。而出吸附剂床层的空气中的杂质顺序为：甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)>乙烯(C2H4)、丙烷(C3H8)、二氧化碳>乙炔(C2H2)>丙烯(C3H6) >丁烷(C4H10) >丁烯(C4H8)。由于分子筛吸附器在工作周期内必须在出口空气中控制二氧化碳的指标，即切换，表明纯化器出口几乎不会存在乙炔、丙烯、丁烷和丁烯。分子筛对氨、硫化氢等极性分子具有较强的亲和力。分子筛在吸水的同时，也可吸附这些分子。一般吸附较强的杂质有氨、硫化氢、二氧化硫和二氧化碳等。其吸附的强弱顺序为：水>氨>硫化氢>二氧化硫>二氧化碳。

空气中对分子筛有害的杂质有：二氧化硫、氧化氮（NO、NO2）、氯化氢、氯、硫化氢和氨等。在上述有害杂质中，氯化氢、氨最易被水洗涤，其次二氧化硫、三氧化硫和二氧化氮也能被水洗涤。但空气中所有在水中的溶解度比二氧化硫低的杂质，都不能被洗涤，如硫化氢、氯、二氧化碳、一氧化碳、一氧化氮和碳氢化合物等，但能够被分子筛吸附。空气中杂质诸如二氧化硫、氯化氢、氯和一氧化氮被分子筛吸附的同时会同吸附的水分子发生反应生成酸性物质，进而与分子筛发生反应，从而降低分子筛的吸附效率。

在分子筛纯化器的设计中，除选用性能好的吸附剂外，吸附剂的再生也是相当重要的。分子筛再生温度通常在200℃到300℃，也有应用更低的再生温度，好处是能耗的节省，但再生温度低可能导致再生不完全，吸附容量下降。

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