现代分离技术：第三节固定床吸附分离.ppt

第三节 固定床吸附分离一、固定床吸附流程图9-9 固定床吸附干燥器流程图 优点： 结构简单 造价低 吸附剂磨损少 缺点： 间歇 需配有备用设备 总吸附剂用量很大 静止床层的传热性差，再生时要将床层加热升温很不容易，而吸附时所产生的吸附热要传出去也很不容易二、吸附剂的活性、吸附负荷曲线与透过曲线1. 吸附剂的活性或： 活性可细分为静活性和动活性 静活性在操作T、P下，与流体相中吸附质初始浓度C0成平衡时的最大吸附量与吸附剂量之比（或者说是在该操作条件下，吸附剂达饱和时的活性) 动活性认为当床层出口处流体含有吸附质时，床层便失效，所以，当床层出口处流体含有吸附质时，计算床层吸附的吸附质的量，所算出的活性称为动活性2. 吸附负荷曲线(1) 吸附负荷曲线的定义 设流体以平均速度u通过床层，在不同时间i 时： 检测床层各个位置流动相中吸附质的浓度; 或：2) 检测吸附相中吸附质的浓度; 以浓度为纵坐标，床层长度为横坐标，可作出每个时间i下的曲线，称为吸附负荷曲线即在不同时间、不同床层段吸附质的浓度变化曲线2) 理想的吸附负荷曲线C0C0C1234床层长度流体以柱塞流进入床层，初始浓度C0，床层的吸附速率=，或阻力=0，则吸附负荷曲线为一垂直于横轴的直线。

3) 实际吸附负荷曲线（新鲜吸附剂）C0C0C1324(4) 实际吸附负荷曲线（有残余浓度的情况）图9-10 传质前沿的形成和移动(5) 床层的三个区床层长度未用区饱和区传质区传质区(6) 床层操作时间 床层的操作时间是固定床吸附操作的重要设计指标床层的操作时间是指保证吸附质不溢出床层的最大操作时间7) 吸附负荷曲线的求法（作法） 吸附负荷曲线可以通过实验求得，若取流动相中溶质浓度变化来表示吸附负荷曲线，则可以在某一时间i时抽取沿床层高度上各个点的流动相的样品进行分析，将结果绘于图中，得其中一条i 的曲线但这样会因取样点的存在而破坏流动状态） 若取固相中溶质的浓度，可在某一时间i 时停止进料，然后沿轴向分层取出吸附剂，测定每一小薄层吸附剂的吸附量两种方法可得到同样形状的吸附负荷曲线3. 透过曲线 吸附负荷曲线可以反映出固定床层内的吸附情况，但床层内吸附质的浓度比较难测定，工程上一般采用固定床层出口处流出物中吸附质的浓度来表示吸附过程的进行情况所绘得的曲线称为透过曲线(breakthrough curve)1) 透过曲线的标绘 一般透过曲线是以流出物中吸附质的浓度C为纵坐标，以时间（较多见）或流出物的体积为横坐标标绘的。

破点(break point)床层流出物中吸附质浓度明显上升的点透过时间达到破点时所需的时间C00CaCbCcCd破点时间 (或流出物的体积)度浓物出流透过时间(破点时间)透过曲线未用区传质区饱和区C0bCb传质区饱和区未用区进料浓度C0a出口浓度Ca传质区饱和区C0cCc传质区饱和区C0bCd图9-13 透过曲线床层高为400mm，粒度为40-60目的木薯吸附剂，平均气速在2.321g/min下水的透过曲线(2) 影响透过曲线的因素1) 溶液中吸附质浓度愈高，随之相应的透过曲线向上凸度愈大图9-16）2) 吸附剂是球形的颗粒，在其它条件相同时，颗粒愈小则透过曲线愈陡图9-17）3) 对相同吸附质，由于吸附剂不同，所得的透过曲线亦不相同图9-18）4) 随着吸附剂使用周期的增加，透过曲线形状亦变异，到吸附剂已劣化，其透过曲线逐渐延长图9-19）三、吸附等温线对固定床传质区和吸附波的影响(9-31)式中： 浓度为C时传质区内吸附波的移动速度； u流体流过吸附剂颗粒间的平均速度； 吸附剂的空隙率； f(C)吸附等温方程1) 优惠型吸附等温线f(C)随C增大而减小，代入上式可看出，吸附波高浓度端的运动速度要比低浓度端快，则随着吸附波的运动，传质区长度Za越来越小，吸附波幅发生了“缩短”的现象，对吸附操作有利。

C0C(2) 非优惠型f(C)随C增大而增大，吸附波高浓度端的运动速度比低浓度端慢，Za越来越大，吸附波幅发生了“延长”现象，对吸附操作不利3) 线性型Za不变CPVL mol sieve unit第四节 其他吸附设备一、移动床 整个吸附塔按不同物料的进出口位置, 分成四个作用不同的区域(1) ab段 A吸附区(2) bc段 B脱附区(3) cd段 A脱附区(4) da段 D部分脱附区1. 移动床吸附器的工作原理2. 移动床吸附器 （进料A+B，A为主产物，脱附剂D）ABBD床层高度吸余液B+D进料A+B吸取液A+D脱附剂DB+DB+D+固体颗粒固体颗粒流abcda0100液相组成, %移动床吸附原理图提升机二、 模拟移动床三、变压吸附(Pressure Swing Adsorption) 变压吸附法是在恒温但改变压力的情况下进行吸附-脱附循环操作, 从而达到分离的目的变压吸附操作不需要加热和冷却设备, 只需改变操作压力即可吸附-脱附其循环周期短, 吸附剂利用率高, 设备体积小, 操作范围较广, 气体处理量可从每小时几几万立方米, 分离后可获得较高纯度的产品再生结束)(a) 常压(加压吸附)(b) 加压(扩散解吸)(减压解吸)(c) 减压(d) 逆洗再生气变压吸附基本原理变压吸附制氢系统变压吸附制氮系统变压吸附中试装置变压吸附制氧系统四、热参数泵法 (Thermal Parametric Pumping)热(冷)载体出(进)口热(冷)载体进(出)口进料上产品下产品活塞活塞吸附剂床夹套冷却半循环加热半循环 热参数泵示意图Q 热量; 上行; 下行五、浆液吸附法 假如固体吸附剂在干燥状态和湿润状态下的吸附能力一样，则可以将固体吸附剂混悬于不被吸附的中性(惰性)液体中, 形成流动性好的浆液。

这样, 就可以采用象处理液体一样的那些连续操作方法 浆液吸附过程分为以下几步: 气体中吸附质(强吸附组分)穿过气泡中的气膜; 吸附质在液相中扩散; 穿过包围在固体颗粒外面的液膜; 在固体颗粒内孔扩散而后被吸附。