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1、分子筛吸附原理 吸附是一种把气态和液态物质（吸附质）固定在固体表面（吸附剂） 上的物理现象，这种固体（吸附剂）具有大量微孔的活性表面，吸附质 的分子受到吸附剂表面引力的作用，从而固定在上面。引力的大小取决 于： 吸附剂表面的构造（微孔率） ； 吸附质的分压 ； 温度。 吸附伴随着放热，是一种可逆的现象。类似于凝结： 如果增加压力。吸附能力增加 ； 降低温度，吸附能力增加。 因此，在吸附时，要使压力升到最高，温度降到最低。解吸时， 则要使压力降到最低 ，温度升到最高。,1,带有吸附床的净化工艺 也叫空气净化的“干燥脱除CO2”工艺。,为使空气获得较低的净化前温度，常用制冷机组或空气水冷塔 对其进
2、行降温。（图中的“X10”表示预冷设备。） 净化装置位于空气压缩机、空气预冷系统之后，为了保持净化 器工作的连续性，需要使用两台吸附器。当一台工作时（即正在脱除H2O 与CO2），另一台处于再生状态。 吸附阶段 由于氧化铝吸附CO2的效果很差，故它主要用于吸附H2O，而位于 其后的分子筛则处理 干燥后含有 CO2的空气。 注：分子筛具有很强的吸水性，因此，在吸附和再生期间绝不 能让分子筛与水份接触而降低其吸附CO2的能力。如果有意外情况发生使,2,水份带入了分子筛，惟有高温特殊再生（见10 章）才能够使其恢复原有 的吸附性能。 下图显示了吸附质在临近穿透的时刻（在吸附阶段结束），CO2 与H2
3、O在两种吸附床层 中及给定时间内的含量分布图。,吸附器必须在吸附质的前锋抵达吸附出口之前进行再生（即在穿透之 前）。 再生阶段: 再生就是利用压力和温度两方面的因素，将吸附器里的吸附质排出 去。 首先，将吸附器降压至较低的压力（大气压力）。用加热的干燥气 体，解吸并带走所吸附的吸附质。然后，用未加热的干燥气体，将热端 面推向铝胶床层，直至其出口，这样。吸附剂又恢复到随之而来的吸附 阶段时的正常温度。 过程见图示 ：,3,吸附器1,吸附器2,即为 ：,吸附净化 ； 降 压 ； 用加热的干气体吹扫吸附器 ； 用未经加热的干气体吹扫吸附器 ； 升压。,在有其他中间过程的大型装置中，该循环过程可能更为
4、复杂。 下表列出了大型装置的各个阶段，并附有步进条件。 吸 附 器 1 FOR BOTTLE 1,净化,升压,冷却,加热,降压,时间,升压,冷却,加热,降压,4,净化,时间,5,各步逐可以由下面的图示说明。 例如 ： 吸附器R01处于再生状态 ； 吸附器R02处于工作状态。,6,第一步 吸附器R01：处于吸附状态 吸附器R02：并联状态 阀门动作： V1，V3：打开 V2，V4：打开 步进条件： V1，V2 ，V3，V4 开 PDSL2：无压差报警 切换时间到,第二步 吸附器R01：切断状态 吸附器R02：吸附状态 阀 门 动 作 ： V2：关闭 V4：关闭 步进条件： V2与V4关 闭反馈,
5、7,第四步 吸附器R01：吹除状态 吸附器R02：吸附状态 阀 门 动 作 ： V6：打开 V8：打开 步进条件： V6和V8 开,第三步 吸附器R01：降压状态 吸附器R02：吸附状态 阀 门 动 作 ： V10：打开 步进条件： V10 开 PSL1：低压报警 PSL1 计时,8,第五步 吸附器R01：加热状态 吸附器R02：吸附状态 阀 门 动 作 ： V10：关闭 步进条件： 加热计时结束 无TSL报警 报警：检查加温时间,第六步 吸附器R01：冷却 吸附器R02：吸附 阀门动作： 无 步进条件： 冷却计时结束 无TSH报警 报警：检查降温时间,9,调节 为了减少热量损耗和机械疲劳，最
6、好使吸附器切换的循环周期 尽可能长，而升压和降 压时间尽可能短，以减少再生后的等待时间。,第七步 吸附器R01：切断状态 吸附器R02：吸附状态 阀 门 动 作 ： V6：关闭 V8：关闭 步进条件： V6与V8 关,第八步 吸附器R01：升压状态 吸附器R02：吸附状态 阀 门 动 作 ： V11：打开 步 进 条 件 ： PDSL1: 无压差 报警,注：吸附器升压、降压时间缩短的可能性，应使气流在吸附器 内的穿行速度不超出允 许范围，以减少机械损耗。 调节再生气的流量是为了能在要求的时间内完成吸附剂的再 生。 调整安全的加热温度。 调节加热的时间，以便使吸附器出口气流温度实际超过要求的 温
7、度（峰值 t2, t3, t4, ）。 调节PDSL和PSL到20kPa。 在再生期间，再生气流在吸附器进、出口处的温度分布，见于 下图 ：,10,从吸附器入口曲线，可以识别出加热阶段和冷却阶段。温度曲线中 的衰减部份是由于 再生吸附器上游的金属余热而形成的（管道，无旁通的加热器）。 吸附器出口的温度曲线，依次对应着各个再生步骤（在该再生 过程中CO2的解吸不重,11,要，固不考虑）。 当时间达到t1时，吸附器的热端面的前锋还未抵达水份饱和的 吸附区域，水的解吸是在 冷状态下进行。 在时间处于t1和 t2之间时，热端面的前锋已经抵达水份饱和的 吸附域，水份的解吸现在 已是在热状态下进行了，并且
8、解吸加剧。 从再生开始起，吸附器出口的气流中，水份就是饱和的。 当到达t2时，水份已被完全解吸，导入吸附器的过剩热量以“热 峰”的形式呈现出来 (t2, t3, t4)。 到t3时刻，冷却开始，进入吸附器的冷端面前锋随即在出口呈 现出来。出吸附器的气流 温度以类似于吸附器冷却时的入口温度的规律 递减。并趋近于冷却温度Tref，当其与Tref的 温差达到时，再生便告完 成。 虚线示意的是使用完全干燥的吸附剂时吸附器出口的温度曲 线。 “典型”故障 阀门故障（堵塞，泄漏等） ； 升压和降压期间，由于压力调节开关动作失常导致循环中 止 ； 蒸汽加热器泄漏，导致再生气流含湿（由水份分析控制） ； 加热与冷却超时（再生气量不足） ； 再生温度太低（再生气量太大） ； 两台吸附器的压降不等，切换行期间引起进冷箱空气冷箱 的压力波动，给装置 调节带来困难 ； 吸附剂破损现象，即由于受气流冲击使吸附剂颗粒破碎， 形成粉尘（降压，升 压速度过快）。,
