固定床吸附裝置的設計

Ⅰ 求吸附器的工作原理

吸附器

吸附器是裝有吸附劑實現氣一固吸附和解吸的設備。

分類與結構 按吸附器操作時吸附劑的運動狀態，吸附器分為固定床吸附器、流動床吸附器和沸騰床吸附器。工業廢氣凈化多採用固定床吸附器。固定床吸附器有立式、卧式和環形三種，在外形大小相同條件下，環形吸附器的接觸面積最大。

固定床吸附器基本結構見圖1。

圖1 立式吸附器

1—送蒸氣空氣混合物入吸附器的接管2—除去被吸蒸氣後的空氣排出管 3—加料孔4—活性炭及礫石排出孔 5—框架6—帶有有孔側壁的蒸氣空氣混合物分配器7—送直接蒸氣人吸附器的鼓泡器8—圓筒形凝液排除器 9—凝液排出管10—進水管 11—溫度計插套12—解吸時的蒸氣排出管 13—排氣管14—壓力計連接管 15—安全閥連接管

固定床吸附器的設計 以活性炭吸附有機溶劑為例。

1．確定廢氣處理量

處理風量應根據車間內有機溶劑的蒸發量(即吸附質)、有機氣體的爆炸下限，配製車間的排氣量進行計算，同時確定廢氣的初始濃度。

(1)有機溶劑蒸發量計算

可以按實際溶劑消耗量計算、相對揮發度的近似

計算或用馬札克公式(式1)計算。

(1)

式中 G——有機蒸氣蒸發量，g／h；

W——車間內風速，m／s；

p飽——有機溶劑在室溫時飽和蒸氣壓，Pa；

F——有機溶劑敞露面積，m2；

M —有機溶劑分子量。

(2)確定有機溶劑的爆炸下限

從有關手冊查出該有機溶劑的爆炸下限或用計演算法求得(詳見「爆炸極限」條目)。

(3)配氣原則

一般將排氣濃度控制在爆炸下限濃度的10%～25％左右。

(4)廢氣初始濃度

Go=G／V (2)

式中 Go——廢氣中吸附質的初始濃度，g／m3；

G——吸附質的蒸發量，g／h；

V——廢氣體積流量，m3/h。

2．確定吸附劑用量

(1)確定保護作用時間

常用希洛夫方程(式3)近似計算：

(3)

式中 τ——保護作用時間，s；

α——平衡靜活性，％；

ρ——吸附劑松密度，kg／m3；

W——通過吸附劑層的氣體流速，m／s；

Co——氣流中吸附質初始濃度，kg／m3；

L——吸附劑床層厚度，m；

h——吸附劑「死層」厚度，m。

吸附劑床層厚度的選擇決定了保護作用時間的長短，活性炭吸附有機溶劑的床層厚度一般選擇0．5～1m。若厚度過高，炭層阻力加大，設備體積加大，解吸時蒸氣耗量亦會增加，所以保護作用時間的確定是經濟指標和技術指標的綜合結果。

「死層」厚度的選擇一般為吸附劑床層厚度的8％～15％。

吸附過程的每次間歇操作的持續時間(即保護作用時間)，還可以根據實際吸附劑層的平均終活性與初活性，用物料衡算來確定。

(4)

式中 τ——保護作用時間，s；

G——吸附劑用量，kg；

a終——吸附劑終活性，即最終炭層中含有吸附質的重量百分數；

a初——吸附劑的初活性，即初始炭層中含有吸附質的重量百分數；

W——吸附劑層截面氣流速度，m／s；

S——吸附劑層截面積，m2；

Co——氣流吸附質初始濃度，kg／m3。

C殘——吸附器出口氣流吸附質的殘留濃度，kg／m3。

(2)吸附劑床層面積

S=V／W (5)

式中 V——廢氣體積流量，m3／h；

W——通過吸附劑截面氣流速度，m／s。

一般空塔流速在0．2～0．4m／sE右。

(3)吸附劑用量

G=LSρ(6)

式中符號同前。

3．吸附熱造成的升溫

用活性炭吸附物質時，所放出的吸附熱使炭層及混合氣升溫，不利於吸附的進行。活性炭吸附有機物的吸附熱可由手冊中查出。根據吸附器中裝炭總量及每次間歇吸附時被吸物質的總量，計算吸附放出的總熱量。該熱量消耗於加熱混合氣、炭、礫石、吸附器及絕熱材料等。但大部分熱量被混合氣吸收，假定混合氣比熱等於空氣比熱，可求得混合氣的升溫。

4．解吸時水蒸氣的消耗量

水蒸氣消耗量的一般經驗值：每回收1kg苯消耗3～5kg水蒸氣。

5．吸附劑層阻力

(7)

式中 λ——外摩擦系數，是雷諾數(Re)的函數。

Re＜20時， ；

Re在20～2 000時， ；

Re＞2000時，λ=0．4j

L——吸附劑層厚度，m；

W隙——氣體在吸附劑層的孔隙中的真實速度，m／s；

ρ——氣體密度，kg／m3；

d當——當量直徑，m；

式中 V隙——單位體積吸附劑層中顆粒空隙所佔的百分比，又稱床層孔隙度；

σ——單位體積床層中全部吸附劑顆粒的表面積，m2／m3；

△p的計算值應與實測值對照，才比較可靠。

吸附凈化系統的安全技術 吸附凈化系統的安全是極其重要的，應注意以下幾個方面。

1．保證吸附器和管道的密閉

設備和管道應具有最少的可拆卸接合；排送含有有機溶劑的管道壁厚應大於5mm；含有機溶劑的設備和管道均應經過礫石阻火器與大氣相通。

2．杜絕工作場所產生火花

馬達應是防爆型的或放在專門隔離的場所；防靜電、防雷擊。

3．杜絕活性炭升溫到接近其燃點(300℃)

嚴格控制炭層溫度，測溫點應能達到炭層中心及炭層的各部分；應避免炭層的急劇氧化而放出大量熱；解吸時炭層溫度控制在105～110℃之間，解吸用的過熱蒸氣不應高於120℃；解吸後應在100℃以下乾燥炭層，然後用冷空氣將活性炭冷卻至40℃以下；若炭層冒煙或引燃時，應立即引水緩慢淹沒炭層，不可鼓風；避免解吸冷凝液倒流人炭層而劇烈放熱；吸附器停止操作時間超過24h，活性炭在解吸後應用水淹沒炭層。

吸附流程 吸附凈化流程分為非再生吸附凈化流程和再生吸附凈化流程。

1．非再生吸附凈化流程

吸附器可以並聯，也可以串聯。例如用吸附氯氣後的活性炭凈化汞蒸氣，待吸附器飽和後，重新更換吸附劑。

2．再生吸附凈化流程

再生吸附凈化流程主要用於凈化含有機溶劑的廢氣，並回收有機溶劑。該流程包括：活性炭吸附有機蒸氣(吸附)、從活性炭中解吸有機溶劑(解吸)、用熱空氣吹乾或烘幹活性炭(乾燥)、用冷空氣冷卻活性炭(冷卻)四個步驟。為了維持連續吸附，凈化系統中應不少於二台吸附器交替進行吸附及解吸過程。典型流程見圖2。

圖2 有再生系統的活性炭吸附凈化設備

1—過濾器 2—風機 3—空氣冷卻器 4—第Ⅰ號吸附器5—第Ⅱ號吸附器 6—冷凝器 7—分離器

——摘自《安全科學技術網路全書》（中國勞動社會保障出版社，2003年6月出版）

Ⅱ 為什麼做固定床反應，吸附時要3種物質

固定床反應器
編輯
又稱填充床反應器，裝填有固體催化劑或固體反應物用以實現多相反應過程的一種反應器。固體物通常呈顆粒狀，粒徑2～15mm左右，堆積成一定高度（或厚度）的床層。床層靜止不動，流體通過床層進行反應。它與流化床反應器及移動床反應器的區別在於固體顆粒處於靜止狀態。固定床反應器主要用於實現氣固相催化反應，如氨合成塔、二氧化硫接觸氧化器、烴類蒸汽轉化爐等。用於氣固相或液固相非催化反應時，床層則填裝固體反應物。涓流床反應器也可歸屬於固定床反應器，氣、液相並流向下通過床層，呈氣液固相接觸。

Ⅲ 固定床吸附和膨脹床吸附的不同點

粘性是把粘接物與被粘接物連接在一起，或者是對雙方有一定的連接效果。吸附有兩種解釋，一種物理的吸附，是指一種物質把另一種物質吸附在表面上；例如是磁鐵吸附金屬屑、帶點的木棒吸附頭發。另一種是化學的吸附，是一種物質把另一種物質吸進自...

Ⅳ 大孔樹脂吸附裝置的固定床吸附設備和循環流化床吸附設備，主要是制葯方面的

你這個問題主要是想知道什麼？
目前大孔樹脂都採用樹脂柱設備！

Ⅳ 求固定床吸附器的資料

固定床吸附器：

⑴ 形式與結構：

工業上應用最多的吸附設備是固定床吸附器，主要有立式和卧式兩種，都是圓柱形容器。卧式圓柱形吸附器，兩端為球形頂蓋，靠近底部焊有橫柵條，其上面放置可拆式鑄鐵柵條，柵條上再放金屬網(也可用多孔板替代柵條)，若吸附劑顆粒細，可在金屬網上先堆放粒度較大的礫石再放吸附劑。立式吸附器基本結構與卧式相同。

⑵ 吸附過程的操作方式：

a)、間隙過程：欲處理的流體通過固定床吸附器時，吸附質被吸附劑吸附，流體是由出口流出，操作時吸附和脫附交替進行。

b)、連續過程:通常流程中都裝有兩台以上吸附器，以便切換使用。在吸附時原料氣由下方通人，吸附後的原料氣從頂部出口排出。與此同時，吸附器處於脫附再生階段，再生用氣體由加熱器加熱至要求的溫度，再生氣進入吸附器的流向與原料氣相反，再生氣攜帶從吸附劑上脫附的組分從吸附器底部放出，經冷卻器冷凝分離，再生氣循環使用。如果所帶組分不易冷凝，要採用其它方法使之分離。

⑶ 優缺點：

a）優點：結構簡單、造價低，吸附劑磨損少。

b）缺點:

ⅰ）操作麻煩，因是間歇操作，操作過程中兩個吸附器需不斷地周期性切換；

ⅱ) 單位吸附劑生產能力低，因備用設備雖然裝有吸附劑，但處於非生產狀態；

ⅲ)固定床吸附劑床層尚存在傳熱性能較差，床層傳熱不均勻等缺點。

2 固定床吸附器的操作特性：

1)非定態的傳質過程

當流體通過固定床吸附劑顆粒層時，床層中吸附劑的吸附量隨著操作過程的進行而逐漸增加，同時床層內各處濃度分布也隨時間而變化。

ⅰ）未吸附區

吸附質濃度為 的流體由吸附器上部加入，自上而下流經高度為 的新鮮吸附劑床層。開始時，最上層新鮮吸附劑與含吸附質濃度較高的流體接觸，吸附質迅速地被吸附，濃度降低很快，只要吸附劑床層足夠，流體中吸附質濃度可以降為零。經過一段時間dl後,水平線密度大小表示固定床內吸附劑上吸附質的濃度分布，頂端的吸附劑上吸附質含量高，由上而下吸附劑上吸附質含量逐漸降低，到一定高度 以下的吸附劑上吸附質含量均為零，即仍保持初始狀態，稱該區為未吸附區。此時出口流體中吸附質組成 近於零。

ⅱ) 吸附傳質區、吸附傳質區高度

繼續操作至 時，由於吸附劑不斷吸附，吸附器上端有一段吸附劑上吸附質的含量已經達到飽和，向下形成一段吸附質含量從大到小的 形分布的區域，從 到 的 線所示。這一區域為吸附傳質區，其所佔床層高度稱為吸附傳質區高度，此區以下仍是未吸附區。

ⅲ) 飽和區

在飽和區內，兩相處於平衡狀態，吸附過程停止；從高度 處開始，兩相又處於不平衡狀態，吸附質繼續被吸附劑吸附，隨之吸附質在流體中的濃度逐漸降低，至 處接近於零，此後，過程不再進行。

ⅳ) 吸附波

吸附傳質只在吸附傳質區內進行,再繼續操作，吸附器上端的飽和區將不斷擴大，吸附傳質區尤如「波」一樣向下移動，故稱為吸附波，其移動的速度遠低於流體流經床層的速度。到 時，吸附傳質區的前端已移至吸附器的出口。

ⅴ）穿透點與穿透曲線

從吸附器流出的流體中吸附質濃度突然升高到一定的最高允許值 說明吸附過程達到所謂的「穿透點」。若再繼續通人流體，吸附傳質區將逐漸縮小，而出口流體中吸附質的濃度將迅速上升，直至吸附傳質區幾乎全部消失，吸附劑全部飽和，這時出口流體中吸附質濃度接近起始濃度y。實際上吸附操作只能進行到穿透點為止，從過程開始到穿透點所需時間稱為穿透時間。

vi) 吸附負荷曲線與穿透曲線的關系

吸附負荷曲線與穿透曲線成鏡面相似，即從穿透曲線的形狀可以推知吸附負荷曲線。對吸附速度高而吸附傳質區短的吸附過程，其吸附荷曲線與穿透曲線均陡些。

不僅吸附負荷曲線、穿透曲線、吸附傳質區高度和穿透時間互相密切相關，而且都與吸附平衡性質、吸附速率、流體流速、流體濃度以及床高等因素有關。一般穿透點隨床高的減小，吸附劑顆粒增大，流體流速增大以及流體中吸附質濃度增大而提前出現。所以在一定條件下，吸附劑的床層高度不宜太小。因為床高太小，穿透時間短，吸附操作循環周期短，使吸附劑的吸附容量不能得到充分的利用。

2) 作用：固定床吸附器的操作特性是設計固定床吸附器的基本依據，通常在設計固定床吸附器時，需要用到通過實驗確定的穿透點與穿透曲線，因此實驗條件應盡可能與實際操作情況相同。

3 固定床吸附器的設計計算

⑴ 固定床吸附器設計計算的主要內容

固定床吸附器設計計算的主要內容是根據給定體系，分離要求和操作條件，計算穿透時間為某一定值(吸附器循環操作周期)時所需床層高度，或一定床高所需的穿透時間。

對優惠型等溫線系統，在吸附過程中吸附傳質區的濃度分布(吸附負荷曲線)很快達到一定的形狀與高度，隨著吸附過程不斷進行，吸附傳質區不斷向前平移，但吸附負荷曲線的形狀幾乎不再發生變化。因此應用不同床高的固定床吸附器將得到相同形狀的穿透曲線。當操作到達穿透點時，在從床人口到吸附傳質區的起始點 處的一段床層中吸附劑全部飽和在吸附傳質區(從 到 )中吸附劑上的吸附質含量從幾乎飽和到幾乎不含吸附質，其中吸附質的總吸附量可等於床層高為 的床層的飽和吸附量。所以整個床層高 中相當於床高為 的床層飽和，而有 的床高還沒有吸附，這段高度稱為未用床層高 。對於一定吸附符合曲線， 為一定值。根據小型實驗結果進行放大設計的原則是未用床高 不因總床高不同而不同，所以，只要求出未用床高 ，即可進行固定床吸附器的設計，即 。

⑵ 確定未用床高 有兩種方法：

① 根據完整的穿透曲線求 。當達到穿透點時，相當於吸附傳質區前沿到達床的出口。 時相當於吸附傳質區移出床層，即床層中的吸附劑已全部飽和。圖中陰影面積E對應於到達穿透點時床層中吸附質的總吸附量；陰影面積F對應於穿透點時床層尚能吸附的吸附量，因此到達穿透點時的未用床高為：

(9—16)

② 根據穿透點與吸附劑的飽和吸附量求 。因為到達穿透點時被吸附的吸附質總量為:

(9—17)

式中 ——流體流量， 惰性流體／s；

——穿透時間，s；

——流體中吸附質初始組成， 吸附質／ 惰性流體；

——與初始吸附劑呈平衡的流體相中的平衡組成， 吸附質／ 惰性流體。

吸附W 的吸附質相當於有 ，高的吸附劑層已飽和，故

(9—18)

式中 ——床層截面積，m2；

——吸附劑床層視密度，kg／m3；

——與流體相初始組成y。呈平衡的吸附劑上吸附質含量，kg吸附質／kg吸附劑；

——吸附劑上初始吸附質含量，kg吸附質／kg吸附劑。

所以床中的未用床高為：

(9—19)

③ 動態平衡吸附量和靜態平衡吸附量：

(ⅰ)、所謂動態平衡吸附量是指在一定壓力、溫度條件下，流體通過固定床吸附劑，經過較長時間接觸達到穩定的吸附量。它不僅與體系性質、溫度和壓力有關，還與流動狀態和吸附劑顆粒等影響吸附過程的動態因素有關。其值通常小於靜態平衡吸附量。如：式(9—19)中的平衡吸附量是指動態平衡吸附量。

(ⅱ)、所謂靜態平衡吸附量是指一定溫度和壓力條件下，流體兩相經過長時間充分接觸，吸附質在兩相中達到平衡時的吸附量。

9.4.2 移動床吸附器與移動床吸附過程計算：

1 移動床吸附器：

流體或固體可以連續而均勻地在移動床吸附器中移動，穩定地輸入和輸出。同時使流體與固體兩相接觸良好，不致發生局部不均勻的現象。

移動床吸附器又稱「超吸附器」，特別適用於輕烴類氣體混合物的提純。圖9—12所示，是從甲烷氫混合氣體中提取乙烯的移動床吸附器。從吸附器底部出來的吸附劑由氣力輸送的升降管(9)送往吸附器頂部的料斗(3)中加入器內。吸附劑以一定的速度向下移動，在向下移動過程中，依次經歷冷卻，吸附、精餾和脫附各過程。由吸附器底部排出的吸附劑已經過再生，並供循環使用。待處理的原料氣經分配板(4)分配後導人吸附器中，與吸附劑進行逆流接觸，在吸附段(5)中活性炭將乙烯和其它重組分吸附，未被吸附的甲烷和氫成為輕餾分從塔頂放出。已吸附乙烯等組分的活性炭繼續向下移動，經分配器進入精餾段(b)，在此段內較難吸附的組分(乙烯等)被較易吸附的組分(重烴)從活性炭中置換出來。各烴類組分經反復吸附和脫附，重組分沿吸附器高從上至下濃度不斷增大，與精餾塔中的精餾段類似。經過精製的餾分分別以側線中間餾分(主要是乙烯，含少量丙烷)和塔底重餾分(主要是丙烷和脫附引入的直接蒸汽)的形式被采出。最後吸附了重烴組分的活性炭進人解吸段，解吸出來的重組分以迴流形式流人精餾段。

移動床吸附過程可實現逆流連續操作，吸附劑用量少，但吸附劑磨損嚴重。可見能否降低吸附劑的磨損消耗，減少吸附裝置的運轉費用，是移動床吸附器能否大規模用於工業生產的關鍵。由於高級烯烴的聚合使活性炭的性能惡化，則需將其送往活化器中用高溫蒸汽(400～500℃)進行處理，以使其活性恢復後再繼續使用。

2 移動床吸附過程計算

移動床吸附器中，流體與固體均以恆定的速度連續通過吸附器，在吸附器內任一截面上的組成均不隨時間而變化。因此可認為移動床中吸附過程是穩定吸附過程。對單組分吸附過程而言，其計算過程與二元氣體混合物吸收過程類似，應用的基本關系式也是物料衡算(操作線方程)、相平衡關系和傳質速率方程。為簡化討論，現以單組分等溫吸附過程為例，論其計算原理。

連續逆流吸附裝置如圖9—13所示，對裝置上部作吸附質的物料衡算，可得出連續、逆流操作吸附過程的操作線方程

(9—20)

式中 ——不包括吸附質的氣相質量流速， ；

——不包括吸附質的吸附劑質量流速， ；

——吸附質與溶劑的質量比；

——吸附質與吸附劑的質量比。

顯然，吸附操作線方程為一直線方程，如圖9—14所示。

見圖9—13，取吸附裝置的微元段d 作物料衡算，

得：

(9—21)

根據總傳質速率方程式(9—12)，d 段內傳質速率

可表示為：

(9—22)

式中 ——以 表示推動力的總傳質系數， ；

——單位體積床層內吸附劑的外表面， 床層；

——與吸附劑組成X呈平衡的氣相組成， 吸附質／ 惰性氣。

若 可取常數，則式(9—22)積分可得吸附劑層的高度為：

(9—23)

式中 由下式確定：

(9—24)

其中 與 為氣相側與固相側的傳質分系數，陰為平衡線的斜率。因為在吸附劑通過吸附器的過程中，吸附質逐步滲入吸附劑內部，應用以平均濃度差推動力為基礎的固相側傳質分系數 不是常數，所以式(9—23)和(9—24)在使用時只有當氣相阻力控制時才可靠。然而，對實際吸附過程來說，常常是固體顆粒內的擴散阻力佔主導地位，有關這方面的內容可參閱Perry手冊。

Ⅵ 固定床吸附塔的內部結構和作用

固定床反應器
編輯
又稱填充床反應器，裝填有固體催化劑或固體反應物用以實現多相反版應過程的一種反應器。固體權物通常呈顆粒狀，粒徑2～15mm左右，堆積成一定高度（或厚度）的床層。床層靜止不動，流體通過床層進行反應。它與流化床反應器及移動床反應器的區別在於固體顆粒處於靜止狀態。固定床反應器主要用於實現氣固相催化反應，如氨合成塔、二氧化硫接觸氧化器、烴類蒸汽轉化爐等。用於氣固相或液固相非催化反應時，床層則填裝固體反應物。涓流床反應器也可歸屬於固定床反應器，氣、液相並流向下通過床層，呈氣液固相接觸。

Ⅶ 在固定床中，加入什麼裝置，使得每一處都吸附飽和，而不是這邊飽和 那一塊還沒有吸附

爐壁效應，一旦壁面穿透, 活性炭固定床的操作就必須停止, 由此帶來的是吸附「死層」的增加, 吸附床層高度損失及固定床吸附容量降低。

Ⅷ 廢氣處理卧式活性炭吸附裝置的設計圖

如附件

Ⅸ 固定床吸附器設計計算

你把吸附劑類型，目的告訴來，才能告訴你計算方法