模拟移动床吸附
• 模拟移动床把固定吸附床分为许多段（常为24段）， 段内装有吸附剂，段间液体不能直接流通。
• 每段均装有进出口管道（进出两用），由中央控制装 置控制其进出。
• 24个进出口中的20个只起段间联系的作用，另四个供 四股物料的进入或离出，某一段时间的物料进出口位 置把整个吸附床层分成了四个区，各区距离不等长， 每段相际传质也不同。
•水
☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆ 强
不同的气 体，要选择 合适的吸附 剂。
工艺流程(以PSA-H2流程做介绍） 1、 变压吸附（PSA）大致过程
根据变压吸附的原理，在工业变压吸附(PSA) 工艺中，吸附剂通常都是在常温和较高压力 下，将混合气体中的易吸附组分吸附，不易 吸附的组分从床层的一端流出，
• 异丁烷
☆☆☆☆☆☆☆☆
• 丙烯
☆☆☆☆☆☆☆☆
• 戊烷
☆☆☆☆☆☆☆☆
• 丁烯
☆☆☆☆☆☆☆☆☆
• 硫化氢
☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆
• 硫醇
☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆
• 戊烯
☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆
•苯
☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆
• 甲苯
☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆
• 乙基苯
☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆
• 苯乙烯 ☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆
• 1972年，美国环球油品公司首次在工业生产中利用这种设备由 碳八芳烃中分离对二甲苯。
• 此后不久，日本东丽公司又利用此设备分离对二甲苯。 • 两者在设备方面有所不同，前者采用立式吸附床及24孔旋转阀
匀速转动（图2）以控制床内各物料口进出物料的转换；后者采 用卧式吸附器及大量自动切换阀。24孔旋转阀具有灵便、占地 省等优点。
床的逆放步骤，进入逆放气缓冲罐，冲洗解吸气产生
于冲洗步骤，进入解吸气缓冲罐，抽真空的解吸气，
进入解吸气缓冲罐。
（2）吸附塔的工作过程依次如下：
a 吸附过程 原料气进入界区后经程控阀，自塔底进入PSA吸附 塔中正处于吸附状态的两台吸附塔，其中除H2以 外的杂质组份被装填的多种吸附剂依次吸附，得到 纯度大于99.9%的产品氢气从塔顶排出，经产品气 出口程控阀和吸附压力调节阀稳压后送出界区。
吸附剂的物理性质
常见组分对各种吸附剂的分离系数(常压,20℃)
• 下图为不同组分在分子筛上的吸附强弱大致顺序
• 组分
吸附能力
• 氦气
☆
弱
• 氢气
☆
• 氧气
☆☆
• 氩气
☆☆
• 氮气
☆☆☆
•• 二氧化碳
☆☆☆☆☆☆
• 乙烷
☆☆☆☆☆☆
• 乙烯
☆☆☆☆☆☆☆
• 丙烷
☆☆☆☆☆☆☆
固定床吸附
• 采用固定床吸附器，多为圆柱形立式设备， 吸附剂颗粒均匀堆放在多孔的支撑板上， 成为吸附剂床层。
• 流体自上而下流动，通过吸附剂层进行吸 附。
• 吸附剂吸附饱和后需要再生，可以使用部 分产品作为再生用气（改变工作条件）， 常用水蒸气再生活性炭等吸附剂。
固定床吸附
• 工作原理（见书P283） • 固定床吸附流程：
下而上逐渐变大。 • 模拟移动床则是利用一定的机构（如旋转阀），使四个物料的进出口
以与固相浓度的变化同步的速度上移。这样，构成一闭合回路，其总 的结果与保持进出口位置不动，而固体吸附剂在吸附器中自上而下移 动的效果基本相同。
模拟移动床吸附
• 模拟移动床可用来从烷烃中分离正构烷烃；从烯烃中分离直链 烯烃。
• 1、连续运转 • 催化剂随着反应时间的增加，表面积炭相应增加，活性
下降。为了确保一定的反应速率，必须将积炭的催化剂 移出反应器，不断地补充新鲜的或再生过的催化剂，以 保持催化剂的平均活性，这种不间断的过程，确保了反 应系统操作的连续性。 • 2、可以在较苛刻的反应条件下稳定运转 • 固定床的缺点之一是反应初期与末期的催化剂活性变化 大，因而反应深度不同，导致产品的分布及产品的质量 都有差异，甚至影响到处理量的变化。移动床反应器， 由于催化剂活性可以调节，在一定范围内保持恒定，整 个反应器也可以在较苛刻的条件下进行，有利于充分利 用催化剂的潜力，提高重整油的品质。
吸附分离工艺
化学化工教研室
概述
• 吸附分离过程由两个主要部分构成 • 首先使流体与吸附剂接触，吸附质被吸附
剂吸附，与不被吸附或吸附少的组分分离， 为吸附操作；
• 将吸附质从吸附剂上解吸，使吸附剂得到 再生，称为再生操作；或者吸附剂更新。
• 被解吸下来的组分往往需要通过精馏等办 法与解吸剂进行分离。
四十多年来变压吸附空分制氧技术的研究进展主要表 现在两个方面:一是空分制氧吸附剂和其吸附理论的研究 方面，二是空分制氧工艺循环过程的研究方面。国内对这 项技术的研究尽管起步较早，然而在较长的一段时间内发 展相对较缓。但是近几年各种流程的设备相继投产为各行 各业带来了巨大的经济效益。
图一 不同温度下的吸附等温线
体，接着从塔底部进入吸附塔中正处
于吸附工况的塔(始终有2台)，在多种 吸附剂组成的复合吸附床的依次选择
吸附下，一次性除去氢以外的几乎所
有杂质，直接就可以获得纯度很高的
（一般大于99.9%）产品氢气从塔顶 排出，然后稳压送出界区。
PSA单元除送出产品氢外，还产生逆放解吸气、 冲洗解吸气和抽真空解吸气。逆放解吸气来自于吸附
移动床的特点
附
• 3、较低的反应压力 • 从理论上讲，对于一定的空速及原料特性，反应压力越
低，重整油收率和氢纯度就越高。同时压力低对降低对 设备的要求、减少投资是非常有利的，重整的发展历史 也表明了这点。固定床反应器的重整反应压力为 3.43MPa，第一代连续重整反应压力为0.69~0.98 MPa， 第二代连续重整压力只有0.29~0.49 MPa。 • 4、操作比较复杂 • 移动床反应器工艺不太适宜强烈放热的反应。反应器、 再生器中的催化剂始终都在流动状态，从上而下依靠重 力流动，提升可用氢气或惰性气体。为了保证整个系统 的平稳循环，对控制系统的要求较高，操作相应比固定 床反应器要复杂。
双器流程、 串联流程、 并联流程
模拟移动床吸附
• 模拟移动床是目前吸附分离中广泛使用的 设备。
移动床反应器
附
• 固定床催化剂一般无法进行连续再生，而流化床催化剂可以很 好地进行连续再生，但只适用于催化剂颗粒较小的工艺。
• 催化剂颗粒大，难以形成流态化，为了使再生连续进行，可以 使用移动床。
• 在移动床中，当催化剂由于积炭而迅速失活时，可通过特制的 闭锁装置，利用催化剂本身的重力，缓缓地将催化剂移出反应 器。
模拟移动床吸附
• 一种利用吸附原理进行液体分离操作的传质设备。 • 它是以逆流连续操作方式，通过变换固定床吸咐
设备的物料进出口位置，产生相当于吸附剂连续 向下移动，而物料连续向上移动的效果。 • 这种设备的生产能力和分离效率比固定吸附床高， 又可避免移动床吸附剂磨损、碎片或粉尘堵塞设 备或管道以及固体颗粒缝间的沟流。
容量逐渐减小。一般吸附在常温状态下吸附，视作等 温。
变压吸附工作原理：
变压吸附（PSA），就是利用吸附剂对不同 气体组分随压力变化而变化的吸附特性， 加压吸附部分组分，降压解吸这些组分， 从而吸附剂得到再生，并使不同气体得到 分离的过程。
下面主要以PSA制氢的工艺来讲解变压吸 附。
变压吸附的主要内容 (1) 吸附剂 (2) 工艺流程 (3) 自控系统 吸附剂 PSA吸附剂：
变压吸附发展史 变压吸附空分制氧始创于20世纪60年代初，并于70年 代实现工业化生产。在此之前,传统的工业空分装置，部
分采用深冷精馏法(简称深冷法) 。
80年代以来至今高吸附分离性能的沸石分子筛的相继开 发利用和工艺流程的改进，使得变压吸附空分技术得到迅 速地发展，与深冷空分装置相比，PSA过程具有启动时间 短和开停车方便、能耗较小和运行成本低、自动化程度高 和维护简单、占地面积小和土建费用低等特点。在不需要 高纯氧的中小规模(小于100吨/天，相当于3000Nm3/h )氧 气生产中比深冷法更具有竞争力。广泛的应用于电炉炼 钢、有色金属冶炼、玻璃加工、甲醇生产、碳黑生产、化 肥造气、化学氧化过程、纸浆漂白、污水处理、生物发 酵、水产养殖、医疗和军事等诸多领域
模拟移动床吸附
• A脱附区液体中含有A与D，此区是用D使A脱附。 • B脱附区是用 A及D使B脱附。 • 由上述两区之间的出料口所引出的吸附液只含 A与D，而且A的浓度也
较大。 • A吸附区是使原料中A与B分离，因此在A吸附区上部取出的吸余液中不
含A而只含B与D。 • 若吸附剂固定不动,则随着时间的推移，固相中被分离组分的浓度将自
• 这些待再生的催化剂，通过机械传送或气体输送，进入再生器 自上而下地再生，再生过的催化剂则用同样的办法，输送回反 应器，这样实现了反应与再生的连续操作。
• 这种系统，催化剂床层相当于在系统移动，称为移动床。这类 反应器最先应用于石油炼制的催化裂化工艺，后来又推广到连 续催化重整工艺。
移动床特点
附
降低杂质分压，使吸附剂完成最终的再生，冲 洗时间越长越好 • 升压工序--通过一次或多次的均压升压和产品气 升压过程使吸附塔压力升至吸附压力，为下一 次吸附作好准备
3、 流程简述(以PSA-H2流程做介绍） （1） 如压力2.0MPa(吸附压力)、
温度60℃的混合氢气（原料气）自界 区外来，经过冷却器冷却至40℃以下 后进入原料气分液罐分离掉夹带的液
2、 吸附分离流程的主要工序 • 吸附工序--在常温、吸附压力下吸附杂质，出产
品。 • 减压工序--通过一次或多次的均压降压过程，将
床层死空间氢气回收。 • 顺放工序--通过顺向减压过程获得冲洗再生气源。 • 逆放工序--逆着吸附方向减压使吸附剂获得部分
再生 • 冲洗工序--用其它塔顺放出的氢气冲洗吸附床，