第七章 气态污染物控制技术基础
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第七章 气态污染物控制技术基础
气体吸附
吸附剂 吸附机理 吸附工艺与设备计算
第三节 气体吸附 吸附
利用多孔性固体物质具有选择性吸附废气中的一种或多种有害组分的特点实现净化废气的一种方法
吸附质-被吸附物质 吸附剂-附着吸附质的物质
优点效率高可回收有用组分设备简单易实现自动化控制
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
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 具体应用 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( gt98 )的氢气实现废物资源化
吸附机理
物理吸附和化学吸附
物理吸附 化学吸附1 吸附力-范德华力2 不发生化学反应3 过程快瞬间达到平衡4 放热反应5 吸附可逆
1 吸附力-化学键力2 发生化学反应3 过程慢4 升高温度有助于提高速率5 吸附不可逆
物理吸附和化学吸附bull 同一污染物可能在较低温度下发生物理吸附bull 若温度升高到吸附剂具备足够高的活化能时发生
化学吸附
吸附剂 吸附剂需具备的特性
内表面积大 具有选择性吸附作用 高机械强度化学和热稳定性 吸附容量大 来源广造价低 良好的再生性能
2 工业常用吸附剂 活性炭疏水性常用于空气中有机溶剂催化脱 除
尾气中 SO2 NOX 等恶臭物质的净化优点性能稳定抗腐蚀 缺点可燃性使用温度不超过 200
活性氧化铝用于气体干燥石油气脱硫含氟废气净化(对水有强吸附能力)
硅胶亲水性吸附水份量可达自身质量的 50 而难于吸附非极性物质常用于处理含湿量较高的气体干燥烃类物质回收等
沸石分子筛是一种人工合成沸石为微孔型具有立方晶体的硅酸盐
常用吸附剂特性吸附剂类型 活性炭 活性氧化
铝 硅胶沸石分子筛
4A 5A 13x
堆积密度 kgm-3
200 ~ 600
750 ~ 1000
800 800 800 800
热容 kJ(kgmiddotK)-1
0836 ~1254
0836 ~1045
092 0794 0794 mdashmdash
操作温度上限 K
423 773 673 873 873 873
平均孔径 Aring 15 ~ 25 18 ~ 48 22 4 5 13
再生温度 K
373 ~ 413
473 ~ 523
393 ~423
473 ~ 573
473 ~ 573
473 ~ 573
比表面积 g-1
600 ~ 1600
210 ~ 360
600 mdashmdash mdashmdash mdashmdash
气体吸附的影响因素 操作条件
温度气相压力气流速度 吸附剂性质
比表面积(孔隙率孔径粒度等)
m
0322410
fV
WNA
f
--比表面积比表面积mm22gg
ff--单位体积气体铺成单分子层的面积单位体积气体铺成单分子层的面积mm22mLmL
NN00--阿佛加德罗常数阿佛加德罗常数
AA--吸附质分子横截面积吸附质分子横截面积mm22
VVmm--吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积mLmL
WW--吸附剂的重量吸附剂的重量gg
m
0322410
fV
WNA
f
--比表面积比表面积mm22gg
ff--单位体积气体铺成单分子层的面积单位体积气体铺成单分子层的面积mm22mLmL
NN00--阿佛加德罗常数阿佛加德罗常数
AA--吸附质分子横截面积吸附质分子横截面积mm22
VVmm--吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积mLmL
WW--吸附剂的重量吸附剂的重量gg
--比表面积比表面积mm22ggff--单位体积气体铺成单分子层的面积单位体积气体铺成单分子层的面积mm22mLmL
NN00--阿佛加德罗常数阿佛加德罗常数
AA--吸附质分子横截面积吸附质分子横截面积mm22
VVmm--吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积mLmL
WW--吸附剂的重量吸附剂的重量gg
气体吸附的影响因素 典型吸附质分子的横截面积
气体吸附的影响因素 吸附质性质浓度
临界直径-吸附质不易渗入的最小直径 吸附质的分子量沸点饱和性 例同种活性炭做吸附剂对于结构相似的有机物分子
量和不饱和性越高沸点越高吸附越容易 吸附剂活性
单位吸附剂吸附的吸附质的量以被吸附物质的重量对吸附剂的重量或体积分数表示
100 所用吸附剂量
已吸附吸附质的质量吸附剂的活性
静活性是指在一定温度下与气相中被吸附物质的初始浓度平衡时的最大吸附量即在该条件下吸附达到饱和时的吸附量
动活性气体通过吸附层时当流出吸附层的气体中刚刚出现被吸附物质时即认为此吸附层已失效这时单位吸附剂所吸附的吸附质的量称为动活性
其它 接触时间吸附器性能等
气体吸附的影响因素 吸附剂再生
溶剂萃取活性炭吸附 SO2 可用水脱附
置换再生脱附剂需要再脱附
降压或真空解吸
吸附作用 再生温度
加热再生
吸附平衡 当吸附速度=脱附速度时吸附平衡此时吸附量达
到极限值mdash静吸附量分数 XT ( m 吸附质 m 吸附量) 极限吸附量受气体压力和温度的影响 吸附等温线
吸附等温线
XT -单位吸附剂的吸附量P-吸附质在气相中的平衡分压Kn-经验常数 实验确定
吸附方程式 弗罗德里希( Freundlich )方程( I 型等温线中压部
分)
lgXT对 lgP 作图为直线
nT kPX
1
PnkX T lg)1(lglg
1916 年导出较好适用于 I 型的理论公式设吸附质对吸附表面的覆盖率为 θ 则未覆盖率为( 1-θ )
若气相分压为 P 则吸附速率为 k1P(1-θ) 解吸速率为 k2θ 当吸附达平衡时
maxX
X
固体总面积已覆盖的面积
k1P(1-θ)= k2θ
pkk
pk
12
1
朗格缪尔( Langmuir )方程式
式中 k1 k2 分别为吸附解吸常数
令 B= k1k2 则
若 A 为饱和吸附量则单位量吸附剂所吸附的吸附质量 XT 为
(朗氏方程)其中 A B 为常数当压力 P 很小时 BPltlt1 则当压力 P 很大时 BPgtgt1 则 XT=A 即此时吸附量与气体压力无关吸附达到饱和
BP
BP
1
BP
ABPAX T
1
PBAX T
若 θ= VVm 其中Vmdash 气体分压为 P 时被吸附气体在标准状态下的体积
说明( 1 ) PV 对 P 作图得一直线( 2 )由斜率 1Vm 和截距 1(B Vm) 可算出 B Vm
指明朗氏方程式是目前常用的基本等温吸附方程式但 θ 较大时吻合性较差
BP
BP
V
V
m
1 mm V
P
BVV
P
1
已知 293K 用活性炭吸附苯蒸汽所得到的平衡数据如下
例题
P103Pa 0267 0400 0533 1333 2660 4000 5332
XT 0176 0205 0225 0265 0287 0290 0300
试绘制等温吸附线若该等温吸附线符合朗氏等温吸附方程式试求 A B 值
解依数据绘图如下
图活性炭吸附苯蒸汽等温吸附线
显然该等温吸附线符合朗氏等温吸附线从而可用朗氏方程式描述结合曲线横纵坐标参数将朗氏方程式变换成下列形式任取曲线上两点 q (400 0205) 和 s (4000 0290) 代入上式于是有
解之得
)1()( BPXXA TT
BA
BA
1400029002900
140020502050
3101765 B
3040101765
1
400
2050250
3
A
吸附方程式 BET 方程( I II III 型等温线多分子层吸
附)m
0 0
0 m m 0
( )[1 ( 1) ]
1 ( 1)
( )
V CPV
P P C P P
P C P
V P P V C V CP
V-被吸附气体在标态下的体积P-吸附质在气相中的平衡分压P 0-吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm-吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C-与吸附热有关的常数
m
0 0
0 m m 0
( )[1 ( 1) ]
1 ( 1)
( )
V CPV
P P C P P
P C P
V P P V C V CP
V-被吸附气体在标态下的体积P-吸附质在气相中的平衡分压P 0-吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm-吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C-与吸附热有关的常数
吸附速率 吸附过程
吸附
外扩散(气流主体 外表面) 内扩散(外表面 内表面)
吸附速率 外扩散速率
内扩散速率
总吸附速率方程
AP A A
d( )
d y
MK Y Y
t
AP A A
d( )
d x
MK X X
t
AP A A P A A
P P P P P P
d( ) ( )
d1 1 1 1 1
y x
y y x x x y
MK Y Y K X X
tm
K k k K k k m
吸附工艺 固定床
吸附工艺 移动床
吸附工艺 移动床
吸附工艺
流化床
流化床
吸附工艺
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算 保护作用时间
τ - L 实际曲线与理论曲线的比较1 -理论线2 实际曲线
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
b0
0
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程b
00
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程
固定床吸附计算 同样条件下
定义-动力特性
1 1 2 2
01 1 02 2
1 2
K v K v const
v vconst
d d
1
02
B Kv
vB
d
固定床吸附计算 吸附床长度
假定条件 等温吸附 低浓度污染物的吸附 吸附等温线为第三种类型 吸附区长度为常数 吸附床的长度大于吸附区长度
固定床吸附计算 吸附床长度
LL00 -吸附区长度-吸附区长度
WWAA -穿透至耗竭的惰性气体通过量-穿透至耗竭的惰性气体通过量
WWEE -耗竭时的通过量-耗竭时的通过量
1-1-ff -吸附区内的饱和度-吸附区内的饱和度
0 A
E A(1 )
L W
L W f W
吸附器的压力损失1 )图解计算
3p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算3
p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算
移动床计算
操作线
吸附速率方程S S 2 S S 2( ) [ ( ) ]Y L G X Y L G X
S Pd ( )dyG Y K a Y Y L
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
例用连续移动床逆流等温吸附过程净化含H2S 的空气吸附剂为分子筛空气中 H2S 的浓度为 3 (重量)气相流速为 6500kgh 假定操作在 293K 和 1atm 下进行 H2S 的净化率要求为 95 试确定
(1) 分子筛的需要量(按最小需要量的 15 倍计) (2) 需要再生时分子筛中 H2S 的含量 (3) 需要的传质单元数解 (1) 吸附器进口气相组成 H2S 的流量=003times6500= 195kgh 空气的流量= 6500 - 195 = 6305kgh 吸附器出口气相组成 H2S= 005times(195) = 975 kgh 空气= 6305 kgh
移动床计算
1
195003
6305Y
32
975155 10
6305Y
移动床计算实验得到的平衡关系如右图假定 X2= 0 从图得( X1 )最大= 01147
所以实际需要的分子筛 = 0372times6305 = 23455kgh(2)
分子筛吸收 H2S 的平衡数据
S S S S( ) 1 5 ( ) 1 5 0 2 8 4 0 3 7 2L G L G 最 小实 际
S S
0 0 3 0 0 0 1 5 5( ) 0 2 8 4
0 1 1 4 7 0 0 0 0 0L G
最 小
1
195 975( ) 0079
23455X
实际
移动床计算(3)
图解积分法计算 NOG
NOG= 3127
1
2
OG
dY
Y
YN
Y Y
Y Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y YY Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y Y
第三节 气体吸附 吸附
利用多孔性固体物质具有选择性吸附废气中的一种或多种有害组分的特点实现净化废气的一种方法
吸附质-被吸附物质 吸附剂-附着吸附质的物质
优点效率高可回收有用组分设备简单易实现自动化控制
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
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 具体应用 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( gt98 )的氢气实现废物资源化
吸附机理
物理吸附和化学吸附
物理吸附 化学吸附1 吸附力-范德华力2 不发生化学反应3 过程快瞬间达到平衡4 放热反应5 吸附可逆
1 吸附力-化学键力2 发生化学反应3 过程慢4 升高温度有助于提高速率5 吸附不可逆
物理吸附和化学吸附bull 同一污染物可能在较低温度下发生物理吸附bull 若温度升高到吸附剂具备足够高的活化能时发生
化学吸附
吸附剂 吸附剂需具备的特性
内表面积大 具有选择性吸附作用 高机械强度化学和热稳定性 吸附容量大 来源广造价低 良好的再生性能
2 工业常用吸附剂 活性炭疏水性常用于空气中有机溶剂催化脱 除
尾气中 SO2 NOX 等恶臭物质的净化优点性能稳定抗腐蚀 缺点可燃性使用温度不超过 200
活性氧化铝用于气体干燥石油气脱硫含氟废气净化(对水有强吸附能力)
硅胶亲水性吸附水份量可达自身质量的 50 而难于吸附非极性物质常用于处理含湿量较高的气体干燥烃类物质回收等
沸石分子筛是一种人工合成沸石为微孔型具有立方晶体的硅酸盐
常用吸附剂特性吸附剂类型 活性炭 活性氧化
铝 硅胶沸石分子筛
4A 5A 13x
堆积密度 kgm-3
200 ~ 600
750 ~ 1000
800 800 800 800
热容 kJ(kgmiddotK)-1
0836 ~1254
0836 ~1045
092 0794 0794 mdashmdash
操作温度上限 K
423 773 673 873 873 873
平均孔径 Aring 15 ~ 25 18 ~ 48 22 4 5 13
再生温度 K
373 ~ 413
473 ~ 523
393 ~423
473 ~ 573
473 ~ 573
473 ~ 573
比表面积 g-1
600 ~ 1600
210 ~ 360
600 mdashmdash mdashmdash mdashmdash
气体吸附的影响因素 操作条件
温度气相压力气流速度 吸附剂性质
比表面积(孔隙率孔径粒度等)
m
0322410
fV
WNA
f
--比表面积比表面积mm22gg
ff--单位体积气体铺成单分子层的面积单位体积气体铺成单分子层的面积mm22mLmL
NN00--阿佛加德罗常数阿佛加德罗常数
AA--吸附质分子横截面积吸附质分子横截面积mm22
VVmm--吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积mLmL
WW--吸附剂的重量吸附剂的重量gg
m
0322410
fV
WNA
f
--比表面积比表面积mm22gg
ff--单位体积气体铺成单分子层的面积单位体积气体铺成单分子层的面积mm22mLmL
NN00--阿佛加德罗常数阿佛加德罗常数
AA--吸附质分子横截面积吸附质分子横截面积mm22
VVmm--吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积mLmL
WW--吸附剂的重量吸附剂的重量gg
--比表面积比表面积mm22ggff--单位体积气体铺成单分子层的面积单位体积气体铺成单分子层的面积mm22mLmL
NN00--阿佛加德罗常数阿佛加德罗常数
AA--吸附质分子横截面积吸附质分子横截面积mm22
VVmm--吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积mLmL
WW--吸附剂的重量吸附剂的重量gg
气体吸附的影响因素 典型吸附质分子的横截面积
气体吸附的影响因素 吸附质性质浓度
临界直径-吸附质不易渗入的最小直径 吸附质的分子量沸点饱和性 例同种活性炭做吸附剂对于结构相似的有机物分子
量和不饱和性越高沸点越高吸附越容易 吸附剂活性
单位吸附剂吸附的吸附质的量以被吸附物质的重量对吸附剂的重量或体积分数表示
100 所用吸附剂量
已吸附吸附质的质量吸附剂的活性
静活性是指在一定温度下与气相中被吸附物质的初始浓度平衡时的最大吸附量即在该条件下吸附达到饱和时的吸附量
动活性气体通过吸附层时当流出吸附层的气体中刚刚出现被吸附物质时即认为此吸附层已失效这时单位吸附剂所吸附的吸附质的量称为动活性
其它 接触时间吸附器性能等
气体吸附的影响因素 吸附剂再生
溶剂萃取活性炭吸附 SO2 可用水脱附
置换再生脱附剂需要再脱附
降压或真空解吸
吸附作用 再生温度
加热再生
吸附平衡 当吸附速度=脱附速度时吸附平衡此时吸附量达
到极限值mdash静吸附量分数 XT ( m 吸附质 m 吸附量) 极限吸附量受气体压力和温度的影响 吸附等温线
吸附等温线
XT -单位吸附剂的吸附量P-吸附质在气相中的平衡分压Kn-经验常数 实验确定
吸附方程式 弗罗德里希( Freundlich )方程( I 型等温线中压部
分)
lgXT对 lgP 作图为直线
nT kPX
1
PnkX T lg)1(lglg
1916 年导出较好适用于 I 型的理论公式设吸附质对吸附表面的覆盖率为 θ 则未覆盖率为( 1-θ )
若气相分压为 P 则吸附速率为 k1P(1-θ) 解吸速率为 k2θ 当吸附达平衡时
maxX
X
固体总面积已覆盖的面积
k1P(1-θ)= k2θ
pkk
pk
12
1
朗格缪尔( Langmuir )方程式
式中 k1 k2 分别为吸附解吸常数
令 B= k1k2 则
若 A 为饱和吸附量则单位量吸附剂所吸附的吸附质量 XT 为
(朗氏方程)其中 A B 为常数当压力 P 很小时 BPltlt1 则当压力 P 很大时 BPgtgt1 则 XT=A 即此时吸附量与气体压力无关吸附达到饱和
BP
BP
1
BP
ABPAX T
1
PBAX T
若 θ= VVm 其中Vmdash 气体分压为 P 时被吸附气体在标准状态下的体积
说明( 1 ) PV 对 P 作图得一直线( 2 )由斜率 1Vm 和截距 1(B Vm) 可算出 B Vm
指明朗氏方程式是目前常用的基本等温吸附方程式但 θ 较大时吻合性较差
BP
BP
V
V
m
1 mm V
P
BVV
P
1
已知 293K 用活性炭吸附苯蒸汽所得到的平衡数据如下
例题
P103Pa 0267 0400 0533 1333 2660 4000 5332
XT 0176 0205 0225 0265 0287 0290 0300
试绘制等温吸附线若该等温吸附线符合朗氏等温吸附方程式试求 A B 值
解依数据绘图如下
图活性炭吸附苯蒸汽等温吸附线
显然该等温吸附线符合朗氏等温吸附线从而可用朗氏方程式描述结合曲线横纵坐标参数将朗氏方程式变换成下列形式任取曲线上两点 q (400 0205) 和 s (4000 0290) 代入上式于是有
解之得
)1()( BPXXA TT
BA
BA
1400029002900
140020502050
3101765 B
3040101765
1
400
2050250
3
A
吸附方程式 BET 方程( I II III 型等温线多分子层吸
附)m
0 0
0 m m 0
( )[1 ( 1) ]
1 ( 1)
( )
V CPV
P P C P P
P C P
V P P V C V CP
V-被吸附气体在标态下的体积P-吸附质在气相中的平衡分压P 0-吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm-吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C-与吸附热有关的常数
m
0 0
0 m m 0
( )[1 ( 1) ]
1 ( 1)
( )
V CPV
P P C P P
P C P
V P P V C V CP
V-被吸附气体在标态下的体积P-吸附质在气相中的平衡分压P 0-吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm-吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C-与吸附热有关的常数
吸附速率 吸附过程
吸附
外扩散(气流主体 外表面) 内扩散(外表面 内表面)
吸附速率 外扩散速率
内扩散速率
总吸附速率方程
AP A A
d( )
d y
MK Y Y
t
AP A A
d( )
d x
MK X X
t
AP A A P A A
P P P P P P
d( ) ( )
d1 1 1 1 1
y x
y y x x x y
MK Y Y K X X
tm
K k k K k k m
吸附工艺 固定床
吸附工艺 移动床
吸附工艺 移动床
吸附工艺
流化床
流化床
吸附工艺
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算 保护作用时间
τ - L 实际曲线与理论曲线的比较1 -理论线2 实际曲线
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
b0
0
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程b
00
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程
固定床吸附计算 同样条件下
定义-动力特性
1 1 2 2
01 1 02 2
1 2
K v K v const
v vconst
d d
1
02
B Kv
vB
d
固定床吸附计算 吸附床长度
假定条件 等温吸附 低浓度污染物的吸附 吸附等温线为第三种类型 吸附区长度为常数 吸附床的长度大于吸附区长度
固定床吸附计算 吸附床长度
LL00 -吸附区长度-吸附区长度
WWAA -穿透至耗竭的惰性气体通过量-穿透至耗竭的惰性气体通过量
WWEE -耗竭时的通过量-耗竭时的通过量
1-1-ff -吸附区内的饱和度-吸附区内的饱和度
0 A
E A(1 )
L W
L W f W
吸附器的压力损失1 )图解计算
3p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算3
p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算
移动床计算
操作线
吸附速率方程S S 2 S S 2( ) [ ( ) ]Y L G X Y L G X
S Pd ( )dyG Y K a Y Y L
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
例用连续移动床逆流等温吸附过程净化含H2S 的空气吸附剂为分子筛空气中 H2S 的浓度为 3 (重量)气相流速为 6500kgh 假定操作在 293K 和 1atm 下进行 H2S 的净化率要求为 95 试确定
(1) 分子筛的需要量(按最小需要量的 15 倍计) (2) 需要再生时分子筛中 H2S 的含量 (3) 需要的传质单元数解 (1) 吸附器进口气相组成 H2S 的流量=003times6500= 195kgh 空气的流量= 6500 - 195 = 6305kgh 吸附器出口气相组成 H2S= 005times(195) = 975 kgh 空气= 6305 kgh
移动床计算
1
195003
6305Y
32
975155 10
6305Y
移动床计算实验得到的平衡关系如右图假定 X2= 0 从图得( X1 )最大= 01147
所以实际需要的分子筛 = 0372times6305 = 23455kgh(2)
分子筛吸收 H2S 的平衡数据
S S S S( ) 1 5 ( ) 1 5 0 2 8 4 0 3 7 2L G L G 最 小实 际
S S
0 0 3 0 0 0 1 5 5( ) 0 2 8 4
0 1 1 4 7 0 0 0 0 0L G
最 小
1
195 975( ) 0079
23455X
实际
移动床计算(3)
图解积分法计算 NOG
NOG= 3127
1
2
OG
dY
Y
YN
Y Y
Y Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y YY Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y Y
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 具体应用 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( gt98 )的氢气实现废物资源化
吸附机理
物理吸附和化学吸附
物理吸附 化学吸附1 吸附力-范德华力2 不发生化学反应3 过程快瞬间达到平衡4 放热反应5 吸附可逆
1 吸附力-化学键力2 发生化学反应3 过程慢4 升高温度有助于提高速率5 吸附不可逆
物理吸附和化学吸附bull 同一污染物可能在较低温度下发生物理吸附bull 若温度升高到吸附剂具备足够高的活化能时发生
化学吸附
吸附剂 吸附剂需具备的特性
内表面积大 具有选择性吸附作用 高机械强度化学和热稳定性 吸附容量大 来源广造价低 良好的再生性能
2 工业常用吸附剂 活性炭疏水性常用于空气中有机溶剂催化脱 除
尾气中 SO2 NOX 等恶臭物质的净化优点性能稳定抗腐蚀 缺点可燃性使用温度不超过 200
活性氧化铝用于气体干燥石油气脱硫含氟废气净化(对水有强吸附能力)
硅胶亲水性吸附水份量可达自身质量的 50 而难于吸附非极性物质常用于处理含湿量较高的气体干燥烃类物质回收等
沸石分子筛是一种人工合成沸石为微孔型具有立方晶体的硅酸盐
常用吸附剂特性吸附剂类型 活性炭 活性氧化
铝 硅胶沸石分子筛
4A 5A 13x
堆积密度 kgm-3
200 ~ 600
750 ~ 1000
800 800 800 800
热容 kJ(kgmiddotK)-1
0836 ~1254
0836 ~1045
092 0794 0794 mdashmdash
操作温度上限 K
423 773 673 873 873 873
平均孔径 Aring 15 ~ 25 18 ~ 48 22 4 5 13
再生温度 K
373 ~ 413
473 ~ 523
393 ~423
473 ~ 573
473 ~ 573
473 ~ 573
比表面积 g-1
600 ~ 1600
210 ~ 360
600 mdashmdash mdashmdash mdashmdash
气体吸附的影响因素 操作条件
温度气相压力气流速度 吸附剂性质
比表面积(孔隙率孔径粒度等)
m
0322410
fV
WNA
f
--比表面积比表面积mm22gg
ff--单位体积气体铺成单分子层的面积单位体积气体铺成单分子层的面积mm22mLmL
NN00--阿佛加德罗常数阿佛加德罗常数
AA--吸附质分子横截面积吸附质分子横截面积mm22
VVmm--吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积mLmL
WW--吸附剂的重量吸附剂的重量gg
m
0322410
fV
WNA
f
--比表面积比表面积mm22gg
ff--单位体积气体铺成单分子层的面积单位体积气体铺成单分子层的面积mm22mLmL
NN00--阿佛加德罗常数阿佛加德罗常数
AA--吸附质分子横截面积吸附质分子横截面积mm22
VVmm--吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积mLmL
WW--吸附剂的重量吸附剂的重量gg
--比表面积比表面积mm22ggff--单位体积气体铺成单分子层的面积单位体积气体铺成单分子层的面积mm22mLmL
NN00--阿佛加德罗常数阿佛加德罗常数
AA--吸附质分子横截面积吸附质分子横截面积mm22
VVmm--吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积mLmL
WW--吸附剂的重量吸附剂的重量gg
气体吸附的影响因素 典型吸附质分子的横截面积
气体吸附的影响因素 吸附质性质浓度
临界直径-吸附质不易渗入的最小直径 吸附质的分子量沸点饱和性 例同种活性炭做吸附剂对于结构相似的有机物分子
量和不饱和性越高沸点越高吸附越容易 吸附剂活性
单位吸附剂吸附的吸附质的量以被吸附物质的重量对吸附剂的重量或体积分数表示
100 所用吸附剂量
已吸附吸附质的质量吸附剂的活性
静活性是指在一定温度下与气相中被吸附物质的初始浓度平衡时的最大吸附量即在该条件下吸附达到饱和时的吸附量
动活性气体通过吸附层时当流出吸附层的气体中刚刚出现被吸附物质时即认为此吸附层已失效这时单位吸附剂所吸附的吸附质的量称为动活性
其它 接触时间吸附器性能等
气体吸附的影响因素 吸附剂再生
溶剂萃取活性炭吸附 SO2 可用水脱附
置换再生脱附剂需要再脱附
降压或真空解吸
吸附作用 再生温度
加热再生
吸附平衡 当吸附速度=脱附速度时吸附平衡此时吸附量达
到极限值mdash静吸附量分数 XT ( m 吸附质 m 吸附量) 极限吸附量受气体压力和温度的影响 吸附等温线
吸附等温线
XT -单位吸附剂的吸附量P-吸附质在气相中的平衡分压Kn-经验常数 实验确定
吸附方程式 弗罗德里希( Freundlich )方程( I 型等温线中压部
分)
lgXT对 lgP 作图为直线
nT kPX
1
PnkX T lg)1(lglg
1916 年导出较好适用于 I 型的理论公式设吸附质对吸附表面的覆盖率为 θ 则未覆盖率为( 1-θ )
若气相分压为 P 则吸附速率为 k1P(1-θ) 解吸速率为 k2θ 当吸附达平衡时
maxX
X
固体总面积已覆盖的面积
k1P(1-θ)= k2θ
pkk
pk
12
1
朗格缪尔( Langmuir )方程式
式中 k1 k2 分别为吸附解吸常数
令 B= k1k2 则
若 A 为饱和吸附量则单位量吸附剂所吸附的吸附质量 XT 为
(朗氏方程)其中 A B 为常数当压力 P 很小时 BPltlt1 则当压力 P 很大时 BPgtgt1 则 XT=A 即此时吸附量与气体压力无关吸附达到饱和
BP
BP
1
BP
ABPAX T
1
PBAX T
若 θ= VVm 其中Vmdash 气体分压为 P 时被吸附气体在标准状态下的体积
说明( 1 ) PV 对 P 作图得一直线( 2 )由斜率 1Vm 和截距 1(B Vm) 可算出 B Vm
指明朗氏方程式是目前常用的基本等温吸附方程式但 θ 较大时吻合性较差
BP
BP
V
V
m
1 mm V
P
BVV
P
1
已知 293K 用活性炭吸附苯蒸汽所得到的平衡数据如下
例题
P103Pa 0267 0400 0533 1333 2660 4000 5332
XT 0176 0205 0225 0265 0287 0290 0300
试绘制等温吸附线若该等温吸附线符合朗氏等温吸附方程式试求 A B 值
解依数据绘图如下
图活性炭吸附苯蒸汽等温吸附线
显然该等温吸附线符合朗氏等温吸附线从而可用朗氏方程式描述结合曲线横纵坐标参数将朗氏方程式变换成下列形式任取曲线上两点 q (400 0205) 和 s (4000 0290) 代入上式于是有
解之得
)1()( BPXXA TT
BA
BA
1400029002900
140020502050
3101765 B
3040101765
1
400
2050250
3
A
吸附方程式 BET 方程( I II III 型等温线多分子层吸
附)m
0 0
0 m m 0
( )[1 ( 1) ]
1 ( 1)
( )
V CPV
P P C P P
P C P
V P P V C V CP
V-被吸附气体在标态下的体积P-吸附质在气相中的平衡分压P 0-吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm-吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C-与吸附热有关的常数
m
0 0
0 m m 0
( )[1 ( 1) ]
1 ( 1)
( )
V CPV
P P C P P
P C P
V P P V C V CP
V-被吸附气体在标态下的体积P-吸附质在气相中的平衡分压P 0-吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm-吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C-与吸附热有关的常数
吸附速率 吸附过程
吸附
外扩散(气流主体 外表面) 内扩散(外表面 内表面)
吸附速率 外扩散速率
内扩散速率
总吸附速率方程
AP A A
d( )
d y
MK Y Y
t
AP A A
d( )
d x
MK X X
t
AP A A P A A
P P P P P P
d( ) ( )
d1 1 1 1 1
y x
y y x x x y
MK Y Y K X X
tm
K k k K k k m
吸附工艺 固定床
吸附工艺 移动床
吸附工艺 移动床
吸附工艺
流化床
流化床
吸附工艺
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算 保护作用时间
τ - L 实际曲线与理论曲线的比较1 -理论线2 实际曲线
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
b0
0
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程b
00
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程
固定床吸附计算 同样条件下
定义-动力特性
1 1 2 2
01 1 02 2
1 2
K v K v const
v vconst
d d
1
02
B Kv
vB
d
固定床吸附计算 吸附床长度
假定条件 等温吸附 低浓度污染物的吸附 吸附等温线为第三种类型 吸附区长度为常数 吸附床的长度大于吸附区长度
固定床吸附计算 吸附床长度
LL00 -吸附区长度-吸附区长度
WWAA -穿透至耗竭的惰性气体通过量-穿透至耗竭的惰性气体通过量
WWEE -耗竭时的通过量-耗竭时的通过量
1-1-ff -吸附区内的饱和度-吸附区内的饱和度
0 A
E A(1 )
L W
L W f W
吸附器的压力损失1 )图解计算
3p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算3
p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算
移动床计算
操作线
吸附速率方程S S 2 S S 2( ) [ ( ) ]Y L G X Y L G X
S Pd ( )dyG Y K a Y Y L
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
例用连续移动床逆流等温吸附过程净化含H2S 的空气吸附剂为分子筛空气中 H2S 的浓度为 3 (重量)气相流速为 6500kgh 假定操作在 293K 和 1atm 下进行 H2S 的净化率要求为 95 试确定
(1) 分子筛的需要量(按最小需要量的 15 倍计) (2) 需要再生时分子筛中 H2S 的含量 (3) 需要的传质单元数解 (1) 吸附器进口气相组成 H2S 的流量=003times6500= 195kgh 空气的流量= 6500 - 195 = 6305kgh 吸附器出口气相组成 H2S= 005times(195) = 975 kgh 空气= 6305 kgh
移动床计算
1
195003
6305Y
32
975155 10
6305Y
移动床计算实验得到的平衡关系如右图假定 X2= 0 从图得( X1 )最大= 01147
所以实际需要的分子筛 = 0372times6305 = 23455kgh(2)
分子筛吸收 H2S 的平衡数据
S S S S( ) 1 5 ( ) 1 5 0 2 8 4 0 3 7 2L G L G 最 小实 际
S S
0 0 3 0 0 0 1 5 5( ) 0 2 8 4
0 1 1 4 7 0 0 0 0 0L G
最 小
1
195 975( ) 0079
23455X
实际
移动床计算(3)
图解积分法计算 NOG
NOG= 3127
1
2
OG
dY
Y
YN
Y Y
Y Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y YY Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y Y
吸附机理
物理吸附和化学吸附
物理吸附 化学吸附1 吸附力-范德华力2 不发生化学反应3 过程快瞬间达到平衡4 放热反应5 吸附可逆
1 吸附力-化学键力2 发生化学反应3 过程慢4 升高温度有助于提高速率5 吸附不可逆
物理吸附和化学吸附bull 同一污染物可能在较低温度下发生物理吸附bull 若温度升高到吸附剂具备足够高的活化能时发生
化学吸附
吸附剂 吸附剂需具备的特性
内表面积大 具有选择性吸附作用 高机械强度化学和热稳定性 吸附容量大 来源广造价低 良好的再生性能
2 工业常用吸附剂 活性炭疏水性常用于空气中有机溶剂催化脱 除
尾气中 SO2 NOX 等恶臭物质的净化优点性能稳定抗腐蚀 缺点可燃性使用温度不超过 200
活性氧化铝用于气体干燥石油气脱硫含氟废气净化(对水有强吸附能力)
硅胶亲水性吸附水份量可达自身质量的 50 而难于吸附非极性物质常用于处理含湿量较高的气体干燥烃类物质回收等
沸石分子筛是一种人工合成沸石为微孔型具有立方晶体的硅酸盐
常用吸附剂特性吸附剂类型 活性炭 活性氧化
铝 硅胶沸石分子筛
4A 5A 13x
堆积密度 kgm-3
200 ~ 600
750 ~ 1000
800 800 800 800
热容 kJ(kgmiddotK)-1
0836 ~1254
0836 ~1045
092 0794 0794 mdashmdash
操作温度上限 K
423 773 673 873 873 873
平均孔径 Aring 15 ~ 25 18 ~ 48 22 4 5 13
再生温度 K
373 ~ 413
473 ~ 523
393 ~423
473 ~ 573
473 ~ 573
473 ~ 573
比表面积 g-1
600 ~ 1600
210 ~ 360
600 mdashmdash mdashmdash mdashmdash
气体吸附的影响因素 操作条件
温度气相压力气流速度 吸附剂性质
比表面积(孔隙率孔径粒度等)
m
0322410
fV
WNA
f
--比表面积比表面积mm22gg
ff--单位体积气体铺成单分子层的面积单位体积气体铺成单分子层的面积mm22mLmL
NN00--阿佛加德罗常数阿佛加德罗常数
AA--吸附质分子横截面积吸附质分子横截面积mm22
VVmm--吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积mLmL
WW--吸附剂的重量吸附剂的重量gg
m
0322410
fV
WNA
f
--比表面积比表面积mm22gg
ff--单位体积气体铺成单分子层的面积单位体积气体铺成单分子层的面积mm22mLmL
NN00--阿佛加德罗常数阿佛加德罗常数
AA--吸附质分子横截面积吸附质分子横截面积mm22
VVmm--吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积mLmL
WW--吸附剂的重量吸附剂的重量gg
--比表面积比表面积mm22ggff--单位体积气体铺成单分子层的面积单位体积气体铺成单分子层的面积mm22mLmL
NN00--阿佛加德罗常数阿佛加德罗常数
AA--吸附质分子横截面积吸附质分子横截面积mm22
VVmm--吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积mLmL
WW--吸附剂的重量吸附剂的重量gg
气体吸附的影响因素 典型吸附质分子的横截面积
气体吸附的影响因素 吸附质性质浓度
临界直径-吸附质不易渗入的最小直径 吸附质的分子量沸点饱和性 例同种活性炭做吸附剂对于结构相似的有机物分子
量和不饱和性越高沸点越高吸附越容易 吸附剂活性
单位吸附剂吸附的吸附质的量以被吸附物质的重量对吸附剂的重量或体积分数表示
100 所用吸附剂量
已吸附吸附质的质量吸附剂的活性
静活性是指在一定温度下与气相中被吸附物质的初始浓度平衡时的最大吸附量即在该条件下吸附达到饱和时的吸附量
动活性气体通过吸附层时当流出吸附层的气体中刚刚出现被吸附物质时即认为此吸附层已失效这时单位吸附剂所吸附的吸附质的量称为动活性
其它 接触时间吸附器性能等
气体吸附的影响因素 吸附剂再生
溶剂萃取活性炭吸附 SO2 可用水脱附
置换再生脱附剂需要再脱附
降压或真空解吸
吸附作用 再生温度
加热再生
吸附平衡 当吸附速度=脱附速度时吸附平衡此时吸附量达
到极限值mdash静吸附量分数 XT ( m 吸附质 m 吸附量) 极限吸附量受气体压力和温度的影响 吸附等温线
吸附等温线
XT -单位吸附剂的吸附量P-吸附质在气相中的平衡分压Kn-经验常数 实验确定
吸附方程式 弗罗德里希( Freundlich )方程( I 型等温线中压部
分)
lgXT对 lgP 作图为直线
nT kPX
1
PnkX T lg)1(lglg
1916 年导出较好适用于 I 型的理论公式设吸附质对吸附表面的覆盖率为 θ 则未覆盖率为( 1-θ )
若气相分压为 P 则吸附速率为 k1P(1-θ) 解吸速率为 k2θ 当吸附达平衡时
maxX
X
固体总面积已覆盖的面积
k1P(1-θ)= k2θ
pkk
pk
12
1
朗格缪尔( Langmuir )方程式
式中 k1 k2 分别为吸附解吸常数
令 B= k1k2 则
若 A 为饱和吸附量则单位量吸附剂所吸附的吸附质量 XT 为
(朗氏方程)其中 A B 为常数当压力 P 很小时 BPltlt1 则当压力 P 很大时 BPgtgt1 则 XT=A 即此时吸附量与气体压力无关吸附达到饱和
BP
BP
1
BP
ABPAX T
1
PBAX T
若 θ= VVm 其中Vmdash 气体分压为 P 时被吸附气体在标准状态下的体积
说明( 1 ) PV 对 P 作图得一直线( 2 )由斜率 1Vm 和截距 1(B Vm) 可算出 B Vm
指明朗氏方程式是目前常用的基本等温吸附方程式但 θ 较大时吻合性较差
BP
BP
V
V
m
1 mm V
P
BVV
P
1
已知 293K 用活性炭吸附苯蒸汽所得到的平衡数据如下
例题
P103Pa 0267 0400 0533 1333 2660 4000 5332
XT 0176 0205 0225 0265 0287 0290 0300
试绘制等温吸附线若该等温吸附线符合朗氏等温吸附方程式试求 A B 值
解依数据绘图如下
图活性炭吸附苯蒸汽等温吸附线
显然该等温吸附线符合朗氏等温吸附线从而可用朗氏方程式描述结合曲线横纵坐标参数将朗氏方程式变换成下列形式任取曲线上两点 q (400 0205) 和 s (4000 0290) 代入上式于是有
解之得
)1()( BPXXA TT
BA
BA
1400029002900
140020502050
3101765 B
3040101765
1
400
2050250
3
A
吸附方程式 BET 方程( I II III 型等温线多分子层吸
附)m
0 0
0 m m 0
( )[1 ( 1) ]
1 ( 1)
( )
V CPV
P P C P P
P C P
V P P V C V CP
V-被吸附气体在标态下的体积P-吸附质在气相中的平衡分压P 0-吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm-吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C-与吸附热有关的常数
m
0 0
0 m m 0
( )[1 ( 1) ]
1 ( 1)
( )
V CPV
P P C P P
P C P
V P P V C V CP
V-被吸附气体在标态下的体积P-吸附质在气相中的平衡分压P 0-吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm-吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C-与吸附热有关的常数
吸附速率 吸附过程
吸附
外扩散(气流主体 外表面) 内扩散(外表面 内表面)
吸附速率 外扩散速率
内扩散速率
总吸附速率方程
AP A A
d( )
d y
MK Y Y
t
AP A A
d( )
d x
MK X X
t
AP A A P A A
P P P P P P
d( ) ( )
d1 1 1 1 1
y x
y y x x x y
MK Y Y K X X
tm
K k k K k k m
吸附工艺 固定床
吸附工艺 移动床
吸附工艺 移动床
吸附工艺
流化床
流化床
吸附工艺
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算 保护作用时间
τ - L 实际曲线与理论曲线的比较1 -理论线2 实际曲线
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
b0
0
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程b
00
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程
固定床吸附计算 同样条件下
定义-动力特性
1 1 2 2
01 1 02 2
1 2
K v K v const
v vconst
d d
1
02
B Kv
vB
d
固定床吸附计算 吸附床长度
假定条件 等温吸附 低浓度污染物的吸附 吸附等温线为第三种类型 吸附区长度为常数 吸附床的长度大于吸附区长度
固定床吸附计算 吸附床长度
LL00 -吸附区长度-吸附区长度
WWAA -穿透至耗竭的惰性气体通过量-穿透至耗竭的惰性气体通过量
WWEE -耗竭时的通过量-耗竭时的通过量
1-1-ff -吸附区内的饱和度-吸附区内的饱和度
0 A
E A(1 )
L W
L W f W
吸附器的压力损失1 )图解计算
3p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算3
p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算
移动床计算
操作线
吸附速率方程S S 2 S S 2( ) [ ( ) ]Y L G X Y L G X
S Pd ( )dyG Y K a Y Y L
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
例用连续移动床逆流等温吸附过程净化含H2S 的空气吸附剂为分子筛空气中 H2S 的浓度为 3 (重量)气相流速为 6500kgh 假定操作在 293K 和 1atm 下进行 H2S 的净化率要求为 95 试确定
(1) 分子筛的需要量(按最小需要量的 15 倍计) (2) 需要再生时分子筛中 H2S 的含量 (3) 需要的传质单元数解 (1) 吸附器进口气相组成 H2S 的流量=003times6500= 195kgh 空气的流量= 6500 - 195 = 6305kgh 吸附器出口气相组成 H2S= 005times(195) = 975 kgh 空气= 6305 kgh
移动床计算
1
195003
6305Y
32
975155 10
6305Y
移动床计算实验得到的平衡关系如右图假定 X2= 0 从图得( X1 )最大= 01147
所以实际需要的分子筛 = 0372times6305 = 23455kgh(2)
分子筛吸收 H2S 的平衡数据
S S S S( ) 1 5 ( ) 1 5 0 2 8 4 0 3 7 2L G L G 最 小实 际
S S
0 0 3 0 0 0 1 5 5( ) 0 2 8 4
0 1 1 4 7 0 0 0 0 0L G
最 小
1
195 975( ) 0079
23455X
实际
移动床计算(3)
图解积分法计算 NOG
NOG= 3127
1
2
OG
dY
Y
YN
Y Y
Y Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y YY Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y Y
物理吸附和化学吸附
物理吸附 化学吸附1 吸附力-范德华力2 不发生化学反应3 过程快瞬间达到平衡4 放热反应5 吸附可逆
1 吸附力-化学键力2 发生化学反应3 过程慢4 升高温度有助于提高速率5 吸附不可逆
物理吸附和化学吸附bull 同一污染物可能在较低温度下发生物理吸附bull 若温度升高到吸附剂具备足够高的活化能时发生
化学吸附
吸附剂 吸附剂需具备的特性
内表面积大 具有选择性吸附作用 高机械强度化学和热稳定性 吸附容量大 来源广造价低 良好的再生性能
2 工业常用吸附剂 活性炭疏水性常用于空气中有机溶剂催化脱 除
尾气中 SO2 NOX 等恶臭物质的净化优点性能稳定抗腐蚀 缺点可燃性使用温度不超过 200
活性氧化铝用于气体干燥石油气脱硫含氟废气净化(对水有强吸附能力)
硅胶亲水性吸附水份量可达自身质量的 50 而难于吸附非极性物质常用于处理含湿量较高的气体干燥烃类物质回收等
沸石分子筛是一种人工合成沸石为微孔型具有立方晶体的硅酸盐
常用吸附剂特性吸附剂类型 活性炭 活性氧化
铝 硅胶沸石分子筛
4A 5A 13x
堆积密度 kgm-3
200 ~ 600
750 ~ 1000
800 800 800 800
热容 kJ(kgmiddotK)-1
0836 ~1254
0836 ~1045
092 0794 0794 mdashmdash
操作温度上限 K
423 773 673 873 873 873
平均孔径 Aring 15 ~ 25 18 ~ 48 22 4 5 13
再生温度 K
373 ~ 413
473 ~ 523
393 ~423
473 ~ 573
473 ~ 573
473 ~ 573
比表面积 g-1
600 ~ 1600
210 ~ 360
600 mdashmdash mdashmdash mdashmdash
气体吸附的影响因素 操作条件
温度气相压力气流速度 吸附剂性质
比表面积(孔隙率孔径粒度等)
m
0322410
fV
WNA
f
--比表面积比表面积mm22gg
ff--单位体积气体铺成单分子层的面积单位体积气体铺成单分子层的面积mm22mLmL
NN00--阿佛加德罗常数阿佛加德罗常数
AA--吸附质分子横截面积吸附质分子横截面积mm22
VVmm--吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积mLmL
WW--吸附剂的重量吸附剂的重量gg
m
0322410
fV
WNA
f
--比表面积比表面积mm22gg
ff--单位体积气体铺成单分子层的面积单位体积气体铺成单分子层的面积mm22mLmL
NN00--阿佛加德罗常数阿佛加德罗常数
AA--吸附质分子横截面积吸附质分子横截面积mm22
VVmm--吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积mLmL
WW--吸附剂的重量吸附剂的重量gg
--比表面积比表面积mm22ggff--单位体积气体铺成单分子层的面积单位体积气体铺成单分子层的面积mm22mLmL
NN00--阿佛加德罗常数阿佛加德罗常数
AA--吸附质分子横截面积吸附质分子横截面积mm22
VVmm--吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积mLmL
WW--吸附剂的重量吸附剂的重量gg
气体吸附的影响因素 典型吸附质分子的横截面积
气体吸附的影响因素 吸附质性质浓度
临界直径-吸附质不易渗入的最小直径 吸附质的分子量沸点饱和性 例同种活性炭做吸附剂对于结构相似的有机物分子
量和不饱和性越高沸点越高吸附越容易 吸附剂活性
单位吸附剂吸附的吸附质的量以被吸附物质的重量对吸附剂的重量或体积分数表示
100 所用吸附剂量
已吸附吸附质的质量吸附剂的活性
静活性是指在一定温度下与气相中被吸附物质的初始浓度平衡时的最大吸附量即在该条件下吸附达到饱和时的吸附量
动活性气体通过吸附层时当流出吸附层的气体中刚刚出现被吸附物质时即认为此吸附层已失效这时单位吸附剂所吸附的吸附质的量称为动活性
其它 接触时间吸附器性能等
气体吸附的影响因素 吸附剂再生
溶剂萃取活性炭吸附 SO2 可用水脱附
置换再生脱附剂需要再脱附
降压或真空解吸
吸附作用 再生温度
加热再生
吸附平衡 当吸附速度=脱附速度时吸附平衡此时吸附量达
到极限值mdash静吸附量分数 XT ( m 吸附质 m 吸附量) 极限吸附量受气体压力和温度的影响 吸附等温线
吸附等温线
XT -单位吸附剂的吸附量P-吸附质在气相中的平衡分压Kn-经验常数 实验确定
吸附方程式 弗罗德里希( Freundlich )方程( I 型等温线中压部
分)
lgXT对 lgP 作图为直线
nT kPX
1
PnkX T lg)1(lglg
1916 年导出较好适用于 I 型的理论公式设吸附质对吸附表面的覆盖率为 θ 则未覆盖率为( 1-θ )
若气相分压为 P 则吸附速率为 k1P(1-θ) 解吸速率为 k2θ 当吸附达平衡时
maxX
X
固体总面积已覆盖的面积
k1P(1-θ)= k2θ
pkk
pk
12
1
朗格缪尔( Langmuir )方程式
式中 k1 k2 分别为吸附解吸常数
令 B= k1k2 则
若 A 为饱和吸附量则单位量吸附剂所吸附的吸附质量 XT 为
(朗氏方程)其中 A B 为常数当压力 P 很小时 BPltlt1 则当压力 P 很大时 BPgtgt1 则 XT=A 即此时吸附量与气体压力无关吸附达到饱和
BP
BP
1
BP
ABPAX T
1
PBAX T
若 θ= VVm 其中Vmdash 气体分压为 P 时被吸附气体在标准状态下的体积
说明( 1 ) PV 对 P 作图得一直线( 2 )由斜率 1Vm 和截距 1(B Vm) 可算出 B Vm
指明朗氏方程式是目前常用的基本等温吸附方程式但 θ 较大时吻合性较差
BP
BP
V
V
m
1 mm V
P
BVV
P
1
已知 293K 用活性炭吸附苯蒸汽所得到的平衡数据如下
例题
P103Pa 0267 0400 0533 1333 2660 4000 5332
XT 0176 0205 0225 0265 0287 0290 0300
试绘制等温吸附线若该等温吸附线符合朗氏等温吸附方程式试求 A B 值
解依数据绘图如下
图活性炭吸附苯蒸汽等温吸附线
显然该等温吸附线符合朗氏等温吸附线从而可用朗氏方程式描述结合曲线横纵坐标参数将朗氏方程式变换成下列形式任取曲线上两点 q (400 0205) 和 s (4000 0290) 代入上式于是有
解之得
)1()( BPXXA TT
BA
BA
1400029002900
140020502050
3101765 B
3040101765
1
400
2050250
3
A
吸附方程式 BET 方程( I II III 型等温线多分子层吸
附)m
0 0
0 m m 0
( )[1 ( 1) ]
1 ( 1)
( )
V CPV
P P C P P
P C P
V P P V C V CP
V-被吸附气体在标态下的体积P-吸附质在气相中的平衡分压P 0-吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm-吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C-与吸附热有关的常数
m
0 0
0 m m 0
( )[1 ( 1) ]
1 ( 1)
( )
V CPV
P P C P P
P C P
V P P V C V CP
V-被吸附气体在标态下的体积P-吸附质在气相中的平衡分压P 0-吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm-吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C-与吸附热有关的常数
吸附速率 吸附过程
吸附
外扩散(气流主体 外表面) 内扩散(外表面 内表面)
吸附速率 外扩散速率
内扩散速率
总吸附速率方程
AP A A
d( )
d y
MK Y Y
t
AP A A
d( )
d x
MK X X
t
AP A A P A A
P P P P P P
d( ) ( )
d1 1 1 1 1
y x
y y x x x y
MK Y Y K X X
tm
K k k K k k m
吸附工艺 固定床
吸附工艺 移动床
吸附工艺 移动床
吸附工艺
流化床
流化床
吸附工艺
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算 保护作用时间
τ - L 实际曲线与理论曲线的比较1 -理论线2 实际曲线
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
b0
0
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程b
00
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程
固定床吸附计算 同样条件下
定义-动力特性
1 1 2 2
01 1 02 2
1 2
K v K v const
v vconst
d d
1
02
B Kv
vB
d
固定床吸附计算 吸附床长度
假定条件 等温吸附 低浓度污染物的吸附 吸附等温线为第三种类型 吸附区长度为常数 吸附床的长度大于吸附区长度
固定床吸附计算 吸附床长度
LL00 -吸附区长度-吸附区长度
WWAA -穿透至耗竭的惰性气体通过量-穿透至耗竭的惰性气体通过量
WWEE -耗竭时的通过量-耗竭时的通过量
1-1-ff -吸附区内的饱和度-吸附区内的饱和度
0 A
E A(1 )
L W
L W f W
吸附器的压力损失1 )图解计算
3p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算3
p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算
移动床计算
操作线
吸附速率方程S S 2 S S 2( ) [ ( ) ]Y L G X Y L G X
S Pd ( )dyG Y K a Y Y L
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
例用连续移动床逆流等温吸附过程净化含H2S 的空气吸附剂为分子筛空气中 H2S 的浓度为 3 (重量)气相流速为 6500kgh 假定操作在 293K 和 1atm 下进行 H2S 的净化率要求为 95 试确定
(1) 分子筛的需要量(按最小需要量的 15 倍计) (2) 需要再生时分子筛中 H2S 的含量 (3) 需要的传质单元数解 (1) 吸附器进口气相组成 H2S 的流量=003times6500= 195kgh 空气的流量= 6500 - 195 = 6305kgh 吸附器出口气相组成 H2S= 005times(195) = 975 kgh 空气= 6305 kgh
移动床计算
1
195003
6305Y
32
975155 10
6305Y
移动床计算实验得到的平衡关系如右图假定 X2= 0 从图得( X1 )最大= 01147
所以实际需要的分子筛 = 0372times6305 = 23455kgh(2)
分子筛吸收 H2S 的平衡数据
S S S S( ) 1 5 ( ) 1 5 0 2 8 4 0 3 7 2L G L G 最 小实 际
S S
0 0 3 0 0 0 1 5 5( ) 0 2 8 4
0 1 1 4 7 0 0 0 0 0L G
最 小
1
195 975( ) 0079
23455X
实际
移动床计算(3)
图解积分法计算 NOG
NOG= 3127
1
2
OG
dY
Y
YN
Y Y
Y Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y YY Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y Y
物理吸附和化学吸附bull 同一污染物可能在较低温度下发生物理吸附bull 若温度升高到吸附剂具备足够高的活化能时发生
化学吸附
吸附剂 吸附剂需具备的特性
内表面积大 具有选择性吸附作用 高机械强度化学和热稳定性 吸附容量大 来源广造价低 良好的再生性能
2 工业常用吸附剂 活性炭疏水性常用于空气中有机溶剂催化脱 除
尾气中 SO2 NOX 等恶臭物质的净化优点性能稳定抗腐蚀 缺点可燃性使用温度不超过 200
活性氧化铝用于气体干燥石油气脱硫含氟废气净化(对水有强吸附能力)
硅胶亲水性吸附水份量可达自身质量的 50 而难于吸附非极性物质常用于处理含湿量较高的气体干燥烃类物质回收等
沸石分子筛是一种人工合成沸石为微孔型具有立方晶体的硅酸盐
常用吸附剂特性吸附剂类型 活性炭 活性氧化
铝 硅胶沸石分子筛
4A 5A 13x
堆积密度 kgm-3
200 ~ 600
750 ~ 1000
800 800 800 800
热容 kJ(kgmiddotK)-1
0836 ~1254
0836 ~1045
092 0794 0794 mdashmdash
操作温度上限 K
423 773 673 873 873 873
平均孔径 Aring 15 ~ 25 18 ~ 48 22 4 5 13
再生温度 K
373 ~ 413
473 ~ 523
393 ~423
473 ~ 573
473 ~ 573
473 ~ 573
比表面积 g-1
600 ~ 1600
210 ~ 360
600 mdashmdash mdashmdash mdashmdash
气体吸附的影响因素 操作条件
温度气相压力气流速度 吸附剂性质
比表面积(孔隙率孔径粒度等)
m
0322410
fV
WNA
f
--比表面积比表面积mm22gg
ff--单位体积气体铺成单分子层的面积单位体积气体铺成单分子层的面积mm22mLmL
NN00--阿佛加德罗常数阿佛加德罗常数
AA--吸附质分子横截面积吸附质分子横截面积mm22
VVmm--吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积mLmL
WW--吸附剂的重量吸附剂的重量gg
m
0322410
fV
WNA
f
--比表面积比表面积mm22gg
ff--单位体积气体铺成单分子层的面积单位体积气体铺成单分子层的面积mm22mLmL
NN00--阿佛加德罗常数阿佛加德罗常数
AA--吸附质分子横截面积吸附质分子横截面积mm22
VVmm--吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积mLmL
WW--吸附剂的重量吸附剂的重量gg
--比表面积比表面积mm22ggff--单位体积气体铺成单分子层的面积单位体积气体铺成单分子层的面积mm22mLmL
NN00--阿佛加德罗常数阿佛加德罗常数
AA--吸附质分子横截面积吸附质分子横截面积mm22
VVmm--吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积mLmL
WW--吸附剂的重量吸附剂的重量gg
气体吸附的影响因素 典型吸附质分子的横截面积
气体吸附的影响因素 吸附质性质浓度
临界直径-吸附质不易渗入的最小直径 吸附质的分子量沸点饱和性 例同种活性炭做吸附剂对于结构相似的有机物分子
量和不饱和性越高沸点越高吸附越容易 吸附剂活性
单位吸附剂吸附的吸附质的量以被吸附物质的重量对吸附剂的重量或体积分数表示
100 所用吸附剂量
已吸附吸附质的质量吸附剂的活性
静活性是指在一定温度下与气相中被吸附物质的初始浓度平衡时的最大吸附量即在该条件下吸附达到饱和时的吸附量
动活性气体通过吸附层时当流出吸附层的气体中刚刚出现被吸附物质时即认为此吸附层已失效这时单位吸附剂所吸附的吸附质的量称为动活性
其它 接触时间吸附器性能等
气体吸附的影响因素 吸附剂再生
溶剂萃取活性炭吸附 SO2 可用水脱附
置换再生脱附剂需要再脱附
降压或真空解吸
吸附作用 再生温度
加热再生
吸附平衡 当吸附速度=脱附速度时吸附平衡此时吸附量达
到极限值mdash静吸附量分数 XT ( m 吸附质 m 吸附量) 极限吸附量受气体压力和温度的影响 吸附等温线
吸附等温线
XT -单位吸附剂的吸附量P-吸附质在气相中的平衡分压Kn-经验常数 实验确定
吸附方程式 弗罗德里希( Freundlich )方程( I 型等温线中压部
分)
lgXT对 lgP 作图为直线
nT kPX
1
PnkX T lg)1(lglg
1916 年导出较好适用于 I 型的理论公式设吸附质对吸附表面的覆盖率为 θ 则未覆盖率为( 1-θ )
若气相分压为 P 则吸附速率为 k1P(1-θ) 解吸速率为 k2θ 当吸附达平衡时
maxX
X
固体总面积已覆盖的面积
k1P(1-θ)= k2θ
pkk
pk
12
1
朗格缪尔( Langmuir )方程式
式中 k1 k2 分别为吸附解吸常数
令 B= k1k2 则
若 A 为饱和吸附量则单位量吸附剂所吸附的吸附质量 XT 为
(朗氏方程)其中 A B 为常数当压力 P 很小时 BPltlt1 则当压力 P 很大时 BPgtgt1 则 XT=A 即此时吸附量与气体压力无关吸附达到饱和
BP
BP
1
BP
ABPAX T
1
PBAX T
若 θ= VVm 其中Vmdash 气体分压为 P 时被吸附气体在标准状态下的体积
说明( 1 ) PV 对 P 作图得一直线( 2 )由斜率 1Vm 和截距 1(B Vm) 可算出 B Vm
指明朗氏方程式是目前常用的基本等温吸附方程式但 θ 较大时吻合性较差
BP
BP
V
V
m
1 mm V
P
BVV
P
1
已知 293K 用活性炭吸附苯蒸汽所得到的平衡数据如下
例题
P103Pa 0267 0400 0533 1333 2660 4000 5332
XT 0176 0205 0225 0265 0287 0290 0300
试绘制等温吸附线若该等温吸附线符合朗氏等温吸附方程式试求 A B 值
解依数据绘图如下
图活性炭吸附苯蒸汽等温吸附线
显然该等温吸附线符合朗氏等温吸附线从而可用朗氏方程式描述结合曲线横纵坐标参数将朗氏方程式变换成下列形式任取曲线上两点 q (400 0205) 和 s (4000 0290) 代入上式于是有
解之得
)1()( BPXXA TT
BA
BA
1400029002900
140020502050
3101765 B
3040101765
1
400
2050250
3
A
吸附方程式 BET 方程( I II III 型等温线多分子层吸
附)m
0 0
0 m m 0
( )[1 ( 1) ]
1 ( 1)
( )
V CPV
P P C P P
P C P
V P P V C V CP
V-被吸附气体在标态下的体积P-吸附质在气相中的平衡分压P 0-吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm-吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C-与吸附热有关的常数
m
0 0
0 m m 0
( )[1 ( 1) ]
1 ( 1)
( )
V CPV
P P C P P
P C P
V P P V C V CP
V-被吸附气体在标态下的体积P-吸附质在气相中的平衡分压P 0-吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm-吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C-与吸附热有关的常数
吸附速率 吸附过程
吸附
外扩散(气流主体 外表面) 内扩散(外表面 内表面)
吸附速率 外扩散速率
内扩散速率
总吸附速率方程
AP A A
d( )
d y
MK Y Y
t
AP A A
d( )
d x
MK X X
t
AP A A P A A
P P P P P P
d( ) ( )
d1 1 1 1 1
y x
y y x x x y
MK Y Y K X X
tm
K k k K k k m
吸附工艺 固定床
吸附工艺 移动床
吸附工艺 移动床
吸附工艺
流化床
流化床
吸附工艺
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算 保护作用时间
τ - L 实际曲线与理论曲线的比较1 -理论线2 实际曲线
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
b0
0
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程b
00
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程
固定床吸附计算 同样条件下
定义-动力特性
1 1 2 2
01 1 02 2
1 2
K v K v const
v vconst
d d
1
02
B Kv
vB
d
固定床吸附计算 吸附床长度
假定条件 等温吸附 低浓度污染物的吸附 吸附等温线为第三种类型 吸附区长度为常数 吸附床的长度大于吸附区长度
固定床吸附计算 吸附床长度
LL00 -吸附区长度-吸附区长度
WWAA -穿透至耗竭的惰性气体通过量-穿透至耗竭的惰性气体通过量
WWEE -耗竭时的通过量-耗竭时的通过量
1-1-ff -吸附区内的饱和度-吸附区内的饱和度
0 A
E A(1 )
L W
L W f W
吸附器的压力损失1 )图解计算
3p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算3
p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算
移动床计算
操作线
吸附速率方程S S 2 S S 2( ) [ ( ) ]Y L G X Y L G X
S Pd ( )dyG Y K a Y Y L
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
例用连续移动床逆流等温吸附过程净化含H2S 的空气吸附剂为分子筛空气中 H2S 的浓度为 3 (重量)气相流速为 6500kgh 假定操作在 293K 和 1atm 下进行 H2S 的净化率要求为 95 试确定
(1) 分子筛的需要量(按最小需要量的 15 倍计) (2) 需要再生时分子筛中 H2S 的含量 (3) 需要的传质单元数解 (1) 吸附器进口气相组成 H2S 的流量=003times6500= 195kgh 空气的流量= 6500 - 195 = 6305kgh 吸附器出口气相组成 H2S= 005times(195) = 975 kgh 空气= 6305 kgh
移动床计算
1
195003
6305Y
32
975155 10
6305Y
移动床计算实验得到的平衡关系如右图假定 X2= 0 从图得( X1 )最大= 01147
所以实际需要的分子筛 = 0372times6305 = 23455kgh(2)
分子筛吸收 H2S 的平衡数据
S S S S( ) 1 5 ( ) 1 5 0 2 8 4 0 3 7 2L G L G 最 小实 际
S S
0 0 3 0 0 0 1 5 5( ) 0 2 8 4
0 1 1 4 7 0 0 0 0 0L G
最 小
1
195 975( ) 0079
23455X
实际
移动床计算(3)
图解积分法计算 NOG
NOG= 3127
1
2
OG
dY
Y
YN
Y Y
Y Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y YY Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y Y
吸附剂 吸附剂需具备的特性
内表面积大 具有选择性吸附作用 高机械强度化学和热稳定性 吸附容量大 来源广造价低 良好的再生性能
2 工业常用吸附剂 活性炭疏水性常用于空气中有机溶剂催化脱 除
尾气中 SO2 NOX 等恶臭物质的净化优点性能稳定抗腐蚀 缺点可燃性使用温度不超过 200
活性氧化铝用于气体干燥石油气脱硫含氟废气净化(对水有强吸附能力)
硅胶亲水性吸附水份量可达自身质量的 50 而难于吸附非极性物质常用于处理含湿量较高的气体干燥烃类物质回收等
沸石分子筛是一种人工合成沸石为微孔型具有立方晶体的硅酸盐
常用吸附剂特性吸附剂类型 活性炭 活性氧化
铝 硅胶沸石分子筛
4A 5A 13x
堆积密度 kgm-3
200 ~ 600
750 ~ 1000
800 800 800 800
热容 kJ(kgmiddotK)-1
0836 ~1254
0836 ~1045
092 0794 0794 mdashmdash
操作温度上限 K
423 773 673 873 873 873
平均孔径 Aring 15 ~ 25 18 ~ 48 22 4 5 13
再生温度 K
373 ~ 413
473 ~ 523
393 ~423
473 ~ 573
473 ~ 573
473 ~ 573
比表面积 g-1
600 ~ 1600
210 ~ 360
600 mdashmdash mdashmdash mdashmdash
气体吸附的影响因素 操作条件
温度气相压力气流速度 吸附剂性质
比表面积(孔隙率孔径粒度等)
m
0322410
fV
WNA
f
--比表面积比表面积mm22gg
ff--单位体积气体铺成单分子层的面积单位体积气体铺成单分子层的面积mm22mLmL
NN00--阿佛加德罗常数阿佛加德罗常数
AA--吸附质分子横截面积吸附质分子横截面积mm22
VVmm--吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积mLmL
WW--吸附剂的重量吸附剂的重量gg
m
0322410
fV
WNA
f
--比表面积比表面积mm22gg
ff--单位体积气体铺成单分子层的面积单位体积气体铺成单分子层的面积mm22mLmL
NN00--阿佛加德罗常数阿佛加德罗常数
AA--吸附质分子横截面积吸附质分子横截面积mm22
VVmm--吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积mLmL
WW--吸附剂的重量吸附剂的重量gg
--比表面积比表面积mm22ggff--单位体积气体铺成单分子层的面积单位体积气体铺成单分子层的面积mm22mLmL
NN00--阿佛加德罗常数阿佛加德罗常数
AA--吸附质分子横截面积吸附质分子横截面积mm22
VVmm--吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积mLmL
WW--吸附剂的重量吸附剂的重量gg
气体吸附的影响因素 典型吸附质分子的横截面积
气体吸附的影响因素 吸附质性质浓度
临界直径-吸附质不易渗入的最小直径 吸附质的分子量沸点饱和性 例同种活性炭做吸附剂对于结构相似的有机物分子
量和不饱和性越高沸点越高吸附越容易 吸附剂活性
单位吸附剂吸附的吸附质的量以被吸附物质的重量对吸附剂的重量或体积分数表示
100 所用吸附剂量
已吸附吸附质的质量吸附剂的活性
静活性是指在一定温度下与气相中被吸附物质的初始浓度平衡时的最大吸附量即在该条件下吸附达到饱和时的吸附量
动活性气体通过吸附层时当流出吸附层的气体中刚刚出现被吸附物质时即认为此吸附层已失效这时单位吸附剂所吸附的吸附质的量称为动活性
其它 接触时间吸附器性能等
气体吸附的影响因素 吸附剂再生
溶剂萃取活性炭吸附 SO2 可用水脱附
置换再生脱附剂需要再脱附
降压或真空解吸
吸附作用 再生温度
加热再生
吸附平衡 当吸附速度=脱附速度时吸附平衡此时吸附量达
到极限值mdash静吸附量分数 XT ( m 吸附质 m 吸附量) 极限吸附量受气体压力和温度的影响 吸附等温线
吸附等温线
XT -单位吸附剂的吸附量P-吸附质在气相中的平衡分压Kn-经验常数 实验确定
吸附方程式 弗罗德里希( Freundlich )方程( I 型等温线中压部
分)
lgXT对 lgP 作图为直线
nT kPX
1
PnkX T lg)1(lglg
1916 年导出较好适用于 I 型的理论公式设吸附质对吸附表面的覆盖率为 θ 则未覆盖率为( 1-θ )
若气相分压为 P 则吸附速率为 k1P(1-θ) 解吸速率为 k2θ 当吸附达平衡时
maxX
X
固体总面积已覆盖的面积
k1P(1-θ)= k2θ
pkk
pk
12
1
朗格缪尔( Langmuir )方程式
式中 k1 k2 分别为吸附解吸常数
令 B= k1k2 则
若 A 为饱和吸附量则单位量吸附剂所吸附的吸附质量 XT 为
(朗氏方程)其中 A B 为常数当压力 P 很小时 BPltlt1 则当压力 P 很大时 BPgtgt1 则 XT=A 即此时吸附量与气体压力无关吸附达到饱和
BP
BP
1
BP
ABPAX T
1
PBAX T
若 θ= VVm 其中Vmdash 气体分压为 P 时被吸附气体在标准状态下的体积
说明( 1 ) PV 对 P 作图得一直线( 2 )由斜率 1Vm 和截距 1(B Vm) 可算出 B Vm
指明朗氏方程式是目前常用的基本等温吸附方程式但 θ 较大时吻合性较差
BP
BP
V
V
m
1 mm V
P
BVV
P
1
已知 293K 用活性炭吸附苯蒸汽所得到的平衡数据如下
例题
P103Pa 0267 0400 0533 1333 2660 4000 5332
XT 0176 0205 0225 0265 0287 0290 0300
试绘制等温吸附线若该等温吸附线符合朗氏等温吸附方程式试求 A B 值
解依数据绘图如下
图活性炭吸附苯蒸汽等温吸附线
显然该等温吸附线符合朗氏等温吸附线从而可用朗氏方程式描述结合曲线横纵坐标参数将朗氏方程式变换成下列形式任取曲线上两点 q (400 0205) 和 s (4000 0290) 代入上式于是有
解之得
)1()( BPXXA TT
BA
BA
1400029002900
140020502050
3101765 B
3040101765
1
400
2050250
3
A
吸附方程式 BET 方程( I II III 型等温线多分子层吸
附)m
0 0
0 m m 0
( )[1 ( 1) ]
1 ( 1)
( )
V CPV
P P C P P
P C P
V P P V C V CP
V-被吸附气体在标态下的体积P-吸附质在气相中的平衡分压P 0-吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm-吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C-与吸附热有关的常数
m
0 0
0 m m 0
( )[1 ( 1) ]
1 ( 1)
( )
V CPV
P P C P P
P C P
V P P V C V CP
V-被吸附气体在标态下的体积P-吸附质在气相中的平衡分压P 0-吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm-吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C-与吸附热有关的常数
吸附速率 吸附过程
吸附
外扩散(气流主体 外表面) 内扩散(外表面 内表面)
吸附速率 外扩散速率
内扩散速率
总吸附速率方程
AP A A
d( )
d y
MK Y Y
t
AP A A
d( )
d x
MK X X
t
AP A A P A A
P P P P P P
d( ) ( )
d1 1 1 1 1
y x
y y x x x y
MK Y Y K X X
tm
K k k K k k m
吸附工艺 固定床
吸附工艺 移动床
吸附工艺 移动床
吸附工艺
流化床
流化床
吸附工艺
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算 保护作用时间
τ - L 实际曲线与理论曲线的比较1 -理论线2 实际曲线
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
b0
0
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程b
00
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程
固定床吸附计算 同样条件下
定义-动力特性
1 1 2 2
01 1 02 2
1 2
K v K v const
v vconst
d d
1
02
B Kv
vB
d
固定床吸附计算 吸附床长度
假定条件 等温吸附 低浓度污染物的吸附 吸附等温线为第三种类型 吸附区长度为常数 吸附床的长度大于吸附区长度
固定床吸附计算 吸附床长度
LL00 -吸附区长度-吸附区长度
WWAA -穿透至耗竭的惰性气体通过量-穿透至耗竭的惰性气体通过量
WWEE -耗竭时的通过量-耗竭时的通过量
1-1-ff -吸附区内的饱和度-吸附区内的饱和度
0 A
E A(1 )
L W
L W f W
吸附器的压力损失1 )图解计算
3p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算3
p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算
移动床计算
操作线
吸附速率方程S S 2 S S 2( ) [ ( ) ]Y L G X Y L G X
S Pd ( )dyG Y K a Y Y L
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
例用连续移动床逆流等温吸附过程净化含H2S 的空气吸附剂为分子筛空气中 H2S 的浓度为 3 (重量)气相流速为 6500kgh 假定操作在 293K 和 1atm 下进行 H2S 的净化率要求为 95 试确定
(1) 分子筛的需要量(按最小需要量的 15 倍计) (2) 需要再生时分子筛中 H2S 的含量 (3) 需要的传质单元数解 (1) 吸附器进口气相组成 H2S 的流量=003times6500= 195kgh 空气的流量= 6500 - 195 = 6305kgh 吸附器出口气相组成 H2S= 005times(195) = 975 kgh 空气= 6305 kgh
移动床计算
1
195003
6305Y
32
975155 10
6305Y
移动床计算实验得到的平衡关系如右图假定 X2= 0 从图得( X1 )最大= 01147
所以实际需要的分子筛 = 0372times6305 = 23455kgh(2)
分子筛吸收 H2S 的平衡数据
S S S S( ) 1 5 ( ) 1 5 0 2 8 4 0 3 7 2L G L G 最 小实 际
S S
0 0 3 0 0 0 1 5 5( ) 0 2 8 4
0 1 1 4 7 0 0 0 0 0L G
最 小
1
195 975( ) 0079
23455X
实际
移动床计算(3)
图解积分法计算 NOG
NOG= 3127
1
2
OG
dY
Y
YN
Y Y
Y Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y YY Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y Y
2 工业常用吸附剂 活性炭疏水性常用于空气中有机溶剂催化脱 除
尾气中 SO2 NOX 等恶臭物质的净化优点性能稳定抗腐蚀 缺点可燃性使用温度不超过 200
活性氧化铝用于气体干燥石油气脱硫含氟废气净化(对水有强吸附能力)
硅胶亲水性吸附水份量可达自身质量的 50 而难于吸附非极性物质常用于处理含湿量较高的气体干燥烃类物质回收等
沸石分子筛是一种人工合成沸石为微孔型具有立方晶体的硅酸盐
常用吸附剂特性吸附剂类型 活性炭 活性氧化
铝 硅胶沸石分子筛
4A 5A 13x
堆积密度 kgm-3
200 ~ 600
750 ~ 1000
800 800 800 800
热容 kJ(kgmiddotK)-1
0836 ~1254
0836 ~1045
092 0794 0794 mdashmdash
操作温度上限 K
423 773 673 873 873 873
平均孔径 Aring 15 ~ 25 18 ~ 48 22 4 5 13
再生温度 K
373 ~ 413
473 ~ 523
393 ~423
473 ~ 573
473 ~ 573
473 ~ 573
比表面积 g-1
600 ~ 1600
210 ~ 360
600 mdashmdash mdashmdash mdashmdash
气体吸附的影响因素 操作条件
温度气相压力气流速度 吸附剂性质
比表面积(孔隙率孔径粒度等)
m
0322410
fV
WNA
f
--比表面积比表面积mm22gg
ff--单位体积气体铺成单分子层的面积单位体积气体铺成单分子层的面积mm22mLmL
NN00--阿佛加德罗常数阿佛加德罗常数
AA--吸附质分子横截面积吸附质分子横截面积mm22
VVmm--吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积mLmL
WW--吸附剂的重量吸附剂的重量gg
m
0322410
fV
WNA
f
--比表面积比表面积mm22gg
ff--单位体积气体铺成单分子层的面积单位体积气体铺成单分子层的面积mm22mLmL
NN00--阿佛加德罗常数阿佛加德罗常数
AA--吸附质分子横截面积吸附质分子横截面积mm22
VVmm--吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积mLmL
WW--吸附剂的重量吸附剂的重量gg
--比表面积比表面积mm22ggff--单位体积气体铺成单分子层的面积单位体积气体铺成单分子层的面积mm22mLmL
NN00--阿佛加德罗常数阿佛加德罗常数
AA--吸附质分子横截面积吸附质分子横截面积mm22
VVmm--吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积mLmL
WW--吸附剂的重量吸附剂的重量gg
气体吸附的影响因素 典型吸附质分子的横截面积
气体吸附的影响因素 吸附质性质浓度
临界直径-吸附质不易渗入的最小直径 吸附质的分子量沸点饱和性 例同种活性炭做吸附剂对于结构相似的有机物分子
量和不饱和性越高沸点越高吸附越容易 吸附剂活性
单位吸附剂吸附的吸附质的量以被吸附物质的重量对吸附剂的重量或体积分数表示
100 所用吸附剂量
已吸附吸附质的质量吸附剂的活性
静活性是指在一定温度下与气相中被吸附物质的初始浓度平衡时的最大吸附量即在该条件下吸附达到饱和时的吸附量
动活性气体通过吸附层时当流出吸附层的气体中刚刚出现被吸附物质时即认为此吸附层已失效这时单位吸附剂所吸附的吸附质的量称为动活性
其它 接触时间吸附器性能等
气体吸附的影响因素 吸附剂再生
溶剂萃取活性炭吸附 SO2 可用水脱附
置换再生脱附剂需要再脱附
降压或真空解吸
吸附作用 再生温度
加热再生
吸附平衡 当吸附速度=脱附速度时吸附平衡此时吸附量达
到极限值mdash静吸附量分数 XT ( m 吸附质 m 吸附量) 极限吸附量受气体压力和温度的影响 吸附等温线
吸附等温线
XT -单位吸附剂的吸附量P-吸附质在气相中的平衡分压Kn-经验常数 实验确定
吸附方程式 弗罗德里希( Freundlich )方程( I 型等温线中压部
分)
lgXT对 lgP 作图为直线
nT kPX
1
PnkX T lg)1(lglg
1916 年导出较好适用于 I 型的理论公式设吸附质对吸附表面的覆盖率为 θ 则未覆盖率为( 1-θ )
若气相分压为 P 则吸附速率为 k1P(1-θ) 解吸速率为 k2θ 当吸附达平衡时
maxX
X
固体总面积已覆盖的面积
k1P(1-θ)= k2θ
pkk
pk
12
1
朗格缪尔( Langmuir )方程式
式中 k1 k2 分别为吸附解吸常数
令 B= k1k2 则
若 A 为饱和吸附量则单位量吸附剂所吸附的吸附质量 XT 为
(朗氏方程)其中 A B 为常数当压力 P 很小时 BPltlt1 则当压力 P 很大时 BPgtgt1 则 XT=A 即此时吸附量与气体压力无关吸附达到饱和
BP
BP
1
BP
ABPAX T
1
PBAX T
若 θ= VVm 其中Vmdash 气体分压为 P 时被吸附气体在标准状态下的体积
说明( 1 ) PV 对 P 作图得一直线( 2 )由斜率 1Vm 和截距 1(B Vm) 可算出 B Vm
指明朗氏方程式是目前常用的基本等温吸附方程式但 θ 较大时吻合性较差
BP
BP
V
V
m
1 mm V
P
BVV
P
1
已知 293K 用活性炭吸附苯蒸汽所得到的平衡数据如下
例题
P103Pa 0267 0400 0533 1333 2660 4000 5332
XT 0176 0205 0225 0265 0287 0290 0300
试绘制等温吸附线若该等温吸附线符合朗氏等温吸附方程式试求 A B 值
解依数据绘图如下
图活性炭吸附苯蒸汽等温吸附线
显然该等温吸附线符合朗氏等温吸附线从而可用朗氏方程式描述结合曲线横纵坐标参数将朗氏方程式变换成下列形式任取曲线上两点 q (400 0205) 和 s (4000 0290) 代入上式于是有
解之得
)1()( BPXXA TT
BA
BA
1400029002900
140020502050
3101765 B
3040101765
1
400
2050250
3
A
吸附方程式 BET 方程( I II III 型等温线多分子层吸
附)m
0 0
0 m m 0
( )[1 ( 1) ]
1 ( 1)
( )
V CPV
P P C P P
P C P
V P P V C V CP
V-被吸附气体在标态下的体积P-吸附质在气相中的平衡分压P 0-吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm-吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C-与吸附热有关的常数
m
0 0
0 m m 0
( )[1 ( 1) ]
1 ( 1)
( )
V CPV
P P C P P
P C P
V P P V C V CP
V-被吸附气体在标态下的体积P-吸附质在气相中的平衡分压P 0-吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm-吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C-与吸附热有关的常数
吸附速率 吸附过程
吸附
外扩散(气流主体 外表面) 内扩散(外表面 内表面)
吸附速率 外扩散速率
内扩散速率
总吸附速率方程
AP A A
d( )
d y
MK Y Y
t
AP A A
d( )
d x
MK X X
t
AP A A P A A
P P P P P P
d( ) ( )
d1 1 1 1 1
y x
y y x x x y
MK Y Y K X X
tm
K k k K k k m
吸附工艺 固定床
吸附工艺 移动床
吸附工艺 移动床
吸附工艺
流化床
流化床
吸附工艺
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算 保护作用时间
τ - L 实际曲线与理论曲线的比较1 -理论线2 实际曲线
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
b0
0
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程b
00
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程
固定床吸附计算 同样条件下
定义-动力特性
1 1 2 2
01 1 02 2
1 2
K v K v const
v vconst
d d
1
02
B Kv
vB
d
固定床吸附计算 吸附床长度
假定条件 等温吸附 低浓度污染物的吸附 吸附等温线为第三种类型 吸附区长度为常数 吸附床的长度大于吸附区长度
固定床吸附计算 吸附床长度
LL00 -吸附区长度-吸附区长度
WWAA -穿透至耗竭的惰性气体通过量-穿透至耗竭的惰性气体通过量
WWEE -耗竭时的通过量-耗竭时的通过量
1-1-ff -吸附区内的饱和度-吸附区内的饱和度
0 A
E A(1 )
L W
L W f W
吸附器的压力损失1 )图解计算
3p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算3
p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算
移动床计算
操作线
吸附速率方程S S 2 S S 2( ) [ ( ) ]Y L G X Y L G X
S Pd ( )dyG Y K a Y Y L
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
例用连续移动床逆流等温吸附过程净化含H2S 的空气吸附剂为分子筛空气中 H2S 的浓度为 3 (重量)气相流速为 6500kgh 假定操作在 293K 和 1atm 下进行 H2S 的净化率要求为 95 试确定
(1) 分子筛的需要量(按最小需要量的 15 倍计) (2) 需要再生时分子筛中 H2S 的含量 (3) 需要的传质单元数解 (1) 吸附器进口气相组成 H2S 的流量=003times6500= 195kgh 空气的流量= 6500 - 195 = 6305kgh 吸附器出口气相组成 H2S= 005times(195) = 975 kgh 空气= 6305 kgh
移动床计算
1
195003
6305Y
32
975155 10
6305Y
移动床计算实验得到的平衡关系如右图假定 X2= 0 从图得( X1 )最大= 01147
所以实际需要的分子筛 = 0372times6305 = 23455kgh(2)
分子筛吸收 H2S 的平衡数据
S S S S( ) 1 5 ( ) 1 5 0 2 8 4 0 3 7 2L G L G 最 小实 际
S S
0 0 3 0 0 0 1 5 5( ) 0 2 8 4
0 1 1 4 7 0 0 0 0 0L G
最 小
1
195 975( ) 0079
23455X
实际
移动床计算(3)
图解积分法计算 NOG
NOG= 3127
1
2
OG
dY
Y
YN
Y Y
Y Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y YY Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y Y
常用吸附剂特性吸附剂类型 活性炭 活性氧化
铝 硅胶沸石分子筛
4A 5A 13x
堆积密度 kgm-3
200 ~ 600
750 ~ 1000
800 800 800 800
热容 kJ(kgmiddotK)-1
0836 ~1254
0836 ~1045
092 0794 0794 mdashmdash
操作温度上限 K
423 773 673 873 873 873
平均孔径 Aring 15 ~ 25 18 ~ 48 22 4 5 13
再生温度 K
373 ~ 413
473 ~ 523
393 ~423
473 ~ 573
473 ~ 573
473 ~ 573
比表面积 g-1
600 ~ 1600
210 ~ 360
600 mdashmdash mdashmdash mdashmdash
气体吸附的影响因素 操作条件
温度气相压力气流速度 吸附剂性质
比表面积(孔隙率孔径粒度等)
m
0322410
fV
WNA
f
--比表面积比表面积mm22gg
ff--单位体积气体铺成单分子层的面积单位体积气体铺成单分子层的面积mm22mLmL
NN00--阿佛加德罗常数阿佛加德罗常数
AA--吸附质分子横截面积吸附质分子横截面积mm22
VVmm--吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积mLmL
WW--吸附剂的重量吸附剂的重量gg
m
0322410
fV
WNA
f
--比表面积比表面积mm22gg
ff--单位体积气体铺成单分子层的面积单位体积气体铺成单分子层的面积mm22mLmL
NN00--阿佛加德罗常数阿佛加德罗常数
AA--吸附质分子横截面积吸附质分子横截面积mm22
VVmm--吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积mLmL
WW--吸附剂的重量吸附剂的重量gg
--比表面积比表面积mm22ggff--单位体积气体铺成单分子层的面积单位体积气体铺成单分子层的面积mm22mLmL
NN00--阿佛加德罗常数阿佛加德罗常数
AA--吸附质分子横截面积吸附质分子横截面积mm22
VVmm--吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积mLmL
WW--吸附剂的重量吸附剂的重量gg
气体吸附的影响因素 典型吸附质分子的横截面积
气体吸附的影响因素 吸附质性质浓度
临界直径-吸附质不易渗入的最小直径 吸附质的分子量沸点饱和性 例同种活性炭做吸附剂对于结构相似的有机物分子
量和不饱和性越高沸点越高吸附越容易 吸附剂活性
单位吸附剂吸附的吸附质的量以被吸附物质的重量对吸附剂的重量或体积分数表示
100 所用吸附剂量
已吸附吸附质的质量吸附剂的活性
静活性是指在一定温度下与气相中被吸附物质的初始浓度平衡时的最大吸附量即在该条件下吸附达到饱和时的吸附量
动活性气体通过吸附层时当流出吸附层的气体中刚刚出现被吸附物质时即认为此吸附层已失效这时单位吸附剂所吸附的吸附质的量称为动活性
其它 接触时间吸附器性能等
气体吸附的影响因素 吸附剂再生
溶剂萃取活性炭吸附 SO2 可用水脱附
置换再生脱附剂需要再脱附
降压或真空解吸
吸附作用 再生温度
加热再生
吸附平衡 当吸附速度=脱附速度时吸附平衡此时吸附量达
到极限值mdash静吸附量分数 XT ( m 吸附质 m 吸附量) 极限吸附量受气体压力和温度的影响 吸附等温线
吸附等温线
XT -单位吸附剂的吸附量P-吸附质在气相中的平衡分压Kn-经验常数 实验确定
吸附方程式 弗罗德里希( Freundlich )方程( I 型等温线中压部
分)
lgXT对 lgP 作图为直线
nT kPX
1
PnkX T lg)1(lglg
1916 年导出较好适用于 I 型的理论公式设吸附质对吸附表面的覆盖率为 θ 则未覆盖率为( 1-θ )
若气相分压为 P 则吸附速率为 k1P(1-θ) 解吸速率为 k2θ 当吸附达平衡时
maxX
X
固体总面积已覆盖的面积
k1P(1-θ)= k2θ
pkk
pk
12
1
朗格缪尔( Langmuir )方程式
式中 k1 k2 分别为吸附解吸常数
令 B= k1k2 则
若 A 为饱和吸附量则单位量吸附剂所吸附的吸附质量 XT 为
(朗氏方程)其中 A B 为常数当压力 P 很小时 BPltlt1 则当压力 P 很大时 BPgtgt1 则 XT=A 即此时吸附量与气体压力无关吸附达到饱和
BP
BP
1
BP
ABPAX T
1
PBAX T
若 θ= VVm 其中Vmdash 气体分压为 P 时被吸附气体在标准状态下的体积
说明( 1 ) PV 对 P 作图得一直线( 2 )由斜率 1Vm 和截距 1(B Vm) 可算出 B Vm
指明朗氏方程式是目前常用的基本等温吸附方程式但 θ 较大时吻合性较差
BP
BP
V
V
m
1 mm V
P
BVV
P
1
已知 293K 用活性炭吸附苯蒸汽所得到的平衡数据如下
例题
P103Pa 0267 0400 0533 1333 2660 4000 5332
XT 0176 0205 0225 0265 0287 0290 0300
试绘制等温吸附线若该等温吸附线符合朗氏等温吸附方程式试求 A B 值
解依数据绘图如下
图活性炭吸附苯蒸汽等温吸附线
显然该等温吸附线符合朗氏等温吸附线从而可用朗氏方程式描述结合曲线横纵坐标参数将朗氏方程式变换成下列形式任取曲线上两点 q (400 0205) 和 s (4000 0290) 代入上式于是有
解之得
)1()( BPXXA TT
BA
BA
1400029002900
140020502050
3101765 B
3040101765
1
400
2050250
3
A
吸附方程式 BET 方程( I II III 型等温线多分子层吸
附)m
0 0
0 m m 0
( )[1 ( 1) ]
1 ( 1)
( )
V CPV
P P C P P
P C P
V P P V C V CP
V-被吸附气体在标态下的体积P-吸附质在气相中的平衡分压P 0-吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm-吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C-与吸附热有关的常数
m
0 0
0 m m 0
( )[1 ( 1) ]
1 ( 1)
( )
V CPV
P P C P P
P C P
V P P V C V CP
V-被吸附气体在标态下的体积P-吸附质在气相中的平衡分压P 0-吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm-吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C-与吸附热有关的常数
吸附速率 吸附过程
吸附
外扩散(气流主体 外表面) 内扩散(外表面 内表面)
吸附速率 外扩散速率
内扩散速率
总吸附速率方程
AP A A
d( )
d y
MK Y Y
t
AP A A
d( )
d x
MK X X
t
AP A A P A A
P P P P P P
d( ) ( )
d1 1 1 1 1
y x
y y x x x y
MK Y Y K X X
tm
K k k K k k m
吸附工艺 固定床
吸附工艺 移动床
吸附工艺 移动床
吸附工艺
流化床
流化床
吸附工艺
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算 保护作用时间
τ - L 实际曲线与理论曲线的比较1 -理论线2 实际曲线
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
b0
0
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程b
00
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程
固定床吸附计算 同样条件下
定义-动力特性
1 1 2 2
01 1 02 2
1 2
K v K v const
v vconst
d d
1
02
B Kv
vB
d
固定床吸附计算 吸附床长度
假定条件 等温吸附 低浓度污染物的吸附 吸附等温线为第三种类型 吸附区长度为常数 吸附床的长度大于吸附区长度
固定床吸附计算 吸附床长度
LL00 -吸附区长度-吸附区长度
WWAA -穿透至耗竭的惰性气体通过量-穿透至耗竭的惰性气体通过量
WWEE -耗竭时的通过量-耗竭时的通过量
1-1-ff -吸附区内的饱和度-吸附区内的饱和度
0 A
E A(1 )
L W
L W f W
吸附器的压力损失1 )图解计算
3p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算3
p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算
移动床计算
操作线
吸附速率方程S S 2 S S 2( ) [ ( ) ]Y L G X Y L G X
S Pd ( )dyG Y K a Y Y L
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
例用连续移动床逆流等温吸附过程净化含H2S 的空气吸附剂为分子筛空气中 H2S 的浓度为 3 (重量)气相流速为 6500kgh 假定操作在 293K 和 1atm 下进行 H2S 的净化率要求为 95 试确定
(1) 分子筛的需要量(按最小需要量的 15 倍计) (2) 需要再生时分子筛中 H2S 的含量 (3) 需要的传质单元数解 (1) 吸附器进口气相组成 H2S 的流量=003times6500= 195kgh 空气的流量= 6500 - 195 = 6305kgh 吸附器出口气相组成 H2S= 005times(195) = 975 kgh 空气= 6305 kgh
移动床计算
1
195003
6305Y
32
975155 10
6305Y
移动床计算实验得到的平衡关系如右图假定 X2= 0 从图得( X1 )最大= 01147
所以实际需要的分子筛 = 0372times6305 = 23455kgh(2)
分子筛吸收 H2S 的平衡数据
S S S S( ) 1 5 ( ) 1 5 0 2 8 4 0 3 7 2L G L G 最 小实 际
S S
0 0 3 0 0 0 1 5 5( ) 0 2 8 4
0 1 1 4 7 0 0 0 0 0L G
最 小
1
195 975( ) 0079
23455X
实际
移动床计算(3)
图解积分法计算 NOG
NOG= 3127
1
2
OG
dY
Y
YN
Y Y
Y Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y YY Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y Y
气体吸附的影响因素 操作条件
温度气相压力气流速度 吸附剂性质
比表面积(孔隙率孔径粒度等)
m
0322410
fV
WNA
f
--比表面积比表面积mm22gg
ff--单位体积气体铺成单分子层的面积单位体积气体铺成单分子层的面积mm22mLmL
NN00--阿佛加德罗常数阿佛加德罗常数
AA--吸附质分子横截面积吸附质分子横截面积mm22
VVmm--吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积mLmL
WW--吸附剂的重量吸附剂的重量gg
m
0322410
fV
WNA
f
--比表面积比表面积mm22gg
ff--单位体积气体铺成单分子层的面积单位体积气体铺成单分子层的面积mm22mLmL
NN00--阿佛加德罗常数阿佛加德罗常数
AA--吸附质分子横截面积吸附质分子横截面积mm22
VVmm--吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积mLmL
WW--吸附剂的重量吸附剂的重量gg
--比表面积比表面积mm22ggff--单位体积气体铺成单分子层的面积单位体积气体铺成单分子层的面积mm22mLmL
NN00--阿佛加德罗常数阿佛加德罗常数
AA--吸附质分子横截面积吸附质分子横截面积mm22
VVmm--吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积mLmL
WW--吸附剂的重量吸附剂的重量gg
气体吸附的影响因素 典型吸附质分子的横截面积
气体吸附的影响因素 吸附质性质浓度
临界直径-吸附质不易渗入的最小直径 吸附质的分子量沸点饱和性 例同种活性炭做吸附剂对于结构相似的有机物分子
量和不饱和性越高沸点越高吸附越容易 吸附剂活性
单位吸附剂吸附的吸附质的量以被吸附物质的重量对吸附剂的重量或体积分数表示
100 所用吸附剂量
已吸附吸附质的质量吸附剂的活性
静活性是指在一定温度下与气相中被吸附物质的初始浓度平衡时的最大吸附量即在该条件下吸附达到饱和时的吸附量
动活性气体通过吸附层时当流出吸附层的气体中刚刚出现被吸附物质时即认为此吸附层已失效这时单位吸附剂所吸附的吸附质的量称为动活性
其它 接触时间吸附器性能等
气体吸附的影响因素 吸附剂再生
溶剂萃取活性炭吸附 SO2 可用水脱附
置换再生脱附剂需要再脱附
降压或真空解吸
吸附作用 再生温度
加热再生
吸附平衡 当吸附速度=脱附速度时吸附平衡此时吸附量达
到极限值mdash静吸附量分数 XT ( m 吸附质 m 吸附量) 极限吸附量受气体压力和温度的影响 吸附等温线
吸附等温线
XT -单位吸附剂的吸附量P-吸附质在气相中的平衡分压Kn-经验常数 实验确定
吸附方程式 弗罗德里希( Freundlich )方程( I 型等温线中压部
分)
lgXT对 lgP 作图为直线
nT kPX
1
PnkX T lg)1(lglg
1916 年导出较好适用于 I 型的理论公式设吸附质对吸附表面的覆盖率为 θ 则未覆盖率为( 1-θ )
若气相分压为 P 则吸附速率为 k1P(1-θ) 解吸速率为 k2θ 当吸附达平衡时
maxX
X
固体总面积已覆盖的面积
k1P(1-θ)= k2θ
pkk
pk
12
1
朗格缪尔( Langmuir )方程式
式中 k1 k2 分别为吸附解吸常数
令 B= k1k2 则
若 A 为饱和吸附量则单位量吸附剂所吸附的吸附质量 XT 为
(朗氏方程)其中 A B 为常数当压力 P 很小时 BPltlt1 则当压力 P 很大时 BPgtgt1 则 XT=A 即此时吸附量与气体压力无关吸附达到饱和
BP
BP
1
BP
ABPAX T
1
PBAX T
若 θ= VVm 其中Vmdash 气体分压为 P 时被吸附气体在标准状态下的体积
说明( 1 ) PV 对 P 作图得一直线( 2 )由斜率 1Vm 和截距 1(B Vm) 可算出 B Vm
指明朗氏方程式是目前常用的基本等温吸附方程式但 θ 较大时吻合性较差
BP
BP
V
V
m
1 mm V
P
BVV
P
1
已知 293K 用活性炭吸附苯蒸汽所得到的平衡数据如下
例题
P103Pa 0267 0400 0533 1333 2660 4000 5332
XT 0176 0205 0225 0265 0287 0290 0300
试绘制等温吸附线若该等温吸附线符合朗氏等温吸附方程式试求 A B 值
解依数据绘图如下
图活性炭吸附苯蒸汽等温吸附线
显然该等温吸附线符合朗氏等温吸附线从而可用朗氏方程式描述结合曲线横纵坐标参数将朗氏方程式变换成下列形式任取曲线上两点 q (400 0205) 和 s (4000 0290) 代入上式于是有
解之得
)1()( BPXXA TT
BA
BA
1400029002900
140020502050
3101765 B
3040101765
1
400
2050250
3
A
吸附方程式 BET 方程( I II III 型等温线多分子层吸
附)m
0 0
0 m m 0
( )[1 ( 1) ]
1 ( 1)
( )
V CPV
P P C P P
P C P
V P P V C V CP
V-被吸附气体在标态下的体积P-吸附质在气相中的平衡分压P 0-吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm-吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C-与吸附热有关的常数
m
0 0
0 m m 0
( )[1 ( 1) ]
1 ( 1)
( )
V CPV
P P C P P
P C P
V P P V C V CP
V-被吸附气体在标态下的体积P-吸附质在气相中的平衡分压P 0-吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm-吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C-与吸附热有关的常数
吸附速率 吸附过程
吸附
外扩散(气流主体 外表面) 内扩散(外表面 内表面)
吸附速率 外扩散速率
内扩散速率
总吸附速率方程
AP A A
d( )
d y
MK Y Y
t
AP A A
d( )
d x
MK X X
t
AP A A P A A
P P P P P P
d( ) ( )
d1 1 1 1 1
y x
y y x x x y
MK Y Y K X X
tm
K k k K k k m
吸附工艺 固定床
吸附工艺 移动床
吸附工艺 移动床
吸附工艺
流化床
流化床
吸附工艺
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算 保护作用时间
τ - L 实际曲线与理论曲线的比较1 -理论线2 实际曲线
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
b0
0
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程b
00
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程
固定床吸附计算 同样条件下
定义-动力特性
1 1 2 2
01 1 02 2
1 2
K v K v const
v vconst
d d
1
02
B Kv
vB
d
固定床吸附计算 吸附床长度
假定条件 等温吸附 低浓度污染物的吸附 吸附等温线为第三种类型 吸附区长度为常数 吸附床的长度大于吸附区长度
固定床吸附计算 吸附床长度
LL00 -吸附区长度-吸附区长度
WWAA -穿透至耗竭的惰性气体通过量-穿透至耗竭的惰性气体通过量
WWEE -耗竭时的通过量-耗竭时的通过量
1-1-ff -吸附区内的饱和度-吸附区内的饱和度
0 A
E A(1 )
L W
L W f W
吸附器的压力损失1 )图解计算
3p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算3
p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算
移动床计算
操作线
吸附速率方程S S 2 S S 2( ) [ ( ) ]Y L G X Y L G X
S Pd ( )dyG Y K a Y Y L
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
例用连续移动床逆流等温吸附过程净化含H2S 的空气吸附剂为分子筛空气中 H2S 的浓度为 3 (重量)气相流速为 6500kgh 假定操作在 293K 和 1atm 下进行 H2S 的净化率要求为 95 试确定
(1) 分子筛的需要量(按最小需要量的 15 倍计) (2) 需要再生时分子筛中 H2S 的含量 (3) 需要的传质单元数解 (1) 吸附器进口气相组成 H2S 的流量=003times6500= 195kgh 空气的流量= 6500 - 195 = 6305kgh 吸附器出口气相组成 H2S= 005times(195) = 975 kgh 空气= 6305 kgh
移动床计算
1
195003
6305Y
32
975155 10
6305Y
移动床计算实验得到的平衡关系如右图假定 X2= 0 从图得( X1 )最大= 01147
所以实际需要的分子筛 = 0372times6305 = 23455kgh(2)
分子筛吸收 H2S 的平衡数据
S S S S( ) 1 5 ( ) 1 5 0 2 8 4 0 3 7 2L G L G 最 小实 际
S S
0 0 3 0 0 0 1 5 5( ) 0 2 8 4
0 1 1 4 7 0 0 0 0 0L G
最 小
1
195 975( ) 0079
23455X
实际
移动床计算(3)
图解积分法计算 NOG
NOG= 3127
1
2
OG
dY
Y
YN
Y Y
Y Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y YY Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y Y
气体吸附的影响因素 典型吸附质分子的横截面积
气体吸附的影响因素 吸附质性质浓度
临界直径-吸附质不易渗入的最小直径 吸附质的分子量沸点饱和性 例同种活性炭做吸附剂对于结构相似的有机物分子
量和不饱和性越高沸点越高吸附越容易 吸附剂活性
单位吸附剂吸附的吸附质的量以被吸附物质的重量对吸附剂的重量或体积分数表示
100 所用吸附剂量
已吸附吸附质的质量吸附剂的活性
静活性是指在一定温度下与气相中被吸附物质的初始浓度平衡时的最大吸附量即在该条件下吸附达到饱和时的吸附量
动活性气体通过吸附层时当流出吸附层的气体中刚刚出现被吸附物质时即认为此吸附层已失效这时单位吸附剂所吸附的吸附质的量称为动活性
其它 接触时间吸附器性能等
气体吸附的影响因素 吸附剂再生
溶剂萃取活性炭吸附 SO2 可用水脱附
置换再生脱附剂需要再脱附
降压或真空解吸
吸附作用 再生温度
加热再生
吸附平衡 当吸附速度=脱附速度时吸附平衡此时吸附量达
到极限值mdash静吸附量分数 XT ( m 吸附质 m 吸附量) 极限吸附量受气体压力和温度的影响 吸附等温线
吸附等温线
XT -单位吸附剂的吸附量P-吸附质在气相中的平衡分压Kn-经验常数 实验确定
吸附方程式 弗罗德里希( Freundlich )方程( I 型等温线中压部
分)
lgXT对 lgP 作图为直线
nT kPX
1
PnkX T lg)1(lglg
1916 年导出较好适用于 I 型的理论公式设吸附质对吸附表面的覆盖率为 θ 则未覆盖率为( 1-θ )
若气相分压为 P 则吸附速率为 k1P(1-θ) 解吸速率为 k2θ 当吸附达平衡时
maxX
X
固体总面积已覆盖的面积
k1P(1-θ)= k2θ
pkk
pk
12
1
朗格缪尔( Langmuir )方程式
式中 k1 k2 分别为吸附解吸常数
令 B= k1k2 则
若 A 为饱和吸附量则单位量吸附剂所吸附的吸附质量 XT 为
(朗氏方程)其中 A B 为常数当压力 P 很小时 BPltlt1 则当压力 P 很大时 BPgtgt1 则 XT=A 即此时吸附量与气体压力无关吸附达到饱和
BP
BP
1
BP
ABPAX T
1
PBAX T
若 θ= VVm 其中Vmdash 气体分压为 P 时被吸附气体在标准状态下的体积
说明( 1 ) PV 对 P 作图得一直线( 2 )由斜率 1Vm 和截距 1(B Vm) 可算出 B Vm
指明朗氏方程式是目前常用的基本等温吸附方程式但 θ 较大时吻合性较差
BP
BP
V
V
m
1 mm V
P
BVV
P
1
已知 293K 用活性炭吸附苯蒸汽所得到的平衡数据如下
例题
P103Pa 0267 0400 0533 1333 2660 4000 5332
XT 0176 0205 0225 0265 0287 0290 0300
试绘制等温吸附线若该等温吸附线符合朗氏等温吸附方程式试求 A B 值
解依数据绘图如下
图活性炭吸附苯蒸汽等温吸附线
显然该等温吸附线符合朗氏等温吸附线从而可用朗氏方程式描述结合曲线横纵坐标参数将朗氏方程式变换成下列形式任取曲线上两点 q (400 0205) 和 s (4000 0290) 代入上式于是有
解之得
)1()( BPXXA TT
BA
BA
1400029002900
140020502050
3101765 B
3040101765
1
400
2050250
3
A
吸附方程式 BET 方程( I II III 型等温线多分子层吸
附)m
0 0
0 m m 0
( )[1 ( 1) ]
1 ( 1)
( )
V CPV
P P C P P
P C P
V P P V C V CP
V-被吸附气体在标态下的体积P-吸附质在气相中的平衡分压P 0-吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm-吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C-与吸附热有关的常数
m
0 0
0 m m 0
( )[1 ( 1) ]
1 ( 1)
( )
V CPV
P P C P P
P C P
V P P V C V CP
V-被吸附气体在标态下的体积P-吸附质在气相中的平衡分压P 0-吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm-吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C-与吸附热有关的常数
吸附速率 吸附过程
吸附
外扩散(气流主体 外表面) 内扩散(外表面 内表面)
吸附速率 外扩散速率
内扩散速率
总吸附速率方程
AP A A
d( )
d y
MK Y Y
t
AP A A
d( )
d x
MK X X
t
AP A A P A A
P P P P P P
d( ) ( )
d1 1 1 1 1
y x
y y x x x y
MK Y Y K X X
tm
K k k K k k m
吸附工艺 固定床
吸附工艺 移动床
吸附工艺 移动床
吸附工艺
流化床
流化床
吸附工艺
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算 保护作用时间
τ - L 实际曲线与理论曲线的比较1 -理论线2 实际曲线
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
b0
0
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程b
00
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
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--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程
固定床吸附计算 同样条件下
定义-动力特性
1 1 2 2
01 1 02 2
1 2
K v K v const
v vconst
d d
1
02
B Kv
vB
d
固定床吸附计算 吸附床长度
假定条件 等温吸附 低浓度污染物的吸附 吸附等温线为第三种类型 吸附区长度为常数 吸附床的长度大于吸附区长度
固定床吸附计算 吸附床长度
LL00 -吸附区长度-吸附区长度
WWAA -穿透至耗竭的惰性气体通过量-穿透至耗竭的惰性气体通过量
WWEE -耗竭时的通过量-耗竭时的通过量
1-1-ff -吸附区内的饱和度-吸附区内的饱和度
0 A
E A(1 )
L W
L W f W
吸附器的压力损失1 )图解计算
3p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算3
p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算
移动床计算
操作线
吸附速率方程S S 2 S S 2( ) [ ( ) ]Y L G X Y L G X
S Pd ( )dyG Y K a Y Y L
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
例用连续移动床逆流等温吸附过程净化含H2S 的空气吸附剂为分子筛空气中 H2S 的浓度为 3 (重量)气相流速为 6500kgh 假定操作在 293K 和 1atm 下进行 H2S 的净化率要求为 95 试确定
(1) 分子筛的需要量(按最小需要量的 15 倍计) (2) 需要再生时分子筛中 H2S 的含量 (3) 需要的传质单元数解 (1) 吸附器进口气相组成 H2S 的流量=003times6500= 195kgh 空气的流量= 6500 - 195 = 6305kgh 吸附器出口气相组成 H2S= 005times(195) = 975 kgh 空气= 6305 kgh
移动床计算
1
195003
6305Y
32
975155 10
6305Y
移动床计算实验得到的平衡关系如右图假定 X2= 0 从图得( X1 )最大= 01147
所以实际需要的分子筛 = 0372times6305 = 23455kgh(2)
分子筛吸收 H2S 的平衡数据
S S S S( ) 1 5 ( ) 1 5 0 2 8 4 0 3 7 2L G L G 最 小实 际
S S
0 0 3 0 0 0 1 5 5( ) 0 2 8 4
0 1 1 4 7 0 0 0 0 0L G
最 小
1
195 975( ) 0079
23455X
实际
移动床计算(3)
图解积分法计算 NOG
NOG= 3127
1
2
OG
dY
Y
YN
Y Y
Y Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y YY Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y Y
气体吸附的影响因素 吸附质性质浓度
临界直径-吸附质不易渗入的最小直径 吸附质的分子量沸点饱和性 例同种活性炭做吸附剂对于结构相似的有机物分子
量和不饱和性越高沸点越高吸附越容易 吸附剂活性
单位吸附剂吸附的吸附质的量以被吸附物质的重量对吸附剂的重量或体积分数表示
100 所用吸附剂量
已吸附吸附质的质量吸附剂的活性
静活性是指在一定温度下与气相中被吸附物质的初始浓度平衡时的最大吸附量即在该条件下吸附达到饱和时的吸附量
动活性气体通过吸附层时当流出吸附层的气体中刚刚出现被吸附物质时即认为此吸附层已失效这时单位吸附剂所吸附的吸附质的量称为动活性
其它 接触时间吸附器性能等
气体吸附的影响因素 吸附剂再生
溶剂萃取活性炭吸附 SO2 可用水脱附
置换再生脱附剂需要再脱附
降压或真空解吸
吸附作用 再生温度
加热再生
吸附平衡 当吸附速度=脱附速度时吸附平衡此时吸附量达
到极限值mdash静吸附量分数 XT ( m 吸附质 m 吸附量) 极限吸附量受气体压力和温度的影响 吸附等温线
吸附等温线
XT -单位吸附剂的吸附量P-吸附质在气相中的平衡分压Kn-经验常数 实验确定
吸附方程式 弗罗德里希( Freundlich )方程( I 型等温线中压部
分)
lgXT对 lgP 作图为直线
nT kPX
1
PnkX T lg)1(lglg
1916 年导出较好适用于 I 型的理论公式设吸附质对吸附表面的覆盖率为 θ 则未覆盖率为( 1-θ )
若气相分压为 P 则吸附速率为 k1P(1-θ) 解吸速率为 k2θ 当吸附达平衡时
maxX
X
固体总面积已覆盖的面积
k1P(1-θ)= k2θ
pkk
pk
12
1
朗格缪尔( Langmuir )方程式
式中 k1 k2 分别为吸附解吸常数
令 B= k1k2 则
若 A 为饱和吸附量则单位量吸附剂所吸附的吸附质量 XT 为
(朗氏方程)其中 A B 为常数当压力 P 很小时 BPltlt1 则当压力 P 很大时 BPgtgt1 则 XT=A 即此时吸附量与气体压力无关吸附达到饱和
BP
BP
1
BP
ABPAX T
1
PBAX T
若 θ= VVm 其中Vmdash 气体分压为 P 时被吸附气体在标准状态下的体积
说明( 1 ) PV 对 P 作图得一直线( 2 )由斜率 1Vm 和截距 1(B Vm) 可算出 B Vm
指明朗氏方程式是目前常用的基本等温吸附方程式但 θ 较大时吻合性较差
BP
BP
V
V
m
1 mm V
P
BVV
P
1
已知 293K 用活性炭吸附苯蒸汽所得到的平衡数据如下
例题
P103Pa 0267 0400 0533 1333 2660 4000 5332
XT 0176 0205 0225 0265 0287 0290 0300
试绘制等温吸附线若该等温吸附线符合朗氏等温吸附方程式试求 A B 值
解依数据绘图如下
图活性炭吸附苯蒸汽等温吸附线
显然该等温吸附线符合朗氏等温吸附线从而可用朗氏方程式描述结合曲线横纵坐标参数将朗氏方程式变换成下列形式任取曲线上两点 q (400 0205) 和 s (4000 0290) 代入上式于是有
解之得
)1()( BPXXA TT
BA
BA
1400029002900
140020502050
3101765 B
3040101765
1
400
2050250
3
A
吸附方程式 BET 方程( I II III 型等温线多分子层吸
附)m
0 0
0 m m 0
( )[1 ( 1) ]
1 ( 1)
( )
V CPV
P P C P P
P C P
V P P V C V CP
V-被吸附气体在标态下的体积P-吸附质在气相中的平衡分压P 0-吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm-吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C-与吸附热有关的常数
m
0 0
0 m m 0
( )[1 ( 1) ]
1 ( 1)
( )
V CPV
P P C P P
P C P
V P P V C V CP
V-被吸附气体在标态下的体积P-吸附质在气相中的平衡分压P 0-吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm-吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C-与吸附热有关的常数
吸附速率 吸附过程
吸附
外扩散(气流主体 外表面) 内扩散(外表面 内表面)
吸附速率 外扩散速率
内扩散速率
总吸附速率方程
AP A A
d( )
d y
MK Y Y
t
AP A A
d( )
d x
MK X X
t
AP A A P A A
P P P P P P
d( ) ( )
d1 1 1 1 1
y x
y y x x x y
MK Y Y K X X
tm
K k k K k k m
吸附工艺 固定床
吸附工艺 移动床
吸附工艺 移动床
吸附工艺
流化床
流化床
吸附工艺
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算 保护作用时间
τ - L 实际曲线与理论曲线的比较1 -理论线2 实际曲线
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
b0
0
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程b
00
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程
固定床吸附计算 同样条件下
定义-动力特性
1 1 2 2
01 1 02 2
1 2
K v K v const
v vconst
d d
1
02
B Kv
vB
d
固定床吸附计算 吸附床长度
假定条件 等温吸附 低浓度污染物的吸附 吸附等温线为第三种类型 吸附区长度为常数 吸附床的长度大于吸附区长度
固定床吸附计算 吸附床长度
LL00 -吸附区长度-吸附区长度
WWAA -穿透至耗竭的惰性气体通过量-穿透至耗竭的惰性气体通过量
WWEE -耗竭时的通过量-耗竭时的通过量
1-1-ff -吸附区内的饱和度-吸附区内的饱和度
0 A
E A(1 )
L W
L W f W
吸附器的压力损失1 )图解计算
3p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算3
p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算
移动床计算
操作线
吸附速率方程S S 2 S S 2( ) [ ( ) ]Y L G X Y L G X
S Pd ( )dyG Y K a Y Y L
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
例用连续移动床逆流等温吸附过程净化含H2S 的空气吸附剂为分子筛空气中 H2S 的浓度为 3 (重量)气相流速为 6500kgh 假定操作在 293K 和 1atm 下进行 H2S 的净化率要求为 95 试确定
(1) 分子筛的需要量(按最小需要量的 15 倍计) (2) 需要再生时分子筛中 H2S 的含量 (3) 需要的传质单元数解 (1) 吸附器进口气相组成 H2S 的流量=003times6500= 195kgh 空气的流量= 6500 - 195 = 6305kgh 吸附器出口气相组成 H2S= 005times(195) = 975 kgh 空气= 6305 kgh
移动床计算
1
195003
6305Y
32
975155 10
6305Y
移动床计算实验得到的平衡关系如右图假定 X2= 0 从图得( X1 )最大= 01147
所以实际需要的分子筛 = 0372times6305 = 23455kgh(2)
分子筛吸收 H2S 的平衡数据
S S S S( ) 1 5 ( ) 1 5 0 2 8 4 0 3 7 2L G L G 最 小实 际
S S
0 0 3 0 0 0 1 5 5( ) 0 2 8 4
0 1 1 4 7 0 0 0 0 0L G
最 小
1
195 975( ) 0079
23455X
实际
移动床计算(3)
图解积分法计算 NOG
NOG= 3127
1
2
OG
dY
Y
YN
Y Y
Y Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y YY Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y Y
静活性是指在一定温度下与气相中被吸附物质的初始浓度平衡时的最大吸附量即在该条件下吸附达到饱和时的吸附量
动活性气体通过吸附层时当流出吸附层的气体中刚刚出现被吸附物质时即认为此吸附层已失效这时单位吸附剂所吸附的吸附质的量称为动活性
其它 接触时间吸附器性能等
气体吸附的影响因素 吸附剂再生
溶剂萃取活性炭吸附 SO2 可用水脱附
置换再生脱附剂需要再脱附
降压或真空解吸
吸附作用 再生温度
加热再生
吸附平衡 当吸附速度=脱附速度时吸附平衡此时吸附量达
到极限值mdash静吸附量分数 XT ( m 吸附质 m 吸附量) 极限吸附量受气体压力和温度的影响 吸附等温线
吸附等温线
XT -单位吸附剂的吸附量P-吸附质在气相中的平衡分压Kn-经验常数 实验确定
吸附方程式 弗罗德里希( Freundlich )方程( I 型等温线中压部
分)
lgXT对 lgP 作图为直线
nT kPX
1
PnkX T lg)1(lglg
1916 年导出较好适用于 I 型的理论公式设吸附质对吸附表面的覆盖率为 θ 则未覆盖率为( 1-θ )
若气相分压为 P 则吸附速率为 k1P(1-θ) 解吸速率为 k2θ 当吸附达平衡时
maxX
X
固体总面积已覆盖的面积
k1P(1-θ)= k2θ
pkk
pk
12
1
朗格缪尔( Langmuir )方程式
式中 k1 k2 分别为吸附解吸常数
令 B= k1k2 则
若 A 为饱和吸附量则单位量吸附剂所吸附的吸附质量 XT 为
(朗氏方程)其中 A B 为常数当压力 P 很小时 BPltlt1 则当压力 P 很大时 BPgtgt1 则 XT=A 即此时吸附量与气体压力无关吸附达到饱和
BP
BP
1
BP
ABPAX T
1
PBAX T
若 θ= VVm 其中Vmdash 气体分压为 P 时被吸附气体在标准状态下的体积
说明( 1 ) PV 对 P 作图得一直线( 2 )由斜率 1Vm 和截距 1(B Vm) 可算出 B Vm
指明朗氏方程式是目前常用的基本等温吸附方程式但 θ 较大时吻合性较差
BP
BP
V
V
m
1 mm V
P
BVV
P
1
已知 293K 用活性炭吸附苯蒸汽所得到的平衡数据如下
例题
P103Pa 0267 0400 0533 1333 2660 4000 5332
XT 0176 0205 0225 0265 0287 0290 0300
试绘制等温吸附线若该等温吸附线符合朗氏等温吸附方程式试求 A B 值
解依数据绘图如下
图活性炭吸附苯蒸汽等温吸附线
显然该等温吸附线符合朗氏等温吸附线从而可用朗氏方程式描述结合曲线横纵坐标参数将朗氏方程式变换成下列形式任取曲线上两点 q (400 0205) 和 s (4000 0290) 代入上式于是有
解之得
)1()( BPXXA TT
BA
BA
1400029002900
140020502050
3101765 B
3040101765
1
400
2050250
3
A
吸附方程式 BET 方程( I II III 型等温线多分子层吸
附)m
0 0
0 m m 0
( )[1 ( 1) ]
1 ( 1)
( )
V CPV
P P C P P
P C P
V P P V C V CP
V-被吸附气体在标态下的体积P-吸附质在气相中的平衡分压P 0-吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm-吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C-与吸附热有关的常数
m
0 0
0 m m 0
( )[1 ( 1) ]
1 ( 1)
( )
V CPV
P P C P P
P C P
V P P V C V CP
V-被吸附气体在标态下的体积P-吸附质在气相中的平衡分压P 0-吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm-吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C-与吸附热有关的常数
吸附速率 吸附过程
吸附
外扩散(气流主体 外表面) 内扩散(外表面 内表面)
吸附速率 外扩散速率
内扩散速率
总吸附速率方程
AP A A
d( )
d y
MK Y Y
t
AP A A
d( )
d x
MK X X
t
AP A A P A A
P P P P P P
d( ) ( )
d1 1 1 1 1
y x
y y x x x y
MK Y Y K X X
tm
K k k K k k m
吸附工艺 固定床
吸附工艺 移动床
吸附工艺 移动床
吸附工艺
流化床
流化床
吸附工艺
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算 保护作用时间
τ - L 实际曲线与理论曲线的比较1 -理论线2 实际曲线
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
b0
0
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程b
00
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程
固定床吸附计算 同样条件下
定义-动力特性
1 1 2 2
01 1 02 2
1 2
K v K v const
v vconst
d d
1
02
B Kv
vB
d
固定床吸附计算 吸附床长度
假定条件 等温吸附 低浓度污染物的吸附 吸附等温线为第三种类型 吸附区长度为常数 吸附床的长度大于吸附区长度
固定床吸附计算 吸附床长度
LL00 -吸附区长度-吸附区长度
WWAA -穿透至耗竭的惰性气体通过量-穿透至耗竭的惰性气体通过量
WWEE -耗竭时的通过量-耗竭时的通过量
1-1-ff -吸附区内的饱和度-吸附区内的饱和度
0 A
E A(1 )
L W
L W f W
吸附器的压力损失1 )图解计算
3p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算3
p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算
移动床计算
操作线
吸附速率方程S S 2 S S 2( ) [ ( ) ]Y L G X Y L G X
S Pd ( )dyG Y K a Y Y L
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
例用连续移动床逆流等温吸附过程净化含H2S 的空气吸附剂为分子筛空气中 H2S 的浓度为 3 (重量)气相流速为 6500kgh 假定操作在 293K 和 1atm 下进行 H2S 的净化率要求为 95 试确定
(1) 分子筛的需要量(按最小需要量的 15 倍计) (2) 需要再生时分子筛中 H2S 的含量 (3) 需要的传质单元数解 (1) 吸附器进口气相组成 H2S 的流量=003times6500= 195kgh 空气的流量= 6500 - 195 = 6305kgh 吸附器出口气相组成 H2S= 005times(195) = 975 kgh 空气= 6305 kgh
移动床计算
1
195003
6305Y
32
975155 10
6305Y
移动床计算实验得到的平衡关系如右图假定 X2= 0 从图得( X1 )最大= 01147
所以实际需要的分子筛 = 0372times6305 = 23455kgh(2)
分子筛吸收 H2S 的平衡数据
S S S S( ) 1 5 ( ) 1 5 0 2 8 4 0 3 7 2L G L G 最 小实 际
S S
0 0 3 0 0 0 1 5 5( ) 0 2 8 4
0 1 1 4 7 0 0 0 0 0L G
最 小
1
195 975( ) 0079
23455X
实际
移动床计算(3)
图解积分法计算 NOG
NOG= 3127
1
2
OG
dY
Y
YN
Y Y
Y Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y YY Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y Y
气体吸附的影响因素 吸附剂再生
溶剂萃取活性炭吸附 SO2 可用水脱附
置换再生脱附剂需要再脱附
降压或真空解吸
吸附作用 再生温度
加热再生
吸附平衡 当吸附速度=脱附速度时吸附平衡此时吸附量达
到极限值mdash静吸附量分数 XT ( m 吸附质 m 吸附量) 极限吸附量受气体压力和温度的影响 吸附等温线
吸附等温线
XT -单位吸附剂的吸附量P-吸附质在气相中的平衡分压Kn-经验常数 实验确定
吸附方程式 弗罗德里希( Freundlich )方程( I 型等温线中压部
分)
lgXT对 lgP 作图为直线
nT kPX
1
PnkX T lg)1(lglg
1916 年导出较好适用于 I 型的理论公式设吸附质对吸附表面的覆盖率为 θ 则未覆盖率为( 1-θ )
若气相分压为 P 则吸附速率为 k1P(1-θ) 解吸速率为 k2θ 当吸附达平衡时
maxX
X
固体总面积已覆盖的面积
k1P(1-θ)= k2θ
pkk
pk
12
1
朗格缪尔( Langmuir )方程式
式中 k1 k2 分别为吸附解吸常数
令 B= k1k2 则
若 A 为饱和吸附量则单位量吸附剂所吸附的吸附质量 XT 为
(朗氏方程)其中 A B 为常数当压力 P 很小时 BPltlt1 则当压力 P 很大时 BPgtgt1 则 XT=A 即此时吸附量与气体压力无关吸附达到饱和
BP
BP
1
BP
ABPAX T
1
PBAX T
若 θ= VVm 其中Vmdash 气体分压为 P 时被吸附气体在标准状态下的体积
说明( 1 ) PV 对 P 作图得一直线( 2 )由斜率 1Vm 和截距 1(B Vm) 可算出 B Vm
指明朗氏方程式是目前常用的基本等温吸附方程式但 θ 较大时吻合性较差
BP
BP
V
V
m
1 mm V
P
BVV
P
1
已知 293K 用活性炭吸附苯蒸汽所得到的平衡数据如下
例题
P103Pa 0267 0400 0533 1333 2660 4000 5332
XT 0176 0205 0225 0265 0287 0290 0300
试绘制等温吸附线若该等温吸附线符合朗氏等温吸附方程式试求 A B 值
解依数据绘图如下
图活性炭吸附苯蒸汽等温吸附线
显然该等温吸附线符合朗氏等温吸附线从而可用朗氏方程式描述结合曲线横纵坐标参数将朗氏方程式变换成下列形式任取曲线上两点 q (400 0205) 和 s (4000 0290) 代入上式于是有
解之得
)1()( BPXXA TT
BA
BA
1400029002900
140020502050
3101765 B
3040101765
1
400
2050250
3
A
吸附方程式 BET 方程( I II III 型等温线多分子层吸
附)m
0 0
0 m m 0
( )[1 ( 1) ]
1 ( 1)
( )
V CPV
P P C P P
P C P
V P P V C V CP
V-被吸附气体在标态下的体积P-吸附质在气相中的平衡分压P 0-吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm-吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C-与吸附热有关的常数
m
0 0
0 m m 0
( )[1 ( 1) ]
1 ( 1)
( )
V CPV
P P C P P
P C P
V P P V C V CP
V-被吸附气体在标态下的体积P-吸附质在气相中的平衡分压P 0-吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm-吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C-与吸附热有关的常数
吸附速率 吸附过程
吸附
外扩散(气流主体 外表面) 内扩散(外表面 内表面)
吸附速率 外扩散速率
内扩散速率
总吸附速率方程
AP A A
d( )
d y
MK Y Y
t
AP A A
d( )
d x
MK X X
t
AP A A P A A
P P P P P P
d( ) ( )
d1 1 1 1 1
y x
y y x x x y
MK Y Y K X X
tm
K k k K k k m
吸附工艺 固定床
吸附工艺 移动床
吸附工艺 移动床
吸附工艺
流化床
流化床
吸附工艺
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算 保护作用时间
τ - L 实际曲线与理论曲线的比较1 -理论线2 实际曲线
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
b0
0
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程b
00
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程
固定床吸附计算 同样条件下
定义-动力特性
1 1 2 2
01 1 02 2
1 2
K v K v const
v vconst
d d
1
02
B Kv
vB
d
固定床吸附计算 吸附床长度
假定条件 等温吸附 低浓度污染物的吸附 吸附等温线为第三种类型 吸附区长度为常数 吸附床的长度大于吸附区长度
固定床吸附计算 吸附床长度
LL00 -吸附区长度-吸附区长度
WWAA -穿透至耗竭的惰性气体通过量-穿透至耗竭的惰性气体通过量
WWEE -耗竭时的通过量-耗竭时的通过量
1-1-ff -吸附区内的饱和度-吸附区内的饱和度
0 A
E A(1 )
L W
L W f W
吸附器的压力损失1 )图解计算
3p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算3
p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算
移动床计算
操作线
吸附速率方程S S 2 S S 2( ) [ ( ) ]Y L G X Y L G X
S Pd ( )dyG Y K a Y Y L
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
例用连续移动床逆流等温吸附过程净化含H2S 的空气吸附剂为分子筛空气中 H2S 的浓度为 3 (重量)气相流速为 6500kgh 假定操作在 293K 和 1atm 下进行 H2S 的净化率要求为 95 试确定
(1) 分子筛的需要量(按最小需要量的 15 倍计) (2) 需要再生时分子筛中 H2S 的含量 (3) 需要的传质单元数解 (1) 吸附器进口气相组成 H2S 的流量=003times6500= 195kgh 空气的流量= 6500 - 195 = 6305kgh 吸附器出口气相组成 H2S= 005times(195) = 975 kgh 空气= 6305 kgh
移动床计算
1
195003
6305Y
32
975155 10
6305Y
移动床计算实验得到的平衡关系如右图假定 X2= 0 从图得( X1 )最大= 01147
所以实际需要的分子筛 = 0372times6305 = 23455kgh(2)
分子筛吸收 H2S 的平衡数据
S S S S( ) 1 5 ( ) 1 5 0 2 8 4 0 3 7 2L G L G 最 小实 际
S S
0 0 3 0 0 0 1 5 5( ) 0 2 8 4
0 1 1 4 7 0 0 0 0 0L G
最 小
1
195 975( ) 0079
23455X
实际
移动床计算(3)
图解积分法计算 NOG
NOG= 3127
1
2
OG
dY
Y
YN
Y Y
Y Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y YY Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y Y
吸附平衡 当吸附速度=脱附速度时吸附平衡此时吸附量达
到极限值mdash静吸附量分数 XT ( m 吸附质 m 吸附量) 极限吸附量受气体压力和温度的影响 吸附等温线
吸附等温线
XT -单位吸附剂的吸附量P-吸附质在气相中的平衡分压Kn-经验常数 实验确定
吸附方程式 弗罗德里希( Freundlich )方程( I 型等温线中压部
分)
lgXT对 lgP 作图为直线
nT kPX
1
PnkX T lg)1(lglg
1916 年导出较好适用于 I 型的理论公式设吸附质对吸附表面的覆盖率为 θ 则未覆盖率为( 1-θ )
若气相分压为 P 则吸附速率为 k1P(1-θ) 解吸速率为 k2θ 当吸附达平衡时
maxX
X
固体总面积已覆盖的面积
k1P(1-θ)= k2θ
pkk
pk
12
1
朗格缪尔( Langmuir )方程式
式中 k1 k2 分别为吸附解吸常数
令 B= k1k2 则
若 A 为饱和吸附量则单位量吸附剂所吸附的吸附质量 XT 为
(朗氏方程)其中 A B 为常数当压力 P 很小时 BPltlt1 则当压力 P 很大时 BPgtgt1 则 XT=A 即此时吸附量与气体压力无关吸附达到饱和
BP
BP
1
BP
ABPAX T
1
PBAX T
若 θ= VVm 其中Vmdash 气体分压为 P 时被吸附气体在标准状态下的体积
说明( 1 ) PV 对 P 作图得一直线( 2 )由斜率 1Vm 和截距 1(B Vm) 可算出 B Vm
指明朗氏方程式是目前常用的基本等温吸附方程式但 θ 较大时吻合性较差
BP
BP
V
V
m
1 mm V
P
BVV
P
1
已知 293K 用活性炭吸附苯蒸汽所得到的平衡数据如下
例题
P103Pa 0267 0400 0533 1333 2660 4000 5332
XT 0176 0205 0225 0265 0287 0290 0300
试绘制等温吸附线若该等温吸附线符合朗氏等温吸附方程式试求 A B 值
解依数据绘图如下
图活性炭吸附苯蒸汽等温吸附线
显然该等温吸附线符合朗氏等温吸附线从而可用朗氏方程式描述结合曲线横纵坐标参数将朗氏方程式变换成下列形式任取曲线上两点 q (400 0205) 和 s (4000 0290) 代入上式于是有
解之得
)1()( BPXXA TT
BA
BA
1400029002900
140020502050
3101765 B
3040101765
1
400
2050250
3
A
吸附方程式 BET 方程( I II III 型等温线多分子层吸
附)m
0 0
0 m m 0
( )[1 ( 1) ]
1 ( 1)
( )
V CPV
P P C P P
P C P
V P P V C V CP
V-被吸附气体在标态下的体积P-吸附质在气相中的平衡分压P 0-吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm-吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C-与吸附热有关的常数
m
0 0
0 m m 0
( )[1 ( 1) ]
1 ( 1)
( )
V CPV
P P C P P
P C P
V P P V C V CP
V-被吸附气体在标态下的体积P-吸附质在气相中的平衡分压P 0-吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm-吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C-与吸附热有关的常数
吸附速率 吸附过程
吸附
外扩散(气流主体 外表面) 内扩散(外表面 内表面)
吸附速率 外扩散速率
内扩散速率
总吸附速率方程
AP A A
d( )
d y
MK Y Y
t
AP A A
d( )
d x
MK X X
t
AP A A P A A
P P P P P P
d( ) ( )
d1 1 1 1 1
y x
y y x x x y
MK Y Y K X X
tm
K k k K k k m
吸附工艺 固定床
吸附工艺 移动床
吸附工艺 移动床
吸附工艺
流化床
流化床
吸附工艺
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算 保护作用时间
τ - L 实际曲线与理论曲线的比较1 -理论线2 实际曲线
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
b0
0
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程b
00
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程
固定床吸附计算 同样条件下
定义-动力特性
1 1 2 2
01 1 02 2
1 2
K v K v const
v vconst
d d
1
02
B Kv
vB
d
固定床吸附计算 吸附床长度
假定条件 等温吸附 低浓度污染物的吸附 吸附等温线为第三种类型 吸附区长度为常数 吸附床的长度大于吸附区长度
固定床吸附计算 吸附床长度
LL00 -吸附区长度-吸附区长度
WWAA -穿透至耗竭的惰性气体通过量-穿透至耗竭的惰性气体通过量
WWEE -耗竭时的通过量-耗竭时的通过量
1-1-ff -吸附区内的饱和度-吸附区内的饱和度
0 A
E A(1 )
L W
L W f W
吸附器的压力损失1 )图解计算
3p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算3
p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算
移动床计算
操作线
吸附速率方程S S 2 S S 2( ) [ ( ) ]Y L G X Y L G X
S Pd ( )dyG Y K a Y Y L
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
例用连续移动床逆流等温吸附过程净化含H2S 的空气吸附剂为分子筛空气中 H2S 的浓度为 3 (重量)气相流速为 6500kgh 假定操作在 293K 和 1atm 下进行 H2S 的净化率要求为 95 试确定
(1) 分子筛的需要量(按最小需要量的 15 倍计) (2) 需要再生时分子筛中 H2S 的含量 (3) 需要的传质单元数解 (1) 吸附器进口气相组成 H2S 的流量=003times6500= 195kgh 空气的流量= 6500 - 195 = 6305kgh 吸附器出口气相组成 H2S= 005times(195) = 975 kgh 空气= 6305 kgh
移动床计算
1
195003
6305Y
32
975155 10
6305Y
移动床计算实验得到的平衡关系如右图假定 X2= 0 从图得( X1 )最大= 01147
所以实际需要的分子筛 = 0372times6305 = 23455kgh(2)
分子筛吸收 H2S 的平衡数据
S S S S( ) 1 5 ( ) 1 5 0 2 8 4 0 3 7 2L G L G 最 小实 际
S S
0 0 3 0 0 0 1 5 5( ) 0 2 8 4
0 1 1 4 7 0 0 0 0 0L G
最 小
1
195 975( ) 0079
23455X
实际
移动床计算(3)
图解积分法计算 NOG
NOG= 3127
1
2
OG
dY
Y
YN
Y Y
Y Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y YY Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y Y
吸附等温线
XT -单位吸附剂的吸附量P-吸附质在气相中的平衡分压Kn-经验常数 实验确定
吸附方程式 弗罗德里希( Freundlich )方程( I 型等温线中压部
分)
lgXT对 lgP 作图为直线
nT kPX
1
PnkX T lg)1(lglg
1916 年导出较好适用于 I 型的理论公式设吸附质对吸附表面的覆盖率为 θ 则未覆盖率为( 1-θ )
若气相分压为 P 则吸附速率为 k1P(1-θ) 解吸速率为 k2θ 当吸附达平衡时
maxX
X
固体总面积已覆盖的面积
k1P(1-θ)= k2θ
pkk
pk
12
1
朗格缪尔( Langmuir )方程式
式中 k1 k2 分别为吸附解吸常数
令 B= k1k2 则
若 A 为饱和吸附量则单位量吸附剂所吸附的吸附质量 XT 为
(朗氏方程)其中 A B 为常数当压力 P 很小时 BPltlt1 则当压力 P 很大时 BPgtgt1 则 XT=A 即此时吸附量与气体压力无关吸附达到饱和
BP
BP
1
BP
ABPAX T
1
PBAX T
若 θ= VVm 其中Vmdash 气体分压为 P 时被吸附气体在标准状态下的体积
说明( 1 ) PV 对 P 作图得一直线( 2 )由斜率 1Vm 和截距 1(B Vm) 可算出 B Vm
指明朗氏方程式是目前常用的基本等温吸附方程式但 θ 较大时吻合性较差
BP
BP
V
V
m
1 mm V
P
BVV
P
1
已知 293K 用活性炭吸附苯蒸汽所得到的平衡数据如下
例题
P103Pa 0267 0400 0533 1333 2660 4000 5332
XT 0176 0205 0225 0265 0287 0290 0300
试绘制等温吸附线若该等温吸附线符合朗氏等温吸附方程式试求 A B 值
解依数据绘图如下
图活性炭吸附苯蒸汽等温吸附线
显然该等温吸附线符合朗氏等温吸附线从而可用朗氏方程式描述结合曲线横纵坐标参数将朗氏方程式变换成下列形式任取曲线上两点 q (400 0205) 和 s (4000 0290) 代入上式于是有
解之得
)1()( BPXXA TT
BA
BA
1400029002900
140020502050
3101765 B
3040101765
1
400
2050250
3
A
吸附方程式 BET 方程( I II III 型等温线多分子层吸
附)m
0 0
0 m m 0
( )[1 ( 1) ]
1 ( 1)
( )
V CPV
P P C P P
P C P
V P P V C V CP
V-被吸附气体在标态下的体积P-吸附质在气相中的平衡分压P 0-吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm-吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C-与吸附热有关的常数
m
0 0
0 m m 0
( )[1 ( 1) ]
1 ( 1)
( )
V CPV
P P C P P
P C P
V P P V C V CP
V-被吸附气体在标态下的体积P-吸附质在气相中的平衡分压P 0-吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm-吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C-与吸附热有关的常数
吸附速率 吸附过程
吸附
外扩散(气流主体 外表面) 内扩散(外表面 内表面)
吸附速率 外扩散速率
内扩散速率
总吸附速率方程
AP A A
d( )
d y
MK Y Y
t
AP A A
d( )
d x
MK X X
t
AP A A P A A
P P P P P P
d( ) ( )
d1 1 1 1 1
y x
y y x x x y
MK Y Y K X X
tm
K k k K k k m
吸附工艺 固定床
吸附工艺 移动床
吸附工艺 移动床
吸附工艺
流化床
流化床
吸附工艺
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算 保护作用时间
τ - L 实际曲线与理论曲线的比较1 -理论线2 实际曲线
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
b0
0
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程b
00
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程
固定床吸附计算 同样条件下
定义-动力特性
1 1 2 2
01 1 02 2
1 2
K v K v const
v vconst
d d
1
02
B Kv
vB
d
固定床吸附计算 吸附床长度
假定条件 等温吸附 低浓度污染物的吸附 吸附等温线为第三种类型 吸附区长度为常数 吸附床的长度大于吸附区长度
固定床吸附计算 吸附床长度
LL00 -吸附区长度-吸附区长度
WWAA -穿透至耗竭的惰性气体通过量-穿透至耗竭的惰性气体通过量
WWEE -耗竭时的通过量-耗竭时的通过量
1-1-ff -吸附区内的饱和度-吸附区内的饱和度
0 A
E A(1 )
L W
L W f W
吸附器的压力损失1 )图解计算
3p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算3
p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算
移动床计算
操作线
吸附速率方程S S 2 S S 2( ) [ ( ) ]Y L G X Y L G X
S Pd ( )dyG Y K a Y Y L
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
例用连续移动床逆流等温吸附过程净化含H2S 的空气吸附剂为分子筛空气中 H2S 的浓度为 3 (重量)气相流速为 6500kgh 假定操作在 293K 和 1atm 下进行 H2S 的净化率要求为 95 试确定
(1) 分子筛的需要量(按最小需要量的 15 倍计) (2) 需要再生时分子筛中 H2S 的含量 (3) 需要的传质单元数解 (1) 吸附器进口气相组成 H2S 的流量=003times6500= 195kgh 空气的流量= 6500 - 195 = 6305kgh 吸附器出口气相组成 H2S= 005times(195) = 975 kgh 空气= 6305 kgh
移动床计算
1
195003
6305Y
32
975155 10
6305Y
移动床计算实验得到的平衡关系如右图假定 X2= 0 从图得( X1 )最大= 01147
所以实际需要的分子筛 = 0372times6305 = 23455kgh(2)
分子筛吸收 H2S 的平衡数据
S S S S( ) 1 5 ( ) 1 5 0 2 8 4 0 3 7 2L G L G 最 小实 际
S S
0 0 3 0 0 0 1 5 5( ) 0 2 8 4
0 1 1 4 7 0 0 0 0 0L G
最 小
1
195 975( ) 0079
23455X
实际
移动床计算(3)
图解积分法计算 NOG
NOG= 3127
1
2
OG
dY
Y
YN
Y Y
Y Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y YY Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y Y
XT -单位吸附剂的吸附量P-吸附质在气相中的平衡分压Kn-经验常数 实验确定
吸附方程式 弗罗德里希( Freundlich )方程( I 型等温线中压部
分)
lgXT对 lgP 作图为直线
nT kPX
1
PnkX T lg)1(lglg
1916 年导出较好适用于 I 型的理论公式设吸附质对吸附表面的覆盖率为 θ 则未覆盖率为( 1-θ )
若气相分压为 P 则吸附速率为 k1P(1-θ) 解吸速率为 k2θ 当吸附达平衡时
maxX
X
固体总面积已覆盖的面积
k1P(1-θ)= k2θ
pkk
pk
12
1
朗格缪尔( Langmuir )方程式
式中 k1 k2 分别为吸附解吸常数
令 B= k1k2 则
若 A 为饱和吸附量则单位量吸附剂所吸附的吸附质量 XT 为
(朗氏方程)其中 A B 为常数当压力 P 很小时 BPltlt1 则当压力 P 很大时 BPgtgt1 则 XT=A 即此时吸附量与气体压力无关吸附达到饱和
BP
BP
1
BP
ABPAX T
1
PBAX T
若 θ= VVm 其中Vmdash 气体分压为 P 时被吸附气体在标准状态下的体积
说明( 1 ) PV 对 P 作图得一直线( 2 )由斜率 1Vm 和截距 1(B Vm) 可算出 B Vm
指明朗氏方程式是目前常用的基本等温吸附方程式但 θ 较大时吻合性较差
BP
BP
V
V
m
1 mm V
P
BVV
P
1
已知 293K 用活性炭吸附苯蒸汽所得到的平衡数据如下
例题
P103Pa 0267 0400 0533 1333 2660 4000 5332
XT 0176 0205 0225 0265 0287 0290 0300
试绘制等温吸附线若该等温吸附线符合朗氏等温吸附方程式试求 A B 值
解依数据绘图如下
图活性炭吸附苯蒸汽等温吸附线
显然该等温吸附线符合朗氏等温吸附线从而可用朗氏方程式描述结合曲线横纵坐标参数将朗氏方程式变换成下列形式任取曲线上两点 q (400 0205) 和 s (4000 0290) 代入上式于是有
解之得
)1()( BPXXA TT
BA
BA
1400029002900
140020502050
3101765 B
3040101765
1
400
2050250
3
A
吸附方程式 BET 方程( I II III 型等温线多分子层吸
附)m
0 0
0 m m 0
( )[1 ( 1) ]
1 ( 1)
( )
V CPV
P P C P P
P C P
V P P V C V CP
V-被吸附气体在标态下的体积P-吸附质在气相中的平衡分压P 0-吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm-吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C-与吸附热有关的常数
m
0 0
0 m m 0
( )[1 ( 1) ]
1 ( 1)
( )
V CPV
P P C P P
P C P
V P P V C V CP
V-被吸附气体在标态下的体积P-吸附质在气相中的平衡分压P 0-吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm-吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C-与吸附热有关的常数
吸附速率 吸附过程
吸附
外扩散(气流主体 外表面) 内扩散(外表面 内表面)
吸附速率 外扩散速率
内扩散速率
总吸附速率方程
AP A A
d( )
d y
MK Y Y
t
AP A A
d( )
d x
MK X X
t
AP A A P A A
P P P P P P
d( ) ( )
d1 1 1 1 1
y x
y y x x x y
MK Y Y K X X
tm
K k k K k k m
吸附工艺 固定床
吸附工艺 移动床
吸附工艺 移动床
吸附工艺
流化床
流化床
吸附工艺
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算 保护作用时间
τ - L 实际曲线与理论曲线的比较1 -理论线2 实际曲线
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
b0
0
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程b
00
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程
固定床吸附计算 同样条件下
定义-动力特性
1 1 2 2
01 1 02 2
1 2
K v K v const
v vconst
d d
1
02
B Kv
vB
d
固定床吸附计算 吸附床长度
假定条件 等温吸附 低浓度污染物的吸附 吸附等温线为第三种类型 吸附区长度为常数 吸附床的长度大于吸附区长度
固定床吸附计算 吸附床长度
LL00 -吸附区长度-吸附区长度
WWAA -穿透至耗竭的惰性气体通过量-穿透至耗竭的惰性气体通过量
WWEE -耗竭时的通过量-耗竭时的通过量
1-1-ff -吸附区内的饱和度-吸附区内的饱和度
0 A
E A(1 )
L W
L W f W
吸附器的压力损失1 )图解计算
3p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算3
p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算
移动床计算
操作线
吸附速率方程S S 2 S S 2( ) [ ( ) ]Y L G X Y L G X
S Pd ( )dyG Y K a Y Y L
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
例用连续移动床逆流等温吸附过程净化含H2S 的空气吸附剂为分子筛空气中 H2S 的浓度为 3 (重量)气相流速为 6500kgh 假定操作在 293K 和 1atm 下进行 H2S 的净化率要求为 95 试确定
(1) 分子筛的需要量(按最小需要量的 15 倍计) (2) 需要再生时分子筛中 H2S 的含量 (3) 需要的传质单元数解 (1) 吸附器进口气相组成 H2S 的流量=003times6500= 195kgh 空气的流量= 6500 - 195 = 6305kgh 吸附器出口气相组成 H2S= 005times(195) = 975 kgh 空气= 6305 kgh
移动床计算
1
195003
6305Y
32
975155 10
6305Y
移动床计算实验得到的平衡关系如右图假定 X2= 0 从图得( X1 )最大= 01147
所以实际需要的分子筛 = 0372times6305 = 23455kgh(2)
分子筛吸收 H2S 的平衡数据
S S S S( ) 1 5 ( ) 1 5 0 2 8 4 0 3 7 2L G L G 最 小实 际
S S
0 0 3 0 0 0 1 5 5( ) 0 2 8 4
0 1 1 4 7 0 0 0 0 0L G
最 小
1
195 975( ) 0079
23455X
实际
移动床计算(3)
图解积分法计算 NOG
NOG= 3127
1
2
OG
dY
Y
YN
Y Y
Y Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y YY Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y Y
1916 年导出较好适用于 I 型的理论公式设吸附质对吸附表面的覆盖率为 θ 则未覆盖率为( 1-θ )
若气相分压为 P 则吸附速率为 k1P(1-θ) 解吸速率为 k2θ 当吸附达平衡时
maxX
X
固体总面积已覆盖的面积
k1P(1-θ)= k2θ
pkk
pk
12
1
朗格缪尔( Langmuir )方程式
式中 k1 k2 分别为吸附解吸常数
令 B= k1k2 则
若 A 为饱和吸附量则单位量吸附剂所吸附的吸附质量 XT 为
(朗氏方程)其中 A B 为常数当压力 P 很小时 BPltlt1 则当压力 P 很大时 BPgtgt1 则 XT=A 即此时吸附量与气体压力无关吸附达到饱和
BP
BP
1
BP
ABPAX T
1
PBAX T
若 θ= VVm 其中Vmdash 气体分压为 P 时被吸附气体在标准状态下的体积
说明( 1 ) PV 对 P 作图得一直线( 2 )由斜率 1Vm 和截距 1(B Vm) 可算出 B Vm
指明朗氏方程式是目前常用的基本等温吸附方程式但 θ 较大时吻合性较差
BP
BP
V
V
m
1 mm V
P
BVV
P
1
已知 293K 用活性炭吸附苯蒸汽所得到的平衡数据如下
例题
P103Pa 0267 0400 0533 1333 2660 4000 5332
XT 0176 0205 0225 0265 0287 0290 0300
试绘制等温吸附线若该等温吸附线符合朗氏等温吸附方程式试求 A B 值
解依数据绘图如下
图活性炭吸附苯蒸汽等温吸附线
显然该等温吸附线符合朗氏等温吸附线从而可用朗氏方程式描述结合曲线横纵坐标参数将朗氏方程式变换成下列形式任取曲线上两点 q (400 0205) 和 s (4000 0290) 代入上式于是有
解之得
)1()( BPXXA TT
BA
BA
1400029002900
140020502050
3101765 B
3040101765
1
400
2050250
3
A
吸附方程式 BET 方程( I II III 型等温线多分子层吸
附)m
0 0
0 m m 0
( )[1 ( 1) ]
1 ( 1)
( )
V CPV
P P C P P
P C P
V P P V C V CP
V-被吸附气体在标态下的体积P-吸附质在气相中的平衡分压P 0-吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm-吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C-与吸附热有关的常数
m
0 0
0 m m 0
( )[1 ( 1) ]
1 ( 1)
( )
V CPV
P P C P P
P C P
V P P V C V CP
V-被吸附气体在标态下的体积P-吸附质在气相中的平衡分压P 0-吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm-吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C-与吸附热有关的常数
吸附速率 吸附过程
吸附
外扩散(气流主体 外表面) 内扩散(外表面 内表面)
吸附速率 外扩散速率
内扩散速率
总吸附速率方程
AP A A
d( )
d y
MK Y Y
t
AP A A
d( )
d x
MK X X
t
AP A A P A A
P P P P P P
d( ) ( )
d1 1 1 1 1
y x
y y x x x y
MK Y Y K X X
tm
K k k K k k m
吸附工艺 固定床
吸附工艺 移动床
吸附工艺 移动床
吸附工艺
流化床
流化床
吸附工艺
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算 保护作用时间
τ - L 实际曲线与理论曲线的比较1 -理论线2 实际曲线
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
b0
0
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程b
00
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程
固定床吸附计算 同样条件下
定义-动力特性
1 1 2 2
01 1 02 2
1 2
K v K v const
v vconst
d d
1
02
B Kv
vB
d
固定床吸附计算 吸附床长度
假定条件 等温吸附 低浓度污染物的吸附 吸附等温线为第三种类型 吸附区长度为常数 吸附床的长度大于吸附区长度
固定床吸附计算 吸附床长度
LL00 -吸附区长度-吸附区长度
WWAA -穿透至耗竭的惰性气体通过量-穿透至耗竭的惰性气体通过量
WWEE -耗竭时的通过量-耗竭时的通过量
1-1-ff -吸附区内的饱和度-吸附区内的饱和度
0 A
E A(1 )
L W
L W f W
吸附器的压力损失1 )图解计算
3p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算3
p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算
移动床计算
操作线
吸附速率方程S S 2 S S 2( ) [ ( ) ]Y L G X Y L G X
S Pd ( )dyG Y K a Y Y L
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
例用连续移动床逆流等温吸附过程净化含H2S 的空气吸附剂为分子筛空气中 H2S 的浓度为 3 (重量)气相流速为 6500kgh 假定操作在 293K 和 1atm 下进行 H2S 的净化率要求为 95 试确定
(1) 分子筛的需要量(按最小需要量的 15 倍计) (2) 需要再生时分子筛中 H2S 的含量 (3) 需要的传质单元数解 (1) 吸附器进口气相组成 H2S 的流量=003times6500= 195kgh 空气的流量= 6500 - 195 = 6305kgh 吸附器出口气相组成 H2S= 005times(195) = 975 kgh 空气= 6305 kgh
移动床计算
1
195003
6305Y
32
975155 10
6305Y
移动床计算实验得到的平衡关系如右图假定 X2= 0 从图得( X1 )最大= 01147
所以实际需要的分子筛 = 0372times6305 = 23455kgh(2)
分子筛吸收 H2S 的平衡数据
S S S S( ) 1 5 ( ) 1 5 0 2 8 4 0 3 7 2L G L G 最 小实 际
S S
0 0 3 0 0 0 1 5 5( ) 0 2 8 4
0 1 1 4 7 0 0 0 0 0L G
最 小
1
195 975( ) 0079
23455X
实际
移动床计算(3)
图解积分法计算 NOG
NOG= 3127
1
2
OG
dY
Y
YN
Y Y
Y Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y YY Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y Y
式中 k1 k2 分别为吸附解吸常数
令 B= k1k2 则
若 A 为饱和吸附量则单位量吸附剂所吸附的吸附质量 XT 为
(朗氏方程)其中 A B 为常数当压力 P 很小时 BPltlt1 则当压力 P 很大时 BPgtgt1 则 XT=A 即此时吸附量与气体压力无关吸附达到饱和
BP
BP
1
BP
ABPAX T
1
PBAX T
若 θ= VVm 其中Vmdash 气体分压为 P 时被吸附气体在标准状态下的体积
说明( 1 ) PV 对 P 作图得一直线( 2 )由斜率 1Vm 和截距 1(B Vm) 可算出 B Vm
指明朗氏方程式是目前常用的基本等温吸附方程式但 θ 较大时吻合性较差
BP
BP
V
V
m
1 mm V
P
BVV
P
1
已知 293K 用活性炭吸附苯蒸汽所得到的平衡数据如下
例题
P103Pa 0267 0400 0533 1333 2660 4000 5332
XT 0176 0205 0225 0265 0287 0290 0300
试绘制等温吸附线若该等温吸附线符合朗氏等温吸附方程式试求 A B 值
解依数据绘图如下
图活性炭吸附苯蒸汽等温吸附线
显然该等温吸附线符合朗氏等温吸附线从而可用朗氏方程式描述结合曲线横纵坐标参数将朗氏方程式变换成下列形式任取曲线上两点 q (400 0205) 和 s (4000 0290) 代入上式于是有
解之得
)1()( BPXXA TT
BA
BA
1400029002900
140020502050
3101765 B
3040101765
1
400
2050250
3
A
吸附方程式 BET 方程( I II III 型等温线多分子层吸
附)m
0 0
0 m m 0
( )[1 ( 1) ]
1 ( 1)
( )
V CPV
P P C P P
P C P
V P P V C V CP
V-被吸附气体在标态下的体积P-吸附质在气相中的平衡分压P 0-吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm-吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C-与吸附热有关的常数
m
0 0
0 m m 0
( )[1 ( 1) ]
1 ( 1)
( )
V CPV
P P C P P
P C P
V P P V C V CP
V-被吸附气体在标态下的体积P-吸附质在气相中的平衡分压P 0-吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm-吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C-与吸附热有关的常数
吸附速率 吸附过程
吸附
外扩散(气流主体 外表面) 内扩散(外表面 内表面)
吸附速率 外扩散速率
内扩散速率
总吸附速率方程
AP A A
d( )
d y
MK Y Y
t
AP A A
d( )
d x
MK X X
t
AP A A P A A
P P P P P P
d( ) ( )
d1 1 1 1 1
y x
y y x x x y
MK Y Y K X X
tm
K k k K k k m
吸附工艺 固定床
吸附工艺 移动床
吸附工艺 移动床
吸附工艺
流化床
流化床
吸附工艺
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算 保护作用时间
τ - L 实际曲线与理论曲线的比较1 -理论线2 实际曲线
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
b0
0
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程b
00
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程
固定床吸附计算 同样条件下
定义-动力特性
1 1 2 2
01 1 02 2
1 2
K v K v const
v vconst
d d
1
02
B Kv
vB
d
固定床吸附计算 吸附床长度
假定条件 等温吸附 低浓度污染物的吸附 吸附等温线为第三种类型 吸附区长度为常数 吸附床的长度大于吸附区长度
固定床吸附计算 吸附床长度
LL00 -吸附区长度-吸附区长度
WWAA -穿透至耗竭的惰性气体通过量-穿透至耗竭的惰性气体通过量
WWEE -耗竭时的通过量-耗竭时的通过量
1-1-ff -吸附区内的饱和度-吸附区内的饱和度
0 A
E A(1 )
L W
L W f W
吸附器的压力损失1 )图解计算
3p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算3
p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算
移动床计算
操作线
吸附速率方程S S 2 S S 2( ) [ ( ) ]Y L G X Y L G X
S Pd ( )dyG Y K a Y Y L
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
例用连续移动床逆流等温吸附过程净化含H2S 的空气吸附剂为分子筛空气中 H2S 的浓度为 3 (重量)气相流速为 6500kgh 假定操作在 293K 和 1atm 下进行 H2S 的净化率要求为 95 试确定
(1) 分子筛的需要量(按最小需要量的 15 倍计) (2) 需要再生时分子筛中 H2S 的含量 (3) 需要的传质单元数解 (1) 吸附器进口气相组成 H2S 的流量=003times6500= 195kgh 空气的流量= 6500 - 195 = 6305kgh 吸附器出口气相组成 H2S= 005times(195) = 975 kgh 空气= 6305 kgh
移动床计算
1
195003
6305Y
32
975155 10
6305Y
移动床计算实验得到的平衡关系如右图假定 X2= 0 从图得( X1 )最大= 01147
所以实际需要的分子筛 = 0372times6305 = 23455kgh(2)
分子筛吸收 H2S 的平衡数据
S S S S( ) 1 5 ( ) 1 5 0 2 8 4 0 3 7 2L G L G 最 小实 际
S S
0 0 3 0 0 0 1 5 5( ) 0 2 8 4
0 1 1 4 7 0 0 0 0 0L G
最 小
1
195 975( ) 0079
23455X
实际
移动床计算(3)
图解积分法计算 NOG
NOG= 3127
1
2
OG
dY
Y
YN
Y Y
Y Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y YY Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y Y
若 θ= VVm 其中Vmdash 气体分压为 P 时被吸附气体在标准状态下的体积
说明( 1 ) PV 对 P 作图得一直线( 2 )由斜率 1Vm 和截距 1(B Vm) 可算出 B Vm
指明朗氏方程式是目前常用的基本等温吸附方程式但 θ 较大时吻合性较差
BP
BP
V
V
m
1 mm V
P
BVV
P
1
已知 293K 用活性炭吸附苯蒸汽所得到的平衡数据如下
例题
P103Pa 0267 0400 0533 1333 2660 4000 5332
XT 0176 0205 0225 0265 0287 0290 0300
试绘制等温吸附线若该等温吸附线符合朗氏等温吸附方程式试求 A B 值
解依数据绘图如下
图活性炭吸附苯蒸汽等温吸附线
显然该等温吸附线符合朗氏等温吸附线从而可用朗氏方程式描述结合曲线横纵坐标参数将朗氏方程式变换成下列形式任取曲线上两点 q (400 0205) 和 s (4000 0290) 代入上式于是有
解之得
)1()( BPXXA TT
BA
BA
1400029002900
140020502050
3101765 B
3040101765
1
400
2050250
3
A
吸附方程式 BET 方程( I II III 型等温线多分子层吸
附)m
0 0
0 m m 0
( )[1 ( 1) ]
1 ( 1)
( )
V CPV
P P C P P
P C P
V P P V C V CP
V-被吸附气体在标态下的体积P-吸附质在气相中的平衡分压P 0-吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm-吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C-与吸附热有关的常数
m
0 0
0 m m 0
( )[1 ( 1) ]
1 ( 1)
( )
V CPV
P P C P P
P C P
V P P V C V CP
V-被吸附气体在标态下的体积P-吸附质在气相中的平衡分压P 0-吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm-吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C-与吸附热有关的常数
吸附速率 吸附过程
吸附
外扩散(气流主体 外表面) 内扩散(外表面 内表面)
吸附速率 外扩散速率
内扩散速率
总吸附速率方程
AP A A
d( )
d y
MK Y Y
t
AP A A
d( )
d x
MK X X
t
AP A A P A A
P P P P P P
d( ) ( )
d1 1 1 1 1
y x
y y x x x y
MK Y Y K X X
tm
K k k K k k m
吸附工艺 固定床
吸附工艺 移动床
吸附工艺 移动床
吸附工艺
流化床
流化床
吸附工艺
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算 保护作用时间
τ - L 实际曲线与理论曲线的比较1 -理论线2 实际曲线
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
b0
0
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程b
00
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程
固定床吸附计算 同样条件下
定义-动力特性
1 1 2 2
01 1 02 2
1 2
K v K v const
v vconst
d d
1
02
B Kv
vB
d
固定床吸附计算 吸附床长度
假定条件 等温吸附 低浓度污染物的吸附 吸附等温线为第三种类型 吸附区长度为常数 吸附床的长度大于吸附区长度
固定床吸附计算 吸附床长度
LL00 -吸附区长度-吸附区长度
WWAA -穿透至耗竭的惰性气体通过量-穿透至耗竭的惰性气体通过量
WWEE -耗竭时的通过量-耗竭时的通过量
1-1-ff -吸附区内的饱和度-吸附区内的饱和度
0 A
E A(1 )
L W
L W f W
吸附器的压力损失1 )图解计算
3p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算3
p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算
移动床计算
操作线
吸附速率方程S S 2 S S 2( ) [ ( ) ]Y L G X Y L G X
S Pd ( )dyG Y K a Y Y L
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
例用连续移动床逆流等温吸附过程净化含H2S 的空气吸附剂为分子筛空气中 H2S 的浓度为 3 (重量)气相流速为 6500kgh 假定操作在 293K 和 1atm 下进行 H2S 的净化率要求为 95 试确定
(1) 分子筛的需要量(按最小需要量的 15 倍计) (2) 需要再生时分子筛中 H2S 的含量 (3) 需要的传质单元数解 (1) 吸附器进口气相组成 H2S 的流量=003times6500= 195kgh 空气的流量= 6500 - 195 = 6305kgh 吸附器出口气相组成 H2S= 005times(195) = 975 kgh 空气= 6305 kgh
移动床计算
1
195003
6305Y
32
975155 10
6305Y
移动床计算实验得到的平衡关系如右图假定 X2= 0 从图得( X1 )最大= 01147
所以实际需要的分子筛 = 0372times6305 = 23455kgh(2)
分子筛吸收 H2S 的平衡数据
S S S S( ) 1 5 ( ) 1 5 0 2 8 4 0 3 7 2L G L G 最 小实 际
S S
0 0 3 0 0 0 1 5 5( ) 0 2 8 4
0 1 1 4 7 0 0 0 0 0L G
最 小
1
195 975( ) 0079
23455X
实际
移动床计算(3)
图解积分法计算 NOG
NOG= 3127
1
2
OG
dY
Y
YN
Y Y
Y Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y YY Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y Y
已知 293K 用活性炭吸附苯蒸汽所得到的平衡数据如下
例题
P103Pa 0267 0400 0533 1333 2660 4000 5332
XT 0176 0205 0225 0265 0287 0290 0300
试绘制等温吸附线若该等温吸附线符合朗氏等温吸附方程式试求 A B 值
解依数据绘图如下
图活性炭吸附苯蒸汽等温吸附线
显然该等温吸附线符合朗氏等温吸附线从而可用朗氏方程式描述结合曲线横纵坐标参数将朗氏方程式变换成下列形式任取曲线上两点 q (400 0205) 和 s (4000 0290) 代入上式于是有
解之得
)1()( BPXXA TT
BA
BA
1400029002900
140020502050
3101765 B
3040101765
1
400
2050250
3
A
吸附方程式 BET 方程( I II III 型等温线多分子层吸
附)m
0 0
0 m m 0
( )[1 ( 1) ]
1 ( 1)
( )
V CPV
P P C P P
P C P
V P P V C V CP
V-被吸附气体在标态下的体积P-吸附质在气相中的平衡分压P 0-吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm-吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C-与吸附热有关的常数
m
0 0
0 m m 0
( )[1 ( 1) ]
1 ( 1)
( )
V CPV
P P C P P
P C P
V P P V C V CP
V-被吸附气体在标态下的体积P-吸附质在气相中的平衡分压P 0-吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm-吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C-与吸附热有关的常数
吸附速率 吸附过程
吸附
外扩散(气流主体 外表面) 内扩散(外表面 内表面)
吸附速率 外扩散速率
内扩散速率
总吸附速率方程
AP A A
d( )
d y
MK Y Y
t
AP A A
d( )
d x
MK X X
t
AP A A P A A
P P P P P P
d( ) ( )
d1 1 1 1 1
y x
y y x x x y
MK Y Y K X X
tm
K k k K k k m
吸附工艺 固定床
吸附工艺 移动床
吸附工艺 移动床
吸附工艺
流化床
流化床
吸附工艺
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算 保护作用时间
τ - L 实际曲线与理论曲线的比较1 -理论线2 实际曲线
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
b0
0
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程b
00
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程
固定床吸附计算 同样条件下
定义-动力特性
1 1 2 2
01 1 02 2
1 2
K v K v const
v vconst
d d
1
02
B Kv
vB
d
固定床吸附计算 吸附床长度
假定条件 等温吸附 低浓度污染物的吸附 吸附等温线为第三种类型 吸附区长度为常数 吸附床的长度大于吸附区长度
固定床吸附计算 吸附床长度
LL00 -吸附区长度-吸附区长度
WWAA -穿透至耗竭的惰性气体通过量-穿透至耗竭的惰性气体通过量
WWEE -耗竭时的通过量-耗竭时的通过量
1-1-ff -吸附区内的饱和度-吸附区内的饱和度
0 A
E A(1 )
L W
L W f W
吸附器的压力损失1 )图解计算
3p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算3
p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算
移动床计算
操作线
吸附速率方程S S 2 S S 2( ) [ ( ) ]Y L G X Y L G X
S Pd ( )dyG Y K a Y Y L
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
例用连续移动床逆流等温吸附过程净化含H2S 的空气吸附剂为分子筛空气中 H2S 的浓度为 3 (重量)气相流速为 6500kgh 假定操作在 293K 和 1atm 下进行 H2S 的净化率要求为 95 试确定
(1) 分子筛的需要量(按最小需要量的 15 倍计) (2) 需要再生时分子筛中 H2S 的含量 (3) 需要的传质单元数解 (1) 吸附器进口气相组成 H2S 的流量=003times6500= 195kgh 空气的流量= 6500 - 195 = 6305kgh 吸附器出口气相组成 H2S= 005times(195) = 975 kgh 空气= 6305 kgh
移动床计算
1
195003
6305Y
32
975155 10
6305Y
移动床计算实验得到的平衡关系如右图假定 X2= 0 从图得( X1 )最大= 01147
所以实际需要的分子筛 = 0372times6305 = 23455kgh(2)
分子筛吸收 H2S 的平衡数据
S S S S( ) 1 5 ( ) 1 5 0 2 8 4 0 3 7 2L G L G 最 小实 际
S S
0 0 3 0 0 0 1 5 5( ) 0 2 8 4
0 1 1 4 7 0 0 0 0 0L G
最 小
1
195 975( ) 0079
23455X
实际
移动床计算(3)
图解积分法计算 NOG
NOG= 3127
1
2
OG
dY
Y
YN
Y Y
Y Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y YY Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y Y
解依数据绘图如下
图活性炭吸附苯蒸汽等温吸附线
显然该等温吸附线符合朗氏等温吸附线从而可用朗氏方程式描述结合曲线横纵坐标参数将朗氏方程式变换成下列形式任取曲线上两点 q (400 0205) 和 s (4000 0290) 代入上式于是有
解之得
)1()( BPXXA TT
BA
BA
1400029002900
140020502050
3101765 B
3040101765
1
400
2050250
3
A
吸附方程式 BET 方程( I II III 型等温线多分子层吸
附)m
0 0
0 m m 0
( )[1 ( 1) ]
1 ( 1)
( )
V CPV
P P C P P
P C P
V P P V C V CP
V-被吸附气体在标态下的体积P-吸附质在气相中的平衡分压P 0-吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm-吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C-与吸附热有关的常数
m
0 0
0 m m 0
( )[1 ( 1) ]
1 ( 1)
( )
V CPV
P P C P P
P C P
V P P V C V CP
V-被吸附气体在标态下的体积P-吸附质在气相中的平衡分压P 0-吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm-吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C-与吸附热有关的常数
吸附速率 吸附过程
吸附
外扩散(气流主体 外表面) 内扩散(外表面 内表面)
吸附速率 外扩散速率
内扩散速率
总吸附速率方程
AP A A
d( )
d y
MK Y Y
t
AP A A
d( )
d x
MK X X
t
AP A A P A A
P P P P P P
d( ) ( )
d1 1 1 1 1
y x
y y x x x y
MK Y Y K X X
tm
K k k K k k m
吸附工艺 固定床
吸附工艺 移动床
吸附工艺 移动床
吸附工艺
流化床
流化床
吸附工艺
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算 保护作用时间
τ - L 实际曲线与理论曲线的比较1 -理论线2 实际曲线
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
b0
0
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程b
00
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程
固定床吸附计算 同样条件下
定义-动力特性
1 1 2 2
01 1 02 2
1 2
K v K v const
v vconst
d d
1
02
B Kv
vB
d
固定床吸附计算 吸附床长度
假定条件 等温吸附 低浓度污染物的吸附 吸附等温线为第三种类型 吸附区长度为常数 吸附床的长度大于吸附区长度
固定床吸附计算 吸附床长度
LL00 -吸附区长度-吸附区长度
WWAA -穿透至耗竭的惰性气体通过量-穿透至耗竭的惰性气体通过量
WWEE -耗竭时的通过量-耗竭时的通过量
1-1-ff -吸附区内的饱和度-吸附区内的饱和度
0 A
E A(1 )
L W
L W f W
吸附器的压力损失1 )图解计算
3p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算3
p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算
移动床计算
操作线
吸附速率方程S S 2 S S 2( ) [ ( ) ]Y L G X Y L G X
S Pd ( )dyG Y K a Y Y L
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
例用连续移动床逆流等温吸附过程净化含H2S 的空气吸附剂为分子筛空气中 H2S 的浓度为 3 (重量)气相流速为 6500kgh 假定操作在 293K 和 1atm 下进行 H2S 的净化率要求为 95 试确定
(1) 分子筛的需要量(按最小需要量的 15 倍计) (2) 需要再生时分子筛中 H2S 的含量 (3) 需要的传质单元数解 (1) 吸附器进口气相组成 H2S 的流量=003times6500= 195kgh 空气的流量= 6500 - 195 = 6305kgh 吸附器出口气相组成 H2S= 005times(195) = 975 kgh 空气= 6305 kgh
移动床计算
1
195003
6305Y
32
975155 10
6305Y
移动床计算实验得到的平衡关系如右图假定 X2= 0 从图得( X1 )最大= 01147
所以实际需要的分子筛 = 0372times6305 = 23455kgh(2)
分子筛吸收 H2S 的平衡数据
S S S S( ) 1 5 ( ) 1 5 0 2 8 4 0 3 7 2L G L G 最 小实 际
S S
0 0 3 0 0 0 1 5 5( ) 0 2 8 4
0 1 1 4 7 0 0 0 0 0L G
最 小
1
195 975( ) 0079
23455X
实际
移动床计算(3)
图解积分法计算 NOG
NOG= 3127
1
2
OG
dY
Y
YN
Y Y
Y Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y YY Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y Y
显然该等温吸附线符合朗氏等温吸附线从而可用朗氏方程式描述结合曲线横纵坐标参数将朗氏方程式变换成下列形式任取曲线上两点 q (400 0205) 和 s (4000 0290) 代入上式于是有
解之得
)1()( BPXXA TT
BA
BA
1400029002900
140020502050
3101765 B
3040101765
1
400
2050250
3
A
吸附方程式 BET 方程( I II III 型等温线多分子层吸
附)m
0 0
0 m m 0
( )[1 ( 1) ]
1 ( 1)
( )
V CPV
P P C P P
P C P
V P P V C V CP
V-被吸附气体在标态下的体积P-吸附质在气相中的平衡分压P 0-吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm-吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C-与吸附热有关的常数
m
0 0
0 m m 0
( )[1 ( 1) ]
1 ( 1)
( )
V CPV
P P C P P
P C P
V P P V C V CP
V-被吸附气体在标态下的体积P-吸附质在气相中的平衡分压P 0-吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm-吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C-与吸附热有关的常数
吸附速率 吸附过程
吸附
外扩散(气流主体 外表面) 内扩散(外表面 内表面)
吸附速率 外扩散速率
内扩散速率
总吸附速率方程
AP A A
d( )
d y
MK Y Y
t
AP A A
d( )
d x
MK X X
t
AP A A P A A
P P P P P P
d( ) ( )
d1 1 1 1 1
y x
y y x x x y
MK Y Y K X X
tm
K k k K k k m
吸附工艺 固定床
吸附工艺 移动床
吸附工艺 移动床
吸附工艺
流化床
流化床
吸附工艺
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算 保护作用时间
τ - L 实际曲线与理论曲线的比较1 -理论线2 实际曲线
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
b0
0
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程b
00
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程
固定床吸附计算 同样条件下
定义-动力特性
1 1 2 2
01 1 02 2
1 2
K v K v const
v vconst
d d
1
02
B Kv
vB
d
固定床吸附计算 吸附床长度
假定条件 等温吸附 低浓度污染物的吸附 吸附等温线为第三种类型 吸附区长度为常数 吸附床的长度大于吸附区长度
固定床吸附计算 吸附床长度
LL00 -吸附区长度-吸附区长度
WWAA -穿透至耗竭的惰性气体通过量-穿透至耗竭的惰性气体通过量
WWEE -耗竭时的通过量-耗竭时的通过量
1-1-ff -吸附区内的饱和度-吸附区内的饱和度
0 A
E A(1 )
L W
L W f W
吸附器的压力损失1 )图解计算
3p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算3
p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算
移动床计算
操作线
吸附速率方程S S 2 S S 2( ) [ ( ) ]Y L G X Y L G X
S Pd ( )dyG Y K a Y Y L
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
例用连续移动床逆流等温吸附过程净化含H2S 的空气吸附剂为分子筛空气中 H2S 的浓度为 3 (重量)气相流速为 6500kgh 假定操作在 293K 和 1atm 下进行 H2S 的净化率要求为 95 试确定
(1) 分子筛的需要量(按最小需要量的 15 倍计) (2) 需要再生时分子筛中 H2S 的含量 (3) 需要的传质单元数解 (1) 吸附器进口气相组成 H2S 的流量=003times6500= 195kgh 空气的流量= 6500 - 195 = 6305kgh 吸附器出口气相组成 H2S= 005times(195) = 975 kgh 空气= 6305 kgh
移动床计算
1
195003
6305Y
32
975155 10
6305Y
移动床计算实验得到的平衡关系如右图假定 X2= 0 从图得( X1 )最大= 01147
所以实际需要的分子筛 = 0372times6305 = 23455kgh(2)
分子筛吸收 H2S 的平衡数据
S S S S( ) 1 5 ( ) 1 5 0 2 8 4 0 3 7 2L G L G 最 小实 际
S S
0 0 3 0 0 0 1 5 5( ) 0 2 8 4
0 1 1 4 7 0 0 0 0 0L G
最 小
1
195 975( ) 0079
23455X
实际
移动床计算(3)
图解积分法计算 NOG
NOG= 3127
1
2
OG
dY
Y
YN
Y Y
Y Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y YY Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y Y
吸附方程式 BET 方程( I II III 型等温线多分子层吸
附)m
0 0
0 m m 0
( )[1 ( 1) ]
1 ( 1)
( )
V CPV
P P C P P
P C P
V P P V C V CP
V-被吸附气体在标态下的体积P-吸附质在气相中的平衡分压P 0-吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm-吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C-与吸附热有关的常数
m
0 0
0 m m 0
( )[1 ( 1) ]
1 ( 1)
( )
V CPV
P P C P P
P C P
V P P V C V CP
V-被吸附气体在标态下的体积P-吸附质在气相中的平衡分压P 0-吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm-吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C-与吸附热有关的常数
吸附速率 吸附过程
吸附
外扩散(气流主体 外表面) 内扩散(外表面 内表面)
吸附速率 外扩散速率
内扩散速率
总吸附速率方程
AP A A
d( )
d y
MK Y Y
t
AP A A
d( )
d x
MK X X
t
AP A A P A A
P P P P P P
d( ) ( )
d1 1 1 1 1
y x
y y x x x y
MK Y Y K X X
tm
K k k K k k m
吸附工艺 固定床
吸附工艺 移动床
吸附工艺 移动床
吸附工艺
流化床
流化床
吸附工艺
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算 保护作用时间
τ - L 实际曲线与理论曲线的比较1 -理论线2 实际曲线
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
b0
0
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程b
00
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程
固定床吸附计算 同样条件下
定义-动力特性
1 1 2 2
01 1 02 2
1 2
K v K v const
v vconst
d d
1
02
B Kv
vB
d
固定床吸附计算 吸附床长度
假定条件 等温吸附 低浓度污染物的吸附 吸附等温线为第三种类型 吸附区长度为常数 吸附床的长度大于吸附区长度
固定床吸附计算 吸附床长度
LL00 -吸附区长度-吸附区长度
WWAA -穿透至耗竭的惰性气体通过量-穿透至耗竭的惰性气体通过量
WWEE -耗竭时的通过量-耗竭时的通过量
1-1-ff -吸附区内的饱和度-吸附区内的饱和度
0 A
E A(1 )
L W
L W f W
吸附器的压力损失1 )图解计算
3p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算3
p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算
移动床计算
操作线
吸附速率方程S S 2 S S 2( ) [ ( ) ]Y L G X Y L G X
S Pd ( )dyG Y K a Y Y L
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
例用连续移动床逆流等温吸附过程净化含H2S 的空气吸附剂为分子筛空气中 H2S 的浓度为 3 (重量)气相流速为 6500kgh 假定操作在 293K 和 1atm 下进行 H2S 的净化率要求为 95 试确定
(1) 分子筛的需要量(按最小需要量的 15 倍计) (2) 需要再生时分子筛中 H2S 的含量 (3) 需要的传质单元数解 (1) 吸附器进口气相组成 H2S 的流量=003times6500= 195kgh 空气的流量= 6500 - 195 = 6305kgh 吸附器出口气相组成 H2S= 005times(195) = 975 kgh 空气= 6305 kgh
移动床计算
1
195003
6305Y
32
975155 10
6305Y
移动床计算实验得到的平衡关系如右图假定 X2= 0 从图得( X1 )最大= 01147
所以实际需要的分子筛 = 0372times6305 = 23455kgh(2)
分子筛吸收 H2S 的平衡数据
S S S S( ) 1 5 ( ) 1 5 0 2 8 4 0 3 7 2L G L G 最 小实 际
S S
0 0 3 0 0 0 1 5 5( ) 0 2 8 4
0 1 1 4 7 0 0 0 0 0L G
最 小
1
195 975( ) 0079
23455X
实际
移动床计算(3)
图解积分法计算 NOG
NOG= 3127
1
2
OG
dY
Y
YN
Y Y
Y Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y YY Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y Y
吸附速率 吸附过程
吸附
外扩散(气流主体 外表面) 内扩散(外表面 内表面)
吸附速率 外扩散速率
内扩散速率
总吸附速率方程
AP A A
d( )
d y
MK Y Y
t
AP A A
d( )
d x
MK X X
t
AP A A P A A
P P P P P P
d( ) ( )
d1 1 1 1 1
y x
y y x x x y
MK Y Y K X X
tm
K k k K k k m
吸附工艺 固定床
吸附工艺 移动床
吸附工艺 移动床
吸附工艺
流化床
流化床
吸附工艺
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算 保护作用时间
τ - L 实际曲线与理论曲线的比较1 -理论线2 实际曲线
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
b0
0
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程b
00
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程
固定床吸附计算 同样条件下
定义-动力特性
1 1 2 2
01 1 02 2
1 2
K v K v const
v vconst
d d
1
02
B Kv
vB
d
固定床吸附计算 吸附床长度
假定条件 等温吸附 低浓度污染物的吸附 吸附等温线为第三种类型 吸附区长度为常数 吸附床的长度大于吸附区长度
固定床吸附计算 吸附床长度
LL00 -吸附区长度-吸附区长度
WWAA -穿透至耗竭的惰性气体通过量-穿透至耗竭的惰性气体通过量
WWEE -耗竭时的通过量-耗竭时的通过量
1-1-ff -吸附区内的饱和度-吸附区内的饱和度
0 A
E A(1 )
L W
L W f W
吸附器的压力损失1 )图解计算
3p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算3
p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算
移动床计算
操作线
吸附速率方程S S 2 S S 2( ) [ ( ) ]Y L G X Y L G X
S Pd ( )dyG Y K a Y Y L
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
例用连续移动床逆流等温吸附过程净化含H2S 的空气吸附剂为分子筛空气中 H2S 的浓度为 3 (重量)气相流速为 6500kgh 假定操作在 293K 和 1atm 下进行 H2S 的净化率要求为 95 试确定
(1) 分子筛的需要量(按最小需要量的 15 倍计) (2) 需要再生时分子筛中 H2S 的含量 (3) 需要的传质单元数解 (1) 吸附器进口气相组成 H2S 的流量=003times6500= 195kgh 空气的流量= 6500 - 195 = 6305kgh 吸附器出口气相组成 H2S= 005times(195) = 975 kgh 空气= 6305 kgh
移动床计算
1
195003
6305Y
32
975155 10
6305Y
移动床计算实验得到的平衡关系如右图假定 X2= 0 从图得( X1 )最大= 01147
所以实际需要的分子筛 = 0372times6305 = 23455kgh(2)
分子筛吸收 H2S 的平衡数据
S S S S( ) 1 5 ( ) 1 5 0 2 8 4 0 3 7 2L G L G 最 小实 际
S S
0 0 3 0 0 0 1 5 5( ) 0 2 8 4
0 1 1 4 7 0 0 0 0 0L G
最 小
1
195 975( ) 0079
23455X
实际
移动床计算(3)
图解积分法计算 NOG
NOG= 3127
1
2
OG
dY
Y
YN
Y Y
Y Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y YY Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y Y
吸附速率 外扩散速率
内扩散速率
总吸附速率方程
AP A A
d( )
d y
MK Y Y
t
AP A A
d( )
d x
MK X X
t
AP A A P A A
P P P P P P
d( ) ( )
d1 1 1 1 1
y x
y y x x x y
MK Y Y K X X
tm
K k k K k k m
吸附工艺 固定床
吸附工艺 移动床
吸附工艺 移动床
吸附工艺
流化床
流化床
吸附工艺
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算 保护作用时间
τ - L 实际曲线与理论曲线的比较1 -理论线2 实际曲线
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
b0
0
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程b
00
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程
固定床吸附计算 同样条件下
定义-动力特性
1 1 2 2
01 1 02 2
1 2
K v K v const
v vconst
d d
1
02
B Kv
vB
d
固定床吸附计算 吸附床长度
假定条件 等温吸附 低浓度污染物的吸附 吸附等温线为第三种类型 吸附区长度为常数 吸附床的长度大于吸附区长度
固定床吸附计算 吸附床长度
LL00 -吸附区长度-吸附区长度
WWAA -穿透至耗竭的惰性气体通过量-穿透至耗竭的惰性气体通过量
WWEE -耗竭时的通过量-耗竭时的通过量
1-1-ff -吸附区内的饱和度-吸附区内的饱和度
0 A
E A(1 )
L W
L W f W
吸附器的压力损失1 )图解计算
3p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算3
p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算
移动床计算
操作线
吸附速率方程S S 2 S S 2( ) [ ( ) ]Y L G X Y L G X
S Pd ( )dyG Y K a Y Y L
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
例用连续移动床逆流等温吸附过程净化含H2S 的空气吸附剂为分子筛空气中 H2S 的浓度为 3 (重量)气相流速为 6500kgh 假定操作在 293K 和 1atm 下进行 H2S 的净化率要求为 95 试确定
(1) 分子筛的需要量(按最小需要量的 15 倍计) (2) 需要再生时分子筛中 H2S 的含量 (3) 需要的传质单元数解 (1) 吸附器进口气相组成 H2S 的流量=003times6500= 195kgh 空气的流量= 6500 - 195 = 6305kgh 吸附器出口气相组成 H2S= 005times(195) = 975 kgh 空气= 6305 kgh
移动床计算
1
195003
6305Y
32
975155 10
6305Y
移动床计算实验得到的平衡关系如右图假定 X2= 0 从图得( X1 )最大= 01147
所以实际需要的分子筛 = 0372times6305 = 23455kgh(2)
分子筛吸收 H2S 的平衡数据
S S S S( ) 1 5 ( ) 1 5 0 2 8 4 0 3 7 2L G L G 最 小实 际
S S
0 0 3 0 0 0 1 5 5( ) 0 2 8 4
0 1 1 4 7 0 0 0 0 0L G
最 小
1
195 975( ) 0079
23455X
实际
移动床计算(3)
图解积分法计算 NOG
NOG= 3127
1
2
OG
dY
Y
YN
Y Y
Y Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y YY Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y Y
吸附工艺 固定床
吸附工艺 移动床
吸附工艺 移动床
吸附工艺
流化床
流化床
吸附工艺
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算 保护作用时间
τ - L 实际曲线与理论曲线的比较1 -理论线2 实际曲线
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
b0
0
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程b
00
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程
固定床吸附计算 同样条件下
定义-动力特性
1 1 2 2
01 1 02 2
1 2
K v K v const
v vconst
d d
1
02
B Kv
vB
d
固定床吸附计算 吸附床长度
假定条件 等温吸附 低浓度污染物的吸附 吸附等温线为第三种类型 吸附区长度为常数 吸附床的长度大于吸附区长度
固定床吸附计算 吸附床长度
LL00 -吸附区长度-吸附区长度
WWAA -穿透至耗竭的惰性气体通过量-穿透至耗竭的惰性气体通过量
WWEE -耗竭时的通过量-耗竭时的通过量
1-1-ff -吸附区内的饱和度-吸附区内的饱和度
0 A
E A(1 )
L W
L W f W
吸附器的压力损失1 )图解计算
3p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算3
p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算
移动床计算
操作线
吸附速率方程S S 2 S S 2( ) [ ( ) ]Y L G X Y L G X
S Pd ( )dyG Y K a Y Y L
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
例用连续移动床逆流等温吸附过程净化含H2S 的空气吸附剂为分子筛空气中 H2S 的浓度为 3 (重量)气相流速为 6500kgh 假定操作在 293K 和 1atm 下进行 H2S 的净化率要求为 95 试确定
(1) 分子筛的需要量(按最小需要量的 15 倍计) (2) 需要再生时分子筛中 H2S 的含量 (3) 需要的传质单元数解 (1) 吸附器进口气相组成 H2S 的流量=003times6500= 195kgh 空气的流量= 6500 - 195 = 6305kgh 吸附器出口气相组成 H2S= 005times(195) = 975 kgh 空气= 6305 kgh
移动床计算
1
195003
6305Y
32
975155 10
6305Y
移动床计算实验得到的平衡关系如右图假定 X2= 0 从图得( X1 )最大= 01147
所以实际需要的分子筛 = 0372times6305 = 23455kgh(2)
分子筛吸收 H2S 的平衡数据
S S S S( ) 1 5 ( ) 1 5 0 2 8 4 0 3 7 2L G L G 最 小实 际
S S
0 0 3 0 0 0 1 5 5( ) 0 2 8 4
0 1 1 4 7 0 0 0 0 0L G
最 小
1
195 975( ) 0079
23455X
实际
移动床计算(3)
图解积分法计算 NOG
NOG= 3127
1
2
OG
dY
Y
YN
Y Y
Y Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y YY Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y Y
吸附工艺 移动床
吸附工艺 移动床
吸附工艺
流化床
流化床
吸附工艺
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算 保护作用时间
τ - L 实际曲线与理论曲线的比较1 -理论线2 实际曲线
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
b0
0
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程b
00
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程
固定床吸附计算 同样条件下
定义-动力特性
1 1 2 2
01 1 02 2
1 2
K v K v const
v vconst
d d
1
02
B Kv
vB
d
固定床吸附计算 吸附床长度
假定条件 等温吸附 低浓度污染物的吸附 吸附等温线为第三种类型 吸附区长度为常数 吸附床的长度大于吸附区长度
固定床吸附计算 吸附床长度
LL00 -吸附区长度-吸附区长度
WWAA -穿透至耗竭的惰性气体通过量-穿透至耗竭的惰性气体通过量
WWEE -耗竭时的通过量-耗竭时的通过量
1-1-ff -吸附区内的饱和度-吸附区内的饱和度
0 A
E A(1 )
L W
L W f W
吸附器的压力损失1 )图解计算
3p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算3
p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算
移动床计算
操作线
吸附速率方程S S 2 S S 2( ) [ ( ) ]Y L G X Y L G X
S Pd ( )dyG Y K a Y Y L
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
例用连续移动床逆流等温吸附过程净化含H2S 的空气吸附剂为分子筛空气中 H2S 的浓度为 3 (重量)气相流速为 6500kgh 假定操作在 293K 和 1atm 下进行 H2S 的净化率要求为 95 试确定
(1) 分子筛的需要量(按最小需要量的 15 倍计) (2) 需要再生时分子筛中 H2S 的含量 (3) 需要的传质单元数解 (1) 吸附器进口气相组成 H2S 的流量=003times6500= 195kgh 空气的流量= 6500 - 195 = 6305kgh 吸附器出口气相组成 H2S= 005times(195) = 975 kgh 空气= 6305 kgh
移动床计算
1
195003
6305Y
32
975155 10
6305Y
移动床计算实验得到的平衡关系如右图假定 X2= 0 从图得( X1 )最大= 01147
所以实际需要的分子筛 = 0372times6305 = 23455kgh(2)
分子筛吸收 H2S 的平衡数据
S S S S( ) 1 5 ( ) 1 5 0 2 8 4 0 3 7 2L G L G 最 小实 际
S S
0 0 3 0 0 0 1 5 5( ) 0 2 8 4
0 1 1 4 7 0 0 0 0 0L G
最 小
1
195 975( ) 0079
23455X
实际
移动床计算(3)
图解积分法计算 NOG
NOG= 3127
1
2
OG
dY
Y
YN
Y Y
Y Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y YY Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y Y
吸附工艺 移动床
吸附工艺
流化床
流化床
吸附工艺
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算 保护作用时间
τ - L 实际曲线与理论曲线的比较1 -理论线2 实际曲线
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
b0
0
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
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b
00
希洛夫方程b
00
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
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--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程
固定床吸附计算 同样条件下
定义-动力特性
1 1 2 2
01 1 02 2
1 2
K v K v const
v vconst
d d
1
02
B Kv
vB
d
固定床吸附计算 吸附床长度
假定条件 等温吸附 低浓度污染物的吸附 吸附等温线为第三种类型 吸附区长度为常数 吸附床的长度大于吸附区长度
固定床吸附计算 吸附床长度
LL00 -吸附区长度-吸附区长度
WWAA -穿透至耗竭的惰性气体通过量-穿透至耗竭的惰性气体通过量
WWEE -耗竭时的通过量-耗竭时的通过量
1-1-ff -吸附区内的饱和度-吸附区内的饱和度
0 A
E A(1 )
L W
L W f W
吸附器的压力损失1 )图解计算
3p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算3
p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算
移动床计算
操作线
吸附速率方程S S 2 S S 2( ) [ ( ) ]Y L G X Y L G X
S Pd ( )dyG Y K a Y Y L
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
例用连续移动床逆流等温吸附过程净化含H2S 的空气吸附剂为分子筛空气中 H2S 的浓度为 3 (重量)气相流速为 6500kgh 假定操作在 293K 和 1atm 下进行 H2S 的净化率要求为 95 试确定
(1) 分子筛的需要量(按最小需要量的 15 倍计) (2) 需要再生时分子筛中 H2S 的含量 (3) 需要的传质单元数解 (1) 吸附器进口气相组成 H2S 的流量=003times6500= 195kgh 空气的流量= 6500 - 195 = 6305kgh 吸附器出口气相组成 H2S= 005times(195) = 975 kgh 空气= 6305 kgh
移动床计算
1
195003
6305Y
32
975155 10
6305Y
移动床计算实验得到的平衡关系如右图假定 X2= 0 从图得( X1 )最大= 01147
所以实际需要的分子筛 = 0372times6305 = 23455kgh(2)
分子筛吸收 H2S 的平衡数据
S S S S( ) 1 5 ( ) 1 5 0 2 8 4 0 3 7 2L G L G 最 小实 际
S S
0 0 3 0 0 0 1 5 5( ) 0 2 8 4
0 1 1 4 7 0 0 0 0 0L G
最 小
1
195 975( ) 0079
23455X
实际
移动床计算(3)
图解积分法计算 NOG
NOG= 3127
1
2
OG
dY
Y
YN
Y Y
Y Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y YY Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y Y
吸附工艺
流化床
流化床
吸附工艺
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算 保护作用时间
τ - L 实际曲线与理论曲线的比较1 -理论线2 实际曲线
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
b0
0
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程b
00
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程
固定床吸附计算 同样条件下
定义-动力特性
1 1 2 2
01 1 02 2
1 2
K v K v const
v vconst
d d
1
02
B Kv
vB
d
固定床吸附计算 吸附床长度
假定条件 等温吸附 低浓度污染物的吸附 吸附等温线为第三种类型 吸附区长度为常数 吸附床的长度大于吸附区长度
固定床吸附计算 吸附床长度
LL00 -吸附区长度-吸附区长度
WWAA -穿透至耗竭的惰性气体通过量-穿透至耗竭的惰性气体通过量
WWEE -耗竭时的通过量-耗竭时的通过量
1-1-ff -吸附区内的饱和度-吸附区内的饱和度
0 A
E A(1 )
L W
L W f W
吸附器的压力损失1 )图解计算
3p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算3
p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算
移动床计算
操作线
吸附速率方程S S 2 S S 2( ) [ ( ) ]Y L G X Y L G X
S Pd ( )dyG Y K a Y Y L
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
例用连续移动床逆流等温吸附过程净化含H2S 的空气吸附剂为分子筛空气中 H2S 的浓度为 3 (重量)气相流速为 6500kgh 假定操作在 293K 和 1atm 下进行 H2S 的净化率要求为 95 试确定
(1) 分子筛的需要量(按最小需要量的 15 倍计) (2) 需要再生时分子筛中 H2S 的含量 (3) 需要的传质单元数解 (1) 吸附器进口气相组成 H2S 的流量=003times6500= 195kgh 空气的流量= 6500 - 195 = 6305kgh 吸附器出口气相组成 H2S= 005times(195) = 975 kgh 空气= 6305 kgh
移动床计算
1
195003
6305Y
32
975155 10
6305Y
移动床计算实验得到的平衡关系如右图假定 X2= 0 从图得( X1 )最大= 01147
所以实际需要的分子筛 = 0372times6305 = 23455kgh(2)
分子筛吸收 H2S 的平衡数据
S S S S( ) 1 5 ( ) 1 5 0 2 8 4 0 3 7 2L G L G 最 小实 际
S S
0 0 3 0 0 0 1 5 5( ) 0 2 8 4
0 1 1 4 7 0 0 0 0 0L G
最 小
1
195 975( ) 0079
23455X
实际
移动床计算(3)
图解积分法计算 NOG
NOG= 3127
1
2
OG
dY
Y
YN
Y Y
Y Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y YY Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y Y
流化床
吸附工艺
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算 保护作用时间
τ - L 实际曲线与理论曲线的比较1 -理论线2 实际曲线
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
b0
0
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程b
00
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程
固定床吸附计算 同样条件下
定义-动力特性
1 1 2 2
01 1 02 2
1 2
K v K v const
v vconst
d d
1
02
B Kv
vB
d
固定床吸附计算 吸附床长度
假定条件 等温吸附 低浓度污染物的吸附 吸附等温线为第三种类型 吸附区长度为常数 吸附床的长度大于吸附区长度
固定床吸附计算 吸附床长度
LL00 -吸附区长度-吸附区长度
WWAA -穿透至耗竭的惰性气体通过量-穿透至耗竭的惰性气体通过量
WWEE -耗竭时的通过量-耗竭时的通过量
1-1-ff -吸附区内的饱和度-吸附区内的饱和度
0 A
E A(1 )
L W
L W f W
吸附器的压力损失1 )图解计算
3p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算3
p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算
移动床计算
操作线
吸附速率方程S S 2 S S 2( ) [ ( ) ]Y L G X Y L G X
S Pd ( )dyG Y K a Y Y L
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
例用连续移动床逆流等温吸附过程净化含H2S 的空气吸附剂为分子筛空气中 H2S 的浓度为 3 (重量)气相流速为 6500kgh 假定操作在 293K 和 1atm 下进行 H2S 的净化率要求为 95 试确定
(1) 分子筛的需要量(按最小需要量的 15 倍计) (2) 需要再生时分子筛中 H2S 的含量 (3) 需要的传质单元数解 (1) 吸附器进口气相组成 H2S 的流量=003times6500= 195kgh 空气的流量= 6500 - 195 = 6305kgh 吸附器出口气相组成 H2S= 005times(195) = 975 kgh 空气= 6305 kgh
移动床计算
1
195003
6305Y
32
975155 10
6305Y
移动床计算实验得到的平衡关系如右图假定 X2= 0 从图得( X1 )最大= 01147
所以实际需要的分子筛 = 0372times6305 = 23455kgh(2)
分子筛吸收 H2S 的平衡数据
S S S S( ) 1 5 ( ) 1 5 0 2 8 4 0 3 7 2L G L G 最 小实 际
S S
0 0 3 0 0 0 1 5 5( ) 0 2 8 4
0 1 1 4 7 0 0 0 0 0L G
最 小
1
195 975( ) 0079
23455X
实际
移动床计算(3)
图解积分法计算 NOG
NOG= 3127
1
2
OG
dY
Y
YN
Y Y
Y Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y YY Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y Y
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算 保护作用时间
τ - L 实际曲线与理论曲线的比较1 -理论线2 实际曲线
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
b0
0
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程b
00
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程
固定床吸附计算 同样条件下
定义-动力特性
1 1 2 2
01 1 02 2
1 2
K v K v const
v vconst
d d
1
02
B Kv
vB
d
固定床吸附计算 吸附床长度
假定条件 等温吸附 低浓度污染物的吸附 吸附等温线为第三种类型 吸附区长度为常数 吸附床的长度大于吸附区长度
固定床吸附计算 吸附床长度
LL00 -吸附区长度-吸附区长度
WWAA -穿透至耗竭的惰性气体通过量-穿透至耗竭的惰性气体通过量
WWEE -耗竭时的通过量-耗竭时的通过量
1-1-ff -吸附区内的饱和度-吸附区内的饱和度
0 A
E A(1 )
L W
L W f W
吸附器的压力损失1 )图解计算
3p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算3
p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算
移动床计算
操作线
吸附速率方程S S 2 S S 2( ) [ ( ) ]Y L G X Y L G X
S Pd ( )dyG Y K a Y Y L
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
例用连续移动床逆流等温吸附过程净化含H2S 的空气吸附剂为分子筛空气中 H2S 的浓度为 3 (重量)气相流速为 6500kgh 假定操作在 293K 和 1atm 下进行 H2S 的净化率要求为 95 试确定
(1) 分子筛的需要量(按最小需要量的 15 倍计) (2) 需要再生时分子筛中 H2S 的含量 (3) 需要的传质单元数解 (1) 吸附器进口气相组成 H2S 的流量=003times6500= 195kgh 空气的流量= 6500 - 195 = 6305kgh 吸附器出口气相组成 H2S= 005times(195) = 975 kgh 空气= 6305 kgh
移动床计算
1
195003
6305Y
32
975155 10
6305Y
移动床计算实验得到的平衡关系如右图假定 X2= 0 从图得( X1 )最大= 01147
所以实际需要的分子筛 = 0372times6305 = 23455kgh(2)
分子筛吸收 H2S 的平衡数据
S S S S( ) 1 5 ( ) 1 5 0 2 8 4 0 3 7 2L G L G 最 小实 际
S S
0 0 3 0 0 0 1 5 5( ) 0 2 8 4
0 1 1 4 7 0 0 0 0 0L G
最 小
1
195 975( ) 0079
23455X
实际
移动床计算(3)
图解积分法计算 NOG
NOG= 3127
1
2
OG
dY
Y
YN
Y Y
Y Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y YY Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y Y
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算 保护作用时间
τ - L 实际曲线与理论曲线的比较1 -理论线2 实际曲线
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
b0
0
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程b
00
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
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--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程
固定床吸附计算 同样条件下
定义-动力特性
1 1 2 2
01 1 02 2
1 2
K v K v const
v vconst
d d
1
02
B Kv
vB
d
固定床吸附计算 吸附床长度
假定条件 等温吸附 低浓度污染物的吸附 吸附等温线为第三种类型 吸附区长度为常数 吸附床的长度大于吸附区长度
固定床吸附计算 吸附床长度
LL00 -吸附区长度-吸附区长度
WWAA -穿透至耗竭的惰性气体通过量-穿透至耗竭的惰性气体通过量
WWEE -耗竭时的通过量-耗竭时的通过量
1-1-ff -吸附区内的饱和度-吸附区内的饱和度
0 A
E A(1 )
L W
L W f W
吸附器的压力损失1 )图解计算
3p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算3
p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算
移动床计算
操作线
吸附速率方程S S 2 S S 2( ) [ ( ) ]Y L G X Y L G X
S Pd ( )dyG Y K a Y Y L
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
例用连续移动床逆流等温吸附过程净化含H2S 的空气吸附剂为分子筛空气中 H2S 的浓度为 3 (重量)气相流速为 6500kgh 假定操作在 293K 和 1atm 下进行 H2S 的净化率要求为 95 试确定
(1) 分子筛的需要量(按最小需要量的 15 倍计) (2) 需要再生时分子筛中 H2S 的含量 (3) 需要的传质单元数解 (1) 吸附器进口气相组成 H2S 的流量=003times6500= 195kgh 空气的流量= 6500 - 195 = 6305kgh 吸附器出口气相组成 H2S= 005times(195) = 975 kgh 空气= 6305 kgh
移动床计算
1
195003
6305Y
32
975155 10
6305Y
移动床计算实验得到的平衡关系如右图假定 X2= 0 从图得( X1 )最大= 01147
所以实际需要的分子筛 = 0372times6305 = 23455kgh(2)
分子筛吸收 H2S 的平衡数据
S S S S( ) 1 5 ( ) 1 5 0 2 8 4 0 3 7 2L G L G 最 小实 际
S S
0 0 3 0 0 0 1 5 5( ) 0 2 8 4
0 1 1 4 7 0 0 0 0 0L G
最 小
1
195 975( ) 0079
23455X
实际
移动床计算(3)
图解积分法计算 NOG
NOG= 3127
1
2
OG
dY
Y
YN
Y Y
Y Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
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Y YY Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y Y
固定床吸附计算
固定床吸附计算 保护作用时间
τ - L 实际曲线与理论曲线的比较1 -理论线2 实际曲线
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
b0
0
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程b
00
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程
固定床吸附计算 同样条件下
定义-动力特性
1 1 2 2
01 1 02 2
1 2
K v K v const
v vconst
d d
1
02
B Kv
vB
d
固定床吸附计算 吸附床长度
假定条件 等温吸附 低浓度污染物的吸附 吸附等温线为第三种类型 吸附区长度为常数 吸附床的长度大于吸附区长度
固定床吸附计算 吸附床长度
LL00 -吸附区长度-吸附区长度
WWAA -穿透至耗竭的惰性气体通过量-穿透至耗竭的惰性气体通过量
WWEE -耗竭时的通过量-耗竭时的通过量
1-1-ff -吸附区内的饱和度-吸附区内的饱和度
0 A
E A(1 )
L W
L W f W
吸附器的压力损失1 )图解计算
3p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算3
p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算
移动床计算
操作线
吸附速率方程S S 2 S S 2( ) [ ( ) ]Y L G X Y L G X
S Pd ( )dyG Y K a Y Y L
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
例用连续移动床逆流等温吸附过程净化含H2S 的空气吸附剂为分子筛空气中 H2S 的浓度为 3 (重量)气相流速为 6500kgh 假定操作在 293K 和 1atm 下进行 H2S 的净化率要求为 95 试确定
(1) 分子筛的需要量(按最小需要量的 15 倍计) (2) 需要再生时分子筛中 H2S 的含量 (3) 需要的传质单元数解 (1) 吸附器进口气相组成 H2S 的流量=003times6500= 195kgh 空气的流量= 6500 - 195 = 6305kgh 吸附器出口气相组成 H2S= 005times(195) = 975 kgh 空气= 6305 kgh
移动床计算
1
195003
6305Y
32
975155 10
6305Y
移动床计算实验得到的平衡关系如右图假定 X2= 0 从图得( X1 )最大= 01147
所以实际需要的分子筛 = 0372times6305 = 23455kgh(2)
分子筛吸收 H2S 的平衡数据
S S S S( ) 1 5 ( ) 1 5 0 2 8 4 0 3 7 2L G L G 最 小实 际
S S
0 0 3 0 0 0 1 5 5( ) 0 2 8 4
0 1 1 4 7 0 0 0 0 0L G
最 小
1
195 975( ) 0079
23455X
实际
移动床计算(3)
图解积分法计算 NOG
NOG= 3127
1
2
OG
dY
Y
YN
Y Y
Y Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y YY Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y Y
固定床吸附计算 保护作用时间
τ - L 实际曲线与理论曲线的比较1 -理论线2 实际曲线
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
(假定吸附层完全饱和)b
0
Lv
b0
0
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程b
00
( )L KL hv
aa--静活度静活度
SS--吸附层截面积吸附层截面积mm22
LL--吸附层厚度吸附层厚度mm
--吸附剂堆积密度吸附剂堆积密度kgmkgm33
vv--气体流速气体流速msms
--污染物浓度污染物浓度kgmkgm33
--保护作用时间损失保护作用时间损失hh--死区长度死区长度
b
00
希洛夫方程
固定床吸附计算 同样条件下
定义-动力特性
1 1 2 2
01 1 02 2
1 2
K v K v const
v vconst
d d
1
02
B Kv
vB
d
固定床吸附计算 吸附床长度
假定条件 等温吸附 低浓度污染物的吸附 吸附等温线为第三种类型 吸附区长度为常数 吸附床的长度大于吸附区长度
固定床吸附计算 吸附床长度
LL00 -吸附区长度-吸附区长度
WWAA -穿透至耗竭的惰性气体通过量-穿透至耗竭的惰性气体通过量
WWEE -耗竭时的通过量-耗竭时的通过量
1-1-ff -吸附区内的饱和度-吸附区内的饱和度
0 A
E A(1 )
L W
L W f W
吸附器的压力损失1 )图解计算
3p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算3
p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算
移动床计算
操作线
吸附速率方程S S 2 S S 2( ) [ ( ) ]Y L G X Y L G X
S Pd ( )dyG Y K a Y Y L
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
例用连续移动床逆流等温吸附过程净化含H2S 的空气吸附剂为分子筛空气中 H2S 的浓度为 3 (重量)气相流速为 6500kgh 假定操作在 293K 和 1atm 下进行 H2S 的净化率要求为 95 试确定
(1) 分子筛的需要量(按最小需要量的 15 倍计) (2) 需要再生时分子筛中 H2S 的含量 (3) 需要的传质单元数解 (1) 吸附器进口气相组成 H2S 的流量=003times6500= 195kgh 空气的流量= 6500 - 195 = 6305kgh 吸附器出口气相组成 H2S= 005times(195) = 975 kgh 空气= 6305 kgh
移动床计算
1
195003
6305Y
32
975155 10
6305Y
移动床计算实验得到的平衡关系如右图假定 X2= 0 从图得( X1 )最大= 01147
所以实际需要的分子筛 = 0372times6305 = 23455kgh(2)
分子筛吸收 H2S 的平衡数据
S S S S( ) 1 5 ( ) 1 5 0 2 8 4 0 3 7 2L G L G 最 小实 际
S S
0 0 3 0 0 0 1 5 5( ) 0 2 8 4
0 1 1 4 7 0 0 0 0 0L G
最 小
1
195 975( ) 0079
23455X
实际
移动床计算(3)
图解积分法计算 NOG
NOG= 3127
1
2
OG
dY
Y
YN
Y Y
Y Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y YY Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y Y
固定床吸附计算 同样条件下
定义-动力特性
1 1 2 2
01 1 02 2
1 2
K v K v const
v vconst
d d
1
02
B Kv
vB
d
固定床吸附计算 吸附床长度
假定条件 等温吸附 低浓度污染物的吸附 吸附等温线为第三种类型 吸附区长度为常数 吸附床的长度大于吸附区长度
固定床吸附计算 吸附床长度
LL00 -吸附区长度-吸附区长度
WWAA -穿透至耗竭的惰性气体通过量-穿透至耗竭的惰性气体通过量
WWEE -耗竭时的通过量-耗竭时的通过量
1-1-ff -吸附区内的饱和度-吸附区内的饱和度
0 A
E A(1 )
L W
L W f W
吸附器的压力损失1 )图解计算
3p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算3
p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算
移动床计算
操作线
吸附速率方程S S 2 S S 2( ) [ ( ) ]Y L G X Y L G X
S Pd ( )dyG Y K a Y Y L
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
例用连续移动床逆流等温吸附过程净化含H2S 的空气吸附剂为分子筛空气中 H2S 的浓度为 3 (重量)气相流速为 6500kgh 假定操作在 293K 和 1atm 下进行 H2S 的净化率要求为 95 试确定
(1) 分子筛的需要量(按最小需要量的 15 倍计) (2) 需要再生时分子筛中 H2S 的含量 (3) 需要的传质单元数解 (1) 吸附器进口气相组成 H2S 的流量=003times6500= 195kgh 空气的流量= 6500 - 195 = 6305kgh 吸附器出口气相组成 H2S= 005times(195) = 975 kgh 空气= 6305 kgh
移动床计算
1
195003
6305Y
32
975155 10
6305Y
移动床计算实验得到的平衡关系如右图假定 X2= 0 从图得( X1 )最大= 01147
所以实际需要的分子筛 = 0372times6305 = 23455kgh(2)
分子筛吸收 H2S 的平衡数据
S S S S( ) 1 5 ( ) 1 5 0 2 8 4 0 3 7 2L G L G 最 小实 际
S S
0 0 3 0 0 0 1 5 5( ) 0 2 8 4
0 1 1 4 7 0 0 0 0 0L G
最 小
1
195 975( ) 0079
23455X
实际
移动床计算(3)
图解积分法计算 NOG
NOG= 3127
1
2
OG
dY
Y
YN
Y Y
Y Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y YY Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y Y
固定床吸附计算 吸附床长度
假定条件 等温吸附 低浓度污染物的吸附 吸附等温线为第三种类型 吸附区长度为常数 吸附床的长度大于吸附区长度
固定床吸附计算 吸附床长度
LL00 -吸附区长度-吸附区长度
WWAA -穿透至耗竭的惰性气体通过量-穿透至耗竭的惰性气体通过量
WWEE -耗竭时的通过量-耗竭时的通过量
1-1-ff -吸附区内的饱和度-吸附区内的饱和度
0 A
E A(1 )
L W
L W f W
吸附器的压力损失1 )图解计算
3p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算3
p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算
移动床计算
操作线
吸附速率方程S S 2 S S 2( ) [ ( ) ]Y L G X Y L G X
S Pd ( )dyG Y K a Y Y L
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
例用连续移动床逆流等温吸附过程净化含H2S 的空气吸附剂为分子筛空气中 H2S 的浓度为 3 (重量)气相流速为 6500kgh 假定操作在 293K 和 1atm 下进行 H2S 的净化率要求为 95 试确定
(1) 分子筛的需要量(按最小需要量的 15 倍计) (2) 需要再生时分子筛中 H2S 的含量 (3) 需要的传质单元数解 (1) 吸附器进口气相组成 H2S 的流量=003times6500= 195kgh 空气的流量= 6500 - 195 = 6305kgh 吸附器出口气相组成 H2S= 005times(195) = 975 kgh 空气= 6305 kgh
移动床计算
1
195003
6305Y
32
975155 10
6305Y
移动床计算实验得到的平衡关系如右图假定 X2= 0 从图得( X1 )最大= 01147
所以实际需要的分子筛 = 0372times6305 = 23455kgh(2)
分子筛吸收 H2S 的平衡数据
S S S S( ) 1 5 ( ) 1 5 0 2 8 4 0 3 7 2L G L G 最 小实 际
S S
0 0 3 0 0 0 1 5 5( ) 0 2 8 4
0 1 1 4 7 0 0 0 0 0L G
最 小
1
195 975( ) 0079
23455X
实际
移动床计算(3)
图解积分法计算 NOG
NOG= 3127
1
2
OG
dY
Y
YN
Y Y
Y Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y YY Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y Y
固定床吸附计算 吸附床长度
LL00 -吸附区长度-吸附区长度
WWAA -穿透至耗竭的惰性气体通过量-穿透至耗竭的惰性气体通过量
WWEE -耗竭时的通过量-耗竭时的通过量
1-1-ff -吸附区内的饱和度-吸附区内的饱和度
0 A
E A(1 )
L W
L W f W
吸附器的压力损失1 )图解计算
3p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算3
p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算
移动床计算
操作线
吸附速率方程S S 2 S S 2( ) [ ( ) ]Y L G X Y L G X
S Pd ( )dyG Y K a Y Y L
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
例用连续移动床逆流等温吸附过程净化含H2S 的空气吸附剂为分子筛空气中 H2S 的浓度为 3 (重量)气相流速为 6500kgh 假定操作在 293K 和 1atm 下进行 H2S 的净化率要求为 95 试确定
(1) 分子筛的需要量(按最小需要量的 15 倍计) (2) 需要再生时分子筛中 H2S 的含量 (3) 需要的传质单元数解 (1) 吸附器进口气相组成 H2S 的流量=003times6500= 195kgh 空气的流量= 6500 - 195 = 6305kgh 吸附器出口气相组成 H2S= 005times(195) = 975 kgh 空气= 6305 kgh
移动床计算
1
195003
6305Y
32
975155 10
6305Y
移动床计算实验得到的平衡关系如右图假定 X2= 0 从图得( X1 )最大= 01147
所以实际需要的分子筛 = 0372times6305 = 23455kgh(2)
分子筛吸收 H2S 的平衡数据
S S S S( ) 1 5 ( ) 1 5 0 2 8 4 0 3 7 2L G L G 最 小实 际
S S
0 0 3 0 0 0 1 5 5( ) 0 2 8 4
0 1 1 4 7 0 0 0 0 0L G
最 小
1
195 975( ) 0079
23455X
实际
移动床计算(3)
图解积分法计算 NOG
NOG= 3127
1
2
OG
dY
Y
YN
Y Y
Y Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y YY Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y Y
吸附器的压力损失1 )图解计算
3p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算3
p g g
2p
1 5 0 ( 1 )1 7 5
( 1 )
P g d
D G d G
P - 压 降 ( l b f t 2 )
D - 固 定 床 厚 度 ( f t )
- 孔 隙 率G rsquo - 气 体 流 量 ( l b f t 2 h r )
g - 气 体 粘 度 ( l b f t h r )
d p - 颗 粒 直 径 ( f t )
2 ) 公 式 计 算
移动床计算
操作线
吸附速率方程S S 2 S S 2( ) [ ( ) ]Y L G X Y L G X
S Pd ( )dyG Y K a Y Y L
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
例用连续移动床逆流等温吸附过程净化含H2S 的空气吸附剂为分子筛空气中 H2S 的浓度为 3 (重量)气相流速为 6500kgh 假定操作在 293K 和 1atm 下进行 H2S 的净化率要求为 95 试确定
(1) 分子筛的需要量(按最小需要量的 15 倍计) (2) 需要再生时分子筛中 H2S 的含量 (3) 需要的传质单元数解 (1) 吸附器进口气相组成 H2S 的流量=003times6500= 195kgh 空气的流量= 6500 - 195 = 6305kgh 吸附器出口气相组成 H2S= 005times(195) = 975 kgh 空气= 6305 kgh
移动床计算
1
195003
6305Y
32
975155 10
6305Y
移动床计算实验得到的平衡关系如右图假定 X2= 0 从图得( X1 )最大= 01147
所以实际需要的分子筛 = 0372times6305 = 23455kgh(2)
分子筛吸收 H2S 的平衡数据
S S S S( ) 1 5 ( ) 1 5 0 2 8 4 0 3 7 2L G L G 最 小实 际
S S
0 0 3 0 0 0 1 5 5( ) 0 2 8 4
0 1 1 4 7 0 0 0 0 0L G
最 小
1
195 975( ) 0079
23455X
实际
移动床计算(3)
图解积分法计算 NOG
NOG= 3127
1
2
OG
dY
Y
YN
Y Y
Y Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y YY Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y Y
移动床计算
操作线
吸附速率方程S S 2 S S 2( ) [ ( ) ]Y L G X Y L G X
S Pd ( )dyG Y K a Y Y L
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
1
2
S
P
dY
y Y
G YL
K a Y Y
传质单元高度
传质单元数(图解积分法)
例用连续移动床逆流等温吸附过程净化含H2S 的空气吸附剂为分子筛空气中 H2S 的浓度为 3 (重量)气相流速为 6500kgh 假定操作在 293K 和 1atm 下进行 H2S 的净化率要求为 95 试确定
(1) 分子筛的需要量(按最小需要量的 15 倍计) (2) 需要再生时分子筛中 H2S 的含量 (3) 需要的传质单元数解 (1) 吸附器进口气相组成 H2S 的流量=003times6500= 195kgh 空气的流量= 6500 - 195 = 6305kgh 吸附器出口气相组成 H2S= 005times(195) = 975 kgh 空气= 6305 kgh
移动床计算
1
195003
6305Y
32
975155 10
6305Y
移动床计算实验得到的平衡关系如右图假定 X2= 0 从图得( X1 )最大= 01147
所以实际需要的分子筛 = 0372times6305 = 23455kgh(2)
分子筛吸收 H2S 的平衡数据
S S S S( ) 1 5 ( ) 1 5 0 2 8 4 0 3 7 2L G L G 最 小实 际
S S
0 0 3 0 0 0 1 5 5( ) 0 2 8 4
0 1 1 4 7 0 0 0 0 0L G
最 小
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195 975( ) 0079
23455X
实际
移动床计算(3)
图解积分法计算 NOG
NOG= 3127
1
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OG
dY
Y
YN
Y Y
Y Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y YY Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y Y
例用连续移动床逆流等温吸附过程净化含H2S 的空气吸附剂为分子筛空气中 H2S 的浓度为 3 (重量)气相流速为 6500kgh 假定操作在 293K 和 1atm 下进行 H2S 的净化率要求为 95 试确定
(1) 分子筛的需要量(按最小需要量的 15 倍计) (2) 需要再生时分子筛中 H2S 的含量 (3) 需要的传质单元数解 (1) 吸附器进口气相组成 H2S 的流量=003times6500= 195kgh 空气的流量= 6500 - 195 = 6305kgh 吸附器出口气相组成 H2S= 005times(195) = 975 kgh 空气= 6305 kgh
移动床计算
1
195003
6305Y
32
975155 10
6305Y
移动床计算实验得到的平衡关系如右图假定 X2= 0 从图得( X1 )最大= 01147
所以实际需要的分子筛 = 0372times6305 = 23455kgh(2)
分子筛吸收 H2S 的平衡数据
S S S S( ) 1 5 ( ) 1 5 0 2 8 4 0 3 7 2L G L G 最 小实 际
S S
0 0 3 0 0 0 1 5 5( ) 0 2 8 4
0 1 1 4 7 0 0 0 0 0L G
最 小
1
195 975( ) 0079
23455X
实际
移动床计算(3)
图解积分法计算 NOG
NOG= 3127
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OG
dY
Y
YN
Y Y
Y Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
1
Y YY Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
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Y Y
移动床计算实验得到的平衡关系如右图假定 X2= 0 从图得( X1 )最大= 01147
所以实际需要的分子筛 = 0372times6305 = 23455kgh(2)
分子筛吸收 H2S 的平衡数据
S S S S( ) 1 5 ( ) 1 5 0 2 8 4 0 3 7 2L G L G 最 小实 际
S S
0 0 3 0 0 0 1 5 5( ) 0 2 8 4
0 1 1 4 7 0 0 0 0 0L G
最 小
1
195 975( ) 0079
23455X
实际
移动床计算(3)
图解积分法计算 NOG
NOG= 3127
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OG
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Y
YN
Y Y
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000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
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Y YY Y
000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
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移动床计算(3)
图解积分法计算 NOG
NOG= 3127
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Y Y
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000155 000 645000500 ~000 2000010 00001 1010015 00005 690020 00018 550025 00043 4830030 00078 450
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