變壓吸附氣體分離技術(shù)-課件

變壓吸附氣體分離技術(shù)

1ppt課件變壓吸附氣體分離技術(shù)

1ppt課件吸附的定義當(dāng)氣體分子運(yùn)動(dòng)到固體表面上時(shí)，由于固體表面的原子的剩余引力的作用，氣體中的一些分子便會(huì)暫時(shí)停留在固體表面上，這些分子在固體表面上的濃度增大，這種現(xiàn)象稱為氣體分子在固體表面上的吸附相反，固體表面上被吸附的分子返回氣體相的過(guò)程稱為解吸或脫附。2ppt課件吸附的定義當(dāng)氣體分子運(yùn)動(dòng)到固體表面上時(shí)，由于固體表面的原子的吸附物質(zhì)的固體稱為吸附劑，被吸附的物質(zhì)稱為吸附質(zhì)。伴隨吸附過(guò)程所釋放的的熱量叫吸附熱，解吸過(guò)程所吸收的熱量叫解吸熱。3ppt課件吸附物質(zhì)的固體稱為吸附劑，被吸附的物質(zhì)稱為吸附質(zhì)。伴隨吸附過(guò)吸附平衡

吸附剛開(kāi)始時(shí)吸附劑存在大量的活性表面，被吸附的吸附質(zhì)分子數(shù)大大超過(guò)離開(kāi)表面的分子數(shù)。隨著吸附的進(jìn)行，吸附劑表面逐漸被吸附質(zhì)分子遮蓋，吸附劑表面再吸附的能力下降，直到吸附速度等于解吸速度時(shí)，就表示吸附達(dá)到了平衡。在密閉的容器內(nèi)，吸附劑與吸附質(zhì)充分接觸，呈平衡時(shí)為靜態(tài)吸附平衡。含有一定量吸附質(zhì)的惰性氣流通過(guò)吸附劑固定床，吸附質(zhì)在流動(dòng)狀態(tài)下被吸附劑吸附，最后達(dá)到的平衡為動(dòng)態(tài)平衡。4ppt課件吸附平衡吸附剛開(kāi)始時(shí)吸附劑存在大量的活性表面，被吸附的吸附

所謂死空間，既吸附床層內(nèi)扣除吸附劑所占體積后，剩余的空間。

也就是說(shuō)，某組分吸附平衡時(shí)在吸附床內(nèi)的總量有兩部分，一部分是在死空間中，另一部分被吸附劑所吸附，其總和叫做某組分在吸附床內(nèi)的存留量；弱吸附組分和強(qiáng)吸附組分各自在死空間中含有的量占床內(nèi)存留量的比值之比稱為分離系數(shù)。分離系數(shù)越大分離越容易。

5ppt課件

所謂死空間，既吸附床層內(nèi)扣除吸附劑所占體積后，剩余的空間。氣體吸附分離技術(shù)的基礎(chǔ)被吸附的氣體分子在固體表面上形成的吸附層，稱為吸附相。吸附相的密度比一般氣體的密度大得多，有可能接近液體密度。當(dāng)氣體是混合物時(shí)，由于固體表面對(duì)不同氣體分子的壓力差異，使吸附相的組成與氣相組成不同，這種氣相與吸附相在密度上和組成上的差別構(gòu)成了氣體吸附分離技術(shù)的基礎(chǔ)。6ppt課件氣體吸附分離技術(shù)的基礎(chǔ)被吸附的氣體分子在固體表面上形成的吸附7ppt課件7ppt課件QT0p1p2吸附量溫度高壓低壓T1T2Q1Q2Q3Q48ppt課件QT0p1p2吸附量溫度高壓低壓T1T2Q1Q2Q3Q48p

由描述吸附平衡的等溫吸附線知道，在同一溫度下，吸附質(zhì)在吸附劑上的吸附量隨吸附質(zhì)的分壓上升而增加；在同一吸附質(zhì)分壓下，吸附質(zhì)在吸附劑上的吸附量隨吸附溫度上升而減少；也就是說(shuō)加壓降溫有利于吸附質(zhì)的吸附，降壓加溫有利于吸附質(zhì)的解吸或吸附劑的再生。9ppt課件由描述吸附平衡的等溫吸附線知道，在同一溫度下，吸附質(zhì)在吸附按吸附劑的再生方法將吸附分離循環(huán)過(guò)程分成兩類：變溫吸附法和變壓吸附法。10ppt課件按吸附劑的再生方法將吸附分離循環(huán)過(guò)程分成兩類：變溫吸附法和變變壓吸附法

在加壓下進(jìn)行吸附，減壓下進(jìn)行解吸。由于循環(huán)周期短，吸附熱來(lái)不及散失，可供解吸之用，所以吸附熱和解吸熱引起的吸附床溫度變化一般不大，波動(dòng)范圍僅在幾度，可近似看作等溫過(guò)程。11ppt課件變壓吸附法11ppt課件吸附劑的種類

工業(yè)上常用的吸附劑有：硅膠、活性化鋁、活性炭、分子篩等，另外還有針對(duì)某種組分選擇性吸附而研制的吸附材料.12ppt課件吸附劑的種類12ppt課件吸附劑的再生

為了能使吸附分離法經(jīng)濟(jì)有效的實(shí)現(xiàn)，除了吸附劑要有良好的吸附性能以外，吸附劑的再生方法具有關(guān)鍵意義。吸附劑再生純度決定產(chǎn)品的純度，也影響吸附劑的吸附能力；吸附劑的再生時(shí)間決定老吸附循環(huán)周期的長(zhǎng)短，從而也決定了吸附劑用量的多少。因此選擇合適的再生方法，對(duì)吸附分離法的工業(yè)化起著重要的作用。13ppt課件吸附劑的再生為了能使吸附分離法經(jīng)濟(jì)有效的實(shí)現(xiàn)，除了吸附劑常用再生吸附劑的方法

a.降壓

b.沖洗

c.置換

d.抽真空14ppt課件常用再生吸附劑的方法a.降壓14ppt課件a.降壓：吸附床在較高壓力下吸附，然后降到較低壓力，通常接近大氣壓，這時(shí)一部分吸附組分解吸出來(lái)。這個(gè)方法操作簡(jiǎn)單，單吸附組分的解吸不充分，吸附劑再生程度不高。

b.抽真空：吸附床降到大氣壓以后，為了進(jìn)一步減少吸附組分的分壓，可用抽真空的方法來(lái)降低吸附床壓力，以得到更好的再生效果，但此法增加了動(dòng)力消耗。

c.沖洗：利用弱吸附組分或者其它適當(dāng)?shù)臍怏w通過(guò)需再生的吸附床，被吸附組分的分壓隨沖洗氣通過(guò)而下降。吸附劑的再生程度取決于沖洗氣的用量和純度。15ppt課件a.降壓：吸附床在較高壓力下吸附，然后降到較低壓力，通常接d.置換：用一種吸附能力較強(qiáng)的氣體把原先被吸附的組分從吸附劑上置換出來(lái)。這種方法常用于產(chǎn)品組分吸附能力較強(qiáng)而雜質(zhì)組分較弱即從吸附相獲得產(chǎn)品的場(chǎng)合。16ppt課件d.置換：用一種吸附能力較強(qiáng)的氣體把原先被吸附的組分從吸附變壓吸附工作基本步驟

單一的固定吸附床操作，無(wú)論是變溫吸附還是變壓吸附,由于吸附劑需要再生，吸附是間歇式的。因此，工業(yè)上都是采用兩個(gè)或更多的吸附床，使吸附床的吸附和再生交替（或依次循環(huán)）進(jìn)行，保證整個(gè)吸附過(guò)程的連續(xù)。

17ppt課件變壓吸附工作基本步驟單一的固定吸附床操作，無(wú)論是變溫吸附對(duì)于變壓吸附循環(huán)過(guò)程，有三個(gè)基本工作步驟：1．壓力下吸附吸附床在過(guò)程的最高壓力下通入被分離的氣體混合物，其中強(qiáng)吸附組分被吸附劑選擇性吸收，弱吸附組分從吸附床的另一端流出。2．減壓解吸根據(jù)被吸附組分的性能，選用前述的降壓、抽真空、沖洗和置換中的幾種方法使吸附劑獲得再生。一般減壓解吸，先是降壓到大氣壓力，然后再用沖洗、抽真空或置換。3．升壓吸附劑再生完成后，用弱吸附組分對(duì)吸附床進(jìn)行充壓，直到吸附壓力為止。接著又在壓力下進(jìn)行吸附。18ppt課件對(duì)于變壓吸附循環(huán)過(guò)程，有三個(gè)基本工作步驟：1．壓力下吸附19ppt課件19ppt課件常壓解吸(見(jiàn)圖a)升壓過(guò)程(A-B):經(jīng)逆放解吸再生后的吸附器處于過(guò)程的最低壓力P1、床內(nèi)雜質(zhì)吸留量為Q1(A點(diǎn)).在此條件下用產(chǎn)品組分升壓到吸附壓力P3，床內(nèi)雜質(zhì)吸留量Q1不變(B點(diǎn)).吸附過(guò)程(B-C):在恒定的吸附壓力下原料氣不斷進(jìn)入吸附器，同時(shí)輸出產(chǎn)品組分.吸附器內(nèi)雜質(zhì)組分的吸留量逐步增加，當(dāng)?shù)竭_(dá)規(guī)定的吸留量Q3時(shí)(C點(diǎn))停止進(jìn)入原料氣，吸附終止.此時(shí)吸附器內(nèi)仍預(yù)留有一部分未吸附雜質(zhì)的吸附劑(如吸附劑全部被吸附雜質(zhì)，吸留量可為Q4，C’點(diǎn))。20ppt課件常壓解吸(見(jiàn)圖a)升壓過(guò)程(A-B):經(jīng)逆放解吸再生后的吸3.順?lè)胚^(guò)程(C-D):沿著進(jìn)入原料氣輸出產(chǎn)品的方向降低壓力，流出的氣體仍為產(chǎn)品組分，用于別的吸附器升壓或沖洗.在此過(guò)程中，隨床內(nèi)壓力不斷下降，吸附劑上的雜質(zhì)被不斷解吸，解吸的雜質(zhì)又繼續(xù)被未充分吸附雜質(zhì)的吸附劑吸附，因此雜質(zhì)并未離開(kāi)吸附器，床內(nèi)雜質(zhì)吸留量Q3不變.當(dāng)吸附器降壓到D點(diǎn)時(shí)，床內(nèi)吸附劑全部被雜質(zhì)占用，壓力為P2。4.逆放過(guò)程(D-E):開(kāi)始逆著進(jìn)入原料氣輸出產(chǎn)品的方向降低壓力，直到變壓吸附過(guò)程的最低壓力P1(通常接近大氣壓力)，床內(nèi)大部分吸留的雜質(zhì)隨氣流排出器外，床內(nèi)雜質(zhì)吸留量為Q2。21ppt課件3.順?lè)胚^(guò)程(C-D):沿著進(jìn)入原料氣輸出產(chǎn)品的方向降低壓5.沖洗過(guò)程(E-A):根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的吸附等溫線，在壓力P1下吸附器仍有一部分雜質(zhì)吸留量，為使這部分雜質(zhì)盡可能解吸，要求床內(nèi)壓力進(jìn)一步降低.在此利用別的吸附器順向降壓過(guò)程排出的產(chǎn)品組分，在過(guò)程最低壓力P1下進(jìn)行逆向沖洗不斷降低雜質(zhì)分壓使雜質(zhì)解吸并隨沖洗氣帶出吸附器.經(jīng)一定程度沖洗后，床內(nèi)雜質(zhì)吸留量降低到過(guò)程的最低量Q1時(shí)，再生終止.至此，吸附器完成了一個(gè)吸附—解吸再生過(guò)程，再次升壓進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。22ppt課件5.沖洗過(guò)程(E-A):根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的吸附等溫線，在壓力P23ppt課件23ppt課件真空解吸(見(jiàn)圖b)1.升壓過(guò)程(A-B):經(jīng)真空解吸再生后的吸附器處于過(guò)程的最低壓力P0、床內(nèi)雜質(zhì)吸留量為Q1(A點(diǎn)).在此條件下用產(chǎn)品組分升壓到吸附壓力P3，床內(nèi)雜質(zhì)吸留量Q1不變(B點(diǎn))。2.吸附過(guò)程(B-C):在恒定的吸附壓力下原料氣不斷進(jìn)入吸附器，同時(shí)輸出產(chǎn)品組分.吸附器內(nèi)雜質(zhì)組分的吸留量逐步增加，當(dāng)?shù)竭_(dá)規(guī)定的吸留量Q3時(shí)(C點(diǎn))停止進(jìn)入原料氣，吸附終止.此時(shí)吸附器內(nèi)仍預(yù)留有一部分未吸附雜質(zhì)的吸附劑(如吸附劑全部被吸附雜質(zhì)，吸留量可為Q4，C’點(diǎn))。24ppt課件真空解吸(見(jiàn)圖b)1.升壓過(guò)程(A-B):經(jīng)真空解吸再生后3.順?lè)胚^(guò)程(C-D):沿著進(jìn)入原料氣輸出產(chǎn)品的方向降低壓力，流出的氣體仍為產(chǎn)品組分，用于別的吸附器升壓或沖洗.在此過(guò)程中，隨床內(nèi)壓力不斷下降，吸附劑上的雜質(zhì)被不斷解吸，解吸的雜質(zhì)又繼續(xù)被未充分吸附雜質(zhì)的吸附劑吸附，因此雜質(zhì)并未離開(kāi)吸附器，床內(nèi)雜質(zhì)吸留量Q3不變.當(dāng)吸附器降壓到D點(diǎn)時(shí)，床內(nèi)吸附劑全部被雜質(zhì)占用，壓力為P2。4.逆放過(guò)程(D-E):開(kāi)始逆著進(jìn)入原料氣輸出產(chǎn)品的方向降低壓力，直到變壓吸附過(guò)程的最低壓力P1(通常接近大氣壓力)，床內(nèi)大部分吸留的雜質(zhì)隨氣流排出器外，床內(nèi)雜質(zhì)吸留量為Q2。25ppt課件3.順?lè)胚^(guò)程(C-D):沿著進(jìn)入原料氣輸出產(chǎn)品的方向降低壓5.抽空過(guò)程(E-A):根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的吸附等溫線，在壓力P1下吸附器仍有一部分雜質(zhì)吸留量，為使這部分雜質(zhì)盡可能解吸，要求床內(nèi)壓力進(jìn)一步降低.在此利用真空泵抽吸的方法降低雜質(zhì)分壓使雜質(zhì)解吸并隨抽空氣帶出吸附器.抽吸一定時(shí)間后，床內(nèi)壓力為P0，雜質(zhì)吸留量降低到過(guò)程的最低量Q1時(shí)，再生終止。至此，吸附器完成了一個(gè)吸附—解吸再生過(guò)程，再次升壓進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。26ppt課件5.抽空過(guò)程(E-A):根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的吸附等溫線，在壓力P變溫吸附法

在較低溫度（常溫或更低）下進(jìn)行吸附，而升高溫度將吸附的組分解吸出來(lái)。變溫吸附是在兩條不同溫度的等溫吸附線之間上下移動(dòng)進(jìn)行著吸附和解吸。由于常用吸附劑的熱傳導(dǎo)率比較低，加溫和冷卻的時(shí)間就比較長(zhǎng)（往往需要幾個(gè)小時(shí)），所以吸附床比較大，而且還要配備相應(yīng)的加熱和冷卻設(shè)施，能耗、投資都很高。