气体吸附动力学模型的研究现状

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1、化工进展2010年第29卷增刊CHEMICALINDUSTRYANDENGINEERINGPROGRESS·5·进展与述评气体吸附动力学模型的研究现状王丹莉，刘向军，刘应书（北京科技大学热能工程系，北京100083）摘要：气体的吸附分离技术目前在工业领域得到广泛应用，吸附传质过程理论和模型研究目前也已得到较大发展。本文对现有的气体吸附动力学模型进行了总结，详细介绍了现有的孔扩散模型、平衡模型、线性推动力模型、尘气模型及上述模型现有的各种改进形式，分析了各个模型建立的基本假设、适用范围及优缺点，并对下一步气体吸附动力学模型的研究提出

2、一些设想。关键词：吸附分离；吸附传质；动力学模型中图分类号：TQ028.16文献标志码：A文章编号：1000–6613（2010）S2–005–07ActivitiesofgasadsorptiondynamicmodelingWANGDanli，LIUXiangjun，LIUYingshu（DepartmentofThermalEngineering.，BeijingUniversityofScience&Technology，Beijing，100083，China）Abstract：Gasadsorptionseparati

3、ontechnology（GAST）iswidelyusedinindustry.ThestudyofthegasadsorptionrateofasingleparticleisveryimportantforthedevelopmentandapplicationofGAST.Thispapersummarizesthecurrentadsorptiondynamicmodels，includingporediffusionmodel，equilibriummodel，lineardrivingforcemodel，dusty

4、-gasmodelandtheirmodifications.Itprovidesdetailedinformationofexistentproblemsandthedevelopingtrendingasadsorptiondynamicmodeling.Keywords：gasadsorptionseparation；adsorptionmasstransfer；adsorptiondynamicmodeling.吸附分离技术作为一种新兴的技术，从20世推动力模型、尘气模型及上述各模型现有的各种改纪70年代之后取得迅速发展。

5、它主要以碳分子筛、进形式，分析了各个模型建立的基本假设，适用范沸石等为吸附剂，利用吸附剂对气体的选择性吸围及优缺点，并对下一步对气体吸附动力学模型的附，从而使得不同气体分离。与传统的深冷法相研究作了一些展望。比，吸附分离技术具有工艺流程简单、自动化程[3-5]1床内气体的质量守恒方程度高、产气快、能耗低等特点。吸附剂颗粒是一种多孔介质，它是由固体骨架和流体组成的复合变压吸附床与固定床反应器相似，目前常见的[1]体。吸附分离技术的关键在于吸附剂颗粒的性有轴向流吸附床和径向流吸附床两种。颗粒状吸附质，特别是其动力学特性，研究物质在吸附

6、剂颗粒剂在床内堆积，吸附剂本身是内部有很多孔隙的多内的动力学模型，对于了解和掌握物质在吸附剂颗孔物质。气体在压力驱动下在路径复杂的床内大孔粒中的传质机理和规律、建立吸附过程的数学模型中流动，到达各个吸附剂颗粒周围，在各个吸附剂[2]十分必要。自从20世纪60年代以来，由于吸附分离技术收稿日期：2010-06-29；修改稿日期：2010-08-20。基金项目：国家高技术发展计划（863计划）项目（2009AA063201）。的广泛应用，相应的气体吸附动力学模型的研究也第一作者简介：王丹莉（1986—），女，硕士研究生，主要从事吸附不

7、断深入。本文作者对现有的吸附动力学模型进行动力学特性及模型研究。联系人：刘向军，博士，教授，主要从事流了总结，详细介绍了孔扩散模型、平衡模型、线性动与反应过程的基础研究。E-mailliuxj@me.ustb.edu.cn。·6·化工进展2010年第29卷颗粒附近，气体通过颗粒周围的气膜扩散到颗粒表形式更为简单有实用意义，目前国内外研究者在此面，最后从吸附剂颗粒表面传向颗粒孔隙内部，在领域已做了很多研究，以下对现有的单颗粒吸附动吸附剂颗粒内表面被吸附。解析过程则与此相逆。力学模型作一简单介绍。这样，以常见的轴向流吸附床为例，只考虑

8、气流在[7-9]2孔扩散模型床层轴向方向上的流动与传质，整个床内气体质量守衡方程为式（1）。孔扩散模型认为球型吸附剂颗粒内部微观结2构全部为微孔晶体，吸附质从吸附剂颗粒的外表面∂∂∂−cv()cc1ε∂q−++DL2+=0（1）∂z∂∂ztε∂t扩