之五、固体干燥剂脱水技术分析.ppt

固体干燥剂脱水 固体表面对临近气体分子存在吸附力，在固体表面可捕捉临近的气液分子，这种现象称吸附。其具有吸附平衡性和吸附热效应。 吸附平衡性：气体与吸附剂接触时，有一部分气体被吸附，同时由于分子热运动，一部分气体脱附，脱附速度随着吸附气体量的增加而增加，最后在一定温度和压力下吸附和脱附保持平衡。 在平衡条件下，单位质量吸附剂吸附物质的多少，称平衡吸附量，简称吸附量。 在气体脱水工业中，吸附量的大小以湿容量表示，是指每100g吸附剂吸附水蒸汽的克数。 吸附热效应： 气体分子被吸附剂到吸附剂表面时放出的热量成为吸附热，物理吸附是一种表面凝聚现象，由于范德华力的作用，降低了气体分子的自由度，因此水蒸气吸附是放热过程。 判断分子筛是否失效可看温度是否升高，由于气体中水含量较少，吸附放出的热量大量被气体带走，故分子筛床层升温1-2℃. 吸附量的大小与温度和压力有关。如图，CO2在木炭上的等温吸附线。可见，吸附量随温度的升高而减小，随吸附质在气相中分压的增大而增大。吸附剂的这种性质表明，高压、低温有利于吸附。 根据吸附力的不同，吸附分为化学吸附和物理吸附两种。 化学吸附：若气体和固体原子间以某种化学键结合、形成新的物质并以单层分子形式附着于固体表面上，多数为不可逆过程。 特点：吸附热大，接近于化学反应热。被吸附分子至少会发生变形，可逆性小，这种过程很少用于混合物的分离。 物理吸附：若气体和固体间依靠范德华力，使固体表面形成多层被吸附的气体分子，是可逆过程。逆过程称为再生、活化或脱附。 特点：放热小（冷凝热＋润湿热），有可逆性，增加压力或降低温度有利于吸附；降低压力，提高温度有利于脱附。吸附剂可循环使用。 第三节 固体干燥剂脱水 （一）、吸附剂种类 （一）、吸附剂种类 1、硅胶 主要成分为SiO2，含微量Al2O3和水。用于脱水的硅胶有粉状、圆柱条状和球状三种，并有细孔（20～40?，600～700m2／g）和粗孔（80～100 ? ，300～500 m2／g）之分。 硅胶特点： ①与液态水接触易炸裂，因此除尽量防止液态水外，通常需要在气体进口处加一层不易为液态水破坏的吸附剂。 ②吸附水蒸气时其量可达到自身质量的50%，即使相对湿度60%的气流，湿容量可达24%，故使用水含量高的气体脱水，露点-60℃。 ③空隙不均匀，选择性不明显，易于为液态烃堵塞。 ④吸水放出大量吸附热，极易破裂产生粉尘。 2、活性氧化铝 主要成分为Al2O3，并含有少量其他金属化合物（Na2O、Fe2O3等）和水。活性氧化铝也有细孔（约72 ? ）和粗孔（120～130 ?）之分，商用活性氧化铝做成粒径3～7 mm的球状和圆柱条状。 活性氧化铝特点： ①再生时消耗热量多，空隙不均匀，选择性差，易于为液态烃堵塞 ②处理酸性天然气时，氧化铝能促使H2S与气体生成COS。吸附剂加热再生时，吸附床内残留固态硫，造成堵塞，影响正常脱水。 ③处理高含水气体，露点可达-70℃ 。 3、分子筛 分子筛是一种人工合成的硅铝酸盐晶体。具有均一孔径，当被吸附分子直径小于分子筛孔径时，才能进入孔径内部而被吸附，分子“筛”因其得名。其分子式的通式为： SiO2分子数与Al2O3分子数之比称为硅铝比，在数值上等于x。 x值越大热稳定性和耐酸性越好。 根据硅铝比的不同，分子筛分为三种类型：A型（硅铝比为2），X型（硅铝比为2.5）和Y型（硅铝比为3~6）。它们的吸附机理是相同的，区别在于晶体结构的内部特征。 常用分子筛的性能表 （二）分子筛的吸附特性 ①选择吸附性： 分子筛的孔径小于硅胶和活性氧化铝的孔径，只有分子直径小于筛孔直径的气体分子才能进入筛孔内被吸附，因此分子筛的吸附具有很强的选择性。（水分子直径2.76-3.2埃） ②优选吸附性： 分子筛表面具有大量较强的局部电荷，为极性物质。因而，对于那些能够进入筛孔内的分子，其优先吸附其中极性强的分子。水是强极性分子，所以分子筛是干燥脱水的优良吸附剂。 H2ONH3CH3OHCH3SHH2SCOSCO2N2CH4 ③高效吸附性： 分子筛的高效吸附性主要表现在三个方面： 低浓度下的吸附 动态下的吸附 吸附剂的选择通常主要是考虑价格、工艺条件和脱水要求等方面： ①硅胶与分子筛的价格相差不多（10000），氧化铝的价格约为分子筛的一半。 ②硅胶和氧