第五章吸附法脱水吸附法：气体或液体与多孔的固体颗粒表面接触，气体或液体与固体表面分子之间互相作用而停留在固体表面上，使气体或液体分子在固体表面上浓度增大的现象。被吸附的气体或液体称为吸附质，吸附气体或液体的固体称为吸附剂。1、物理吸附：由范德华力引起吸附，速度快，热量少，平衡快，条件变化容易脱附，可逆。2、化学吸附：以未饱和键力作用，所需的活化能、吸附热大，速度慢，不可逆。一、分类（根据作用力的不同）在实际中，有时物理吸附和化学吸附相伴发生。同一物质，在低温时以物理吸附为主，在高温时以化学吸附为主。通常的吸附分离中，主要是物理吸附。二、吸附法的优缺点（与甘醇法比较）优点1、脱水后的干气露点可低至－100℃，相当于0.8mg/m3。2、对进料气的压力、温度及流量变化不敏感。3、无严重的腐蚀和气泡。4、装置简单、占地小。缺点：1、间歇式操作，需2个或2个以上吸附塔切换操作，故投资高、操作费用高2、压降大3、天然气的重烃、H2S和CO2等可使固体吸附剂污染4、使用中可产生机械性破碎5、再生时消耗的能量多第一节脱水吸附剂的选择一、工业吸附过程对吸附剂的要求1、有较大的内表面积吸附剂的吸附作用主要发生在与流体相通的固体孔隙的内表面上。内表面积越大，吸附量就越大，比表面积越大。（比表面积：单位体积或单位质量的吸附剂所具有的表面积）2、高的选择性吸附剂对流体混合物中的不同组分有较强的选择吸附作用，亦对要脱除的组分有较高的吸附容量（吸附容量：以单位体积或单位质量吸附剂所能吸附的物质的多少来衡量）3、具有较高的吸附传质速度，在瞬间可达到相平衡4、易再生，寿命长5、有一定的机械强度和物理特性为了避免在装卸及使用的过程中磨损与压碎，或因流体流速不均匀造成短路、返混现象，吸附剂颗粒的几何形状、粒度要合适。6、具有较高的堆积密度7、有优良的化学稳定性、热稳定性，价格便宜，原料充足。二、天然气工业中常用的吸附剂1、活性铝土矿天然铝土经加热活化，脱除表面上的水后制成的坚硬红棕色颗粒。Al2O3含量70～75%。特点：成本低、吸附量小2、活性氧化铝由含水的氧化铝在严格控制的加热速率下，加热活化而成。化学式：Al2O3.nH2OAl2O3含量>90%特点：具有很高的机械强度、且耐高温、抗腐蚀，但不宜在强酸、强碱条件下使用。常用于气体干燥、液体脱水及焦炉气和炼厂气的精制。典型的活性氧化铝组成品名AL2O3Na2OSiO2Fe2O3灼烧损失F—192.000.90＜0.100.086.50H—10590.001.401.100.106.00KA--20193.600.300.020.026.00活性氧化铝3、硅胶一种亲水性吸附剂，它是粒状无晶形氧化硅，分子式为SiO2.nH2O。硅胶由硅酸钠溶液用酸处理、沉淀后得到的硅酸凝胶，经约360℃温度下加热，再老化、水洗、干燥而得。硅胶吸水量很大，可达自身质量的50%，常用于水含量大的气体脱水。易再生，且再生温度低（150～230℃）缺点：吸附时放出大量的吸附热、破裂、产生粉尘，增加压降）硅胶的组成组成SiO2Fe2O3Al2O3Ti2O质量分数，%99.710.030.100.09组成Na2OCaOZrO2其它质量分数，%0.020.010.010.03硅胶4、分子筛人工合成沸石，由SiO4和AlO4的四面体组成。主要由硅铝通过氧桥连接组成空旷的骨架结构，在结构中有很多孔径均匀的孔道和排列整齐、内表面积很大的空穴。此外还含有电价较低而离子半径较大的金属离子和化合态的水。由于水分子在加热后连续地失去，但晶体骨架结构不变，形成了许多大小相同的空腔，空腔又有许多直径相同的微孔相连，这些微小的孔穴直径大小均匀，能把比孔道直径小的分子吸附到孔穴的内部中来，而把比孔道大得分子排斥在外,因而能把形状直径大小不同的分子，极性程度不同的分子，沸点不同的分子，饱和程度不同的分子分离开来，即具有“筛分”分子的作用，故称为分子筛1）类型根据分子筛的孔径、化学组成、晶体结构及SiO2和Al2O3的摩尔比不同分为A、X、Y型A型4A5A3AX型10x13XY型与X型结构相同，但化学组成不同，Y型常用做催化剂13x分子筛分子筛2）特点①选择性高。均匀的孔径，只允许比孔径小的分子进入微孔，而比孔径大的分子不能进入，起到了筛分的作用。表5-4、5②有较高的吸附容量（图5-3）吸附剂的湿容量与水蒸气的分压、吸附湿度及吸附剂的性质有关分子筛适合深度脱水，对于水含量高的气体，适合用活性氧化铝或硅胶干燥，然后用分子筛脱水。③极性吸附分子筛由于表面晶格的特点具有极高的极性，因而对不饱和分子，极性分子和易极化分子具有较强的吸附作用和高的吸附容量。分子筛对一些物质的吸附强弱顺序如下：H2O>NH3>CH3OH>CH3SH>H2S>COS>CO2>N2>CH4④热稳定性和化学稳定性好，不易被液态水破坏，使用寿命长⑤分子筛价格高5、复合固体吸附剂使用两种或两种以上的吸附剂。如硅胶（活性氧化铝）+分子筛湿气依次通过硅胶、分子筛串联的双床层特点：1）既可较少投资，又可保证干气露点2）硅胶为分子筛的保护层（防止液态水、液烃、胺类、缓蚀剂等对分子筛的破坏）3）硅胶再生时能耗低4）硅胶价格便宜
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