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1、年月西安石油学院学报第卷第期,径向流吸’附器吸附穿透曲线的计算郑德馨谢志镜白丽君西安石油学院西安交通大学北京氧气厂摘要本文对径向流吸附器的传质规律进行了研究建立了单组分吸附的理论,曲线了求解与实测,理论值与实模型并对吸附穿透进行测值基本一致此方法用于求取径向流吸,而且也易推广至其它气体的吸附,附器的穿透曲线是合适的净化只需给出有关组分的吸附数据即可关键词吸附分离,吸附方程,质量传递系数符号说明符号含义单位符号含义单位温度平衡浓度压力时间容积流量高度吸附量速度￡平衡吸附量面积传质系数长度空隙率质量浓度引言沸石分子筛对气体杂质具有共吸附作用,而且
2、有高效脱水能力,近年来分子筛用于油田气及天然气的净化日益广泛。对小流量油田气液化分离装置一般采用圆柱形轴向流式。,,,吸附器对大型装置随着气量的增大必然导致床层高度增加随之而来的问题是气体流动阻力加大,能耗上升特别在吸附剂再生阶段,能耗更是突出的间题为此,在空气分离装置中目前有的已经用径向流式代替轴向流式吸附器大型油田气液化分离装置也必然类同径向流吸附器的节能效果,为分子筛吸附净化开拓了广阔的前景,因此对径向流吸附器的传质规律与计算方法进行研究是很有实际意义的吸附传质规律的研究常借助于吸附穿透曲线一吸附器出口气流中吸附质浓度随时间的变化有关轴
3、向流吸附器穿透曲线的研究已经很多,也比较成熟,而径向流吸附器中,流体流过的截面面积与主流速度都在不断变化,穿透曲线如何变化,则是个新的问题本文收稿日期一刃©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net西安石油学院学报莱卷采用分子筛作吸附剂,作吸附质、氮气为惰性气体,对这一问题作了初步探一讨,建立了径赶流吸附器的数学模型,对穿透曲线进行求解,并经实验结果验证,二者基本吻合,说明这种计算方法是可行的。理论模型
4、径向流吸附器的工作原理如图所示当气体由吸附床层内层向外层流动时,流速逐渐减慢,而流速对吸附过程的影响极大,对穿透曲线影响也必然不小。吸附床在固定床吸附器中,床层各点的状态都随时间变化,流体的浓外壳度和吸附剂的吸附量都是时间和位置的函数。要描述整个吸附过黝蔓程,必须有以下基本关系式气流物料平衡关系式吸附平衡关系式传质速率关系式‘热量平衡关系式传热速率关系式。对于本文所研究的系统,由于吸附质浓度不高,吸附温升低,忽略热量影响,仅以图径向流吸。前三项基本关系式来建立理论模型⑦〔们附器示意图物料平衡关系式基本假设‘”进八床层流体流量恒定忽略床层的流动
5、阻力,即沿径向无压差过程是等温的沿床层径向无扩散沿床层轴向无速度差在床层中沿流体流动方向取和十之间的微元,如图根据被吸附组分的物料平衡列方程···进口￡月··。“出「上十石——一·。才“出「一进丝即为流体中吸附质的量随床艺层高度的变化。心吸附质在微元中流体相的积累—图吸附床徽元示意图·刃竺在固休相的积累门一··,“￡一一丝竺内故一“一人一匀·,·因为“故可将提出即得、理、才‘二口、了—‘且、于二巴竺一君—十月气一—袅万月,、一·一乙一一刁©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHou
6、se.Allrightsreserved.http://www.cnki.net第期郑德东等径向流吸附器吸附穿透曲线的计算一一北一兀尸令一代人兀,,、一即得一名五十气一云—口—吸附平衡关系式本文用型分子筛作吸附剂,作吸附质进行吸附平衡实验,得知吸附平衡关系符合朗格谬尔方程式二一且因所研究系统为低压系统,可作为理想气体处理,对于理想气体犷、只即,只了。丑攀犷代人即得了叮一二蕊二什寸气,天、一’一’实验温度为则孙故传质速率方程传质速率方程不仅与吸附质和吸附剂的性质有关,还与流体的流动状态、吸附剂颗粒,的大小及形状有关吸附传质机理是一个比较复杂的间
7、题一般认为有以下几个步骤从流动相至,固体相外表面的传递称为外扩散在固体颗粒内孔中的扩散吸附质分子到达固体表面后的吸附已被吸附的分子沿固体表面的扩散与常常合并,,称为内扩散对,作为一个整体过程来处理于不同的吸附情况有的是内扩散控制,有的是外扩散控制或两种扩散相当结合本文的具体情况,实验测得吸附剂颗粒内传质系数一,狱‘,。而颗粒外气相传质系数用叮公式计算得到’,,,两者相差倍气相传质阻力可以忽略即为内扩散控制过程在这种情况下,颗粒内的浓度是不均匀的,而且浓度分布且随时间变化我们采用线〔,,,’〕性传质阻力模型认为颗粒的外表面附近有一层阻力膜在这个
8、膜的两侧有浓度差而膜以内各点浓度是均一的©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrig
