氣體吸附課件

AdsorptiveAdsorbateAdsorbent(solidsubstrate)ReleaseUptake第七章吸收法凈化氣態(tài)污染物

§7—3氣體吸附第七章吸收法凈化氣態(tài)污染物

§7—3氣體吸附一、吸附的基本概念吸附凈化：利用大表面多孔性固體吸附劑與廢氣相接觸，將有害組分吸附在表面上，使其從氣體混合物中分離，達到凈化目的。吸附物理吸附化學吸附范德華力

化學鍵力

20.1.3吸附力的本質(zhì)吸附質(zhì)和吸附劑之間的作用力：范德華力：

定向力:極性分子之間靜電力.由極性分子的永久偶極距產(chǎn)生.

誘導力：極性與非極性之間引力.極性分子產(chǎn)生的電場作用會誘導非極性分子極化,產(chǎn)生誘導偶極距.

色散力：非極性分子之間引力.瞬時偶極距.

第七章吸收法凈化氣態(tài)污染物

§7—3氣體吸附二、常用工業(yè)吸附劑①活性炭；②活性氧化鋁；③硅膠；④沸石分子篩工業(yè)吸附劑需具備的條件①巨大表面積，如活性炭內(nèi)表面積可達1000m2/g以上②有選擇吸附性③有較高吸附容量④有足夠機械強度⑤來源廣泛，價格低廉第七章吸收法凈化氣態(tài)污染物

§7—3氣體吸附平均孔徑、或平均粒度,及其分布，孔隙率測量方法：壓汞法孔徑及分布測定

吸附劑的孔徑及分布可采用水銀壓入法，利用汞孔度計測定。當壓力升高時，水銀可進入到細孔中，壓力p與孔徑d的關系為 -水銀的表面張力(0.48N/m2)，-水銀與細孔壁的接觸角(=140°)。通過測定水銀體積與壓力之間的關系即可求出孔徑的分布情況。第七章吸收法凈化氣態(tài)污染物

§7—3氣體吸附四、吸附平衡理論無論是物理吸附還是化學吸附，在一定溫度下，氣、固相經(jīng)過充分接觸后，終將達到吸附平衡（動態(tài)平衡）。這時吸附組分在固相中的濃度與和固相接觸的氣相中的濃度之間具有一定的函數(shù)關系。1、等溫吸附方程式

Freundlich等溫吸附式Langmuir等溫吸附方程式BET等溫吸附方程式FreundlichIsotherm第七章吸收法凈化氣態(tài)污染物

§7—3氣體吸附

四、吸附平衡理論1、等溫吸附方程式

Langmuir等溫吸附方程式假設：①吸附表面均勻，每個吸附中心具有相同的吸附熱和吸附活化能；②吸附分子間無作用力；③吸附是單分子層；④吸附和脫附可建立動態(tài)平衡。脫附速度與已吸附分子所占面積對總固體面積的系數(shù)成正比。即：脫附速度=吸附速度與未吸附面積分數(shù)成正比，且與氣相中分壓P成正比。

即：吸附速度=K1P(1-θ)其中：第七章吸收法凈化氣態(tài)污染物

§7—3氣體吸附

四、吸附平衡理論1、等溫吸附方程式Langmuir等溫吸附方程式動態(tài)平衡時：未飽和時，吸附摩爾數(shù)與θ成正比。則組分的吸附量用摩爾數(shù)來表示：適用范圍：適用于低壓、高壓第七章吸收法凈化氣態(tài)污染物

§7—3氣體吸附

四、吸附平衡理論1、等溫吸附方程式Langmuir等溫吸附方程式討論：①P極小 a=ABP符合低壓情形 ②P極大，BP>>1，a=A（氣體吸附量不隨壓力變化而變化）符合高壓情形，接近飽和③若以Vm表示飽和吸附所需吸附質(zhì)體積，V代表壓力P時的吸附體積。則langmuir式變?yōu)椋航M分覆蓋率θ=“吸附體積/飽和吸附體積”

P/V對P應是直線第七章吸收法凈化氣態(tài)污染物

§7—3氣體吸附

四、吸附平衡理論1、等溫吸附方程式

Langmuir等溫吸附方程式把langmuir等溫吸附式用于多組分，就是BET公式.如雙組分吸附,設θA,，θB為A、B組分在吸附劑上的覆蓋率，則A的吸附速率=同理：解方程組：一、吸附性能實驗吸附性能實驗吸附吸附穿透曲線研究吸附平衡固定床吸附過程Z固定床吸附工藝實驗裝置吸附劑（C40/4）性能參數(shù)堆積密度（kgm-3）390表觀密度（kgm-3）700BET表面積（m2g-1）1000空隙率（m3g-3）0.673顆粒尺寸（d×l）4×8微孔容積（cm3g-1）1.0比熱（KJ/kg.k）0.8甲苯吸附性能曲線05101520253035400123456Cein(g/m3)Xmess(T=288.15)Xmess(T=293.15)Xmess(T=298.15)Xmess(T=303.15)丙酮吸附性能曲線Langmuir吸附平衡模型

q=qsat*B*Cin/(1+B*Cin)qsat=aa*exp(bb/T)B=cc*exp(dd/T)IsothermofToluene

qsat=2.6934*exp(767.2566/T)B=0.02099*exp(1575.9450/T)IsothermofAcetoneqsat=0.2427936*exp(1424.299/T)B=0.0002097869*exp(1952.189/T)IsothermofDichloromethaneqsat=0.2532871*exp(1433.56/T)B=0.0003641191*exp(1674.41/T)吸附平衡模型與試驗比較

（甲苯）0510152025303540450123456Cein(g/m3)Xmess(T=288.15)XLber(T=288.15)Xmess(T=293.15)Xber(T=293.15)Xmess(T=298.15)Xber(T=298.15)Xmess(T=303.15)Xber(T=303.15)吸附平衡模型與試驗比較

（丙酮）吸附平衡模型與試驗比較

（二氯甲烷）等溫吸附實驗計算機原始記錄

等溫吸附實驗數(shù)據(jù)的評價

穿透曲線穿透曲線穿透曲線穿透曲線穿透曲線穿透曲線空塔速度對穿透曲線的影響床層高度對穿透曲線的影響床層高度及空塔速度對穿透曲線的影響溫度和濃度對穿透曲線傳質(zhì)區(qū)中心點斜率的影響

圖4.40溫度和濃度對穿透曲線傳質(zhì)區(qū)中心點斜率的影響,注：虛線是趨勢線Fig.4.40Influenceoftemperatureandconcentrationonthegradientofbreakthroughcurveoncentralpointinthemasstransferarea---●---:T=15oC;----▲-----:T=20oC;----■----:T=25oCC40/4—丙酮

溫度對吸附溫度曲線的影響溫度對吸附溫度曲線(C40/4—丙酮)的影響，其中：Cin=28g/m3,H=0.4m,w=0.34m/s.

溫度對吸附溫度曲線的影響溫度和濃度對溫度曲線傳質(zhì)區(qū)中心點溫度變化峰值的影響---●---:T=15oC;----■----:T=20oC;----▲-----:T=25oC空塔速度對溫度曲線的影響空塔速度對吸附溫度曲線的影響，Cin=4.4g/m3,T=20°C，H=0.15m.

床層厚度對吸附溫度曲線的影響

Cin=4.4g/m3,T=20°C，w=0.30m/s.

固定床吸附平衡及其吸附穿透曲線的實驗研究小結

有機氣體不同溫度下的等溫吸附容量可以用Langmuir式描述，誤差小于6%。而Freundlich模型不適合低壓吸附過程。穿透曲線形狀僅受進口濃度的影響，在物質(zhì)吸附時，如果進口濃度越大，物質(zhì)傳遞速率就越大，穿透曲線斜率也隨之變大，同時傳質(zhì)推動力變高，傳質(zhì)區(qū)變短，因而越早到達吸附平衡。穿透曲線在傳質(zhì)區(qū)中心點斜率與吸附柱進口濃度之間呈指數(shù)關系。固定床吸附平衡及其吸附穿透曲線的實驗研究小結

當進口濃度越大時，由于單位時間吸附量越多，所以單位時間放出的熱也越多。由于單位時間吸附量多，所以單位時間放出的熱也就多，造成的溫度變化也就大。同樣進口濃度的氣體在溫度低的情況下，由于吸附量變大，使之達到平衡的時間變長，不同溫度下，由于物質(zhì)傳遞速率基本相等，吸附穿透曲線形狀也就基本一樣，所以放熱所造成的溫差基本一致，溫度曲線形狀基本一致；同一進口濃度下，溫度曲線在形狀基本一樣，或者說，溫度曲線的溫度變化峰值基本相等。固定床吸附平衡及其吸附穿透曲線的實驗研究小結

吸附傳質(zhì)區(qū)溫度變化曲線都是呈正態(tài)分布穿透時間隨吸附溫度的上升而縮短。這些有機氣體在活性炭上的吸附可被認為是物理吸附，吸附劑的吸附容量隨著溫度的增加而降低。隨著吸附容量的降低，穿透時間也隨之縮短。溫度、空塔速度、床層高度則讓穿透曲線，溫度曲線左右平移。由于熱效應不是很大，吸附造成的溫差不大，在10度以內(nèi),相對來說較大的活性炭熱容使它對吸附時濃度曲線的影響也不大，可以忽略不計。固定床吸附平衡及其吸附穿透曲線的實驗研究小結

溫度變化最大值正好處在濃度曲線斜率最大的時間，也就是說，傳質(zhì)區(qū)中傳質(zhì)速度最大的時刻。溫度變化峰值與吸附柱進口濃度之間呈指數(shù)關系。不同溫度，相同吸附柱進口濃度下，溫度變化峰值非常接近。吸附溫度越低，吸附傳質(zhì)區(qū)溫度變化峰值越大。有效傳質(zhì)系數(shù)在同一進口濃度下，隨著溫度的升高而增大；在同一溫度時，有效傳質(zhì)系數(shù)先增大，然后減小，在其間有一個峰值。第七章吸收法凈化氣態(tài)污染物

§7—3氣體吸附

四、吸附平衡理論BET等溫吸附方程式假設：①第一層分子吸附是剩余價力作用，其它層受范德華力作用②范德華力不同，吸附量也不同③吸附相當凝結，脫附類似于蒸發(fā)，蒸發(fā)速度=前一層凝結速率④除第一層外，其它各層吸附熱=液化熱⑤吸附可以無限層⑥平衡時，吸附層所占面積一定。第七章吸收法凈化氣態(tài)污染物

§7—3氣體吸附

四、吸附平衡理論BET等溫吸附方程式

此式可用來測吸附劑的比表面積適用范圍：第七章吸收法凈化氣態(tài)污染物

§7—3氣體吸附

四、吸附平衡理論BET等溫吸附方程式討論P<<P0時，C>>1，BET方程可整理為（與langmuir式一致）第七章吸收法凈化氣態(tài)污染物

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五、影響氣體吸附的因素1．操作條件①溫度：物理吸附，低溫運行；化學吸附，提高溫度有利②壓力：壓力↑，↑③氣流速度：v↑不利于吸附，一般v在0.2-0.6m/s2．吸附劑性質(zhì)的影響①比表面積↑↑。吸附劑的孔隙率、孔徑、顆粒度影響比表面積3．吸附質(zhì)性質(zhì)和濃度的影響濃度過大，需更多的吸附劑，再生頻繁。吸附質(zhì)分子最大，沸點高，越多吸附。對于結構相近的有機吸附質(zhì)，不飽和性愈大，吸附越易4．吸附器吸附器尺寸直接影響氣體吸附。第七章吸收法凈化氣態(tài)污染物

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五、吸附劑再生改變壓力條件：高壓吸附，低壓脫附再生改變溫度條件：低溫吸附，高溫脫附通氣吹掃：吹氣，降低分壓而脫附置換脫附：某種吸附性強氣體置換吸附質(zhì)，需再脫附。溶劑萃?。喝芙馕劫|(zhì)，用水溶解吸附的SO2化學轉(zhuǎn)化再生：化學轉(zhuǎn)化成不易吸附物質(zhì)，吸附有機物被氧化成CO2，H2O而脫附。第七章吸收法凈化氣態(tài)污染物

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六、吸附速度

吸附過程：外擴散內(nèi)擴散吸附第七章吸收法凈化氣態(tài)污染物

§7—3氣體吸附

六、吸附速度吸附過程中吸附與脫附速率遠大于“外擴散”、“內(nèi)擴散”速率，因此吸附過程速率由傳質(zhì)過程決定，即由“內(nèi)擴散”或“外擴散”過程控制。內(nèi)擴散外擴散吸附劑外表面濃度難以測定，因此“內(nèi)”“外”擴散速率使用起來不方便，總吸附速率方程式式中：Ky，Kx——流體相和吸附相傳質(zhì)總系數(shù)。第七章吸收法凈化氣態(tài)污染物

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六、吸附速度分吸附系數(shù)與總吸附系數(shù)間的關系

與吸收類似其中：第七章吸收法凈化氣態(tài)污染物

§7—3氣體吸附

六、吸附速度第七章吸收法凈化氣態(tài)污染物

§7—3氣體吸附七、吸附工藝與設備計算固定床：吸附劑固定在床層中的吸附過程移動床：吸附劑與吸附質(zhì)作相向運動的吸附過程流化床：吸附質(zhì)以較大氣流通過吸附劑，并使吸附劑呈流態(tài)化狀態(tài)的吸附過程；第七章吸收法凈化氣態(tài)污染物

§7—3氣體吸附七、吸附工藝與設備計算固定床第七章吸收法凈化氣態(tài)污染物

§7—3氣體吸附

七、吸附工藝與設備計算移動床：第七章吸收法凈化氣態(tài)污染物

§7—3氣體吸附

七、吸附工藝與設備計算流化床：第七章吸收法凈化氣態(tài)污染物

§7—3氣體吸附

七、吸附工藝與設備計算流化床：第七章吸收法凈化氣態(tài)污染物

§7—3氣體吸附

八、吸附過程及其計算

幾個基本概念1、吸附劑的活性:吸附劑上，吸附質(zhì)量/吸附劑量。吸附能力的標志.靜活性：吸附飽和時動活性：吸附過程中剛好有吸附物質(zhì)排出時的單位吸附劑的吸附量。2．吸附負荷曲線：吸附質(zhì)沿床層不同長度上的濃度變化曲線叫吸附負荷曲線，用來描述吸附過程中的吸附劑上吸附質(zhì)濃度變化規(guī)律。第七章吸收法凈化氣態(tài)污染物

§7—3氣體吸附

八、吸附過程及其計算2．吸附負荷曲線第七章吸收法凈化氣態(tài)污染物

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八、吸附過程及其計算3．穿透曲線：流出床層氣體中吸附質(zhì)濃度一時間變化曲線

第七章吸收法凈化氣態(tài)污染物

§7—3氣體吸附

八、吸附過程及其計算穿透：若吸附后氣體中，將發(fā)現(xiàn)有吸附質(zhì)，稱為“穿透”（破點）從“剛吸附”到“穿透點”的這段時間稱為穿透時間,實際工作中，穿透點是由排放標準而定。第七章吸收法凈化氣態(tài)污染物

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八、吸附過程及其計算影響穿透曲線的因素a：吸附質(zhì)濃度高，愈陡b：劑顆粒愈小，愈陡：c：不同吸附劑，曲線不同d：使用周期小，曲線愈陡。第七章吸收法凈化氣態(tài)污染物

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八、吸附過程及其計算4．保護作用時間與吸附層厚度保護作用時間：吸附過程中從開始吸附到破點的這段時間，又稱穿透時間。1）保護作用時間的確定吸附劑靜活性吸附量第七章吸收法凈化氣態(tài)污染物

§7—3氣體吸附

八、吸附過程及其計算實際上保護時間為動活性所需時間，比靜活性時間小，設保護時間損失為，則保護時間為：

希洛夫方程式中：h——吸附劑層中未利用的厚度，；

K——吸附層保護作用系數(shù)。2）吸附劑層厚度的確定第七章吸收法凈化氣態(tài)污染物

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八、吸附過程及其計算3）、固定床吸附過程的計算固定床在吸附操作時，床層中有：飽和區(qū)；傳質(zhì)區(qū)：吸附時，傳質(zhì)區(qū)不斷向前移動，當移至床層頂端時，出現(xiàn)“破點”，當吸附波到達床層出口時，吸附達到“平衡”，固定床失去吸附能力。未用區(qū)。

第七章吸收法凈化氣態(tài)污染物

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八、吸附過程及其計算3）、固定床吸附過程的計算

由于傳質(zhì)區(qū)的移動，使飽和區(qū)、傳質(zhì)區(qū)、未用區(qū)位置不斷改變，所以固定床吸附是不穩(wěn)定狀態(tài)的，給其計算帶來了困難。為了計算簡化，對吸附過程作一些假設：①廢氣中吸附質(zhì)濃度很低.使用重量比濃度計算時不致產(chǎn)生較大誤差②吸附為等溫過程使一些參數(shù)常數(shù)化③在吸附過程中,傳質(zhì)區(qū)高度不變方便計算傳質(zhì)區(qū)的高度④傳質(zhì)區(qū)長度比床層高度小得多傳質(zhì)區(qū)在床層中能平穩(wěn)地移動第七章吸收法凈化氣態(tài)污染物

§7—3氣體吸附

八、吸附過程及其計算3）、固定床吸附過程的計算設廢氣中吸附質(zhì)濃度（比重量）為Y（kg吸附質(zhì)/kg載體）廢氣通過床層的質(zhì)量流速為Gs（kg惰性載體/m2.hr）一定時間后吸附累積流出總量為w(kg惰性載體/m2)建立起Y-W透過曲線第七章吸收法凈化氣態(tài)污染物

§7—3氣體吸附

八、吸附過程及其計算3）、固定床吸附過程的計算(1）透過曲線出現(xiàn)期間，具有衡定高度的傳質(zhì)區(qū)的累積流量:(2）吸附波移動一個傳質(zhì)區(qū)高度時所需時間：(3）傳質(zhì)區(qū)形成和移出床層所需時間之和：(4）傳質(zhì)區(qū)的高度Za，設吸附床層應為Z，則有

傳質(zhì)區(qū)形成所需時間

第七章吸收法凈化氣態(tài)污染物

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八、吸附過程及其計算3）、固定床吸附過程的計算(5）氣體在傳質(zhì)區(qū)中，從破點到吸附劑基本失去吸附能力所吸附的吸附質(zhì)量V，（kg吸附質(zhì)/m2）

（陰影部分面積）(6）剛出現(xiàn)破點時，傳質(zhì)區(qū)內(nèi)仍有吸附能力與其全部吸附能力之比f：f=0時，傳質(zhì)區(qū)已全部飽和傳質(zhì)區(qū)形成時間基本上等于傳質(zhì)區(qū)移動一個傳質(zhì)區(qū)長度所需時間,f=1時，傳質(zhì)區(qū)不含吸附質(zhì)，傳質(zhì)區(qū)很短,∴0<f<1時，即折中情況，第七章吸收法凈化氣態(tài)污染物

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八、吸附過程及其計算3）、固定床吸附過程的計算(7)傳質(zhì)區(qū)高度Za

或∵

（8）破點時，單位截面積床層吸附量m（kg吸附質(zhì)/m2截面積）m=飽和區(qū)吸附量+傳質(zhì)區(qū)吸附量假設床層截面積為1，則高度為Z的床層破點吸附量m應為：第七章吸收法凈化氣態(tài)污染物

§7—3氣體吸附

八、吸附過程及其計算3）、固定床吸附過程的計算（9）破點時，床層飽和度

第七章吸收法凈化氣態(tài)污染物

§7—3氣體吸附

八、吸附過程及其計算3）、固定床吸附過程的計算(10）傳質(zhì)區(qū)內(nèi)傳質(zhì)單元數(shù)的確定設想固體以足夠速度與流體逆向運動，這樣使傳質(zhì)區(qū)在床層一定位置上就成穩(wěn)定態(tài)而維持不動。如圖所示：如果：床層頂部：吸附劑與進口氣平衡；床層底部：出口氣吸附質(zhì)濃度為0整個床層的吸附質(zhì)衡算式：第七章吸收法凈化氣態(tài)污染物

§7—3氣體吸附

八、吸附過程及其計算3）、固定床吸附過程的計算(10）傳質(zhì)區(qū)內(nèi)傳質(zhì)單元數(shù)的確定任一載面與床層底部間吸附質(zhì)衡算式

操作線方程由吸附平衡式曲線得吸附平衡曲線第七章吸收法凈化氣態(tài)污染物

§7—3氣體吸附

八、吸附過程及其計算3）、固定床吸附過程的計算(10）傳質(zhì)區(qū)內(nèi)傳質(zhì)單元數(shù)的確定在床層取一微元高度dZ，單位時間，單位面積的dZ高度內(nèi)有氣體吸附質(zhì)減少等于固體吸附量（傳質(zhì)控制）傳質(zhì)單元數(shù);傳質(zhì)單元高度

Za=NOG*HOG

第七章吸收法凈化氣態(tài)污染物

§7—3氣體吸附

八、吸附過程及其計算3）、固定床吸附過程的計算(11）吸附器床層壓降的估算（經(jīng)驗計算式）單一流體通過固定床層阻力歐剛（Ergun）公式

二、吸附過程模擬建模物質(zhì)守恒能量守恒動量守恒吸附模型1）在氣相中總的物質(zhì)守恒式：2）氣相中組分物質(zhì)守恒式

吸附模型3）固相中物質(zhì)守恒式4）能量守恒式5）邊界條件Z=0時Z=H時6)物質(zhì)傳遞系數(shù)根據(jù)Fickschen定律有效分子擴散系數(shù)有效knudsen擴散系數(shù)有效物質(zhì)傳遞系數(shù)7）能量傳遞系數(shù)熱傳遞系數(shù)8）吸附性能

其中：aa=0.2428,bb=1424.299,cc=0.0002098,dd=1952.189表1吸附劑（活性炭C40/4）的性能參數(shù)堆積密度（kgm-3）=390表觀密度（kgm-3=700BET表面積（m2kg-1）=1×106活性炭顆粒空隙率=0.667顆粒尺寸（d×l,m×m）=0.004×0.008微孔容積（m3kg-1）10-3比熱（kJk-1kg-1）=0.8表2：模型中的主要參數(shù)模型計算及計算軟件

討論1.軸向擴散系數(shù)對穿透曲線的影響。2.對穿透曲線的影響

3.ug對穿透曲線的影響

4.βfac對穿透曲線的影響

5.xs對穿透曲線的影響

丙酮數(shù)值模擬結果

丙酮數(shù)值模擬結果丙酮數(shù)值模擬結果丙酮數(shù)值模擬結果丙酮數(shù)值模擬結果丙酮數(shù)值模擬結果二氯甲烷數(shù)值模擬結果二氯甲烷數(shù)值模擬結果二氯甲烷數(shù)值模擬結果二氯甲烷數(shù)值模擬結果二氯甲烷數(shù)值模擬結果二氯甲烷數(shù)值模擬結果甲苯數(shù)值模擬結果甲苯數(shù)值模擬結果甲苯數(shù)值模擬結果甲苯數(shù)值模擬結果吸附模擬小結

1.采用的模型可以較好地模擬固定床吸附工藝的全過程;能對實驗結果進行預測。用有限差分法對模型求數(shù)值解,所得結果能夠清楚地反映固定床吸附工藝出口氣濃度變化情況、固定床層溫度變化情況；2.濃度曲線基本上不受熱傳遞系數(shù)的影響；3.由于相對來說較大的活性炭熱容，使物質(zhì)傳遞系數(shù)對濃度曲線以及溫度曲線有顯著影響；吸附模擬小結4.吸附由微孔擴散所控制。吸附質(zhì)有效微孔擴散系數(shù)由分子自由擴散和微孔中分子knudsen擴散所組成；5.本模擬方法可操作性較大,不僅可用于單組分的固定床吸附工藝凈化過程,也可用于多組分的固定床吸附工藝分離過程；6.模擬所得有關固定床吸附工藝的傳質(zhì)系數(shù),對此過程的工業(yè)應用具有參考價值。模擬結果與實驗結果能很好地相符。研究內(nèi)容一、固定床吸附平衡及其吸附穿透曲線的實驗研究二、固定床吸附平衡及其吸附過程模擬三、固定床真空脫附實驗研究四、變壓吸附處理揮發(fā)性有機蒸汽的實驗研究

三、真空脫附實驗研究實驗裝置示意圖真空脫附實驗研究--不同進口濃度對吸附穿透曲線的影響

真空脫附實驗研究--進口濃度對吸附和脫附穿透曲線的影響

真空脫附實驗研究--溫度對吸附和脫附穿透曲線的影響

真空脫附實驗研究--壓力對吸附和脫附穿透曲線的影響(Cin22.61g/m3)

真空脫附實驗研究--壓力對吸附和脫附穿透曲線的影響(Cin6.14g/m3)

真空脫附實驗研究--真空度對吸附和脫附過程溫度變化中放熱與吸熱的影響（吸附床層溫度20℃）真空脫附小結

穿透曲線受進口濃度的影響，在吸附階段，進口濃度越大，穿透曲線斜率越大，達到吸附平衡所需時間越短，放出的熱也越多，傳質(zhì)區(qū)總的溫度變化不大。脫附初始出氣濃度越大，脫附吸熱也越多，不過溫度變化也不大。在常壓，進口濃度為0的情況下，吹掃脫附飽和活性炭具有一致的脫附速度變化規(guī)律；脫附階段內(nèi)，隨著脫附的進行，脫附速度逐步減慢，脫附曲線斜率逐步減??；真空脫附小結

吸附穿透曲線斜率僅受進口濃度與吸附平衡濃度差的影響，溫度、床層高度、吸附空塔速度只是讓穿透曲線左右平移。而脫附曲線斜率受進口濃度、真空度和進口濃度與脫附平衡濃度差的影響，溫度、床層高度、吸附空塔速度只是讓曲線左右平移。吸附劑平衡吸附量與吸附壓力有關，壓力越低，平衡吸附量越少。脫附時真空度越小，脫附曲線越陡，即脫附速度越大。當脫附的出口濃度達到初始濃度的一半左右時，脫附速度大大減緩。由于吸附劑內(nèi)的毛細管現(xiàn)象，約在總壓少于0.6—0.7atm以下，脫附出氣濃度開始出現(xiàn)反彈，再維持一段時間，然后再緩慢下降，特別是在總壓0.1-0.3atm以下，此現(xiàn)象特別明顯。研究內(nèi)容一、固定床吸附平衡及其吸附穿透曲線的實驗研究二、固定床吸附平衡及其吸附過程模擬三、固定床真空脫附實驗研究四、變壓吸附處理揮發(fā)性有機蒸汽的實驗研究變壓吸附實驗研究變壓吸附處理有機蒸汽的優(yōu)點①該工藝適合于高濃度有機廢氣凈化并達到美國排放標準。脫附物質(zhì)濃度高，有回用價值，無二次污染。②裝置對進口氣量和進口濃度的變化適應性強。③相對于其他廢氣凈化工藝，PSA工藝操作費用低。④PSA工藝可在低溫下操作，避免了用高溫而產(chǎn)生的單體聚合反應。變壓吸附機理四、變壓吸附實驗研究

變壓吸附實驗裝置A2真空泵吸附泵廢氣吹掃氣流PAdsPDes<Pads凈化氣體高濃度脫附氣變壓吸附實驗測點示意圖操作參數(shù)VAds.=0,9m3/hVDes.=0,06m3/h吸附壓力=965+/-10mbar脫附壓力.=80+/-5mbar吸附時間.=300s脫附時間tDes.=275s變壓時間=25sT=室溫=20-22Aceton–

C40/4變壓吸附動態(tài)圖AdsorptionDesorptionhY1Y5Y4Y2Y3StandardparameterVAds.=0,9m3/hVDes.=0,06m3/h吸附壓力=965+/-10mbar脫附壓力.=80+/-5mbar吸附時間.=300s脫附時間tDes.=275s變壓時間=25sT=室溫=20-22度Aceton–

C40/4變壓吸附動態(tài)圖AdsorptionDesorptionhY1Y5Y4Y2Y3已吸附的活性炭的變壓吸附實驗已吸附的活性炭的變壓吸附實驗變壓吸附過程示意圖00.20.40.60.81050100150h[厘米]Y/YeinAcetonToluolXylolDichlormethanC40/4TM不同物質(zhì)在吸附動態(tài)平衡時出口濃度與進口濃度之比TSAdsorptionDesorptionhY1Y5Y4Y2Y3同一物質(zhì)在不同進口濃度下的進出口濃度之比AdsorptionDesorptionhY1Y5Y4Y2Y3051015202530050100150200250300350400Dauer[h]YAceton[g/m3]吸附飽和的吸附柱在一定濃度下變壓吸附再生純凈的吸附柱在一定濃度下變壓吸附再生吸附柱初始狀態(tài)對變壓吸附的影響AdsorptionDesorptionhY2變壓吸附中有機溶劑回收實驗

變壓吸附過程示意圖變壓吸附過程中吸附柱溫度變化苯酮---C40/42021222324253:003:153:303:454:004:154:304:455:00TimeT[°C]室溫AdsorptionDesorptionhTIR變壓吸附過程中吸附柱溫度變化變壓吸附研究小結應用變壓吸附（PSA）方法將揮發(fā)性有機氣體從廢氣中分離處理是一個新興的領域，前人和作者自己的實驗證明，變壓吸附非常適合含有機溶劑氣體的處理和回收。變壓吸附中的脫附過程是低壓操作，脫附的吸附質(zhì)被極大地濃縮，這就給回收帶來了很大的方便，只需用簡單的冷凝就能回收。變壓吸附研究小結無論是純凈的還是飽和的活性炭C40/4變壓吸附不同有機溶劑（二氯甲烷、丙酮、甲苯和二甲苯）時，經(jīng)過幾天（5-7天）的運行，最終將到達同樣的一個單位時間內(nèi)吸附量與脫附量相等的變壓吸附“穩(wěn)定狀態(tài)”。對于一定濃度、吸附壓力、脫附壓力、空塔速度、變壓吸附溫度、吸附劑高度、吸附時間和脫附時間的變壓吸附具有相同的變壓吸附穩(wěn)定狀態(tài)。變壓吸附研究小結達到吸附穩(wěn)定狀態(tài)后，吸附塔不同位置的濃度分布是一定的在變壓吸附過程中，短暫的氣流、濃度擾動，對變壓吸附影響不大，因為它具有很強的抗干擾能力，排氣仍然能達到排放標準。變壓吸附相對低沸點有機蒸汽來說，它更適合高沸點有機溶劑。由于吸附脫附時間都很短，且活性炭又是不良導熱體，造成的局部過熱，局部