分子篩吸附原理

1、分子篩吸附原理吸附是一種把氣態(tài)和液態(tài)物質(zhì)（吸附質(zhì)）固定在固體表面（吸附劑）上的物理現(xiàn)象，這種固體（吸附劑）具有大量微孔的活性表面，吸附質(zhì)的分子受到吸附劑表面引力的作用，從而固定在上面。引力的大小取決于：吸附劑表面的構(gòu)造（微孔率）；吸附質(zhì)的分壓；溫度。吸附伴隨著放熱，是一種可逆的現(xiàn)象。類似于凝結(jié)：如果增加壓力。吸附能力增加；降低溫度，吸附能力增加。因此，在吸附時(shí)，要使壓力升到最高，溫度降到最低。解吸時(shí)，則要使壓力降到最低，溫度升到最高。帶有吸附床的凈化工藝也叫空氣凈化的“干燥一脫除CO”工藝。為使空氣獲得較低的凈化前溫度，常用制冷機(jī)組或空氣水冷塔對(duì)其進(jìn)行降溫。（圖中的“X10'表示預(yù)冷設(shè)

2、備。）凈化裝置位于空氣壓縮機(jī)、空氣預(yù)冷系統(tǒng)之后，為了保持凈化器工作的連續(xù)性，需要使用兩臺(tái)吸附器。當(dāng)一臺(tái)工作時(shí)（即正在脫除HbOCO）,另一臺(tái)處于再生狀態(tài)。吸附階段由于氧化鋁吸附CO的效果很差，故它主要用于吸附H20,而位于其后的分子篩則處理干燥后含有CQ的空氣。注：分子篩具有很強(qiáng)的吸水性，因此，在吸附和再生期間絕不能讓分子篩與水份接觸而降低其吸附CO的能力。如果有意外情況發(fā)生使水份帶入了分子篩，惟有高溫特殊再生（見10章）才能夠使其恢復(fù)原有的吸附性能。下圖顯示了吸附質(zhì)在臨近穿透的時(shí)刻（在吸附階段結(jié)束），CO與H2O&兩種吸附床層中及給定時(shí)間內(nèi)的含量分布圖。吸附器必須在吸附質(zhì)的前鋒抵達(dá)吸

3、附出口之前進(jìn)行再生（即在穿透之前）。再生階段：再生就是利用壓力和溫度兩方面的因素，將吸附器里的吸附質(zhì)排出去。首先，將吸附器降壓至較低的壓力（大氣壓力）。用加熱的干燥氣體，解吸并帶走所吸附的吸附質(zhì)。然后，用未加熱的干燥氣體，將熱端面推向鋁膠床層，直至其出口，這樣。吸附劑又恢復(fù)到隨之而來(lái)的吸附階段時(shí)的正常溫度。升壓。在有其他中間過(guò)程的大型裝置中，該循環(huán)過(guò)程可能更為復(fù)雜。卜表列出了大型裝置的各個(gè)階段，并附有步進(jìn)條件。吸附器1FORBOTTLE1階段該階段結(jié)束的條件備注1并聯(lián)閥門動(dòng)作完成2空氣切斷閥門動(dòng)作完成3降壓低壓聯(lián)鎖（PSL）的時(shí)間延續(xù)4吹除閥門動(dòng)作完成5加熱時(shí)間延續(xù)電或蒸汽加熱安全的低溫聯(lián)鎖（

4、TSL）6冷卻時(shí)間延續(xù)高溫切斷聯(lián)鎖控制（TSH）7污氮切斷閥門動(dòng)作完成8升壓低壓差聯(lián)鎖（PDSL）的時(shí)間延續(xù)9待用切換周期的時(shí)間延續(xù)各步逐可以由下面的圖示說(shuō)明例如吸附器R01處于再生狀態(tài)吸附器R0或于工作狀態(tài)第一步吸附器R01:處于吸附狀態(tài)吸附器R02:并聯(lián)狀態(tài)閥門動(dòng)作：V1,V3:打開UM-tE-50凝'm用餌管U:sBi第二步吸附器R01:切斷狀態(tài)吸附器R02:吸附狀態(tài)PICL-1FT.CL-SKOI呼常"Z-1F：?l-3澗槐崎x-j0閥門動(dòng)作:春謊整工透cos分企加熱等三5口;關(guān)等第三步吸附器R01:吸附器R02:1401M久閥門動(dòng)作:¥9芨勢(shì)唆春X-i3.

5、：?11VIOPSL2降壓狀態(tài)吸附狀態(tài)素臻X-J-)只出供U -吹除狀態(tài)吸附狀態(tài)第四步吸附器R01:吸附器R02:閥門動(dòng)作：V6:打開第五步R01:閥門動(dòng)作:芨勢(shì)唆春X-13加熱星£50-TWLFDSL1PDSL?r.*加熱狀態(tài)吸附器R02吸附狀態(tài)R01:閥門動(dòng)作:第六步u吸附器R02:FK1-1PICK：F；：1T冷卻*手設(shè)毒X-10第七步吸附器R01:切斷狀態(tài)吸附器R02吸附狀態(tài)閥門動(dòng)作：尸Iu' - 41 ' I11 I11的瀘反;匚.素臻X-J-第八步吸附器R01:升壓狀態(tài)吸附器R02吸附狀態(tài)閥門動(dòng)作：調(diào)節(jié)為了減少熱量損耗和機(jī)械疲勞，最好使吸附器切換的循環(huán)周期

6、盡可能長(zhǎng),而升壓和降壓時(shí)間盡可能短，以減少再生后的等待時(shí)間。注：吸附器升壓、降壓時(shí)間縮短的可能性，應(yīng)使氣流在吸附器內(nèi)的穿行速度不超出允許范圍，以減少機(jī)械損耗。調(diào)節(jié)再生氣的流量是為了能在要求的時(shí)間內(nèi)完成吸附劑的再生。調(diào)整安全的加熱溫度。調(diào)節(jié)加熱的時(shí)間，以便使吸附器出口氣流溫度實(shí)際超過(guò)要求的溫度（峰值t2,t3,t4,）。調(diào)節(jié)PDS和PS侄ij20kPa。在再生期間，再生氣流在吸附器進(jìn)、出口處的溫度分布，見于下圖：從吸附器入口曲線，可以識(shí)別出加熱階段和冷卻階段。溫度曲線中的衰減部份是由于再生吸附器上游的金屬余熱而形成的（管道，無(wú)旁通的加熱器）。吸附器出口的溫度曲線，依次對(duì)應(yīng)著各個(gè)再生步驟（在該再生

7、過(guò)程中CO的解吸不重要，固不考慮）。當(dāng)時(shí)間達(dá)到t1時(shí)，吸附器的熱端面的前鋒還未抵達(dá)水份飽和的吸附區(qū)域，水的解吸是在冷狀態(tài)下進(jìn)行。在時(shí)間處于t1和t2之間時(shí)，熱端面的前鋒已經(jīng)抵達(dá)水份飽和的吸附域，水份的解吸現(xiàn)在已是在熱狀態(tài)下進(jìn)行了，并且解吸加劇。從再生開始起，吸附器出口的氣流中，水份就是飽和的當(dāng)?shù)竭_(dá)t2時(shí)，水份已被完全解吸，導(dǎo)入吸附器的過(guò)剩熱量以“熱峰”的形式呈現(xiàn)出來(lái)（t2,t3,t4）。到t3時(shí)刻，冷卻開始，進(jìn)入吸附器的冷端面前鋒隨即在出口呈現(xiàn)出來(lái)。出吸附器的氣流溫度以類似于吸附器冷卻時(shí)的入口溫度的規(guī)律遞減。并趨近于冷卻溫度Tref,當(dāng)其與Tref的溫差達(dá)到時(shí)，再生便告完成。虛線示意的是使用完全干燥的吸附劑時(shí)吸附器出口的溫度曲線?！暗湫汀惫收祥y門故障（堵塞，泄漏等）；升壓和降壓期間，由于壓力調(diào)節(jié)開關(guān)動(dòng)作失常導(dǎo)致循環(huán)中止；蒸汽加熱器泄漏，導(dǎo)致再生氣流含濕（由水份分析控制