当前位置：文档之家 › 第五章吸附法脱水

第五章吸附法脱水

  • 格式：ppt
  • 大小：457.58 KB
  • 文档页数：43

下载文档原格式

  / 43

合集下载

第五章 吸附法脱水

第五章 吸附法脱水


⑤工业用的吸附剂通常是颗粒状的。为了适应工业应用的要求，吸
附剂颗粒在大小、几何形状等方面应具有一定的特性。例如，颗粒大小 适度而且均匀，同时具有很高的机械强度以防止破碎和产生粉尘(粉化)等。 ⑥具有较大的堆积密度。 ⑦有良好的化学稳定性、热稳定性以及价格使宜、原料充足等。 目前，在天然气脱水中主要使用的吸附剂有活性铝土和活性氧化铝、 硅胶及分子筛三大类。通常，应根据工艺要求进行经济比较后，选择合适 的吸附剂。
一、活性铝土和活性氧化铝
1. 活性铝土（铝矾土） 活性铝土是由含铁低的天然铝土(主要成分是Al2O3)经过加热活化而 成。它的优点是成本低，有液态水存在时不会破碎，能提供一定的露点 降。缺点是吸附容量小。 2. 活性氧化铝 它是人工合成，含有部分水合的、多孔和无定形的氧化铝。其比表
面积可达250m2/g以上。近年来问世的高效活性氧化铝能使的气体水露点
2.破点：床层出口气体中水的浓度刚刚开始发生变化（上升）的点（tb),
称为破点。 3.透过(穿透)曲线：从“破点”到整个床层达到饱和时，床层出口端气体 中水浓度随时间的变化曲线，叫透过曲线。 4.吸附剂平衡吸附（湿容）量：当床层达到完全饱和时，吸附剂的吸附量 叫平衡吸附量。（g-H2O/100g-吸附剂） 5.动态（有效）吸附（湿容）量：吸附过程达到“破点”时，吸附剂的吸
2. 吸附平衡 吸附作用：由于吸附剂固体表面力的作用而产生的。 脱附作用：由于吸附质分子在吸附剂表面上的热运动而形成的。 当吸附速率＝脱附速率时，即达到了吸附平衡。 当吸附剂用于天然气脱水时，吸附剂吸附水的量又称为吸附剂湿容量。 固体吸附剂的吸附容量(或湿容量)与被吸附气体的特性和分压、固体吸 附剂的持性、吸附剂的比表面积和孔隙率以及吸附温度等有关。吸附质与吸 附剂表面之间的吸引力主要决定于气体和固体表面的特性，故吸附容量可因 吸附质一吸附剂体系不同而有很大差别。
第五章 吸附法脱水

第五章 吸附法脱水


附量叫动态（穿透）吸附量。
三、吸附过程计算 1. 吸附剂的有效湿容量：在天然气吸附脱水过程中，吸附剂的有效吸附 量计算公式如下：
XhT X S hT 0.45hZ X S
式中：X－吸附剂的有效湿容量，kg水／100kg吸附剂； Xs－吸附剂的平衡湿容量， kg水／100kg吸附剂；
hT－床层长度，m ；hZ－传质区长度，m
表5－10 吸附剂颗粒类型常数
吸附剂颗粒类型 B Φ3.2mm球状 4.155 Φ3.2mm条状 5.357 Φ1.6mm球状 11.278 Φ1.6mm条状 17.660
而且比湿溶量相同的硅胶(在t≤30℃时与活性氧化铝具有相同平衡湿容量) 也低。 由于活性氧化铝与4A分子筛组成的复合固体吸附剂床层具有以上持点， 故近几年来在天然气脱水中得到广泛应用。
第二节固定床吸附过程特性及计算

吸附剂床层内的吸附过程 几个概念 吸附过程计算 干燥器工艺计算

再生过程工艺计算
其中，M－金属离子，可以是K＋、Na＋、Ca＋等
n－离子的价数； X－称为硅铝比
2. 分子筛的结构特点： 具有许多排列整齐，大小均一的孔道。孔道之间通过孔口相互联结， Байду номын сангаас口大小与分子大小相近。 分子筛的类型 硅铝比(X)不同,分子筛类型不同,分为 A、X、Y型分子筛； 金属离子不同，分子筛孔口直径不同，同类分子筛又有不同的牌号； 例如：3A，4A，5A型分子筛等。对不同类型分子筛可总结为：
用于有液态水的气体脱水。
四、复合固体吸附剂 复合固体吸附剂就是同时使用两种或两种以上的吸附剂，通常是将硅 胶或活性氧化铝与分子筛串联使用，湿气先通过硅胶或活性氧化铝床层，
再通过分子筛床层；目前．天然气脱水普遍使用活性氧化铝和4A分子筛串
吸附法脱水

吸附法脱水

n－离子的价数； X－称为硅铝比
2. 分子筛的结构特点： 具有许多排列整齐，大小均一的孔道。孔道之间通过孔口相互联结， 孔口大小与分子大小相近。 分子筛的类型 硅铝比(X)不同,分子筛类型不同,分为 A、X、Y型分子筛； 金属离子不同，分子筛孔口直径不同，同类分子筛又有不同的牌号； 例如：3A，4A，5A型分子筛等。对不同类型分子筛可总结为：
三、分子筛
1. 分子筛吸附剂的化学组成 目前常用的分子筛系人工合成沸石，是一种硅铝酸盐晶体，由SiO4和 AlO4四面体组成。在分子筛晶体中存在着金属阳离子，以平衡AlO4四面 体中多余的负电荷。分子筛化学结构式如下：
M 2/ n Al2O3 XSiO2 YH 2O
其中，M－金属离子，可以是K＋、Na＋、Ca＋等
Å ）、CH4直径小于3 Å的分子进入孔道。（不吸附乙烷） 4A分子筛：只允许H2O、CH4、C2H6、CO2、H2S 等直径小于4 Å的分
子进入孔道吸附（不吸附丙烷）。若希望同时吸附CO2和H2S，则不应选 择3A而应选择4A分子筛。
5A分子筛：允许各中直链烷烃进入孔道。常用于正、异构烷烃分离， 用于天然气脱水则选择性差（失去了筛选作用，只靠极性差别吸附）不 作为干燥吸附剂用。
（4）使用寿命较长：由于分子筛可有选择性地吸附水，可避免因重烃 共吸附而使吸附剂失活，故可延长分子筛的寿命。
（5）分子筛不易被液态水破坏 由于分子筛不易被液态水破坏。故可 用于有液态水的体吸附剂的特点 复合固体吸附剂就是同时使用两种或两种以上的吸附剂，通常是将硅 胶或活性氧化铝与分子筛串联使用，湿气先通过硅胶或活性氧化铝床层， 再通过分子筛床层；目前．天然气脱水普遍使用活性氧化铝和4A分子筛串 联的双床层，其特点如下所述。 （1)既可以减少投资，又可保证干气露点。 (2)活性氧化铝可作为分子筛的保护层。当气体中携带有液态水、液烃、 缓蚀剂及胺类化合物时，位于上部床层的活性氧化铝除用于气体脱水外， 还可作为下部分子筛床层的保护层。
天然气吸附法脱水43页PPT

天然气吸附法脱水43页PPT


40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。—弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
天然气吸附法脱水
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
天然气吸附法脱水

天然气吸附法脱水


4A分子筛：只允许H2O、CH4、C2H6、CO2、H2S 等直径小于4 Å的分
子进入孔道吸附（不吸附丙烷）。若希望同时吸附CO2和H2S，则不应选 择3A而应选择4A分子筛。
5A分子筛：允许各中直链烷烃进入孔道。常用于正、异构烷烃分离，
用于天然气脱水则选择性差（失去了筛选作用，只靠极性差别吸附）不 作为干燥吸附剂用。
流过床层的压降（Δ p)是否合理（＜35kPa)。压降可按以下公式计算。
p / H Bg C gVg2
式中 Δ p ——气体流过床层的压降，kPa H ——吸附剂床层长度。m； μ g——气体在操作状态下的粘度，mPa.S Vg——气体实际空塔流速，m／min B、C——常数，与吸附剂颗粒的形状有关，可由表5—10查得；
Rs－进料湿气的相对湿度，％；A－吸附常数，对与分子筛为0.6。 q 的计算公式如下
q 0.05305 G1 D2
式中 G1－吸附剂吸附水的量，kg/d D－吸附剂床层直径，m
四、干燥器工艺计算
1．吸附剂床层长度的确 定
已知湿气在操作状态的体
积流量(Qw),可按吸附剂床层允 许孔塔速度Vg(见图5-15）计算
⑤工业用的吸附剂通常是颗粒状的。为了适应工业应用的要求，吸
附剂颗粒在大小、几何形状等方面应具有一定的特性。例如，颗粒大小 适度而且均匀，同时具有很高的机械强度以防止破碎和产生粉尘(粉化)等。 ⑥具有较大的堆积密度。 ⑦有良好的化学稳定性、热稳定性以及价格使宜、原料充足等。 目前，在天然气脱水中主要使用的吸附剂有活性铝土和活性氧化铝、 硅胶及分子筛三大类。通常，应根据工艺要求进行经济比较后，选择合适 的吸附剂。
②不可逆吸附：主要是吸附剂吸附了一些不易挥发的物质（吸收油、压
第五章-吸附法脱水PPT课件

第五章-吸附法脱水PPT课件

①物理吸附（ 范德华力）
特点：放热小（冷凝热＋润湿热），有可逆性，增加压力或降低温 度有利于吸附；降低压力，提高温度有利于脱附。吸附剂可循环使用。
②化学吸附（剩余力场，剩余价力）
特点：吸附热大，接近于化学反应热。被吸附分子至少会发生变形， 可逆性小，这种过程很少用于混合物的分离。
2021/3/12
2
2021/3/12
3
第一节 天然气脱水常用吸附剂
天然气脱水过程对吸附剂的要求 活性铝土和氧化铝吸附剂 硅胶和硅石球吸附剂 分子筛吸附剂 复合固体吸附剂
2021/3/12
4
天然气脱水过程要求吸附剂应具有以下特气脱水 的吸附剂比表面积—般都在500—800m2／g，比表面积越大，其吸附容量 (或湿容量)越大。
2021/3/12
7
二、硅胶和硅石球
1. 硅胶 硅胶是一种晶粒状无定形氧化硅，分子式为SiO2·nH2O。采用硅胶 脱水一般可使天然气露点达-60℃。用于天然气脱水的硅胶很容易再生， 再生温度较分子筛低。当硅胶吸附天然气中水份时，其量可达自身质量 的50％。但吸水时放出大量的吸附热，很易破裂产生粉尘，增加压降， 降低有效湿容量。 2. 硅石球 硅石球，例如美孚公司的吸附球(Sorbead)，有R型和H型两种，由 97％的SiO2和3％的Al2O3组成。它的吸附容量与硅胶基本相同，但因其 堆积密度略大，因而单位体积的处理能力也相应大一些。
n－离子的价数； X－称为硅铝比
2021/3/12
9
2. 分子筛的结构特点： 具有许多排列整齐，大小均一的孔道。孔道之间通过孔口相互联结， 孔口大小与分子大小相近。 分子筛的类型 硅铝比(X)不同,分子筛类型不同,分为 A、X、Y型分子筛； 金属离子不同，分子筛孔口直径不同，同类分子筛又有不同的牌号； 例如：3A，4A，5A型分子筛等。对不同类型分子筛可总结为：
天然气吸附法脱水

天然气吸附法脱水

能量回收
回收解吸出的水蒸气的热能或压力能，提高能源利用 效率。
解吸气处理
对解吸出的气体进行处理，如冷凝、压缩等，以回收 其中的水和烃类物质。
产品气处理与检测
气体检测
对出口气体进行水蒸气含量、露 点等指标的检测，确保产品气的 质量符合要求。
产品气储存与输送
将干燥后的气体进行储存和输送 ，以满足用户需求。
04
吸附法脱水技术经济分 析
技术可行性分析
01
天然气吸附法脱水技术成熟，已在国内外得到广泛 应用。
02
该技术适用于各种压力和温度条件下，操作Fra bibliotek单， 易于维护。
03
吸附剂选择范围广，可根据不同需求选择合适的吸 附剂。
经济性分析
01 吸附法脱水技术投资成本较低，设备简单，占地 面积小。
02 运行费用较低，能耗低，操作简便，降低了人工 成本。
03
吸附剂可重复使用，降低了运行成本。
环境影响分析
01
天然气吸附法脱水技术无化学物质使用，对环境无污
染。
02
操作过程中无废气、废水、废渣产生，环保性能良好
。
03
吸附剂可回收再利用，符合循环经济和绿色发展理念
。
05
吸附法脱水技术的前景 与挑战
技术发展趋势
高效吸附剂的开发
随着科技的不断进步，高效吸附剂的研发成为 趋势，以提高吸附法脱水的效率和效果。
天然气脱水的重要性
防止管道腐蚀
水汽在天然气中会形成酸性物质， 对管道和设备造成腐蚀，脱水后 可降低腐蚀风险。
提高天然气的热值
水汽在天然气中会占据气体的体 积，导致热值降低。脱水后可提 高天然气的热值和燃烧效率。
保证管道输送安全
第五章 吸附法脱水ppt课件

第五章 吸附法脱水ppt课件

4.吸附剂平衡吸附（湿容）量：当床层达到完全饱和时，吸附剂的吸附量 叫平衡吸附量。（g-H2O/100g-吸附剂）
5.动态（有效）吸附（湿容）量：吸附过程达到“破点”时，吸附剂的吸 附量叫动态（穿透）吸附量。
ppt课件完整
19
三、吸附过程计算 1. 吸附剂的有效湿容量：在天然气吸附脱水过程中，吸附剂的有效吸附 量计算公式如下：
ppt课件完整
21
设计干燥器时推荐的湿容量：
吸附剂 活性氧化铝
设计是容量（g-H2O/100g-吸附剂) 4-7
硅胶
7-9
A型分子筛
9-12
3. 吸附传质区长度
吸附传质区长度hZ与湿气组成、流量、相对湿度及吸附剂的装填量
等有关，计算公式见式5－3
ppt课件完整
22
h 1.41A( ) q0.7895
n－离子的价数； X－称为结构特点：
具有许多排列整齐，大小均一的孔道。孔道之间通过孔口相互联结， 孔口大小与分子大小相近。
分子筛的类型 硅铝比(X)不同,分子筛类型不同,分为 A、X、Y型分子筛； 金属离子不同，分子筛孔口直径不同，同类分子筛又有不同的牌号； 例如：3A，4A，5A型分子筛等。对不同类型分子筛可总结为：
⑥具有较大的堆积密度。 ⑦有良好的化学稳定性、热稳定性以及价格使宜、原料充足等。 目前，在天然气脱水中主要使用的吸附剂有活性铝土和活性氧化铝、 硅胶及分子筛三大类。通常，应根据工艺要求进行经济比较后，选择合适 的吸附剂。
ppt课件完整
6
一、活性铝土和活性氧化铝
1. 活性铝土（铝矾土） 活性铝土是由含铁低的天然铝土(主要成分是Al2O3)经过加热活化而 成。它的优点是成本低，有液态水存在时不会破碎，能提供一定的露点 降。缺点是吸附容量小。 2. 活性氧化铝 它是人工合成，含有部分水合的、多孔和无定形的氧化铝。其比表 面积可达250m2/g以上。近年来问世的高效活性氧化铝能使的气体水露点 可低达-100℃。但其再生时耗热量较硅胶高，能吸附重烃且不易脱除。 此外，氧化铝呈碱性、可与无机酸发生化学反应，故不宜处理酸性天然 气。 活性氧化铝的湿容量很大，常用于水含量大的气体脱水。
固体废物的脱水

固体废物的脱水


（三）机械脱水
利用具有许多毛细孔的物质作为过滤介质，以某种设备在 过滤介质两侧产生压差作为过滤动力，固体废物中的溶液 穿过介质成为滤液，固体颗粒呗截留成为滤饼的分离过程。
（一）过滤介质
• 过滤介质：具有足够的机械强度和尽可能的流动阻 力的滤饼的支撑物。 • 种类：
织物—— 棉、毛、丝、麻等
粒状—— 细砂、木炭、硅藻土等 多孔固体介质—— 很对微孔细道的固体材料
1、重力浓缩法
是使用最广泛、最简便的浓缩法，但占地面积大。脱水 对象是间隙水； 借助重力作用使固体废物脱水的方法。最适于重质 污泥 (如初次原污泥)； 该方法不能进行彻底的固液分离，常与机械脱水配合 使用，作为初步浓缩。
重力浓缩运行方式
间歇式浓缩池：污泥是间歇给入，在给入污泥前需先放空 上清液。因此在浓缩池的不同高度设有上清液排放管。 仅在小型处理厂或工业企业污水处理厂脱水使用，操作麻 烦，单位处理量所需池容大；
图：连续式污泥浓缩池
2、气浮浓缩法
目的：依靠大量微小气泡附着在颗粒上，形成颗 粒-气泡结合体，进而产生浮力把颗粒带到水面 达到浓缩的目的。 适合于处理比重接近于1的轻质污泥，如活性污 泥。 速度快，浓缩度高，处理时间为重力浓缩的1/3, 占地少，刮泥方便，基建和操作费用高，管理复 杂，运行费用为重力浓缩的2-3倍。
洗涤（淘汰调节） 加药（化学调节）
热处理
冷冻熔融法
1、污泥的洗涤
适用于消化污泥的预处理，用水为污泥的2-5倍。洗涤 后，混凝剂的消耗量（加药量）可节省50%-80%； 有单级、二级或多级串联洗涤形式，其中以二级串 联逆流洗涤最佳。 洗涤水可用二次沉淀池出水。洗涤后的上清液必须回 到污水处理厂处理不得直接排放；洗涤后的污泥肥效 降低，不宜做土壤改良剂；
第五章 吸附法脱水

第五章 吸附法脱水

而且比湿溶量相同的硅胶(在t≤30℃时与活性氧化铝具有相同平衡湿容量) 也低。 由于活性氧化铝与4A分子筛组成的复合固体吸附剂床层具有以上持点， 故近几年来在天然气脱水中得到广泛应用。
第二节固定床吸附过程特性及计算

吸附剂床层内的吸附过程 几个概念 吸附过程计算 干燥器工艺计算

再生过程工艺计算
可低达-100℃。但其再生时耗热量较硅胶高，能吸附重烃且不易脱除。 此外，氧化铝呈碱性、可与无机酸发生化学反应，故不宜处理酸性天然
气。 活性氧化铝的湿容量很大，常用于水含量大的气体脱水。
二、硅胶和硅石球
1. 硅胶 硅胶是一种晶粒状无定形氧化硅，分子式为SiO2· 2O。采用硅胶脱 nH
水一般可使天然气露点达-60℃。用于天然气脱水的硅胶很容易再生，再
②不可逆吸附：主要是吸附剂吸附了一些不易挥发的物质（吸收油、压
缩机油、醇醚类化合物）以及元素硫等。阻塞了晶格内部的通道。 所以，在吸附器设计时，应选择合适的湿容量，使吸附剂在使用后期仍
能达到规定的脱水效果。
设计干燥器时推荐的湿容量： 吸附剂 活性氧化铝 设计是容量（g-H2O/100g-吸附剂) 4-7
当吸附波前沿达到床层底部切换再生时，则床高H＝hT
3.检验高径比(D/H)和实际空塔速度（Vg）
D/H过大,则D相对大,容易产生气流分布不均及传质区高度接近床高,易 短路;而D/H过小，则床层过高，床阻力过大。一般 D/H＝1／2～1／3。若不 在此范围内，应进行调整。实际空塔速度（Vg）计算公式:
4A分子筛：只允许H2O、CH4、C2H6、CO2、H2S 等直径小于4 Å的分
子进入孔道吸附（不吸附丙烷）。若希望同时吸附CO2和H2S，则不应选 择3A而应选择4A分子筛。
天然气脱水原理课程介绍

天然气脱水原理课程介绍

天然气脱水原理
天然气脱水原理课程介绍
第1页
脱水必要性
天然气在加压、降温过程中,当到达其水露 点时,其中气相水就会以游离水形式析出, 假如又处于其水合物生成线以下区域时,天 然气中烃类组分还要和水生成水合物。所 以,CNG中含水量脱不到要求时,将带来以 下危害:
天然气脱水பைடு நூலகம்理课程介绍
第2页
1. 储存压力下减压温降时, 生成水合物, 堵塞管道、气瓶嘴、 充气嘴等, 使加气站在较低环境温度下不能实现正常加气, 汽车在严寒气候条件下无法开启和运行。
五． 分子筛再生温度较高，工业上普通取 分子筛再生温度为150 -300℃，若要经过 分子筛完全再生来提供--85~-100℃露点， 其再生温度为315-375℃。
六． 天然气脱水原理课程介绍 分子筛缺点为机械强度不高，抗水滴第25页
天然气脱水原理课程介绍
第26页
吸附剂平衡湿容量与相对湿度关系
天然气脱水原理课程介绍
天然气脱水原理课程介绍
第18页
3.吸附热 吸附热是吸附质与吸附剂接触时产生热效应。如上所述，吸 附过程为放热过程，解析过程为吸热过程，吸附热可比较准 确地表示吸附剂活性及吸附能力强弱。下表为惯用吸附剂对 水蒸气吸附热。
天然气脱水原理课程介绍
第19页
常见压力单位换算表
天然气脱水原理课程介绍
第20页
吸附分类
一．按吸附剂表面与吸附质分子间作用力不 二． 同将吸附分为: 三．物理吸附 四．化学吸附
天然气脱水原理课程介绍
第9页
物理吸附
物理吸附作用力为范德华力。因为分子间范德华 力作用，促使吸附质向吸附剂渗透。（化学吸附 是吸附质分子与吸附剂表面分子产生电子转移或 形成化合物）压缩天然气吸附干燥过程属物理吸 附，其特点以下:

天然气脱水(固体吸附法)新


p 2 BVg C gVg (7-42) hT
μ— 气 体 粘 度 ， mPa·s；ρg— 气 体 密 度 ， kg/m3； Vg— 气体空塔流速， mt/min；B、C— 常数，其值 由表5-3-5给出。
58
B和C的值 分子筛
3.2mm直径球形
B
4.155
C
0.00135
3.2mm圆柱条形
8
脱水吸附操作方式
在天然气脱水装置大多是采用半连
续操作，即固定床吸附。
9
4. 吸附的传质过程
图7-27 吸附转效曲线
10
5. 再生方法
对固定床气 — 固吸附而言，主要有三 种再生方法： （1）温度转换再生法： 加热再生完全后，吸附剂需要冷却。
11
温度转换再生法示意图
12
5. 再生方法
（2）压力转换再生法：
47
1. 吸附器直径D
2 G D Qm
4
D
4Qm G
48
Qm—气体质量流量，kg/h。
GPSA推荐方法
GPSA工程数据手册 (1987 版 ) 推荐基于
压降为0.33psi/ft（7.53kPa/m ）时用图7-34
计算分子筛允许空塔气速Vg(m/h)。
2 Vg D Qv
附段床层高度为零，此时hT即为床层总高
度，而x为吸附剂转效点的湿容量。常数
0.45是一个均值，它是吸附段长度的函数，
其变化范围仅为0.40～0.52。 如果x＜xs，
则hT才能满足要求。
57
5. 气体压降ΔP(kPa)
GPSA气体加工工程数据手册（1987版） 推荐按修正的埃尔根（Ergun）公式计算 ：

天然气吸附法脱水


4A分子筛：只允许H2O、CH4、C2H6、CO2、H2S 等直径小于4 Å的分
子进入孔道吸附（不吸附丙烷）。若希望同时吸附CO2和H2S，则不应选 择3A而应选择4A分子筛。
5A分子筛：允许各中直链烷烃进入孔道。常用于正、异构烷烃分离，
用于天然气脱水则选择性差（失去了筛选作用，只靠极性差别吸附）不 作为干燥吸附剂用。
Vg (306QZ f Tf ) /(Pf D2 )
式中 Vg－气体实际空塔速度，m/min；
Q－进料湿气流量，106m3/d; Tf、Pf、Zf－进料湿气在脱水时的温度（K）、压力（Kpa）和压缩因子。
4. 核算透过时间
选好干燥器壳体直径后，除应按计算出的吸附剂床层实际直径确定实际 的床层长度等外, 还应按下式核算床层的实际透过时间。
表5－10 吸附剂颗粒类型常数
吸附剂颗粒类型 B Φ3.2mm球状 4.155 Φ3.2mm条状 5.357 Φ1.6mm球状 11.278 Φ1.6mm条状 17.660
②不可逆吸附：主要是吸附剂吸附了一些不易挥发的物质（吸收油、压
缩机油、醇醚类化合物）以及元素硫等。阻塞了晶格内部的通道。 所以，在吸附器设计时，应选择合适的湿容量，使吸附剂在使用后期仍
能达到规定的脱水效果。
设计干燥器时推荐的湿容量： 吸附剂 活性氧化铝 设计是容量（g-H2O/100g-吸附剂) 4-7
假定在传质区内吸附剂的饱和度为0.55
2. 吸附剂的设计湿容量： 在长期运行中，吸附剂的湿容量会逐渐降低。因此，在进行吸附器设计 时，为保证天然气的脱水深度，应取一个比平衡湿溶量低的值，称其为设计
湿溶量。吸附剂湿容量下降的原因有：
①高温老化：再生过程吸附剂在水蒸气和热的作用下，引起微孔结构的 变化，内表面积减小。这种作用在用新鲜吸附剂时很明显，以后变化逐渐平 缓。
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2020/5/13
二、硅胶和硅石球 1. 硅胶 硅胶是一种晶粒状无定形氧化硅，分子式为SiO2·nH2O。采用硅胶 脱水一般可使天然气露点达-60℃。用于天然气脱水的硅胶很容易再生， 再生温度较分子筛低。当硅胶吸附天然气中水份时，其量可达自身质量 的50％。但吸水时放出大量的吸附热，很易破裂产生粉尘，增加压降， 降低有效湿容量。 2. 硅石球 硅石球，例如美孚公司的吸附球(Sorbead)，有R型和H型两种，由 97％的SiO2和3％的Al2O3组成。它的吸附容量与硅胶基本相同，但因其 堆积密度略大，因而单位体积的处理能力也相应大一些。
2020/5/13
第一节 天然气脱水常用吸附剂
• 天然气脱水过程对吸附剂的要求 • 活性铝土和氧化铝吸附剂 • 硅胶和硅石球吸附剂 • 分子筛吸附剂 • 复合固体吸附剂
2020/5/13
天然气脱水过程要求吸附剂应具有以下特性的 ①必须是多孔性的、具有较大吸附比表面积的物质。用于天然气脱水 的吸附剂比表面积—般都在500—800m2／g，比表面积越大，其吸附容量 (或湿容量)越大。 ②对流体中的不同组分具有选择性吸附作用，亦即对要脱除的组分具 有较高的吸附容里。 ③具有较高的吸附传质速度，在瞬间即可达到相间平衡。 ④能简便而经济地再生，且在使用过程中能保持较高的吸附容量，使 用寿命长。
3A分子筛（平均孔径3Å， 1 Å ＝10-10m) 只允许H2O（2.7 Å ～3.1 Å ）、CH4直径小于3 Å的分子进入孔道。（不吸附乙烷）
4A分子筛：只允许H2O、CH4、C2H6、CO2、H2S 等直径小于4 Å的分 子进入孔道吸附（不吸附丙烷）。若希望同时吸附CO2和H2S，则不应选 择3A而应选择4A分子筛。
2020/5/13
三、分子筛 1. 分子筛吸附剂的化学组成 目前常用的分子筛系人工合成沸石，是一种硅铝酸盐晶体，由SiO4和 AlO4四面体组成。在分子筛晶体中存在着金属阳离子，以平衡AlO4四面 体中多余的负电荷。分子筛化学结构式如下：
M 2/nA2O l3XS 2Y iO 2 H O
其中，M－金属离子，可以是K＋、Na＋、Ca＋等 n－离子的价数； X－称为硅铝比
2020/5/13
2. 吸附平衡 吸附作用：由于吸附剂固体表面力的作用而产生的。 脱附作用：由于吸附质分子在吸附剂表面上的热运动而形成的。 当吸附速率＝脱附速率时，即达到了吸附平衡。 当吸附剂用于天然气脱水时，吸附剂吸附水的量又称为吸附剂湿容量。 固体吸附剂的吸附容量(或湿容量)与被吸附气体的特性和分压、固体吸 附剂的持性、吸附剂的比表面积和孔隙率以及吸附温度等有关。吸附质与吸 附剂表面之间的吸引力主要决定于气体和固体表面的特性，故吸附容量可因 吸附质一吸附剂体系不同而有很大差别。
5A分子筛：允许各中直链烷烃进入孔道。常用于正、异构烷烃分离， 用于天然气脱水则选择性差（失去了筛选作用，只靠极性差别吸附）不 作为干燥吸附剂用。
2020/5/13
（2）具有很高的吸附性能：在很低的水蒸汽分压下仍有较大的吸附容 量，可使干燥后气体中水的含量达到1ppm以下,相当于气体露点为-101℃。
2020/5/13
2. 分子筛的结构特点： 具有许多排列整齐，大小均一的孔道。孔道之间通过孔口相互联结， 孔口大小与分子大小相近。 分子筛的类型 硅铝比(X)不同,分子筛类型不同,分为 A、X、Y型分子筛； 金属离子不同，分子筛孔口直径不同，同类分子筛又有不同的牌号； 例如：3A，4A，5A型分子筛等。对不同类型分子筛可总结为：
2020/5/13
3. 不同类型分子筛
分子筛类型 A
X
Y
硅铝比（X） 2
2.5
5
对于A型分子筛，则有：
分子筛名称 3A
金属离子
K＋
4A Na＋
5A Ca＋＋
分子筛的两种效应：
①筛分效应：有效直径小于孔口的分子才可进入孔道被吸附。
②吸附效应：进入孔道的分子照极性强弱去吸附。
2020/5/13
4. 分子筛用作干燥剂时的特点 （1）具有很好用吸附剂 • 固体吸附剂脱水工艺及设备 • 固定床吸附过程特性及计算 • 吸附法在酸性天然气脱水中的应用
2020/5/13
概述
吸附分离是利用气体或液体中各组份在吸附剂表面吸附能力的差别 而使其分离的方法。
1. 吸附过程分类 按流体分子与吸附剂表面分子作用力不同可分为二类： ①物理吸附（ 范德华力） 特点：放热小（冷凝热＋润湿热），有可逆性，增加压力或降低温 度有利于吸附；降低压力，提高温度有利于脱附。吸附剂可循环使用。 ②化学吸附（剩余力场，剩余价力） 特点：吸附热大，接近于化学反应热。被吸附分子至少会发生变形， 可逆性小，这种过程很少用于混合物的分离。
（3）湿容量随温度的变化很小：分子筛经反复再生后，其湿容量可以 基本保持不变。而硅胶和氧化铝的湿容量在23→59℃时，则下降约50％， 多次再生后，可下降2／3。
2020/5/13
一、活性铝土和活性氧化铝 1. 活性铝土（铝矾土） 活性铝土是由含铁低的天然铝土(主要成分是Al2O3)经过加热活化而 成。它的优点是成本低，有液态水存在时不会破碎，能提供一定的露点 降。缺点是吸附容量小。 2. 活性氧化铝 它是人工合成，含有部分水合的、多孔和无定形的氧化铝。其比表 面积可达250m2/g以上。近年来问世的高效活性氧化铝能使的气体水露点 可低达-100℃。但其再生时耗热量较硅胶高，能吸附重烃且不易脱除。 此外，氧化铝呈碱性、可与无机酸发生化学反应，故不宜处理酸性天然 气。 活性氧化铝的湿容量很大，常用于水含量大的气体脱水。
2020/5/13
⑤工业用的吸附剂通常是颗粒状的。为了适应工业应用的要求，吸 附剂颗粒在大小、几何形状等方面应具有一定的特性。例如，颗粒大小 适度而且均匀，同时具有很高的机械强度以防止破碎和产生粉尘(粉化)等。
⑥具有较大的堆积密度。 ⑦有良好的化学稳定性、热稳定性以及价格使宜、原料充足等。 目前，在天然气脱水中主要使用的吸附剂有活性铝土和活性氧化铝、 硅胶及分子筛三大类。通常，应根据工艺要求进行经济比较后，选择合适 的吸附剂。