變壓吸附基礎(chǔ)理論

1、變壓吸附基礎(chǔ)理論第一節(jié)吸附式氣體分離技術(shù)一、吸附劑和吸附質(zhì)由于物質(zhì)分子之間的引力，當(dāng)兩種物質(zhì)的分子接觸時(shí)，他們就會(huì)彼此吸引附著。發(fā)生吸附現(xiàn)象時(shí)，一樣稱(chēng)密度較大的固體物質(zhì)為吸附劑，密度較小的氣體物質(zhì)為吸附質(zhì)。二、吸附式氣體分離吸附類(lèi)型吸附現(xiàn)象依照其發(fā)生的性質(zhì)可分為四大類(lèi)：化學(xué)吸附、活性吸附、毛細(xì)管凝縮和物理吸附。吸附式氣體分離進(jìn)程主若是物理吸附進(jìn)程。物理吸附產(chǎn)生的理論依據(jù)是分子之間的范德華力和電磁力。物理吸附具有如下特點(diǎn)：吸附進(jìn)程進(jìn)行專(zhuān)門(mén)快吸附進(jìn)程沒(méi)有化學(xué)反映進(jìn)程可逆三、吸附劑衡量吸附容量是衡量吸附劑能吸附吸附質(zhì)多少的氣宇。不同的吸附質(zhì)有著不同的表面特點(diǎn)。關(guān)于某一種吸附劑而言，不同的表面特點(diǎn)就帶

2、來(lái)了不同的吸附能力，也就有不同的容量。這是變壓吸附能夠?qū)⒒旌蠚怏w分離開(kāi)的要緊緣故。常見(jiàn)氣體在相同分壓和溫度一樣的吸附容量排列順序由小到大為：H2ArC2N2COCHICC2H2O四、吸附劑性能理論和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明；對(duì)同一吸附劑和吸附質(zhì)來(lái)講有：(1)吸附劑在吸附質(zhì)壓力較高時(shí)，吸附容量大，反之在吸附質(zhì)壓力較低時(shí)，吸附容量較小。(2)吸附劑在吸附質(zhì)溫度較低時(shí)，吸附容量大，反之在吸附質(zhì)溫度較高時(shí)，吸附容量較小。變壓吸附(PSA、變溫吸附(TSA和變壓/變溫(PSA/TSA吸附氣體純化技術(shù)確實(shí)是成立在吸附劑對(duì)不同吸附質(zhì)，和在不同壓力和溫度條件下，吸附容量不同的理論和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的新型有效技術(shù)。五、

3、有效的吸附純化技術(shù)在實(shí)際的吸附進(jìn)程中，吸附器內(nèi)部的氣體散布如以下圖所示:吸附器內(nèi)氣體分布圖在實(shí)際生產(chǎn)中，咱們不能讓吸附前沿沖破吸附床頂，如此傳質(zhì)區(qū)、未吸附區(qū)大量的有效氣就不能進(jìn)入產(chǎn)品管道。若是把這些氣體隨解吸氣排掉，就造成了浪費(fèi)，嚴(yán)峻阻礙氣體的收率。收率是指產(chǎn)品氣占原料氣中產(chǎn)品組分的比率。實(shí)際應(yīng)用中還開(kāi)發(fā)了許多有效技術(shù)。(1)多吸附器交替操作。吸附和解吸是一對(duì)矛盾，它們是不能同時(shí)在一個(gè)吸附床層同時(shí)進(jìn)行，因此一個(gè)吸附床是不能持續(xù)生產(chǎn)的。實(shí)際的操作中一樣都由兩個(gè)以上的吸附器來(lái)一起完成持續(xù)生產(chǎn)的目的。(2)均壓技術(shù)。吸附器的吸附和解吸在兩個(gè)壓力條件下進(jìn)行的，完成吸附的吸附器要降壓解吸，解吸完畢的吸附

4、器要升壓預(yù)備。均壓確實(shí)是解決那個(gè)問(wèn)題的有效技術(shù)，它一方面利用了吸附器內(nèi)剩余的高純氣體，另一方面降低了吸附器壓力轉(zhuǎn)變的幅度。減少了原料的浪費(fèi)也減緩了吸附器的金屬疲勞速度。另外，均壓還限制了氣流的速度，減少了氣流對(duì)吸附劑的沖洗，延長(zhǎng)了吸附劑的利用壽命。(3)氣流分派技術(shù)。均勻地分派氣流，發(fā)揮每一個(gè)可能利用吸附空間的作用，是提高生產(chǎn)效率的有效方法。置換技術(shù)。解吸后的吸附器空間仍然充滿(mǎn)釋放出來(lái)的氣體，利用正在降壓的吸附器內(nèi)較純凈的氣體對(duì)吸附器進(jìn)行置換不僅可減少浪費(fèi)，而且是很必要的。(5)沖洗技術(shù)。用純凈氣體沖洗吸附劑，也是提高解吸質(zhì)量的的手腕之一。事實(shí)上置換的同時(shí)，沖洗也就產(chǎn)生了。(6)真空解吸技術(shù)。

5、將需要解吸的吸附器進(jìn)行抽真空，可使吸附劑的解吸加倍完全，節(jié)省沖洗用氣。具缺點(diǎn)是要投資真空設(shè)備而且對(duì)設(shè)備的密封要求加倍嚴(yán)格。(7)緊密吸附劑裝填技術(shù)。從吸附原理可知：吸附分離的有效空間是吸附劑所占空間，緊密裝填技術(shù)不僅能夠最大有效利用吸附器內(nèi)空間，還能夠減少吸附劑問(wèn)的摩擦損耗第二節(jié)吸附劑、等溫吸附線(xiàn)等溫吸附線(xiàn)是經(jīng)常使用于吸附劑分析選用的數(shù)據(jù)曲線(xiàn)，它是通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試取得的從圖中能夠看出:(1)吸附劑對(duì)不同吸附質(zhì)有不同的吸附容量。真空解吸有專(zhuān)門(mén)好的解吸成效。(3)吸附壓力并非越高越好。吸附容量Nl/g1*1/"*_二一_一_J-1_CON202ArH2CH4氣體分壓(MPaA)典型的等溫吸附

6、線(xiàn)示意圖吸附劑的化學(xué)組成要緊依照物質(zhì)的吸附能力的強(qiáng)弱和該物質(zhì)的可加工度來(lái)確信。二、吸附劑應(yīng)具有的條件它具有如下物理?xiàng)l件：(1)具有必然強(qiáng)度的吸附力。既能吸附吸附質(zhì)，也能脫附吸附質(zhì)(2)具有足夠大的比表面積。吸附進(jìn)程發(fā)生在物質(zhì)的表面，比表面積越大，空間利用率越高，氣體純化功能越好，因此吸附劑必需加工成多微孔結(jié)構(gòu)。(3)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。吸附劑要經(jīng)受壯大的氣流沖洗，機(jī)械強(qiáng)度是保證其利用壽命的基礎(chǔ)條件。三、吸附劑的要緊參數(shù)描述吸附劑性能的要緊參數(shù)有：(1)吸附容量。在必然氣體分壓和溫度的條件下，單位質(zhì)量吸附劑吸附該氣體的數(shù)量，用單位l/g描述。(2)孔徑散布。吸附劑微孔結(jié)構(gòu)物理參數(shù)，用孔徑散布曲線(xiàn)描述。(3)比表面積。單位質(zhì)量吸附劑的表面積總和，用單位m2/g描述。四、經(jīng)常使用吸附劑類(lèi)型氣體分離常見(jiàn)的吸附劑有：活性氧化鋁，要緊用于氣體的脫水干燥。硅膠，弱吸附劑，要緊用于脫除強(qiáng)吸附物質(zhì)。活性碳，中吸附劑，要緊用于脫除中強(qiáng)吸附物質(zhì)。分子篩，強(qiáng)吸附劑，要緊用于脫除弱