吸附脫水分子篩再生

用于低碳混合醇吸附脫水的分子篩再生1引言近年來，C1化學發(fā)展很快，以合成氣合成1引言的化工利用潛力很大，其中最具有吸引力的是將其分離成低碳單一醇(甲源、乙醇、異丙醇和異丁醇等)?？紤]到低碳醇與水會形成共沸點，因此在低碳醇分離之前需進行脫水°混合醇脫水方法主要有萃取精惘法、分子篩吸附法和膜分離法三種。膜分離法目前還不成熟:與萃取精餡法相比，分子篩吸附法更優(yōu)越一些，特別是對低含水量的混合醇脫水。據(jù)報道，1992年在巴西圣保羅州建立了一套年產(chǎn)26.5萬噸乙醇(粗醵含水約5%)的分子篩脫水裝置?粗醇(含水約5%—8%wt)經(jīng)分子篩吸附脫水后，就可采用精懦法制取高純低碳單一醇。基于3A分子篩具有吸水量大、吸水速率快、對甲醇等吸附量小的特點，用它作為低碳醇脫水的吸附劑是非常合適的。分子篩在吸水達到動態(tài)地和后需要進行再生，以保證它能循環(huán)使用°低碳混合醇分子篩脫水工藝的能耗主要集中在吸附床的再生階段，同時伴隨有分子篩吸水量的劣化現(xiàn)象，因此有必要對分子篩的再生進行研究。2理論基礎(chǔ)分子篩的苒生包括濕潤醇蒸發(fā)、吸附床再生和吸附床冷卻三個階段.睡潤醇蒸發(fā)系利用蒸汽將吸附床加熱至濕潤醇的沸點溫度，以蒸出和回收殘存在吸附床中的濕潤醇。吸附床的再生一般采用熱空氣沖洗和加熱吸附床，從而使分子篩中吸附的水解吸。吸附床經(jīng)再生階段的升溫后，需進行冷卻,整個再生階段的能耗包括兩部分，即蒸發(fā)能耗和再生能耗。2.1蒸發(fā)能耗的計算Qv={(WsCpg+WmsCpms)(Tv^Tq)+WmsQs1X[Cpm(Tv—I\i)(1)式中可為蒸汽的熱利用率.由式(1)可計算蒸發(fā)階段所需的蒸汽量：WHjO=Qv/^HjO(2)2<2再生能耗的計算在吸附床再生階段，床層的初始溫度為Tv.設(shè)床層進口空氣溫度Tin及出口溫度Tg隨時閭變化，則床層再生所需的最低熱量為Qr■((WsCps+WMSCPMS)(Tr一Tv)EJr+AphJt)[T(t)—T肩dt}/G』(3)熱空氣進入吸附床后被床層利用的熱量為Qair=命[TiJt)—Tg(t)]dt/G"J0=Vlirf>4irCPairJ^[Tir,(t)—TQUl(t)Jdt/Gal⑷在空氣再生過程中，吸附床出口空氣的溫度Tm隨時間不斷上升，這部分余熱未被床層所吸收，因此定義熱空氣用于床層再生的熱利用率為Qiir%「=瓦VmPmCpmCT；n(t)~Toul(t)3dt/Gd=(5)V必rPairCmJ[以(t)一To]dt/G*iJQ整理后，得PEETout(t)一TjdtTOC\o"1-5"\h\z如=1—巖——⑹j—Tc]dt其中Qm為生產(chǎn)單位重量產(chǎn)品所需的再生能耗?耳采用式(7)計算，\o"CurrentDocument"匕=半號⑺整理后，得Q(0—吼打隊打以血[—T{|Jdt/Gsl(8)J0由式(8)亦可計算再生所需的空氣量VBifa3實驗內(nèi)容3U實驗裝置圖1示出了低碳混合醇吸附脫水和床層再生實^裝置示意圖。吸附床為04S5X8OO的白鐵管，外套電加熱圈(0—3kW),內(nèi)裝吸附劑。吸附床兩端設(shè)有溫度計插管，用于檢測再生過程中吸附床進出口溫度的變化。

圖1吸附床吸附與再生實驗裝置示意圖1圖1吸附床吸附與再生實驗裝置示意圖1一空壓機2一空氣頊干炭麻3—轉(zhuǎn)子煩量計4一電加烘器5—溫度控制器F—吸附床7—冷凝管&一怛淀泵9一料液貯瓶10—愿壓閥11、以一水分析用電加熱圈加熱吸附床，出口的醇蒸氣經(jīng)冷凝管冷凝，收集在量筒中，隨時取樣分析。記錄床層出口端溫度、流出液體積和蒸出液含水量，以碰定醇的回收量和合適的蒸發(fā)溫度.3.3空氣再生實驗在濕潤瓣蒸發(fā)回收過程中，C4以下的醇太部分已揮發(fā)，吸附麻中殘留的醇含量很傳，采用熱空氣再生不會產(chǎn)生安全問題，再生氣流方向與料液吸附方防相反，自上而下地流經(jīng)吸附床，記錄床層進出口溫度隨時間的變化、空氣流量和再生時間等°經(jīng)熱空氣再生后的吸附床，其動態(tài)吸附特性及其變化通過穿透曲線的測定來確定。4實驗結(jié)果及其討論扈1濕潤瓣的蒸發(fā)回收經(jīng)測定，殘留在分子篩表而的濕潤醉平均為?！?5ml/g,這部分醉需加以回收，根據(jù)實驗觀察，蒸發(fā)溫度隨蒸發(fā)液拂點的不同階梯上升，在$8。以下，蒸出液中甲醇含量很高，待溫度升扃至85C以上后，蒸發(fā)液中水含量急劇上升，此時蒸發(fā)液體積約為37ml/幻平均含水量約10%,稍高于料液含水星，經(jīng)蒸發(fā)回收后，產(chǎn)品的回收率由85%提高到95%以上，4M再生對吸附床吸附能力的影響櫻2示出了空氣再生后混合瞬脫水的穿透曲線的變化情況‘由圖Z可見，經(jīng)第一次和第二次再生后，吸附床的吸附能力下降較大，此后,經(jīng)過多次再生，床層吸附能力下降趨緩■總之，再生對吸附床的吸附能力有一定的影響，但隨著再生次數(shù)的增加，吸附床吸水能力下降趨緩，這與有關(guān)資料表明的情況是一致的,另外，再生溫度對吸附床吸附能力的抵響較大。再生溫度偏低時,再生不完全，會使吸附能力下降較大。120圖2空氣再生后混合停脫水的透過曲線及其變化106080W0產(chǎn)品流出時間（Ein>120圖2空氣再生后混合停脫水的透過曲線及其變化106080W0產(chǎn)品流出時間（Ein>心。18+iNo!9*No22州?3Ncj24心？5門.€空氣再生是將熱空氣從吸附床頂端以與吸附方向相反的方向向下對床層進行吹掃再生.考慮到空氣熱容很小，熱傳遞較差，能耗可能較大，基于節(jié)能的目的*我們對真空再生也進行了實驗.結(jié)果列于表L由表1可見，抽真空也能達到使吸附床校好再生的目的，但在工業(yè)裝置上操作比較困難。再生的平均溫度一般以22OC較合適■4*4蒸發(fā)與再生能耗的估算為了便于計算，表2列出了有關(guān)物性數(shù)據(jù).能耗計算以生產(chǎn)玫寫低碳醇產(chǎn)品為基準，設(shè)蒸發(fā)過程的熱利用率。為也％,則蒸發(fā)能耗可■由式（1）估算：Qv=125kcal/kg產(chǎn)品=523.35kJ/kg產(chǎn)品蒸汽消耗量可由式（2）估算：用于依碳混合醇吸附脫水的分子篩再生表1再生條件對吸附性能的彰響祿號再生次數(shù)料轅產(chǎn)品分子篩吸水量!再生條件流景ml/minis'水雖Vol%產(chǎn)量ml舍水量Vol%飽和g/g動態(tài)￡Zg溫度C方式舟底__18025.555.3617540.0910.1530.121—19125,215+96154541030+技3d.117摩92S5空氣21328.90&4314640.0930.1520.1202&22[}2空氣23831.465+5415380-0810+1490.11227E212空氣251030-375.誠17350,0690-1440.113230290真空261135205.231&270.086化1120^02170250真空表2與能托計算有關(guān)的物獨參數(shù)物性數(shù)攤韌性數(shù)據(jù)CpMS0.23kt：^1/kg*"C540kcal/kgCps（h12kc<i]/kg-CTo〔平均JWUCpu（呼均）（hGSTkuM/kg*X?Tv85Cpiir（平均）。.24kuil/kg*CTr（平均）22（jLGj（平均）L36kgWM50.77kgqj0-40l:g/kgWs2,9kgqn2o0-13kg/kg1+29kg/m3Qe23L6kcal/kg否兀W汽=M5/54U=Q.23kg/kg產(chǎn)品對于吸附床再生能耗的估算，工程上可進行簡化處理，設(shè)床層對環(huán)境的散熱率為20%,則床層再生所需的最小能耗由式（3）計算可得QR=116kcal/kg產(chǎn)品=485.58kJ/kg產(chǎn)品實驗表明，熱空氣用于床層再生的熱利用率喝約為70%,則由式（5）可估算再生所需要的能耗，Qt<i=116/C^70=166kcal/kg產(chǎn)品=695kJ/kg產(chǎn)品由式（8）可估算再生所需的空氣量：Vm=2?23n?/kg產(chǎn)品工業(yè)上，吸附床再生一次的時間約3—54則單位口寸間生產(chǎn)1kg產(chǎn)品所需的空氣量為=2,23/4=0.56m，空氣/h*kg產(chǎn)品5結(jié)論Q）通過濕潤醇的蒸發(fā)，產(chǎn)品的回喉率可由85%提高到95%以上，蒸發(fā)溫度控制在85C以下比較合適，（2）再生可采用空氣再生法，方法簡單，易于操作于在再生前已進行了濕潤醇蒸發(fā)，因此空氣再生不存在安全問題，床層經(jīng)空氣再生后，其吸水量有一定程度的下降，符號說明Cr—熱容,kcaJAg+C（-4.1868kJ/kg，K）G.l吸附床一次操作所能取得的產(chǎn)品重量，瞼皈一混合醇在分子筋上的濕潤量，kgB$L/k^分球qi!2o—水的吸附量，kg水/kg分子篩Q—氣化潛熱，kca1/kg（=k1868kJ/kg）Q一生產(chǎn)單位產(chǎn)品的能耗或電耗,kcai/kg產(chǎn)品（..=4.186SkJ/kg產(chǎn)品）T—溫度，CW—S量「k官吼廣、空氣岳m(xù)3g—塑氣密度吸附床散熱系數(shù)，kca]/m2-X?（=4*L868kJ/m;?K）t一時間，sA—吸附慶的外表面積，m』°—能量利用率下標V—蒸發(fā)R—再生air一空氣MS,S一分子篩,吸附床外殼4一低碳混合醇參考文獻1劉颯，汪賢來.化肥工業(yè)，1996,23（1）38—282魏雙財.天您氣化工」99。門53）浦￡~5&CheraEngt1993aOO（lO）:155葉振華.吸著分離過程基礎(chǔ)，北京:化學工業(yè)出版社，19B8.譚束恩■麥本熙.丁惠華.化T原理（上冊L北一京，化學T業(yè)出扳社，場氾262（X12年第1期（總第109期）Nsl2002262（X12年第1期（總第109期）Nsl2002Tol.109徑也不過十兒個妃因此處于晶穴或孔道中的水分子受到各方面孔壁場的作用力（色散力），產(chǎn)生超孔效應孔壁場迭加，使得這種微孔物質(zhì)的吸附力特別強烈口因為色敝力會隨距離的增加而成指數(shù)地迅猛減少，所以孔徑比分子篩大得多的硅膠、氧化鋁的吸附作用急劇降低口32靜電力分予篩與活性炭等吸附劑不同的另外-個原因是，活性炭等的吸附力完全是色散力（孔壁場的作用力），而分子篩不但色散力很大，而且還有較大的靜電力口這時因為分子篩孔穴中含有陽離子；其次分子茹的骨架氧含有負電荷，這樣在陽離子周圍便形成強大的電場“由此可知，色散力與靜電力的疊加造成分-戶篩的吸附力特別強大，以致對低分壓或低濃度、高溫和高速的極性流體仍有較強的吸附作用。正是由于靜電力的關(guān)系，對極性、不飽和及易極化分孑具有優(yōu)先的選擇吸附作用口分子篩與吸附質(zhì)分子相互作用的大小可用吸附熱表示.吸附熱的大小可由堡熱器和氣相色譜等方法來測量，也可由吸附平.衡等溫線，根據(jù)克勞修斯-克拉佩龍方程來計算:d（lnp）/d（izr）M-（AH/R）:H中：p——分走；T--一絕對溫度；R——氣體常數(shù);△H—吸附熱.用mp對1/T作圖，可求得吸附熱。因吸附r寸吸熱，故為負值。吸附熱的大小與分子篩的結(jié)構(gòu)、陽離子類型及吸附質(zhì)分子的性質(zhì)密切相關(guān)尋4分子篩法生產(chǎn)無水酒精的流程4.]兩塔基饞加分子篩生.產(chǎn)無水漕耕流程（圖5）該流程在傳統(tǒng)的兩塔流程后,連接兩個并聯(lián)的分子篩填料柱（吸附床），根據(jù)填料的吸附飽和程度定時切換,實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)『以酒樣為原料生產(chǎn)無水酒捋在蒸儲塔回收（圖6）本流程的特點是將還原分子篩填料柱排出的低濃度酒精，再回到塔中濃縮成95%的酒精，再進入系統(tǒng)專用塔回收流程（圖7）本流程的特點是將還原分子篩填料柱排出的低濃度酒精，送到專用塔（在圖外）去濃縮口先濃縮成95%（v/v）的酒精，再進入系統(tǒng)"5分子篩的還原次數(shù)與吸附能力圖6以酒精為原料生產(chǎn)無水酒耕在纂慵塔團棧I一產(chǎn)品冷卻器牛氣提喏f—精塔熱器；—分子舞填料柱；6一換熱器；7—循環(huán)皤國-■冷凝器；9—循環(huán)余310-冷卻鮮；】1一真空泵。圖？專用塔回收流程1一產(chǎn)品冷卻器；2—蒸發(fā)器；3—分子弗填料柱才4?一冷凝器；5—循環(huán)罐;6—循環(huán)泵；7—冷卻器；8—真空泵【I冷卻器；1G-成品^;H—產(chǎn)品泵”在嚴格的再生條件下，經(jīng)2000次再生危，分子篩吸附容量僅下降30%左右?但是在前200次再生循環(huán)過程中，下降比較大，見圖8o圖8分于冊的還原次數(shù)與吸附能力?由于分子篩可以反復再生，因此設(shè)備費用較低'氣參考文獻：L11上海試劑五廠.分子佛制備與應用[ML上海：上海人民出版杜,1976-12）無錫輕工業(yè)學院.發(fā)酵工程與設(shè)備[M].北京;輕工業(yè)出版社，1988.L3J奧地利奧高布殊公司來華交流賢料[C].2001.分子篩附塔的設(shè)計介翔了常壓與（ft壓空氣中同肘暇附水分和二氧化囊的麝附塔的畿祖便用4、5A,13X型分子鑿賓馳的貂果,以13X分子髓的性能最佳，文中舉出了實際畿II■范例。緒言,在以空氣分離法制取^氧和^氮過程中，原料空氣內(nèi)含有的二$化碳和水分，是倆神對裝置的性能和正常運極其有害的雜通常為脫除這些雜^而采取的方法如下：（1）二氧化碳：主要是把從空氣壓^機中段引出的1。大氣壓左右的高壓空氣通入苛性鈉洗源塔中,將二氧化碳吸收分離。不過在這種情況下，由于通過苛性鈉洗源塔的高IE空氣成為一種霧沫狀態(tài)，夾雜著苛性制和水分返回空氣壓編機，從而使空氣壓編機內(nèi)部的潤滑油遭堿，侵觸，減弱了IH滑性能，造成了易于碳化的危害，因此對潤滑油的選擇帶來了極大的困難。此外，由于壓藉機產(chǎn)生故障'對正常運II和保養(yǎng)造成麻煩，也降低了生產(chǎn)效率“（2）水分：主要是使由壓編機最末段出來的接近于100大氣壓的高壓空氣流過垣有氧化鋁膠或硅膠等的高壓干燥器進行脫水的。由上可知，為了脫除這些雜覽在苛性鈉洗源塔和硅膠干燥器上消耗的云備費和動力費很高，很不經(jīng)濟。但是，如果采用分子筋吸附塔，由于二氧化碳和水分可同時被吸附而分宿匚l?,就沒有以上的缺點，既筒便又睡濟。為了提供分子筋吸附塔的參考，作者在此介藉美國林IS公司（LindeAirProductsCo3用分子筋對高壓空氣中二氧化碳和水分進行同時吸附的部分實結(jié)果，井應用這些數(shù)據(jù)工業(yè)上使用的分子筋吸附塔@】.美國林德公司對高壓空氣

中二氧化碳和水分進行同時吸附的實^與^算1）高壓吸附實驗裝?（2,000磅/時七襄壓）式高聊節(jié)器.高莊空氣福J**鑫壓空氣謁度（的?2賣2）與CO2辱村分料倪翔建S1寓座空％中二掣化糠與水分同時眼附的賣賽裳?（2,000磅/財七（袤）〕*B5&B系Black,Si^alUandBryson的糧寫一葬者隹圖1為美國林德公司對高壓空氣中二氧化碳與水分進行同時吸附的實S*（裝置路圖，實驗裝n的說明高壓吸附實^是在兩根（如圖1所示，1根長度為4奧，另一根為8叭）直徑為L5Rf的飆管內(nèi)進行的.蟲3,000磅/rhT（表）高壓系統(tǒng)出來的空氣壓力以Hoke調(diào)節(jié)器降至2,000磅/時■§（表"塔的出口是在OxweldR-65節(jié)器的上游佩，自R-65^節(jié)器至拌30^孔流量^之冏的空氣流速對下游壓力起著調(diào)節(jié)控制作用。在耦節(jié)器之后和^孔流景^之前，^樣氣體以2升/分的比例不斷地送向DavisKI錄式CO,分析儀。用這種分析儀來控制空氣的度。在實^系統(tǒng)的高壓仰L即由Hoke^節(jié)器至R-65^節(jié)器的一段^路，用裝在的套管中的3,100磅/時1氣表）BlackySivalls和Bryson爆破膜保護。在實^系統(tǒng)的低壓倒，即由R-65^節(jié)器至孔流量tf的一段經(jīng)路，用250磅耐（表）的安全RS保護令再生用氮氣由7,590^5的可動型串級式蒸發(fā)裝置導入，并睡RT5^節(jié)器將壓力自2,000磅/時，（表）降至常壓，然后流過L的仟瓦管式爐.（其半數(shù)^圈為斷^通電）中直徑2時\長2唳的管子來進行加熱口用于以上實^的分子筋共有4A.5A及13X型等3種，對其不同鮑成的影響也進行了考察◎此外，對它仍的形狀，如粒狀（14?30目）及伯"圓柱體和大小的影響也進行了大量實舅L由所得實^結(jié)果SE明，結(jié)晶性段高的大小為％/[B柱體的MX型分子皓對同時吸附二氧化磔和水分顯示出極其優(yōu)異的吸附性能。表1為其實結(jié)果口2）吸附塔出口空氣中二氧化碳寫水分濃度的計SS為了求算分子筋吸附塔出口高壓空氣中二氧化碳和水分的濃度，作者在下面選定表1實■-r■■-■-寸JiIPH4-J—II1■<_yiz■>果中的版4為例進行^算。（1）出口高壓空氣中的二氧化碳濃度先求在94分疆內(nèi)處理了的空氣量：業(yè)誓薩時x9粉=61,0米aoOzr換算成0P、1大氣壓時：球米米，處理空氣中所含的二氧化碳量：5們6米"X（331X10^）=0.0188^=18.8升換算成量時；也8升X/|*=3&9克（1）被分子筋所吸附的二氧化碳量：1,747.1克x0.033=347克（2）未被吸附的二氧化碳量應等于（1）-（2）袤1實驗條件與結(jié)果璃目JMe1[JM?2.1N?3N?4!分子漏型號A15A13X13X分子筋大小，時1/1G1/ie1/條吸附塔內(nèi)徑，厘米3,813.8<3,83,8吸咐用高度，米2*252.252.252.25會子筋塌充重量，克2,0371,756.7■*b747.L空氣壓力⑴，公斤/匣米』'141141141193件空氣流景⑴，來“小時27-327.328.338.9吸附塔內(nèi)睡速度,通米/孫4.94.95.195.19空氣接觸時fifl,莎50504848吸附時IW,分110110頌94±i到達吸附J】公斤阪附制精制的空氣量叫，米叩公斤25.224.550.734.5V5睇效點時j二氟化碟囁附蚩，重量％1.31.63.32.1'水分吸附最重量％-0.20.30.2果（吸附時分400222280147到達平衡時｝二氧化稷吸附盤’重重％K82.44*02,7（水分吸附量何，重量％—0.30,50,3注，⑴系表壓；部）為挨算成21.rc,1大氣壓狀態(tài)下的數(shù)值；3,?水分吸附景段少的理由，是因為入口空氣中所含水分量本來就不多的朦故，所以此值并不等于巳達臨界點P幾點^明，①在實驗過程中高壓空氣的溫度范國為網(wǎng)~25。岳②空氣中所含二氧化碳量的實m^331ppmfl③入口高壓空氣的籬點是-44.5°CO④在高壓下，部分空氣也將為分亍IS所股附，吸附童的推測值是0.5（重做%）0(SM2x1()7)米a56.6婀=1.5HT?A(SM2x1()7)米a56.6婀=1.5HT?因此在經(jīng)過精制的空氣中所含的二氧化碳濃度為：—1,8ppm（2）出口高壓空氣中的水分濃度因高壓空氣的露點為-4L5P時相當于含有水分量為0.081克/米匕故在被處理空氣中所含的總水分量為：56M米8x0.061克/米，=3.5克（3）被分子筋吸附的水分量是：1,747.1x0,002=3,5克（4）未被吸附的水分量應等于（3）-（4）二3.5克-3*5克=0克也就是^出口空氣中的水分濃度是零。應當匏明的是實^森差及其他原因可能^實籟數(shù)據(jù)帶來一定出入，但由的算船果已足以SE明，分子筋對逋稱露點低于-73P的空氣確有干燥能力，茱用分子箭對高壓空氣中

的二氧化碳及水分進行同時吸附的部分實^結(jié)果下面是美國林德公司對高壓阪附實腆桔果的歸祝（1）高壓吸附實是將室溫（20?2安C）和一百幾十個大氣壓的高壓空氣分別通入兩根〔注〕（一根的長度是4另一根8吸）由直徑為L5時的厚壁（doublmextraheavy）飆管構(gòu)成的吸附塔內(nèi)進行的。實^?E明，吸附層的高度必硝在8叭以上口（2）隨著壓力的增高，分子筋對空氣中二氧化碳的吸附能力將段由靜態(tài)吸附等溫^圖琪測的為低。（3）花實^所用的分子筋中，對同時吸附二氧化碳與水分米13X型分予菖布鞍各種A〔洼1上述由兩種長度不同的吸附塔所得的實金由高壓吸附實取得的用于畿^高壓空氣赭果導出的結(jié)即吸附層的高度必源在8IKU上中二氧化碳與水分同時吸附塔的必要數(shù)據(jù)，看喪本節(jié)第（2淚），簡需進一步窺明.來是不全面的，表3的數(shù)值僅作為算基礎(chǔ)。*3高壓空V中二氧化腰與水分S?時SI附時吸附塔的設(shè)計條件'）目1數(shù)值備注分子簸的型號I3X需選用赭晶性膠高均分子頡，如表2中牌6所示分子ta圜柱體的逋稱直徑，時1/16L59毫來吸附層的高度，來耳有以上實驗精果是8吸以上入口空氣溫度，也常溫實蝴的溫度范圍為即~25氣表猊氣體速度，米/秒。?05以下空塔睡速f水分服附景，重量％S.0推瀏值乃剃達吸附^效點時＜CO,吸附僵.v3,0美國林徽公司保觸二點重量％“1空氣吸附JL目0.5推測值獸生溫度，氣150—320若再生氣體的露點低時，可蠢璀圖5將再生溫度降低每年補充量，重量為5SD通麹值注U本表是由實驗所得數(shù)據(jù)加以適當修正制成的，系畿^條件的實例之一。2）若采用市傅的軾化鋁膠時，大的為L0重量％°3）這里當然是考虛了如圖2所示的因再生次數(shù)境加而旋成能力下降的周瞿。型分子筋的吸附速度高，而且吸附容量大中（4）分子筋?［柱體的大小以必吵為最佳。（5）如表2所示，由Na-X的晶體與惰性粘結(jié)劑制成的混X型分子毓對二氧化碳氣體的吸附量最高。但在制做分子筋15柱體用的晶體粉末中，如果存在少^無定形沸石，將對捋X型圓柱體的吸附能力帶來不良影響。表213X型分孚篩的動態(tài)性能審與薛態(tài)吸附容量的比我?項目N?1^2J4?4J4s6**分子筋型號13X13X13X13X13X13X分子筋is桂體的遒稱直徑W）1/8V81/01/161/161/1&拈精荊的比例（重童％）302020152020無定形拂石的比鈉（重量%）52.5'40208.5200Na-X晶體的比例（重fit%）17.54060咨56GSO在25筆、部。毫來汞柱條件下靜態(tài)平衡二氧化磔氣體的戲附董（重量%）13.715,015.013』15.017U達弟|?t附二氧化碟氣體的限附最，（重量％）1.72*02*13.32是3,3融效點時每1公斤分子冊精制的空氣量％TF1大氣壓）〔米3）34.236.837.03S.14奴350.7?,以上數(shù)據(jù)均系由8眠長XL5時直徑的分子崎瞬附塔，在空氣壓力為2?仰。磅/吵￡（表壓）和浙最約為1,000吸叮小時（網(wǎng)叩，1氣壓時的換算值）的條件下取得的#°!系表］中實驗SI導為版3的數(shù)據(jù)'（6）采用13X型分子筋吸附二氧化碳氣體時，至吸附效點為止的二氧化碳吸附量至少有3.3%（重量）o（7）本實^所得數(shù)據(jù)，由于條件改變得不是太多，可能不全面。但作為二氧化碳與水分的同時吸附分離的實^目的而言，已足夠明。由本節(jié)第（2〉攻可知，在高壓吸附的情況下*前節(jié)所述的低壓吸附數(shù)措是不適用的口然而值得注意的是，如表Z所示，在實峻范圍內(nèi)，鮑分不同的13X型分子86的動態(tài)吸附容量與其睜態(tài)吸附容量之冏具有一定的相應關(guān)系。3?吸附塔哉^條件

分子I?的壽命是比段長久和穩(wěn)定的，其動態(tài)吸附容量，即使在再生次數(shù)超過2000次時也還能保持初期吸附容量的也％左右々圖2表示動態(tài)水分于燥器中再生次數(shù)與吸附容量下降的關(guān)系心同時吸附高壓空氣中二氧化碳與水分的吸附塔段tt（一例）1）計贏基礎(chǔ)表4計算

由于美國林德公司實^時采用的再生氣體，是通過7,500可動型申級式蒸發(fā)裝置（Cascade）而得到的低露點氮氣'故本文在這里也采用了由空氣分離裝置取得的于燥氮氣，進行了再生式分子筋吸附塔〔注〕的簡單^算。表4為其算基礎(chǔ)"〔注〕制造吸附塔的耐壓筒的大小，一般由的算系吉果是可以適當確定的*作者在這里是根據(jù)處理如表4中所假定的空氣流量，將分子筋填充到硅膠干基礎(chǔ)區(qū)分目數(shù)值'備注I吸附塔內(nèi)徑外徑壁厚高度厘米fftfif401為普蠢市售第制耐壓筒的一種，常用壓力44!為涉。公斤/H米*耐壓就臉壓力為整02|公斤/厘米常350I分子箭型號！通稱直徑m當景直徑I嘉米塌充層空^率［埃充量；公斤填充層高度|米13X1/162.290.3013003,2'形狀為圜柱體*形狀系數(shù)=隊珊4.通掰虞徑為L醐耄米，相當于球體祝的直徑。用1倡時時為。?31金:空氣壓力；空氣溫度!:空氣沆量1空氣^量速度■公斤/厘米2°C米叩小時公斤/小時咪￡1厘米/秒秒20021A2xlOJ1.31xlQ<2,27141j表壓j假定7O*F1系7（TF及1大氣壓下的瞳以空塔為基準!空塔脈氟入的高壓空氣與分子毓吸附是的接觸時空氣接融時冏N入口高壓空氣中冰分濃度C%波度公斤水/公斤干燥空氣PPmlt4xlO^35。即陽叩,2⑩公斤/厘米￡下高壓空氣中的儲知水蒸氣量（參照圖3）,相當于圖d中薄點為-3L3W物，容積比V永分吸障量二氧化璞吸附量重量％tf5.03?G未鶯職空氣的推淵強附量0.5（重最%）”M宓度f...分于毓室氣氯氣.克俺升ff公斤/米，部1.17,81*20LU劉叩（21J°C）下的值粘度空氣M氣泊ff2.16x10-^L76xg在21*1^,200^斤/厘來』下的值ffiZlJDCJ±^壓下的值j1111此熱i11U氮氣1分子頡軟水1仟卡/公時G〃?0.250,?l0,121.0"l系由案溫到15（TC之冏的平均比熱11E|水的蒸發(fā)潛熱仟卡/公斤538.9“0K時的數(shù)值\.K03()0LOOO3,500\.K03()0LOOO3,5002,00010再生次數(shù)(9)TOC\o"1-5"\h\z100c—Ip葉——90——:t；y_「Ii70—一_，：一二_…一」一&0一?；..I50■■—■4。—.■??',?.■--

其^量為：(0.7x103)-273-——?X—^―k'273*1十21.122.4=1.28公斤C03/小時(10)其中二氧化碳的分子量為44。由表4中V項算得吸附此二氧化碳量所需的分子筋量如下：(M§)c6=4^F=42*7公斤/小時(11)即單位時^內(nèi)吸附二氧化碳所必需的分子筋量為類,7公斤。圖3高壓空荒的恤和濕度圖3高壓空荒的恤和濕度注I國中的虛^?代表20%下，水蒸氣壓不隨空氣壓改變時的數(shù)據(jù)；虛懿b代表2^cMPoynting式時的數(shù)據(jù)。圖2再生次敷與眼耕窖最下峰的關(guān)系

曲線(動戀敷據(jù))’單位時間內(nèi)些附處理空氣■中所含的二氧化碳和水分時所需的分字篩■(1)吸附水分所需的分子筋量由圖3匚"可知傕2L1P及200公斤/厘杞的高壓空氣中所含的飽和水蒸氣量為：H=l』xlOT〔公斤水/公斤干燥空,氣〕(5)由圖4⑸查得，此濃度相當于露點溫度ft-34(3QCo假定空氣的密度為L2公斤/米3時「在2MOCT2x10s米V小時的空氣^量為［(2x10s)xL20=2.4x1伊公斤/小時(6)在此空氣流量中所含的水分量，由式(5)及式(6)得：(IMxICT*)x⑵4Q0?)=0.336公斤水/小時(7)吸附此水分量所必需的分子筋量，由表4中丫項得：(Ms)點籍=7公斤/小時(8)即單位時冏內(nèi)吸附水分所必需的分子筋量為6.7公斤°(2)吸附二氧化碳所需的分子筋量由表&中N項算得，在21.VCT2X103米7小時中所含的二氧化碳量為：(2x103)x(350xI0f)=0.7米KOJ小時

(3)單位時IW內(nèi)同時吸附二氧化碳和水分所需的分子筋量單位時^內(nèi)同時吸附被處理空氣中的C02與H￡O所需的分子頡量為式(8)與式(11)的圖4露點與水分舍■的關(guān)系**圖&中的永分含量是采取與70^（21.rC）,l大氣壓下的干燥空氣重量之比的表示方式，單位是PP%使用時需注意，①若以容積比的PPm表示水分含量時，必需將由圖求得的重量PPm乘以呵狷=1.句h?若以有分率^對涅度我示時，必需首先確定空氣的露點，其次由圖術(shù)得相當于赧嘉點下的水分含盤，然后以7/F下的飽和水分量除之，即得百分率^對濕度，若以公斤水/公斤干爆空』的單位親表示^對濕縻時，只需以10e除圖中的重最ppm即若以水蒸氣壓毫米汞柱為單位親我示水分合般時，需將圖中的璧量ppm乘以L整2X]0叫站薦以克/升表示水分合董時，需將圖中的宅量ppm乘以1.2004xiQ-30國本圖也適于用親確定空氣以外的氣怵的水分含量.力準是首先由圖求礙在胰氣體露點下的空氣水分含量，然后乘以1.2004x103即可.其次，若再除以由克/升表示的鼓氣體密度時，即可變成由公斤水/公斤干燥空氣為單位的水分含量O｝加值〔注九AR=6.7十42,7—49.4公斤/小時（12）【注〕由于吸附熱而引起的吸附層與空氣的溫度:昇是微弱的，當入口空氣露點超過偵F-9偃氣）以上而吸附劑為硅膠時，JB度上昇可由下列實^式匚皿求得：溫度上昇（°F）F（TFx每空氣的吸附水分量

~~力3）以驟附塔進行空氣處理的時間將分于咐充到表4I項的吸附塔（琪充量為300公斤）后，其空氣處理所需的時^由式（12）可得：。=卯C=6小時（13）49.4也就是大的需要再生6小時◎?qū)嶋H上為了速編運吸附塔往往采取切換使用的方式。例如，在以從空氣分離裝置得到的干燥氮氣進行再生時，就采用了3臺吸附塔，其運^概況如表5所示令索53含變簪武吸附墻的遠轉(zhuǎn)罹況運II法時^（小時）運使用時冏6再生加熱時冏冷卻時^66注，如果采用其他的再生方式（例如將蛇管插入吸附塔內(nèi)進行再生等）時，自糅，吸附塔的大小、含數(shù)及運裁條件等均需作相應改變°4）再生溫度，孺量及制氣用■（1）再生溫度在使用露點^低的干燥氮為再生氣體時）其脫附或吹洗吸附在分子箭上的水分和二氧化碳的溫度，以【50/為宜邙％圖5表示跟再生后的殘余水分有關(guān)的動態(tài)數(shù)據(jù)機（2）再生熱量每臺吸附塔由21.1flC（70°F）加熱到15QP（300DF）所必需的再生熱量，可近似地由下式求得：■再生熱量=（吸附塔本身的顯熱）+（分子筋的顯熱）+（水和二氧化碳的顯熱）〔^一〕+（水和二氧化碳的脫附熱）一〕+（吸附塔與管件等的熱損失）二〕。這里是假定吸附塔本身被保溫的情況中一]在吹洗水和二氧化碳時，由于二氧化硬

圖5.分手的的理余水務與再生it度及再生孔體?點的關(guān)系曲線(勘戀敝據(jù))比水分容易清洗匚吒所以為了筒化熱量算，可以杷二氧化碟看成是水分°其次，這里是毆想脫附溫度接近100-C,杵幔定臆附熱尊于W盛時的羔發(fā)漕熱來進行^算的『'二〕僵定熱損失相當于再生熱量的40%(翅^)0Qn=2（（1.10+0.81-E-0,19）xlO1}十（L29X1儼）七（2.3xl儼）M7,8xl儼仔卡（19）圖&裘附落妁溫咬上鼻（18）（18）式(14)如果以文末的符號表示并將表4的各種教值代入^算時，可表示成下式，CC^(tr-tQ]+CCwW<Aw+Ac)(tbl虹)]+[隊^(冬伊+AQ]+Q【(15)QhE.12x{^/4(U2-402)350}x7.8x(150-2M)xKj~a]+￡0,31x300^(150^21.1)]+C1.0x300x(0,05+0,03)x(100^21.1)]+[538,9x300x(0,05+0.03)1+0.40(16)Q=(L1Dx1O，)+(O.81x3，〉+(Q.19x1OJ)十(M29m104)+0t4Q(I?)Q=5，xl了仟卡，(h=2.3W仔卡再生用氮氣量阪定吸附塔的溫度上昇趨勢大體如圖為刖再生一次必需^于氮氣的熱量的等于再生熱量的兩倍，再生氮氣應得的熱量Qn可由下式算得：根據(jù)式(19)和圖7的條件求取再生氮氣量時；0.25Mn(250'-50*)(20)但如果拿麻氮氣的熱力學^圖求取時，將輿準確°二Mnh1.55k10才公斤=1.34x10*米*(21,PC,1大氣壓)(21)假畿按腰表5的運斡條件進行再生時，每小時所需的氮氣量為：M=L34x仃=223米"小時(2LFC*61大氣壓)(22)5)分子篩攜充晨的壓力降(1)高壓空氣的壓力降在200公斤/厘米用左右的高壓空氣流過分子^坂充層時產(chǎn)生的壓力降3F氣可根據(jù)文獻E的M.Leva式青|-算。Leva提出的關(guān)于氣體或液體流過圈定床

時的壓力降式如下：*皿冊2網(wǎng)下面是各種流動狀態(tài)下的^算式：層流狀態(tài)時：業(yè)=一器器茅一（Re<10）（24）湍流狀態(tài)時：蚪駕餐端群（Re>100）（25）過渡狀態(tài)時：展=號誓罪："_（10<Re<100）（26）tf■.尊時，皆先根據(jù)表4的H■算基礎(chǔ)求取雷能準數(shù)&：np_DPG_（7.52x10^）x（1.09）R~~戶=565>100（27）山^算結(jié)果得知，吸附塔內(nèi)是處在湍流狀態(tài)。又假哉分子毓HI柱體為光滑的粒子，并將各種數(shù)值代入式（25）時：￡=L91x1儼--^萬，廠=L90玖籍m小時咪'秒?哪心.16X1、泊=偵次"相L=3.2米=10?5吸8=0.301Dp=7.52x10-'b^-4.87⑹29x10-*"?=0.8340.198（V與A值可由D^-4.87⑹29x10-*"?=0.8340.198（V與A值可由Dn與Dp值算得）心_3,50(h09)m(L45xNf)m(10.5)("0.301)_“僉磅1公斤ME-〒52x10T)m(32.17)(14.6)(0.8訶氣頑礦呷畫稈''（29（29）（32）流動是湍流（2>再生氮的壓力降再生氮流過分子筋填充層時產(chǎn)生的壓力降，可由Carman求取中對單獨的氣體或液體流過（單相流動）球體、碎塊、鞍形物或環(huán)形物的坂充層的精況，Carman將Kozeny式改變成式（29）：AP=Lz￡（適用于琨=炒籍=1（TJ］儼的6（1-8）^范圍）式（29）中的f值在層流范圍（對球體、碎塊等實心粒子而言，Re<2,0；對拉西環(huán)等空心粒子而言*Re<0.25）可由下式表示（精度為土3%）:f=（30）Ke當Re大到湍流范圍時，f值可畝下式表示（精度為土35%）：對實心粒子f=—^+費「（31）再生用氮一般可加熱到250P,不過由于在管路運行過程中溫度有所下降，故在到達吸附塔入口時大系J為2O0P,至出口處將降為15。筆左右（參見圖7）“此處，在以式（29）算壓力降時，氮氣的平均溫度取175°CO由表4的^算基礎(chǔ)：u^O-75米/秒米險=0.76公斤/米'（17501大氣壓〉N=2Mxl（）T泊（175X,1大氣壓）式（29）中的Re值可由下式^算：r佇一。七834xQ15，x75x（CL716x1（）T）e（f-0?301）x（2,4xIO-*）=7.07〉2.0由此肽值的th算菇果表明，狀態(tài)。再由式（31）求取f值：f=7.07+節(jié)而汗7=L。〈33）最后將上列各值代入式（29）后，即得再=1.5x=1.5x1（）4公斤/米z=1.5公斤/厘米'（34）L一填充層的離度，吧或來；臨一藤附塔的高度，厘米；上一水的蒸發(fā)禳熱（1CODC時的值），軒卡/公斤；M一單位時冏內(nèi)的再生輒氣量，公斤/小時iMl再生氮氣盈，公斤；一處理單位時^的空氣盤所必需的分子薛景，公斤/小時；（MQ日心一單位時^內(nèi)吸附空氣中的水分所必需的分子齦盅公斤/小時；（MQcog—單位時內(nèi)吸附空氣中的二氧化就所必需的分子鬻置，公斤/小時；n-流動系敷的狀態(tài)；AP—壓力降，磅或公斤/米號。一我附塔1次的再生熱置，仟卡;功一再生系統(tǒng)的總熱掘失，仟卡；心_6*1.0x3.2X（0,75）軟0.76x（1-0.301）78x0.834x7dJ159x15頃）（0*301）'以上^算了和分子箭吸附塔哉^有關(guān)的基本數(shù)據(jù)，應當指出的是，在具體實際應用時，上列各數(shù)值偷需乘以適當?shù)陌踩禂?shù)公根據(jù)文獻報道及作者推斷*采用分子筋吸附裝置，其云備投資費及運H費比一般空氣分離作業(yè)用的苛性鈉吸附塔（CJ吸收塔）或氧化鋁膠（或硅膠）干燥裝置便宜20%左右。采用低溫吸附法，還可使吸附容量進一步增加“但此類工作還應作更多的研究e最近Karwatcic介藉，德國Eismachinen公司發(fā)表了在中壓式空氣分離裝置中除去二氧化碳時采用硅膠進行低溫吸附法的運^報告#由報告得知，硅膠的吸附性能不及分子筋，石油與天然氣化工1989VollSNo4分子篩吸附劑在氣體和液體干燥方面的應用陶彩媲李正西（南京煉油廠情報室）合成分子篩作為吸附劑應用，使吸附分離工藝有了很大的進展#雖然近年來陸續(xù)出現(xiàn)一些其它選擇性吸附劑，如有機樹脂.碳分子篩及嵌層粘土等，但分子篩仍居于主要地位，在不遠的未來仍將如此.本文主要介紹分子篩吸附劑在氣體和液體干燥方面的應用奪一、氣體的干燥分子篩對水具有特別高的親和力，吸水的性能很強O因此，被廣泛應用于氣體的干燥，是一種比較理想的干燥劑。同時，分子篩性質(zhì)穩(wěn)定，不怕熱，不畏水，不受各種溶劑的侵蝕，經(jīng)多次再生，仍能保持較好的吸附性能，可以長期使用，下面例舉一些分子篩用于氣體干燥方面的實例，在制取純氧和純氮的空氣分離過程中，必須除去原料空氣中水分和二氧化碳，才能保持設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。過去常用燒堿溶液除去二氧化碳，以硅膠吸附水。但這一方法缺點很多，不能保證操作正常場采用分子篩作干燥劑則可以同時吸附脫除空氣中水分、二氧化碳和乙快，而且效果很好。這樣就簡化了流程，少用了設(shè)備，捎除了腐蝕，保證了安全運轉(zhuǎn)。目前國內(nèi)有關(guān)工廠都已采用分子篩干燥氣體的技術(shù)，世界范圍內(nèi)用分子篩進行空氣干燥的裝置超過《。套舊襦有氣體和永久性緝體的千燥稀有氣體和永久性氣體都是工業(yè)中常用的重要原料中這些氣體在工業(yè)中作某些特殊應用時，常需加以深度干燥°而分子篩正是這些氣體深度干燥的優(yōu)良吸!附劑，其性能遠勝于其它吸附劑*在電子工業(yè)和核反應堆中，常需用超純氫和覦作為還原氣和冷卻氣。為了取得這些高純氣體*也多應用分干篩吸附于燥。例如*用5A型分了,篩脫除電鋼氫中微量水時，在液氮溫度T,可將氫中水含量降低到0.05ppm以下。在常溫下吸附干燥電解氫，也可以使氫中殘余水份降低到（M—0,25ppm@分子篩也是氨分離工業(yè)中的重要干燥劑。例如，某氮氣工廠最初采用乙二醇冷凍脫水*由于水分脫除不夠完全，經(jīng)常發(fā)生管道堵塞.后改用4A分子篩作干燥劑，完全解決了管道堵塞問題o石油裂解氣和天然氣的千燥石油氣含有大量母類，尤其是烯煌，在干燥過程中吸附于一般吸附劑的微孔內(nèi)，聚合和裂解成焦質(zhì)，阻塞孔道，因而降低吸附性能，縮短使用壽命#而分子篩用于石油氣的干燥則沒有這些缺點.因為分予篩孔徑小而且均勻，可選用小孔徑分子篩，如3A分子篩，可以只吸附水分，而不吸附大分子炷類。（1）石油裂解凱的干燥石油裂解氣深冷分離制取聚合級乙烯、丙烯的工業(yè)迅速發(fā)展*深冷分離的原料氣必須涕度干燥，否則水或水化炷類在低溫下凍結(jié)，引起設(shè)備堵塞。一般選用3A或4A分子篩作干燥劑.使用3A分子篩時，由于它只吸附水不吸附較大的您類分子，可以避免烯蜂等在分子篩內(nèi)部結(jié)焦。使用4A分子篩雖然會吸附少量炷類分子，但在再生時使再生氣的進氣方向與原料氣的進氣方向相同，脫附的水分將床層中烯谿置換脫附，這樣可以補償4A分子篩的上述缺點*用8A分子篩干艘石沮裂解氣的操作條件和結(jié)果如下'1Ai.1■B進料線速Ccm/s)1.29婦65接觸時間(S)15542原料氣含水量(ppm)400—7004Q0T0Q千燥后氣體含水蠹(ppm)<5<5吸附容量(％)10.59.8目前，生產(chǎn)烯炷用分子篩脫女的裝置，國際上已超過55套，分子篩也被用于成品即乙烯、丙烯、乙煥的干燥，新建一套一定規(guī)模的乙烯裝置，要用150噸分子篩守(2)天然氣的干燥天然氣中含有水分，在溫度降低時凍結(jié)而堵塞管道，同時水分能與天然氣中的硫化氫和二氧化碳一起作用#對管道造成嚴重將蝕號因此，使用天然氣前必須加以干燥尊而分子篩又是干燥天然氣的優(yōu)良干燥劑.代表性的分子篩干燥流程圖如下;天然氣干燥流程圖天然氣干燥流程圖48481078.73—9806.6510—400.18氣體中攜帶的固體和液體經(jīng)物理分離后，直接進入裝有吸附劑的塔A，當分子篩接近飽和肘，原料切換到塔B,而塔A用加熱氣體再生。干燥氣體與原料是逆流而行，使干燥效果更佳口濕熱的再生氣通過冷卻器使水冷凝*從系統(tǒng)中排除出去，再生氣既可以與潮濕的入口氣體混合在一起進入吸附塔(閉式循環(huán)操作),也可以返回到低壓系統(tǒng)(開式循環(huán)操作)#一旦再生完畢，塔必須用冷氣流進行冷卻『用分子篩干燥天然氣的操作條件和結(jié)果如下，天然氣中水分含量(kg/10sm3)壓力，千帕溫度，(S干燥氣含水量(ppm)吸附循環(huán)時間(h)再生氣（干燥天然氣）溫度At）280分子篩不僅可以脫去天然氣中的水，還可以脫二氧化碳和疏，其操作費用與乙醇胺過程相比可節(jié)省一半.二、液體的干燥分『篩還可以用于干燥有機溶劑、油類和其他液體產(chǎn)品如芳炷類、環(huán)烷炷類、烯蛭類*醇類、醒類'酰胺類、胺類以及各類烷基鹵化物等，其中有些物質(zhì)是不能用其他干燥劑來干燥的。1.異丙醉的脫水將含12.1%（重）水分的異丙醇通過裝有1175克3A型分子篩的傳統(tǒng)吸附柱中在室溫、常壓*線速度為5.km/miL吸附柱長度與傳質(zhì)段的比率約為捎：1的操作條件下，能使異丙醇的含水量降低到0.1%（重）.己尊脫水將乙醇通過4A分子篩吸附柱占當分子篩床層高度約1?5來、線速約為3cm/rni取分子篩粒度為14—30目時*乙醇中水含量可以從。*5%降到lQppm以下^水的穿透吸附容量可達8.9%（重）,.噴氣燃翻的千燥用4A分子般干燥噴氣燃料時，可以只除去其中水分而不吸附燃料組分。水含量可以從干燥前的0.01%降到lOppm以下中對水的穿透吸附容量約為15%（重）芮烯液相干燥為了適應某些工藝流程，需要將丙烯在加壓下液相干燥，使用4A分子篩于常溫、10一12大氣壓、線速為3—30ni/h條件下丙烯原料中水分含量可由400—ZOOpprn,經(jīng)吸附干燥后陣低到5ppm以下，水的吸附容量為13—15%；變壓器油的子燥分子嬸可用于變壓器油的深度干燥'以提高產(chǎn)品質(zhì)量.例如，使用粒度為0.16毫米的&A分子篩在65饑線速為1枷m/min等條件下，吸附脫水*可將變壓器油中水分從40ppm降低到4ppm,而變壓器油中的抗氧化劑不會被分子篩所吸附.務M卷第3期石油與天蔥氣化工分子篩吸附脫除液烷中的水桑田（大港油田設(shè)計院）提要可分于弗吸附瓦演姓術(shù)的設(shè)計參數(shù)作了檬討/音出了利用這一工藝就術(shù)的優(yōu)點與氣和吸水的不同點*主題詞分子薛吸畔洛液態(tài)蛭“分于弗脫水嘰附分爵前言分子篩用在天然氣吸附脫水上，已很廣泛，卓有成效，至于用之脫液煌中的溶解水，國內(nèi)設(shè)計的輕烷回收裝置尚未見應用.大慶油田引進林德公司的輕矮回收裝置使用了這一工藝技術(shù)，在三相分離器內(nèi)分出的重質(zhì)液爛經(jīng)分子篩液相吸附脫水后，可將水脫到Ippm進入脫甲烷塔不致凍結(jié),從而提高乙烷收率，并且由于重質(zhì)烷進入脫甲烷塔下部，提高了塔底產(chǎn)品的泡點溫度，這對于利用脫甲烷塔側(cè)線抽出慎份的冷量，很有好處，據(jù)稱,這種工藝技術(shù)是林德公司的專利,不易掌握.果真是那么復雜奧妙嗎？筆者在此作一探討，拋磚引玉,請專家指正，1相關(guān)的數(shù)學摸型和有關(guān)設(shè)計參數(shù)的確定用固體吸附劑吸附液體中的某一溶質(zhì),其吸附容量、吸附空速、脫附空速、吸附周期、吸附溫度、壓力、脫附溫度、壓力可以通過實驗求得.例如吸附分離苗水中的某些有害物質(zhì)，前人已經(jīng)做了大量工作'發(fā)表過不少著名的數(shù)學模型，如Boart-Adams,Weber,Hatchins等人提出的數(shù)學模型，這可參看有關(guān)文獻.分子篩吸附脫液煌中的溶解水,也可以運用這些數(shù)學模型作實驗來確定有關(guān)設(shè)計參數(shù)，原理是相通的。國標GB8770-88,規(guī)定了測定分子儲吸附煮氣中水份的動態(tài)吸附容量的儀器、規(guī)格和方法,吸附管的直徑是6.5mm的U形玻璃管#通入氮氣的流率是300±5mL/rnin（常壓空管線速度是1507m/電與通常用的雷督克斯半徑驗公式計算結(jié)果相比；6（1）式中：G允許氣體重量流速tkg/m2-sC——常數(shù)，氣體自上向下流動，。值在0.25-0.32之間，自下向上流動C取。?167ft一分子篩的堆重度,kg/m，R——氣體在操作條件下的重度,kg/m3叫一分子篩的平均直徑m設(shè)分子師堆重度是650kg/m七按之計算所得的允許空塔線速是0.2968m/sQ與0-1507mA相比，相差約50%,實際設(shè)計數(shù)據(jù)比式（1）算出的?、?筆者認為根據(jù)GB8770-88規(guī)定的方法原理，來測定液相脫水的動態(tài)吸附容量,也是可以的，由之，一個重要的參數(shù)就可確定了，吸附空速問題分析式谷）,氣體與液體的差別僅在R項上■如果將P,改為臼（液相重度），用式（1）計算空速，從流體力學的觀點看，也是可以的，例如設(shè)==600kg/奇,分子篩平均直徑■0皿m,液體自下向上流動,C取0?167,算出的液相空速是0.0269mA,這與文獻〔2〕介紹的液相空速在「脫軟4~0.。25m/s相比，偏在上限，由之可見，適宜的吸附空速也可以確定。吸附周期由于液谿中溶解水量不大,吸附器的設(shè)備尺寸小，如果采用短的操作周期，再生加熱次數(shù)勢必較多，能量消耗與設(shè)備投資費用相比，能耗的費用多&為了節(jié)能、減少再生加熱次數(shù)以延長分子篩的壽命*同時也為了適應三相分離器操作*在游離水進入吸附器后仍能保證干燥后的含水量，一般都采用較長的操作周期。大慶油田引進林德公詞的裝置操作周期是7天，即7天才再生一次■所以在設(shè)計中可根據(jù)液燒量多少，三相分離器操作的把握性等因素適當?shù)卮_定操作周虬再生加熱前的降壓置換吸附結(jié)束之后，要將吸附時的壓力降到再生的壓力，利于再生。將吸附器內(nèi)的液依排出到一個貯罐里,可以用未經(jīng)加熱的干天然氣通入吸附器*將渣體吹出，然后用泵打入液體原料罐，進行下一循環(huán)m再生加熱再生氣用干天然氣,經(jīng)加熱爐或熱載體加熱到22。?25(TC,待干燥器出口溫度到200C左右并恒溫2小時后，可認為再生完畢,熱氣體自上而下流經(jīng)千燥器，這與氣體吸附脫水再生氣的流向不同，再生氣空速空速的計算也可以參用式CD.空速過低是不合適的，它延長了脫附時間，影響脫附效果和裝置處理能力?因為再生氣流向是自上而下流經(jīng)床層*不致于攪動床層而磨損分子篩，如果象確定動態(tài)吸附容量那樣通過實驗裝置取得較佳的空速數(shù)據(jù)是再好不過的.冷吹降溫再生加熱完了之后,要冷吹降溫，這和氣體吸附脫水相同口但是要注意如果液炷中攜帶有游離水，吸附熱的影響不可忽視，往往使床層溫度升高較多，這會影響整個操作，所以一方面要平穩(wěn)三,相分離器操作，另一方面要求冷吹降溫要徹底，必須恢復到原規(guī)定溫度'在氣體吸附脫水中，冷吹氣的流向往往設(shè)計成與再生加熱氣的流向相同，在要求脫水后介質(zhì)露點溫度或者冷吹氣的含水量不夠低時，那么冷氣的流向應自下而上，與再生加熱氣相反而與吸附時液體流向相同，這樣可以抵消冷吹氣含有的水的影響而得到預期的脫水效果°加熱最計算再生加熱量的算法與氣體吸附脫水相同，只是要計入殘留在床層內(nèi)的未排盡的液炷的加熱和蒸發(fā)的熱量。2文獻介紹的數(shù)據(jù)和實例2.1女獻介紹的數(shù)據(jù)有關(guān)分子篩吸附脫液烷水的設(shè)計參數(shù),文獻介紹得不多，現(xiàn)將所掌握的資料作一介紹，文獻〔2〕介紹吸附液相空速可取0.0152?O.Q254m/sa高徑比為2?3甚至為L在計算脫除水量時可考慮將液烷中溶解水全部脫去后計算?活性氧化鋁也可以用來脫水，但它的動態(tài)吸附容量只有4?5%左右,不如分子篩可以大達8%左右，而且分子篩對吸附溫度變化相對地比較穩(wěn)定，不那么敏感，顯示出它的優(yōu)越性，用3A或4A分子篩都可以,13X分子篩可以處理含疏的液烷，文獻〔3〕介紹了異丙醇用3A分子篩將含水量從J2.1%(重)脫到0.1%(重、乙醇用4A分子篩，含水量可以從5%降到10ppm以下，水的穿透吸的容量可達8.9%(w)：噴氣燃料用4A分子篩，水含量可以從吸附前的0.01%降到Nppm以下，水的穿透吸附容量約為15%&丙烯用4A分子篩于常溫.10-12大氣壓、線速為3?30m/n下，可將液相中的含水量從400?700ppm脫到5ppm以下，水的吸附容量為13-15%；變壓器油用4A分子篩在65C線速為IBcm/min條件下，可將水含量從40ppm脫到4pptna2*2實例文獻C^P172,P482介紹液態(tài)丙烯吸附脫水的數(shù)據(jù)，吸附劑用的是活性三氧化二鋁§上面已經(jīng)說過，用分子篩也可以，但三氧化二鋁價格便宜也設(shè)計條件液態(tài)丙烯組成十er93.2%(k),c3￡7%0,IX.處理量2390。kg/奴吸附器吸附壓力2010kPa,丙烯進口溫度53'Ce濕含量入口100ppm(?zj)出口2ppm中兩臺輪換操作，每臺裝816。kg活性三氧化二鋁’裝