变压吸附理论学习77903.ppt

变压吸附学习PSA;1 概况：变压吸附（Pressure Swing Adsorption.简称PSA）是一种新型气体吸附分离技 术，它有如下优点： ⑴产品纯度高。⑵一般可在室温和不高的压力下 工作，床层再生时不用加热，节能经济。⑶设备简 单，操作、维护简便。⑷连续循环操作，可完全达 到自动化。 正是因为这样的优点，PSA技术发展到现 在，技术发展迅速并相当成熟。 变压吸附发展史 变压吸附空分制氧始创于20世纪60年代初，并于70年 代实现工业化生产。在此之前,传统的工业空分装置大部 分采用深冷精馏法(简称深冷法) 。 ;　80年代以来至今高吸附分离性能的沸石分子筛的相继开 发利用和工艺流程的改进，使得变压吸附空分技术得到迅 速地发展，与深冷空分装置相比，PSA过程具有启动时间 短和开停车方便、能耗较小和运行成本低、自动化程度高 和维护简单、占地面积小和土建费用低等特点。在不需要 高纯氧的中小规模(小于100吨/天，相当于3000Nm3/h )氧 气生产中比深冷法更具有竞争力。广泛的应用于电炉炼 钢、有色金属冶炼、玻璃加工、甲醇生产、碳黑生产、化 肥造气、化学氧化过程、纸浆漂白、污水处理、生物发 酵、水产养殖、医疗和军事等诸多领域 四十多年来变压吸附空分制氧技术的研究进展主要表 现在两个方面:一是空分制氧吸附剂和其吸附理论的研究 方面，二是空分制氧工艺循环过程的研究方面。国内对这 项技术的研究尽管起步较早，然而在较长的一段时间内发 展相对较缓。但是近几年各种流程的设备相继投产为各行 各业带来了巨大的经济效益。 ;一、变压吸附工艺基本知识;变压吸附的主要任务及其基本原理;2 原理 2.1先看吸附，当两种相态不同的物质接触时， 其中密度较低物质的分子 在密度较高的物质表面被 富集的现象和过程。 具有吸附作用的物质（一般 为密度相对较大的多孔固体） 被称为吸附剂，被吸附的物质称为吸附质。 吸附按其性质的不同可分为四大类，即： 化学吸附、活性吸附、毛细管凝缩、物理吸附。 本次学习的变压吸附主要就是物理吸附。 ;气体吸附分离技术的基础 ;化学吸附与物理吸附 ; 物理??附是指依靠吸附剂与吸附质分子间的分子力（即范德华力）进行的吸附。其特点是：吸附过程中没有化学反应，吸附过程进行的极快，参与吸附的各相物质间的平衡在瞬间即可完成，并且这种吸附是完全可逆的。 2.2 吸附平衡 吸附平衡是指在一定的温度和压力下，吸附剂与吸附质充分接触，最后吸附质在两相中的分布达到平衡的过程。这个过程为动态平衡，对于相同的吸附剂和吸附质，其平衡吸附容量是一个定值，这个量主要受压力与温度影响。;温度、压力对吸附过程的影响 ;压力越高单位时间内撞击 到吸附剂表面的气体分子 数越多，因而压力越高平 衡吸附容量也就越大；由 于温度越高气体分子的动 能越大，能被吸附剂表面 分子引力束缚的分子就越 少，因而温度越高平衡吸 附容量也就越小。; 变压吸附工作基本步骤;吸附剂的种类 ; PSA吸附剂： PSA工业上常用的吸附剂有：硅胶、活性氧化铝、活性炭、分子筛等，另外还有针对某组分选择性吸附而研制的特殊吸附材料。吸附剂对各种气体组分的吸附性能是通过实验测定静态下的等温吸附线和动态下的穿透曲线来评价的。 ;;吸附剂的物理性质;吸附剂的物理性质;吸附剂的物理性质;下图为不同组分在分子筛上的吸附强弱大致顺序 组分 吸附能力 氦气 ☆ 弱 氢气 ☆ 氧气 ☆☆ 氩气 ☆☆ 氮气 ☆☆☆ 一氧化碳 ☆☆☆ 甲烷 ☆☆☆☆ 二氧化碳 ☆☆☆☆☆☆ 乙烷 ☆☆☆☆☆☆ 乙烯 ☆☆☆☆☆☆☆