氢气吸附原理
第一章前言
本装置是采用变压吸附（简称PSA）法从富氢气流中回收或提纯氢气。改变操作条件可生产出不同纯度的氢气，氢气纯度最高可达99.999%以上。
本装置采用气相吸附工艺，因此，原料气不应含有任何液体或固体。
本说明中涉及到的压力均为表压，组成浓度为摩尔百分数，流量除专门标注外均为标准状态下的流量。
第二章工艺说明
本装置为四塔二次均压工艺流程，它的关键部分由四个吸附塔（以下简称A、B、C、D塔）和十八个气动角座阀和二只梭阀组成。另外在原料气输入管路上配置一个原料气缓冲罐（以下简称为E），在产品气输出管路上配置一个氢缓冲罐（以下简称F），使产品气能稳定地输出。
一、工作原理和过程实施
本装置采用变压吸附（PSA）分离气体的工艺，其原理是利用所采用的吸附剂对不同吸附质的选择性吸附和吸附剂对吸附质的吸附容量随压力变化而有差异的特性，在吸附剂选择吸附条件下，高压吸附除去原料中杂质组分，低压下脱附这些杂质而使吸附剂获得再生。整个操作过程是在环境温度下进行的。
吸附剂的再生是通过三个基本步骤来完成的：
1.吸附塔压力降至低压
首先是顺着吸附的方向进行降压（以下简称为顺向放压），接着是逆吸附的方向进行降压（以下简称为逆向放压）。顺向放压时，有一部分吸附剂仍处于吸附状态。逆向放压时，被吸附的部分杂质从吸附剂中解吸出来，并被排除出吸附塔。
2.用产品气在低压下冲洗吸附剂，以清除尚残留于吸附剂中的杂质。
3.吸附塔升压到吸附压力，以准备再次分离原料气。
本装置采用四塔二次均压变压吸附过程，即每个吸附塔在一次循环中均需要经历吸附（A）、一次均压（1ED），顺向放压（PP），二次均压（2ED），逆向放压（D）、一次升压（2ER），二次升压（1ER），以及最终升压（FR）等九个步骤，四
个吸附塔在执行程序的安排上相互错开，构成一个闭路循环，以保证原料连续输入和产品不断输出。
整个过程主要由十八只气动角座阀和二只梭阀来实现。
程控阀的功能说明如下：（见PSA-H2氢气提纯工艺流程图）
高选阀——A、B、C、D塔出料和二次均压高选阀
KV e，f——A、B塔产品输出，以C、D塔终充，对A、B塔均压，冲洗阀KV g，h——C、D塔产品输出，以A、B塔终充，对C、D塔均压，冲洗阀KV a，b，c，d——A、B、C、D塔进料阀
KV –e，-f——二次均压阀 KVi，j，k，l—逆向放压，冲洗排放切换阀KV m ——二均阀 KV -m ——逆向排放阀
A、B、C、D——吸附塔 E——原料气缓冲罐
F——氢缓冲罐
现以A塔为例对工作过程进行说明：
1.吸附（A）
原料气通过气动角座阀KV a进入A塔，A塔在工作压力下吸附流入原料
气中的杂质组分，未被吸附的产品组分H2通过气动角座阀KV e和高选阀
流出，其中大部分作为产品从本系统中输出。剩余部分通过调节针阀和气
动角座阀KV h向D塔进行最终级升压。吸附过程直至输出产品杂质浓度
超过规定值时结束。
2.一次降压平衡（1ED），简称：一次均压
操纵气动角座阀KVa，切断进A塔原料气，同时操纵气动角座管阀KV f，使A塔与刚结束一次升压步骤的B塔以出口端相连，实行一次压力平衡，一次均压后A、B塔压力基本相等。回收了A塔的死空间的H2。
3.顺向放压（PP），简称：顺放
A塔完成一次降压平衡（1ED）步骤后，又操纵气动角座阀KV f，使B塔
最终升压；A塔内剩余气体顺着出口方向通过气动角座阀KV –e，再通
过调节针阀限流，然后再通过气动角座阀KV-g向刚完成逆向放压的C塔
进行冲洗。当A塔压力降至规定值后，停止顺向放压，进行下一步骤。
4.二次降压平衡（2ED），简称：二次均压
操纵气动角座阀KV –e和KV m，使A塔剩余的气体流过选择阀G2进入C塔底部，实现二次均压后A、C塔压力基本相等，又进一步的回收了A 塔的死空间的H2。
5.逆向放压（D），简称：逆放
A塔二次均压（2ED）结束后，操纵气动角座阀KV i和KV –m，使A塔内剩余的气体从塔的入口端排出放空，A塔进行脱附。
6.冲洗（P）
A塔逆放后，尚残留在踏内的杂质是利用D塔的顺放气，通过气动角座阀KV h，再通过调节针阀限流，然后再通过气动角座阀Kv e向刚完成逆向放压的A塔床层进行冲洗，塔内杂质进一步脱附，冲洗脱附气通过气动角座阀KV i排出放空。
7.一次升压平衡（2ER），简称：一次升压
A塔冲洗步骤结束后，操纵气动角座阀KV m，使A塔排放处关闭，利用D 塔顺放后的剩余压力对A塔进行顺向压力平衡。A塔压力升高直至两塔压力基本相等，此时回收D塔空间的H2。
8.二次升压平衡（1ER），简称：二次升压
在一次升压步骤结束后，操纵气动角座阀KV e处于中通状态，同时操纵气动角座阀KV f处于中通状态利用B塔的一次均压气对A塔进行压力平衡，A塔压力进一步提高。直至两塔压力基本相等，此时回收了B塔死空间的H2。
9.最终升压（FR），简称：终充
A塔的最终升压是用产品气来升压的，操纵气动角座阀KV e，使其与调节针阀连通。C塔通过气动角座阀KV g输出产品气，A塔的最终升压通过调节针阀与它连通，调节针阀是最终升压的限流阀，在规定时间内最终升压使A塔压力基本接近吸附压力。通过这一步骤后，再生过程全部结束，紧接着便进行下一次循环。
其它三个塔的操作步骤与A塔相同，不过在时间上是相互错开的。同一时间
内各塔执行着不同的步骤。
调节针阀用于吸附塔的顺放流量调节，使塔内压力在切换时达到规定值；另一调节针阀用于最终升压的流量调节，使之在切换时，升压压力接近吸附压力。
两调节针阀，配合程序控制滑管阀按规定的程序操作及梭阀按逻辑关系动作，使变压吸附工艺过程能不断净化原料气，输出产品气。
二、工艺流程中主要设备
1.吸附塔（A、B、C、D）
四个吸附塔是装置中的关键设备，本吸附塔结构设计成隔套式，分内塔和外塔，内塔与外塔串联工作，原料气进和产品气出全部设置在下部，与传统的直通式吸附塔结构完全不同。它的特点：不管在高速气流通过时，吸附塔的吸附剂基本上处于相对静止状态，大大地减小了吸附剂的磨损。吸附塔进出口设置了对冲式和旋式分布气，使气流分布更均衡。隔套式结构使吸附塔更加紧凑，在吸附工艺中，吸附时要产生吸附热，解吸时要吸收热，这种现象都将影响吸附效果，本隔套式结构在一定程度上解决了吸附热的平衡问题，提高了吸附剂的吸附能力。本吸附塔结构已申报专利。
2.气动角座阀（KVa、KVb、KVc、KVd、KVe、KVf、KV-e、KV-f、KVg、KVh
KV-g、KV-h、KVi、KVj、KVk、KVl）
程控阀门是装置中又一种关键设备，整个制氢工艺过程要靠程控阀门的切换来完成。目前国内外在四塔二次均压的工艺流程中用22只程控阀来完成制氢工艺过程，并带来工艺流程配管复杂等，只要其中有一只程控阀出故障，装置就得停下来处理，运行可靠性差。现在我们采用了十八只气动角座阀组来替代22只程控阀，这样就减少了控制阀门，同时也简化了程控系统，提高装置的运行可靠性。
三、工艺流程（参见附图PSA制氢流程图）
从外管网或压缩机送入装置的压力≤1.6Mpa的原料气（例如弛放气），经阀到原料气贮罐（E）进行缓冲，通过气动角座阀KVa，b，c，d四个阀的其中一个分别进入四个内装吸附剂的吸附塔（A、B、C、D）组成的变压吸附系统。
原料气在变压吸附系统内，从一个塔的内塔自下而上，然后从外塔自上而下通过其中一个正处于吸附步骤的吸附塔，经选择吸附后，产品气从吸附塔出口端流出，通过阀Kve、KVf、KVg或KVh和高选阀输出，产品气经过吸附塔压力调节阀进入产品气缓冲罐（F），又通过手动阀送往后续纯化装置。
吸附塔入口端排出的解吸气来自逆放和冲洗两个步骤，解吸气通过阀门Kvi KVj、KVk、KVl排出，再通过气动角座阀KV-m进入排放总管。排出的解吸气通过阻火器排到大气中或回收利用。
在四个吸附塔的入口处，即原料贮罐顶部设置了超压安全保护。当设定压力超过设定值时，安全阀启跳排入放空总管，然后通过阻火器排入大气中。
原料贮罐底部的球阀是置换时的排放阀，产品气贮罐置换时打开底部球阀排放阀，排放气都排到放空总管，然后通过阻火器排入大气中。
在运行过程中，由于种种原因导致产品纯度不合格时，通过产品连续分析仪发出低纯度报警，手动将不合格气由限流放空阀门排出，等产品合格后，手动关闭限流阀，将合格的产品气回到氢贮罐F。
系统设计了氮气置换阀，装置投运之前必须用氮气置换合格后，才能通入原料气。
第三章程序控制系统及工艺过程参数检测系统配有一套程序控制系统；二套流量检测；一套产品组分检测报警；一套压力调节系统，装置各点的压力指示为弹簧管压力表。
一、程序自动控制系统
本装置共有十八只气动角座阀，均由程序控制器来控制和操纵。
程控机上右边设有PSA流程示意图，指示灯显示阀门的各种状态。左边为西门子提供的控制操作面板，通过上面的操作键可以对工艺过程中每一步骤的工作时间任意设定，操作面板上方有液晶显示屏，显示四个吸附塔正在工作的各个状态，同时显示正在工作的时间。
在液晶显示屏上有一路压力过高报警，一个信号报警显示提供操作人员注意。
（一）面板下面操作键说明如下：
F1启动开关：是本控制器的投入工作的开关；
F2停止开关：是本控制器停止工作的开关；
F3暂停开关：暂停和退出暂停的开关；
F4步进（点动键）：立即执行下一步程序；
F5手动/自动（黑白开关）：自动：按操作面板设定值输出信号；自动：流程中阀位显示黑色，由手控开关输出信号；
1、手控开关（黑白开关）：在手动状态时，由该开关控制输出，在自动
状态时，手动开关无作用。
F6首页：立即恢复最初画面；
（二）面板显示内容：
1、阀位显示：
由黑白两种颜色显示气动角座阀的开关阀位状态（液晶显示屏显示黑色表示阀门开在哪个位置）。通过阀位指示操作人员可清楚地看出工艺流程中气体的流向。
2、报警信号指示：
在液晶显示屏上有一路压力过高报警，一个信号报警显示。
3、吸附塔工作状态显示：
在西门子的液晶显示屏上实时显示四个吸附塔的工作状态（中文显示）。
4、工作时间显示：
在西门子的液晶显示屏上同时显示每个工艺步骤正在执行的时间。
每一步骤开始时从0到设定时间结束，切换到下一步骤后，又从0到设定时间结束。
（三）自动切换系统：
程序控制器：
是以它的切换时间为时间发信，切换时间由西门子提供的控制操作面板上的按键设定的时间来进行。切换程序要满足二次均压或四塔一次均压工艺要求，其程序编制在西门子S7-200可编程序控制器内（S7-200安装在箱体内），然后再由S7-200可编程序控制器输出控制信号（电压DC24V）。
电气转换器：
电气转换为电控滑阀，集中安装在现场的一只控制箱内，将电信号转换成气信号去控制程控阀。控制器输出信号为14路，电控滑阀为14只，14只电控滑阀安装在控制箱内的集成底板上。控制信号发出时仪表空气不断的排入箱内，控制箱始终保持正压，所以是安全的。
程序控制阀：
本装置采用十二只气动角座阀，每只气动角座阀由两个控制信号去操纵它，它共由二个工作状态（见操作面板布置图），操纵每个工作状态的控制信号的逻辑关系如下：a，a。
滑管阀输出的4信号为0.4~0.6Mpa，通过管缆分别直接去操纵气动角座阀，滑管阀联接在PSA工艺流程中，通过它们的动作完成了PSA四塔二次均压的整个工艺过程。
二、工艺过程参数检测：
1、原料流量测量（FI-201）：在原料气贮罐出口装有一台流量计，指示原料气的进料量。
2、产品气流量测量（FI-202）：该流量计指示产品气的输出量。
3、产品气微氧检测（AIA-202）：产品微氧检测采用了一台在线连续分析仪，连续指示产品质量，并在产品质量下降到一定值时，发出联锁报警信号。
4、吸附塔压力自动调节系统（PIC-201）：保证吸附塔在恒定的压力下工作，超过压力产品气自动输出，同时保证产品气流量计在恒定的压力下工作。
5、压力检测：装置各点的压力测量均选用Z-100弹簧管压力表（测压点详见PSA 氢气纯化带控制点流程图）。
6、程序控制器：程序控制器是一台液晶显示屏，安装在仪表盘上，屏上有控制
面板（面板上的内容前面已述）和流程模拟图，仪表盘内装有西门子S7-200可编程序控制器和接线端子板，输出去控制电气转换。
第四章 PSA系统启动投运
装置启动分初次开车和正常开车。初次开车前应做好一系列准备工作，而正常开车时只要按规定的操作步骤进行启动。
一、初次开车前的准备工作：
在装置安装完毕后，对整个装置进行吹除和气密性试验，合格后对吸附塔装填吸附剂，以上工作由甲方完成。
用户在使用之前应对程控系统进行严格的检查及调试，以保证整个装置可随时投运。
在投入原料气之前还必须用干燥、无油的氮气对整个装置的设备和管道进行置换，使含氧量降到0.5%（体积）以下，因为本装置的原料气和产品气以及解吸气均含有大量氢，如果不预选将装置内的氧置换掉，那么在开车时容易引起爆炸燃烧。
二、投料启动；
在经过整个装置的工艺、仪表检查及确定氮气置换合格后，装置已处于随时可投料运行状态。
当装置启动之前，先按上控制器的电源，然后开启动开关，接着开暂停开关，使装置停在某一个工作状态。
先缓慢打开V201阀，让原料气先进入原料气贮罐（E），打开V205阀对贮罐置换，然后缓慢打开VHV203阀，使原料气进入PSA界区，原料气通过气动角座阀KVa，b,c,d四个阀门进入四个塔中的某一个塔。
如果我们发现B塔压力在升起来时，说明B塔先开始投入吸附（A）。
此时我们将控制器设定在一次均压工艺状态下运行，退出暂停键，操作步进键，使控制器上每个塔显示的工作状态与现场同步，即B塔吸附（A），C塔终充（FR），D塔顺放（PP），A塔冲洗（P）。
此时控制器上的时间“一均”时间可设在60秒，“吸附”时间可设在600
秒，如果时间不够用，可按暂停键（在操作步进按键时，退出暂停键），同时打开手动调节针阀HV201。
C塔开始最终充压，当C塔充压到接近0.1Mpa时（控制B塔压力在0.1Mpa 左右），操作控制步进键，此时C塔投入吸附（A）、D塔逆放（D）、A塔一充（ER）、B塔均压（ED）。
当A、B塔均压平衡后，操作控制器步进键，同时打开手动调节针阀HV202在一定开度，B塔顺放向D塔冲洗，此时C塔吸附（A）、D塔冲洗（P）、A塔终充（FR）、B塔顺放（PP）。
当A塔终充充到接近0.1Mpa时，吸附压力仍控制在0.1Mpa，操作控制步进键，此时A塔投入吸附（A）、B塔逆放（D）、C塔均压（ED）、D塔一充（ER）。
当C、D塔均压平衡后，操作控制器步进键，此时A塔吸附（A）、B塔冲洗（P）、C塔顺放（PP）、D塔终充（FR）。
当D塔终充到接近0.1Mpa时（吸附压力仍控制在0.1Mpa），操作控制步进键，此时D塔吸附（A）、A塔均压（ED）、B塔一充（ER）、C塔逆放（D）。
当A、B塔均压平衡后，操作控制器步进键，此时D塔吸附（A）、A塔顺放（PP）、B塔终充（FR）、C塔冲洗（P）。
当B塔终充到接近0.1Mpa时（吸附压力仍控制在0.1Mpa），操作控制步进键，此时B塔吸附（A）、C塔一充（ER）、D塔均压（ED）、A塔逆放（D）。
前面每一个吸附塔各循环一次，吸附压力都控制在0.1Mpa左右。目的是在低压下对每个吸附塔进行置换，把塔内和管道中非原料气置换走，排入大气，如果装置未用氮气置换，此步骤更重要，在低压下把空气置换走，消除不安全因素。
当D、C塔均压平衡后，操作控制器步进键，此时B塔吸附（A）、C塔终充（FR）、D塔顺放（PP）、A塔冲洗（P）。
当C塔终充到接近0.2Mpa时（吸附压力控制在0.2Mpa），操作控制步进键，阀门开关及吸附塔工作状态同上。
当B、A塔均压平衡后，操作控制器步进键，阀门开关及吸附塔工作状态同上。
当A塔终充到接近0.3Mpa时（吸附压力控制在0.3Mpa），操作控制步进键，阀门开关及吸附塔工作状态同上。
当C、D塔均压平衡后，操作同上。
当D塔终充到接近0.4Mpa时（吸附压力控制在0.4Mpa），操作同上。
当A、B塔均压平衡后，操作同上。
当B塔终充到接近0.5Mpa时（吸附压力控制在0.5Mpa），操作同上。
每一步进切换一个塔，吸附压力升高0.1Mpa，直至吸附压力达到所需要的工作压力为止。这种启动称之为爬山启动。
在升压启动过程中将V202阀手动打开一定的开度，让它有少量的产品气输出，输出的产品气同时对产品贮罐进行置换（打开V206阀）。在一般情况下爬山启动到吸附工作压力时，产品气纯度基本能合格（在99%H2以上）。同时开启成分分析仪。
当爬山启动到吸附工作压力后，确定均压时间：两个吸附塔均压时要达到压力完全平衡，需要花费很长时间，因此规定进行均压的两个吸附塔，其压差小于0.05Mpa，即为完成均压过程。一个吸附塔进行一均步骤时，另外有一个吸附塔正在进行逆放步骤，因此设定一均时间时，还要考虑完成逆放步骤所需的时间。均压所需要的时间与产品纯度有关，在一般均压时间设定在15～30秒之间。
确定吸附（顺放）时间和顺放流量：一个吸附塔进行吸附步骤的时间主要由顺放时间来确定的。增加原料处理量或提高产品质量应当缩短吸附（顺放）时间；反之，则卡增加吸附（顺放）时间。然而，在改变吸附（顺放）时间的同时，应调节ＨＶ２０２手动调节阀的开度，使顺放步骤结束时，吸附塔顺放压力应达到规定范围。
确定终充流量：吸附塔在再次进行吸附步骤之前，利用产品气通过手动调节针阀ＨＶ２０１对吸附塔进行充压，调整ＨＶ１０１一定开度，使在最终升压步骤结束时，被充压的吸附塔刚好接近吸附压力（比吸附压力低０.０２～０.０５Ｍpa）。这样不仅可保持吸附压力稳定，而且降低了原料气处理量和产品气输出的波动。
确定了均压时间、吸附时间、顺放流量、终充流量，程控机可投入自动控制，即装置按照以上设定的时间进行循环切换。
装置投入正常运行后，产品流量计的工作压力恒定在吸附工作压力，故流量计不需要做压力变化的修正。流量计出厂时已将工作流量换算成标准状态下的流
量，使用时间可直接读数。
产品纯度：一个吸附塔具有吸附杂质的固定能力（即在一个吸附——再生循环里能提纯一定数量的原料气）。所以循环时间过长或原料气流量过大，产品纯度会下降；循环时间过短，原料气流量过小，产品纯度很高，但会引起床层未能充分利用而使产品组分的损失增大。本装置通过调整循环时间的方法可生产出不同纯度的产品，其纯度控制范围通常在９８～９９.９９％之间。
装置的回收率：本装置生产不同纯度的产品气，它对应着不同的回收率。产品纯度越高，产品组分的回收率相应降低，所以在操作中不应单纯追求产品的纯度，而要根据实际需求出发，选择适当的纯度以获得较高的效益。本装置采用二次均压，即多了一次产品气死体积的回收，所以二次均压的回收率要高于一次均压；由于实现二次均压工艺，装置每个吸附塔要增加二个工作步骤，所以二次均压的处理能力要比一次均压低。
以上介绍的装置启动步骤，是适合装置第一次开车和停车时间较长后再启动时使用。如停车时间较短，启动时可加快升压速度。
第五章停车和停车后再启动
停车分为三种情况：
１、正常停车——有计划的停车。
２、紧急停车——突然停电或装置出现故障要立即停车。
３、临时停车——因故不超过１小时的停车。
一、正常停车
正常停车是有计划的停车，停车前通知本装置前后有关工序，然后按下述步骤事实正常停车：
（１）关闭装置原料气入口阀Ｖ２０１、ＨＶ２０３。
（２）关闭装置产品气出口阀ＰＶ２０２、Ｖ２０２。
（３）程序控制器顺放时间设定值随着吸附压力下降逐渐减小，使各吸附塔压力逐渐降至０.２Ｍpa左右（希望各塔均能保持在正压状态）。
（４）停控制器电源，停氢分仪电源，关取样阀。
二、紧急停车
（１）切断程控器电源，四只气动角座阀全部处于相通位置，关闭进塔的原料气，关闭放空气，关闭出塔的产品气，Ａ、Ｂ均压，Ｃ、Ｄ塔均压，
使ＰＳＡ系统全封闭。
（２）迅速关闭原料气入口阀Ｖ２０１、ＨＶ２０３。
（３）迅速关闭产品气出口阀Ｖ２０２。
（４）根据现场具体情况，也可参照正常停车步骤处理。
三、临时停车
（１）先按暂停键，使ＰＳＡ工作步骤保持在当前状态。
（２）根据需要，可按停止／启动键，使所有程控阀关闭。
（３）根据需要，可关闭原料气入口阀Ｖ２０１、ＨＶ２０３。
（４）根据需要，可关闭产品气出口阀Ｖ２０２。
四、长期停车
（１）同正常停车（１）、（２）。
（２）程序控制器顺放时间设定值随着吸附压力下降减小，使各吸附塔压力为零为止。
（３）在原料气入口通入置换氮气，并打开Ｖ２０８、ＨＶ２０３。
（４）操作控制器步进键，使四个吸附塔进行氮置换，直至塔内含氢量在安全区（小于３％Ｈ２）。
（５）同正常停车（１）、（４）。
五、停车后再启动
１.正常停车或长期停车后再启动。
按第四章方法执行。长期停车，在启动前整个装置是否需要氮气置换应
视具体情况而定。
２.紧急停车后启动。
紧急停车后，四个吸附塔都保存着一定的压力，停车后控制器具有记忆
功能，一般没有进行任何操作，控制器应处于停车时的程序步骤。打开
控制器的电源，装置可直接启动。
３.临时停车后启动，只要各吸附塔压力状态与控制器处于的程序步骤是一致的，只要退出暂停键，装置可直接启动。
４.如果在停车时关闭了原料气入口Ｖ２０１和产品气出口阀Ｖ２０２，则打开Ｖ２０１、Ｖ２０２。
第六章故障与处理方法
发生故障是指界外条件供给失常或ＰＳＡ系统本身在运转过程中操作失调或某一部分失灵，引起产品纯度下降。
在故障原因尚未查清之前，装置不需停运，可继续观察，待故障查明后决定停运或继续运行，如系统出现重大问题，则应紧急停车。
一、界外条件供给失常
１、原料气带水
原料气中的机械水进入吸附塔导致吸附剂逐渐失效。此时应停车，检查带水程度并作出相应处理。
２、停电
停电时，程序控制器无输出，所有气动角座阀全部处于关闭位置，装置于停运状态。这种情况相当于紧急停车，可按第五章第二节处理。
３、仪表空气压力下降
本装置要求仪表空气压力不低于０.４Ｍpa，否则将使气动角座阀不能正常工作，导致各吸附塔工作状态混乱，产品质量下降，此时应停车处理。
二、操作失调
ＰＳＡ过程运转是否正常关键是各吸附塔的再生状况是否良好，系统操作失调会立即或逐步使吸附塔的再生恶化。由于ＰＳＡ过程中周期性循环过程，因此只要其中一个吸附塔再生恶化，就会很快波及和传染到其它吸附塔，最终导致产品质量下降。
１、原料处理量与周期时间
吸附塔内的吸附剂对杂质的吸附能力是定量的，一旦处理量增大，就应该相应缩短切换周期时间（即吸附时间），如原料气带入的杂质量超过吸附剂的承受能力，如不及时调整切换周期时间，杂质就会很快污染产品。
２、顺放气量
吸附时间延长或缩短，顺放手动截至阀未及时调整，当顺放气量过多时，正在顺放的那个吸附塔的吸附前沿提前突破，污染了被冲洗的那个吸附塔，顺放气量过少，吸附塔的氢利用率低，逆放压力偏高，也使被冲洗塔不能得到充分的再生。以上两种情况均会导致再生恶化。
三、ＰＳＡ系统故障
ＰＳＡ系统发生故障是指它在运转过程中某一部分失灵，引起产品纯度下降，工作程序混乱，严重的会使装置无法投运。
可能发生的故障有以下几种：
１、故障现象：现场各塔的压力指示与程控器显示的工作状态不一致，例如：该均压的不均压；均压后二个塔压力同时升；该逆放的不放空；均压后的气全部放空；顺放塔的压力不降等。
故障原因：由于气动角座阀该开的不开，该关的不关所造成。
气动角座阀不动作有两个原因：
（１）气动角座阀本身卡住不能动作；
（２）外界原因，由程控机、电磁阀、线路和管路的故障，造成没有输出信号，使程控阀不动作。
故障处理方法：首先判别是程控阀本身问题还是外界原因所造成的，是程控阀本身问题，为不影响生产，可整体将阀换下来，然后对它进行修理。如果是外界原因所造成的，可从控制管路开始查，它的顺序：管路——电磁阀（包括气源）——线路——程控机有无输出。
２、故障现象：现场各塔的压力指示与程控器显示基本一致，但终充上不去，顺放放不下来，出现高压放空等现象。
故障原因：气动角座阀中密封“Ｏ”型圈损坏，通道间互相串气。
故障处理方法：拆开可能发生故障的气动角座阀，找出损坏的密封“Ｏ”型
圈，然后更换密封“Ｏ”型圈。
３、程控机出故障：它的故障可能表现在无信号输出、程序不切换、停留于某一状态或程序执行紊乱。它的故障处理方法见程序控制器技术手册的有关章节。
四、产品纯度从不合格状态到合格状态的调整方法
产品纯度下降表明吸附塔在吸附步骤中杂质组分已到达吸附塔的出口端，其原因是操作调节不当，或是自控系统发生故障。一旦找出原因，经过处理后应尽快恢复至正常状态。调整的有效方法是低负荷（小的处理量）运转一段时间，二是缩短循环时间。如果二者结合起来就更好，产品纯度恢复更快，但注意缩短循环时间要保证顺放量和最终升压步骤所需的时间。可以调节高选阀的旁通手动针阀来控制。
第七章安全技术
一、概述
安全生产是关系到人的生命、国家财产的安全大事，是国家根本性政策，也是一项群众性的工作。因此操作人员应该掌握有关的安全生产基本知识，自觉遵守有关的规章制度，确保实现安全、文明生产。
本装置产品为氢气，按GB4968-85的火灾分类法属C类火灾；按TJ16-74第三章第一节火灾危险性分类的规定，本界区为甲类；按爆炸危险场所划分的规定，本界区设备和程控阀布置区为Q-3级场所（正常情况下不能形成，在不正常情况下形成爆炸性混合物可能性较小的场所）。
二、氢气的基本特性
众所周知，氢气是一种易燃易爆的气体，在大气压力和室温下系无色、无味、无毒的气体。它的沸点很低（20.4K），同时也无腐蚀性，但在高温下（＞260℃），它将腐蚀某些金属，如碳钢，它与金属中的碳起作用产生“氢脆”现象。氢是所有元素中最轻的一种，分子量为2，对空气的比重为0.07（空气比重为1），密度为0.09kg/m3最小，它还具有高度的渗透性。氢气在空气中爆炸范围是4.0～
75.6%。氢气不能供给呼吸，故在高浓度下能使人窒息，氢气的自然点为560℃。
三、装置的安全设施
本装置尽可能放在户外，如考虑在室内，要保证通风良好，采取一定的安全措施。排放气汇集放空总管，最后经阻火器于户外高处放空。程控系统在设计上已考虑到一旦遇到突然停电，装置能自动处于安全状态，装置设计中工艺管道、阀门和管件的选用都已考虑了含氢介质输送的特殊要求，且符合有关规定，非标设备严格执行“压力容器安全监察规程”进行验收，对于有疲劳现象的设备需要提高类别进行管理。
四、氢气系统运行安全要点（摘录于GB4962-85《氢气使用安全技术规程》第四章）
1、输入系统的氢气中含氧量不得超过0.5%。
2、氢气系统运行时，不准敲击、不准带压修理和紧固、不得超压、严禁负压。
3、管道、阀门冻结时，只能用热水或蒸汽加热解冻，严禁使用明火烘烤。
4、设备、管道和阀门等连接点泄漏检查，可采用肥皂水或携带可燃性气体防爆检测仪，禁止使用明火。
5、不准在室内排放氢气、吹洗置换、放空降压，必须通过放空管排放。
6、当氢气发生大量泄漏或积聚时，应立即切断气源，进行通风，不得进行可能发生火花的一切操作。
7、新安装或大修后的氢气系统必须做耐压试验、清洗和气密试验，符合有关的检验要求，才能投入使用。
8、氢气系统吹洗置换，一般可采用氮气（或其他惰性气体）置换。
（1）氮气中含氧量不超过0.5%。
（2）置换必须彻底，防止死角末端残留余气。
（3）置换结束，系统内氧含量必须三次分析合格。
9、氢气系统动火检修，必须保证系统内部和动火区域氢气的最高含量不超过0.4%。
10、防止明火和其它激发能源，禁止使用电炉、电钻、火炉、喷灯等一切产生明
火、高温的工具与热物体；不得携带火种进入禁火区；选用铜质或铍铜合金工具；穿棉质工作服和防静电鞋。
五、消防（摘录于GB4962-85《氢气使用安全技术规程》第六章）
1、供氢站应按TJ16-74的有关规定设置消防用水，并应根据需要配备“干粉”，“1211”和“二氧化碳”等轻便灭火器材或氮气、蒸汽灭火系统。
2、氢气着火应采取下列措施：
（1）切断电源。
（2）冷却、隔离、防止火灾扩大。
（3）保持氢气系统正压状态，以防回火。
3、氢气火焰不易觉察，救护人员应防止外露皮肤烧伤。
六、安全生产基本注意事项
1、操作人员必须按操作手册规定操作，凡新来人员，必须经过安全教育和操作法学习，实习操作技术，未经安全技术和操作法考试合格者，不准进行独立操作。
2、操作人员在上班时必须穿这整齐，不准携带易燃易爆物品进入现场，严格遵守劳动纪律，严格进行交接班，严格进行巡回检查，严格控制工艺指标，严格执行操作方法，严格执行有关安全规定。
3、本装置界区内随时保持清洁，不应堆有易燃易爆物质，尤其在交通要道上更不得堆放物品，以保证交通要道畅通。
4、本装置界区内应设有消防器材，操作人员应知道消防器材的放置地点和使用方法，平时严禁乱动，消防器材每年定期检查。
5、设备在未卸去压力时，绝对禁止任何修理工作及焊接、拧紧螺丝，并禁止使用铁器敲击设备。
6、设备使用的压力表必须检验合格并打上铅封的，如压力表指针不回零或误差大于其级数时，不得继续使用。每年必须校验一次压力表，并打上铅封。
7、严禁在本装置界区吸烟和动火，凡有爆炸及燃烧气体的容器及管道检修需动火前，即应报请工厂安技科及车间同意，先用氮气置换、吹净，经现场分析合格，并采取了安全措施，领取动火证后可动火。
防止违章动火，没有批准动火证、不与生产系统隔绝，不进行清洗置换合格、不把易燃易爆物消除、不按时作动火分析、没有消防措施及无人监护，严格禁止动火。
8、确保设备、管道、阀门的气密性，检修后还应试漏，合格后方能开车，使用过程中随时注意杜绝气体泄漏现象。
9、仪表系统发生故障时应由仪表人员进行修理。仪表人员应与工艺操作人员密切配合，在停车检修后再启动时，必须注意吸附塔内的压力，以防发生高压逆放现象。
化工原理下册 吸收 课堂笔记
化工原理第八章吸收 8.1 概述 一、吸收的目的和依据 目的： （1）回收有用物质； （2）脱除有害物质组分； （3）制备溶液。 依据：混合气体中各组分在溶剂中溶解度的差异。 二、吸收的流程 溶质——A；惰性组分——B；溶剂——S。 吸收过程的主要能耗在解吸上。 三、溶剂的选择： 技术方面：溶解度要高，选择性要强，对温度要敏感，容易解吸。 经济及安全方面：不易挥发，较好的化学稳定性；价廉、易得；无毒、不易爆易燃。 四、吸收的分类： 物理吸收与化学吸收 等温吸收与非等温吸收 单组份吸收与多组分吸收 低浓度吸收（直线）与高浓度吸收（曲线）
8.2 相际传质过程 8.2.1 单相传质速率方程 ()() A G A Ai G i K P P K P y y →=-=-气相主体界面： N ()A y i K P y y =-N y G K PK =，G K ——气相传质分系数，P ——总压。 ()() A L Ai A L i k C C k C x x →=-=-总界面液相主体：N ()A x i k x x =-N x L k C k =总，L k ——液相传质分系数，C 总——总浓度。 8.2.2 界面浓度 亨利定律适用时，有解析法： ()();A y i x i i i i i k y y k x x y x y mx =-=-??=? N 联立求解得、 图解法： 画图 8.2.3 相际传质速率方程 假设亨利定律适用， 1、以气相分压(*)A A P P -表示总推动力 ()()A G A Ai L Ai A K P P k C C =-=-N
111=+G G L K k Hk 2(*)/()A G A A G K P P K kmol m s Pa =-??N ，——气相总传质系数 2、以液相浓度(*)A A C C -表示总推动力 (*)A G A A K C C =-N 11=+L L G H K k k /L K m s ——液相总传质系数 比较之，有=G L K HK 3、以气相摩尔分率(*)y y -表示总推动力 2(*)/(A y y K y y K kmol m s =-?N ——气相总传质系数，） 11=+y y x m K k k =P y G K K 4、以液相摩尔分率(*)x x -表示总推动力 2 (*)/(A x x K x x K kmol m s =-?N ——液相总传质系数，） 111=+x x y K k mk =m ,=C x y x M L K K K K
活性炭吸附和脱附原理
活性炭吸附原理 1、依靠自身独特的孔隙结构 活性炭是一种主要由含碳材料制成的外观呈黑色，内部孔隙结构发达、比表面积大、吸附能力强的一类微晶质碳素材料。活性炭材料中有大量肉眼看不见的微孔，1克活性炭材料中微孔，将其展开后表面积可高达800－1500平方米，特殊用途的更高。也就是说，在一个米粒大小的活性炭颗粒中，微孔的内表面积可能相当于一个客厅面积的大小。正是这些高度发达，如人体毛细血管般的孔隙结构，使活性炭拥有了优良的吸附性能。、 2、分子之间相互吸附的作用力 也叫“凡德瓦引力”。虽然分子运动速度受温度和材质等原因的影响，但它在微环境下始终是不停运动的。由于分子之间拥有相互吸引的作用力，当一个分子被活性炭内孔捕捉进入到活性炭内孔隙中后，由于分子之间相互吸引的原因，会导致更多的分子不断被吸引，直到添满活性炭内孔隙为止。 活性炭脱附的几种方法 （1）升温脱附。物质的吸附量是随温度的升高而减小的，将吸附剂的温度升高，可以使已被吸附的组分脱附下来，这种方法也称为变温脱附，整个过程中的温度是周期变化的。微波脱附是由升温脱附改进的一种技术，微波脱附技术已应用于气体分离、干燥和空气净化及废水处理等方面。在实际工作中，这种方法也是最常用的脱附方法。 （2）减压脱附。物质的吸附量是随压力的升高而升高的，在较高的压力下吸附，降低压力或者抽真空，可以使吸附剂再生，这种方法也称为变压吸附。此法常常用于气体脱附。 （3）冲洗脱附。用不被吸附的气体(液体)冲洗吸附剂，使被吸附的组分脱附下来。采用这种方法必然产生冲洗剂与被吸附组分混合的问题，需要用别的方法将它们分离，因此这种方法存在多次分离的不便性。 （4）置换脱附。置换脱附的工作原理是用比被吸附组分的吸附力更强的物质将被吸组分置换下来。其后果是吸附剂上又吸附了置换上去的物质，必须用别的方法使它们分离。例如，活性炭对Ca2+、C1-有一定的吸附能力，这些离子占据了吸附活性中心，可对活性炭吸附无机单质或有机物产生不利影响。因此，用活性炭吸附待分离溶液中的物质后，选用CaCl2作为脱附剂可降低活性炭对吸附质的吸附稳定性，从而达到降低脱附活化能的目的。 （5）磁化脱附。由于单分子水的性质比簇团中的水分子活泼得多，能充分显示它的偶极子特性，从而使水的极性增强。预磁处理能增大水的极性，这就能充分解释经过预磁处理后活性炭的吸附容量减小的现象。当磁场强度增大时，分离出的单个水分子越多，则阻碍作用就越大，从而吸附容量减小得也就越多。活性炭
化工原理第五章吸收题
六吸收 浓度换算 甲醇15%(质量)的水溶液, 其密度为970Kg/m3, 试计算该溶液中甲醇的: (1)摩尔分率; (2)摩尔比; (3)质量比; (4)质量浓度; (5)摩尔浓度。 分子扩散 估算1atm及293K下氯化氢气体(HCl)在(1)空气,(2)水(极稀盐酸)中的扩散系数。 一小管充以丙酮,液面距管口1.1cm,20℃空气以一定速度吹过管口,经5 小时后液面下降到离管口2.05cm,大气压为750[mmHg],丙酮的蒸汽压为180[mmHg] , 丙酮液密度为 7900[kg/m3],计算丙酮蒸汽在空气中的扩散系数。 浅盘内盛水。水深5mm,在1atm又298K下靠分子扩散逐渐蒸发到大气中。假定传质阻力相当于3mm厚的静止气层,气层外的水蒸压可忽略,求蒸发完所需的时间。 一填料塔在常压和295K下操作，用水除去含氨混合气体中的氨。在塔内某处，氨在气相中的组成y a=5%(摩尔百分率)。液相氨的平衡分压P=660Pa,物质通量N A = 10 - 4[kmol/m2·S],气相扩散系数D G=[cm2/s],求气膜的当量厚度。 相平衡与亨利定律 温度为10℃的常压空气与水接触，氧在空气中的体积百分率为21%，求达到平衡时氧在水中的最大浓度, （以[g/m3]、摩尔分率表示）及溶解度系数。以[g/m3·atm]及 [kmol/m3·Pa]表示。 当系统服从亨利定律时，对同一温度和液相浓度，如果总压增大一倍则与之平衡的气相浓度(或分压) (A)Y增大一倍; (B)P增大一倍;(C)Y减小一倍; (D)P减小一倍。 25℃及1atm下,含CO220%,空气80%(体积%)的气体1m3，与1m3的清水在容积2m3的密闭容器中接触进行传质,试问气液达到平衡后, (1)CO2在水中的最终浓度及剩余气体的总压为多少? (2)刚开始接触时的总传质推动力ΔP,Δx各为多少？气液达到平衡时的总传质推动力又为多少？
化工原理下册--第六章吸收习题答案
6-1 已知在101.3 kPa(绝对压力下)，100 g 水中含氨1 g 的溶液上方的平衡氨气分压为987 Pa 。试求： (1) 溶解度系数H (kmol ·m -3·Pa -1)； (2) 亨利系数E(Pa)； (3) 相平衡常数m ； (4) 总压提高到200 kPa(表压)时的H ，E ，m 值。 （假设：在上述范围内气液平衡关系服从亨利定律，氨水密度均为1000 3/m kg ） 解：（1）根据已知条件 Pa p NH 987*3= 3/5824.01000 /10117 /13m kmol c NH == 定义 333*NH NH NH H c p = () Pa m kmol p c H NH NH NH ??==-34/109.5333 （2）根据已知条件可知 0105.018 /10017/117 /13=+= NH x 根据定义式 333*NH NH NH x E p = 可得 Pa E NH 41042.93?= （3）根据已知条件可知
00974.0101325/987/* *33===p p y NH NH 于是得到 928.0333*==NH NH NH x y m （4）由于H 和E 仅是温度的函数，故3NH H 和3NH E 不变；而 p E px Ex px p x y m ====** ，与T 和p 相关，故309.0928.03 1' 3 =?=NH m 。 分析（1）注意一些近似处理并分析其误差。 （2）注意E ，H 和m 的影响因素，这是本题练习的主要内容之一。 6-2 在25℃下，CO 2分压为50 kPa 的混合气分别与下述溶液接触： (1) 含CO 2为0.01 mol/L 的水溶液； (2) 含CO 2为0.05 mol/L 的水溶液。 试求这两种情况下CO 2的传质方向与推动力。 解： 由亨利定律得到 * 2 250CO CO Ex kPa p == 根据《 化工原理》 教材中表 8-1 查出 ()kPa E CO 51066.1252?=℃ 所以可以得到 4 *1001.32 -?=CO x 又因为 ()()345 25/10347.318 1066.11000 22 2m kPa kmol EM H O H O H CO ??=??= ≈ -ρ℃ 所以得
活性炭吸附实验报告
《环工综合实验（1）》（活性炭吸附实验） 实验报告 专业环境工程（卓越班） 班级 姓名 指导教师 成绩 东华大学环境科学与工程学院实验中心 二0一六年 11月
附剂的比表面积、孔结构、及其表面化学性质等有关。 吸附等温线（Adsorption Isotherm）: 指一定温度条件下吸附平衡时单位质量吸附剂的吸附量 q 与吸附质在流体相中的分压 p （气相吸附）或浓度 c （液相吸附）之间的关系曲线。 水中苯酚在树脂上的吸附等温线
水中苯酚在活性炭上的吸附等温线 吸附机理和吸附速率 吸附机理： 吸附质被吸附剂吸附的过程一般分为三步：（1）外扩散 （2）内扩散 （3）吸附 ①外扩散：吸附质从流体主体通过扩散传递到吸附剂颗粒的外表面。因为流体与固体接触时，在紧贴固体表面处有一层滞流膜，所以这一步的速率主要取决于吸附质以分子扩散通过这一滞流膜的传递速率。 ②内扩散：吸附质从吸附剂颗粒的外表面通过颗粒上微孔扩散进入颗粒内部，到达颗粒的内部表面。 ③吸附：吸附质被吸附剂吸附在内表面上。 对于物理吸附，第三步通常是瞬间完成的，所以吸附过程的速率由前二步决定。
?活性炭具有良好的吸附性能和化学稳定性，是目前国内外应用较广泛的一种非极性的吸附剂。 ?由于活性炭为非极性分子，因而溶解度小的非极性物质容易被吸附，而不能使其自由能降低的污染物既溶解度大的极性物质不易被吸附。活性炭的吸附能力以吸附容量q e表示： ?qe=X/M=V(Co-C)/M ?在一定的温度条件下，当存在于溶液中的被吸附物质的浓度与固体表面的被吸附物质的浓度处于动态平衡时，吸附就达到平衡。 1、吸附剂的比表面积越大，其吸附容量和吸附效果就越好吗？为什么？ 答：比表面积越大，不一定吸附容量就越好。吸附剂的比表面积越大，只能说明其吸附能力较大，并不代表吸附容量就越大。吸附容量的大小还与脱吸速度有关，如果脱吸速度很快，就算吸附能力再大，吸附容量也还是没多大提升。吸附容量是一个动态平衡的过程。? 吸附剂的良好吸附性能是由于它具有密集的细孔构造，与吸附有关的物理性能有：a.孔容（VP）：吸附剂中微孔的容积称为孔容，通常以单位重量吸附剂中吸附剂微孔的容积来表示(cm3/g)；b.比表面积：即单位重量吸附剂所具有的表面积，常用单位是m2/g；c.孔径
化工原理答案-第五章--吸收
第五章 吸收 相组成的换算 【5-1】 空气和2的混合气体中，2的体积分数为20%，求其摩尔分数y 和摩尔比Y 各为多少？ 解 因摩尔分数=体积分数，.02y =摩尔分数 摩尔比 ..020251102 y Y y = ==--． 【5-2】 20℃的l00g 水中溶解3, 3在溶液中的组成用摩尔分数x 、浓度c 及摩尔比X 表示时，各为多少？ 解 摩尔分数//117 =0．010*******／18 x = + 浓度c 的计算20℃，溶液的密度用水的密度./39982s kg m ρ=代替。 溶液中3的量为 /3 11017n kmol -=? 溶液的体积 /.3 3101109982 V m -=? 溶液中 3的浓度//.333 11017==0．581／101109982 n c kmol m V --?=? 或 . 39982 00105058218 s s c x kmol m M ρ= = ?=．．／ 3 与水的摩尔比的计算 //117 0010610018 X = =． 或 ..00105001061100105 x X x = ==--． 【5-3】进入吸收器的混合气体中，3的体积分数为10%，吸收率为90%，求离开吸收器时3的组成，以摩尔比Y 和摩尔分数y 表示。 吸收率的定义为
12 2 11 1Y Y Y Y Y η-= ==-被吸收的溶质量原料气中溶质量 解 原料气中3的摩尔分数0.1y = 摩尔比 (11) 101 01111101 y Y y = ==-- 吸收器出口混合气中3的摩尔比为 () (2) 1 1109011100111Y Y η=-=-?=（） 摩尔分数 (22) 200111 =0010981100111 Y y Y = =++ 气液相平衡 【5-4】 l00g 水中溶解lg 3 NH ，查得20℃时溶液上方3 NH 的平衡 分压为798。此稀溶液的气液相平衡关系服从亨利定律，试求亨利系数E(单位为kPa )、溶解度系数H[单位为/()3 kmol m kPa ?]和相平衡常数m 。 总压为100kPa 。 解 液相中3 NH 的摩尔分数/.//117 0010511710018 x = =+ 气相中3NH 的平衡分压 *.0798 P kPa ＝ 亨利系数 *./.0798*******E p x ===／ 液相中3NH 的浓度 /./.333 11017 0581 101109982 n c kmol m V --?===?／ 溶解度系数 /*./../()3 058107980728H c p kmol m kPa ===? 液相中3NH 的摩尔分数 //117 0010511710018 x = =+．／ 气相的平衡摩尔分数 **.0798100y p p ==／／ 相平衡常数 * (0798) 07610000105 y m x == =? 或 //.76100076m E p === 【5-5】空气中氧的体积分数为21%，试求总压为.101325kPa ，温度为10℃时，3 1m 水中最大可能溶解多少克氧？已知10℃时氧在水中的
化工原理 第8章 吸收作业 吸收塔的计算
姓名：；学号：；班级： 第8章吸收（吸收塔的计算） 一、填空题: 1. 计算吸收塔的填料层高度，必须运用如下三个方面的知识关联计算：＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿。 2. 吸收过程物料衡算时的基本假定是： (1)＿＿＿＿＿＿＿＿__＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 (2)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 3. 由于吸收过程气相中的溶质分压总＿＿＿＿液相中溶质的平衡分压，所以吸收操作线总是在平衡线的＿＿＿＿。增加吸收剂用量，操作线的斜率＿＿＿＿，则操作线向＿＿＿＿平衡线的方向偏移，吸收过程推动力（y－ye）＿＿＿＿＿。 4. 在气体流量，气相进出口组成和液相进口组成不变时，若减少吸收剂用量，则传质推动力将＿＿＿＿，操作线将＿＿＿平衡线。 5. 一般吸收塔中常采用逆流操作，其目的是 ____________________________________________________________。 5. 某吸收塔中,物系的平衡线方程为y=2.0x,操作线方程为y=3.5x+0.001,当 y1=0.06,y2=0.0030时,x1=_______,x2=_____________,L/V=______,气相传质单元数 N=_______. OG 6. 某逆流吸收塔，用纯溶剂吸收混合气中易溶组分，设备高为无穷大，入塔Y1=8％（体积），平衡关系Y=2X。试问: ⑴.若液气比（摩尔比，下同）为2.5时，吸收率= ______％ ⑵.若液气比为1.5 时，吸收率=________％ H将＿＿＿＿＿，7. 对一定操作条件下的填料吸收塔，如将塔料层增高一些，则塔的 OG N将＿＿＿＿＿(增加，减少，不变)。 OG
活性炭吸附脱附及附设备选型详细计算
目录 1. 绪论 (1) 1.1概述 (1) 1.1.1有机废气的来源 (1) 1.1.2有机物对大气的破坏和对人类的危害 (1) 1.2有机废气治理技术现状及进展 (2) 1.2.1 各种净化方法的分析比较 (3) 2 设计任务说明 (4) 2.1设计任务 (4) 2.2设计进气指标 (4) 2.3设计出气指标 (4) 2.4设计目标 (4) 3 工艺流程说明 (6) 3.1工艺选择 (6) 3.2工艺流程 (6) 4 设计与计算 (8) 4.1基本原理 (8) 4.1.1吸附原理 (8) 4.1.2 吸附机理 (9) 4.1.3 吸附等温线与吸附等温方程式 (9) 4.1.4 吸附量 (12) 4.1.5 吸附速率 (12) 4.2吸附器选择的设计计算 (13) 4.2.1 吸附器的确定 (13) 4.2.2 吸附剂的选择 (14) 4.2.3 空塔气速和横截面积的确定 (16)
4.2.4 固定床吸附层高度的计算 (17) 4.2.5吸附剂（活性炭）用量的计算 (18) 4.2.6 床层压降的计算]15[ (19) 4.2.7 活性炭再生的计算 (19) 4.3集气罩的设计计算 (21) 4.3.1集气罩气流的流动特性 (21) 4.3.2集气罩的分类及设计原则 (21) 4.3.3集气罩的选型 (22) 4.4吸附前的预处理 (24) 4.5管道系统设计计算 (24) 4.5.1 管道系统的配置 (25) 4.5.2 管道内流体流速的选择 (26) 4.5.3管道直径的确定 (26) 4.5.4管道内流体的压力损失 (27) 4.5.5风机和电机的选择 (27) 5 工程核算 (30) 5.1工程造价 (30) 5.2运行费用核算 (31) 5.2.1价格标准 (31) 5.2.2运行费用 (31) 6 结论与建议 (32) 6.1结论 (32) 6.2建议 (32) 参考文献 (34) 致谢 (35)
化工原理第六章吸收习题答案解析
6-1 已知在 kPa(绝对压力下)，100 g 水中含氨1 g 的溶液上方的平衡氨气分压为987 Pa 。试求： (1) 溶解度系数H (kmol ·m -3·Pa -1)； (2) 亨利系数E(Pa)； (3) 相平衡常数m ； (4) 总压提高到200 kPa(表压)时的H ，E ，m 值。 （假设：在上述范围内气液平衡关系服从亨利定律，氨水密度均为 10003/m kg ） 解：（1）根据已知条件 Pa p NH 987*3= 3/5824.01000 /10117 /13m kmol c NH == 定义 333*NH NH NH H c p = () Pa m kmol p c H NH NH NH ??==-34/109.5333 （2）根据已知条件可知 0105.018 /10017/117 /13=+= NH x 根据定义式 333*NH NH NH x E p = 可得 Pa E NH 41042.93?= （3）根据已知条件可知 00974.0101325/987/* *33===p p y NH NH 于是得到 928.0333*==NH NH NH x y m （4）由于H 和E 仅是温度的函数，故3NH H 和3NH E 不变；而 p E px Ex px p x y m ====** ，与T 和p 相关，故309.0928.03 1' 3 =?=NH m 。 分析（1）注意一些近似处理并分析其误差。 （2）注意E ，H 和m 的影响因素，这是本题练习的主要内容之一。
6-2 在25℃下，CO 2分压为50 kPa 的混合气分别与下述溶液接触： (1) 含CO 2为 mol/L 的水溶液； (2) 含CO 2为 mol/L 的水溶液。 试求这两种情况下CO 2的传质方向与推动力。 解： 由亨利定律得到 * 2 250CO CO Ex kPa p == 根据《 化工原理》 教材中表 8-1 查出 ()kPa E CO 51066.1252?=℃ 所以可以得到 4 *1001.32 -?=CO x 又因为 ()()3 45 25/10347.318 1066.1100022 2m kPa kmol EM H O H O H CO ??=??= ≈ -ρ℃ 所以得 3 4*/0167.05010347.32 22m kmol p H c CO CO CO =??==- 于是：（1）为吸收过程，3/0067.0m kmol c =?。 （2）为解吸过程，3/0333.0m kmol c =?。 分析 （1）推动力的表示方法可以有很多种，比如，用压力差表示时： ① kPa H c p CO CO CO 9.2910347.301 .04 * 2 22 =?= = - 推动力 kPa p 1.20=?（吸收）
活性炭活化原理
活性炭的活化机理及应用 材研1407 朱明2014200483 活性炭是一种非常优良的吸附剂，它是利用植物原料(木屑、木炭、果壳、果核)、煤 和其它含碳工业废料作原料，通过物理和化学方法对原料进行破碎、过筛、催化剂活化、漂洗、烘干和筛选等一系列工序加工制造而成。根据活化介质的不同，活性炭活化方法分 为物理活化法、化学活化法和物理—化学复合活化法。物理活化水蒸汽、二氧化碳、空气 或它们的混合气体对环境污染小，因其依靠氧化碳原子形成孔隙结构，活化温度较高且活 性炭得率低。化学活化法活性炭得率较高，孔隙发达，吸附性能好。但此法对设备腐蚀性大，环境污染严重。热解能量循环利用困难。而且活性炭中残留化学药品．在应用方面受 到限制。 一．活性炭的活化机理 1.物理活化法 物理活化法一般分两步进行，先将原料在500℃左右炭化，再用水蒸汽或CO2 等气体在高温下进行活化。高温下，水蒸汽及二氧化碳都是温和的氧化剂，碳材料内部C原子与活化剂结合并以CO+H 2或CO的形式逸出，形成孔隙结构。物理活化法所需的活化温度一般较化学活化法高，而且活化所需的时间也更长，因此耗能比较大，成本高。尽管有这些缺点，物理活化法在实际生产中的应用仍然十分广泛，原因在于其制得的活性炭无需过多 的后处理步骤，不像化学活化法制得的活性炭需要除去残留的活化剂。 将炭化材料在高温下用水蒸气、二氧化碳或空气等氧化性气体与炭材料发生反应，使炭材料中无序炭部分氧化刻蚀成孔，在材料内部形成发达的微孔结构。炭化温度一般在600℃，活化温度一般在800℃∽900℃。其主要化学反应式如下： C+2H2O 2H2+CO2 △H=18kcal C+H2O H2+CO △H=31kcal CO2+C 2CO △H=41kcal 上述三个化学反应均是吸热反应，即随着活化反应的进行，活化炉的活化反应区域温度将逐步下降，如果活化区域的温度低于800℃，上述活化反应就不能正常进行，所以在活化炉的活化反应区域需要同时通入部分空气与活化产生的煤气燃烧补充热量，或通过补充外加热源，以保证活化炉活化反应区域的活化温度。 活化反应属于气固相系统的多相反应，活化过程中包括物理和化学两个过程，整个过程包括气相中的活化剂向炭化料外表面的扩散、活化剂向炭化料内表面的扩散、活化剂被炭化料内外表面所吸附、炭化料表面发生气化反应生成中间产物（表面络合物）、中间产物分解
化工原理第五章吸收课后习题及答案
第五章 吸收 相组成的换算 【5-1】 空气和CO 2的混合气体中，CO 2的体积分数为20%，求其摩尔分数y 和摩尔比Y 各为多少？ 解 因摩尔分数=体积分数，.02y =摩尔分数 摩尔比 ..02 0251102 y Y y = ==--． 【5-2】 20℃的l00g 水中溶解lgNH 3, NH 3在溶液中的组成用摩尔分数x 、浓度c 及摩尔比X 表示时，各为多少？ 解 摩尔分数//117 =0．010*******／18 x = + 浓度c 的计算20℃，溶液的密度用水的密度./39982s kg m ρ=代替。 溶液中NH 3的量为 /3 11017n k m o l -=? 溶液的体积 /.33101109982 V m -=? 溶液中NH 3的浓度//.333 11017==0．581／101109982 n c kmol m V --?=? 或 . 39982 00105058218 s s c x kmol m M ρ= = ?=．．／ NH 3与水的摩尔比的计算 或 ..00105001061100105 x X x = ==--． 【5-3】进入吸收器的混合气体中，NH 3的体积分数为10%，吸收率为90%，求离开吸收器时NH 3的组成，以摩尔比Y 和摩尔分数y 表示。 吸收率的定义为 解 原料气中NH 3的摩尔分数0.1y = 摩尔比 (11101) 01111101 y Y y = ==-- 吸收器出口混合气中NH 3的摩尔比为 摩尔分数 (22200111) =0010981100111 Y y Y = =++ 气液相平衡 【5-4】 l00g 水中溶解lg 3 NH ，查得20℃时溶液上方3NH 的平衡分压为798Pa 。此稀溶液的气液相平衡关系服从亨利定律，试求亨利系数E(单位为kPa )、溶解度系数H[单位为/()3kmol m kPa ?]和相平衡常数m 。总压为100kPa 。 解 液相中3NH 的摩尔分数/.//117 0010511710018 x = =+ 气相中3NH 的平衡分压 *.0798 P k P a ＝
化工原理--第八章 气体吸收
第八章气体吸收 1.在温度为40℃、压力为101.3kPa 的条件下，测得溶液上方氨的平衡分压为15.0kPa 时，氨在水中的溶解度为76.6g (NH 3)/1000g(H 2O)。试求在此温度和压力下的亨利系数E 、相平衡常数m 及溶解度系数H 。解：水溶液中氨的摩尔分数为 76.6 170.07576.610001718 x ==+由*p Ex =亨利系数为*15.0kPa 200.00.075 p E x ===kPa 相平衡常数为t 200.0 1.974101.3E m p = ==由于氨水的浓度较低，溶液的密度可按纯水的密度计算。40℃时水的密度为992.2ρ=kg/m 3溶解度系数为 kPa)kmol/(m 276.0kPa)kmol/(m 18 0.2002.99233S ?=??==EM H ρ 2.在温度为25℃及总压为101.3kPa 的条件下，使含二氧化碳为 3.0%（体积分数）的混合空气与含二氧化碳为350g/m 3的水溶液接触。试判断二氧化碳的传递方向，并计算以二氧 化碳的分压表示的总传质推动力。已知操作条件下，亨利系数51066.1?=E kPa ，水溶液的密 度为997.8kg/m 3。 解：水溶液中CO 2的浓度为 33 350/1000kmol/m 0.008kmol/m 44 c ==对于稀水溶液，总浓度为3t 997.8kmol/m 55.4318c = =kmol/m 3水溶液中CO 2的摩尔分数为 4 t 0.008 1.4431055.43 c x c -===?由54* 1.6610 1.44310kPa 23.954p Ex -==???=kPa 气相中CO 2的分压为 t 101.30.03kPa 3.039p p y ==?=kPa <* p
PF-E型有机废气活性炭吸附--催化燃烧脱附装置
PF-E型有机废气活性炭吸附--催化燃烧脱附净化装置 一、简述 有机废气处理一般有催化燃烧法，活性炭吸附脱附法，直燃式等几种方法，当废气总浓度为1000g/m3以下，出口温度小于45℃，其性质属于低浓度废气。因此选择活性炭吸附—— 催化燃烧脱附较为合理。 本系列设备，系统设计完善，附属设备配套齐全，净化效率高，自动化程度高。在国内处于领先地位，它广泛用于石油、化工、橡胶、涂装、印刷等行业中，苯类废气以及其它有机废气均能净化。它能有效地净化环境、消除污染、改善劳动操作条件，确保工人身体健康， 并能解决二次污染。 系统采用PLC可编程控制器对设备进行控制。系统设置了自动、软手动、硬手动三种控制方法。在设备安全运行方面设置了催化室的超温报警、吸附床超温报警、风机故障、风机欠压报警、阀门故障报警等功能。另外，当脱附停止工作时，可以延时风机运行时间（延时时间可设定），保证设备安全、可靠运行。基本做到控制自动化，操作简单化。 二、流程： 说明：吸咐工作间断时，进行再生脱附。 三、原理 活性炭吸附的实质是利用活性炭吸附的特性把低浓度大风量废气中的有机溶剂吸附到活性炭中并浓缩，经活性炭吸附净化后的气体直接排空，其实质是一个吸附浓缩的过程。并没 有把有机溶剂处理掉。是一个物理过程。 催化燃烧脱附的实质是利用催化燃烧的热空气加热活性炭中被吸附的有机溶剂，使之达到溶剂的沸点，使有机溶剂从活性炭中脱附出来，并且把这高浓度的废气引入到催化燃烧反应器中。在～250℃的催化起燃温度下，通过催化剂的作用进行氧化反应转化为无害的水和二气化碳排入大气。是一个化学反应过程。并非明火的燃烧，且能彻底解决脱附时的二次污染。活性炭吸附—催化燃烧脱附是把以上两者的优点有效地结合起来。即先利用活性炭进行吸附浓缩，当活性炭吸附达到饱和时，利用电加热启动催化燃烧设备，并利用热空气局部加热活性炭吸附床，当催化燃烧反应床加热到～250℃，活性炭吸附床局部达到60～110℃时，从吸附床解吸出来的高浓度废气就可以在催化反应床中进行氧化反应。反应后的高温气体经换热器的换热，换热后的气体一部分回用送入活性炭吸附床进行脱附，另一部分排入大气。脱附出来的废气经换热器换热后温度迅速提高了。这样能使催化燃烧装置及脱附达到小功率 或无功率运行。 四、型号、技术参数 序号项目\型号PF-E-500 PF-E1000 PF-E-1500 1 活性炭吸附净化装置处理风量5000m3/h 10000m3/h 15000m3/h 外形尺寸2500×1500×1850 3000×2500×2900 4200×3000×3600 装机功率0.75kw 0.75kw 1.1kw 2 催化燃烧脱附净化装置处理风量1000m3/h 2000m3/h 3000m3/h 外形尺寸1050×800×1730 1450×800×1980 1650×1350×2430 装机功率27kw 39kw 49.5kw 3 吸附风机型号4-68No4.5A 4-68No6.3C 4-68No6.5C25 功率7.5kw 11kw 15kw
活性炭室内空气净化的吸附应用原理
活性炭空气净化的吸附应用原理 1 室空气品质 随着科学技术的飞速发展，人类在生活居室环境方面获得了巨大的改善。空调的广泛使用给人们创造了一个以温湿度为主的舒适性环境，但同时也带来了室空气品质问题，尤其是无新风系统的空调房间，导致了“病态建筑综合症”、“建筑相关病”和多种化学物过敏症。“ 病态建筑综合症”的常见症状主要有头痛、神经疲劳、皮肤干燥、鼻塞、流鼻涕、流泪、眼痒等等。“建筑相关病”是指由空气中的某种成分直接引起的病症，比较严重的有“军团病”、“超敏性肺炎”等，有时甚至能带来生命危险。 所谓室空气品质，一般是指在某个具体的环境，空气中的某些要素对人群工作、生活的适宜程度，是反映了人们的具体要求而形成的一种概念。这种概念是建立在“以人为本”的基础上的。显然，人们不仅要求适宜的室温湿度，而且人们还要求室空气是新鲜的，无污染的，从而引发了对室空气品质的广泛研究。 室空气基本污染物与污染源如下表一室主要污染物及其来源:悬浮微粒、燃烧、抽烟、人体、烟草烟雾、人的吸烟行为、石棉、保温材料、氡及其蜕变物、墙体和地基、建筑材料、家具、挥发性有机物（vocs）油漆、清洁剂、建筑材料、一氧化碳、燃烧、吸烟、二氧化碳、燃烧、呼吸、微生物、家畜、人体、过敏物、动物、毛发、昆虫、花粉、臭氧
室空气有害物的种类繁多，但一般都是以低浓度的形式存在，有时还远远低于人的嗅觉阈值，但这并不意味着人体无害，恰恰相反，人一生中有五分之四的时间在室度过，长期受低浓度污染物的直接毒害，其后果还是相当严重的。 为了清除室空气中的有害物质，通风是一种非常有效的办法，但是它也有缺点：在室外大气污染日趋严重的今天，燃料的燃烧、工业生产及机动车辆排放的废气使得室外空气的质量也很差，而且室外空气与室空气的交换会带来巨大的能耗。 局部通风有时也因为污染源较分散或根本就不知道气态污染物从何而来而无法实现。目前通用的过滤器只是过滤灰尘，还不具备清除有害气体和细菌的功能。成功分离低浓度的气态污染物质和细菌对改善室陆空气品质至为重要。 活性炭吸附材料对室气态污染物具有优秀的吸附性能，使活性炭过滤器逐渐应用于民用建筑空调系统中。在通风量不变的条件下，它能使室空气得到更全面的净化。 2 活性炭的发展历史及分类 使用活性炭作为一种吸附材料已具有悠久的历史。早在古埃及时代，人类就会利用木炭来消除伤口散发的气味；1773年，勒首次科学地证明了木炭对气体具有吸附力；1808年，木炭被用到蔗糖业；第一次世界大战期间，为了消除化学武器的威胁，活性炭防毒面具问世，这是活性炭第一次应用于空气净化领域；上个世纪六十年代，具有独特化学结构、物理结构且吸附性能优异的新型纤维状活性炭材料研制成功。目前对吸附材料的研究集中于非均匀吸附剂的加工工艺、微观特征、能量不均匀性及吸附性能
化工原理第五章吸收课后习题及答案.doc
第五章 吸收 相组成的换算 【5-1】 空气和 CO 2 的混合气体中， CO 2的体积分数为 20%，求其摩尔分数 y 和摩尔比 Y 各为多少？ 解 因摩尔分数 =体积分数， y 0.2 摩尔分数 y 0 2 摩尔比 Y . 025． 1 y 1 0 2 . 【5-2】 20℃的 l00g 水中溶解 lgNH 3, NH 3 在溶液中的组成用摩尔分数 x 、浓度 c 及摩尔 比 X 表示时，各为多少？ 解 摩尔分数 x 1 / 17 =0．0105 1 / 17 100／18 浓度 c 的计算 20℃，溶液的密度用水的密度 s 998 .2kg / m 3 代替。 3 n 1 10 3 / 17kmol 溶液中 NH 的量为 溶液的体积 V 101 10 3 / 998.2 m 3 溶液中 NH 3 的浓度 n 1 10 3 /17 3 c = =0．581 ／ m V 101 10 3 998 2 kmol /. s 998 2 3 或 c x . 0 0105 0 582 M s 18 ． ． kmol ／m NH 3 与水的摩尔比的计算 1 /17 X 0．0106 100 / 18 x 0 0105 或 X . 0．0106 1 x 1 0 0105 . 【 5-3 】进入吸收器的混合气体中， NH 3 的体积分数为 10%，吸收率为 90%，求离开吸收器 时 NH 3 的组成，以摩尔比 Y 和摩尔分数 y 表示。 吸收率的定义为 被吸收的溶质量 Y 1 Y 2 1 Y 2 原料气中溶质量 1 1 Y Y 解 原料气中 NH 3 的摩尔分数 y 0.1 1 0 1 摩尔比 1 y . 0 111 1 1 0 1 Y 1 y . 吸收器出口混合气中 NH 3 的摩尔比为 Y 1 Y （1 09）0111 0 0111 2 ( ) 1 .. . 摩尔分数 Y 2 = 0 0111 0 01098 y 2 1 1 . Y 2 0 0111 . . 气液相平衡 【 5-4 】 l00g 水中溶解 lg NH 3 ，查得 20℃时溶液上方 NH 3 的平衡分压为 798Pa 。此稀
化工原理(下册)第六章吸收习题答案解析讲课稿
化工原理(下册)第六章吸收习题答案解析
6-1 已知在101.3 kPa(绝对压力下)，100 g 水中含氨1 g 的溶液上方的平衡氨气分压为987 Pa 。试求： (1) 溶解度系数H (kmol ·m -3·Pa -1)； (2) 亨利系数E(Pa)； (3) 相平衡常数m ； (4) 总压提高到200 kPa(表压)时的H ，E ，m 值。 （假设：在上述范围内气液平衡关系服从亨利定律，氨水密度均为10003/m kg ） 解：（1）根据已知条件 Pa p NH 987*3= 3/5824.01000 /10117 /13m kmol c NH == 定义 333*NH NH NH H c p = () Pa m kmol p c H NH NH NH ??==-34/109.5333 （2）根据已知条件可知 0105.018 /10017/117 /13=+= NH x 根据定义式 333*NH NH NH x E p = 可得 Pa E NH 41042.93?= （3）根据已知条件可知 00974.0101325/987/* *33===p p y NH NH 于是得到 928.0333*==NH NH NH x y m （4）由于H 和E 仅是温度的函数，故3NH H 和3NH E 不变；而 p E px Ex px p x y m ====** ，与T 和p 相关，故309.0928.03 1' 3 =?=NH m 。 分析（1）注意一些近似处理并分析其误差。 （2）注意E ，H 和m 的影响因素，这是本题练习的主要内容之一。
6-2 在25℃下，CO 2分压为50 kPa 的混合气分别与下述溶液接触： (1) 含CO 2为0.01 mol/L 的水溶液； (2) 含CO 2为0.05 mol/L 的水溶液。 试求这两种情况下CO 2的传质方向与推动力。 解： 由亨利定律得到 * 2 250CO CO Ex kPa p == 根据《 化工原理》 教材中表 8-1 查出 ()kPa E CO 51066.1252?=℃ 所以可以得到 4 *1001.32 -?=CO x 又因为 ()()3 45 25/10347.318 1066.1100022 2m kPa kmol EM H O H O H CO ??=??= ≈ -ρ℃ 所以得 3 4*/0167.05010347.32 22m kmol p H c CO CO CO =??==- 于是：（1）为吸收过程，3/0067.0m kmol c =?。 （2）为解吸过程，3/0333.0m kmol c =?。 分析 （1）推动力的表示方法可以有很多种，比如，用压力差表示时： ① kPa H c p CO CO CO 9.2910347.301 .04 * 2 22 =?= = - 推动力 kPa p 1.20=?（吸收）
活性炭吸附脱附及附属设备选型详细计算
目录 1. 绪论1 1.1概述1 1.1.1有机废气的来源1 1.1.2有机物对大气的破坏和对人类的危害1 1.2有机废气治理技术现状及进展2 1.2.1 各种净化方法的分析比较3 2 设计任务说明4 2.1设计任务4 2.2设计进气指标4 2.3设计出气指标5 2.4设计目标5 3 工艺流程说明5 3.1工艺选择5 3.2工艺流程6 4 设计与计算7 4.1基本原理7 4.1.1 吸附原理7 4.1.2 吸附机理8 4.1.3 吸附等温线与吸附等温方程式8 4.1.4 吸附量12 4.1.5 吸附速率12
4.2吸附器选择的设计计算13 4.2.1 吸附器的确定13 4.2.2 吸附剂的选择14 4.2.3 空塔气速和横截面积的确定17 4.2.4 固定床吸附层高度的计算17 4.2.5吸附剂（活性炭）用量的计算19 4.2.6 床层压降的计算]15[20 4.2.7 活性炭再生的计算20 4.3集气罩的设计计算22 4.3.1集气罩气流的流动特性22 4.3.2集气罩的分类及设计原则22 4.3.3集气罩的选型23 4.4吸附前的预处理25 4.5管道系统设计计算26 4.5.1 管道系统的配置26 4.5.2 管道流体流速的选择27 4.5.3管道直径的确定28 4.5.4管道流体的压力损失28 4.5.5风机和电机的选择29 5 工程核算31 5.1工程造价31 5.2运行费用核算32 5.2.1价格标准32 5.2.2运行费用32 6 结论与建议34
6.1结论34 6.2建议34 参考文献36 致38
1. 绪论 1.1 概述 1.1.1有机废气的来源 有机废气的来源主要有固定源和移动源两种。移动源主要有汽车、轮船和飞机等以石油产品为燃料的交通工具的排放气；固定源的种类极多, 主要为石油化工工艺过程和储存设备等的排出物及各种使用有机溶剂的场合, 如喷漆、印刷、金属除油和脱脂、粘合剂、制药、塑料、涂料和橡胶加工等。 1.1.2有机物对大气的破坏和对人类的危害 有机废气中的挥发性有机物称为VOCs (Volatileorganic pounds) ,在涂装、印刷、制鞋和化工生产的许多行业中,一些工业产品的生产工艺过程都伴有大量的挥发性有机化合物(VOCs) 废气的排出。VOCs 废气排入大气环境中会产生以下几个方面的影响: ①VOCs 是光化学反应的前体,有照射时,在合适的条件下VOCs 与NOx及其它悬浮化学物质发生 一系列光化学反应,主要生成臭氧,形成光化学烟雾,从而发生光化学污染；②光化学烟雾会刺激人的眼睛和呼吸系统,有些VOCs 还具有强烈刺激气味,空气中达到一定浓度时则产生令人不适的感觉,影响空气质量；③有些有毒的VOCs (如芳香烃等) 气体在环境中存在会损害人们的健康,长时间暴露在污染空气中会引发癌变或引起其它严重疾病, 如苯 对骨髓的造血机能造成破坏, 是一种致癌物；甲苯和二甲苯对中枢神经具有强的麻醉作用；氯乙烯为致癌物。在制鞋业, 由于“三苯”中毒而导致工人致死事件已发生过多起, 而涂料工业使用的溶剂中,主要是甲苯、二甲苯和其它毒性有机物。光化学烟雾也会危害人的健康和植物的生长，1965 年日本各大城市频繁发生的光化学烟雾, 1966 年美国洛杉矶的光化学烟雾均对人类健康造成危害。 VOCs 对环境的极大危害和对人体健康的严重威胁，引起了世界各国政府的高度重视。美国环保署EPA（Environmental Protection Agency）定义的污染物中VOCs 占了300 多种，
化工原理第五章吸收题
浓度换算 2.1 甲醇15%(质量)的水溶液, 其密度为970Kg/m 3, 试计算该溶液中甲醇的 (1) 摩尔分率; (2)摩尔比; (3)质量比; (4)质量浓度; (5)摩尔浓度。 分子扩散 2.2估算1atm及293K下氯化氢气体(HCI)在⑴空气,(2)水(极稀盐酸)中的扩散系数。 2.3 一小管充以丙酮，液面距管口1.1cm,20 C空气以一定速度吹过管口，经5小时后液面下降到离管口 2.05cm,大气压为750[mmHg],丙酮的蒸汽压为180[mmHg],丙酮液密度为7900[kg/m 3], 计算丙酮蒸汽在空气中的扩散系数。 2.4浅盘内盛水。水深5mm,在1atm又298K下靠分子扩散逐渐蒸发到大气中。假定传质阻力相当于3mm 厚的静止气层,气层外的水蒸压可忽略,求蒸发完所需的时间。 2.5 一填料塔在常压和295K 下操作，用水除去含氨混合气体中的氨。在塔内某处，氨在气相中的组成y a=5%(摩尔百分率)。液相氨的平衡分压P=660Pa,物质通量N A = 10 - 4[kmol/m 2 S],气相扩散系数D G=0.24[cm2/s],求气膜的当量厚度。 相平衡与亨利定律 2.6温度为10C的常压空气与水接触，氧在空气中的体积百分率为21%,求达到平衡时氧在 水中的最大浓度，(以[g/m3]、摩尔分率表示)及溶解度系数。以[g/m3atm]及[kmol/m 3 Pa]表示。 2.7 当系统服从亨利定律时，对同一温度和液相浓度，如果总压增大一倍则与之平衡的气相浓度(或分压) (A)Y 增大一倍; (B)P 增大一倍;(C)Y 减小一倍; (D)P 减小一倍。 2.8 25 C及1atm下,含CO220%,空气80%(体积%)的气体1m3,与1m3的清水在容积2m3的密闭容器中接触进行传质,试问气液达到平衡后, (1) CO2在水中的最终浓度及剩余气体的总压为多少？ ⑵刚开始接触时的总传质推动力△ P, △各为多