多元混合气体在煤表面的竞争吸附分析

多元混合气体在煤表面的竞争吸附分析

摘要：煤的吸附与煤的氧化风化、燃烧与自燃、矿井瓦斯含量等有直接关系，而在工业实践中气体分离和净化所处理的对象又都是混合物，多组分气体吸附平衡理论成为吸附领域内的一个重点研究课题。针对我国煤矿自燃发严重以及与煤吸附多元混合气体相关实验缺乏的问题，本文从吸附数学模型、吸附影响因素对多元气体在煤表面的竞争吸附进行总结分析，找出当前我国煤吸附理论研究和技术应用中存在的问题和不足，对煤吸附研究的发展趋势和需要解决的问题作进一步的探讨。

关键词：煤；混合气体；吸附机理；吸附模型

1煤对气体的吸附机理研究现状近年来对于混合气体吸附理论的研究兴趣在增长，其动机在于利用平衡理论和数学模型，基于单组分气体的等温吸附线获得的信息来预测给定温度和压力下混合气中每一组分的吸附量。目前国内对这方面的研究较少，而且主要集中在液相吸附平衡。国外研究人员对于临界温度以下的多组分气体吸附平衡理论已做了大量的工作，在假设吸附相为饱和液体的基础上，从不同的角度出发，提出了许多预测多组分吸附平衡的模型和方法。

Moffat [3]、Ruthven[4]和Yang[5] 在各自的专著中均对多组分吸附平衡理论作了简要的介绍。

Stevenson[6] 等使用干煤样进行了CH4-N2-CO2 的二元和三元混

合气体的吸附测试。Greaves[7] 等在研究了混合气的吸附解吸后，发现吸附和解吸过程中压力与吸附量的关系存在显著差异，并将这种行为描述为滞后效应。唐书恒等[8] 研究认为煤中多元气体吸附时，各组分间相互影响为竞争吸附关系而且吸附一解吸应是一种动态平衡。王继仁和邓存宝[9][10][11] 等人应用量子化学密度泛函理论对矿井采空区各种混合气体进行研究，，研究得出煤表面与各种气体发生吸附的亲和顺序为：

O2>H2O>CO2>N2>CO>CH4 。

现在普遍认为多元气体吸附时，每种气体不是独立吸附的，之间存在着吸附位的竞争。而煤的吸附研究现集中在对气体分子如

CH4 、CO2、N2、O2 和重金属离子上，对单组分和多组分气体的吸附建立了不同的模型，这些模型尚不能完全模拟煤对气体的吸附过程，对其进行完善将成为未来研究的重要课题之一。

2煤表面对多种气体吸附模型目前，吸附领域针对不同的吸附系统和基于不同的假设，研究者提出了许多等温吸附理论模型。如Langmuir 单分子层定位吸附模型、BET 多分子层吸附模型、基于吸附势理论的各类等温吸附模型以及毛细管填充理论等在煤的吸附研究中都有一定的应用[12] 。吸附等温线是反应吸附量和平衡压力的曲线，是对吸附现象以及吸附剂表面结构进行研究的基础数。IUPAC 将吸附等温线分为六种类型[13] ：图1 IUPAC 的六种等温吸附曲线

I型适用于无孔均一表面的单分子层吸附或微孔吸附

剂的容积填充机理。气体在非孔或大孔吸附剂上的吸附等温线一般呈口型。川型适用于无孔或大孔吸附剂的多分子层吸附。中孔吸附剂上的吸附能得到W型，吸附机理为毛细管凝聚，吸附过程和脱附过程不能完全重合出现滞留回线。V型适用于中孔或微孔吸附剂，且吸附质与吸附剂分子之间的相互作用较弱，由于有中孔的存在也出现滞留回线。结构简单的非极性分子在能量均匀的吸附剂表面吸附得到W 型吸附等温线。

2.1Laugmuir 单分子层吸附模型

1916 年，Langmuir 首先提出了固体对气体的吸附理论，用于描述单分子层吸附，Langmuir 方程是吸附理论中描述吸附等温线最经典的模型之一，适用于描述I 型等温线。基本假设为固体表面均一，每个吸附位只能吸附一个分子，被吸附分子间无相互作用力，其表达式：

（1）

式中：P 一压力，MPa; V 一吸附体积m3; Vm 一单分子层体积，m3；b 一纯组分气体的压力常数，1/MPa。Langmuir 理论适合物理吸附和化学吸附，是目前广泛用于煤层气吸附

的状态方程。

2.2多分子层吸附模型

Brunnuer 、Emment、Teller 三人于1938 年在单分子层吸附理论的基础上提出了多分子层吸附理论模型，是Langmuir 单分子层吸附理论的扩展，用于描述多分子层吸附。该模型假设

Langmuir 方程可应用于第一层吸附，而第二层以上是靠气体分子间的范德华力吸附。吸附是多层的，层是不连续的，称为B.E.T 吸附，适用于描述II 型等温线，B.E.T 方程：

（2）

式中：V ―吸附量，m3/g；Vm 一单分子达到饱和的吸附量，m3/g; x=P/POP,为气体压力，MPa; P0为饱和气体压力，MPa；c 为与气体吸附热和凝结有关的常数。

2.3吸附势理论

吸附势理论由Polanyi 在1914 提出与前面提到的两个理论不同吸附势理论是建立在热力学基础上的理论Polanyi 认为固体的周围存在吸附势场气体分子在势场中受到吸引力的作用而被吸附。将1mol 气体从主体相进入吸附空间吸附相所作的功定义为吸附势如果吸附温度远低于气体的临界温度设气体为理想气体吸附相为不可压缩的饱和液体则吸附势可表示为：

（3）

其中P0 为气体的饱和蒸汽压。

3多组分气体在煤表面吸附实验分析相对单组分气体吸附数据获得来说，无论使用哪种实验方法，测量多组分吸附量的操作过程都非常耗时和繁琐。根据以往学者所做的研究，找出影响煤对气体吸附的因素如下[8][12][14] ：

煤的吸附特性很大程度上取决于煤的孔隙结构，包括孔隙体

积、比表面积、孔径分布、孔隙模型等。煤阶是影响煤吸附的主要因素，不同煤阶的煤样对同一气体的吸附能力也不同，基本上呈现随煤阶的增加吸附能力也相应增加的趋势。

多元气体混合吸附时，每种气体不是独立吸附的，之间存在着吸附位的竞争，气体组成的百分比不同，所得的等温线也不同。吸附竞争力的强弱与吸附质分子的极性有明显的关系[15] ，如吸附量CO2>CH4>N2 。压力、温度是

影响煤的吸附/解吸的重要因素[16] ，一般而言，煤的吸附能力随压力的升高面增大，直至趋于饱和，吸附量不再增加。温度升高，吸附量下降。除此，水分对吸附量也有一定的影响。

实验中，样品处理的是否干净是影响吸附的一个因素，气体分子能否有效的吸附在被测颗粒的表面或填充在孔隙中对实验结果是至关重要的。

4结论

对于混合气体吸附理论研究过程，现有的方法是先用单组分的实验数据拟合出纯气体吸附等温线中的参数，再将这些参数应用于混合气的预测模型来计算多组分吸附平衡，这一方法所获得的信息是否能准确的预测给定温度和压力下混合气中每一组分的吸附量仍需探讨。总的来说，多元气体的吸附是通过吸附位的竞争来进行的，吸附竞争力的强弱与吸附质分子的极性有明显的关系。由于可靠的多组分气体吸附平衡实验数据的缺乏，现有的理论或模型没有得到广泛的验证，各种理论模型的预测以及实验过程都具有一定的局限性，具有

变压吸附原理

1．什么叫吸附？ 答：当气体分子运动到固体表面上时，由于固体表面原子剩余引力的作用，气体中的一些分子便会暂时停留在固体表面上，这些分子在固体表面上的浓度增大，这种现象称为气体分子在固体表面上的吸附。吸附物质的固体称为吸附剂，被吸附的物质称为吸附质。按吸附质与吸附剂之间引力场的性质，吸附可分为化学吸附和物理吸附。 2．气体分离的原理是什么？ 当气体是混合物时，由于固体表面对不同气体分子的引力差异，使吸附相的组成与气相组成不同，这种气相与吸附相在密度上和组成上的差别构成了气体吸附分离技术的基础。 伴随吸附过程所释放的热量叫吸附热，解吸过程所吸收的热量叫解吸热。气体混合物的吸附热是吸附质的冷凝热和润湿热之和。不同的吸附剂对各种气体分子的吸附热均不相同。 3．什么叫化学吸附？什么叫物理吸附？ 化学吸附：即吸附过程伴随有化学反应的吸附。在化学吸附中，吸附质分子和吸附剂表面将发生反应生成表面络合物，其吸附热接近化学反应热。化学吸附需要一定的活化能才能进行。通常条件下，化学吸附的吸附或解吸速度都要比物理吸附慢。石灰石吸附氯气，沸石吸附乙烯都是化学吸附。 物理吸附：也称范德华（van der Waais）吸附，它是由吸附质分子和吸附剂表面分子之间的引力所引起的，此力也叫作范德华力。由于固体表面的分子与其内部分子不同，存在剩余的表面自由力场，当气体分子碰到固体表面时，其中一部分就被吸附，并释放出吸附热。在被吸附的分子中，只有当其热运动的动能足以克服吸附剂引力场的位能时才能重新回到气相，所以在与气体接触的固体表面上总是保留着许多被吸附的分子。由于分子间的引力所引起的吸附，其吸附热较低，接近吸附质的汽化热或冷凝热，吸附和解吸速度也都较快。被吸附气体也较容易地从固体表面解吸出来，所以物理吸附是可逆的。物理吸附通常分为变温吸附和变压吸附。 4．变压吸附属化学吸附或物理吸附？ 分离气体混合物的变压吸附过程系纯物理吸附，在整个过程中没有任何化学反应发生。 5．变压吸附常用吸附剂有哪几种？他们各自的作用是什么？ 变压吸附常用的吸附剂有：硅胶、活性氧化铝、活性炭、分子筛等，另外还有针对某种组分选择性吸附而研制的吸附材料。气体吸附分离成功与否，很大程度上依赖于吸附剂的性能，因此选择吸附剂是确定吸附操作的首要问题。 硅胶是一种坚硬、无定形链状和网状结构的硅酸聚合物颗粒，分子式为SiO2.nH2O，为一种亲水性的极性吸附剂。它是用[wiki]硫酸[/wiki]处理硅酸钠的水溶液，生成凝胶，并将其水洗除去硫酸钠后经干燥，便得到玻璃状的硅胶，它主要用于干燥、气体混合物及[wiki]石油[/wiki]组分的分离等。工业上用的硅胶分成粗孔和细孔两种。粗孔硅胶在相对湿度饱和的条件下，吸附量可达吸附剂重量的８０％以上，而在低湿度条件下，吸附量大大低于细孔硅胶。 活性氧化铝是由铝的水合物加热脱水制成，它的性质取决于最初[wiki]氢[/wiki]氧化物的结构状态，一般都不是纯粹的Al2O3,而是部分水合无定形的多孔结构物质，其中不仅有无定形的凝胶，还有氢氧化物的晶体。由于它的毛细孔通道表面具有较高的活性，故又称活性氧化铝。它对水有较强的亲和力，是一种对微量水深度干燥用的吸附剂。在一定操作条件下，它的干燥深度可达[wiki]露点[/wiki]-７０℃以下。 活性炭是将木炭、果壳、煤等含碳原料经炭化、活化后制成的。活化方法可分为两大类，即药剂活化法和气体活化法。药剂活化法就是在原料里加入氯化锌、硫化钾等化学药品，在非活性气氛中加热进行炭化和活化。气体活化法是把活性炭原料在非活性气氛中加热，通常在700℃以下除去挥发组分以后，通入水蒸气、二氧化碳、烟道气、空气等，并在700～1200℃温度范围内进行反应使其活化。活性炭含有很多毛细孔构造，所以具有优异的吸附能力。因而它用途遍及水处理、脱色、气体吸附等各个方面。

第二章：表面吸附与表面反应

第二章：表面吸附与表面反应 ?吸附和脱附是催化反应中不可缺少的两步?是催化剂对反应施加作用的基本步骤，可以说，没有反应物吸附就不可能存在催化剂发生催化作用的问题。?吸附理论是催化作用理论的基础理论 §1、吸附现象 1、吸附产生的原因 2、基本术语图 2-1：气体在致密无孔固体表面上的吸附（物理吸附模型） ?吸附：气体或液体在固体表面上，或气体在液体表面上的富集过程,这种现象也称之为吸附现象。?脱附：吸附的逆过程 ?固体表面层：与吸附物产生相互作用的表面层，一般只有几个原子层厚度。?吸附量：?吸附物：流体中能被吸附的物质，也称吸附质。?吸附态：吸附质在表面吸附后的状态。?吸附剂：能起吸附作用的物质。?吸附中心：吸附是发生在吸附剂表面上的局部位置 ?表面吸附络合物：指得是吸附中心与吸附质共同构成的结合体。 3、吸附热效应 吸附物在吸附剂上的吸附所产生的热效应。?表面吸附常常是放热的，这是吸附的必然结果，因为，吸附物在吸附剂上的吸附过程都是自发过程，即：自由能ΔG吸＜0而ΔG吸=ΔH吸—TΔS吸即ΔH吸—TΔS吸＜0所以ΔH吸＜TΔS吸换句话说，若ΔS吸为负值，则ΔH吸也必为负值。此时，吸附为放热过程。 ?吸附物在吸附剂表面上形成了一个更为有序的体系，吸附物分子的自由度数必然减少，所以ΔS吸＜0是这种吸附的必然结果，即ΔH吸＜0。?对物理吸附来说，被吸附的分子一定不发生解离，物理吸附一定是放热的。 ?对化学吸附来说，被吸附的分子会有两种情况：解离与不解离。 不解离的化学吸附，有ΔS吸＜0，吸附过程一定是放热的 解离化学吸附，可能有ΔS吸＜0或ΔS吸＞0，这样，吸附过程就可能为吸热的，也可能是放热的。 如：在适当的温度下，H2在Fe上的吸附：H2＋Fe（受S污染）──→ H2分子被解离为两个氢原子，且可在Fe表面上作二维自由运动。被吸附的氢原子的自由度= 2（二维运动）+ 2（振动）= 4两个氢原子的自由度= 4×2 = 8氢分子= 3（三维运动）+ 3（振动＋转动）= 6 所以：ΔS吸＞0出现H2在Fe上的化学吸附为吸热。 4、吸附平衡是动态平衡从微观的角度来看待吸附过程，就有：V吸= V脱，即吸附与脱附过程是在不断进行着，只是它们的速率相等。 5、化学吸附与物理吸附物理吸附：吸附质是靠它与吸附剂之间的V.D.W.等物理力相互作用而吸附于吸附剂上，这种现象就为物理吸附。the adsorption energy is typically 5-10 kJ/mol. 物理吸附化学吸附 ?化学吸附：吸附质是靠它与吸附剂表面上吸附中心的剩余自由价相互作用形成一定程度的化学键而吸附于吸附剂上，这种现象就为化学吸附。Thechemisorptionenergy is 30-70 kJ/mol for molecules and 100-400 kJ/mol for atoms.

变压吸附气体分离技术的应用和发展

变压吸附气体分离技术的应用和发展 摘要：变压吸附气体分离技术在工业上得到了广泛应用，已逐步成为一种主要的气体分离技术。它具有能耗低、投资小、流程简单、操作方便、可靠性高、自动化程度高及环境效益好等特点。简单介绍了变压吸附分离技术的特点，重点介绍了近年来变压吸附技术各方面的进步和变压吸附技术目前所达到的水平(工艺流程、气源、产品回收率、吸附剂、程控阀、自动控制等方面)，并对变压吸附技术未来的发展趋势进行了预测。 l 前言 变压吸附 (Pressure Swing Adsorption，PSA)的基本原理是利用气体组分在固体材料上吸附特性的差异以及吸附量随压力变化而变化的特性，通过周期性的压力变换过程实现气体的分离或提纯。该技术于l962年实现工业规模的制氢。进入70年代后，变压吸附技术获得了迅速的发展，装置数量剧增，规模不断增大，使用范围越来越广，工艺不断完善，成本不断下降，逐渐成为一种主要的、高效节能的气体分离技术。 变压吸附技术在我国的工业应用也有十几年历史。我国第一套PSA工业装置是西南化工研究设计院设计的，于l982年建于上海吴淞化肥厂，用于从合成氨弛放气中回收氢气。目前，该院已推广各种PSA工业装置600多套，装置规模从数m3/h到60000 m3/h，可以从几十种不同气源中分离提纯十几种气体。 在国内，变压吸附技术已推广应用到以下九个主要领域：

1．氢气的提纯；2．二氧化碳的提纯，可直接生产食品级二氧化碳；3．一氧化碳的提纯；4．变换气脱除二氧化碳；5.天然气的净化；6．空气分离制氧；7．空气分离制氮；8．瓦斯气浓缩甲烷；9．浓缩和提纯乙烯。 的分离和提纯领域，特别是中小规模制氢，PSA分离技术已占主要地位，在H 2 制备及分离方法，如低温法、电解法等，已逐渐被PSA等气体分一些传统的H 2 离技术所取代。PSA法从合成氨变换气中脱除CO 技术，可使小合成氨厂改变其 2 单一的产品结构，增加液氨产量，降低能耗和操作成本。PSA分离提纯CO技术为C 化学碳基合成工业解决了原料气提纯问题。该技术已成功的为国外引进的l 几套羰基合成装置相配套。PSA提纯CO2技术可从廉价的工业废气制取食品级CO 。此外，PSA技术还可以应用于气体中NOx的脱除、硫化物的脱除、某些有机2 有毒气体的脱除与回收等，在尾气治理、环境保护等方面也有广阔的应用前景。 变压吸附的特点 变压吸附气体分离工艺在石油、化工、冶金、电子、国防、医疗、环境保护等方面得到了广泛的应用，与其它气体分离技术相比，变压吸附技术具有以下优点： 1．低能耗，PSA工艺适应的压力范围较广，一些有压力的气源可以省去再次加压的能耗。PSA在常温下操作，可以省去加热或冷却的能耗。 2．产品纯度高且可灵活调节，如PSA制氢，产品纯度可达99．999％，并可根据工艺条件的变化，在较大范围内随意调节产品氢的纯度。 3．工艺流程简单，可实现多种气体的分离，对水、硫化物、氨、烃类等杂质有较强的承受能力，无需复杂的预处理工序。 4．装置由计算机控制，自动化程度高，操作方便，每班只需稍加巡视即可，装置可以实现全自动操作。开停车简单迅速，通常开车半小时左右就可得到合格产品，数分钟就可完成停车。

变压吸附技术在焦炉煤气制氢中的应用

变压吸附技术在焦炉煤气制氢中的应用 戴四新 （厦门市建坤实业发展公司，福建厦门 361012） 摘要：介绍了变压吸附（PSA）技术的基本原理及其应用于焦炉煤气提氢的Sysiv和Bergbau PSA制氢典型工艺。指出PSA技术是近年国内外发展最快、技术最成熟、成本最低的煤气制氢方法，在国内焦炉煤气制氢中最具发展前途，应大力推广应用。 关键词：变压吸附（PSA）技术;焦炉煤气;制氢技术 中图分类号：ＴＱ028.１+5 文献标识码：B 文章编号：1004-4620(2002)02-0065-02 Application of the Pressure Shift Absorbing Technique in Hydrogen Making Process from COG DAI Si-xin (Xiamen Jiankun Industry Developing Corp.,Xiamen 361012,China) Abstract：The basic pinciple of the Pressure Shift Absorbing(PSA) Technique and the representative technics(Sysiv and Bergban)of it`s application for hydrogen making process from COG are discribing.It is pointed out that in recend past years the development of the PSA technique for the hydrogen-making process from COG is the most rapid and the technique is also the most perfect and economical way in the world,and it has the best developing foreground in hydrogen-making process from COG in China.It should be expanded and applied widely soon. Key words：pressure shift absorbing(PSA);coke oven gas(COG);hydrogen making technology

变压吸附原理及应用

变压吸附气体分离技术 目录 第一节气体吸附分离的基础知识 (2) 一、吸附的定义 (2) 二、吸附剂 (3) 三、吸附平衡和等温吸附线—吸附的热力学基础 (6) 四、吸附过程中的物质传递 (10) 五、固定床吸附流出曲线 (12) 第二节变压吸附的工作原理 (14) 一、吸附剂的再生方法 (14) 二、变压吸附工作基本步骤 (16) 三、吸附剂的选择 (17) 第三节变压吸附技术的应用及实施方法 (20) 一、回收和精制氢 (20) 二、从空气中制取富氧 (24) 三、回收和制取纯二氧化碳 (25) 四、从空气中制氮 (26) 五、回收和提纯一氧化碳 (28) 六、从变换气中脱出二氧化碳 (31) 附Ⅰ变压吸附工艺步骤中常用字符代号说明 (32) 附Ⅱ回收率的计算方法 (32)

第一节气体吸附分离的基础知识 一、吸附的定义 当气体分子运动到固体表面上时，由于固体表面的原子的剩余引力的作用，气体中的一些分子便会暂时停留在固体表面上，这些分子在固体表面上的浓度增大，这种现象称为气体分子在固体表面上的吸附。相反，固体表面上被吸附的分子返回气体相的过程称为解吸或脱附。 被吸附的气体分子在固体表面上形成的吸附层，称为吸附相。吸附相的密度比一般气体的密度大得多，有可能接近液体密度。当气体是混合物时，由于固体表面对不同气体分子的压力差异，使吸附相的组成与气相组成不同，这种气相与吸附相在密度上和组成上的差别构成了气体吸附分离技术的基础。 吸附物质的固体称为吸附剂，被吸附的物质称为吸附质。伴随吸附过程所释放的的热量叫吸附热，解吸过程所吸收的热量叫解吸热。气体混合物的吸附热是吸附质的冷凝热和润湿热之和。不同的吸附剂对各种气体分子的吸附热均不相同。 按吸附质与吸附剂之间引力场的性质，吸附可分为化学吸附和物理吸附。 化学吸附：即吸附过程伴随有化学反应的吸附。在化学吸附中，吸附质分子和吸附剂表面将发生反应生成表面络合物，其吸附热接近化学反应热。化学吸附需要一定的活化能才能进行。通常条件下，化学吸附的吸附或解吸速度都要比物理吸附慢。石灰石吸附氯气，沸石吸附乙烯都是化学吸附。 物理吸附：也称范德华（van der Waais) 吸附，它是由吸附质分子和吸附剂表面分子之间的引力所引起的，此力也叫作范德华力。由于固体表面的分子与其内部分子不同，存在剩余的表面自由力场，当气体分子碰到固体表面时，其中一部分就被吸附，并释放出吸附热。在被吸附的分子中，只有当其热运动的动能足以克服吸附剂引力场的位能时才能重新回到气相，所以在与气体接触的固体表面上总是保留着许多被吸附的分子。由于分子间的引力所引起的吸附，其吸附热较低，接近吸附质的汽化热或冷凝热，吸附和解吸速度也都较快。被吸附气体也较容易地从固体表面解吸出来，所以物理吸附是可逆的。分离气体混合物的变压吸附过程系纯物理吸附，在整个过程中没有任何化学反应发生。本文以下叙述的除了注明之外均为气体的物理吸附。

变压吸附技术样本

变压吸附气体分离技术的应用和发展 摘要: 变压吸附气体分离技术在工业上得到了广泛应用, 已逐步成为一种主要的气体分离技术。它具有能耗低、投资小、流程简单、操作方便、 可靠性高、自动化程度高及环境效益好等特点。简单介绍了变压吸附分离技术 的特点, 重点介绍了近年来变压吸附技术各方面的进步和变压吸附技术当前所 达到的水平(工艺流程、气源、产品回收率、吸附剂、程控阀、自动控制等方面), 并对变压吸附技术未来的发展趋势进行了预测。 l 前言 变压吸附 (Pressure Swing Adsorption, PSA)的基本原理是利用气体组分在固体材料上吸附特性的差异以及吸附量随压力变化而变化的特性, 经过周期性的压力变换过程实现气体的分离或提纯。该技术于l962年实现工业规模的制氢。进入70年代后, 变压吸附技术获得了迅速的发展, 装置数量剧增, 规模不断增大, 使用范围越来越广, 工艺不断完善, 成本不断下降, 逐渐成为一种主要的、高效节能的气体分离技术。 变压吸附技术在中国的工业应用也有十几年历史。中国第一套PSA工业装置是西南化工研究设计院设计的, 于l982年建于上海吴淞化肥厂, 用于从合成氨弛放气中回收氢气。当前, 该院已推广各种PSA工业装置600多套, 装置规模从数m3/h到60000m3/h, 能够从几十种不同气源中分离提纯十几种气体。 在国内, 变压吸附技术已推广应用到以下九个主要领域:

1．氢气的提纯; 2．二氧化碳的提纯, 可直接生产食品级二氧化碳; 3．一氧化碳的提纯; 4．变换气脱除二氧化碳; 5.天然气的净化; 6．空气分离制氧; 7．空气分离制氮; 8．瓦斯气浓缩甲烷; 9．浓缩和提纯乙烯。 在H2的分离和提纯领域, 特别是中小规模制氢, PSA分离技术已占主要地位, 一些传统的H2制备及分离方法, 如低温法、电解法等, 已逐渐被PSA 等气体分离技术所取代。PSA法从合成氨变换气中脱除CO2技术, 可使小合成氨厂改变其单一的产品结构, 增加液氨产量, 降低能耗和操作成本。PSA分离提纯CO技术为C l化学碳基合成工业解决了原料气提纯问题。该技术已成功的为 国外引进的几套羰基合成装置相配套。PSA提纯CO2技术可从廉价的工业废气 制取食品级CO2。另外, PSA技术还能够应用于气体中NOx的脱除、硫化物的脱除、某些有机有毒气体的脱除与回收等, 在尾气治理、环境保护等方面也有广阔的应用前景。 变压吸附的特点 变压吸附气体分离工艺在石油、化工、冶金、电子、国防、医疗、环境保护等方面得到了广泛的应用, 与其它气体分离技术相比, 变压吸附技术具有以下优点: 1．低能耗, PSA工艺适应的压力范围较广, 一些有压力的气源能够省 去再次加压的能耗。PSA在常温下操作, 能够省去加热或冷却的能耗。 2．产品纯度高且可灵活调节, 如PSA制氢, 产品纯度可达99．999％, 并可根据工艺条件的变化, 在较大范围内随意调节产品氢的纯度。 3．工艺流程简单, 可实现多种气体的分离, 对水、硫化物、氨、烃类等杂质有较强的承受能力, 无需复杂的预处理工序。

气体吸附(氮气吸附法)比表面积测定

气体吸附(氮气吸附法)比表面积测定 比表面积分析测试方法有多种，其中气体吸附法因其测试原理的科学性，测试过程的可靠性，测试结果的一致性，在国内外各行各业中被广泛采用，并逐渐取代了其它比表面积测试方法，成为公认的最权威测试方法。许多国际标准组织都已将气体吸附法列为比表面积测试标准，如美国ASTM的D3037，国际ISO 标准组织的ISO-9277。我国比表面积测试有许多行业标准，其中最具代表性的是国标GB/T19587-2004 《气体吸附BET法测定固体物质比表面积》。 气体吸附法测定比表面积原理，是依据气体在固体表面的吸附特性，在一定 的压力下，被测样品颗粒（吸附剂）表面在超低温下对气体分子（吸附质） 具有可逆物理吸附作用，并对应一定压力存在确定的平衡吸附量。通过测定 出该平衡吸附量，利用理论模型来等效求出被测样品的比表面积。由于实际 颗粒外表面的不规则性，严格来讲，该方法测定的是吸附质分子所能到达的 颗粒外表面和内部通孔总表面积之和，如图所示意位置。 氮气因其易获得性和良好的可逆吸附特性，成为最常用的吸附质。通过这种方法测定的比表面积我们称之为“等效”比表面积，所谓“等效”的概念是指：样品的比表面积是通过其表面密排包覆（吸附）的氮气分子数量和分子最大横截面积来表征。实际测定出氮气分子在样品表面平衡饱和吸附量（V），通过不同理论模型计算出单层饱和吸附量（Vm），进而得出分子个数，采用表面密排六方模型计算出氮气分子等效最大横截面积(Am)，即可求出被测样品的比表面积。计算公式如下： sg: 被测样品比表面积(m2/g) Vm: 标准状态下氮气分子单层饱和吸附量（ml） Am: 氮分子等效最大横截面积（密排六方理论值Am = 0.162 nm2） W:被测样品质量（g） N:阿佛加德罗常数（6.02x1023） 代入上述数据，得到氮吸附法计算比表面积的基本公式： 由上式可看出，准确测定样品表面单层饱和吸附量Vm是比表面积测 定的关键。 测试方法分类 比表面积测试方法有两种分类标准。一是根据测定样品吸附气 体量多少方法的不同，可分为：连续流动法、容量法及重量法，重 量法现在基本上很少采用；再者是根据计算比表面积理论方法不同可分为：直接对比法比表面积分析测定、Langmuir法比表面积分析测定和BET法比表面积分析测定等。同时这两种分类标准又有着一定的联系，直

变压吸附制氧技术方案教材

ZY-1000/80Nm3/h变压吸附制氧 技术方案 目录 第一章：公司简介 第二章：变压吸附制氧简介 第三章：技术方案

第四章:近两年变压吸附设备部分业绩表 第五章：公司投资成功案例 一、公司简介 成都宏达新元科技有限公司是一家专业从事气体设备及气体产品应用研究开发的专业公司。公司的核心业务包括： 设备销售、租赁、整改 ★VPSA真空变压吸附制氧

★PSA变压吸附制氧设备 ★制氮设备、氮气纯化装置 ★LNG系统成套设备和LNG泵 企业拥有现代化标准生产车间和大批专业从事VPSA真空变压吸附、PSA变压吸附、气体分离及机械技术人员，为气体及气体设备领域用户提供独特的产品、服务、技术咨询和解决方案。 我公司下辖的企业有四川简阳天欣气体公司和广西百色聚源气体公司，为客户提供优质高纯度的气体。企业还在四川省内与成都欣国力低温公司、简阳川空通用机械厂建立了良好的合作关系。 我公司于2011年3月17日在梧州市苍梧县工商行政管理处登记注册成立的广西川桂气体科技有限公司。其性质为有限责任。注册资金2000万元人民币。 我们将不断完善售后服务、改善设备工艺、加强质量管理，并与研究机构密切配合，为广大用户提供更出色的产品与服务。。。。。。 二、变压吸附制氧技术简介 变压吸附制氧技术是近几十年发展起来的一种空分制氧工艺。与传统的深冷空分制氧装置相比，变压吸附制氧装置具有投资少、能耗低、运行维护费用低、工艺条件温和（常温、低压）、工艺流程简单、自动化程度高、操作灵活性高（可随时开停）、

建设工期短和安全性好等优点，因此得到国内外大型气体公司和研究机构的广泛关注，并纷纷投入巨大的人力物力研究开发。自九十年代国外开发成功高效锂基制氧分子筛后，变压吸附空分制氧技术开始迅猛发展并得到广泛应用。目前，在很多用氧场合下变压吸附空分制氧可替代深冷空分制氧，并且装置的经济性明显优于传统的深冷空分制氧装置。 2.1．变压吸附空气分离制氧原理 空气中的主要组份是氮和氧，因此可选择对氮和氧具有不同吸附选择性的吸附剂，设计适当的工艺过程，使氮和氧分离制得氧气。氮和氧都具有四极矩，但氮的四极矩（0.31?\u65289X 比氧的（0.10 ?\u65289X大得多，因此氮气在沸石分子筛上的吸附能力比氧气强（氮与分子筛表面离子的作用力强，如图1 所示）。因此，当空气在加压状态下通过装有沸石分子筛吸附剂的吸附床时，氮气被分子筛吸附，氧气因吸附较少，在气相中得到富集并流出吸附床，使氧气和氮气分离获得氧气。当分子筛吸附氮气至接近饱和后，停止通空气并降低吸附床的压力，分子筛吸附的氮气可以解吸出来，分子筛得到再生并重复利用。两个以上的吸附床轮流切换工作，便可连续生产出氧气。

真空变压吸附技术

真空变压吸附技术分离煤矿瓦斯气体中的甲烷 A.OLAJOSSY1, A. GAWDZIK2, Z. BUDNER2 and J. DULA2 1．波兰克拉科夫矿冶大学 2．波兰重型有机合成研究所‘Blachownia’，Kedzierzyn~Koz′le 从对真空变压吸附技术的实验室研究和计算机计算中得出的结论，有助于回收煤矿瓦斯气体中的甲烷。这种煤矿瓦斯气体分离过程需在绝对值为25kPa 解吸压力、绝对值为300kPa吸附压力和温度为237K的条件下进行。甲烷含量为55.2%的煤矿瓦斯气体·浓缩于甲烷含量为96~98%的富甲烷气体。在再循环甲烷与进给下降量比率P/F=1.8~2.12条件下，甲烷回收率达到86~91%。当从富甲烷气体中移除96~98%的氮和氧条件下时，吸附气体中甲烷含量是11~15%。在吸附阶段时，甲烷吸附波带来了吸附床的排放点，煤矿瓦斯气体可以实现分离，然后在对流吹扫阶段，甲烷吸附波带来了吸附床的进入点。 关键词：真空变压吸附技术；煤矿瓦斯气体；甲烷分离；氮气抑制；计算机过程仿真；活性炭 前言 在开采前预处理的煤层中，煤矿瓦斯气体中的甲烷和从煤层中释放出来的甲烷充当一个很有价值的能量搬运者——它的价值相当可观但还没有充分利用。它向大气的排放量会导致温室效应。在部分热能厂或热电站，煤矿瓦斯气体作为一种低能量气体燃料被充分用于其自用。它普遍用于燃气涡轮机。一种利用煤矿瓦斯气体的替代方法是将其转换成富含至少96%体积比例的甲烷的气体，然后运输到部分天然气供应系统中。在已知的分体气体混合物的方法中，PSA（变压吸附）法在实践中从煤层气中回收甲烷。迄今为止，从20世纪80年代煤层气回收甲烷的试验工厂在德国建成（Pilarczyk和Knoblauch, 1987）。此方法已应用于从天然气公司富含氮的小溪流中分离出氮（达米科等，1993年；Buras 和Mitariten，1994年；Shirley等，1996年）。

多元混合气体在煤表面的竞争吸附分析

多元混合气体在煤表面的竞争吸附分析 摘要：煤的吸附与煤的氧化风化、燃烧与自燃、矿井瓦斯含量等有直接关系，而在工业实践中气体分离和净化所处理的对象又都是混合物，多组分气体吸附平衡理论成为吸附领域内的一个重点研究课题。针对我国煤矿自燃发严重以及与煤吸附多元混合气体相关实验缺乏的问题，本文从吸附数学模型、吸附影响因素对多元气体在煤表面的竞争吸附进行总结分析，找出当前我国煤吸附理论研究和技术应用中存在的问题和不足，对煤吸附研究的发展趋势和需要解决的问题作进一步的探讨。 关键词：煤；混合气体；吸附机理；吸附模型 1煤对气体的吸附机理研究现状近年来对于混合气体吸附理论的研究兴趣在增长，其动机在于利用平衡理论和数学模型，基于单组分气体的等温吸附线获得的信息来预测给定温度和压力下混合气中每一组分的吸附量。目前国内对这方面的研究较少，而且主要集中在液相吸附平衡。国外研究人员对于临界温度以下的多组分气体吸附平衡理论已做了大量的工作，在假设吸附相为饱和液体的基础上，从不同的角度出发，提出了许多预测多组分吸附平衡的模型和方法。 Moffat [3]、Ruthven[4]和Yang[5] 在各自的专著中均对多组分吸附平衡理论作了简要的介绍。 Stevenson[6] 等使用干煤样进行了CH4-N2-CO2 的二元和三元混

合气体的吸附测试。Greaves[7] 等在研究了混合气的吸附解吸后，发现吸附和解吸过程中压力与吸附量的关系存在显著差异，并将这种行为描述为滞后效应。唐书恒等[8] 研究认为煤中多元气体吸附时，各组分间相互影响为竞争吸附关系而且吸附一解吸应是一种动态平衡。王继仁和邓存宝[9][10][11] 等人应用量子化学密度泛函理论对矿井采空区各种混合气体进行研究，，研究得出煤表面与各种气体发生吸附的亲和顺序为： O2>H2O>CO2>N2>CO>CH4 。 现在普遍认为多元气体吸附时，每种气体不是独立吸附的，之间存在着吸附位的竞争。而煤的吸附研究现集中在对气体分子如 CH4 、CO2、N2、O2 和重金属离子上，对单组分和多组分气体的吸附建立了不同的模型，这些模型尚不能完全模拟煤对气体的吸附过程，对其进行完善将成为未来研究的重要课题之一。 2煤表面对多种气体吸附模型目前，吸附领域针对不同的吸附系统和基于不同的假设，研究者提出了许多等温吸附理论模型。如Langmuir 单分子层定位吸附模型、BET 多分子层吸附模型、基于吸附势理论的各类等温吸附模型以及毛细管填充理论等在煤的吸附研究中都有一定的应用[12] 。吸附等温线是反应吸附量和平衡压力的曲线，是对吸附现象以及吸附剂表面结构进行研究的基础数。IUPAC 将吸附等温线分为六种类型[13] ：图1 IUPAC 的六种等温吸附曲线 I型适用于无孔均一表面的单分子层吸附或微孔吸附

气体吸附分离技术与大气污染防治

【tips】本文由李雪梅老师精心收编，值得借鉴。此处文字可以修改。 气体吸附分离技术与大气污染防治 空气净化技术:1 前言 随着人类工业化程度的不断提高，人类向自己赖以生成的环境中排放的有害物质在不断地增多，保卫地球、保护我们生成的环境不再仅仅是一句危言耸听的口号，而是关系到我们子孙后代能否生存的刻不容缓的大事。人类需要发展但更需要保护环境，如何保护好我们的环境是我们广大科技工作者共同关心的问题。目前，工业生产给环境带来的主要污染物为工业、工业、废渣(即工业三废)，其中工厂每天向大气中排放大量的各种各样的工业对人类的威胁极大,尽可能将污染物排放量降低到最低限度是非常必要的。 对生态环境影响较大和人类威胁较大且绝对排放量较大的主要包括：（1）含NOx、SO2、P、As、PH3、CO、HF、C2HCl3、C2H3Cl3等污染物的有毒气体； （2）其它气体，开展关于减少这类有害废气的研究是非常有必要的，本文结合著者在这一领域已经开展的研究，讨论了用现代吸附分离技术净化这类气体的意义及工业开发的可行性。 2 吸附分离技术治理废气技术基础及过程 （1）气体吸附分离技术基础 气体吸附分离技术是近年发展较快的一项新技术, 按照方式的差异常分为变压吸附法和变温吸附法两类：（1）变压吸附(英文名称Pressure Swing Adsorption,简称为PSA)法提纯或分离单元是根据恒定温度下混合气体中不同组份在吸附剂上吸附容量或吸附速率的差异以及不同压力下组分在吸附剂上的吸附容量的差异而实现的，由于采用了压力涨落的循环操作，强吸附组份在低分压下脱附，吸附剂得以；吸附剂的使用寿命一般为十年以

变压吸附技术浅析

变压吸附技术浅析 摘要介绍变压吸附技术，以及其的广泛应用、工艺改进和展望未来发展方向。 关键词变压吸附；气体分离；工艺改进；有机气体 变压吸附技术是20世纪40年代发展起来的一项新型气体分离技术。步入90年代后，在世界能源危机日益严重的国际环境下，变压吸附技术也得到了更为广泛的关注，已成为现代工业中较为重要的气体分离及净化方法。目前有数千套变压吸附装置在世界各地运行，用于各类气体的分离、提纯和工业气体的净化。如氢气、一氧化碳等气体的分离与提纯，天然气、乙炔气体的净化，空气分离制氧气和制氮气，废气的综合利用等。如同所有的新兴技术一样，伴随着变压吸附分离的技术进步，特别是吸附材料性能的提和吸附工艺的不断创新，环保、节能和节约的优点愈显突出，变压吸附分离技术正在加速占领工业气体分离的市场。 1变压吸附介绍 1．1 变压吸附概念 变压吸附( pressure swing adsorption， PSA) 是一种很常用的分离或提纯气体混合物的工艺，其主要的工业应用包括: a) 气体干燥； b) 溶剂蒸汽回收； c) 空气分馏； d) 分离甲烷转化炉排放气和石油精炼尾气中的氢； e) 分离垃圾埯埋废气中的二氧化碳和甲烷； f) 一氧化碳和氢的分离； g ) 异链烷烃分离； h) 酒精脱水。全世界大量的变压吸附操作单元应用于这些领域和其它一些领域。实际上，上述所列的a~ d 领域中，变压吸附已成为规定的分离工艺，并且适用范围很大，从个人医用的空气中 分离90% 的O2到甲烷转化炉排放气中分离99. 999%以上的氢均可适用。 变压吸附分离气体的概念比较简单。在一定的压力下，将一定组分的气体混合物和多微孔-中孔的固体吸附剂接触，吸附能力强的组分被选择性吸附在吸附剂上，吸附能力弱的组分富集在吸附气中排出。然后降低压力，被吸附的组分从吸附剂中解吸出来，吸附剂得到再生，解吸气中富集了气体中吸附能力强的组分，一般解吸时没有外部加热。 这个概念定义有许多不同的术语。变压吸附过程是在高于大气压的压力下吸附，在常压下解吸。真空变压吸附( vacuum swing adsorption，VSA) 过程是常压下吸附，真空下解吸。压力-真空变压吸附( pressure-vacuum swing adsorption，PVSA) 过程是则利用了上两种过程的优点。虽然概念比较简单，变压吸附/ 真空变压吸附的应用却相当的复杂，因为它包括了多层柱的设计，在多层柱上完成一系列连续的非等温、非等压、非稳定的循环吸附操作，包括了吸附、解吸、冲洗等过程，以控制产品气纯度、回收率以及分离操作的最优化。 1.2变压吸附的基本原理 变压吸附法的基本原理是利用吸附剂对不同气体的吸附容量、吸附力、吸附速度随压的不同而有差异的特性，在吸附剂选择吸附的条件下，加压吸附混合物中的易吸附组分(通常是物理吸附) ，当吸附床减压时，解吸这些吸附组分，从而使吸附剂再生。 1.3变压吸附的优点 1) 能耗低。它只在增压时消耗功，而且工作压力较低。真空解吸流程采用鼓风机 就可以增压。吸附剂再生不需要加热，只需消耗真空泵不大的功。制氧电耗0. 41kWh/

变压吸附(PSA)制氮原理及工艺基本知识

变压吸附（PSA）制氮技术原理及工艺基本知识 一、基础知识 1 氮气知识 1.1 氮气基本知识 氮气作为空气中含量最丰富的气休，取之不竭，用之不尽。氮气为双原子气体，组成氮分子的两个原子以共价三键相联系，结合得相当牢固，致使氮分子具有特殊的稳定性，在巳知的双原子气体中，氮气居榜首。氮的离解能(氮分子分解为原子时需要吸收的能量)为941.69kJ?moL-1。氮的化学性质不活泼，在一般状态下表现为很大的惰性。在高温下，氮能与某些金属或非金属化合生成氮化物，并能直接与氧和氢化合。在常温、常压下，氮是无色、无味、无毒、不燃、不爆的气体，使用上很安全。 在常压下，把氮气冷至-196℃将变成无色、透明、易于流动的液氮。液氮将凝结成雪花状的固体物质。 氮气是窒息性气体，能致生命体于死亡。 氮气(N 2)在空气中的含量为78.084%（空气中各种气休的容积组分为：N 2 ：78.084%、 O 2:20.9476%、氪气：0.9364%、CO 2 :0.0314%、其它还有H 2 、CH 4 、N 2 0、0 3 、S0 2 、N0 2 等， 但含量极少），分子量为28,沸点：－195.8℃, 冷凝点：－210℃。 1.2 氮气的用途 氮气的惰性和液氮的低温被广之用作保护气体和冷源。以氮气为基本成份的氮基气氛热处理，是为了节能和充分利用自然资源的一种新工艺新技术，它可节省有机原料消耗。氮还有“灵丹妙药”之称而受人青睐，它和人的日常生活密切相关。例如，氮气用于粮食防蛀贮藏时，粮库内充入氮气，蛀虫在36h内可全部因缺氧窒息而死，杀灭1万斤粮食害虫，约只需几角钱。若用磷化锌等剧海药品黑杀，每万斤粮食需耗药费100多元，而且污染粮食，影响人民健康。又如充氮贮存的苹果，8个月后仍香脆爽口，每斤苹果的保鲜费仅需几分钱。茶叶充氮包裝，1年后茶质新鲜，茶汤清澈明亮，滋味淳香。 2 压力知识 变压吸附 (PSA)制氮工艺是加压吸附、常压解吸，必须使用压缩空气。现使用的吸附剂碳分子筛最佳吸附压力为0.75～0.9MPa, 整个制氮系统中气体均是带压的，具有冲

气体吸附分析技术知识讲解

目前，气体吸附分析技术作为多孔材料比表面和孔径分布分析的不可或缺的手段，得到了广泛应用。物理吸附分析不仅应用于传统的催化领域，而且渗透到新能源材料、环境工程等诸多领域。 本专题分为基础篇，实验篇和应用篇，旨在以实用为目的，力求避免冗余和数学公式，按实验的思维顺序逐步理清物理吸附相关的疑难点。当然，对于一些比较复杂的问题，我们将会专门出专题文章进行介绍。 1. 什么是表面和表面积？ 表面是固体与周围环境, 特别是液体和气体相互影响的部分;表面的大小即表面积。表面积可以通过颗粒分割（减小粒度）和生成孔隙而增加，也可以通过烧结、熔融和生长而减小。 2. 什么是比表面积？ 为什么表面积如此重要? 比表面积英文为specific surface area，指的是单位质量物质所具有的总面积。分外表面积、内表面积两类。国际标准单位为㎡/g。表面积是固体与周围环境，特别是液体和气体相互作用的手段和途径。一般有下列三种作用：1) 固体-固体之间的作用：表现为自动粘结，流动性(流沙)，压塑性等。2) 固体-液体之间的作用：表现为浸润，非浸润，吸附能力等。3) 固体-气体之间的作用：表现为吸附，催化能力等。 3. 什么是孔？ 根据ISO15901 中的定义，不同的孔（微孔、介孔和大孔）可视作固体内的孔、通道或空腔，或者是形成床层、压制体以及团聚体的固体颗粒间的空间（如裂缝或空隙） 4. 什么是开孔和闭孔？ 多孔固体中与外界连通的空腔和孔道称为开孔（open pore），包括交联孔、通孔和盲孔。这些孔道的表面积可以通过气体吸附法进行分析。除了可测定孔外，固体中可能还有一些孔，这些孔与外表面不相通，且流体不能渗入，因此不在气体吸附法或压汞法的测定范围内。不与外界连通的孔称为闭孔(close pore)。开孔与闭孔大多为在多孔固体材料制备过程中形成的，有时也可在后处理过程中形成，如高温烧结可使开孔变为闭孔。 5. 什么是孔隙度？ 孔隙度是指深度大于宽度的表面特征，一般用孔径及其分布和总孔体积表征。 6. 什么是多孔材料？ 多孔材料是一种由相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的材料，孔洞的边界或表面由支柱或平板构成。多孔材料可表现为细或粗的粉体、压制体、挤出体、片体或块体等形式。其表征通常包括孔径分布和总孔体积或孔隙度的测定。在某些场合，也需要考察其孔隙形状和流通性，并测定内表面和外表面面积。

变压吸附基本原理(整理)

变压吸附技术 一、概况： 变压吸附（简称PSA）是一种新型的气体吸附分离技术，它有如下优点：（1）产品纯度高。（2）一般可在室温和不高的压力下工作，床层再生时不用加热，节能经济。（3）设备简单，操作、维护简单。（4）连续循环操作，可完全达到自动化。因此，当这种新技术问世后，就受到各国工业界的关注，竞相开发和研究，发展迅速，并日益成熟。 1960年Skarstrom提出PSA专利，他以5A沸石分子筛作为吸附剂，用一个两床PSA装置，从空气中分离出富氧，该过程经过改进，于60年代投入了工业生产。70年代，变压吸附技术的工业应用取得突破性的进展，主要应用在氧氮分离、空气干燥与净化以及氢气净化等。其中，氧氮分离的技术进展是把新型的吸附碳分子筛与变压吸附结合起来，将空气中的O2和N2加以分离，从而获得氮气。随着分子筛性能改进和质量提高，以及变压吸附工艺的不断改进，使产品纯度和回收率不断提高，这又促使变压吸附在经济上立足和工业化的实现。 二、基本原理： 利用吸附剂对气体的吸附有选择性，即不同的气体（吸附质）在吸附剂上的吸附量有差异和一种特定的气体在吸附剂上的吸附量随压力的变化而变化的特性，实现气体混合物的分离和吸附剂的再生。变压吸附脱碳技术就是根据变压吸附的原理，在吸附剂选择吸附的条件下，加压吸附原料气中的CO2等杂质组分，而氢气、氮气、甲烷等不易吸附的组分则通过吸附床层由吸附器顶部排出，从而实现气体混合物的分离，而通过降低吸附床的压力是被吸附的CO2等组分脱附解吸，使吸附剂得到再生。 吸附器内的吸附剂对不同的组分的吸附是定量的，当吸附剂对有效组分的吸附达到一定量后，有效组分西欧哪个吸附剂上能有效的解吸，使吸附剂能重复使用时，吸附分离工艺才有实用的意义。故每个吸附器在实际过程中必须经过吸附和再生阶段。对每个吸附器而言，吸附过程是间歇的，必须采用多个吸附器循环操作，才能连续制取产品气。 多床变压吸附的意义在于：保证在任何时刻都有相同数量的吸附床处于吸附

PSA变压吸附制氮原理

制氮机 制氮机，是指以空气为原料，利用物理方法将其中的氧和氮分离而获得氮气的设备。 根据分类方法的不同，即深冷空分法、分子筛空分法(PSA)和膜空分法，工业上应用的制氮机，可以分为三种。 制氮机是按变压吸附技术设计、制造的氮气设备。制氮机以优质进口碳分子筛（CMS）为吸附剂，采用常温下变压吸附原理（PSA）分离空气制取高纯度的氮气。通常使用两吸附塔并联，由进口PLC控制进口气动阀自动运行，交替进行加压吸附和解压再生，完成氮氧分离，获得所需高纯度的氮气。 中文名制氮机 含义制取氮气的机械组合 工作原理利用碳分子筛的吸附特性 主要分类深冷空分，膜空分，碳分子筛空分、 1工作原理 1.?PSA变压吸附制氮原理 2.?深冷空分制氮原理 3.?膜空分制氮原理 2主要分类 1.?深冷空分制氮 2.?分子筛空分制氮 3.?膜空分制氮 3设备特点 4系统用途 5技术参数 工作原理 PSA变压吸附制氮原理 碳分子筛可以同时吸附空气中的氧和氮，其吸附量也随着压力的升高而升高，而且在同一压力下氧和氮的平衡吸附量无明显的差异。因而，仅凭压力的变化很难完成氧和氮的有效分离。如果进一步考虑吸附速度的话，就能将氧和氮的吸附特性有效地区分开来。氧分子直径比氮分子小，因而扩散速度比氮快数百倍，故碳分子筛吸附氧的速度也很快，吸附约1分钟就达到90%以上；而此时氮的吸附量仅有5%左右，所以此时吸附的大体上都是氧气，而剩下的大体上都是氮气。这样，如果将吸附时间控制在1分钟以内的话，就可以将氧和氮初步分离开来，也就是说，吸附和解吸是靠压力差来实现的，压力升高时吸附，压力下降时解吸。而区分氧和氮是靠两者被吸附的速度差，通过控制吸附时间来实现的，将时间控制的很短，氧已充分吸附，而氮还未来得及吸附，就停止了吸附过程。因而变压吸附制氮要有压力的变化，也要将时间控制在1分钟以内。

冷凝及吸附特点介绍

江苏中川通大环保设备制造有限公司 冷凝法冷凝法、、冷凝+吸附吸附法法的介绍 1 油气回收方法简介 1.1冷凝法 冷凝法油气回收工艺是依据汽油油气组分的基本热力学性质参数，采用烃类物质在不同温度下的蒸汽压差异，通过降温使油气中一些烃类蒸汽压达到过饱和状态，过饱和油气组分产生相变，从气态变为液态，得到液态汽油。冷凝法是一次性工艺就完成对油气的回收利用的唯一方法，而且能够见到可以计量的回收汽油。对于苯类蒸气，由于其沸点都比较高、熔点也都不是很低，容易实现冷凝回收的处理。 近二十余年，传统行业与新兴产业得到有效结合，制冷技术实现了系统化、信息化、绿色化。美国机械工程师协会ASME 评选出的20世纪十大工程成就中，制冷技术名列第七。低温制冷技术、新型制冷压缩机产品得到长足发展，技术成熟、质量稳定、体积缩小、能耗减少。促进了油气回收冷凝工艺技术的进步。 1.2 吸附法 将收集的汽油油气送进吸附罐内，以活性炭或分子筛沸石或硅胶等有丰富孔容的吸附剂，将油气先储存起来，让空气排放。待油气吸附量达到一定程度，再脱附取出油气成分。脱附油气的方法有高温水蒸汽冲刷或抽真空的方式。如果以水蒸汽脱附，脱附的油气混入凝结水中，需要进行油水分离处理。如果抽真空脱附，脱附出来的只是气态富集油气，要使其转变为液态，还需要采用冷凝或喷淋冷汽油的方法作二次处理。 2 回收方法之于油气回收适用性分析 2.1 冷凝法的适用性分析

（1）冷凝法先将汽油油气回收为液态。回收的液态烃可以一定的稳定性单独储存。如果洁净度等指标达不到成品油标准，处理至达标的总量很小；或者将回收的油定性为污油一次性回收。 （2）冷凝法冷后仍有一定的残余浓度，根据冷凝至冷温度的饱和蒸汽压数据可以测算出冷后的残余浓度。一般油气在-50℃时的残余浓度为80g/m3左。 （3）冷凝法处理较轻组分的油气（如C2、C3等）、需要深低温（-110℃），具体可根据具体油气的组分数据确定合适而经济的深冷冷温度。 （4）与吸附法组合实现优势强化，缺陷互补。 2．2 吸附法适用性分析 （1）对控制尾气达标排放具有一定优势。 （2）其入口浓度宜低不宜高。活性炭直接吸附高浓度油气，工况恶劣，容易产生吸附热而增加不安全因素和降低活性炭的寿命。对于大处理量、较高浓度的油气处理单元不适合。 （3）与冷凝法组合时，与冷凝法较低的油气残余浓度相适应和互补，可以作为冷凝法的尾气达标控制单元。 3 冷凝+吸附组合工艺优点 综上几种油气回收方法之于本案的介绍，根据冷凝法可使处理气体的浓度有效降低和吸附法适合于处理低浓度油气混合气的特点，结合汽油油气排放的特点，综合相关技术的发展现状，认为冷凝+吸附的组合处理工艺是冷凝法基础上进行优化的一种油气处理方法，为汽油油气回收工艺路线之优选。 冷凝+吸附的组合工艺优点总结如下： （1）冷凝可以在浅冷将油气浓度降低到很低的浓度，但大流量下达到国家排放标准（25g/m3)时需要功率较大；吸附法只适合于低浓度油气吸、脱附。两者结合，优势互补。