分離工程4-2教學(xué)課件

第三節(jié)固定床吸附分離一、固定床吸附流程圖9-9固定床吸附干燥器流程圖優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單造價(jià)低吸附劑磨損少缺點(diǎn)：間歇需配有備用設(shè)備總吸附劑用量很大靜止床層的傳熱性差，再生時(shí)要將床層加熱升溫很不容易，而吸附時(shí)所產(chǎn)生的吸附熱要傳出去也很不容易二、吸附劑的活性、吸附負(fù)荷曲線與透過曲線1.吸附劑的活性或：活性可細(xì)分為靜活性和動(dòng)活性。靜活性——在操作T、P下，與流體相中吸附質(zhì)初始濃度C0成平衡時(shí)的最大吸附量與吸附劑量之比（或者說是在該操作條件下，吸附劑達(dá)飽和時(shí)的活性)。動(dòng)活性——認(rèn)為當(dāng)床層出口處流體含有吸附質(zhì)時(shí)，床層便失效，所以，當(dāng)床層出口處流體含有吸附質(zhì)時(shí)，計(jì)算床層吸附的吸附質(zhì)的量，所算出的活性稱為動(dòng)活性。2.吸附負(fù)荷曲線(1)吸附負(fù)荷曲線的定義設(shè)流體以平均速度u通過床層，在不同時(shí)間i時(shí)：檢測床層各個(gè)位置流動(dòng)相中吸附質(zhì)的濃度;

或：2)檢測吸附相中吸附質(zhì)的濃度;

以濃度為縱坐標(biāo)，床層長度為橫坐標(biāo)，可作出每個(gè)時(shí)間i下的曲線，稱為吸附負(fù)荷曲線。即在不同時(shí)間、不同床層段吸附質(zhì)的濃度變化曲線。(2)理想的吸附負(fù)荷曲線C0C0C1234床層長度流體以柱塞流進(jìn)入床層，初始濃度C0，床層的吸附速率=∞，或阻力=0，則吸附負(fù)荷曲線為一垂直于橫軸的直線。(3)實(shí)際吸附負(fù)荷曲線（新鮮吸附劑）C0C0C1324(4)實(shí)際吸附負(fù)荷曲線（有殘余濃度的情況）圖9-10傳質(zhì)前沿的形成和移動(dòng)(5)床層的三個(gè)區(qū)床層長度未用區(qū)飽和區(qū)傳質(zhì)區(qū)傳質(zhì)區(qū)(6)床層操作時(shí)間床層的操作時(shí)間是固定床吸附操作的重要設(shè)計(jì)指標(biāo)。床層的操作時(shí)間是指保證吸附質(zhì)不溢出床層的最大操作時(shí)間。(7)吸附負(fù)荷曲線的求法（作法）吸附負(fù)荷曲線可以通過實(shí)驗(yàn)求得，若取流動(dòng)相中溶質(zhì)濃度變化來表示吸附負(fù)荷曲線，則可以在某一時(shí)間i時(shí)抽取沿床層高度上各個(gè)點(diǎn)的流動(dòng)相的樣品進(jìn)行分析，將結(jié)果繪于圖中，得其中一條i的曲線。（但這樣會因取樣點(diǎn)的存在而破壞流動(dòng)狀態(tài)）若取固相中溶質(zhì)的濃度，可在某一時(shí)間i時(shí)停止進(jìn)料，然后沿軸向分層取出吸附劑，測定每一小薄層吸附劑的吸附量。兩種方法可得到同樣形狀的吸附負(fù)荷曲線。3.透過曲線吸附負(fù)荷曲線可以反映出固定床層內(nèi)的吸附情況，但床層內(nèi)吸附質(zhì)的濃度比較難測定，工程上一般采用固定床層出口處流出物中吸附質(zhì)的濃度來表示吸附過程的進(jìn)行情況。所繪得的曲線稱為透過曲線(breakthroughcurve)。(1)透過曲線的標(biāo)繪一般透過曲線是以流出物中吸附質(zhì)的濃度C為縱坐標(biāo)，以時(shí)間（較多見）或流出物的體積為橫坐標(biāo)標(biāo)繪的。破點(diǎn)(breakpoint)——床層流出物中吸附質(zhì)濃度明顯上升的點(diǎn)。透過時(shí)間——達(dá)到破點(diǎn)時(shí)所需的時(shí)間。C00CaCbCcCd破點(diǎn)時(shí)間

(或流出物的體積)度濃物出流透過時(shí)間(破點(diǎn)時(shí)間)透過曲線未用區(qū)傳質(zhì)區(qū)飽和區(qū)C0bCb傳質(zhì)區(qū)飽和區(qū)未用區(qū)進(jìn)料濃度C0a出口濃度Ca傳質(zhì)區(qū)飽和區(qū)C0cCc傳質(zhì)區(qū)飽和區(qū)C0bCd圖9-13透過曲線床層高為400mm，粒度為40-60目的木薯吸附劑，平均氣速在2.321g/min下水的透過曲線(2)影響透過曲線的因素1)溶液中吸附質(zhì)濃度愈高，隨之相應(yīng)的透過曲線向上凸度愈大。（圖9-16）2)吸附劑是球形的顆粒，在其它條件相同時(shí)，顆粒愈小則透過曲線愈陡。（圖9-17）3)對相同吸附質(zhì)，由于吸附劑不同，所得的透過曲線亦不相同。（圖9-18）4)隨著吸附劑使用周期的增加，透過曲線形狀亦變異，到吸附劑已劣化，其透過曲線逐漸延長。（圖9-19）三、吸附等溫線對固定床傳質(zhì)區(qū)和吸附波的影響(9-31)式中：——濃度為C時(shí)傳質(zhì)區(qū)內(nèi)吸附波的移動(dòng)速度；

u——流體流過吸附劑顆粒間的平均速度；

ε——吸附劑的空隙率；

f(C)——吸附等溫方程。(1)優(yōu)惠型吸附等溫線 f’(C)隨C增大而減小，代入上式可看出，吸附波高濃度端的運(yùn)動(dòng)速度要比低濃度端快，則隨著吸附波的運(yùn)動(dòng)，傳質(zhì)區(qū)長度Za越來越小，吸附波幅發(fā)生了“縮短”的現(xiàn)象，對吸附操作有利。C0C(2)非優(yōu)惠型 f’(C)隨C增大而增大，吸附波高濃度端的運(yùn)動(dòng)速度比低濃度端慢，Za越來越大，吸附波幅發(fā)生了“延長”現(xiàn)象，對吸附操作不利。(3)線性型 Za不變。CPVLmolsieveunit第四節(jié)其他吸附設(shè)備

一、移動(dòng)床整個(gè)吸附塔按不同物料的進(jìn)出口位置,分成四個(gè)作用不同的區(qū)域(1)ab段A吸附區(qū)(2)bc段B脫附區(qū)(3)cd段A脫附區(qū)(4)da段D部分脫附區(qū)1.移動(dòng)床吸附器的工作原理2.移動(dòng)床吸附器（進(jìn)料A+B，A為主產(chǎn)物，脫附劑D）ABBD床層高度吸余液B+D進(jìn)料A+B吸取液A+D脫附劑DB+DB+D+固體顆粒固體顆粒流abcda0100液相組成,%移動(dòng)床吸附原理圖提升機(jī)二、模擬移動(dòng)床三、變壓吸附

(PressureSwingAdsorption)變壓吸附法是在恒溫但改變壓力的情況下進(jìn)行吸附-脫附循環(huán)操作,從而達(dá)到分離的目的。變壓吸附操作不需要加熱和冷卻設(shè)備,只需改變操作壓力即可吸附-脫附。其循環(huán)周期短,吸附劑利用率高,設(shè)備體積小,操作范圍較廣,氣體處理量可從每小時(shí)幾～幾萬立方米,分離后可獲得較高純度的產(chǎn)品。(再生結(jié)束)(a)常壓(加壓吸附)(b)加壓(擴(kuò)散解吸)(減壓解吸)(c)減壓(d)逆洗再生氣變壓吸附基本原理變壓吸附制氫系統(tǒng)變壓吸附制氮系統(tǒng)變壓吸附中試裝置變壓吸附制氧系統(tǒng)四、熱參數(shù)泵法(ThermalParametricPumping)熱(冷)載體出(進(jìn))口熱(冷)載體進(jìn)(出)口進(jìn)料上產(chǎn)品下產(chǎn)品活塞活塞吸附劑床夾套QQQQ冷卻半循環(huán)QQQQ加熱半循環(huán)

熱參數(shù)泵示意圖Q熱量;上行;下行五、漿液吸附法假如固體吸附劑在干燥狀態(tài)和濕潤狀態(tài)下的吸附能力一樣，則可以將固體吸附劑混懸于不被吸附的中性