变压吸附技术的基本原理.doc

变压吸附技术的基本原理变压吸附技术是以吸附剂(多孔固体物质)内部表面对气体分子的物理吸附为基础， 利用吸附剂在相同压力下易吸附高沸点组分、 不易吸附低沸点组分和高压下吸附量增加(吸附组分)、 减压下吸附量减少(解吸组分)的特性， 将原料气在高压力下通过吸附剂床层， 相对于氢的高沸点杂质组分被选择性吸附， 低沸点组分的氢不 (组份在吸附剂上的吸附等温线)易吸附而通过吸附剂床层， 达到氢和杂质组分的分离， 然后在减压下解吸被吸附的杂质组分使吸附剂获得再生， 以于下一次再次进行吸附分离杂质. 这种高压力下吸附杂质提纯氢气、减压下解吸杂质使吸附剂再生的循环便是变压吸附过程.在变压吸附过程中吸附床内吸附剂解吸是依靠降低杂质分压实现的， 常用方法是： 1.降低吸附床压力(泄压), 2. 用产品组分冲洗, 3.由真空泵抽吸图 1-1 示意说明吸附床的吸附、 解吸过程.常压解吸(见图 1-1,a)升压过程(A-B):经解吸再生后的吸附床处于过程的最低压P1、床内杂质吸留量为Q1(A点).在此条件下用产品组分升压到吸附压力P3， 床内杂质吸留量Q 1不变(B点).吸附过程(B-C):在恒定的吸附压力下原料气不断进入吸附床， 同时输出产品组分. 吸附床内杂质组分的吸留量逐步增加，当到达规定的吸留量Q3时(C 点)停止进入原料气， 吸附终止. 此时吸附床内仍预留有一部分未吸附杂质的吸附剂(如吸附剂全部被吸附杂质，吸留量可为Q4，C点)顺放过程(C-D):沿着进入原料气输出产品的方向降低压力，流出的气体仍为产品组分， 用于别的吸附床升压或冲洗.在此过程中，随床内压力不断下降，吸附剂上的杂质被不断解吸，解吸的杂质又继续被未充分吸附杂质的吸附剂吸附， 因此杂质并未离开吸附床，床内杂质吸留量Q3不变. 当吸附床降压到D点时，床内吸附剂全部被杂质占用，压力为 P2逆放过程(D-E):开始逆着进入原料气输出产品的方向降低压力，直到变压吸附过程的最低压力P1(通常接近大气压力)，床内大部分吸留的杂质随气流排出器外，床内吸流量为Q2.冲洗过程(E-A):根据实验测定的吸附等温线，在压力P1下吸附床仍有一部分杂质吸留量，为使这部分杂质尽可能解吸，要求床内压力进一步降低. 在此利用别的吸附床顺向降压过程排出的产品组分，在过程最低压力 P1 下进行逆向冲洗不断降低杂质分压使杂质解吸并随冲洗气带出吸附床. 经一定程度冲洗后，床内杂质吸留量降低到过程的最低量 Q1 时，再生终止。至此，吸附床完成了一个吸附再生循环过程。真空解吸(见图 1-1,b)升压过程(A-B):经真空解吸再生后的吸附床处于过程的最低压力 P1、 床内杂质吸留量为Q1(A 点). 在此条件下用产品组分升压到吸附压力 P3， 床内杂质吸留量 Q 1不变(B 点).吸附过程(B-C):在恒定的吸附压力下原料气不断进入吸附床， 同时输出产品组分. 吸附床内杂质组分的吸留量逐步增加， 当到达规定的吸留量 Q3 时(C 点)停止进入原料气， 吸附终止. 此时吸附床内仍预留有一部分未吸附杂质的吸附剂(如吸附剂全部被吸附杂质， 吸留量可为Q4，C点* ).顺放过程(C-D):沿着进入原料气输出产品的方向降低压力， 流出的气体仍为产品组分， 用于别的吸附床升压或冲洗. 在此过程中， 随床内压力不断下降， 吸附剂上的杂质被不断解吸， 解吸的杂质又继续被未充分吸附杂质的吸附剂吸附， 因此杂质并未离开吸附床， 床内杂质吸留量 Q3 不变. 当吸附床降压到 D 点时， 床内吸附剂全部被杂质占用， 压力为 P2.逆放过程(D-E):开始逆着进入原料气输出产品的方向降低压力， 直到变压吸附过程的最低压力 P1(通常接近大气压力)， 床内大部分吸留的杂质随气流排出器外， 床内吸流量为 Q2.抽空过程(E-A):根据实验测定的吸附等温线， 在压力 P1 下吸附床仍有一部分杂质吸留量，为使这部分杂质尽可能解吸， 要求床内压力进一步降低. 在此利用真空泵抽吸的方法降低杂质分压使杂质解吸并随抽空气带出吸附床. 抽吸一定时间后， 床内压力为 P0， 杂质吸留量降低到过程的最低量 Q1 时， 再生终止. 至此， 吸附床完成了一个吸附解吸循环过程。由上看出， 冲洗解吸时冲洗气量越多或真空解吸时抽空压力越低， 吸附剂再生越彻底.冲洗解吸要消耗产品组分， 而真空解吸要消耗电能， 其产品组分提取率比冲洗解吸高. 采用哪一种解吸方法主要根据原料组成、 吸附压力和产品纯度及解吸气压力与用途等综合因素确定.