实验十五 碳分子筛变压吸附提纯氮气-推荐下载
变压吸附试验实验报告
变压吸附试验实验报告实验目的：本实验旨在通过变压吸附（Pressure Swing Adsorption, PSA）技术，研究气体分离过程中吸附剂对特定气体组分的吸附能力，以及在不同压力条件下的吸附效率，为工业气体分离提供理论依据和实验数据。
实验原理：变压吸附是一种利用吸附剂对不同组分在不同压力下吸附能力差异的分离技术。
在吸附过程中，吸附剂对目标组分的吸附能力随压力的增加而增强。
通过周期性地改变压力，可以实现吸附剂对目标组分的高效分离。
实验材料：1. 吸附剂：活性炭2. 气体混合物：氮气和氧气的混合气体3. 吸附装置：包括压力调节阀、吸附柱、气体流量计等4. 测量设备：压力计、温度计、气体分析仪实验步骤：1. 准备实验材料，将活性炭装入吸附柱中。
2. 将气体混合物通过吸附柱，调节压力至设定值，开始吸附过程。
3. 记录不同压力下的气体流量和组成，观察吸附效果。
4. 改变压力，进行吸附-解吸循环，记录数据。
5. 通过气体分析仪对吸附后的气体进行成分分析。
6. 重复步骤2-5，以获得不同条件下的吸附数据。
实验结果：1. 在低压条件下，吸附剂对氧气的吸附能力较弱，氮气为主要的通过组分。
2. 随着压力的增加，吸附剂对氧气的吸附能力显著增强，氧气的通过量减少。
3. 在吸附-解吸循环过程中，吸附剂表现出良好的循环稳定性和吸附效率。
实验结论：通过本次变压吸附实验，我们发现活性炭作为吸附剂在不同压力条件下对氧气和氮气具有不同的吸附能力。
在工业应用中，可以通过调节压力来实现氧气和氮气的高效分离。
此外，实验结果还表明，活性炭具有良好的循环利用潜力，为工业气体分离提供了一种经济可行的解决方案。
建议：1. 对不同种类的吸附剂进行变压吸附性能测试，以寻找更高效的吸附材料。
2. 进一步优化吸附-解吸循环条件，提高吸附效率和循环稳定性。
3. 将实验结果应用于实际工业生产中，进行规模化的气体分离试验。
本次实验报告到此结束，感谢阅读。
碳分子筛变压吸附提纯氮气实验报告评分标准
实验报告评分标准实验名称碳分子筛变压吸附提纯氮气班级姓名学号成绩实验周次同组成员一．实验预习1、实验概述（阐明实验目的、原理、流程装置；写清步骤、所要采集的数据；列出化学品、器材清单；分析实验过程危险性）（10 分）实验目的：1 分原理阐述：2 分穿透曲线：2 分流程装置：2 分实验步骤：2 分分析实验过程危险性：1 分2、预习思考（5 分）共 5 题，错一题扣 1 分完整度和认真度：0.5 分3、方案设计（5 分）实验方案设计题目如何从系统中回收提纯的氧气？用预先抽好负压的储罐代替真空泵进行解吸。
有文字叙述：3 分有流程示意图：2 分二．实验过程1、原始记录（要求：记录操作条件、原始数据，注意有效数字、单位格式）（10 分）操作条件：2 分原始数据：8 分表格是否规范：-1 分2、实验现象（5 分）开车阶段：1 分平衡阶段：1 分吸附过程：1 分解吸过程：1 分停车阶段：1 分实验现象描述是否观察认真：-0.5 分三．实验数据处理（10 分）1、数据处理方法（计算举例、计算结果列表）（6 分）标准体积转换计算举例：2 分动态吸附容量计算举例：2 分2、数据处理结果（4 分）标准体积转换计算结果列表：2 分动态吸附容量计算结果列表：2 分穿透曲线绘制：2 分计算结果有误：-2 分四．结果讨论（实验现象分析、误差分析、实验结论）（20 分）实验现象分析：10 分误差分析：5 分实验结论：5 分实验报告评分表：指导教师审阅意见：优秀100—90 良好89—76 合格75—60 不合格59—0教师签名：日期：。
变压吸附实验报告
变压吸附实验报告篇一：分子筛变压吸附研究报告院级本科生科技创新项目研究报告项目名称变压制富氧分子筛延长寿命的研究立项时间XX年10月计划完成时间 XX年12月项目负责人储万熠学院与班级冶金与生态工程学院冶金1302班北京科技大学教务摘要变压吸附制氧关键的因素是制氧吸附剂和制氧工艺。
制氧吸附剂的性能优劣和使用寿命直接影响产品气的氧浓度和收率，氮吸附容量是评价制氧吸附剂性能优劣的一项重要指标。
本课题首先对分子筛进行XRF分析、XRD表征和TEM 表征探究分子筛的物理及化学性质，确定对分子筛造成影响的条件。
ANSYS FLUENT中的多孔介质模型可以模拟多孔介质内的流体流动、“三传一反”。
PSA空分吸附床由固体吸附剂颗粒填充而成，气-固两相区可作为多孔介质，因此可基于多孔介质模型对变压吸附空分吸附床进行模拟，从而得到床层内气体的流动状态和组分浓度分布情况。
为研究提高分子筛寿命的研究提供可靠有效的实验数据。
Research of Prolong the Life ofPressure-Swinging-Oxygen-Making Molecular Sieve AbstractThe keyfactorof thepressure swinging oxygen making is oxygen adsorbentandoxygenprocess. The quality and service life of oxygen adsorbentdirect impact on the oxygenconcentrationandyield of productgas, nitrogen adsorptioncapacity ofthe oxygensorbentperformanceevaluation ofthe meritsofan important indicator.This paperfirstdo XRFanalysis, XRDandofmolecular TEMcharacterization sieveinquiryto ofphysicalandchemicalproperties theimpact onmolecular determinesievesconditions.The porous medium model in ANSYS FLUENT can simulate fluid flow in porous media. PSA air separation adsorbent bed is filled by a solid sorbent particles, gas - solid two phase region as a porous medium, thus can simulate the pressure swing adsorption airseparation adsorbent bed based on the porous medium model, resulting in the flow state within the bed of gas and component concentration distribution for providing valid and reliable experimental data of improving molecular sieve’s life.目录1引言 ................................................ ................................................... (1)1.1课题研究背景................................................. .. (1)1.2课题研究目的及意义 ................................................ (1)2原矿矿物学分析 ................................................ . (2)2.1分子筛XRF分析 ................................................ (2)2.2 分子筛XRD表征 ................................................ (3)2.3 分子筛TEM表征 ................................................ .. (5)2.4 分子筛孔隙率实验 ................................................ (6)2.4.1 失活实验 ................................................ . (6)2.4.2 活化实验 ................................................ . (6)2.4.3 差热曲线 ................................................ . (7)3 ANSYS FLUENT模拟 ................................................ (8)3.1 模型建立 ................................................ (8)3.2 模拟结果 ................................................ . (11).............................................. . (11)3.2.2 速度云图 ................................................ . (11)3.2.3 温度云图 ................................................ . (12)4 FLUENT模拟结论 ................................................ . (12)参考文献 ................................................ .. (12)1 引言1.1 课题研究背景变压吸附制氧关键的因素是制氧吸附剂和制氧工艺。
变压吸附制氮实验报告
变压吸附制氮实验报告变压吸附制氮机的原理分析变压吸附制氮机的原理分析川汇气体变压吸附制氮机名词解释及工作原理分析变压吸附（PSA）制氮技术，具有能耗低、低噪音、无污染、操作简便、性能稳定等优点。
可满足各种用气需要，在冶炼、金属加工、石化工业、电子工业、食品行业、仓储运输、等众多领域得到广泛使用。
变压吸附制氮机是以空气为原料，利用分子筛吸附剂对空气中氮、氧不同的吸附性能，在常温下变压吸附(简称PSA)制取氮气。
主要结构由空气净化系统，自动控制系统，制氮系统、氮气储罐等部分构成。
碳分子筛是由碳组成的多孔物质，孔结构模型为无序堆积碳素结构。
它分离空气的能力，取决于空气中各种气体在碳分子筛微孔中的不同扩散速度或不同的吸附力。
由于氧分子通过碳分子筛微孔系统的狭窄空隙的扩散速度比氮分子快得多。
因此，当加压时它对氧优先吸附，而氮则被富集成高纯度气体。
变压吸附制氮机正是利用这一特性，采用加压吸附、减压解吸的方式实现氮氧分离。
变压吸附法通常使用两塔并联，交替进行加压吸附和解压再生，从而获得连续的氮气流。
PSA制氮机工艺流程压缩后的空气经空气贮存缓冲罐进入活性碳过滤器，除去油和水，然后经过冷干机干燥冷却卸压再经过T级和A级精密过滤后进入两个吸附塔。
PSA制氮工艺流程是采用在常温下变压吸附（即PSA）为无热源的吸附分离过程，碳分子筛对吸附组合（主要是氧分子）的吸附容量因其分压升高而增加，因其分压的下降而减少。
这样，碳分子筛在加压时吸附，减压时解吸，放出被吸附的部分，使碳分子再生，形成循环操作。
变压吸附过程，循环操作包括：吸附、均压、降压、释放、冲洗，然后再充压、吸附几个工作阶段，形成循环操作过程。
PSA制氮装置根据流程的再生压力不同，可分为真空再生和常压再生流程。
在两种流程中，原料空气经无油空压机压缩调压后，进入除油系统和冷却器，再经干燥进入碳分子筛吸附塔，吸附塔的上部排出产品氮气，被吸附的氧气直接排放到大气中，实现碳分子筛的再生。
变压吸附实验报告
一、实验目的1. 理解变压吸附的原理，掌握其基本操作步骤。
2. 掌握使用碳分子筛作为吸附剂，通过变压吸附方法分离空气中氮气和氧气的操作技能。
3. 分析实验数据，了解压力、温度等参数对吸附效果的影响。
二、实验原理变压吸附（PSA）是一种利用吸附剂对不同气体吸附能力差异，通过改变压力和温度来实现气体分离的方法。
实验中，以空气为原料，以碳分子筛为吸附剂，通过变压吸附的方法分离空气中的氮气和氧气，达到提纯氮气的目的。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：- 空气- 碳分子筛- 真空泵- 空压机- 气体转子流量计- 氧分析仪- 吸附塔（管径38mm，管长750mm，304不锈钢材质）- 真空泵（旋片式真空泵，抽速2L/s，转速2800r/min，功率370w）- 气体转子流量计（16-160ml/h和25-250ml/h）- 吸附剂（PSA-5A型富氧分子筛，颗粒规格0.4-0.8mm）- 氧分析仪（防爆式氧气浓度传感器，量程0~100%，最小检测量0.01%，输出信号4-20mA，DC24V供电）- 工作压力计（-0.1-0.6MPa，温度计0-100）- 中央处理器（执行速度0.64s，内存容量16K，内建Ethernet支持Modbus TCP及Ethernet/IP通讯协议）- 模拟量模块（高达16位分辨率，总和精度0.5%，内建）2. 实验仪器：- 吸附塔- 真空泵- 空压机- 气体转子流量计- 氧分析仪- 工作压力计- 中央处理器四、实验步骤1. 将吸附塔清洗干净，并填充适量的碳分子筛。
2. 启动空压机，调节气体流量计，使空气以一定流速通过吸附塔。
3. 启动真空泵，将吸附塔内气体抽至一定压力。
4. 记录吸附塔内压力和气体流量数据。
5. 将吸附塔内气体升温至一定温度，使吸附剂解吸，记录解吸过程中的压力和气体流量数据。
6. 重复步骤3-5，观察吸附剂再生效果。
7. 记录实验过程中氧气浓度变化，分析变压吸附对氧气浓度的影响。
实验十五碳分子筛变压吸附提纯氮气
实验十五碳分子筛变压吸附提纯氮气利用多孔固体物质的选择性吸附分离和净化气体或液体混合物的过程称为吸附分离。
吸附过程得以实现的基础是固体表面过剩能的存在，这种过剩能可通过范德华力的作用吸引物质附着于固体表面，也可通过化学键合力的作用吸引物质附着于固体表面，前者称为物理吸附，后者称为化学吸附。
一个完整的吸附分离过程通常是由吸附与解吸（脱附）循环操作构成，由于实现吸附和解吸操作的工程手段不同，过程分变压吸附和变温吸附，变压吸附是通过调节操作压力（加压吸附、减压解吸）完成吸附与解吸的操作循环，变温吸附则是通过调节温度（降温吸附，升温解吸）完成循环操作。
变压吸附主要用于物理吸附过程，变温吸附主要用于化学吸附过程。
本实验以空气为原料，以碳分子筛为吸附剂，通过变压吸附的方法分离空气中的氮气和氧气，达到提纯氮气的目的。
A 实验目的（1）了解和掌握连续变压吸附过程的基本原理和流程；（2）了解和掌握影响变压吸附效果的主要因素；（3）了解和掌握碳分子筛变压吸附提纯氮气的基本原理；（4）了解和掌握吸附床穿透曲线的测定方法和目的。
B 实验原理物质在吸附剂（固体）表面的吸附必须经过两个过程：一是通过分子扩散到达固体表面，二是通过范德华力或化学键合力的作用吸附于固体表面。
因此，要利用吸附实现混合物的分离，被分离组分必须在分子扩散速率或表面吸附能力上存在明显差异。
碳分子筛吸附分离空气中N2和O2就是基于两者在扩散速率上的差异。
N2和O2都是非极性分子，分子直径十分接近（O2为0.28nm，N2为0.3nm），由于两者的物性相近，与碳分子筛表面的结合力差异不大，因此，从热力学（吸收平衡）角度看，碳分子筛对N2和O2的吸附并无选择性，难于使两者分离。
变压吸附制氮说明书
变压吸附制氮气实验一、实验目的1. 理解变压吸附理论，掌握所学理论知识，并与实践相结合。
2. 了解变压吸附分离技术的应用领域，了解变压吸附设备，能够熟练操作设备。
3. 掌握吸附压力、循环周期、产品气流量等对产品氮气浓度的影响。
4. 掌握单塔穿透试验的测试方法，并绘制出穿透曲线。
二、实验原理1. 变压吸附现象吸附是一个复杂过程，存在着化学和物理吸附现象，而变压吸附则是纯物理吸附，整个过程均无化学吸附现象存在。
众所周知，当气体与多孔和固体吸附剂（如活性炭类）接触，因固体表面分子与部分子不同，具有剩余的表面自由力场或称表面引力场，因此使气相中的可被吸附的组分分子碰撞到固体表面后即被吸附。
当吸附于固体表面分子数量逐渐增加，并将要被覆盖时，吸附剂表面的再吸附能力下降，即失去吸附能力，此时己达到吸附平衡。
变压吸附在化工、轻工、炼油、冶金和环保等领域都有广泛的应用。
如气体中水分的脱除，气体混合物的分离，溶剂的回收，水溶液或有机溶液的脱色、除臭，有机烷烃的分离，芳烃的精制等等。
2. 变压吸附原理变压吸附是在较高压力进行吸附，在较低压力下使吸附的组分解吸出来。
从图1吸附等温线可看出，吸附量与分压的关系，升压吸附量增加，而降压可使吸附分子解吸，但解吸不完全，故用抽空方法得到脱附解吸并使吸附剂再生。
图1、变压吸附的吸附等温线吸附－解吸的压力变换为反复循环过程，但解吸条件不同，可以有不同结果，可通过图2（a）、（b）得到解释。
当被处理的吸附混合物中有强吸附物和弱吸附物存在时，强吸附物被吸附，而弱吸附物被强吸附物取代而排出，在吸附床未达到吸附平衡时，弱吸附物可不断排出，并且被提纯。
1.1 常压解吸（见图2（a））（1）升压过程（A－B）经解吸再生后的吸附床处于过程的最低压力P1，床层杂质的吸留量为Q1（A 点），在此条件下让其他塔的吸附出口气体进入该塔，使塔压升至吸附压力P3，此时床杂质的吸留量Q1不变（B点）。
（2）吸附过程（B－C）在恒定的吸附压力下原料气不断进入吸附床，同时输出产品组分，吸附床杂质组分的吸留量逐步增加，当达到规定的吸留量Q3时（C点），停止进入原料气，吸附终止，此时吸附床上部仍预留有一部分未吸附杂质的吸附剂。
碳分子筛变压吸附提纯沼气的性能
Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｔ ｅ ｃ ｈ ． Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｎ ａ ｍｉ ｎ ｇ ２ １ ０ ０ ０ ９ ，Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｓ ｕ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｃａ ｒ ｂ ｏ ｎ ｍｏ ｌ ｅ ｃ ｕ ｌ ａ ｒ ｓ ｉ ｅ ｖ ｅ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ｔ ｏ ｓ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｅ ＣＨ４ ／ ＣＯ２ ｍｉ ｘ ｔ ｕ ｒ ｅ ｂ ｙ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｓ ｗｉ ｎ ｇ ａ ｄ ｓ ｏ ｒ ｐ ｔ ｉ ｏ ｎ ． Ａｄ ｓ ｏ ｐｔ ｒ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍｓ ｏ ｆ ｐ ｕ ｒ ｅ ｃ ａ４ ， Ｃ０２ ａ ｎ ｄ Ｎ２ ｇ ａ ｓ ｅ ｓ ｏ ｎ ｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｎ ｍｏ ｌ ｅ ｃ ｕ ｌ ａ ｒ ｓ ｉ ｅ ｖ ｅ ｓ ｗｅ ｒ ｅ
应 ，仍能在塔顶富集 高浓度的 Ｃ Ｈ
关 键 词 ：沼 气提 纯 ； 变 压 吸 附 ； 脱 碳 ； 碳 分 子 筛 ； 甲烷
中图分类号 ：Ｔ Ｑ ０ ２ ８ ． １
文献标志码 ：Ａ
文章编 号：１ ０ ０ ０— ６ ６ １ ３（ ２ ０ １ ５）０ ９—３ ４ ５ ２—０ ５
ＤｏＩ ：１ ０ ． １ ６ ０ ８ ５ ￣ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ０ — ６ ６ １ ３ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ９ ． ０ ３ ８
了吸附压力 、气体 流量和少量 氮气等 因素对吸 附分 离的影响 ，并对 吸附机理做 了初 步探 讨。 实验结果表 明，在 吸 附压 力为 ０ ． ４ ＭＰ ａ 、气体 流量 为 ２ ０ ０ ｍＬ ／ ｍｉ ｎ时，在碳 分子 筛上 Ｃ Ｏ ２ 穿透吸附量为 ３ ５ ． ９ ｍＬ ／ ｇ ，Ｃ Ｈ４ 穿透吸附量为 ５ ． ４ ｍＬ ／ ｇ ，Ｃ Ｏ ２ ／ Ｃ Ｈ４ 分 离系数 高达 １ ２ ． ６ ，可直接 从吸附塔顶富集纯净 的 Ｃ Ｈ ４ ，而且碳 分子 筛可以通过抽真 空完全 再生 ，是一种理 想的吸 附材料 ；在有 少量 氮气存在 的实验条件 下，由于碳分 子筛对 Ｃ Ｈ４ 和 Ｎ２ 具有动力学分 离效
碳分子筛变压吸附提纯氮气答案
碳分子筛变压吸附提纯氮气模块名称预习考查题目权重1．碳分子筛吸附法从空气中分离提纯氮气的原理是什么？（）A．利用N2与O2在空气中的浓度差异，优先吸附N2气B．利用N2与O2在碳分子筛中扩散速率的差异，优先吸附O2气C．利用碳分子筛中的微孔尺寸的选择性，优先吸附O2气D．利用N2与O2在碳分子筛中扩散速率的差异，优先吸附N2气2．一个连续变压吸附分离装置，至少需要几个吸附柱，包括哪些操作步骤？（）A．2个，操作步骤包括系统充压、加压吸附、减压脱附、柱间气流切换B．3个，操作步骤包括系统充压、加压吸附、减压脱附、柱间气流切换C．1个，操作步骤包括系统充压、加压吸附、减压脱附D．3个，操作步骤包括加压吸附、减压脱附、柱间气流切换3．本实验采用什么工程手段来实现吸附和解吸操作？（）A．加压吸附，常压脱附B．加压吸附，升温脱附C．加压吸附，真空脱附D．低温吸附，高温脱附4．当吸附剂用量一定时，影响本实验变压吸附效果的主要因素有哪些？（）A．吸附压力、温度、气体流量、解吸压力B．吸附压力、气体流量、脱附压力、吸附时间E．吸附压力、气体流量、吸附时间D．温度、气体流量、脱附压力、吸附时间5．何谓穿透曲线？（）A．吸附柱出口流体中被吸附物质的浓20度随时间的变化曲线B．吸附柱出口流体中被吸附物质的浓度随气体流量的变化曲线C．吸附柱出口流体中被吸附物质的浓度随吸附压力的变化曲线D．吸附柱出口流体中被吸附物质的浓度随进口浓度的变化曲线你的回答本模块得分[满分100]B|B|C|B|A 100 模块名称仪器选择题目权重选错一次扣5分10你的回答本模块得分[满分100]正确答案：吸附柱（2个）、微机、放空阀、流量计、CYES氧气分析仪、脱水柱、取样阀、空气压缩机及减压阀、脱油柱、缓冲罐、流量调节阀、水循环真空泵做错次数：0100模块名称操作步骤题目权重选错一次扣5分10你的回答本模块得分[满分100]正确答案：B、检查压缩机、真空泵、吸附装置和计算机之间的连接是否到位，接通压缩机电源，接通吸附装置上的电源和真空泵电源，开启计算机并打开“在线控制软件”，点击“泵开关”，开启真空泵。
实验十五碳分子筛变压吸附提纯氮气
实验十五碳分子筛变压吸附提纯氮气利用多孔固体物质的选择性吸附分离和净化气体或液体混合物的过程称为吸附分离。
吸附过程得以实现的基础是固体表面过剩能的存在，这种过剩能可通过范德华力的作用吸引物质附着于固体表面，也可通过化学键合力的作用吸引物质附着于固体表面，前者称为物理吸附，后者称为化学吸附。
一个完整的吸附分离过程通常是由吸附与解吸（脱附）循环操作构成，由于实现吸附和解吸操作的工程手段不同，过程分变压吸附和变温吸附，变压吸附是通过调节操作压力（加压吸附、减压解吸）完成吸附与解吸的操作循环，变温吸附则是通过调节温度（降温吸附，升温解吸）完成循环操作。
变压吸附主要用于物理吸附过程，变温吸附主要用于化学吸附过程。
本实验以空气为原料，以碳分子筛为吸附剂，通过变压吸附的方法分离空气中的氮气和氧气，达到提纯氮气的目的。
A 实验目的（1）了解和掌握连续变压吸附过程的基本原理和流程；（2）了解和掌握影响变压吸附效果的主要因素；（3）了解和掌握碳分子筛变压吸附提纯氮气的基本原理；（4）了解和掌握吸附床穿透曲线的测定方法和目的。
B 实验原理物质在吸附剂（固体）表面的吸附必须经过两个过程：一是通过分子扩散到达固体表面，二是通过范德华力或化学键合力的作用吸附于固体表面。
因此，要利用吸附实现混合物的分离，被分离组分必须在分子扩散速率或表面吸附能力上存在明显差异。
碳分子筛吸附分离空气中N2和O2就是基于两者在扩散速率上的差异。
N2和O2都是非极性分子，分子直径十分接近（O2为0.28nm，N2为0.3nm），由于两者的物性相近，与碳分子筛表面的结合力差异不大，因此，从热力学（吸收平衡）角度看，碳分子筛对N2和O2的吸附并无选择性，难于使两者分离。
然而，从动力学角度看，由于碳分子筛是一种速率分离型吸附剂，N2和O2在碳分子筛微孔内的扩散速度存在明显差异，如：35℃时，O2的扩散速度为2.0×106，O2的速度比N2快30倍，因此当空气与碳分子筛接触时，O2将优先吸附于碳分子筛而从空气中分离出来，使得空气中的N2得以提纯。
碳分子筛变压吸附提纯氮气,实验报告
碳分子筛变压吸附提纯氮气,实验报告实验报告一、实验目的1.了解气体吸附和压缩变化的实验原理和方法。
2.掌握碳分子筛提纯氮气的基本原理和方法。
3.正确操作反应器，调整参数，保证实验操作的可行性。
二、实验原理气体吸附和压缩变化是利用气体分子间相互作用力发生变化的现象。
当气体分子集中在碳分子筛的表面时，它们会被吸附到碳分子筛的内部孔道中。
当气体压力加大时，筛子内气体的压缩随着压力的增大而增大。
在反应器内，通过平衡吸附和压缩两种力作用的平衡状态来提纯气体，实现气体分离和回收。
氮气可以通过分子筛分离技术进行提纯。
在碳分子筛中，氮气分子的大小比氧气分子大，可以通过对分子筛进行调整来控制氮气和氧气分子的吸附和压力变化，从而达到提纯氮气的目的。
三、实验仪器和材料1.碳分子筛实验装置2.N2 /O2 混合气体（氮气和氧气的体积比为8：2）3.滴定用酸和碱四、实验步骤1.开启实验装置，调整氮气和氧气的流量，将混合气体导入碳分子筛反应器。
2.开始加压，一直加压至2.5Mpa，然后保持此压力稳定5分钟。
3.缓慢减压到空气，使压力恢复到大气压之下。
4.在反应器出口进行比色检测，检测混合气体中的氮气和氧气的含量，检测值在理论值的范围内。
5.使用滴定用酸和碱对氮气进行酸碱度测试，并进行鉴定。
五、实验结果与分析在实验中，搭载碳分子筛仪器，可以成功提纯氮气和氧气混合气体。
通过实验，发现在恒定压力下，碳分子筛的内孔对氧气和氮气具有不同的吸附能力，可以实现氮气和氧气的分离。
并且，实验物质的质量达到了实验目的，具体表现在反应器中氧气和氮气的比例在实验结果范围之内。
六、实验结论通过本实验的实验过程和结果分析，可以得出结论：使用碳分子筛仪器可以较好地分离氮气和氧气，实现提纯氮气的目的。
本实验的实验结果符合实验目的要求。
七、实验中的问题及处理方法在实验过程中，发现碳分子筛在加压和减压过程中的温度和压力变化影响到实验结果。
为了解决这个问题，通过测量温度和压力，对加压和减压速率进行了调整和控制，保证实验的准确性和可行性。
碳分子筛空分制氮
碳分子筛空分制氮一、碳分子筛空分制氮的原理我公司生产的碳分子筛是PSA制氮装置上的吸附剂，采用变压吸附原理（PSA）从空气中分离制取氮气。
碳分子筛对空气中的氧和氮的分离作用主要是基于这两种气体在碳分子筛表面上的扩散速率不同。
直径较小的气体分子（O2）扩散速率较快，较多的进入碳分子筛微孔。
直径较大的气体分子（N2）扩散速率较慢，进入碳分子筛微孔较少，这样在气相中可以得到氮的富集成分。
因此，利用碳分子筛对氧和氮在某一时间内吸附量的差别这一特性，由全自动控制系统按特定可编程序施以加压吸附，常压解析的循环过程，完成氮氧分离，获得所需高纯度的氮气。
二、碳分子筛制氮控制的条件1、空气压缩纯化过程纯原料空气进入碳分子筛吸附塔，是非常必要的，因为颗粒及有机气体进入吸附塔会堵塞碳分子筛的微孔，并逐渐使碳分子筛的分离性能降低。
纯化原料空气的方法有：1、使空压机的进气口远离有、油雾、有机气体的场所；2、通过冷干机、吸附剂净化系统等，最后经处理后的原料空气进入碳分子筛吸附塔。
2、产品氮气的浓度和产气量碳分子筛制取氮气，其N2浓度和产气量可根据用户的需要进行任意调节，在产气时间及操作压力确定时，调低产气量，N2浓度将提高，反之，N2浓度则下降。
用户可根据实际需要调节。
3、均压时间碳分子筛制氮过程，当一个吸附塔吸附结束时，可将此吸附塔内的有压气体从上下两个方向注入另一个已再生好的吸附塔中，并使两塔气体压力相同，此一过程称为吸附塔的均压，选择适当的均压时间，即可回收能量，也可以减缓吸附塔内的分子筛受到冲击，从而达到延长碳分子筛的使用寿命。
参考阀门的切换速度一般选择均压时间为1-3秒。
4、产气时间根据碳分子筛对氧和氮的吸扩散速率不同，其吸附O2在短时间内就达到平衡，此时，N2的吸附量很少，较短的产气时间，可有效的提高碳分子筛的产气率，但同时也增加了阀门的动作频率，因此阀门的性能也很重要。
一般选择吸附时间为30-120秒。
小型高纯制氮机推荐使用短的产气时间，大型低浓度推荐使用长的产气时间。
碳分子筛变压吸附提纯氮气答案[推荐]
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碳分子筛变压吸附提纯氮气答案[推荐]第一篇：碳分子筛变压吸附提纯氮气答案[推荐]碳分子筛变压吸附提纯氮气题目1．碳分子筛吸附法从空气中分离提纯氮气的原理是什么？（）A．利用N2与O2在空气中的浓度差异，优先吸附N2气 B．利用N2与O2在碳分子筛中扩散速率的差异，优先吸附O2气 C．利用碳分子筛中的微孔尺寸的选择性，优先吸附O2气 D．利用N2与O2在碳分子筛中扩散速率的差异，优先吸附N2气2．一个连续变压吸附分离装置，至少需要几个吸附柱，包括哪些操作步骤？（）A．2个，操作步骤包括系统充压、加压吸附、减压脱附、柱间气流切换 B．3个，操作步骤包括系统充压、加模压吸附、减压脱附、柱间气流切换块C．1个，操作步骤包括系统充压、加名预习考查压吸附、减压脱附称D．3个，操作步骤包括加压吸附、减压脱附、柱间气流切换3．本实验采用什么工程手段来实现吸附和解吸操作？（）A．加压吸附，常压脱附 B．加压吸附，升温脱附 C．加压吸附，真空脱附 D．低温吸附，高温脱附4．当吸附剂用量一定时，影响本实验变压吸附效果的主要因素有哪些？（）A．吸附压力、温度、气体流量、解吸压力B．吸附压力、气体流量、脱附压力、吸附时间E．吸附压力、气体流量、吸附时间D．温度、气体流量、脱附压力、吸附时间5．何谓穿透曲线？（）A．吸附柱出口流体中被吸附物质的浓权重度随时间的变化曲线B．吸附柱出口流体中被吸附物质的浓度随气体流量的变化曲线C．吸附柱出口流体中被吸附物质的浓度随吸附压力的变化曲线D．吸附柱出口流体中被吸附物质的浓度随进口浓度的变化曲线你的回答B|B|C|B|A题目选错一次扣5分模块名称你的回答仪器选择正确答案：吸附柱（2个）、微机、放空阀、流量计、CYES氧气分析仪、脱水柱、取样阀、空气压缩机及减压阀、脱油柱、缓冲罐、流量调节阀、水循环真空泵做错次数：0题目选错一次扣5分你的回答正确答案：B、检查压缩机、真空泵、吸附装置和计算机之间的连接是否到位，接通压缩机电源，接通吸附装置上的电源和真空泵电源，开启计算机并打开“在线控制软件”，点击“泵开关”，开启真空泵。
炭分子筛变压吸附提纯氮气实验
穿透时间t0 （min）
A
B
C
c) 根据上表计算不同条件下的动态吸附容量：
G
=
VN
×
32 22.4
× t0
×
(x0
−
xB )
W
VN
= T0 × P ×V T × P0
不同条件下的动态吸附容量计算结果
吸附压力
吸附温度
实际气体流量
穿透时间
动态吸附容量
（Mpa）
（℃）
（L/h）
（min）
氧气 g/吸附剂 g
G．结果及讨论
（1）在本装置中，一个完整的吸附循环包括哪些操作步骤？ （2）气体的流速对吸附剂的穿透时间和动态吸附容量有何影响？为什么？ （3）吸附压力对吸附剂的穿透时间和动态吸附容量有何影响？为什么？ （4）根据实验结果，你认为本实验装置的吸附时间应该控制在多少合适？ （5）该吸附装置在提纯氮气的同时，还具有富集氧气的作用，如果实验目的是为了获得富氧， 实验装置及操作方案应作哪些改动？
一般略高于目标值。本实验要求N2的浓度≥95%，即出口O2应≤5%，因此，将穿透点定为O2出口浓 度为 4.5%～5.0%。
为确保产品质量，在实际生产中吸附柱有效工作区应控制在穿透点之前，因此，穿透点（a点）
的确定是吸附过程研究的重要内容。利用穿透点对应的时间（t0）可以确定吸附装置的最佳吸附操作 时间和吸附剂的动态吸附量，而动态吸附容量是吸附装置设计放大的重要依据。
开始测定穿透曲线。 7) 穿透曲线测定方法：系统运行大约 30min 后，观察计算机操作屏幕，当操作状态进入 K1
的瞬间开始，迅速按下面板上的计时按钮，然后，每隔 1 分钟，用针筒在取样口处取样分 析一次（若 K1=600s，取 10 个样），读取并记录样品氧含量（体积百分数 V%），同时记录 吸附时间、压力、温度和气体流量。 取样注意事项： 每次取样 8-10ml，将针筒对准取样口，使气体自然充入针筒中。 取样后将针筒拔下，迅速用橡皮套封住针筒的开口处，以免空气渗入影响分析结果。 8) 改变气体流量，将流量提高到 6.0L/H，然后重复（6）和（7）步操作。 9) 流量保持不变，调节压缩机出口气体减压阀，将气体压力升至 0.6 MPa（表压），重复第（5） 到第（7）步操作。 10) 停车步骤：
变压吸附制氮
变压吸附制氧变压吸附原理：当两种相态不同的物质接触的时候，其中密度较低物质的分子在密度较高的物质表面被富集的现象和过程。
具有吸附作用的物质（一般为密度相对较大的多孔固体）被称为吸附剂，被吸附的物质（一般为密度相对较小的气体或液体）称为吸附质。
变压吸附是因为压力不同而吸附剂吸附性能的差异来选择性吸附气体分离的过程。
一：双塔流程变压吸附制氮变压吸附制氮流程简介一定压力的空气经空气预处理系统除去油、尘及大部分的汽态水份后，洁净空气从进气端进入系统吸附塔，流经吸附塔内的吸附剂，吸附塔装有碳分子筛，洁净空气中大部分的氧分子被分子筛吸附，氮分子则被富集起来，从出气端流出。
当吸附塔内碳分子筛吸附饱和后，关闭进气阀和出气阀，打开排气阀，使该吸附塔分子筛解吸再生。
由两塔或多塔组成的吸附分离系统在PLC系统的控制下通过程控阀门的起闭而循环切换完成连续制氮。
一脉科技变压吸附制氧技术特点1：拥有自主专利，采用先进的专利吸附器及不等势均压工艺流程，氮气回收率及产率大幅提高优点一、长寿命PN5的工艺特征决定了：吸附塔上部的气流方向在整个PSA循环过程中总是向下的，并与CMS的重力方向具有一致性。
这一特点使：①、CMS在吸附塔内无须任何压紧就完全处于静止状态，使用寿命超长；②、抛弃了传统工艺依赖压紧机构使CMS处于静止的方式，避免了压紧机构因固有缺陷或出现故障时造成CMS粉化（或外喷）。
优点二、超节能“阶梯式软起动”均压工艺使氮气含量较高的解吸气体得以回收，实现了CMS的吸附“负荷”从低到高的渐进过程，这一特点使：①、空气利用率提高，空气消耗量降低；②、避免了氧气“穿透”，维持了理想的吸附浓度曲线，使制氮纯度更高。
2：模块化设计，便于快速安装和调试，设备规整美观3：收率，产率较高，能耗较常规的变压吸附制氮设备低8%-15%4：独特的进气方式，采用先进的气体分布和吸附塔结构5：采用大法兰结构吸附塔与德国分子筛配套的“暴风雪式”分子筛装填技术，装填密度高达700kg/m3.CMS6:全自动无人操作，不合格气自动排放7：我司已于可乐丽株式会社达成合作协议，其向我司提供分子筛为岩谷第四代产品1.5GN-H8：采用与进口分子筛配套的吸附塔技术，可实现分子筛寿命达10年9：采用一步法制取到合格氮气，一步法优点如下：工艺流程短，设备数量少，操作维护简单，故障率低，节约空间，二：多塔流程变压吸附制氮基本工艺过程装置去除空气中的氧气、二氧化碳、水份，分离并提出氮气。
炭分子筛变压吸附分离甲烷氮气
( 上海交通大学 制冷与低温工程研究所,上海摇 200240)
摘摇 要:测量了 CH4 / N2 混合气在一种炭分子筛固定床上的穿透曲线;研究了该炭分子筛对 CH4 的 提浓效果,以及原料气流速和吸附压力对分离效果及 CH4 回收率的影响。 结果表明:在吸附初期, 该炭分子筛选择性吸附 N2 ,吸附床出口基本检测不到 N2 ,合理地控制吸附时间可使吸附床出口气 中 CH4 浓度达到 96% 以上;原料气流速对分离效果的影响大于压力的影响,且流速太大不利于 CH4 / N2 混合气的分离;随着流速和压力的增加,CH4 的回收率减小。 关键词:甲烷-氮气混合气;炭分子筛;变压吸附;分离;动力学 中图分类号:P618郾 11摇 摇 摇 文献标志码:A
Separation of methane / nitrogen mixture by pressure swing adsorption on carbon molecular sieve
XI Fang,LIN Wen鄄sheng,GU An鄄zhong
( Institute of Refrigeration and Cryogenics,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai摇 200240,China)
混合气的穿透曲线(c / c0 为实时采集的吸附床出口混 合气中的气体含量(c)与原料气中含量之比(c0 ))。
图 2摇 CH4 / N2 混合气的穿透曲线 Fig郾 2摇 Breakthrough curves of CH4 / N2 mixture
由图 2 可以看出,CH4 / N2 混合气在穿透炭分子 筛固定床的过程中,CH4 先透出,N2 在 480 s 后才透 出。 即在 480 s 前,吸附床出口气为高浓度 CH4 ,N2 基本检测不到,则若在双床实验中,将吸附时间控制 在 480 s 以内,则可实现 CH4 的直接富集。 与文献[3 -7] 中的实验相同,本次实验中,CH4 的平衡吸附量仍 然大于 N2 。 在穿透曲线中体现为:约 1 000 s 后,吸 附床出口混合气中 CH4 的摩尔分数小于原料气中的 摩尔分数,而 N2 的摩尔分数大于原料气中的摩尔分 数。 需要说明的是,CH4 / N2 混合气达到吸附平衡的 时间很长,约在 1郾 5 h 后才达到平衡。 2郾 2摇 流速对分离效果的影响
碳分子筛变压吸附
•
1.3 品种、规格
• • 制氮装置一般有膜分离制氮装置和碳分子筛制氮装置两 个品种，本产品是采用碳分子筛制氮原理的制氮装置。 按产品的制氮能力（m3/h）分共有200、300、400、 500、600、800、1000、1200、1500、2000、3000等 十一种规格。
1.4 型号的组成及其代表意义
• 制氮工艺过程：
• 空气压缩机提供制氮装置用的压缩空气，压缩空气再经过 空气预处理系统对油和机械杂质进行进一步的净化过滤处 理，以达到分子筛对压缩空气工况指标的要求。 • 经过净化的空气进入原料空气储罐，具有一定压力的空气 在不同的时间段分别通过装有碳分子筛的两个吸附塔。利 用碳粒对气体具体吸附性，并且氧气和氮气在碳分子筛表 面的吸附速率不同的特点，根据氧氮物理性质上的差异— 氧分子和氮分子在吸附剂上吸附时扩散速率不同。由两个 完全相同碳分子筛吸附塔，它们交替循环地进行吸附、均 压、解吸过程，当吸附剂被氧饱和后停止吸附，进行降压 解吸，解吸气经消音器直接放空。
1.6 工作条件
供电条件：220V/380V/6000V (10000V ) 50Hz ； 供水条件：流量不小于20m3/h（单台空压机的水量）， 水质为无腐蚀性、无杂质的工业用水。 通风良好，室内。
2. 结构特征与工作原理
• 2.1 总体结构
电气控制系统
空气压缩系统
空气预处理系统
气体分离及氮气供给系统
• 2.2 工作原理
• 碳分子筛（CMS）吸附原理： • CMS是以树脂、煤、椰壳等为原料，经过固化、磨细、 粘结成型、氧化、炭化、活化、堵孔、热处理工制成的一 种非极性多孔物质。其内部结构为海绵状互相联通的发达 空组织，在吸附过程中CMS可使气相空气中的氧、氮分 子通过扩散方式穿过大孔，过渡孔进入超微孔被吸附在孔 表面上。从传质学观点看，CMS分离氧、氮的激励就是 氧、氮分子在超微孔中扩散速度不同。O2动力学直径为 3.6A、N2为3.8A，临界直径O2为2.8A、N2为3.0A，O2 的直径较小，它在CMS微孔与超微孔中扩散速率比N2大， 易进入超微孔起到分离作用。因为O2、N2直径仅相差 0.2A，CMS超微孔的孔径必须控制在极窄的范围内（48A）。孔径大于8A，O2、N2都很容易进入超微孔，起 不到筛分分离作用；孔径过小O2、N2都不能进入超微孔， O2、N2不能进入超微孔，同样就不能分离氧氮；孔径或 孔缝宽度以6-7!
变压吸附制氮燃烧制氮
变压吸附制氮燃烧制氮
变压吸附制氮燃烧制氮是一种重要的氮气制备方法，由于其高效、低成本的特点，被广泛应用于工业、医疗等领域。
下面将详细介绍其步骤。
首先，变压吸附制氮的制备过程通常需要选择一种合适的吸附剂，如Molecular sieve、Active carbon等。
其中，Molecular sieve吸附剂将空气中的氧气和水分分离，从而使气体中的氮气含量更高，Active carbon则可以吸附氧气，使气体中的氮气含量更高。
因此，针对不同的工业和医疗需求，在选择吸附剂时需要选取合适的吸附剂。
其次，吸附剂的选择完成后，需要将气体进入吸附器中进行吸附。
这一步骤通常需要将气体经过初步净化后，再将其送至吸附器中。
在吸附器中，气体会被吸附剂捕捉，从而使管道中的氮气含量增加。
这种过程可以反复进行，以达到更高的氮气纯度。
然后，吸附器中的气体需要被释放出来。
这个过程通常需要通过降压来实现，即将气体从高压管道中引入到低压管道中。
在低压下，吸附剂会更少的对气体进行吸附，从而使气体中的氮气含量更高。
最后，气体需要进行纯化和压缩。
经过这些过程，最终得到了高压、无水、无气体的氮气。
总之，变压吸附制氮燃烧制氮是一种简单、高效的氮气制备方法。
通过以上几个步骤，针对不同的应用需求，可以制备出氮气含量、纯度等特性不同的氮气产品。
因此，这种方法在工业、医疗等领域得到了广泛的应用。
变压吸附制氮机碳分子筛分离设备工艺原理
变压吸附制氮机碳分子筛分离设备工艺原理引言气体分离技术在化工、能源、生物、医学等许多领域有着广泛的应用。
变压吸附式制氮机碳分子筛分离设备是一种常用的氮气制备设备。
本文将重点介绍变压吸附式制氮机碳分子筛分离设备的工艺原理和相关参数。
设备介绍变压吸附式制氮机碳分子筛分离设备是一种通过碳分子筛分离空气中的氮气和氧气的技术，从而得到高纯度氮气的设备。
设备主要由压缩机、变压器、冷凝器、碳分子筛罐、闸板阀、流量计、压力表、仪表阀等部件组成。
工作原理变压吸附式制氮机碳分子筛分离设备的工作原理建立在压力变化和碳分子筛的选择吸附性能上。
该设备的工作过程分为两个阶段：吸附阶段和脱附阶段。
吸附阶段在吸附阶段，设备首先将压缩的气体通过变压器和冷凝器冷却，使气体的水分和杂质减少，然后通过闸板阀进入碳分子筛罐中。
碳分子筛具有选择性吸附的性质，根据MOF-5、CB-MOF和MILs等的分子筛吸附原理，对氮气和氧气的吸附能力不同，因而可以选择性吸附氮气，达到分离氮气和氧气的目的。
当碳分子筛吸附氮气达到饱和时，需要停止进气，进入下一个脱附阶段。
脱附阶段在脱附阶段，利用变压器调节低压气体的压力，而不断对碳分子筛罐进行再生。
当变压器输出低压气体与碳分子筛相接触时，会由于低压气体通量和温度的升高而使碳分子筛上的氮气脱附，脱附后的氮气将被挤出设备。
当还原氛围中的温度升高到一定程度时，可以停止脱附阶段，等待一定时间，然后重新开始吸附阶段。
设备参数变压吸附式制氮机碳分子筛分离设备的主要参数涉及到进气压力、脱附压力、脱附时间、吸附时间、氮气流量、控制元件类型等。
进气压力一般维持在1-10bar的范围内，脱附压力为0.1-1.0bar，脱附时间约为5-20秒，吸附时间为约为20-60秒，氮气流量一般可以从0.5-100N m3/h。
控制元件类型包括高级PLC等。
结论变压吸附式制氮机碳分子筛分离设备的分离效率高，可以生产获得高纯度氮气，得到了广泛应用。
分子筛变压吸附制氮气原理及流程
分子筛变压吸附制氮气原理及流程下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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实验十五 碳分子筛变压吸附提纯氮气利用多孔固体物质的选择性吸附分离和净化气体或液体混合物的过程称为吸附分离。
吸附过程得以实现的基础是固体表面过剩能的存在，这种过剩能可通过范德华力的作用吸引物质附着于固体表面，也可通过化学键合力的作用吸引物质附着于固体表面，前者称为物理吸附，后者称为化学吸附。
一个完整的吸附分离过程通常是由吸附与解吸（脱附）循环操作构成，由于实现吸附和解吸操作的工程手段不同，过程分变压吸附和变温吸附，变压吸附是通过调节操作压力（加压吸附、减压解吸）完成吸附与解吸的操作循环，变温吸附则是通过调节温度（降温吸附，升温解吸）完成循环操作。
变压吸附主要用于物理吸附过程，变温吸附主要用于化学吸附过程。
本实验以空气为原料，以碳分子筛为吸附剂，通过变压吸附的方法分离空气中的氮气和氧气，达到提纯氮气的目的。
A 实验目的（1）了解和掌握连续变压吸附过程的基本原理和流程；（2）了解和掌握影响变压吸附效果的主要因素；（3）了解和掌握碳分子筛变压吸附提纯氮气的基本原理；（4）了解和掌握吸附床穿透曲线的测定方法和目的。
B 实验原理物质在吸附剂（固体）表面的吸附必须经过两个过程：一是通过分子扩散到达固体表面，二是通过范德华力或化学键合力的作用吸附于固体表面。
因此，要利用吸附实现混合物的分离，被分离组分必须在分子扩散速率或表面吸附能力上存在明显差异。
碳分子筛吸附分离空气中N 2和O 2就是基于两者在扩散速率上的差异。
N 2和O 2都是非极性分子，分子直径十分接近（O 2为0.28nm ，N 2为0.3nm ），由于两者的物性相近，与碳分子筛表面的结合力差异不大，因此，从热力学（吸收平衡）角度看，碳分子筛对N 2和O 2的吸附并无选择性，难于使两者分离。
然而，从动力学角度看，由于碳分子筛是一种速率分离型吸附剂，N 2和O 2在碳分子筛微孔内的扩散速度存在明显差异，如：35℃时，O 2的扩散速度为2.0×106 ，O 2的速度比N 2快30倍，因此当空气与碳分子筛接触时，O 2将优先吸附于碳分子筛而从空气中分离出来，使得空气中的N 2得以提纯。
由于该吸附分离过程是一个速率控制的过程，因此，吸附时间的控制（即吸附－解吸循环速率的控制）非常重要。
当吸附剂用量、吸附压力、气体流速一定时，适宜吸附时间可通过测定吸附柱的流出液浓度 C恒温固定床吸附器的穿透曲线C BC 0C Et穿透曲线来确定。
所谓穿透曲线就是出口流体中被吸附物质（即吸附质，本实验中为氧气）的浓度随时间的变化曲线。
典型的穿透曲线如下图所示，由图可见吸附质的出口浓度变化呈S 形曲线，在曲线的下拐点（a 点）之前，吸附质的浓度基本不变（控制在要求的浓度之下），此时，出口产品是合格的。
越过下拐点之后，吸附质的浓度随时间增加，到达上拐点（b 点）后趋于进口浓度，此时，床层已趋于饱和，通常将下拐点（a 点）称为穿透点，上拐点（b 点）称为饱和点。
通常将吸附质出口浓度达到进口浓度的95%的点确定为饱和点，而穿透点的浓度应根据产品质量要求来定，一般略高于目标值。
本实验要求N 2的浓度≥95%，即出口O 2应≤5%，因此，将穿透点定为O 2出口浓度为4.5%～5.0%。
为确保产品质量，在实际生产中吸附柱有效工作区应控制在穿透点之前，因此，穿透点（a 点）的确定是吸附过程研究的重要内容。
利用穿透点对应的时间（t 0）可以确定吸附装置的最佳吸附操作时间和吸附剂的动态吸附量，而动态吸附容量是吸附装置设计放大的重要依据。
动态吸附容量的定义为：从吸附开始直至穿透点（a 点）的时段内，单位重量的吸附剂对吸附质的吸附量（即：吸附质的质量/吸附剂质量或体积）00(-)B V tC C G W⨯⨯=动态吸附容量C 预习与思考（1）碳分子筛变压吸附提纯氮气的原理什么?（2）本实验为什么采用变压吸附而非变温吸附?(3) 如何通过实验来确定本实验装置的最佳吸附时间?(4) 吸附剂的动态吸附容量是如何确定的?必须通过实验测定哪些参数?(5) 本实验为什么不考虑吸附过程的热效应?哪些吸附过程必须考虑热效应?D 实验装置及流程本实验装置及流程见计算机控制界面。
装置由两根可切换操作吸附柱(A 、B)构成，吸附柱尺寸为，吸附剂为碳分子筛，各柱碳分子筛的装填量以实验中的实际装填量为准。
mm mm 45036⨯φ来自空压机的原料空气经脱油器脱油和硅胶脱水后进入吸附柱，气流的切换通过电磁阀由计算机自动控制。
在计算机控制面板上，有两个可自由设定的时间窗口 K1，K2，所代表的含义分别为：K1—表示吸附和解吸的时间（注：吸附和解吸在两个吸附柱交替进行）。
K2—表示吸附柱充压和串连吸附操作时间。
解吸过程分为两步,首先是常压解吸，随后进行真空解吸。
气体分析：出口气体中的氧气含量通过CYES-II 型氧气分析仪测定。
E 实验步骤1)实验准备：检查压缩机、真空泵、吸附设备和计算机控制系统之间的连接是否到位，氧分析仪是否校正，15支取样针筒是否备齐。
2)接通压缩机电源，开启吸附装置上的电源。
3)开启真空泵上的电源开关，然后在计算机面板上启动真空泵。
4)调节压缩机出口稳压阀，使输出压力稳定在0.4MPa（表压）。
5)调节气体流量阀，将流量控制在3.0L/H左右。
6)将计算机面板上的时间窗口分别设定为K1＝600s，K2＝5s，启动设定框下方的开始按钮，开始测定穿透曲线。
7)穿透曲线测定方法：系统运行大约30min后，观察计算机操作屏幕，当操作状态进入K1的瞬间开始，迅速按下面板上的计时按钮，然后，每隔1分钟，用针筒在取样口处取样分析一次（若K1=600s，取10个样），读取并记录样品氧含量（体积百分数V%），同时记录吸附时间、压力、温度和气体流量。
取样注意事项：⏹每次取样8-10ml，将针筒对准取样口，使气体自然充入针筒中。
⏹取样后将针筒拔下，迅速用橡皮套封住针筒的开口处，以免空气渗入影响分析结果。
8)改变气体流量，将流量提高到6.0L/H，然后重复（6）和（7）步操作。
9)流量保持不变，调节压缩机出口气体减压阀，将气体压力升至0.6 MPa（表压），重复第（5）到第（7）步操作。
10)停车步骤：⏹先按下K1，K2设定框下方的停止操作按钮，将时间参数重新设定为K1＝120s，K2＝5s，然后启动设定框下方的开始按钮，让系统运行10-15min。
⏹系统运行10-15min后，按下计算机面板上停止操作按钮，停止吸附操作。
⏹在计算机控制面板上关闭真空泵，然后关闭真空泵上的电源，最后关闭压缩机电源。
F．实验数据处理（1）实验数据记录编号A吸附温度T（℃）:_____ 压力P（Mpa）:_____ 气体流量V（L/h）:____吸附时间（min）出口氧含量（V%）吸附时间（min）出口氧含量（V%）16273849510编号B吸附温度T（℃）:_____ 压力P（Mpa）:_____ 气体流量V（L/h）:____吸附时间（min）出口氧含量（V%）吸附时间（min）出口氧含量（V%）16273849510编号C吸附温度T （℃）:_____压力P （Mpa ）:_____ 气体流量V （L/h ）:____吸附时间（min ）出口氧含量（V%）吸附时间（min ）出口氧含量（V%）16273849510（2）实验数据处理a) 根据实验数据，在同一张图上标绘两种气体流量下的吸附穿透曲线。
b)若将出口氧气浓度为5.0%的点确定为穿透点，请根据穿透曲线确定不同操作条件下穿透点出现的时间t 0,记录于下表。
实验编号吸附剂质量W （g ）吸附压力P （Mpa ）吸附温度T （℃）实际气体流量V （L/h ）穿透时间t 0（min ）A B C c) 根据上表计算不同条件下的动态吸附容量：Wx x t V G B N )(4.223200-⨯⨯⨯=V P T PT V N ⨯⨯⨯=0不同条件下的动态吸附容量计算结果吸附压力（Mpa ）吸附温度（℃）实际气体流量（L/h ）穿透时间（min ）动态吸附容量氧气g/吸附剂gG ．结果及讨论（1）在本装置中，一个完整的吸附循环包括哪些操作步骤？（2）气体的流速对吸附剂的穿透时间和动态吸附容量有何影响？为什么？（3）吸附压力对吸附剂的穿透时间和动态吸附容量有何影响？为什么？（4）根据实验结果，你认为本实验装置的吸附时间应该控制在多少合适？（5）该吸附装置在提纯氮气的同时，还具有富集氧气的作用，如果实验目的是为了获得富氧，实验装置及操作方案应作哪些改动？H．符号说明A－吸附柱的截面积，cm2；C0－吸附质的进口浓度，g/L；C B－穿透点处，吸附质的出口浓度，g/L；G－动态吸附容量（氧气质量/吸附剂体积），g/g；P－实际操作压力，Mpa；P0－标准状态下的压力，Mpa；T－实际操作温度，K；T0－标准状态下的温度，K；V－实际气体流量，L/min；V N－标准状态下的气体流量，L/min；t0－达到穿透点的时间，s；x0－空气中氧气的体积百分数，V%；x B－穿透点处氧气的体积百分数，V%；W－碳分子筛吸附剂的质量，g。