新型分离技术吸附.pptx

第三章吸附固体物质表面对气体或液体分子的吸着现象称为固体物质表面对气体或液体分子的吸着现象称为吸附吸附（又称（又称吸着操作）吸着操作）。其中的固体物质称为。其中的固体物质称为吸附剂吸附剂，被吸附的物质称，被吸附的物质称为为吸附质吸附质。有时也将吸附、离子交换，包括色谱，通称吸着操作。有时也将吸附、离子交换，包括色谱，通称吸着操作。吸附技术开发：吸附技术开发：一方面是开发新型微孔和中孔的一方面是开发新型微孔和中孔的吸附剂吸附剂；另一方面是在选择合用的吸附剂后能设计出多种不同的另一方面是在选择合用的吸附剂后能设计出多种不同的流程流程以实现给定的分离任务。以实现给定的分离任务。第一节第一节 概述概述一、吸附的分类一、吸附的分类1.物理吸附物理吸附：靠：靠分子间力分子间力产生的吸附，可吸附多种吸附产生的吸附，可吸附多种吸附质，可形成多分子吸附层。吸附质，可形成多分子吸附层。吸附解吸是可逆过程，解吸是可逆过程，在低温下就能吸附。在低温下就能吸附。物理吸附具有如下物理吸附具有如下特点特点：（1）吸附力是由固体和气体分子之间的范德华引力产）吸附力是由固体和气体分子之间的范德华引力产生的，一般比较弱。生的，一般比较弱。（2）吸附热较小，接近于气体的液化热，一般在几个）吸附热较小，接近于气体的液化热，一般在几个kJ/mol以以下。下。（3）吸附无选择性，任何固体可以吸附任何气体，当）吸附无选择性，任何固体可以吸附任何气体，当然然吸附量会有所不同。吸附量会有所不同。（4）吸附稳定性不高，吸附与解吸速率都很快。）吸附稳定性不高，吸附与解吸速率都很快。（5）吸附可以是单分子层的，但也可以是多分子层的。）吸附可以是单分子层的，但也可以是多分子层的。（6）吸附不需要活化能，吸附速率并不因温度的升高）吸附不需要活化能，吸附速率并不因温度的升高而变快。而变快。总之：物理吸附仅仅是一种物理作用，没有电子总之：物理吸附仅仅是一种物理作用，没有电子转移，没有化学键的生成与破坏，也没有原子重排等。转移，没有化学键的生成与破坏，也没有原子重排等。2.化学吸附化学吸附：由：由化学键力化学键力引起的吸附，形成单分子吸附引起的吸附，形成单分子吸附层，并具有选择性，同时是不可逆的，在高温下才能层，并具有选择性，同时是不可逆的，在高温下才能吸附。吸附。化学吸附具有如下化学吸附具有如下特点特点：（1）吸附力是由吸附剂与吸附质分子之间产生的化学）吸附力是由吸附剂与吸附质分子之间产生的化学键力，一般较强。键力，一般较强。（2）吸附热较高，接近于化学反应热，一般在）吸附热较高，接近于化学反应热，一般在40kJ/mol以以上。上。（3）吸附有选择性，固体表面的活性位只吸附与之可发）吸附有选择性，固体表面的活性位只吸附与之可发生反应的气体分子，如酸位吸附碱性分子，反之亦生反应的气体分子，如酸位吸附碱性分子，反之亦然。然。上面二种吸附往往是相伴发生，而不能严格分开，上面二种吸附往往是相伴发生，而不能严格分开，是几种吸附综合作用的结果，可能以某种吸附为主。是几种吸附综合作用的结果，可能以某种吸附为主。（4）吸附很稳定，一旦吸附，就不易解吸。）吸附很稳定，一旦吸附，就不易解吸。（5）吸附是单分子层的。）吸附是单分子层的。（6）吸附需要活化能，温度升高，吸附和解吸速率）吸附需要活化能，温度升高，吸附和解吸速率加快。加快。总之：化学吸附相当于吸附剂表面分子与吸附质总之：化学吸附相当于吸附剂表面分子与吸附质分子发生了化学反应，在红外、紫外分子发生了化学反应，在红外、紫外-可见光谱中会出可见光谱中会出现新的特征吸收带。现新的特征吸收带。物理吸附与化学吸附的区别物理吸附与化学吸附的区别二、吸附分离的应用二、吸附分离的应用气体和液体的去湿气体和液体的去湿如：氟里昂脱水；如：氟里昂脱水；气体的分离和净化气体的分离和净化如：工业生产中的原料气脱除其中的如：工业生产中的原料气脱除其中的CO2、H2S、CO、SO2等微量杂质。等微量杂质。气体中少量溶剂的回收气体中少量溶剂的回收如：油漆或轻纺工业中，排出的气体内溶剂蒸汽（苯、如：油漆或轻纺工业中，排出的气体内溶剂蒸汽（苯、丙酮、二硫化碳）的回收。丙酮、二硫化碳）的回收。有机烷烃和芳烃的分离和精制有机烷烃和芳烃的分离和精制如：间如：间-二甲苯和对二甲苯和对-二甲苯的分离、碳水化合物中的果糖二甲苯的分离、碳水化合物中的果糖和葡萄糖的分离等。和葡萄糖的分离等。三、吸附的特点三、吸附的特点吸附分离过程是利用混合物中各组分与吸附剂间吸附分离过程是利用混合物中各组分与吸附剂间结结合力强弱合力强弱的差别，即各组分在固相（吸附剂）与流体相的差别，即各组分在固相（吸附剂）与流体相间分配不同的性质使混合物中难吸附与易吸附组分分离间分配不同的性质使混合物中难吸附与易吸附组分分离的技术。的技术。吸附分离的特点是吸附分离的特点是合适的吸附剂对各组分的吸附可合适的吸附剂对各组分的吸附可以有很高的选择性以有很高的选择性，因此它适用于用精馏等方法难以分，因此它适用于用精馏等方法难以分离等混合物的分离和气体与液体中微量杂质的去除。离等混合物的分离和气体与液体中微量杂质的去除。此外，吸附过程的此外，吸附过程的操作条件比较温和操作条件比较温和，使它适用于，使它适用于生化产品的分离。生化产品的分离。四、解吸与再生的目的四、解吸与再生的目的吸附分离过程通常包括吸附分离过程通常包括吸附吸附和和解吸与再生解吸与再生两部分。两部分。解吸与再生的目的有两个：解吸与再生的目的有两个：（1）通过解吸回收有用的物质（吸附质）；）通过解吸回收有用的物质（吸附质）；（2）使吸附剂回复原状，循环使用。使吸附剂回复原状，循环使用。第二节第二节吸附剂吸附剂（1）工业用吸附剂应具备的条件：）工业用吸附剂应具备的条件：巨大的内表面，大的比表面积即大的吸附容量；巨大的内表面，大的比表面积即大的吸附容量；良好的选择性良好的选择性；较高的机械强度、化学与热稳定性；较高的机械强度、化学与热稳定性；来源广泛，造价低廉；来源广泛，造价低廉；良好的再生性能（从经济角度考虑）。良好的再生性能（从经济角度考虑）。（2）吸附剂种类）吸附剂种类天然吸附剂，如活性铝土矿、漂白土、硅藻土等；天然吸附剂，如活性铝土矿、漂白土、硅藻土等；活性炭；活性炭；硅胶；硅胶；活性氧化铝；活性氧化铝；合成沸石分子筛。合成沸石分子筛。一、吸附剂应具备的条件及种类一、吸附剂应具备的条件及种类1、活性炭：、活性炭：具有非极性表面，为疏水和亲有机物的吸附剂具有非极性表面，为疏水和亲有机物的吸附剂。优优点点：性性能能稳稳定定、抗抗腐腐蚀蚀、吸吸附附容容量量大大、解解吸吸容容易易，经经过过多次循环操作仍可保持原有吸附性能。多次循环操作仍可保持原有吸附性能。缺缺点点：可可燃燃性性，因因此此使使用用温温度度不不能能超超过过200，在在惰惰性性气气流掩护下，操作温度可达流掩护下，操作温度可达500。应用：应用：气相用活性炭（孔径气相用活性炭（孔径2时，时，吸附难进行。吸附难进行。（二）（二）朗格缪尔（朗格缪尔（Langmuir）方程式）方程式Langmuir基基于于他他提提出出的的单单分分子子层层吸吸附附理理论论对对气气体体推推导出简单且广泛应用的近似表达式：导出简单且广泛应用的近似表达式：式式中中：q和和qm吸吸附附剂剂的的吸吸附附容容量量和和单单分分子子层层最最大大吸吸附附容容量；量；p 吸附质在气相中的分压，吸附质在气相中的分压，pa；K Langmuir常数，与温度有关。常数，与温度有关。qm和和K可以关联实验数据得到。可以关联实验数据得到。Langmuir模型是定性或半定量研究模型是定性或半定量研究变压吸附变压吸附系统的基础。系统的基础。图图24种典型的液相等温吸附线种典型的液相等温吸附线（三）（三）液相吸附等温线液相吸附等温线表观吸附量表观吸附量表观吸附量的表达式：表观吸附量的表达式：式中：式中：q1e表观吸附量，表观吸附量，mol/kg；n0与吸附剂接触的二元溶液总量，与吸附剂接触的二元溶液总量，mol；m 吸附剂质量，吸附剂质量，kg；x1o 与吸附剂接触前液体中溶质的摩尔分数；与吸附剂接触前液体中溶质的摩尔分数；x1 达到吸附平衡后液相主体中溶质的摩尔分数。达到吸附平衡后液相主体中溶质的摩尔分数。二、吸附热二、吸附热气气体体或或液液体体吸吸附附质质被被吸吸附附剂剂吸吸附附时时将将产产生生热热效效应应，称称为为吸附热吸附热。随吸附质与吸附剂的性质而异。随吸附质与吸附剂的性质而异。吸吸附附热热的的大大小小可可以以准准确确表表示示吸吸附附现现象象的的物物理理化化学学本本质和吸附剂的活性。质和吸附剂的活性。吸附热分为：吸附热分为：（1）微分吸附热微分吸附热Qd：在吸附剂中吸附质含量一定的条件：在吸附剂中吸附质含量一定的条件下，每吸附单位质量（或摩尔）吸附质所放出的热下，每吸附单位质量（或摩尔）吸附质所放出的热量。与吸附质的浓度有关。量。与吸附质的浓度有关。（2）积积分分吸吸附附热热QI：经经过过“排排气气”的的吸吸附附剂剂吸吸附附一一定定量量的的气体吸附质时，吸附单位质量（或摩尔）吸附质时气体吸附质时，吸附单位质量（或摩尔）吸附质时的平均放热量。与吸附质的浓度有关，吸附质的浓的平均放热量。与吸附质的浓度有关，吸附质的浓度增加，度增加，QI减少。减少。微分吸附热微分吸附热Qd与与积分吸附热积分吸附热QI的关系的关系：式中：式中：q为吸附剂上的吸附量。为吸附剂上的吸附量。三、吸附机理三、吸附机理吸附过程可分为以下几步：吸附过程可分为以下几步：（1）外扩散（气膜扩散）：）外扩散（气膜扩散）：吸附质从气流主体穿过颗粒吸附质从气流主体穿过颗粒周围气膜扩散至外表面。周围气膜扩散至外表面。（2）内扩散（微孔扩散）：）内扩散（微孔扩散）：吸附质由外表面经微孔扩散吸附质由外表面经微孔扩散至吸附剂微孔表面。至吸附剂微孔表面。（3）吸附：）吸附：到达吸附剂微孔表面的吸附质被吸附。到达吸附剂微孔表面的吸附质被吸附。脱附过程是上述过程的逆过程。脱附过程是上述过程的逆过程。对于化学吸附第三步还伴有化学反应。对于化学吸附第三步还伴有化学反应。图2吸附过程与两种极端浓度曲线一般吸附过程：一般吸附过程：(1)物理吸附：内物理吸附：内(外外)扩散控制；扩散控制；(2)化学吸附：既有表化学吸附：既有表面动力学控制面动力学控制,亦有内亦有内(外外)扩散控制扩散控制一般来说，外扩散控一般来说，外扩散控制的情况较少制的情况较少.（一）外扩散速率（一）外扩散速率吸附质吸附质A的外扩散传质速率计算式为：的外扩散传质速率计算式为：式中：式中：dMAdt 时间内吸附质从气相扩散至固体表面的质时间内吸附质从气相扩散至固体表面的质量，量，kg/m3；kY外扩散吸附分系数，外扩散吸附分系数，kg/(m2.s)；ap单位体积吸附剂的吸附表面积，单位体积吸附剂的吸附表面积，m2/m3；YA，YAi分别为分别为A在气相中及吸附剂外表面的浓在气相中及吸附剂外表面的浓度，质量分数。度，质量分数。吸吸附附速速率率：单单位位重重量量的的吸吸附附剂剂（或或单单位位体体积积的的吸吸附附层层）在在单单位位时时间间内内所所吸吸附附的的物物质质量量。吸吸附附速速率率的的变变化化范范围围很很大大，可可从从百分之几秒到几十小时。百分之几秒到几十小时。（二）内扩散速率（二）内扩散速率式中：式中：kX内扩散吸附分系数，内扩散吸附分系数，kg/(m2.s)；XA，XAi分别为分别为A在固相内表面及外表面的浓度，质量分数在固相内表面及外表面的浓度，质量分数（三）总吸附速率方程式（三）总吸附速率方程式由于表面浓度不易测定，吸附速率常用吸附总系数表示由于表面浓度不易测定，吸附速率常用吸附总系数表示式中：式中：KY，KX分别为气相及吸附相吸附总系数，分别为气相及吸附相吸附总系数，kg/(m2.s)；分别为吸附平衡时气相及吸附相中分别为吸附平衡时气相及吸附相中A的浓度，的浓度，质量分数质量分数设设吸吸附附过过程程中中吸吸附附质质在在吸吸附附剂剂上上达达到到平平衡衡时时，流流动动相相中中的的浓度与吸附剂上的吸附量成简单的关系：浓度与吸附剂上的吸附量成简单的关系：式中：式中：m 平衡曲线的斜率。平衡曲线的斜率。由此得：由此得：可见：可见：显然：分吸附系数与总吸附系数间的关系与吸收类似。显然：分吸附系数与总吸附系数间的关系与吸收类似。第三节第三节 吸附分离工艺吸附分离工艺 一、吸附过程的工艺流程一、吸附过程的工艺流程（一）工艺流程分类（一）工艺流程分类1、按吸附剂在吸附器中的工作状态分为：、按吸附剂在吸附器中的工作状态分为：固定床、移动床（超吸附）、沸腾流化床。固定床、移动床（超吸附）、沸腾流化床。穿床速度：气体通过床层的速度是划分反应床类型的主要依据穿床速度：气体通过床层的速度是划分反应床类型的主要依据（1）穿穿床床速速度度低低于于吸吸附附剂剂的的悬悬浮浮速速度度，颗颗粒粒处处于于静静止止状状态态，属属于于固定床固定床范围；范围；（2）穿穿床床速速度度大大致致等等于于吸吸附附剂剂的的悬悬浮浮速速度度，吸吸附附剂剂颗颗粒粒处处于于激激烈的上下翻腾状态，并在一定范围内运动，属于烈的上下翻腾状态，并在一定范围内运动，属于流化床流化床范围；范围；（3）穿穿床床速速度度远远远远超超过过吸吸附附剂剂的的悬悬浮浮速速度度，固固体体颗颗粒粒浮浮起起后后不不再返回原来的位置而被输送走，属于再返回原来的位置而被输送走，属于输送床输送床范围。范围。2、按操作过程的连续与否分为：间歇式、连续式。、按操作过程的连续与否分为：间歇式、连续式。3、按吸附床再生的方法分：升温解吸循环再生（变温吸、按吸附床再生的方法分：升温解吸循环再生（变温吸附）、减压循环再生（变压吸附溶剂置换再生等。附）、减压循环再生（变压吸附）、溶剂置换再生等。4、按吸附剂与物料的流动方向和接触次数分：单级吸附、按吸附剂与物料的流动方向和接触次数分：单级吸附、错流吸附、多段逆流吸附等三类。错流吸附、多段逆流吸附等三类。溶剂L，y0吸附剂Sx0吸附剂Sx1溶剂L，y1单级吸附单级吸附二级错流吸附二级错流吸附溶剂L y0吸附剂S1x0吸附剂S1x1溶剂L y1吸附剂S2x0吸附剂S2x2溶剂L y22级1级多段逆流吸附多段逆流吸附溶剂L，y0废吸附剂S1，x1x2y1x3 y22级1级xnyn-1xn+1 ynn级吸附剂S吸附后的溶液（二）常见的几种吸附流程（二）常见的几种吸附流程1、固定床吸附流程、固定床吸附流程（见图（见图3）优点：优点：设备结构简单，吸附剂磨损小；设备结构简单，吸附剂磨损小；缺点：缺点：间歇操作，操作必须周期性地变换，因而操作复杂，间歇操作，操作必须周期性地变换，因而操作复杂，劳动强度高；劳动强度高；设备庞大，生产强度低；设备庞大，生产强度低；吸附剂导热性差，因而升温及变温再生困难。吸附剂导热性差，因而升温及变温再生困难。图3 半连续式吸附流程返回返回2、移动床吸附流程、移动床吸附流程（见图（见图4）控控制制吸吸附附剂剂在在床床层层中中的的移移动动速速度度，使使净净化化后后的的气气体体达到排放标准。达到排放标准。特点：特点：吸吸附附剂剂在在下下降降过过程程中中，经经历历了了冷冷却却、降降温温、吸吸附附、增增浓浓、汽汽提提-再再生生等等阶阶段段，在在同同一一设设备备内内完完成成了了吸吸附附、脱附（再生）过程；脱附（再生）过程；吸吸附附过过程程是是连连续续的的，多多用用于于处处理理稳稳定定、连连续续、大大气气量的废气；量的废气；吸附剂在移动过程中有磨损。吸附剂在移动过程中有磨损。图4 移动床工艺流程图1-料斗；2-吸附器；3-风机；4-传输带返回返回图5连续式流化床吸附工艺流程图1-料斗；2-多层流化床吸附器；3-风机；4-皮带传输机；5-再生塔；6-分离器3、流化床吸附流程、流化床吸附流程（见图（见图5）二、固定床吸附器二、固定床吸附器未用区未用区传质区传质区(传质带传质带)饱和区饱和区(平衡区平衡区)YY01、吸附负荷曲线、吸附负荷曲线在在流流动动状状态态下下，气气相相中中的的吸吸附附质质沿沿床床层层不不同同高高度度的的浓浓度度变变化化曲曲线线，或或在在一一定定温温度度下下吸吸附附剂剂中中吸吸附附的的吸吸附附质质沿床层不同高度的浓度变化曲线称为沿床层不同高度的浓度变化曲线称为吸附负荷曲线吸附负荷曲线。结结合合图图6，分分析析一一下下床床层层内内吸吸附附质质浓浓度度在在整整个个操操作作过过程的变化。程的变化。说说明明：横横轴轴Z吸吸附附剂剂床床层层高高度度；横横轴轴X吸吸附附剂剂的的吸吸附附负负荷荷；X0吸吸附附剂剂原原始始浓浓度度或或反反复复再再生生过过的的吸吸附附剂剂中中残残留留的的吸吸附附质质浓浓度度）；Xe吸吸附附剂剂达达到到饱饱和和时时的的负负荷荷；0床床层层开开始始吸吸附附的的时时间间；b达达到到破破点点的的时时间间；e全全床达到吸附平衡（饱和）的时间。床达到吸附平衡（饱和）的时间。图6吸附剂中吸附质浓度的变化0+返回返回图6吸附剂中吸附质浓度的变化(续）bbe返回返回（a）图：图：0：未通过含吸附质气体时未通过含吸附质气体时（b）图图：=：已已通通入入含含吸吸附附质质气气体体，在在吸吸附附剂剂进进口口处处吸吸附附剂刚刚出现饱和时。剂刚刚出现饱和时。（c）图图：=+：在在床床层层的的进进气气端端吸吸附附质质负负荷荷为为Xe，此此区区称称为为“平平衡衡区区”或或称称“饱饱和和区区”；而而靠靠近近气气体体出出口口侧侧，床床层层中中的的吸吸附附负负荷荷仍仍为为X0，此此区区内内的的吸吸附附剂剂仍仍具具有有高高度度活活性性，此此区区称称为为“未未用用区区”；介介于于平平衡衡区区和和未未用用区区之之间间的的那那一一部部分分床床层层其其吸吸附附负负荷荷由由饱饱和和Xe的的变变化化到到起起始始的的X0，形形成成一一个个S形形曲曲线线，这这段段床床层层进进行行吸吸附附过过程程，故故称称“传传质质区区”或或“传传质质带带”，而而S曲曲线线称称为为“吸吸附附波波”或或“传传质质波波”，又又称称“传传质质前前沿沿”。见图见图7)图7吸附剂床层中各区分布示意图未用区未用区传质区传质区(传质带传质带)饱和区饱和区(平衡区平衡区)YY0返回返回（d）图图：=b：吸吸附附波波前前沿沿刚刚刚刚到到达达吸吸附附层层下下端端口口，若若继继续续进进行行吸吸附附，则则从从流流出出床床层层气气体体中中，将将发发现现有有吸吸附附质质，此此即即所所谓谓“穿穿透透现现象象”或或称称“透透过过现现象象”。出出现现穿穿透透的的点点称称为为“穿穿透透点点”（或或称称“破破点点”），到到达达破破点点所所需需的的时时间间为为“透透过过时时间间”b（或或“穿透时间穿透时间”）。）。（e）图：图：b：“传质波传质波”继续前移。继续前移。（f）图图：e：吸吸附附波波的的末末端端也也到到达达床床层层的的出出口口，即即全全床床达达到吸附平衡到吸附平衡(饱和饱和)，整个床层失去吸附能力。，整个床层失去吸附能力。2、穿透曲线（透过曲线）、穿透曲线（透过曲线）在在一一定定时时间间内内，分分析析床床层层中中流流出出气气体体的的浓浓度度，即即从从研研究究流流出出物物浓浓度度随随时时间间的的变变化化关关系系来来达达到到研研究究吸吸附附床床层层中中浓浓度度变变化的情况化的情况穿透曲线（透过曲线）。穿透曲线（透过曲线）。（见图（见图8）穿透曲线与穿透量穿透曲线与穿透量（break-throughcapacity）C=0交界层交界层C=C001.0C/C0L图8吸附穿透曲线吸附负荷曲线与穿透曲线成吸附负荷曲线与穿透曲线成镜面相似镜面相似,即从穿透曲线的即从穿透曲线的形状可以推知吸附负荷曲线。对吸附速度高而吸附传质区短形状可以推知吸附负荷曲线。对吸附速度高而吸附传质区短的吸附过程的吸附过程,其吸附负荷曲线与穿透曲线均陡些。其吸附负荷曲线与穿透曲线均陡些。穿透曲线与吸附负荷曲线的关系：穿透曲线与吸附负荷曲线的关系：（1）传质区高度）传质区高度假设条件：假设条件：等温吸附，等温吸附线为线型；等温吸附，等温吸附线为线型；低浓度污染物的吸附；低浓度污染物的吸附；传质区高度比床层高度小得多。传质区高度比床层高度小得多。3、固定床吸附器的设计计算、固定床吸附器的设计计算设设：气气体体中中吸吸附附质质的的无无溶溶质质基基浓浓度度用用Y（即即吸吸附附质质/载载气气）表表示示，吸吸附附剂剂上上吸吸附附质质的的无无溶溶质质基基浓浓度度用用X（即即吸吸附附质质/吸吸附附剂）表示。剂）表示。图中图中：W：一段时间后流出物总量，一段时间后流出物总量，kg载气载气/m2；YeY0，Ye=0.9Y0；Yb0，Yb=0.001Y00.01Y0;则一段时间后流出物总量：则一段时间后流出物总量：Wa=We-Wb(kg/m2)其中：其中：Wa：Za段（传质区段）段（传质区段）的流出物量。的流出物量。W D Y CYb在在吸吸附附区区内内，从从穿穿透透点点到到吸吸附附剂剂基基本本失失去去吸吸附附能能力力，吸吸附附剂剂所吸附污染物的质量为：所吸附污染物的质量为：定定义义f 为为穿穿透透点点出出现现时时，传传质质区区内内仍仍具具有有吸吸附附能能力力面面积积的的比率，可表示为：比率，可表示为：故（故（1-f）为传质区内吸附剂的饱和度。为传质区内吸附剂的饱和度。f 的意义的意义：f的大小反映了在到达破点时床层的饱和度。的大小反映了在到达破点时床层的饱和度。f愈大，吸附饱和的程度愈低，传质区形成所需的时间愈短。愈大，吸附饱和的程度愈低，传质区形成所需的时间愈短。f介于介于01之间，一般在之间，一般在0.40.5左右。左右。设吸附床的高度为设吸附床的高度为Z，则传质区高度则传质区高度：（2）吸附剂用量）吸附剂用量式中：式中：A吸附床横截面积，吸附床横截面积，m2。考虑到装填损失，每次新装吸附剂量为（考虑到装填损失，每次新装吸附剂量为（1.051.2）理论量。）理论量。（3）吸附周期（出现穿透的时间）吸附周期（出现穿透的时间）式中：式中：Gs载气通过床层的流率，载气通过床层的流率，kg/m2.sWa传质区段的流出物量。传质区段的流出物量。（4）固定床降压）固定床降压采用欧根（采用欧根（Ergun）方程计算（经验公式）方程计算（经验公式）式中：式中：P通过床层的压降，通过床层的压降，Pa；Z床层高度，床层高度，m；气体的动力粘度，气体的动力粘度，Pa/s；颗粒层孔隙率，颗粒层孔隙率，%；气体密度，气体密度，kg/m3；u床层进口横截面积处气体平均流速，床层进口横截面积处气体平均流速，m/s；dp吸附剂颗粒直径，吸附剂颗粒直径，m.例例题题：某某厂厂产产生生含含CCl4废废气气，气气量量Q=1000m3/h，浓浓度度为为45g/m3，一一般般均均为为白白天天操操作作，每每天天最最多多工工作作8h。拟拟采采用用吸吸附附法法净净化，并回收化，并回收CCl4，试设计需用的立式固定床吸附器。试设计需用的立式固定床吸附器。解解：CCl4为为有有机机溶溶剂剂，沸沸点点为为76.8，微微溶溶于于水水，可可选选用用活活性性炭炭作作吸吸附附剂剂进进行行吸吸附附，采采用用水水蒸蒸气气置置换换脱脱附附，脱脱附附气气冷冷凝凝后后沉沉降降分分离离回回收收CCl4。根根据据市市场场供供应应情情况况选选用用粒粒状状活活性性炭炭作作吸吸附附剂剂，其其直直径径为为3mm，堆堆积积密密度度s=300600g/l，孔隙率孔隙率=0.330.43。选选定定在在常常温温常常压压下下进进行行吸吸附附，维维持持进进入入吸吸附附床床的的气气体体在在20以以下下，压压力力为为101325Pa。根根据据经经验验选选取取空空床床流流速速u=20m/min。将将穿透点浓度穿透点浓度定为定为50mg/m3。以以含含CCl45g/m3的的气气流流在在所所指指定定的的条条件件下下进进行行动动态态吸吸附附实实验验，测测定定不不同同床床层层高高度度下下的的穿穿透透时时间间，得得到到如如下实验数据：下实验数据：以以Z横横、纵纵，作作图图得得一一直直线线(见见附附图图)。在在所所作作直直线线上上取两点（取两点（0.14，200），（），（0.35，651）于是于是0=101min（查图查图）据据该该厂厂生生产产情情况况，考考虑虑每每周周脱脱附附一一次次，床床层层每每周周吸吸附附6天天，每天按每天按8h计，累计吸附时间计，累计吸附时间48h。因而。因而床层高度床层高度为：为：00tg=K例题附图实际穿透时间10m/s，水水平平管管13m/s，一般以一般以1518m/s为宜；为宜；c、吸吸附附时时间间和和输输送送床床长长度度，气气固固接接触触时时间间一一般般1s，输输送送床床管道长度不宜太短，必须管道长度不宜太短，必须10m以上；以上；d、输送床流速。、输送床流速。工艺特点工艺特点：流程简单，运行可靠，便于管理，投资不高，易于投产流程简单，运行可靠，便于管理，投资不高，易于投产沸腾床吸附法沸腾床吸附法工艺特点：工艺特点：流流程程紧紧凑凑，净净化化效效率率高高（约约98%），氧氧化化铝铝的的床床厚厚以以4cm为为好，气流速度为好，气流速度为0.3m/s左右。左右。三、吸附分离设备三、吸附分离设备吸附搅拌槽吸附搅拌槽固定床吸附器固定床吸附器移动床和流化床吸附塔移动床和流化床吸附塔