分子筛吸附法

分子筛吸附法

自⒛世纪70年代开始,在全低压空分设备上,逐渐用常温分子筛净化空气的技术来取代原先使用的碱洗及干燥法脱除水分和二氧化碳的方法。

此法让空冷塔预冷后的空气,自下而上流过分子筛吸附器(以下简称吸附器),空气中所含有的H2O、C02、H2等杂质相继被吸附剂吸附清除。

吸附器一般有两台,一台吸附时,另一台再生,两台交替使用。此种流程具有产品处理量大、操作简便、运转周期长和使用安全可靠等许多优点,成为现代空分工艺的主流技术。

1.吸附剂

空分系统中常用的吸附剂有硅胶、活性氧化铝和分子筛等。

I硅胶

硅胶的化学式是SiO2·nH20。是一种坚硬、无定形链状和网状结构的硅酸聚合物颗粒。硅胶处于高亲水和高疏水性质的中间状态，常用于各种气体的脱水可用于烃类的分离。

II活性氧化铝

活性氧化铝的化学式是Al2O3·nH20。用无机酸的铝盐与碱反应生成氢氧化铝的镕胶，然后转变为凝胶，经灼烧脱水即成活性氧化铝。

主要用于深度脱水，干燥深度可达-70度

III分子筛

沸石分子筛又称合成沸石或分子筛，其化学组成通式为[M(I)M(Ⅱ)]O・Al2O3・nSiO2・mH20 式中，M(I)和M(Ⅱ)分别为一价和二价金属离子，多半是钠和钙，n称为沸石的硅铝比，硅主要来自于硅酸钠和硅胶，铝则来自铝酸钠和Al(OH)3等，它们与氢氧化钠水溶液反应制得的胶体物，经干燥后便成沸石.

沸石的特点是具有分子筛的作用,它有均匀的孔径,如0.3nm、0.4nm、0.5nm、1nm细孔。有0.4nm孔径的0。4nm沸石可吸附甲烷、乙烷，而不吸附三个碳原子以上的正烷烃。它已广泛用于气体吸附分离、气体和液体干燥以及正异烷烃的分离。

IV吸附原理

吸附是利用一种多孔性固体物质去吸取气体(或液体)混合物中的某种组分,使该组分从混合物中分离出来的操作。

V吸附剂的吸附容量

吸附剂的吸附容量指单位数量的吸附剂最多吸附的吸附质的量。

吸附容量大,吸附时间长,吸附效果好。

吸附容量通常受吸附过程的温度和被吸附组分的分压力(或浓度)、气体流速、气体湿度和吸附剂再生完善程度的影响。

吸附容量随吸附质分压的增加而增大,但增大到一定程度以后,吸附容量大体上与分压力无关。

吸附容量随吸附温度的降低而增大,所以应尽量降低吸附温度

流速越高,吸附剂的吸附容量越小吸附效果越差。流速不仅影咱吸附能力,而且影响气体的干燥程度

VI大气中有害杂质的吸附及其影响

对分子筛有害的杂质有:二氧化硫、氧化氮、氯化氢、氯、硫化氢和氨等

这些成分被分子筛吸附后又遇到水分的情况下,会与分子筛起反应而使分子笫的晶格发生变化。它们与分子筛的反应是不可逆的,因而降低了分子筛的吸附能力。其结果是:随着使用时间的延长,吸附器的运转周期就会缩短。

一般情况下,在分子筛吸附器前面有空气预冷系统时,要求空气中二氧化硫、氧化氮、氯化氢、氯、硫化氢和氨等有害物质的总量小于1mg/m3;没有呀中要求空气中有害物质的总量小于

0.1mg/m3。

VII吸附剂的再生

吸附剂的再生是吸附的吸附质脱附的过程。用干燥的热气流流过吸附剂床层,在高温的作用下,被吸附的吸附质脱附,并被热气流带走。