整理分子筛吸附原理doc.docx
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整理分子筛吸附原理doc
分子筛吸附原理
吸附是一种把气态和液态物质（吸附质）固定在固体表面（吸附剂）上的物理现象，这种固体（吸附剂）具有大量微孔的活性表面，吸附质的分子受到吸附剂表面引力的作用，从而固定在上面。
引力的大小取决于：
-吸附剂表面的构造（微孔率）；
-吸附质的分压；
-温度。
吸附伴随着放热，是一种可逆的现象。
类似于凝结：
-如果增加压力。
吸附能力增加；
-降低温度，吸附能力增加。
因此，在吸附时，要使压力升到最高，温度降到最低。
解吸时，则要使压力降到最低，温度升到最高。
带有吸附床的净化工艺
也叫空气净化的“干燥－脱除CO2”工艺。
为使空气获得较低的净化前温度，常用制冷机组或空气水冷塔对其进行降温。
（图中的“X10”表示预冷设备。
）
净化装置位于空气压缩机、空气预冷系统之后，为了保持净化器工作的连续性，需要使用两台吸附器。
当一台工作时（即正在脱除H2O与CO2），另一台处于再生状态。
吸附阶段
由于氧化铝吸附CO2的效果很差，故它主要用于吸附H2O，而位于其后的分子筛则处理干燥后含有CO2的空气。
注：
分子筛具有很强的吸水性，因此，在吸附和再生期间绝不能让分子筛与水份接触而降低其吸附CO2的能力。
如果有意外情况发生使水份带入了分子筛，惟有高温特殊再生（见10章）才能够使其恢复原有的吸附性能。
下图显示了吸附质在临近穿透的时刻（在吸附阶段结束），CO2与H2O在两种吸附床层中及给定时间内的含量分布图。
吸附器必须在吸附质的前锋抵达吸附出口之前进行再生（即在穿透之前）。
再生阶段:
再生就是利用压力和温度两方面的因素，将吸附器里的吸附质排出去。
首先，将吸附器降压至较低的压力（大气压力）。
用加热的干燥气体，解吸并带走所吸附的吸附质。
然后，用未加热的干燥气体，将热端面推向铝胶床层，直至其出口，这样。
吸附剂又恢复到随之而来的吸附阶段时的正常温度。
过程见图示：
吸附器1
吸附器2
即为：
-吸附净化；
-降压；
-用加热的干气体吹扫吸附器；
-用未经加热的干气体吹扫吸附器；
-升压。
在有其他中间过程的大型装置中，该循环过程可能更为复杂。
下表列出了大型装置的各个阶段，并附有步进条件。
吸附器1FORBOTTLE1
阶段
该阶段结束的条件
备注
1
并联
阀门动作完成
2
空气切断
阀门动作完成
3
降压
低压联锁（PSL）的时间延续
4
吹除
阀门动作完成
调节流量
5
加热
时间延续
电或蒸汽加热安全的低温联锁（TSL）
6
冷却
时间延续
高温切断联锁控制（TSH）
7
污氮切断
阀门动作完成
8
升压
低压差联锁（PDSL）的时间延续
9
待用
切换周期的时间延续
各步逐可以由下面的图示说明。
例如：
-吸附器R01处于再生状态；
-吸附器R02处于工作状态。
第八步
吸附器R01：
升压状态
吸附器R02：
吸附状态
阀门动作：
V11：
打开
步进条件：
PDSL－1:
无压差
报警
调节
为了减少热量损耗和机械疲劳，最好使吸附器切换的循环周期尽可能长，而升压和降压时间尽可能短，以减少再生后的等待时间。
注：
吸附器升压、降压时间缩短的可能性，应使气流在吸附器内的穿行速度不超出允许范围，以减少机械损耗。
调节再生气的流量是为了能在要求的时间内完成吸附剂的再生。
调整安全的加热温度。
调节加热的时间，以便使吸附器出口气流温度实际超过要求的温度（峰值t2,t3,t4,）。
调节PDSL和PSL到20kPa。
在再生期间，再生气流在吸附器进、出口处的温度分布，见于下图：
从吸附器入口曲线，可以识别出加热阶段和冷却阶段。
温度曲线中的衰减部份是由于
再生吸附器上游的金属余热而形成的（管道，无旁通的加热器）。
吸附器出口的温度曲线，依次对应着各个再生步骤（在该再生过程中CO2的解吸不重
要，固不考虑）。
当时间达到t1时，吸附器的热端面的前锋还未抵达水份饱和的吸附区域，水的解吸是在冷状态下进行。
在时间处于t1和t2之间时，热端面的前锋已经抵达水份饱和的吸附域，水份的解吸现在已是在热状态下进行了，并且解吸加剧。
从再生开始起，吸附器出口的气流中，水份就是饱和的。
当到达t2时，水份已被完全解吸，导入吸附器的过剩热量以“热峰”的形式呈现出来
（t2,t3,t4）。
到t3时刻，冷却开始，进入吸附器的冷端面前锋随即在出口呈现出来。
出吸附器的气流温度以类似于吸附器冷却时的入口温度的规律递减。
并趋近于冷却温度Tref，当其与Tref的温差达到时，再生便告完成。
虚线示意的是使用完全干燥的吸附剂时吸附器出口的温度曲线。
“典型”故障
-阀门故障（堵塞，泄漏等）；
-升压和降压期间，由于压力调节开关动作失常导致循环中止；
-蒸汽加热器泄漏，导致再生气流含湿（由水份分析控制）；
-加热与冷却超时（再生气量不足）；
-再生温度太低（再生气量太大）；
-两台吸附器的压降不等，切换行期间引起进冷箱空气冷箱的压力波动，给装置调节带来困难；
-吸附剂破损现象，即由于受气流冲击使吸附剂颗粒破碎，形成粉尘（降压，升压速度过快）。
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