2019/01/04
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吸附劑對各氣體組分的吸附性能,是通過實(shí)驗(yàn)測定靜態(tài)下的等溫吸附曲線和動(dòng)態(tài)下的流出曲線來評價(jià)的。吸附劑的良好吸附性能是吸附分離過程的基本條件。
在變壓吸附過程中吸附劑的選擇還要考慮解決吸附和解吸之間的矛盾。例如對于苯、甲苯等強(qiáng)吸附質(zhì)就要用對其吸附能力較弱的吸附劑如硅膠,以使吸附容量適當(dāng),又有利于解吸操作。而對于弱吸附質(zhì)如甲烷、氮、一氧化碳等,就需要選用對其吸附能力較強(qiáng)的吸附劑如分子篩等,以期吸附容量大些。選擇吸附劑的另一要點(diǎn)是組分間的分離系數(shù)應(yīng)盡可能大。
某種組分吸附平衡時(shí),在吸附床內(nèi)的總量有兩部分:一部分是在死空間中;另一部分被吸附劑所吸附。其總和叫做某組分在吸附床內(nèi)的存留量。弱吸附組分和強(qiáng)吸附組分各自在死空間中含有的量占吸附床內(nèi)存留量的比值之比稱為分離系數(shù)。分離系數(shù)越大分離越容易。在變壓吸附中被分離的兩種組分的分離系數(shù)不宜小于2。
空氣中的主要組份是氮和氧,因此可選擇對氮和氧具有不同吸附選擇性的吸附劑,設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)墓に囘^程,使氮和氧分離制得氧氣。氮和氧都具有四極矩,但氮的四極矩(0.31?)比氧的(0.10 ?)大得多,因此氮?dú)庠诜惺肿雍Y上的吸附能力比氧氣強(qiáng)。當(dāng)空氣在加壓狀態(tài)下通過裝有沸石分子篩吸附劑的吸附床時(shí),氮?dú)獗环肿雍Y吸附,氧氣因吸附較少,在氣相中得到富集并流出吸附床,使氧氣和氮?dú)夥蛛x獲得氧氣。
目前VPSA制氧吸附劑常見的有LiLSX鋰基吸附劑和5A制氧吸附劑,LiLSX鋰基吸附劑性能好,壽命長,抗硫性好;普通5A吸附劑性能差、用量大、壽命短,需脫硫(脫硫劑需定期更換)。我國最先使用鋰基吸附劑的廠家是北京北大先鋒科技有限公司,隨著工藝進(jìn)步和發(fā)展,越來越多的變壓吸附技術(shù)廠商采用鋰基吸附劑。
另外,在吸附床運(yùn)行過程中,因床內(nèi)壓力周期地變化,氣體短時(shí)間內(nèi)進(jìn)入、排出,吸附劑應(yīng)有足夠的強(qiáng)度,以減少破碎和磨損。被分離的氣體如果含有像有機(jī)潤滑油、煤焦油之類的物質(zhì),在吸附過程中,這些油性物質(zhì)會粘附在吸附顆粒的外表面,堵塞吸附劑內(nèi)的通道,使吸附劑失去吸附能力。粘附有油類物質(zhì)的任何吸附劑,不管采用升溫還是降壓抽空的再生方法,都是不能再生的。因此對氣體中的含油量必須嚴(yán)格限制,有的場合就需增設(shè)除油設(shè)施,以免吸附劑在使用中失效。