用于低碳混合醇吸附脫水的分子篩再生1引言近年來，C1化學(xué)發(fā)展很快，以合成氣合成1引言的化工利用潛力很大，其中最具有吸引力的是將其分離成低碳單一醇(甲源、乙醇、異丙醇和異丁醇等)。考慮到低碳醇與水會(huì)形成共沸點(diǎn)，因此在低碳醇分離之前需進(jìn)行脫水°混合醇脫水方法主要有萃取精惘法、分子篩吸附法和膜分離法三種。膜分離法目前還不成熟:與萃取精餡法相比，分子篩吸附法更優(yōu)越一些，特別是對(duì)低含水量的混合醇脫水。據(jù)報(bào)道，1992年在巴西圣保羅州建立了一套年產(chǎn)26.5萬噸乙醇(粗醵含水約5%)的分子篩脫水裝置?粗醇(含水約5%—8%wt)經(jīng)分子篩吸附脫水后，就可采用精懦法制取高純低碳單一醇。基于3A分子篩具有吸水量大、吸水速率快、對(duì)甲醇等吸附量小的特點(diǎn)，用它作為低碳醇脫水的吸附劑是非常合適的。分子篩在吸水達(dá)到動(dòng)態(tài)地和后需要進(jìn)行再生，以保證它能循環(huán)使用°低碳混合醇分子篩脫水工藝的能耗主要集中在吸附床的再生階段，同時(shí)伴隨有分子篩吸水量的劣化現(xiàn)象，因此有必要對(duì)分子篩的再生進(jìn)行研究。2理論基礎(chǔ)分子篩的苒生包括濕潤醇蒸發(fā)、吸附床再生和吸附床冷卻三個(gè)階段.睡潤醇蒸發(fā)系利用蒸汽將吸附床加熱至濕潤醇的沸點(diǎn)溫度，以蒸出和回收殘存在吸附床中的濕潤醇。吸附床的再生一般采用熱空氣沖洗和加熱吸附床，從而使分子篩中吸附的水解吸。吸附床經(jīng)再生階段的升溫后，需進(jìn)行冷卻,整個(gè)再生階段的能耗包括兩部分，即蒸發(fā)能耗和再生能耗。2.1蒸發(fā)能耗的計(jì)算Qv={(WsCpg+WmsCpms)(Tv^Tq)+WmsQs1X[Cpm(Tv—I\i)(1)式中可為蒸汽的熱利用率.由式(1)可計(jì)算蒸發(fā)階段所需的蒸汽量：WHjO=Qv/^HjO(2)2<2再生能耗的計(jì)算在吸附床再生階段，床層的初始溫度為Tv.設(shè)床層進(jìn)口空氣溫度Tin及出口溫度Tg隨時(shí)閭變化，則床層再生所需的最低熱量為Qr■((WsCps+WMSCPMS)(Tr一Tv)EJr+AphJt)[T(t)—T肩dt}/G』(3)熱空氣進(jìn)入吸附床后被床層利用的熱量為Qair=命[TiJt)—Tg(t)]dt/G"J0=Vlirf>4irCPairJ^[Tir,(t)—TQUl(t)Jdt/Gal⑷在空氣再生過程中，吸附床出口空氣的溫度Tm隨時(shí)間不斷上升，這部分余熱未被床層所吸收，因此定義熱空氣用于床層再生的熱利用率為Qiir%「=瓦VmPmCpmCT；n(t)~Toul(t)3dt/Gd=(5)V必rPairCmJ[以(t)一To]dt/G*iJQ整理后，得PEETout(t)一TjdtTOC\o"1-5"\h\z如=1—巖——⑹j—Tc]dt其中Qm為生產(chǎn)單位重量產(chǎn)品所需的再生能耗?耳采用式(7)計(jì)算，\o"CurrentDocument"匕=半號(hào)⑺整理后，得Q(0—吼打隊(duì)打以血[—T{|Jdt/Gsl(8)J0由式(8)亦可計(jì)算再生所需的空氣量VBifa3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3U實(shí)驗(yàn)裝置圖1示出了低碳混合醇吸附脫水和床層再生實(shí)^裝置示意圖。吸附床為04S5X8OO的白鐵管，外套電加熱圈(0—3kW),內(nèi)裝吸附劑。吸附床兩端設(shè)有溫度計(jì)插管，用于檢測再生過程中吸附床進(jìn)出口溫度的變化。

圖1吸附床吸附與再生實(shí)驗(yàn)裝置示意圖1圖1吸附床吸附與再生實(shí)驗(yàn)裝置示意圖1一空壓機(jī)2一空氣頊干炭麻3—轉(zhuǎn)子煩量計(jì)4一電加烘器5—溫度控制器F—吸附床7—冷凝管&一怛淀泵9一料液貯瓶10—愿壓閥11、以一水分析用電加熱圈加熱吸附床，出口的醇蒸氣經(jīng)冷凝管冷凝，收集在量筒中，隨時(shí)取樣分析。記錄床層出口端溫度、流出液體積和蒸出液含水量，以碰定醇的回收量和合適的蒸發(fā)溫度.3.3空氣再生實(shí)驗(yàn)在濕潤瓣蒸發(fā)回收過程中，C4以下的醇太部分已揮發(fā)，吸附麻中殘留的醇含量很傳，采用熱空氣再生不會(huì)產(chǎn)生安全問題，再生氣流方向與料液吸附方防相反，自上而下地流經(jīng)吸附床，記錄床層進(jìn)出口溫度隨時(shí)間的變化、空氣流量和再生時(shí)間等°經(jīng)熱空氣再生后的吸附床，其動(dòng)態(tài)吸附特性及其變化通過穿透曲線的測定來確定。4實(shí)驗(yàn)結(jié)果及其討論扈1濕潤瓣的蒸發(fā)回收經(jīng)測定，殘留在分子篩表而的濕潤醉平均為。』25ml/g,這部分醉需加以回收，根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察，蒸發(fā)溫度隨蒸發(fā)液拂點(diǎn)的不同階梯上升，在$8。以下，蒸出液中甲醇含量很高，待溫度升扃至85C以上后，蒸發(fā)液中水含量急劇上升，此時(shí)蒸發(fā)液體積約為37ml/幻平均含水量約10%,稍高于料液含水星，經(jīng)蒸發(fā)回收后，產(chǎn)品的回收率由85%提高到95%以上，4M再生對(duì)吸附床吸附能力的影響櫻2示出了空氣再生后混合瞬脫水的穿透曲線的變化情況‘由圖Z可見，經(jīng)第一次和第二次再生后，吸附床的吸附能力下降較大，此后,經(jīng)過多次再生，床層吸附能力下降趨緩■總之，再生對(duì)吸附床的吸附能力有一定的影響，但隨著再生次數(shù)的增加，吸附床吸水能力下降趨緩，這與有關(guān)資料表明的情況是一致的,另外，再生溫度對(duì)吸附床吸附能力的抵響較大。再生溫度偏低時(shí),再生不完全，會(huì)使吸附能力下降較大。120圖2空氣再生后混合停脫水的透過曲線及其變化106080W0產(chǎn)品流出時(shí)間（Ein>120圖2空氣再生后混合停脫水的透過曲線及其變化106080W0產(chǎn)品流出時(shí)間（Ein>心。18+iNo!9*No22州?3Ncj24心？5門.€空氣再生是將熱空氣從吸附床頂端以與吸附方向相反的方向向下對(duì)床層進(jìn)行吹掃再生.考慮到空氣熱容很小，熱傳遞較差，能耗可能較大，基于節(jié)能的目的*我們對(duì)真空再生也進(jìn)行了實(shí)驗(yàn).結(jié)果列于表L由表1可見，抽真空也能達(dá)到使吸附床校好再生的目的，但在工業(yè)裝置上操作比較困難。再生的平均溫度一般以22OC較合適■4*4蒸發(fā)與再生能耗的估算為了便于計(jì)算，表2列出了有關(guān)物性數(shù)據(jù).能耗計(jì)算以生產(chǎn)玫寫低碳醇產(chǎn)品為基準(zhǔn)，設(shè)蒸發(fā)過程的熱利用率。為也％,則蒸發(fā)能耗可■由式（1）估算：Qv=125kcal/kg產(chǎn)品=523.35kJ/kg產(chǎn)品蒸汽消耗量可由式（2）估算：用于依碳混合醇吸附脫水的分子篩再生表1再生條件對(duì)吸附性能的彰響祿號(hào)再生次數(shù)料轅產(chǎn)品分子篩吸水量!再生條件流景ml/minis'水雖Vol%產(chǎn)量ml舍水量Vol%飽和g/g動(dòng)態(tài)￡Zg溫度C方式舟底__18025.555.3617540.0910.1530.121—19125,215+96154541030+技3d.117摩92S5空氣21328.90&4314640.0930.1520.1202&22[}2空氣23831.465+5415380-0810+1490.11227E212空氣251030-375.誠17350,0690-1440.113230290真空261135205.231&270.086化1120^02170250真空表2與能托計(jì)算有關(guān)的物獨(dú)參數(shù)物性數(shù)攤韌性數(shù)據(jù)CpMS0.23kt：^1/kg*"C540kcal/kgCps（h12kc<i]/kg-CTo〔平均JWUCpu（呼均）（hGSTkuM/kg*X?Tv85Cpiir（平均）。.24kuil/kg*CTr（平均）22（jLGj（平均）L36kgWM50.77kgqj0-40l:g/kgWs2,9kgqn2o0-13kg/kg1+29kg/m3Qe23L6kcal/kg否兀W汽=M5/54U=Q.23kg/kg產(chǎn)品對(duì)于吸附床再生能耗的估算，工程上可進(jìn)行簡化處理，設(shè)床層對(duì)環(huán)境的散熱率為20%,則床層再生所需的最小能耗由式（3）計(jì)算可得QR=116kcal/kg產(chǎn)品=485.58kJ/kg產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)表明，熱空氣用于床層再生的熱利用率喝約為70%,則由式（5）可估算再生所需要的能耗，Qt<i=116/C^70=166kcal/kg產(chǎn)品=695kJ/kg產(chǎn)品由式（8）可估算再生所需的空氣量：Vm=2?23n?/kg產(chǎn)品工業(yè)上，吸附床再生一次的時(shí)間約3—54則單位口寸間生產(chǎn)1kg產(chǎn)品所需的空氣量為=2,23/4=0.56m，空氣/h*kg產(chǎn)品5結(jié)論Q）通過濕潤醇的蒸發(fā)，產(chǎn)品的回喉率可由85%提高到95%以上，蒸發(fā)溫度控制在85C以下比較合適，（2）再生可采用空氣再生法，方法簡單，易于操作于在再生前已進(jìn)行了濕潤醇蒸發(fā)，因此空氣再生不存在安全問題，床層經(jīng)空氣再生后，其吸水量有一定程度的下降，符號(hào)說明Cr—熱容,kcaJAg+C（-4.1868kJ/kg，K）G.l吸附床一次操作所能取得的產(chǎn)品重量，瞼皈一混合醇在分子筋上的濕潤量，kgB$L/k^分球qi!2o—水的吸附量，kg水/kg分子篩Q—?dú)饣瘽摕幔琸ca1/kg（=k1868kJ/kg）Q一生產(chǎn)單位產(chǎn)品的能耗或電耗,kcai/kg產(chǎn)品（..=4.186SkJ/kg產(chǎn)品）T—溫度，CW—S量「k官吼廣、空氣岳m(xù)3g—塑氣密度吸附床散熱系數(shù)，kca]/m2-X?（=4*L868kJ/m;?K）t一時(shí)間，sA—吸附慶的外表面積，m』°—能量利用率下標(biāo)V—蒸發(fā)R—再生air一空氣MS,S一分子篩,吸附床外殼4一低碳混合醇參考文獻(xiàn)1劉颯，汪賢來.化肥工業(yè)，1996,23（1）38—282魏雙財(cái).天您氣化工」99。門53）浦￡~5&CheraEngt1993aOO（lO）:155葉振華.吸著分離過程基礎(chǔ)，北京:化學(xué)工業(yè)出版社，19B8.譚束恩■麥本熙.丁惠華.化T原理（上冊(cè)L北一京，化學(xué)T業(yè)出扳社，場氾262（X12年第1期（總第109期）Nsl2002262（X12年第1期（總第109期）Nsl2002Tol.109徑也不過十兒個(gè)妃因此處于晶穴或孔道中的水分子受到各方面孔壁場的作用力（色散力），產(chǎn)生超孔效應(yīng)孔壁場迭加，使得這種微孔物質(zhì)的吸附力特別強(qiáng)烈口因?yàn)樯至?huì)隨距離的增加而成指數(shù)地迅猛減少，所以孔徑比分子篩大得多的硅膠、氧化鋁的吸附作用急劇降低口32靜電力分予篩與活性炭等吸附劑不同的另外-個(gè)原因是，活性炭等的吸附力完全是色散力（孔壁場的作用力），而分子篩不但色散力很大，而且還有較大的靜電力口這時(shí)因?yàn)榉肿雍Y孔穴中含有陽離子；其次分子茹的骨架氧含有負(fù)電荷，這樣在陽離子周圍便形成強(qiáng)大的電場“由此可知，色散力與靜電力的疊加造成分-戶篩的吸附力特別強(qiáng)大，以致對(duì)低分壓或低濃度、高溫和高速的極性流體仍有較強(qiáng)的吸附作用。正是由于靜電力的關(guān)系，對(duì)極性、不飽和及易極化分孑具有優(yōu)先的選擇吸附作用口分子篩與吸附質(zhì)分子相互作用的大小可用吸附熱表示.吸附熱的大小可由堡熱器和氣相色譜等方法來測量，也可由吸附平.衡等溫線，根據(jù)克勞修斯-克拉佩龍方程來計(jì)算:d（lnp）/d（izr）M-（AH/R）:H中：p——分走；T--一絕對(duì)溫度；R——?dú)怏w常數(shù);△H—吸附熱.用mp對(duì)1/T作圖，可求得吸附熱。因吸附r寸吸熱，故為負(fù)值。吸附熱的大小與分子篩的結(jié)構(gòu)、陽離子類型及吸附質(zhì)分子的性質(zhì)密切相關(guān)尋4分子篩法生產(chǎn)無水酒精的流程4.]兩塔基饞加分子篩生.產(chǎn)無水漕耕流程（圖5）該流程在傳統(tǒng)的兩塔流程后,連接兩個(gè)并聯(lián)的分子篩填料柱（吸附床），根據(jù)填料的吸附飽和程度定時(shí)切換,實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)『以酒樣為原料生產(chǎn)無水酒捋在蒸儲(chǔ)塔回收（圖6）本流程的特點(diǎn)是將還原分子篩填料柱排出的低濃度酒精，再回到塔中濃縮成95%的酒精，再進(jìn)入系統(tǒng)專用塔回收流程（圖7）本流程的特點(diǎn)是將還原分子篩填料柱排出的低濃度酒精，送到專用塔（在圖外）去濃縮口先濃縮成95%（v/v）的酒精，再進(jìn)入系統(tǒng)"5分子篩的還原次數(shù)與吸附能力圖6以酒精為原料生產(chǎn)無水酒耕在纂慵塔團(tuán)棧I一產(chǎn)品冷卻器牛氣提喏f—精塔熱器；—分子舞填料柱；6一換熱器；7—循環(huán)皤國-■冷凝器；9—循環(huán)余310-冷卻鮮；】1一真空泵。圖？專用塔回收流程1一產(chǎn)品冷卻器；2—蒸發(fā)器；3—分子弗填料柱才4?一冷凝器；5—循環(huán)罐;6—循環(huán)泵；7—冷卻器；8—真空泵【I冷卻器；1G-成品^;H—產(chǎn)品泵”在嚴(yán)格的再生條件下，經(jīng)2000次再生危，分子篩吸附容量僅下降30%左右?但是在前200次再生循環(huán)過程中，下降比較大，見圖8o圖8分于冊(cè)的還原次數(shù)與吸附能力?由于分子篩可以反復(fù)再生，因此設(shè)備費(fèi)用較低'氣參考文獻(xiàn)：L11上海試劑五廠.分子佛制備與應(yīng)用[ML上海：上海人民出版杜,1976-12）無錫輕工業(yè)學(xué)院.發(fā)酵工程與設(shè)備[M].北京;輕工業(yè)出版社，1988.L3J奧地利奧高布殊公司來華交流賢料[C].2001.分子篩附塔的設(shè)計(jì)介翔了常壓與（ft壓空氣中同肘暇附水分和二氧化囊的麝附塔的畿祖便用4、5A,13X型分子鑿賓馳的貂果,以13X分子髓的性能最佳，文中舉出了實(shí)際畿II■范例。緒言,在以空氣分離法制取^氧和^氮過程中，原料空氣內(nèi)含有的二$化碳和水分，是倆神對(duì)裝置的性能和正常運(yùn)極其有害的雜通常為脫除這些雜^而采取的方法如下：（1）二氧化碳：主要是把從空氣壓^機(jī)中段引出的1。大氣壓左右的高壓空氣通入苛性鈉洗源塔中,將二氧化碳吸收分離。不過在這種情況下，由于通過苛性鈉洗源塔的高IE空氣成為一種霧沫狀態(tài)，夾雜著苛性制和水分返回空氣壓編機(jī)，從而使空氣壓編機(jī)內(nèi)部的潤滑油遭堿，侵觸，減弱了IH滑性能，造成了易于碳化的危害，因此對(duì)潤滑油的選擇帶來了極大的困難。此外，由于壓藉機(jī)產(chǎn)生故障'對(duì)正常運(yùn)II和保養(yǎng)造成麻煩，也降低了生產(chǎn)效率“（2）水分：主要是使由壓編機(jī)最末段出來的接近于100大氣壓的高壓空氣流過垣有氧化鋁膠或硅膠等的高壓干燥器進(jìn)行脫水的。由上可知，為了脫除這些雜覽在苛性鈉洗源塔和硅膠干燥器上消耗的云備費(fèi)和動(dòng)力費(fèi)很高，很不經(jīng)濟(jì)。但是，如果采用分子筋吸附塔，由于二氧化碳和水分可同時(shí)被吸附而分宿匚l?,就沒有以上的缺點(diǎn)，既筒便又睡濟(jì)。為了提供分子筋吸附塔的參考，作者在此介藉美國林IS公司（LindeAirProductsCo3用分子筋對(duì)高壓空氣中二氧化碳和水分進(jìn)行同時(shí)吸附的部分實(shí)結(jié)果，井應(yīng)用這些數(shù)據(jù)工業(yè)上使用的分子筋吸附塔@】.美國林德公司對(duì)高壓空氣

中二氧化碳和水分進(jìn)行同時(shí)吸附的實(shí)^與^算1）高壓吸附實(shí)驗(yàn)裝?（2,000磅/時(shí)七襄壓）式高聊節(jié)器.高莊空氣福J**鑫壓空氣謁度（的?2賣2）與CO2辱村分料倪翔建S1寓座空％中二掣化糠與水分同時(shí)眼附的賣賽裳?（2,000磅/財(cái)七（袤）〕*B5&B系Black,Si^alUandBryson的糧寫一葬者隹圖1為美國林德公司對(duì)高壓空氣中二氧化碳與水分進(jìn)行同時(shí)吸附的實(shí)S*（裝置路圖，實(shí)驗(yàn)裝n的說明高壓吸附實(shí)^是在兩根（如圖1所示，1根長度為4奧，另一根為8叭）直徑為L5Rf的飆管內(nèi)進(jìn)行的.蟲3,000磅/rhT（表）高壓系統(tǒng)出來的空氣壓力以Hoke調(diào)節(jié)器降至2,000磅/時(shí)■§（表"塔的出口是在OxweldR-65節(jié)器的上游佩，自R-65^節(jié)器至拌30^孔流量^之冏的空氣流速對(duì)下游壓力起著調(diào)節(jié)控制作用。在耦節(jié)器之后和^孔流景^之前，^樣氣體以2升/分的比例不斷地送向DavisKI錄式CO,分析儀。用這種分析儀來控制空氣的度。在實(shí)^系統(tǒng)的高壓仰L即由Hoke^節(jié)器至R-65^節(jié)器的一段^路，用裝在的套管中的3,100磅/時(shí)1氣表）BlackySivalls和Bryson爆破膜保護(hù)。在實(shí)^系統(tǒng)的低壓倒，即由R-65^節(jié)器至孔流量tf的一段經(jīng)路，用250磅耐（表）的安全RS保護(hù)令再生用氮?dú)庥?,590^5的可動(dòng)型串級(jí)式蒸發(fā)裝置導(dǎo)入，并睡RT5^節(jié)器將壓力自2,000磅/時(shí)，（表）降至常壓，然后流過L的仟瓦管式爐.（其半數(shù)^圈為斷^通電）中直徑2時(shí)\長2唳的管子來進(jìn)行加熱口用于以上實(shí)^的分子筋共有4A.5A及13X型等3種，對(duì)其不同鮑成的影響也進(jìn)行了考察◎此外，對(duì)它仍的形狀，如粒狀（14?30目）及伯"圓柱體和大小的影響也進(jìn)行了大量實(shí)舅L由所得實(shí)^結(jié)果SE明，結(jié)晶性段高的大小為％/[B柱體的MX型分子皓對(duì)同時(shí)吸附二氧化磔和水分顯示出極其優(yōu)異的吸附性能。表1為其實(shí)結(jié)果口2）吸附塔出口空氣中二氧化碳寫水分濃度的計(jì)SS為了求算分子筋吸附塔出口高壓空氣中二氧化碳和水分的濃度，作者在下面選定表1實(shí)■-r■■-■-寸JiIPH4-J—II1■<_yiz■>果中的版4為例進(jìn)行^算。（1）出口高壓空氣中的二氧化碳濃度先求在94分疆內(nèi)處理了的空氣量：業(yè)誓薩時(shí)x9粉=61,0米aoOzr換算成0P、1大氣壓時(shí)：球米米，處理空氣中所含的二氧化碳量：5們6米"X（331X10^）=0.0188^=18.8升換算成量時(shí)；也8升X/|*=3&9克（1）被分子筋所吸附的二氧化碳量：1,747.1克x0.033=347克（2）未被吸附的二氧化碳量應(yīng)等于（1）-（2）袤1實(shí)驗(yàn)條件與結(jié)果璃目JMe1[JM?2.1N?3N?4!分子漏型號(hào)A15A13X13X分子筋大小，時(shí)1/1G1/ie1/條吸附塔內(nèi)徑，厘米3,813.8<3,83,8吸咐用高度，米2*252.252.252.25會(huì)子筋塌充重量，克2,0371,756.7■*b747.L空氣壓力⑴，公斤/匣米』'141141141193件空氣流景⑴，來“小時(shí)27-327.328.338.9吸附塔內(nèi)睡速度,通米/孫4.94.95.195.19空氣接觸時(shí)fifl,莎50504848吸附時(shí)IW,分110110頌94±i到達(dá)吸附J】公斤阪附制精制的空氣量叫，米叩公斤25.224.550.734.5V5睇效點(diǎn)時(shí)j二氟化碟囁附蚩，重量％1.31.63.32.1'水分吸附最重量％-0.20.30.2果（吸附時(shí)分400222280147到達(dá)平衡時(shí)｝二氧化稷吸附盤’重重％K82.44*02,7（水分吸附量何，重量％—0.30,50,3注，⑴系表壓；部）為挨算成21.rc,1大氣壓狀態(tài)下的數(shù)值；3,?水分吸附景段少的理由，是因?yàn)槿肟诳諝庵兴至勘緛砭筒欢嗟碾剩源酥挡⒉坏扔谒冗_(dá)臨界點(diǎn)P幾點(diǎn)^明，①在實(shí)驗(yàn)過程中高壓空氣的溫度范國為網(wǎng)~25。岳②空氣中所含二氧化碳量的實(shí)m^331ppmfl③入口高壓空氣的籬點(diǎn)是-44.5°CO④在高壓下，部分空氣也將為分亍IS所股附，吸附童的推測值是0.5（重做%）0(SM2x1()7)米a56.6婀=1.5HT?A(SM2x1()7)米a56.6婀=1.5HT?因此在經(jīng)過精制的空氣中所含的二氧化碳濃度為：—1,8ppm（2）出口高壓空氣中的水分濃度因高壓空氣的露點(diǎn)為-4L5P時(shí)相當(dāng)于含有水分量為0.081克/米匕故在被處理空氣中所含的總水分量為：56M米8x0.061克/米，=3.5克（3）被分子筋吸附的水分量是：1,747.1x0,002=3,5克（4）未被吸附的水分量應(yīng)等于（3）-（4）二3.5克-3*5克=0克也就是^出口空氣中的水分濃度是零。應(yīng)當(dāng)匏明的是實(shí)^森差及其他原因可能^實(shí)籟數(shù)據(jù)帶來一定出入，但由的算船果已足以SE明，分子筋對(duì)逋稱露點(diǎn)低于-73P的空氣確有干燥能力，茱用分子箭對(duì)高壓空氣中

的二氧化碳及水分進(jìn)行同時(shí)吸附的部分實(shí)^結(jié)果下面是美國林德公司對(duì)高壓阪附實(shí)腆桔果的歸祝（1）高壓吸附實(shí)是將室溫（20?2安C）和一百幾十個(gè)大氣壓的高壓空氣分別通入兩根〔注〕（一根的長度是4另一根8吸）由直徑為L5時(shí)的厚壁（doublmextraheavy）飆管構(gòu)成的吸附塔內(nèi)進(jìn)行的。實(shí)^?E明，吸附層的高度必硝在8叭以上口（2）隨著壓力的增高，分子筋對(duì)空氣中二氧化碳的吸附能力將段由靜態(tài)吸附等溫^圖琪測的為低。（3）花實(shí)^所用的分子筋中，對(duì)同時(shí)吸附二氧化碳與水分米13X型分予菖布鞍各種A〔洼1上述由兩種長度不同的吸附塔所得的實(shí)金由高壓吸附實(shí)取得的用于畿^高壓空氣赭果導(dǎo)出的結(jié)即吸附層的高度必源在8IKU上中二氧化碳與水分同時(shí)吸附塔的必要數(shù)據(jù)，看喪本節(jié)第（2淚），簡需進(jìn)一步窺明.來是不全面的，表3的數(shù)值僅作為算基礎(chǔ)。*3高壓空V中二氧化腰與水分S?時(shí)SI附時(shí)吸附塔的設(shè)計(jì)條件'）目1數(shù)值備注分子簸的型號(hào)I3X需選用赭晶性膠高均分子頡，如表2中牌6所示分子ta圜柱體的逋稱直徑，時(shí)1/16L59毫來吸附層的高度，來耳有以上實(shí)驗(yàn)精果是8吸以上入口空氣溫度，也常溫實(shí)蝴的溫度范圍為即~25氣表猊氣體速度，米/秒。?05以下空塔睡速f水分服附景，重量％S.0推瀏值乃剃達(dá)吸附^效點(diǎn)時(shí)＜CO,吸附僵.v3,0美國林徽公司保觸二點(diǎn)重量％“1空氣吸附JL目0.5推測值獸生溫度，氣150—320若再生氣體的露點(diǎn)低時(shí)，可蠢璀圖5將再生溫度降低每年補(bǔ)充量，重量為5SD通麹值注U本表是由實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)加以適當(dāng)修正制成的，系畿^條件的實(shí)例之一。2）若采用市傅的軾化鋁膠時(shí)，大的為L0重量％°3）這里當(dāng)然是考虛了如圖2所示的因再生次數(shù)境加而旋成能力下降的周瞿。型分子筋的吸附速度高，而且吸附容量大中（4）分子筋?［柱體的大小以必吵為最佳。（5）如表2所示，由Na-X的晶體與惰性粘結(jié)劑制成的混X型分子毓對(duì)二氧化碳?xì)怏w的吸附量最高。但在制做分子筋15柱體用的晶體粉末中，如果存在少^無定形沸石，將對(duì)捋X型圓柱體的吸附能力帶來不良影響。表213X型分孚篩的動(dòng)態(tài)性能審與薛態(tài)吸附容量的比我?項(xiàng)目N?1^2J4?4J4s6**分子筋型號(hào)13X13X13X13X13X13X分子筋is桂體的遒稱直徑W）1/8V81/01/161/161/1&拈精荊的比例（重童％）302020152020無定形拂石的比鈉（重量%）52.5'40208.5200Na-X晶體的比例（重fit%）17.54060咨56GSO在25筆、部。毫來汞柱條件下靜態(tài)平衡二氧化磔氣體的戲附董（重量%）13.715,015.013』15.017U達(dá)弟|?t附二氧化碟氣體的限附最，（重量％）1.72*02*13.32是3,3融效點(diǎn)時(shí)每1公斤分子冊(cè)精制的空氣量％TF1大氣壓）〔米3）34.236.837.03S.14奴350.7?,以上數(shù)據(jù)均系由8眠長XL5時(shí)直徑的分子崎瞬附塔，在空氣壓力為2?仰。磅/吵￡（表壓）和浙最約為1,000吸叮小時(shí)（網(wǎng)叩，1氣壓時(shí)的換算值）的條件下取得的#°!系表］中實(shí)驗(yàn)SI導(dǎo)為版3的數(shù)據(jù)'（6）采用13X型分子筋吸附二氧化碳?xì)怏w時(shí)，至吸附效點(diǎn)為止的二氧化碳吸附量至少有3.3%（重量）o（7）本實(shí)^所得數(shù)據(jù)，由于條件改變得不是太多，可能不全面。但作為二氧化碳與水分的同時(shí)吸附分離的實(shí)^目的而言，已足夠明。由本節(jié)第（2〉攻可知，在高壓吸附的情況下*前節(jié)所述的低壓吸附數(shù)措是不適用的口然而值得注意的是，如表Z所示，在實(shí)峻范圍內(nèi)，鮑分不同的13X型分子86的動(dòng)態(tài)吸附容量與其睜?wèi)B(tài)吸附容量之冏具有一定的相應(yīng)關(guān)系。3?吸附塔哉^條件

分子I?的壽命是比段長久和穩(wěn)定的，其動(dòng)態(tài)吸附容量，即使在再生次數(shù)超過2000次時(shí)也還能保持初期吸附容量的也％左右々圖2表示動(dòng)態(tài)水分于燥器中再生次數(shù)與吸附容量下降的關(guān)系心同時(shí)吸附高壓空氣中二氧化碳與水分的吸附塔段tt（一例）1）計(jì)贏基礎(chǔ)表4計(jì)算

由于美國林德公司實(shí)^時(shí)采用的再生氣體，是通過7,500可動(dòng)型申級(jí)式蒸發(fā)裝置（Cascade）而得到的低露點(diǎn)氮?dú)?故本文在這里也采用了由空氣分離裝置取得的于燥氮?dú)猓M(jìn)行了再生式分子筋吸附塔〔注〕的簡單^算。表4為其算基礎(chǔ)"〔注〕制造吸附塔的耐壓筒的大小，一般由的算系吉果是可以適當(dāng)確定的*作者在這里是根據(jù)處理如表4中所假定的空氣流量，將分子筋填充到硅膠干基礎(chǔ)區(qū)分目數(shù)值'備注I吸附塔內(nèi)徑外徑壁厚高度厘米fftfif401為普蠢市售第制耐壓筒的一種，常用壓力44!為涉。公斤/H米*耐壓就臉壓力為整02|公斤/厘米常350I分子箭型號(hào)！通稱直徑m當(dāng)景直徑I嘉米塌充層空^率［埃充量；公斤填充層高度|米13X1/162.290.3013003,2'形狀為圜柱體*形狀系數(shù)=隊(duì)珊4.通掰虞徑為L醐耄米，相當(dāng)于球體祝的直徑。用1倡時(shí)時(shí)為。?31金:空氣壓力；空氣溫度!:空氣沆量1空氣^量速度■公斤/厘米2°C米叩小時(shí)公斤/小時(shí)咪￡1厘米/秒秒20021A2xlOJ1.31xlQ<2,27141j表壓j假定7O*F1系7（TF及1大氣壓下的瞳以空塔為基準(zhǔn)!空塔脈氟入的高壓空氣與分子毓吸附是的接觸時(shí)空氣接融時(shí)冏N入口高壓空氣中冰分濃度C%波度公斤水/公斤干燥空氣PPmlt4xlO^35。即陽叩,2⑩公斤/厘米￡下高壓空氣中的儲(chǔ)知水蒸氣量（參照?qǐng)D3）,相當(dāng)于圖d中薄點(diǎn)為-3L3W物，容積比V永分吸障量二氧化璞吸附量重量％tf5.03?G未鶯職空氣的推淵強(qiáng)附量0.5（重最%）”M宓度f...分于毓室氣氯氣.克俺升ff公斤/米，部1.17,81*20LU劉叩（21J°C）下的值粘度空氣M氣泊ff2.16x10-^L76xg在21*1^,200^斤/厘來』下的值ffiZlJDCJ±^壓下的值j1111此熱i11U氮?dú)?分子頡軟水1仟卡/公時(shí)G〃?0.250,?l0,121.0"l系由案溫到15（TC之冏的平均比熱11E|水的蒸發(fā)潛熱仟卡/公斤538.9“0K時(shí)的數(shù)值\.K03()0LOOO3,500\.K03()0LOOO3,5002,00010再生次數(shù)(9)TOC\o"1-5"\h\z100c—Ip葉——90——:t；y_「Ii70—一_，：一二_…一」一&0一?；..I50■■—■4。—.■??',?.■--

其^量為：(0.7x103)-273-——?X—^―k'273*1十21.122.4=1.28公斤C03/小時(shí)(10)其中二氧化碳的分子量為44。由表4中V項(xiàng)算得吸附此二氧化碳量所需的分子筋量如下：(M§)c6=4^F=42*7公斤/小時(shí)(11)即單位時(shí)^內(nèi)吸附二氧化碳所必需的分子筋量為類,7公斤。圖3高壓空荒的恤和濕度圖3高壓空荒的恤和濕度注I國中的虛^?代表20%下，水蒸氣壓不隨空氣壓改變時(shí)的數(shù)據(jù)；虛懿b代表2^cMPoynting式時(shí)的數(shù)據(jù)。圖2再生次敷與眼耕窖最下峰的關(guān)系

曲線(動(dòng)戀敷據(jù))’單位時(shí)間內(nèi)些附處理空氣■中所含的二氧化碳和水分時(shí)所需的分字篩■(1)吸附水分所需的分子筋量由圖3匚"可知傕2L1P及200公斤/厘杞的高壓空氣中所含的飽和水蒸氣量為：H=l』xlOT〔公斤水/公斤干燥空,氣〕(5)由圖4⑸查得，此濃度相當(dāng)于露點(diǎn)溫度ft-34(3QCo假定空氣的密度為L2公斤/米3時(shí)「在2MOCT2x10s米V小時(shí)的空氣^量為［(2x10s)xL20=2.4x1伊公斤/小時(shí)(6)在此空氣流量中所含的水分量，由式(5)及式(6)得：(IMxICT*)x⑵4Q0?)=0.336公斤水/小時(shí)(7)吸附此水分量所必需的分子筋量，由表4中丫項(xiàng)得：(Ms)點(diǎn)籍=7公斤/小時(shí)(8)即單位時(shí)冏內(nèi)吸附水分所必需的分子筋量為6.7公斤°(2)吸附二氧化碳所需的分子筋量由表&中N項(xiàng)算得，在21.VCT2X103米7小時(shí)中所含的二氧化碳量為：(2x103)x(350xI0f)=0.7米KOJ小時(shí)

(3)單位時(shí)IW內(nèi)同時(shí)吸附二氧化碳和水分所需的分子筋量單位時(shí)^內(nèi)同時(shí)吸附被處理空氣中的C02與H￡O所需的分子頡量為式(8)與式(11)的圖4露點(diǎn)與水分舍■的關(guān)系**圖&中的永分含量是采取與70^（21.rC）,l大氣壓下的干燥空氣重量之比的表示方式，單位是PP%使用時(shí)需注意，①若以容積比的PPm表示水分含量時(shí)，必需將由圖求得的重量PPm乘以呵狷=1.句h?若以有分率^對(duì)涅度我示時(shí)，必需首先確定空氣的露點(diǎn)，其次由圖術(shù)得相當(dāng)于赧嘉點(diǎn)下的水分含盤，然后以7/F下的飽和水分量除之，即得百分率^對(duì)濕度，若以公斤水/公斤干爆空』的單位親表示^對(duì)濕縻時(shí)，只需以10e除圖中的重最ppm即若以水蒸氣壓毫米汞柱為單位親我示水分合般時(shí)，需將圖中的璧量ppm乘以L整2X]0叫站薦以克/升表示水分合董時(shí)，需將圖中的宅量ppm乘以1.2004xiQ-30國本圖也適于用親確定空氣以外的氣怵的水分含量.力準(zhǔn)是首先由圖求礙在胰氣體露點(diǎn)下的空氣水分含量，然后乘以1.2004x103即可.其次，若再除以由克/升表示的鼓氣體密度時(shí)，即可變成由公斤水/公斤干燥空氣為單位的水分含量O｝加值〔注九AR=6.7十42,7—49.4公斤/小時(shí)（12）【注〕由于吸附熱而引起的吸附層與空氣的溫度:昇是微弱的，當(dāng)入口空氣露點(diǎn)超過偵F-9偃氣）以上而吸附劑為硅膠時(shí)，JB度上昇可由下列實(shí)^式匚皿求得：溫度上昇（°F）F（TFx每空氣的吸附水分量

~~力3）以驟附塔進(jìn)行空氣處理的時(shí)間將分于咐充到表4I項(xiàng)的吸附塔（琪充量為300公斤）后，其空氣處理所需的時(shí)^由式（12）可得：。=卯C=6小時(shí)（13）49.4也就是大的需要再生6小時(shí)◎?qū)嶋H上為了速編運(yùn)吸附塔往往采取切換使用的方式。例如，在以從空氣分離裝置得到的干燥氮?dú)膺M(jìn)行再生時(shí)，就采用了3臺(tái)吸附塔，其運(yùn)^概況如表5所示令索53含變簪武吸附墻的遠(yuǎn)轉(zhuǎn)罹況運(yùn)II法時(shí)^（小時(shí)）運(yùn)使用時(shí)冏6再生加熱時(shí)冏冷卻時(shí)^66注，如果采用其他的再生方式（例如將蛇管插入吸附塔內(nèi)進(jìn)行再生等）時(shí)，自糅，吸附塔的大小、含數(shù)及運(yùn)裁條件等均需作相應(yīng)改變°4）再生溫度，孺量及制氣用■（1）再生溫度在使用露點(diǎn)^低的干燥氮為再生氣體時(shí)）其脫附或吹洗吸附在分子箭上的水分和二氧化碳的溫度，以【50/為宜邙％圖5表示跟再生后的殘余水分有關(guān)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)機(jī)（2）再生熱量每臺(tái)吸附塔由21.1flC（70°F）加熱到15QP（300DF）所必需的再生熱量，可近似地由下式求得：■再生熱量=（吸附塔本身的顯熱）+（分子筋的顯熱）+（水和二氧化碳的顯熱）〔^一〕+（水和二氧化碳的脫附熱）一〕+（吸附塔與管件等的熱損失）二〕。這里是假定吸附塔本身被保溫的情況中一]在吹洗水和二氧化碳時(shí)，由于二氧化硬

圖5.分手的的理余水務(wù)與再生it度及再生孔體?點(diǎn)的關(guān)系曲線(勘戀敝據(jù))比水分容易清洗匚吒所以為了筒化熱量算，可以杷二氧化碟看成是水分°其次，這里是毆想脫附溫度接近100-C,杵幔定臆附熱尊于W盛時(shí)的羔發(fā)漕熱來進(jìn)行^算的『'二〕僵定熱損失相當(dāng)于再生熱量的40%(翅^)0Qn=2（（1.10+0.81-E-0,19）xlO1}十（L29X1儼）七（2.3xl儼）M7,8xl儼仔卡（19）圖&裘附落妁溫咬上鼻（18）（18）式(14)如果以文末的符號(hào)表示并將表4的各種教值代入^算時(shí)，可表示成下式，CC^(tr-tQ]+CCwW<Aw+Ac)(tbl虹)]+[隊(duì)^(冬伊+AQ]+Q【(15)QhE.12x{^/4(U2-402)350}x7.8x(150-2M)xKj~a]+￡0,31x300^(150^21.1)]+C1.0x300x(0,05+0,03)x(100^21.1)]+[538,9x300x(0,05+0.03)1+0.40(16)Q=(L1Dx1O，)+(O.81x3，〉+(Q.19x1OJ)十(M29m104)+0t4Q(I?)Q=5，xl了仟卡，(h=2.3W仔卡再生用氮?dú)饬口娑ㄎ剿臏囟壬蠒N趨勢大體如圖為刖再生一次必需^于氮?dú)獾臒崃康牡扔谠偕鸁崃康膬杀叮偕獨(dú)鈶?yīng)得的熱量Qn可由下式算得：根據(jù)式(19)和圖7的條件求取再生氮?dú)饬繒r(shí)；0.25Mn(250'-50*)(20)但如果拿麻氮?dú)獾臒崃W(xué)^圖求取時(shí)，將輿準(zhǔn)確°二Mnh1.55k10才公斤=1.34x10*米*(21,PC,1大氣壓)(21)假畿按腰表5的運(yùn)斡條件進(jìn)行再生時(shí)，每小時(shí)所需的氮?dú)饬繛椋篗=L34x仃=223米"小時(shí)(2LFC*61大氣壓)(22)5)分子篩攜充晨的壓力降(1)高壓空氣的壓力降在200公斤/厘米用左右的高壓空氣流過分子^坂充層時(shí)產(chǎn)生的壓力降3F氣可根據(jù)文獻(xiàn)E的M.Leva式青|-算。Leva提出的關(guān)于氣體或液體流過圈定床

時(shí)的壓力降式如下：*皿冊(cè)2網(wǎng)下面是各種流動(dòng)狀態(tài)下的^算式：層流狀態(tài)時(shí)：業(yè)=一器器茅一（Re<10）（24）湍流狀態(tài)時(shí)：蚪駕餐端群（Re>100）（25）過渡狀態(tài)時(shí)：展=號(hào)誓罪："_（10<Re<100）（26）tf■.尊時(shí)，皆先根據(jù)表4的H■算基礎(chǔ)求取雷能準(zhǔn)數(shù)&：np_DPG_（7.52x10^）x（1.09）R~~戶=565>100（27）山^算結(jié)果得知，吸附塔內(nèi)是處在湍流狀態(tài)。又假哉分子毓HI柱體為光滑的粒子，并將各種數(shù)值代入式（25）時(shí)：￡=L91x1儼--^萬，廠=L90玖籍m小時(shí)咪'秒?哪心.16X1、泊=偵次"相L=3.2米=10?5吸8=0.301Dp=7.52x10-'b^-4.87⑹29x10-*"?=0.8340.198（V與A值可由D^-4.87⑹29x10-*"?=0.8340.198（V與A值可由Dn與Dp值算得）心_3,50(h09)m(L45xNf)m(10.5)("0.301)_“僉磅1公斤ME-〒52x10T)m(32.17)(14.6)(0.8訶氣頑礦呷畫稈''（29（29）（32）流動(dòng)是湍流（2>再生氮的壓力降再生氮流過分子筋填充層時(shí)產(chǎn)生的壓力降，可由Carman求取中對(duì)單獨(dú)的氣體或液體流過（單相流動(dòng)）球體、碎塊、鞍形物或環(huán)形物的坂充層的精況，Carman將Kozeny式改變成式（29）：AP=Lz￡（適用于琨=炒籍=1（TJ］儼的6（1-8）^范圍）式（29）中的f值在層流范圍（對(duì)球體、碎塊等實(shí)心粒子而言，Re<2,0；對(duì)拉西環(huán)等空心粒子而言*Re<0.25）可由下式表示（精度為土3%）:f=（30）Ke當(dāng)Re大到湍流范圍時(shí)，f值可畝下式表示（精度為土35%）：對(duì)實(shí)心粒子f=—^+費(fèi)「（31）再生用氮一般可加熱到250P,不過由于在管路運(yùn)行過程中溫度有所下降，故在到達(dá)吸附塔入口時(shí)大系J為2O0P,至出口處將降為15。筆左右（參見圖7）“此處，在以式（29）算壓力降時(shí)，氮?dú)獾钠骄鶞囟热?75°CO由表4的^算基礎(chǔ)：u^O-75米/秒米險(xiǎn)=0.76公斤/米'（17501大氣壓〉N=2Mxl（）T泊（175X,1大氣壓）式（29）中的Re值可由下式^算：r佇一。七834xQ15，x75x（CL716x1（）T）e（f-0?301）x（2,4xIO-*）=7.07〉2.0由此肽值的th算菇果表明，狀態(tài)。再由式（31）求取f值：f=7.07+節(jié)而汗7=L。〈33）最后將上列各值代入式（29）后，即得再=1.5x=1.5x1（）4公斤/米z=1.5公斤/厘米'（34）L一填充層的離度，吧或來；臨一藤附塔的高度，厘米；上一水的蒸發(fā)禳熱（1CODC時(shí)的值），軒卡/公斤；M一單位時(shí)冏內(nèi)的再生輒氣量，公斤/小時(shí)iMl再生氮?dú)庥铮灰惶幚韱挝粫r(shí)^的空氣盤所必需的分子薛景，公斤/小時(shí)；（MQ日心一單位時(shí)^內(nèi)吸附空氣中的水分所必需的分子齦盅公斤/小時(shí)；（MQcog—單位時(shí)內(nèi)吸附空氣中的二氧化就所必需的分子鬻置，公斤/小時(shí)；n-流動(dòng)系敷的狀態(tài)；AP—壓力降，磅或公斤/米號(hào)。一我附塔1次的再生熱置，仟卡;功一再生系統(tǒng)的總熱掘失，仟卡；心_6*1.0x3.2X（0,75）軟0.76x（1-0.301）78x0.834x7dJ159x15頃）（0*301）'以上^算了和分子箭吸附塔哉^有關(guān)的基本數(shù)據(jù)，應(yīng)當(dāng)指出的是，在具體實(shí)際應(yīng)用時(shí)，上列各數(shù)值偷需乘以適當(dāng)?shù)陌踩禂?shù)公根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道及作者推斷*采用分子筋吸附裝置，其云備投資費(fèi)及運(yùn)H費(fèi)比一般空氣分離作業(yè)用的苛性鈉吸附塔（CJ吸收塔）或氧化鋁膠（或硅膠）干燥裝置便宜20%左右。采用低溫吸附法，還可使吸附容量進(jìn)一步增加“但此類工作還應(yīng)作更多的研究e最近Karwatcic介藉，德國Eismachinen公司發(fā)表了在中壓式空氣分離裝置中除去二氧化碳時(shí)采用硅膠進(jìn)行低溫吸附法的運(yùn)^報(bào)告#由報(bào)告得知，硅膠的吸附性能不及分子筋，石油與天然氣化工1989VollSNo4分子篩吸附劑在氣體和液體干燥方面的應(yīng)用陶彩媲李正西（南京煉油廠情報(bào)室）合成分子篩作為吸附劑應(yīng)用，使吸附分離工藝有了很大的進(jìn)展#雖然近年來陸續(xù)出現(xiàn)一些其它選擇性吸附劑，如有機(jī)樹脂.碳分子篩及嵌層粘土等，但分子篩仍居于主要地位，在不遠(yuǎn)的未來仍將如此.本文主要介紹分子篩吸附劑在氣體和液體干燥方面的應(yīng)用奪一、氣體的干燥分子篩對(duì)水具有特別高的親和力，吸水的性能很強(qiáng)O因此，被廣泛應(yīng)用于氣體的干燥，是一種比較理想的干燥劑。同時(shí)，分子篩性質(zhì)穩(wěn)定，不怕熱，不畏水，不受各種溶劑的侵蝕，經(jīng)多次再生，仍能保持較好的吸附性能，可以長期使用，下面例舉一些分子篩用于氣體干燥方面的實(shí)例，在制取純氧和純氮的空氣分離過程中，必須除去原料空氣中水分和二氧化碳，才能保持設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。過去常用燒堿溶液除去二氧化碳，以硅膠吸附水。但這一方法缺點(diǎn)很多，不能保證操作正常場采用分子篩作干燥劑則可以同時(shí)吸附脫除空氣中水分、二氧化碳和乙快，而且效果很好。這樣就簡化了流程，少用了設(shè)備，捎除了腐蝕，保證了安全運(yùn)轉(zhuǎn)。目前國內(nèi)有關(guān)工廠都已采用分子篩干燥氣體的技術(shù)，世界范圍內(nèi)用分子篩進(jìn)行空氣干燥的裝置超過《。套舊襦有氣體和永久性緝體的千燥稀有氣體和永久性氣體都是工業(yè)中常用的重要原料中這些氣體在工業(yè)中作某些特殊應(yīng)用時(shí)，常需加以深度干燥°而分子篩正是這些氣體深度干燥的優(yōu)良吸!附劑，其性能遠(yuǎn)勝于其它吸附劑*在電子工業(yè)和核反應(yīng)堆中，常需用超純氫和覦作為還原氣和冷卻氣。為了取得這些高純氣體*也多應(yīng)用分干篩吸附于燥。例如*用5A型分了,篩脫除電鋼氫中微量水時(shí)，在液氮溫度T,可將氫中水含量降低到0.05ppm以下。在常溫下吸附干燥電解氫，也可以使氫中殘余水份降低到（M—0,25ppm@分子篩也是氨分離工業(yè)中的重要干燥劑。例如，某氮?dú)夤S最初采用乙二醇冷凍脫水*由于水分脫除不夠完全，經(jīng)常發(fā)生管道堵塞.后改用4A分子篩作干燥劑，完全解決了管道堵塞問題o石油裂解氣和天然氣的千燥石油氣含有大量母類，尤其是烯煌，在干燥過程中吸附于一般吸附劑的微孔內(nèi)，聚合和裂解成焦質(zhì)，阻塞孔道，因而降低吸附性能，縮短使用壽命#而分子篩用于石油氣的干燥則沒有這些缺點(diǎn).因?yàn)榉钟韬Y孔徑小而且均勻，可選用小孔徑分子篩，如3A分子篩，可以只吸附水分，而不吸附大分子炷類。（1）石油裂解凱的干燥石油裂解氣深冷分離制取聚合級(jí)乙烯、丙烯的工業(yè)迅速發(fā)展*深冷分離的原料氣必須涕度干燥，否則水或水化炷類在低溫下凍結(jié)，引起設(shè)備堵塞。一般選用3A或4A分子篩作干燥劑.使用3A分子篩時(shí)，由于它只吸附水不吸附較大的您類分子，可以避免烯蜂等在分子篩內(nèi)部結(jié)焦。使用4A分子篩雖然會(huì)吸附少量炷類分子，但在再生時(shí)使再生氣的進(jìn)氣方向與原料氣的進(jìn)氣方向相同，脫附的水分將床層中烯谿置換脫附，這樣可以補(bǔ)償4A分子篩的上述缺點(diǎn)*用8A分子篩干艘石沮裂解氣的操作條件和結(jié)果如下'1Ai.1■B進(jìn)料線速Ccm/s)1.29婦65接觸時(shí)間(S)15542原料氣含水量(ppm)400—7004Q0T0Q千燥后氣體含水蠹(ppm)<5<5吸附容量(％)10.59.8目前，生產(chǎn)烯炷用分子篩脫女的裝置，國際上已超過55套，分子篩也被用于成品即乙烯、丙烯、乙煥的干燥，新建一套一定規(guī)模的乙烯裝置，要用150噸分子篩守(2)天然氣的干燥天然氣中含有水分，在溫度降低時(shí)凍結(jié)而堵塞管道，同時(shí)水分能與天然氣中的硫化氫和二氧化碳一起作用#對(duì)管道造成嚴(yán)重將蝕號(hào)因此，使用天然氣前必須加以干燥尊而分子篩又是干燥天然氣的優(yōu)良干燥劑.代表性的分子篩干燥流程圖如下;天然氣干燥流程圖天然氣干燥流程圖48481078.73—9806.6510—400.18氣體中攜帶的固體和液體經(jīng)物理分離后，直接進(jìn)入裝有吸附劑的塔A，當(dāng)分子篩接近飽和肘，原料切換到塔B,而塔A用加熱氣體再生。干燥氣體與原料是逆流而行，使干燥效果更佳口濕熱的再生氣通過冷卻器使水冷凝*從系統(tǒng)中排除出去，再生氣既可以與潮濕的入口氣體混合在一起進(jìn)入吸附塔(閉式循環(huán)操作),也可以返回到低壓系統(tǒng)(開式循環(huán)操作)#一旦再生完畢，塔必須用冷氣流進(jìn)行冷卻『用分子篩干燥天然氣的操作條件和結(jié)果如下，天然氣中水分含量(kg/10sm3)壓力，千帕溫度，(S干燥氣含水量(ppm)吸附循環(huán)時(shí)間(h)再生氣（干燥天然氣）溫度At）280分子篩不僅可以脫去天然氣中的水，還可以脫二氧化碳和疏，其操作費(fèi)用與乙醇胺過程相比可節(jié)省一半.二、液體的干燥分『篩還可以用于干燥有機(jī)溶劑、油類和其他液體產(chǎn)品如芳炷類、環(huán)烷炷類、烯蛭類*醇類、醒類'酰胺類、胺類以及各類烷基鹵化物等，其中有些物質(zhì)是不能用其他干燥劑來干燥的。1.異丙醉的脫水將含12.1%（重）水分的異丙醇通過裝有1175克3A型分子篩的傳統(tǒng)吸附柱中在室溫、常壓*線速度為5.km/miL吸附柱長度與傳質(zhì)段的比率約為捎：1的操作條件下，能使異丙醇的含水量降低到0.1%（重）.己尊脫水將乙醇通過4A分子篩吸附柱占當(dāng)分子篩床層高度約1?5來、線速約為3cm/rni取分子篩粒度為14—30目時(shí)*乙醇中水含量可以從。*5%降到lQppm以下^水的穿透吸附容量可達(dá)8.9%（重）,.噴氣燃翻的千燥用4A分子般干燥噴氣燃料時(shí)，可以只除去其中水分而不吸附燃料組分。水含量可以從干燥前的0.01%降到lOppm以下中對(duì)水的穿透吸附容量約為15%（重）芮烯液相干燥為了適應(yīng)某些工藝流程，需要將丙烯在加壓下液相干燥，使用4A分子篩于常溫、10一12大氣壓、線速為3—30ni/h條件下丙烯原料中水分含量可由400—ZOOpprn,經(jīng)吸附干燥后陣低到5ppm以下，水的吸附容量為13—15%；變壓器油的子燥分子?jì)鹂捎糜谧儔浩饔偷纳疃雀稍?以提高產(chǎn)品質(zhì)量.例如，使用粒度為0.16毫米的&A分子篩在65饑線速為1枷m/min等條件下，吸附脫水*可將變壓器油中水分從40ppm降低到4ppm,而變壓器油中的抗氧化劑不會(huì)被分子篩所吸附.務(wù)M卷第3期石油與天蔥氣化工分子篩吸附脫除液烷中的水桑田（大港油田設(shè)計(jì)院）提要可分于弗吸附瓦演姓術(shù)的設(shè)計(jì)參數(shù)作了檬討/音出了利用這一工藝就術(shù)的優(yōu)點(diǎn)與氣和吸水的不同點(diǎn)*主題詞分子薛吸畔洛液態(tài)蛭“分于弗脫水嘰附分爵前言分子篩用在天然氣吸附脫水上，已很廣泛，卓有成效，至于用之脫液煌中的溶解水，國內(nèi)設(shè)計(jì)的輕烷回收裝置尚未見應(yīng)用.大慶油田引進(jìn)林德公司的輕矮回收裝置使用了這一工藝技術(shù)，在三相分離器內(nèi)分出的重質(zhì)液爛經(jīng)分子篩液相吸附脫水后，可將水脫到Ippm進(jìn)入脫甲烷塔不致凍結(jié),從而提高乙烷收率，并且由于重質(zhì)烷進(jìn)入脫甲烷塔下部，提高了塔底產(chǎn)品的泡點(diǎn)溫度，這對(duì)于利用脫甲烷塔側(cè)線抽出慎份的冷量，很有好處，據(jù)稱,這種工藝技術(shù)是林德公司的專利,不易掌握.果真是那么復(fù)雜奧妙嗎？筆者在此作一探討，拋磚引玉,請(qǐng)專家指正，1相關(guān)的數(shù)學(xué)摸型和有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)的確定用固體吸附劑吸附液體中的某一溶質(zhì),其吸附容量、吸附空速、脫附空速、吸附周期、吸附溫度、壓力、脫附溫度、壓力可以通過實(shí)驗(yàn)求得.例如吸附分離苗水中的某些有害物質(zhì)，前人已經(jīng)做了大量工作'發(fā)表過不少著名的數(shù)學(xué)模型，如Boart-Adams,Weber,Hatchins等人提出的數(shù)學(xué)模型，這可參看有關(guān)文獻(xiàn).分子篩吸附脫液煌中的溶解水,也可以運(yùn)用這些數(shù)學(xué)模型作實(shí)驗(yàn)來確定有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)，原理是相通的。國標(biāo)GB8770-88,規(guī)定了測定分子儲(chǔ)吸附煮氣中水份的動(dòng)態(tài)吸附容量的儀器、規(guī)格和方法,吸附管的直徑是6.5mm的U形玻璃管#通入氮?dú)獾牧髀适?00±5mL/rnin（常壓空管線速度是1507m/電與通常用的雷督克斯半徑驗(yàn)公式計(jì)算結(jié)果相比；6（1）式中：G允許氣體重量流速tkg/m2-sC——常數(shù)，氣體自上向下流動(dòng)，。值在0.25-0.32之間，自下向上流動(dòng)C取。?167ft一分子篩的堆重度,kg/m，R——?dú)怏w在操作條件下的重度,kg/m3叫一分子篩的平均直徑m設(shè)分子師堆重度是650kg/m七按之計(jì)算所得的允許空塔線速是0.2968m/sQ與0-1507mA相比，相差約50%,實(shí)際設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)比式（1）算出的小⑴,筆者認(rèn)為根據(jù)GB8770-88規(guī)定的方法原理，來測定液相脫水的動(dòng)態(tài)吸附容量,也是可以的，由之，一個(gè)重要的參數(shù)就可確定了，吸附空速問題分析式谷）,氣體與液體的差別僅在R項(xiàng)上■如果將P,改為臼（液相重度），用式（1）計(jì)算空速，從流體力學(xué)的觀點(diǎn)看，也是可以的，例如設(shè)==600kg/奇,分子篩平均直徑■0皿m,液體自下向上流動(dòng),C取0?167,算出的液相空速是0.0269mA,這與文獻(xiàn)〔2〕介紹的液相空速在「脫軟4~0.。25m/s相比，偏在上限，由之可見，適宜的吸附空速也可以確定。吸附周期由于液谿中溶解水量不大,吸附器的設(shè)備尺寸小，如果采用短的操作周期，再生加熱次數(shù)勢必較多，能量消耗與設(shè)備投資費(fèi)用相比，能耗的費(fèi)用多&為了節(jié)能、減少再生加熱次數(shù)以延長分子篩的壽命*同時(shí)也為了適應(yīng)三相分離器操作*在游離水進(jìn)入吸附器后仍能保證干燥后的含水量，一般都采用較長的操作周期。大慶油田引進(jìn)林德公詞的裝置操作周期是7天，即7天才再生一次■所以在設(shè)計(jì)中可根據(jù)液燒量多少，三相分離器操作的把握性等因素適當(dāng)?shù)卮_定操作周虬再生加熱前的降壓置換吸附結(jié)束之后，要將吸附時(shí)的壓力降到再生的壓力，利于再生。將吸附器內(nèi)的液依排出到一個(gè)貯罐里,可以用未經(jīng)加熱的干天然氣通入吸附器*將渣體吹出，然后用泵打入液體原料罐，進(jìn)行下一循環(huán)m再生加熱再生氣用干天然氣,經(jīng)加熱爐或熱載體加熱到22。?25(TC,待干燥器出口溫度到200C左右并恒溫2小時(shí)后，可認(rèn)為再生完畢,熱氣體自上而下流經(jīng)千燥器，這與氣體吸附脫水再生氣的流向不同，再生氣空速空速的計(jì)算也可以參用式CD.空速過低是不合適的，它延長了脫附時(shí)間，影響脫附效果和裝置處理能力?因?yàn)樵偕鷼饬飨蚴亲陨隙铝鹘?jīng)床層*不致于攪動(dòng)床層而磨損分子篩，如果象確定動(dòng)態(tài)吸附容量那樣通過實(shí)驗(yàn)裝置取得較佳的空速數(shù)據(jù)是再好不過的.冷吹降溫再生加熱完了之后,要冷吹降溫，這和氣體吸附脫水相同口但是要注意如果液炷中攜帶有游離水，吸附熱的影響不可忽視，往往使床層溫度升高較多，這會(huì)影響整個(gè)操作，所以一方面要平穩(wěn)三,相分離器操作，另一方面要求冷吹降溫要徹底，必須恢復(fù)到原規(guī)定溫度'在氣體吸附脫水中，冷吹氣的流向往往設(shè)計(jì)成與再生加熱氣的流向相同，在要求脫水后介質(zhì)露點(diǎn)溫度或者冷吹氣的含水量不夠低時(shí)，那么冷氣的流向應(yīng)自下而上，與再生加熱氣相反而與吸附時(shí)液體流向相同，這樣可以抵消冷吹氣含有的水的影響而得到預(yù)期的脫水效果°加熱最計(jì)算再生加熱量的算法與氣體吸附脫水相同，只是要計(jì)入殘留在床層內(nèi)的未排盡的液炷的加熱和蒸發(fā)的熱量。2文獻(xiàn)介紹的數(shù)據(jù)和實(shí)例2.1女獻(xiàn)介紹的數(shù)據(jù)有關(guān)分子篩吸附脫液烷水的設(shè)計(jì)參數(shù),文獻(xiàn)介紹得不多，現(xiàn)將所掌握的資料作一介紹，文獻(xiàn)〔2〕介紹吸附液相空速可取0.0152?O.Q254m/sa高徑比為2?3甚至為L在計(jì)算脫除水量時(shí)可考慮將液烷中溶解水全部脫去后計(jì)算?活性氧化鋁也可以用來脫水，但它的動(dòng)態(tài)吸附容量只有4?5%左右,不如分子篩可以大達(dá)8%左右，而且分子篩對(duì)吸附溫度變化相對(duì)地比較穩(wěn)定，不那么敏感，顯示出它的優(yōu)越性，用3A或4A分子篩都可以,13X分子篩可以處理含疏的液烷，文獻(xiàn)〔3〕介紹了異丙醇用3A分子篩將含水量從J2.1%(重)脫到0.1%(重、乙醇用4A分子篩，含水量可以從5%降到10ppm以下，水的穿透吸的容量可達(dá)8.9%(w)：噴氣燃料用4A分子篩，水含量可以從吸附前的0.01%降到Nppm以下，水的穿透吸附容量約為15%&丙烯用4A分子篩于常溫.10-12大氣壓、線速為3?30m/n下，可將液相中的含水量從400?700ppm脫到5ppm以下，水的吸附容量為13-15%；變壓器油用4A分子篩在65C線速為IBcm/min條件下，可將水含量從40ppm脫到4pptna2*2實(shí)例文獻(xiàn)C^P172,P482介紹液態(tài)丙烯吸附脫水的數(shù)據(jù)，吸附劑用的是活性三氧化二鋁§上面已經(jīng)說過，用分子篩也可以，但三氧化二鋁價(jià)格便宜也設(shè)計(jì)條件液態(tài)丙烯組成十er93.2%(k),c3￡7%0,IX.處理量2390。kg/奴吸附器吸附壓力2010kPa,丙烯進(jìn)口溫度53'Ce濕含量入口100ppm(?zj)出口2ppm中兩臺(tái)輪換操作，每臺(tái)裝816。kg活性三氧化二鋁’裝