碳分子篩分離空氣最佳吸附時間的測定畢業(yè)論文草稿

1、第0頁碳分子篩分離空氣最佳吸附時間的測定碳分子篩分離空氣最佳吸附時間的測定摘要本文回顧了變壓吸附(PSA)近些年來的發(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)越性并指出了我國在PSA技術(shù)研究領(lǐng)域與國際先進(jìn)水平的差距及國內(nèi)外的最新研究成果和進(jìn)一步開展PSA研究的方向，以及碳分子篩在分離空氣時的最佳吸附時間的測定。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程稱為吸附分離

2、。吸附過程得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)是固體表面過剩的存在，這種過剩能可通過范德華的作用吸引物質(zhì)附著與固體表面，也可通過化學(xué)鍵合力的作用吸引物質(zhì)附著于固體表面，前者稱為物理吸附，后者稱為化學(xué)吸附。一個完整的吸附分離過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，過程分變壓吸附和變溫吸附，變壓吸附是通過調(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程，變溫吸附主要用于化學(xué)吸附過程。本實(shí)驗(yàn)以空氣為原料，以碳分子篩為吸附劑，通過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?。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞變壓吸附、流量、穿透曲線、碳分子篩一、一、引言引言變壓吸附（簡稱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)展起來的。在此期間，一方面是由于隨著世界能源

4、的短缺，各國和各行業(yè)越來越重視低品位資源的開發(fā)與利用，以及各國對環(huán)境污染的治理要求也越來越高，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，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頁材料，利用一種高效能、高選擇性的固體吸附劑對氮?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。碳分子篩對氮?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。一段時間后，分子篩對氧的吸附達(dá)到平衡，根據(jù)碳分子篩在不同壓力下對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氧的吸附，這一過程稱為再生。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)過艱苦的實(shí)驗(yàn)，對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力消耗上取得了

6、長足的進(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)過兩個過程：一是通過分子擴(kuò)散到達(dá)固體表面，二是通過范德華力或化學(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N2和O2的吸附并無選擇性，難于使兩者分離。然而，從動力學(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，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，O2將優(yōu)先吸附于碳分子篩而從空氣中分離出來，使得空氣中的N2得以提純。由于該