实验三 变压吸附
变压吸附实验报告
变压吸附实验报告变压吸附实验报告引言变压吸附是一种重要的物理现象，广泛应用于化学、环境和材料科学等领域。
本实验旨在通过实验方法探究变压吸附的基本原理和特性，并通过实验数据分析得出相关结论。
实验方法实验采用一台变压吸附仪，样品为活性炭。
首先，将活性炭样品放入吸附仪的试样室中，并将室内温度控制在常温下。
然后，通过调节变压吸附仪的压力，使其在一定范围内变化，并记录吸附仪的压力和吸附量的变化。
实验结果在实验过程中，我们记录了不同压力下吸附量的变化。
实验结果表明，随着压力的增加，吸附量也呈现出增加的趋势。
然而，当压力达到一定值后，吸附量的增加趋势逐渐减缓，直至趋于平稳。
这表明在一定范围内，吸附量与压力之间存在着正相关关系，但吸附饱和度逐渐增加。
实验讨论通过实验结果的分析，我们可以得出以下结论：1. 变压吸附是一种非线性现象。
吸附量与压力之间存在着正相关关系，但并非线性关系。
在低压力下，吸附量的增加速度较快，而在高压力下，增加速度逐渐减缓。
2. 吸附饱和度是一个重要的参数。
吸附饱和度反映了吸附剂的吸附能力。
在实验中，吸附剂的吸附饱和度随着压力的增加而增加，但增幅逐渐减小。
这对于了解吸附过程的动力学特性具有重要意义。
3. 温度对吸附过程有一定影响。
在实验中，我们将温度控制在常温下，但实际应用中，温度的变化可能会对吸附过程产生影响。
进一步的研究可以探究温度对吸附量和吸附饱和度的影响。
实验应用变压吸附在许多领域中具有广泛的应用价值。
例如，在环境科学中，变压吸附可以用于废水处理和大气污染控制。
在化学工程中，变压吸附可以用于分离和纯化混合物。
同时，变压吸附也可以应用于储能技术和气体储存等领域。
通过深入研究变压吸附的原理和特性，可以进一步拓展其应用范围和效果。
结论通过本次实验，我们对变压吸附的基本原理和特性有了更深入的了解。
实验结果表明，变压吸附是一种非线性现象，吸附量与压力之间存在正相关关系，但增加速度逐渐减缓。
吸附饱和度是一个重要的参数，反映了吸附剂的吸附能力。
实习报告变压吸附
实习报告——变压吸附2.1原料本装置为甲醇裂解气，原料气组成见表2—1表2—1 原料气组成甲醇裂解气组成H2CO CO2甲醇等有机物ΣV% 74.5 0.6 24.9 微量100 甲醇裂解气进装置压力：≥0.9Mpa温度：≤40℃流量：～470Nm³/h（物料平衡计算值，以产纯氢300Nm³/h计）2.2产品产品氢气流量：300Nm³/h产品氢气质量：H2≥99.998%产品氢气压力：≥0.8Mpa温度：≤40℃2.3副产品解吸气压力：0.02Mpa温度：40℃流量：～170Nm³/h（物料平衡计算值，以产纯氢300Nm³/h 计）2.4工艺原理及方法提纯氢气的原料气中的主要组分是H2，其它杂质组份是CO、CO2和H2O等，本装置采用变压吸附技术（PSA）从原料气中分离除去杂质组份获得提纯的氢气产品。
变压吸附技术是以吸附剂（多孔固体物质）内部表面气体分子的物理吸附为基础，那个吸附剂在相同压力下易吸附高沸点组份、不易吸附低沸点组份和高压下吸附量增加（吸附组份）、减压下吸附量减小（吸附组份）的特性。
将原料气在压力下通过吸附剂床层，相对于氢的高沸点杂质组份被选择性吸附，低沸点组份的氢不易吸附而通过吸附剂床层，达到氢和杂质组份的分离。
然后在减压下解吸被吸附的杂质组份使吸附剂获得再生，以利用下一次再进行吸附分离杂质。
这种压力下吸附杂质提纯氢气、减压下解吸杂质使吸附剂再生的循环便是变压吸附过程。
2.5工艺步骤本装置主工艺为5—1—3/V工艺（以下简称1#工艺），即5塔1塔进料3次均压抽真空工艺，当某一吸附器出现故障时装置可切换为四塔流程，采用4—1—2/V工艺（以下简称2#工艺）。
以下以1#工艺为主对PSA工艺过程进行介绍。
以5—1—3/V方式运行时，其中一台吸附器处于进入原料气、产出氢气的吸附步骤，其余四台吸附器处于吸附剂再生的不同步骤。
每个吸附器经历相同的步骤程序，以表3—1方式排列，即可达到原料气不断输入、产品氢连续稳定输出。
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。
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
变压吸附实验报告
本实验旨在了解变压吸附的原理和应用，通过实验验证吸附剂的不同选择会对吸附行为产生不同的影响，同时熟悉实验过程中的操作技能。
实验过程中以甲醇为吸附剂，在不同的压力下，使用不同的吸附剂（分别为MgO和活性炭），探究吸附剂种类和压力对甲醇吸附率的影响。
首先进行吸附剂的性质鉴定，MgO、活性炭的颗粒大小和形状、孔径分布等均需要进行测试，以保证实验结果的可靠性。
然后，将吸附剂装入固定的压力容器中，加入甲醇进行吸附。
实验过程中需要控制压力，记录吸附过程中的压力和时间变化，以便进行后续分析。
实验结果显示，在MgO表面上，甲醇分子分解成CH3O-和H+。
CH3O-负离子与Mg2+正离子形成了离子对，存在于MgO孔隙中；而H+离子则吸附在MgO表面，形成了酸性实体。
因此，甲醇在MgO上的吸附率相对较低，且呈现明显的消退效应。
而在活性炭上，甲醇主要是通过物理吸附作用与活性炭表面吸附。
活性炭的孔隙结构较为复杂，具有较多的微孔和介孔，可以提供更多的吸附位点和表面积，因此甲醇在活性炭上的吸附率相对较高。
结果还显示，当压力升高，甲醇的吸附率也会随之升高，因为在较高的压力下，甲醇分子的活性增强，更容易与吸附剂的孔隙表面相互作用。
但是，当压力超过一定值后，甲醇的吸附率反而开始下降，这是由于过高的压力会导致吸附位点的饱和和甲醇分子间的竞争作用引起的。
综上所述，不同的吸附剂在吸附过程中表现出截然不同的特性，这些特性包括表面化学性质、孔隙结构和表面面积等。
此外，在不同的压力下，吸附剂的性能也会发生变化，因此在实际应用中需要根据吸附剂的适应性和效率等因素进行选择。
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。
变压吸附实验..
逆放过程(D- E):
D时刻，塔底排气阀开启，逆着输出产品的 方向降低压力, 直至变压吸 附过程的最低压 力 P1(通常为大气压力，低于大气压为真空 变压吸附)。床内大部分吸留的杂质随气流 排出器外, 床内杂质吸留量为 Q2。
冲洗过程(E-F):
逆放过程结束后，吸附床仍有杂质吸留量Q2。 为使这部分杂质尽可能解吸, 通过（常开状态） 工艺阀，使邻塔上部的产品气在压差作用力 自上而下对本塔吸附床进行逆向冲洗。由于产 品气等效杂质分压很低，使床内杂质不断解吸 并随冲洗气流带出吸附床。经一定时间冲洗后, 床内杂质吸留量降低到Q1 时，F时刻过程终 止。至此, 吸附床完成 了一个吸附—解吸再 生过程。
变压吸on)
QV7
QV8
电磁阀与气动阀对应关系
DV1 DV2 DV3 DV4
QV5 QV3 QV6 QV4
QV1 QV2 QV5 QV6 QV4 QV3 QV8 QV7
DV5
QV1
QV2
理想吸附循环分析
饱和吸附线
升压过程(A- B):
经 顺向升压 后 的 吸 附 塔 处 于 中间 压 力 P2, 床内杂质吸留量为 Q1。 A点时刻进气阀开启,床内压力迅速升压到吸 附压 力 P3;过程迅速, 床内杂质吸留量 Q1 基本不变(B 点)。
顺放过程(C-D)及顺向升压（F-A）
C时刻，塔顶阀开启,沿着输出产品的方向降低压力, 流 出的气体仍为产品组分, 用于其它吸附床顺向升压(对 应塔塔底阀联动开启)。在此过程中, 随床内压力不断 下降, 吸附剂上的杂质被不断解吸, 解吸的杂质又继续 被床上部的那部分未饱和吸附剂吸附, 因此杂质并未离 开吸附床, 床内杂质吸留量 Q3 不变。当吸附床降压到 D 点时, 床内吸附剂全部（理想状态）被杂质占用, 压 力为 P2。 顺向升压（F-A）与之相似,顺向升压的气源来自其它塔 的顺向降压过程,顺升的作用在于尽量维持、提高产品 气的纯度。 两塔的顺放和顺升是对偶，工程上也统称均压过程。
变压吸附三个基本步骤
变压吸附三个基本步骤
变压吸附（Pressure Swing Adsorption, PSA）是一种用于分离气体混合物中组分的工艺。
PSA主要包括以下三个基本步骤：
1.吸附：
•混合气体通过吸附器（adsorber）床时，其中的特定组分会被吸附到吸附剂上。
吸附剂通常是多孔性的固体物质，
例如活性炭、分子筛等。
在吸附阶段，吸附剂选择性地吸
附其中的某一种或几种气体成分，而其余成分通过吸附床，
形成富集的气体。
2.脱附（Desorption）：
•当吸附床达到饱和，需要进行脱附操作。
这时，通过减压或改变吸附床的操作条件，降低系统的压力，从而使吸附
剂释放之前吸附的气体成分。
这个步骤通常涉及到减压和
/或升温，以推动被吸附的气体从吸附剂表面脱附出来。
3.再生和压力平衡：
•脱附后的吸附床被认为是再生的，可以重新投入使用。
为了保证PSA系统的连续运行，通常使用两个或多个吸附
床，交替进行吸附和脱附。
在这个步骤中，通常通过调整
压力平衡，将另一个床投入吸附阶段，而将先前用于吸附
的床进行脱附和再生。
总体来说，PSA是一种通过周期性地调整压力来实现气体分离的方法。
它在吸附和脱附阶段的交替操作中，实现了对气体混合物中特
定成分的高效分离。
这种技术广泛应用于气体纯化、气体分离和气体富集等工业和实验室领域。
变压吸附制氧技术介绍
一、变压吸附制氧技术介绍1、变压吸附制氧基本原理变压吸附（Pressure Swing Adsorption）是利用气体在不同的压力下在吸附剂上的吸附能力不同，对空气中各种气体进行分离的一种非低温空气分离技术。
空气中的主要组份是氮和氧，因此可选择对氮和氧具有不同吸附选择性的吸附剂，设计适当的工艺过程，使氮和氧分离制得氧气。
氮和氧都具有四极矩，但氮的四极矩（0.31Å）比氧的（0.10 Å）大得多，因此氮气在沸石分子筛上的吸附能力比氧气强（氮与分子筛表面离子的作用力强，如图1所示）。
因此，当空气在加压状态下通过装有沸石分子筛吸附剂的吸附床时，氮气被分子筛吸附，氧气因吸附较少，在气相中得到富集并流出吸附床，使氧气和氮气分离获得氧气。
当分子筛吸附氮气至接近饱和后，停止通空气并降低吸附床的压力，分子筛吸附的氮气可以解吸出来，分子筛得到再生并重复利用。
两个以上的吸附床轮流切换工作，便可连续生产出氧气。
2、变压吸附制氧工艺流程介绍VPSA制氧装置的操作必须至少包含两个步骤：进气吸附和抽空解吸，无论采用几塔流程，每个吸附塔都必须周期性地重复这两个步骤。
最初的变压吸附装置规模小，一般采用两塔流程，后来为了扩大规模和节约能耗，又开发出多塔流程。
随着新型吸附剂的开发和设备制造工艺的进步，又逐步向两塔流程回归。
这是因为采用两塔流程时，当一个塔进行吸附时，另外一个塔可以进行抽空解吸，两个塔互相匹配，可以在最短的时间内完成必须的操作，使吸附剂的利用效率最高，而且两塔流程可以实现吸附塔之间的均压，氧气的收率和能耗也可达到比较好的水平；此外，两塔流程由于工艺简单，设备数量少、投资较低。
尽管两塔流程在能耗水平上不如多塔流程，但综合考虑投资和运行费用，两塔流程的长期运行成本最低。
因此，在可能的情况下应尽可能选择两塔流程，这个结论是理论上的分析，同时得到了国内外变压吸附制氧设备供应商长期实践的验证。
但大规模装置采用两塔流程必须解决两个难点：在限定气流速度的前提下，解决大直径吸附塔的制造问题并保证吸附塔内气流分布的均匀性。
变压吸附试验
随着吸附的进行，分子筛对氧的吸附能力下降，排出的氮气中氧气增加，氧气增 加到一定程度时，对两个吸附罐进行切换（50、60、70 秒），原在压力下吸附的罐减 压，脱附出吸附的氧。两罐按时间进行切换，不断制得较纯净的氮气。两罐切换时， 为了避免压力对分子筛的冲击，两罐间有管路联接，中间有平衡阀。
变压吸附制得的氮气纯度有一定的限制，一般能达到 99.99%，如再要求高纯度， 应进行过火燃烧，消耗掉氮气中的氧。
量，并记录氧含量的变化情况，排出氮气储罐中的空气，当氮气罐中排出气体 含量稳定后开始实验。 6. 记录设备运行的条件，包括吸附压力，吸附、脱附转换时间，氮气罐中排出气 体氧含量，脱附时排出气体的氧含量。 7. 改变空气压缩机的出口压力，记录压力变化与氮气纯度的关系。 8. 改变吸附与脱附转换阀门的转换时间，记录氮气中氧的含量与时间的关系。 9. 实验数量要求 3～5 个变量，实验完成后，关闭空气压缩机。
多少？
13 - 4
空
空
吸
压
气
附
机
过
储
罐
滤
罐
1
器
1
2
3
测 氧
7
吸
氮
附
气
罐
储
2
罐
4
5
6
1 空气压缩机 2 过滤器 3 空气储罐 4 分子筛罐 5 氮气储罐 6 流量计 7 测氧仪
变压吸附工作基本原理
变压吸附（PSA）法基本工作原理吸附的基本概念和吸附剂一、吸附的定义当气体分子运动到固体表面上时，由于固体表面原子剩余引力的作用，气体中的一些分子便会暂时停留在固体表面上，这些分子在固体表面上的浓度增大，这种现象称为气体分子在固体表面上的吸附。
相反，固体表面上被吸附的分子返回气体相的过程称为解吸或脱附。
被吸附的气体分子在固体表面上形成的吸附层，称为吸附相。
吸附相的密度比一般气体的密度大得多，有可能接近液体密度。
当气体是混合物时，由于固体表面对不同气体分子的引力差异，使吸附相的组成与气相组成不同，这种气相与吸附相在密度上和组成上的差别构成了气体吸附分离技术的基础。
吸附物质的固体称为吸附剂，被吸附的物质称为吸附质。
伴随吸附过程所释放的热量叫吸附热，解吸过程所吸收的热量叫解吸热。
气体混合物的吸附热是吸附质的冷凝热和润湿热之和。
不同的吸附剂对各种气体分子的吸附热均不相同。
按吸附质与吸附剂之间引力场的性质，吸附可分为化学吸附和物理吸附。
化学吸附：即吸附过程伴随有化学反应的吸附。
在化学吸附中，吸附质分子和吸附剂表面将发生反应生成表面络合物，其吸附热接近化学反应热。
化学吸附需要一定的活化能才能进行。
通常条件下，化学吸附的吸附或解吸速度都要比物理吸附慢。
石灰石吸附氯气，沸石吸附乙烯都是化学吸附。
物理吸附：也称范德华（van der Waais）吸附，它是由吸附质分子和吸附剂表面分子之间的引力所引起的，此力也叫作范德华力。
由于固体表面的分子与其内部分子不同，存在剩余的表面自由力场，当气体分子碰到固体表面时，其中一部分就被吸附，并释放出吸附热。
在被吸附的分子中，只有当其热运动的动能足以克服吸附剂引力场的位能时才能重新回到气相，所以在与气体接触的固体表面上总是保留着许多被吸附的分子。
由于分子间的引力所引起的吸附，其吸附热较低，接近吸附质的汽化热或冷凝热，吸附和解吸速度也都较快。
被吸附气体也较容易地从固体表面解吸出来，所以物理吸附是可逆的。
变压吸附实验报告
变压吸附实验报告1. 实验目的本实验旨在探究变压吸附在化学分离和催化反应中的应用，并验证其在分离杂质和增加反应速率中的作用。
2. 实验原理变压吸附是一种利用吸附剂与物质之间相互作用力的差异，通过改变温度、压力等外部条件，使吸附剂吸附特定物质，分离采用的一种方法。
变压吸附常用于分离杂质、去除污染物和提纯目标物质等过程。
在实验中，我们选取了一种特定的吸附剂，并设计了不同温度和压力下的实验条件。
通过变压吸附实验，我们可以观察到吸附物质在不同条件下的吸附量和吸附速率的变化趋势，进而分析吸附机理和优化实验条件。
3. 实验步骤3.1 实验器材准备•变压吸附实验装置•吸附剂样品•温度控制装置•压力控制装置•电子天平3.2 实验样品制备根据实验需要，准备吸附样品，确保样品纯度高且符合实验要求。
3.3 实验条件设置根据实验设计，确定实验温度和压力范围，并设置相应的温度控制装置和压力控制装置。
3.4 实验数据采集在不同温度和压力条件下，使用实验装置进行实验，记录吸附剂对吸附物质的吸附量和吸附速率数据。
3.5 实验数据处理根据实验数据，绘制吸附量和吸附速率随温度和压力变化的曲线图，并进行数据分析和拟合，以获得吸附机理和最优实验条件。
4. 实验结果与讨论根据实验数据处理得到的曲线图，我们可以观察到吸附量和吸附速率随温度和压力的变化情况。
通过分析曲线形状和变化趋势，可以判断吸附机理和选择最佳实验条件。
在实验过程中，我们发现随着温度的升高，吸附量呈现逐渐减小的趋势，而吸附速率则呈现逐渐增加的趋势。
这表明在较高温度下，吸附剂与吸附物质之间的相互作用力减弱，导致吸附量减少，但吸附速率加快。
另外，随着压力的增加，吸附量和吸附速率同时增加，这说明在较高压力下，吸附剂对吸附物质的吸附能力增强。
这可能是由于吸附剂表面积增大，有效吸附位点增多，从而提高了吸附量和吸附速率。
5. 结论通过本次实验，我们验证了变压吸附在化学分离和催化反应中的应用。
变压吸附原理及应用
变压吸附原理及应用变压吸附（Pressure Swing Adsorption, PSA）是一种广泛应用于气体分离和纯化过程中的技术。
它基于气体分子在固体吸附剂表面的吸附和解吸特性，通过改变操作压力来实现对不同成分的气体分离。
1.吸附：气体混合物从底部通入吸附器中，与固体吸附剂表面发生物理或化学吸附。
不同成分的气体因为与吸附剂表面的相互作用力不同，吸附量也不同。
2.压力升降：在吸附阶段结束后，通过减小吸附器内的压力，或者提高吸附剂旁边压力，使固体吸附剂解吸已吸附的气体。
3.解吸：通过调整操作压力，使吸附剂中的气体解吸，并从顶部排出。
4.冲洗：在解吸阶段结束后，通过用较高压力的逆流气体冲洗吸附剂，去除残留的吸附物。
5.循环：经过冲洗的吸附剂可再次用于下一周期。
变压吸附的原理与质量平衡、动力学平衡、传质平衡等理论相结合，通过选择合适的吸附剂、适当的操作压力和温度，可以实现对多种气体的高效分离和纯化。
以下是几种常见的变压吸附应用：1.气体纯化：变压吸附常用于天然气处理、空分设备、气体瓶装等过程中，用于去除杂质气体，提高纯度。
例如，通过选择合适的吸附剂，可以从天然气中去除二氧化碳、水分等不希望的成分，提高天然气的质量。
2.氧氮分离：变压吸附广泛用于氧氮分离过程中，如从空气中制备高纯度氧气。
通过选择具有选择性吸附特性的吸附剂，可以实现对氧气和氮气的分离。
3.氢气纯化：变压吸附可以用于氢气纯化过程中，如从合成气中去除杂质气体。
通过选择具有较高吸附选择性的吸附剂，可以实现对碳氧化物、二氧化碳等杂质气体的去除，提高氢气纯度。
4.气体储存：变压吸附也可以用于气体储存和储运过程中，如储存高纯度氢气、罐装工业气体等。
通过控制适当的操作压力和许用压力，可以实现对气体的稳定储存和快速释放。
5.有机溶剂回收：变压吸附可以用于有机溶剂回收过程中，如从废气中回收溶剂，减少环境污染和资源浪费。
通过选择适当的吸附剂和优化操作条件，可以高效回收溶剂，提高工业生产的可持续性。
变压吸附的基本原理
变压吸附的基本原理变压吸附技术是一种流程分离技术，广泛应用于气体混合物中有毒气体的纯化和分离，具有高分离效果和低能耗的特点。
其基本原理是利用不同气体在不同压力下与吸附剂之间相互作用力的差异，使不同气体在吸附剂表面的相对分布发生变化，实现气体的分离。
1.吸附剂选择：变压吸附过程依赖于吸附剂，吸附剂应具有高吸附容量和较高的选择性，能够与目标气体发生较强的静电作用力或分子间作用力。
常用的吸附剂包括活性炭、分子筛等。
2.吸附平衡：吸附剂在一定温度下与气体接触后，会达到一定的吸附平衡。
在吸附平衡状态下，气体分子以一定的速率从气相吸附到吸附剂表面，同时从吸附剂表面解吸进入气相。
吸附平衡的建立要经过一定的时间。
3.吸附等温线：吸附过程中，吸附剂与气体之间的吸附量随着气体压力、温度的变化而变化，表现为一条曲线，称为吸附等温线。
吸附等温线的形状主要受吸附剂和气体性质的影响。
4.变压过程：变压吸附过程中，当气体压力从低压逐渐增加到高压时，吸附剂表面的吸附物质分布也会发生变化。
在低压下，吸附剂上的吸附物质主要是低亲和力的气体，而在高压下则主要是高亲和力的气体。
在变压吸附过程中，一般通过两个吸附塔进行操作，分为吸附和解吸两个步骤。
在吸附阶段，原料气体在较低压力下与吸附剂接触，选择性地吸附其中的目标组分。
而在解吸阶段，通过减小吸附塔的压力，使吸附剂表面的吸附组分从表面解吸进入气相，以达到脱附的目的。
两个吸附塔轮流进行吸附和解吸操作，以实现连续的气体纯化过程。
总的来说，变压吸附的基本原理是通过调节气体压力，利用吸附剂对不同气体的选择性吸附特性，实现气体分离与纯化。
这种技术具有操作简便、能耗低、分离效果好等优势，在化工、环保等领域得到广泛应用。
变压吸附实验报告结论
变压吸附实验报告结论引言变压吸附是一种常用的分离和纯净化技术，其原理是利用吸附剂表面的孔隙结构和化学性质来吸附和分离混合物中的组分。
在变压吸附实验中，我们通过改变吸附剂的压力和温度来研究吸附过程的影响因素，并得到了一些有价值的结论。
实验目的本实验的目的是通过变压吸附实验研究吸附剂对混合物中的组分的吸附能力，并分析吸附过程对压力和温度的依赖关系。
结论经过实验，我们得到了以下结论：1. 吸附剂的压力对吸附能力有重要影响实验结果表明，随着压力的增加，吸附剂对混合物中组分的吸附能力增强。
这是因为增加压力能够提高吸附剂表面的吸附位点密度，从而增加混合物中分子与吸附剂之间的相互作用。
因此，在实际应用中，通过增加压力可以增强吸附过程，提高纯化效果。
2. 温度对吸附过程具有复杂影响根据实验结果，我们发现温度对吸附过程具有复杂的影响。
在低温下，吸附剂的吸附能力较高，但随着温度的升高，吸附能力逐渐降低。
这是因为温度的升高会增加分子的动能，从而减弱分子与吸附剂之间的相互作用力。
但是，在一定温度范围内，适当的升温可以促进吸附剂的再生，提高吸附剂的稳定性和寿命。
3. 吸附过程的反应动力学与吸附剂性质有关实验结果还显示，吸附过程的反应动力学与吸附剂的物理和化学性质有关。
吸附剂的孔隙结构、表面活性和化学组成等特性影响着吸附剂对混合物中组分的选择性吸附和分离能力。
因此，在应用变压吸附技术时，需要选择合适的吸附剂，以实现高效、选择性的分离纯化。
4. 吸附剂的再生能力影响其循环使用性能实验中观察到，吸附剂在多次循环使用后，吸附能力会逐渐降低。
这是由于吸附剂表面的活性位点被吸附的组分占据，导致吸附剂的再生能力下降。
因此，为了保持吸附剂的长期稳定性和高效性，需要定期进行再生处理或更换吸附剂。
结束语通过变压吸附实验，我们得到了有关吸附剂吸附能力、温度影响、反应动力学和再生能力等方面的重要结论。
这些结论对于进一步理解和应用变压吸附技术具有重要意义，并为相关领域的研究和实践提供了有益的参考和指导。
实验三 变压吸附
变压吸附实验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。
一实验目的（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。
二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。
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变压吸附实验
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。
一实验目的
（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。
二实验原理
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。
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，适宜的吸附时间可通过测定吸附柱的穿透曲线来确定。
所谓穿透曲线就是出口流体中被吸附物质（即吸附质）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
（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。
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）
W
V G )
c -(c t B 00⨯⨯=
动态吸附容量 三 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? 四 实验装置及流程
变压吸附装置是由两根可切换操作的吸附柱(A 柱、B 柱)构成，吸附柱尺寸为mm mm 45036⨯φ，吸附剂为碳分子筛，各柱碳分子筛的装填量为247g 。
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在线自动控制。
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分别进行）。
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。
五实验步骤
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0.5MPa（表压0.4 MPa）。
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，系统运行30min后，开始测定穿透曲线。
7)穿透曲线测定方法：系统运行30min后，观察计算机操作屏幕，从操作
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），记
录取样时间与样品氧含量的关系，同时记录吸附压力、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，取样阀旋钮可调节气速大小。
⏹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)调节压缩机出口气体减压阀，将气体压力升至0.7 MPa（表压0.6 MPa），
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。
⏹关闭压缩机电源。
六实验数据处理
（1）实验数据整理
表1 穿透曲线测定数据
吸附温度T/℃:_____ 压力P/Mpa:_____ 气体流量V/L/h:____
表2 穿透曲线测定数据
吸附温度T/℃:_____ 压力P/Mpa:_____ 气体流量V/L/h:____
表3 穿透曲线测定数据
吸附温度T/℃:_____ 压力P/Mpa:_____ 气体流量V/L/h:____
（2）实验数据整理
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3.0%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4。
表4
c) 根据表4计算不同条件下的动态吸附容量：
W
y y t V G B o N )(4.2229
0-⨯⨯⨯=
V P T P
T V N ⨯⨯⨯=
0 表5 不同条件下的动态吸附容量计算结果
七 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？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；
y0－空气中氧气的浓度，wt%；
y B－穿透点处，氧气的出口浓度，wt%；
W－碳分子筛吸附剂的质量，g。