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。弓I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。压力降到最低，温度升到最高。

解吸时, 则要使

带有吸附床的净化工艺

也叫空气净化的“干燥一脱除CO”工艺

U

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

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CO）,另一台处于再生状态。

吸附阶段

由于氧化铝吸附CO的效果很差，故它主要用于吸附H20,而位于 其后

的分子筛则处理干燥后含有CQ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CO的能力。如果有意外情况发生使

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），

与H2O在两种吸附床层 中及给定时间内的含量分布图。

CO

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：

吸附器1

-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复杂

F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

阶段 该阶段结束的条件 备 注 并联 1 阀门动作完成 空气切断 2 阀门动作完成 3 降压 低压联锁(PSL)的时间延续 4 吹除 阀门动作完成 调节流量 5 加热 时间延续 电或蒸汽加热安全的低温联 锁(TSL) 6 7 冷却 污氮切断 时间延续 高温切断联锁控制(TSH) 阀门动作完成 8 9 升压 待用 低压差联锁(PDSL)的时间延续 切换周期的时间延续 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。

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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 PDSL-2: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

第一步

第三步

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吸附器R01 :降压状态 吸附器R02:吸附状态 阀门动作：

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V10 :打开 步进条件： V10开

PSL—1 :低压报警 PSL— 1计时

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

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------------ U.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

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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

调节

能长，而升压和降第七步

吸附器R01 :切断状态 吸附器R02:吸附状态 阀门动作：

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V6 :关闭

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V8:关闭 F^L-1

步进条件： V6 与 V8 关 报警

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第八步

吸附器R01：升压状态

吸附器R02：吸附状态 阀门动作：

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V11 :打开 R£l

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步进条件：

PDSL- 1:无压差 报警

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为了减少热量损耗和机械疲劳，最好使吸附器切换的循环周期 尽可

压时间尽可能短，以减少再生后的等待时间。

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 温度

（峰值t2, t3, t4,

）。

调节PDS和PS倒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：

T1T

0

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

C（2的解吸不重 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）。