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变温吸附的应用现状
文章来源：蓝白蓝网     2010-04-12 14:41    
变温吸附在工业上用途十分广泛，如用于气体干燥，原料气净化，废气中脱除或回收低浓度容积以及应用于环保中的废气废液处理等，这里列举一些目前常用的变温吸附工艺过程。
1.气体干燥
在石油化工生产中气体的干燥常是重要的预处理过程之一。水分常是催化剂的毒物，使产品质量和收率下降。天然气在加压下输送时微量水分与有机化合物（如烷烃，烯烃等）形成白色坚硬的微晶水合物，以致堵塞管道和磨损压缩机。油田气和空气中含有少量酸性化合物如H2S，SO2和CO2等杂质，在有微量水分存在时特别容易腐蚀设备。原料气通过吸附装置后，要求出口气体达到很高的干燥度，选择吸附剂应考虑吸附容量、物理机械性能、价格、再生温度、寿命等各种因素。常用的气相和液相脱水吸附剂有硅胶、活性氧化铝、分子筛和高分子树脂（离子交换树脂）等。吸附剂的再生常用氮气为再生气，经过电炉和热交换器加热后用于再生床层，床层的冷却有时使用部分干燥过的气体来冷却，通常也使用氮气的闭路循环来进行冷却。
天然气、甲烷、乙烷、丙烷等气体于燥时，应注意不能混入空气以防着火或爆炸，再生时使用成品气体加热和冷却，排放的气体应该回收。氧气的干燥特别应该考虑安全因素。
2.溶剂回收
溶剂回收在溶剂浓度高时可采用冷凝法或吸收法回收，吸附法适用于低浓度的气体（溶剂含量在1~20g/m3范围），常用的吸附剂为活性炭，其优点为价格低廉、性质稳定、耐腐蚀和吸附容量较大。下图表示了一个用于溶剂回收的吸附装置工艺流程。对有机溶剂蒸气吸附后的再生应注意防止二次污染，对有价值的有机溶剂蒸气通过吸附浓缩，常用水蒸气再生，再生排出气冷凝后使溶剂和水分离，用室温的空气冷却。对不进行回收的流程可以使其完全燃烧而回收热能，采用热空气或用渗入少量空气的烟道气进行解吸再生。

3.有机溶剂的脱水
吸附法应用于有机溶剂的脱水大多属于液相吸附，适用的吸附剂有活性氧化铝、分子筛、离子交换树脂等。以溶剂脱水为例，各种吸附剂的脱水性能见表1，被处理溶剂为混合二甲苯。
表1 各种吸附剂的脱水性能
吸附剂
再生温度/(℃/h)
原料中水分（×10-6）
出口液体中水分（×10-6）
穿透点吸水率/%
最高加热温度/℃
硅胶
180×2
160~240
8~10
5.77
310
活性氧化铝
250×2
160~240
1~3
7.2
175~300
4A分子筛
300×2
160~240
1~3
10
475
离子交换树脂
130×2
160~240
1~3
19.0
铝胶670
液相溶剂脱水装置与气相干燥有较大区别：（a）因为液相吸附扩散速率远低于气相吸附，因此空塔流速一般为0.03~0.1m/min，最大不超过0.3 m/min；（b）接触时间须10min以上，一般为11~30min；（c）吸附塔切换周期通常为12~24h，以便处于再生的塔能充分再生；（d）吸附塔的再生常用氮等惰性气体加热再生，开始阶段加热到100~150℃，以便有机溶剂能完全蒸发排出，然后再用高温250~350℃进行再生；（e）为冷却是在封闭系统内进行的，所以要防止再生气中的杂质污染吸附剂。液相溶剂脱水的主要用途如表2所示。
表2 液相溶剂脱水的主要用途
应用举例
目的、作用
1.链烷烃类的脱水干燥及精制除杂质等
对于加氯气的流程，为防止副产物HCl的腐蚀
2.苯的脱水及精制提纯
同上
3.喷气式飞机燃料的脱水
防止高空飞行因低温而结冰及油罐的防腐蚀
4.醇类脱除微量水
提高产品纯度
5.由液化石油气中除去链烯烃及除去高分子烃类
提高产品纯度，回收有用组分
6.从链烯烃类中除去芳香属烃类
同上
7.液体氯化烷（甲基氯化物、CHCl3、CCl4等）脱水
为防止分解产生的HCl的腐蚀
8.液体氧中除去乙炔及其他烃类
根据高压气体管理法，为防止发生危险
9.烃类溶液的脱水，除去氧化物
为保持再循环溶剂的纯度
10.聚合单体的脱水及净化
保护触媒，提高纯度
11.冷冻机用冷冻剂的脱水
提高质量，防止解冻
12.润滑油或变压器油的脱水，除氧化物
提高质量，延长使用时间
13.其他烃类中除去共沸不纯组分等
一般用蒸馏法不能除掉时可用此法
4.废气、废液的处理
近些年来，对环保的日益重视，对废气废液的处理也进一步得到重视。变温吸附法可以处理很多种工业废气和废液。目前比较成熟的变温吸附处理废气或废液工艺有：变温吸附法用于脱除SO2，该工艺常用活性炭吸附废气中SO2，然后用惰性气体为介质加热热再生吸附剂，使物理吸附的SO2或化学吸附产生的H2SO4还原为SO2解吸下来。
变温吸附法用于脱除H2S，含H2S气体通过活性炭吸附器，H2S被吸附，在活性炭上可以被催化还原为游离硫，用300~400℃下用过热蒸汽或热惰性气体（氮气、燃烧气等）加热吹扫床层，可使硫转变为硫蒸气随惰性气体一并流出，经冷凝后达到固体硫而惰性气体可循环使用。
用变温吸附法脱除氮氧化物，该工艺可用于硝酸尾气回收、含NOx废气放空前的脱硝处理等，是目前比较经济的一种处理含NOx废气方法。有工业应用的报道，但不十分成熟，需进一步完善。该工艺常用分子筛、活性炭为吸附剂，净化气中可控制在200mg/L以下，可达到排放标准。根据工艺需要，还可将净化深度控制在10或1mg/L。
变温吸附处理含氯废气，活性炭或硅胶可以优先吸附含氯废气中的光气和氧气，在100℃左右就可解吸。解吸的氧气可以制取液氯。此法氯气回收率可达95%，适用于氯含量不太高的场合。
变温吸附还可以处理氯乙烯尾气、四氯化碳尾气、二氯乙烷尾气、三氯乙烯尾气、含汞废气等等。
在废液处理方面，变温吸附也有很多应用。如用于污水处理，生活污水或工程排出下水常有一些有机物，无机金属离子颜色，或由于硫化物或厌氧菌的繁殖，产生恶臭等。污水经一级处理后，可进一步深度吸附脱除这些微量有机物如单宁类、油脂、染料、杀虫剂、酚类以及含硫、磷、氮等物质，对分子量在400以下的物质，用活性炭吸附十分有效。活性炭可用水蒸气吹扫或高温灼烧再生。