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吸附设备

发布时间:2008-08-02 00:00 作者:互联网 来源:百科
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吸附设备(adsorptionequipment)利用多孔的具有活性的固体吸附剂处理气体混合物,使其中一种或几种组分浓集在吸附剂表面,从而将其从气流中分离出来的气体净化器物,是气体净化设备的主要类型之一,属于干法净化设备

吸附设备(ADSorptionequipment)

利用多孔的具有活性的固体吸附剂处理气体混合物,使其中一种或几种组分浓集在吸附剂表面,从而将其从气流中分离出来的气体净化器物,是气体净化设备的主要类型之一,属于干法净化设备。有机气体净化广泛采用吸附设备,氯气、氟化氢等无机气体净化也可采用。一般吸附操作包括气体与吸附剂接触吸附,吸附剂从气体中分离和吸附剂再生或更换三个步骤。吸附器的设计应保证上述各步骤能顺利进行。

吸附原理  固体表面有吸附各种物质的能力很早就被人们所发现。1733年谢勒(Sheele)就发现了木炭能吸附气体。1900年奥斯特来科(R.Ostrejko)获制备活性炭的专利权。1915年俄罗斯学者捷林斯基发明了木炭吸附剂的防毒面具。随后吸附装置在化工和环境工程中得到广泛应用。

为了解释吸附的机理,许多学者曾提出了各种理论,如位势论、多分子吸附学说、毛细管凝缩学说、静电学说、电吸附学说和朗格缪尔(Langmuir)化学学说等。但是还没有一种理论能解释吸附过程的各个方面,每种理论都有其适用围。一般公认吸附分为物理吸附和化学吸附两类。物理吸附是由于分子引力引起的,此力称为范德华力,又称为范德华吸附。它的特点是被吸附气体与吸附剂之间不发生化学反应,过程进行较快,易于解吸。化学吸附又称为活性吸附,被吸附气体与吸附剂之间发生化学反应,在吸附剂表面生成表面结合物,吸附过程缓慢,用物理方法不能解吸。实际上,物理吸附和化学吸附之间并没有严格的界限,许多吸附过程都是物理吸附和化学吸附同时发生的。

工业上广泛使用的吸附剂有活性炭、胶、活性氧化铝沸石分子筛等,可根据被净化的气体的性质和吸附剂的特性选用。

吸附设备  根据吸附剂床层状态可分为固定床吸附器、流化床吸附器和输送床吸附装置三种型式。

固定床吸附器  在容器中铺装一定厚度的吸附剂,吸附剂床层高度根据吸附计算确定。当气体通过吸附剂床层时,完成吸附净化过程。由于气体流速低,吸附剂处于静止状态,所以固定床吸附器没有气固分离操作,而且吸附和解吸过程都在同一吸附器内完成。固定床吸附器有立式、卧式和环形三种型式。立式固定床吸附器如图1所示。气体混合物由中心进气管引入吸附器底部,然后自下而上的穿过固定的吸附剂床层,净气由排气管排出。当吸附剂达到吸附饱和时,关闭进气管和排气管阀门,同时开启蒸汽管和解吸气体排出管的阀门,通入蒸汽和排出解吸气体。吸附器底部设有冷

水排放管。若净化系统需要连续运行,则并联安装2个以上的固定床吸附器切换操作。固定床吸附器的特点是结构简单、能耗低、问歇操作和设备尺寸大。

流化床吸附器  气体通过床层时吸附剂呈沸腾状态完成吸附净化过程。图2是一个有再生段的流化床吸附器结构示意图。被处理的气体由吸附段的入口管进入,向上穿过吸附床层,净化后的气体由出口管排出。吸附剂逐层向下移动,进入再生段解吸再生。气体由再生段的入口管送入,穿过再生床层,随同解吸气体一起排至回收或处理装置。再生的吸附剂自流到气动提升容器中,经输料管送至分离器中,再重返吸附段。它的特点是连续操作,吸附剂内传质和传热速率快,设备体积小,构造较复杂和吸附剂有磨碎损耗。

输送床吸附装置  当气流速度增大到足以使吸附剂浮起而不下落时,气体便可在输送吸附剂的同时被吸附净化。图3是输送床吸附装置示意图。吸附剂由料仓经定量给料器加到管道中,吸附剂在高速气流吹动下高度分散,与气体充分接触,完成吸附后被带人分离器分离,再返回料仓,一部分吸附剂再循环吸附,一部分解吸再生或另有用途。气固分离多采用袋式除尘器,它不仅除尘效率高,而且在滤料表面上附着的吸附剂对气体有进一步吸附净化作用。吸附管道内气流速度和管道长度按计算确定。输送床吸附装置的优点是设备结构简单,处理气体量大,连续操作,缺点是吸附剂的磨损大。


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