吸附床结构固定床吸附中,床层可分为几个区域

此时出口流体中吸附质组成近于零。这一区域为吸附传质区，其所占床层高度称为吸附传质区高度，此区以下仍是未吸附区。一般穿透点随床高的减小，吸附剂颗粒增大，流体流速增大以及流体中吸附质浓度增大而提前出现。因此应用不同床高的固定床吸附器将得到相同形状的穿透曲线。对于一定吸附符合曲线，为一定值。时相当于吸附传质区移出床层，即床层中的吸附剂已全部饱和。

吸附式干燥机的工作原理是什么？

台湾dpc为您介绍：再生吸附式干燥机由两个双联机简组成，机筒里装满干燥剂（干燥剂的表面能吸收水份）。两个机筒轮流接通和关闭气流，交替进行干燥和再生运行，从而使气流能持续接触干的干燥剂来达到脱湿干燥的目的。

无热再生吸附式干燥机的干燥原理：

无热再生吸附式干燥机是通过压力变化来达到干燥效果。由于空气容纳水汽的能力与压力呈反比，其干燥后的一部分干燥空气（称为再生气）减压膨胀至大气压，这种压力变化使膨胀空气变得更加干燥，然后让它流过未接通气流的需再生的干燥剂层（即已吸收足够水汽的干燥塔），干燥的再生气吸出于燥剂里的水分，将其带出干燥机来达到脱湿干燥的目的。

无热再生吸附式干燥机一般要消耗15%左右的再生压缩空气，而贝腾模芯干燥机：微热机型再生耗气量＜3%，无热机型再生耗气量＜6%。

有热再生吸附式干燥机的干燥原理：

有热再生吸附式干燥机是通过温度变化来达到干燥效果。因为空气容纳水汽的能力与温度呈正比。

内加热型吸附式干燥机是让少量干燥空气（称为再生气）流过需再生的干燥剂层并启动内置在机筒的加热器，产生的高温空气会吸出干燥剂里的水分，将其带出干燥机。

外加热型吸附式干燥机一种是让少量干燥空气（称为再生气）流过外置的加热器再吹过需再生的干燥剂层，产生的高温干燥空气会吸出干燥剂里的水分，将其带出干燥机。

外加热型吸附式干燥机另一种是通过鼓风机将普通空气吹过外置在机筒的加热器,产生的高温空气可吸出干燥剂里的水分，将其带出干燥机。此种外加热型吸附式干燥机不需要消耗压缩空气.即再生气消耗量为0。

固定床吸附中,床层可分为几个区域

三个区域。固定吸附床进入正常工作阶段后，床层可以分为饱和区，吸附传质区，未吸附区。固定床是在进行多相过程的设备中，若有固相参与，且处于静止状态时，则设备内的固体颗粒物料层。

求固定床吸附器的资料

固定床吸附器：

⑴ 形式与结构：

工业上应用最多的吸附设备是固定床吸附器，主要有立式和卧式两种，都是圆柱形容器。卧式圆柱形吸附器，两端为球形顶盖，靠近底部焊有横栅条，其上面放置可拆式铸铁栅条，栅条上再放金属网(也可用多孔板替代栅条)，若吸附剂颗粒细，可在金属网上先堆放粒度较大的砾石再放吸附剂。立式吸附器基本结构与卧式相同。

⑵ 吸附过程的操作方式：

a)、间隙过程：欲处理的流体通过固定床吸附器时，吸附质被吸附剂吸附，流体是由出口流出，操作时吸附和脱附交替进行。

b)、连续过程:通常流程中都装有两台以上吸附器，以便切换使用。在吸附时原料气由下方通人，吸附后的原料气从顶部出口排出。与此同时，吸附器处于脱附再生阶段，再生用气体由加热器加热至要求的温度，再生气进入吸附器的流向与原料气相反，再生气携带从吸附剂上脱附的组分从吸附器底部放出，经冷却器冷凝分离，再生气循环使用。如果所带组分不易冷凝，要采用其它方法使之分离。

⑶ 优缺点：

a）优点：结构简单、造价低，吸附剂磨损少。

b）缺点:

ⅰ）操作麻烦，因是间歇操作，操作过程中两个吸附器需不断地周期性切换；

ⅱ) 单位吸附剂生产能力低，因备用设备虽然装有吸附剂，但处于非生产状态；

ⅲ)固定床吸附剂床层尚存在传热性能较差，床层传热不均匀等缺点。

2 固定床吸附器的操作特性：

1)非定态的传质过程

当流体通过固定床吸附剂颗粒层时，床层中吸附剂的吸附量随着操作过程的进行而逐渐增加，同时床层内各处浓度分布也随时间而变化。

ⅰ）未吸附区

吸附质浓度为的流体由吸附器上部加入，自上而下流经高度为的新鲜吸附剂床层。开始时，最上层新鲜吸附剂与含吸附质浓度较高的流体接触，吸附质迅速地被吸附，浓度降低很快，只要吸附剂床层足够，流体中吸附质浓度可以降为零。经过一段时间dl后,水平线密度大小表示固定床内吸附剂上吸附质的浓度分布，顶端的吸附剂上吸附质含量高，由上而下吸附剂上吸附质含量逐渐降低，到一定高度以下的吸附剂上吸附质含量均为零，即仍保持初始状态，称该区为未吸附区。此时出口流体中吸附质组成近于零。

ⅱ) 吸附传质区、吸附传质区高度

继续操作至时，由于吸附剂不断吸附，吸附器上端有一段吸附剂上吸附质的含量已经达到饱和，向下形成一段吸附质含量从大到小的形分布的区域，从到的线所示。这一区域为吸附传质区，其所占床层高度称为吸附传质区高度，此区以下仍是未吸附区。

ⅲ) 饱和区

在饱和区内，两相处于平衡状态，吸附过程停止；从高度处开始，两相又处于不平衡状态，吸附质继续被吸附剂吸附，随之吸附质在流体中的浓度逐渐降低，至处接近于零，此后，过程不再进行。

ⅳ) 吸附波

吸附传质只在吸附传质区内进行,再继续操作，吸附器上端的饱和区将不断扩大，吸附传质区尤如“波”一样向下移动，故称为吸附波，其移动的速度远低于流体流经床层的速度。到时，吸附传质区的前端已移至吸附器的出口。

ⅴ）穿透点与穿透曲线

从吸附器流出的流体中吸附质浓度突然升高到一定的最高允许值说明吸附过程达到所谓的“穿透点”。若再继续通人流体，吸附传质区将逐渐缩小，而出口流体中吸附质的浓度将迅速上升，直至吸附传质区几乎全部消失，吸附剂全部饱和，这时出口流体中吸附质浓度接近起始浓度y。实际上吸附操作只能进行到穿透点为止，从过程开始到穿透点所需时间称为穿透时间。

vi) 吸附负荷曲线与穿透曲线的关系

吸附负荷曲线与穿透曲线成镜面相似，即从穿透曲线的形状可以推知吸附负荷曲线。对吸附速度高而吸附传质区短的吸附过程，其吸附荷曲线与穿透曲线均陡些。

不仅吸附负荷曲线、穿透曲线、吸附传质区高度和穿透时间互相密切相关，而且都与吸附平衡性质、吸附速率、流体流速、流体浓度以及床高等因素有关。一般穿透点随床高的减小，吸附剂颗粒增大，流体流速增大以及流体中吸附质浓度增大而提前出现。所以在一定条件下，吸附剂的床层高度不宜太小。因为床高太小，穿透时间短，吸附操作循环周期短，使吸附剂的吸附容量不能得到充分的利用。

2) 作用：固定床吸附器的操作特性是设计固定床吸附器的基本依据，通常在设计固定床吸附器时，需要用到通过实验确定的穿透点与穿透曲线，因此实验条件应尽可能与实际操作情况相同。

3 固定床吸附器的设计计算

⑴ 固定床吸附器设计计算的主要内容

固定床吸附器设计计算的主要内容是根据给定体系，分离要求和操作条件，计算穿透时间为某一定值(吸附器循环操作周期)时所需床层高度，或一定床高所需的穿透时间。

对优惠型等温线系统，在吸附过程中吸附传质区的浓度分布(吸附负荷曲线)很快达到一定的形状与高度，随着吸附过程不断进行，吸附传质区不断向前平移，但吸附负荷曲线的形状几乎不再发生变化。因此应用不同床高的固定床吸附器将得到相同形状的穿透曲线。当操作到达穿透点时，在从床人口到吸附传质区的起始点处的一段床层中吸附剂全部饱和在吸附传质区(从到 )中吸附剂上的吸附质含量从几乎饱和到几乎不含吸附质，其中吸附质的总吸附量可等于床层高为的床层的饱和吸附量。所以整个床层高中相当于床高为的床层饱和，而有的床高还没有吸附，这段高度称为未用床层高。对于一定吸附符合曲线，为一定值。根据小型实验结果进行放大设计的原则是未用床高不因总床高不同而不同，所以，只要求出未用床高，即可进行固定床吸附器的设计，即。

⑵ 确定未用床高有两种方法：

① 根据完整的穿透曲线求。当达到穿透点时，相当于吸附传质区前沿到达床的出口。时相当于吸附传质区移出床层，即床层中的吸附剂已全部饱和。图中阴影面积E对应于到达穿透点时床层中吸附质的总吸附量；阴影面积F对应于穿透点时床层尚能吸附的吸附量，因此到达穿透点时的未用床高为：

(9—16)

② 根据穿透点与吸附剂的饱和吸附量求。因为到达穿透点时被吸附的吸附质总量为:

(9—17)

式中 ——流体流量，惰性流体／s；

——穿透时间，s；

——流体中吸附质初始组成，吸附质／惰性流体；

——与初始吸附剂呈平衡的流体相中的平衡组成，吸附质／惰性流体。

吸附W 的吸附质相当于有，高的吸附剂层已饱和，故

(9—18)

式中 ——床层截面积，m2；

——吸附剂床层视密度，kg／m3；

——与流体相初始组成y。呈平衡的吸附剂上吸附质含量，kg吸附质／kg吸附剂；

——吸附剂上初始吸附质含量，kg吸附质／kg吸附剂。

所以床中的未用床高为：

(9—19)

③ 动态平衡吸附量和静态平衡吸附量：

(ⅰ)、所谓动态平衡吸附量是指在一定压力、温度条件下，流体通过固定床吸附剂，经过较长时间接触达到稳定的吸附量。它不仅与体系性质、温度和压力有关，还与流动状态和吸附剂颗粒等影响吸附过程的动态因素有关。其值通常小于静态平衡吸附量。如：式(9—19)中的平衡吸附量是指动态平衡吸附量。

(ⅱ)、所谓静态平衡吸附量是指一定温度和压力条件下，流体两相经过长时间充分接触，吸附质在两相中达到平衡时的吸附量。

9.4.2 移动床吸附器与移动床吸附过程计算：

1 移动床吸附器：

流体或固体可以连续而均匀地在移动床吸附器中移动，稳定地输入和输出。同时使流体与固体两相接触良好，不致发生局部不均匀的现象。

移动床吸附器又称“超吸附器”，特别适用于轻烃类气体混合物的提纯。图9—12所示，是从甲烷氢混合气体中提取乙烯的移动床吸附器。从吸附器底部出来的吸附剂由气力输送的升降管(9)送往吸附器顶部的料斗(3)中加入器内。吸附剂以一定的速度向下移动，在向下移动过程中，依次经历冷却，吸附、精馏和脱附各过程。由吸附器底部排出的吸附剂已经过再生，并供循环使用。待处理的原料气经分配板(4)分配后导人吸附器中，与吸附剂进行逆流接触，在吸附段(5)中活性炭将乙烯和其它重组分吸附，未被吸附的甲烷和氢成为轻馏分从塔顶放出。已吸附乙烯等组分的活性炭继续向下移动，经分配器进入精馏段(b)，在此段内较难吸附的组分(乙烯等)被较易吸附的组分(重烃)从活性炭中置换出来。各烃类组分经反复吸附和脱附，重组分沿吸附器高从上至下浓度不断增大，与精馏塔中的精馏段类似。经过精制的馏分分别以侧线中间馏分(主要是乙烯，含少量丙烷)和塔底重馏分(主要是丙烷和脱附引入的直接蒸汽)的形式被采出。最后吸附了重烃组分的活性炭进人解吸段，解吸出来的重组分以回流形式流人精馏段。

移动床吸附过程可实现逆流连续操作，吸附剂用量少，但吸附剂磨损严重。可见能否降低吸附剂的磨损消耗，减少吸附装置的运转费用，是移动床吸附器能否大规模用于工业生产的关键。由于高级烯烃的聚合使活性炭的性能恶化，则需将其送往活化器中用高温蒸汽(400～500℃)进行处理，以使其活性恢复后再继续使用。

2 移动床吸附过程计算

移动床吸附器中，流体与固体均以恒定的速度连续通过吸附器，在吸附器内任一截面上的组成均不随时间而变化。因此可认为移动床中吸附过程是稳定吸附过程。对单组分吸附过程而言，其计算过程与二元气体混合物吸收过程类似，应用的基本关系式也是物料衡算(操作线方程)、相平衡关系和传质速率方程。为简化讨论，现以单组分等温吸附过程为例，论其计算原理。

连续逆流吸附装置如图9—13所示，对装置上部作吸附质的物料衡算，可得出连续、逆流操作吸附过程的操作线方程

(9—20)

式中 ——不包括吸附质的气相质量流速，；

——不包括吸附质的吸附剂质量流速，；

——吸附质与溶剂的质量比；

——吸附质与吸附剂的质量比。

显然，吸附操作线方程为一直线方程，如图9—14所示。

见图9—13，取吸附装置的微元段d 作物料衡算，

得：

(9—21)

根据总传质速率方程式(9—12)，d 段内传质速率

可表示为：

(9—22)

式中 ——以表示推动力的总传质系数，；

——单位体积床层内吸附剂的外表面，床层；

——与吸附剂组成X呈平衡的气相组成，吸附质／惰性气。

若可取常数，则式(9—22)积分可得吸附剂层的高度为：

(9—23)

式中由下式确定：

(9—24)

其中与为气相侧与固相侧的传质分系数，阴为平衡线的斜率。因为在吸附剂通过吸附器的过程中，吸附质逐步渗入吸附剂内部，应用以平均浓度差推动力为基础的固相侧传质分系数不是常数，所以式(9—23)和(9—24)在使用时只有当气相阻力控制时才可靠。然而，对实际吸附过程来说，常常是固体颗粒内的扩散阻力占主导地位，有关这方面的内容可参阅Perry手册。