文档介绍：第二节吸附设备
一、概述
1、吸附净化
吸附净化是利用多孔性固体物质的这一特点,实现净化废气的一种方法。
2、吸附净化法的特点
(1)适用范围
①常用于浓度低,毒性大的有害气体的净化,但处理的气体量不宜过大;
②对有机溶剂蒸汽具有较高的净化效率;
③当处理的气体量较小时,用吸附法灵活方便。
(2)优点:净化效率高,可回收有用组分,设备简单,易实现自动化控制。
(3)缺点:吸附容量小,设备体积大;吸附剂容量往往有限,需频繁再生,间歇吸附过程的再生操作麻烦且设备利用率低。
(4)应用:
广泛应用于有机化工、石油化工等部门。
环境治理方面:
废气治理中,脱除水分、有机蒸汽、恶臭、HF 、SO2、NOX等。
成功的例子:
用变压吸附法来处理合成氨放气,可回收纯度很高(>98%)的氢气,实现废物资源化。
二、吸附剂及再生
(一)吸附剂
1、工业用吸附剂应具备的条件:
①巨大的内表面和大的孔隙率;
②良好的选择性;
③吸附容量;
④较高的机械强度、化学与热稳定性;
⑤颗粒度要适中而且均匀;
⑥其他:良好的再生性能,要求吸附剂易再生和活化
,来源广泛,造价低廉。
吸附剂必须是具有高度疏松结构和巨大暴露表面的多孔物质。只有这样,才能给吸附提供很大的表面。吸附剂的有效表面包括颗粒的外表面和内表面,而内表面总是比外表面大得多,例如硅胶的内表面高达600m2/g,活性炭的内表面可高达1000m2/g。这些内部孔道通常都很小,有的宽度只有几个分子的直径,但数量极大,这是由吸附剂的孔隙率决定的。因此,要求吸附剂要有很大的孔隙率。除此之外,还要求吸附剂具有合适的孔隙和分布合理的孔径,以便吸附质分子能到达所有的内表面而被吸附。
工业上应用吸附剂的目的,就是为了对某些气体组分有选择地吸附,从而达到分离气体混合物的目的。因此要求所选的吸附剂对所要吸附的气体具有很高的选择性。
例如活性炭吸附二氧化硫(或氨)的能力,远大于吸附空气的能力,故活性炭能从空气与二氧化硫(或氨)的混合气体中优先吸附二氧化硫(或氨),达到净化废气的目的。
吸附剂的吸附容量
是指一定温度下,对于一定的吸附质浓度,单位质量(或体积)的吸附剂所能吸附的最大吸附质质量。
用于固定床时,若颗粒太大且不均匀,易造成气路短路和气流分布不均,引起气流返混,气体在床层中停留时间短,降低吸附分离效果。如果颗粒太小,床层阻力过大,严重时会将吸附剂带出器外。
2、工业常用吸附剂
①活性炭:
活性炭是一种非极性吸附剂,具有疏水性和亲有机物质的性质,它能吸附绝大部分有机气体,如苯类,醛酮类、醇类、烃类等以及恶臭物质,因此,活性炭常被用来吸附和回收有机溶剂和处理恶臭物质。对SO2、NOx、Cl2、H2S、CO2等有害气体也有优良的吸附能力,因此,在吸附操作中,活性炭是一种首选的优良吸附剂。
优点:性能稳定、抗腐蚀。
缺点:可燃性,因此使用温度不能超过200℃,在惰性气流掩护下,操作温度可达500℃。
普通活性炭
炭分子筛
纤维活性炭
颗粒状活性炭(粒炭)
粉状活性炭(粉炭)
附能力比一般的活性炭高出1~10倍,特别是对于一些恶臭物质的吸附量比颗粒活性炭要高40倍左右。
多用于气体吸附
多用于液体的脱色处理
②活性氧化铝:
活性氧化铝是一种极性吸附剂,无毒,对水的吸附容量很大,常用于高湿度气体的吸湿和干燥。它还用于多种气态污染物,如SO2、H2S、含氟废气、NOx以及气态碳氢化合物等废气的净化。
活性氧化铝机械强度好,可在移动床中使用,并可作催化剂的载体。而且它对多数气体和蒸气是稳定的,浸入水或液体中不会溶胀或破碎。循环使用后其性能变化很小,因此使用寿命长。