变压吸附气体分离技术 ppt课件

吸附剂的种类
工业上常用的吸附剂有：硅胶、活性化 铝、活性炭、分子筛等，另外还有针 对某种组分选择性吸附而研制的吸附 材料.
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吸附剂的再生

为了能使吸附分离法经济有效的实现，除 了吸附剂要有良好的吸附性能以外，吸附 剂的再生方法具有关键意义。吸附剂再生 纯度决定产品的纯度，也影响吸附剂的吸 附能力；吸附剂的再生时间决定老吸附循 环周期的长短，从而也决定了吸附剂用量 的多少。因此选择合适的再生方法，对吸 附分离法的工业化起着重要的作用。
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常用再生吸附剂的方法

a.降压 b.冲洗 c.置换 d.抽真空
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a.降压：吸附床在较高压力下吸附，然后降到较 低压力，通常接近大气压，这时一部分吸附组分 解吸出来。这个方法操作简单，单吸附组分的解 吸不充分，吸附剂再生程度不高。 b.抽真空：吸附床降到大气压以后，为了进一 步减少吸附组分的分压，可用抽真空的方法来降 低吸附床压力，以得到更好的再生效果，但此法 增加了动力消耗。 c.冲洗：利用弱吸附组分或者其它适当的气体通 过需再生的吸附床，被吸附组分的分压随冲洗气 通过而下降。吸附剂的再生程度取决于冲洗气的 用量和纯度。
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气体吸附分离技术的基础

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 气体分子的压力差异，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。
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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的热量叫 吸附热，解吸过程所吸收的热 量叫解吸热。
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吸附平衡

吸附刚开始时吸附剂存在大量的活性表面，被吸 附的吸附质分子数大大超过离开表面的分子数。 随着吸附的进行，吸附剂表面逐渐被吸附质分子 遮盖，吸附剂表面再吸附的能力下降，直到吸附 速度等于解吸速度时，就表示吸附达到了平衡。 在密闭的容器内，吸附剂与吸附质充分接触，呈 平衡时为静态吸附平衡。含有一定量吸附质的惰 性气流通过吸附剂固定床，吸附质在流动状态下 被吸附剂吸附，最后达到的平衡为动态平衡。
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d.置换：用一种吸附能力较强的气体把原 先被吸附的组分从吸附剂上置换出来。这 种方法常用于产品组分吸附能力较强而杂 质组分较弱即从吸附相获得产品的场合。
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变压吸附工作基本步骤

单一的固定吸附床操作，无论是变温吸附 还是变压吸附,由于吸附剂需要再生，吸附 是间歇式的。因此，工业上都是采用两个 或更多的吸附床，使吸附床的吸附和再生 交替（或依次循环）进行，保证整个吸附 过程的连续。
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所谓死空间，既吸附床层内扣除吸附剂所占 体积后，剩余的空间。 也就是说，某组分吸附平衡时在吸附床内的 总量有两部分，一部分是在死空间中，另一 部分被吸附剂所吸附，其总和叫做某组分在 吸附床内的存留量；弱吸附组分和强吸附组 分各自在死空间中含有的量占床内存留量的 比值之比称为分离系数。分离系数越大分离 越容易。
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常压解吸(见图a)
1.
2.
升压过程(A-B): 经逆放解吸再生后的吸附器处 于过程的最低压力P1、床内杂质吸留量为Q1(A 点). 在此条件下用产品组分升压到吸附压力P3， 床内杂质吸留量Q 1不变(B点). 吸附过程(B-C): 在恒定的吸附压力下原料气不 断进入吸附器，同时输出产品组分. 吸附器内杂 质组分的吸留量逐步增加，当到达规定的吸留 量Q3时(C点)停止进入原料气，吸附终止. 此时 吸附器内仍预留有一部分未吸附杂质的吸附剂 (如吸附剂全部被吸附杂质，吸留量可为Q4，C’ 点)。
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按吸附剂的再生方法将吸附分 离循环过程分成两类：变温吸 附法和变压吸附法。
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变压吸附法
在加压下进行吸附，减压下进行解 吸。由于循环周期短，吸附热来不及 散失，可供解吸之用，所以吸附热和 解吸热引起的吸附床温度变化一般不 大，波动范围仅在几度，可近似看作 等温过程。
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Q 吸 附 量 Q4
高压 p1 p2 0 T2 温度 低压
Q3 Q2 Q1 T1
T
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由描述吸附平衡的等温吸附线知道，在同 一温度下，吸附质在吸附剂上的吸附量随吸 附质的分压上升而增加；在同一吸附质分压 下，吸附质在吸附剂上的吸附量随吸附温度 上升而减少；也就是说加压降温有利于吸附 质的吸附，降压加温有利于吸附质的解吸或 吸附剂的再生。
变压吸附气体分离技术
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吸附的定义


当气体分子运动到固体表面上时，由于固 体表面的原子的剩余引力的作用，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。
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3.顺放过程(C-D): 沿着进入原料气输出产品的 方向降低压力，流出的气体仍为产品组分，用于 别的吸附器升压或冲洗. 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 的杂质又继续被未充分吸附杂质的吸附剂吸附， 因此杂质并未离开吸附器，床内杂质吸留量Q3 不变. 当吸附器降压到D点时，床内吸附剂全部 被杂质占用，压力为P2。 4.逆放过程(D-E): 开始逆着进入原料气输出产 品的方向降低压力，直到变压吸附过程的最低压 力P1(通常接近大气压力)，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。
ppt课件个基本工作 步骤：
1．压力下吸附 吸附床在过程的最高压力下通入被分离的气体混合物， 其中强吸附组分被吸附剂选择性吸收，弱吸附组分从吸 附床的另一端流出。 2．减压解吸 根据被吸附组分的性能，选用前述的降压、抽真空、冲 洗和置换中的几种方法使吸附剂获得再生。一般减压解 吸，先是降压到大气压力，然后再用冲洗、抽真空或置 换。 3．升压 吸附剂再生完成后，用弱吸附组分对吸附床进行充 压 ，直到吸附压力为止。接着又在压力下进行吸附。