碳分子篩分離空氣最佳吸附時(shí)間的測(cè)定畢業(yè)論文草稿

1、第0頁(yè)碳分子篩分離空氣最佳吸附時(shí)間的測(cè)定碳分子篩分離空氣最佳吸附時(shí)間的測(cè)定摘要本文回顧了變壓吸附(PSA)近些年來(lái)的發(fā)展現(xiàn)狀并且介紹了變壓吸附技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域同時(shí)闡明了變壓吸附技術(shù)在分離空氣制取富氧方面的優(yōu)越性并指出了我國(guó)在PSA技術(shù)研究領(lǐng)域與國(guó)際先進(jìn)水平的差距及國(guó)內(nèi)外的最新研究成果和進(jìn)一步開(kāi)展PSA研究的方向，以及碳分子篩在分離空氣時(shí)的最佳吸附時(shí)間的測(cè)定。PSA利用多孔固體物質(zhì)的選擇性吸附分離和凈化氣體或液體殘液混合物的過(guò)程稱(chēng)為吸附分離

2、。吸附過(guò)程得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)是固體表面過(guò)剩的存在，這種過(guò)剩能可通過(guò)范德華的作用吸引物質(zhì)附著與固體表面，也可通過(guò)化學(xué)鍵合力的作用吸引物質(zhì)附著于固體表面，前者稱(chēng)為物理吸附，后者稱(chēng)為化學(xué)吸附。一個(gè)完整的吸附分離過(guò)程通常是由吸附與解吸（脫附）循環(huán)操作構(gòu)成，由于實(shí)現(xiàn)吸附和解吸操作的工程手段不同，過(guò)程分變壓吸附和變溫吸附，變壓吸附是通過(guò)調(diào)節(jié)操作壓力（加壓吸附、減壓吸附）完成吸附與解吸的操作循環(huán)，變溫吸附則是通過(guò)調(diào)節(jié)溫度（降溫吸附、升溫吸附）完成循環(huán)操作

3、。變壓吸附主要用于物理吸附過(guò)程，變溫吸附主要用于化學(xué)吸附過(guò)程。本實(shí)驗(yàn)以空氣為原料，以碳分子篩為吸附劑，通過(guò)變壓吸附的方法分離空氣中的氮?dú)夂脱鯕?，達(dá)到提純氮?dú)獾哪康摹ｊP(guān)鍵詞關(guān)鍵詞變壓吸附、流量、穿透曲線(xiàn)、碳分子篩一、一、引言引言變壓吸附（簡(jiǎn)稱(chēng)PSA）技術(shù)是一項(xiàng)氣體分離及凈化的高新技術(shù)，是當(dāng)今世界重要的氣體分離技術(shù)。推廣中心從20世紀(jì)70年代初即在國(guó)內(nèi)率先進(jìn)行這一技術(shù)的研究工作，并在60年代迅速發(fā)展起來(lái)的。在此期間，一方面是由于隨著世界能源

4、的短缺，各國(guó)和各行業(yè)越來(lái)越重視低品位資源的開(kāi)發(fā)與利用，以及各國(guó)對(duì)環(huán)境污染的治理要求也越來(lái)越高，使得吸附分離技術(shù)日益受到重視；在另一方面，60年代以來(lái)，吸附劑也有了重大進(jìn)展，如性能優(yōu)良的分子篩吸附劑的研制成功，活性炭吸附劑、活性氧化鋁和硅膠性能的不斷改進(jìn)等等，這些都第2頁(yè)材料，利用一種高效能、高選擇性的固體吸附劑對(duì)氮?dú)夂脱鯕獾倪x擇性吸附的性能把空氣中的氮和氧分離出來(lái)。碳分子篩對(duì)氮?dú)夂脱醯姆蛛x作用主要是基于這兩種氣體在碳分子篩表面的擴(kuò)散速率

5、不同，較小直徑的氣體（氧氣）擴(kuò)散較快，較多進(jìn)入分子篩固相。這樣氣相中就可以得到氮的富集成分。一段時(shí)間后，分子篩對(duì)氧的吸附達(dá)到平衡，根據(jù)碳分子篩在不同壓力下對(duì)吸附氣體的吸附量不同的特性，降低壓力使碳分子篩解除對(duì)氧的吸附，這一過(guò)程稱(chēng)為再生。變壓吸附法通常使用兩塔并聯(lián)，交替進(jìn)行加壓吸附和解壓再生，從而獲得連續(xù)的氮?dú)饬魉俚奶峒?。本著不斷的追求?chuàng)新的目的，經(jīng)過(guò)艱苦的實(shí)驗(yàn)，對(duì)變壓吸附脫碳工藝進(jìn)行了革命性的改造，在提高氣體回收率和減少動(dòng)力消耗上取得了

6、長(zhǎng)足的進(jìn)步。因而在化工行業(yè)具有廣闊的前景。二、變壓吸附的分離原理二、變壓吸附的分離原理物質(zhì)在吸附劑（固體）表面的吸附必須經(jīng)過(guò)兩個(gè)過(guò)程：一是通過(guò)分子擴(kuò)散到達(dá)固體表面，二是通過(guò)范德華力或化學(xué)鍵合力的作用吸附于固體表面。因此，要利用吸附實(shí)現(xiàn)混合物的分離，被分離組分必須在分子擴(kuò)散速率或表面吸附能力上存在明顯差異。碳分子篩吸附空氣中N2和O2就是基于兩者在擴(kuò)散速率上的差異。N2和O2都是非極性分子，分子直徑十分接近（O2為0.28nmN2為0.3

7、nm），由于兩者的物性相近，與碳分子篩表面的結(jié)合力差異不大，因此，從熱力學(xué)（吸收平衡）角度看，碳分子篩對(duì)N2和O2的吸附并無(wú)選擇性，難于使兩者分離。然而，從動(dòng)力學(xué)角度看，由于碳分子篩是一種速率分離型吸附劑，N2和O2在碳分子篩微孔內(nèi)的擴(kuò)散速度存在明顯差異，如：35OC時(shí)，O2的擴(kuò)散速度為2.0X106，O2的速度比N2和O2快30倍，因此當(dāng)空氣與碳分子篩接觸時(shí)，O2將優(yōu)先吸附于碳分子篩而從空氣中分離出來(lái)，使得空氣中的N2得以提純。由于該