变压吸附气体分离技术 ppt课件
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变压吸附气体分离技术
气体吸附分离技术的基础
被吸附的气体分子在固体表面上形成的吸 附层，称为吸附相。吸附相的密度比一般 气体的密度大得多，有可能接近液体密度。 当气体是混合物时，由于固体表面对不同 气体分子的压力差异，使吸附相的组成与 气相组成不同，这种气相与吸附相在密度 上和组成上的差别构成了气体吸附分离技 术的基础。
Q 吸 附 量 Q4
高压 p1 p2 0 T2 温度 低压
Q3 Q2 Q1 T1
T
由描述吸附平衡的等温吸附线知道，在同 一温度下，吸附质在吸附剂上的吸附量随吸 附质的分压上升而增加；在同一吸附质分压 下，吸附质在吸附剂上的吸附量随吸附温度 上升而减少；也就是说加压降温有利于吸附 质的吸附，降压加温有利于吸附质的解吸或 吸附剂的再生。
露点或露点温度是在固定气压 之下，空气中所含的气态水达 到饱和而凝结成液态水所需要 降至的温度。
谢谢大家
欢迎批压过程(A-B): 经真空解吸再生后的吸附器处于过程的 最低压力P0、床内杂质吸留量为Q1(A点). 在此条件下 用产品组分升压到吸附压力P3，床内杂质吸留量Q 1不 变(B点)。 2.吸附过程(B-C): 在恒定的吸附压力下原料气不断进入吸 附器，同时输出产品组分. 吸附器内杂质组分的吸留量 逐步增加，当到达规定的吸留量Q3时(C点)停止进入原 料气，吸附终止. 此时吸附器内仍预留有一部分未吸附 杂质的吸附剂(如吸附剂全部被吸附杂质，吸留量可为 Q4，C’点)。
按吸附剂的再生方法将吸附分 离循环过程分成两类：变温吸 附法和变压吸附法。
变压吸附法
在加压下进行吸附，减压下进行解 吸。由于循环周期短，吸附热来不及 散失，可供解吸之用，所以吸附热和 解吸热引起的吸附床温度变化一般不 大，波动范围仅在几度，可近似看作 等温过程。
变压吸附气体分离技术
专用活性炭
其它专用吸附剂
CNA133
H2,CH4 分离专用
CNA135
H2,CO 分离专用
CNA153 H2,N2,CH4 分离专用
CNA167
O2,N2 分离专用
CNA193 空气净化 CO2 分离专用
CNA194 H2,CO,CH4 分离专用
CNA195
CO 提纯专用
CNA225
CO2 分离专用
建立有变压吸附工艺研究中心 变压吸附专用吸附、净化剂研究中心 变压吸附专用吸附分公司（厂） 变压吸附专用程控阀门厂
2019/11/1
国家变压吸附研究推广中心模拟实验室
2019/11/1
PSA的技术的关键材料
吸附剂
2019/11/1
变压吸附技术的关键材料－吸附剂
2019/11/1
吸附剂种类
专用分子筛
2005年在中石化北京燕山分公司建立了30000Nm3/h处理能力的 变压吸附催化裂化干气浓缩回收乙烯、乙烷装置，2005年8月2日全 流程开车成功。
2005年在中石油兰州炼油厂建立了20000Nm3/h处理能力的变压 吸附催化裂化干气浓缩回收乙烯、乙烷装置，装置开车运行成功完 全达到了设计要求。
2019/11/1
CNA210 脱除 CO2 (高密度)
CNA227 不饱和烃类脱除(大孔)
CNA228 微量硫化物脱除
CNA229
高级烃类脱除
CNA836 烟道气 NOX 脱除专用 CNA235 烟道气硫化物脱除专用
CNA313 烃类及 CO2 脱除专用
CNA315
CO2 提纯专用
CNA421
干燥脱水专用
CNA427
300M
第十二章 新型吸附分离技术ppt课件
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六、参数泵吸附分离技术
•原理：在前半循环周期（热半循环），在 较高温度下，固定床层内吸附剂的吸附容量 减少，混合物中溶质随向上流动的流动相上 升；在后半循环周期（冷半循环），冷水使 固定床层及流动相冷却，吸附剂的吸附容量 增加，溶质固定于吸附床层较高的位置，流 动相中难吸附组分被推向床层下方。经多次 反复循环，溶质（易于吸附组分）向上移动， 在床层内柱顶贮槽富集，而惰性组分（难吸 附组分）不断随流动相下移，在柱底贮槽富 集，从而达到分离。
•离子交换剂是一种带有可交换离子的不溶 性固体。 •离子交换是可逆的 。
26
•离子交换树脂：
阳离子交换树脂
阴离子交换树脂 又分别有强型与弱型两种。 • 高分子酸、碱或盐的有机高聚物树脂。
27
离子交换过程可分为五步：
• 膜扩散
• • • •
颗粒扩散 交换反应 扩散到颗粒外表面 扩散到溶液主体
28
离子交换过程的设备与操作方式
•吸附 •再生 •第一次均压EQ1 •准备清洗PP •第二次均压EQ2 •下吹BD（逆降流层） •清洗P •升压RP
23
24
四、变浓度吸附分离技术
原理：液体混合物中的某些组分在环境条 件下选择性地吸附，然后用少量强吸附性 液体解吸再生。
•该过程用于液体混合物的主体分离。
25
•离子交换是应用离子交换剂进行混合物分 离和其他过程的技术。
9
酸
•活性氧化铝：铝的水化物加热脱水而成。比 表面20～50万m2/kg。吸湿容量大，适用周期 长。常用于高湿度气体脱水和干燥。 •分子筛： 合成沸石：多为结晶硅铝酸盐的多水化合物。 具有热稳定性和化学稳定性高，筛分、离子 交换、选择和吸附性能好等特点。对极性分 子尤其是水有高亲和力，能选择吸附不饱和 有机化合物。 炭分子筛：非极性吸附剂，比表面大（80～ 100 万 m2/kg ），空腔大，吸附能力高，机械 强度好，制备工艺简单，成本低，用途广。 多用于深度干燥，制备氮效果较好。
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六、参数泵吸附分离技术
•原理：在前半循环周期（热半循环），在 较高温度下，固定床层内吸附剂的吸附容量 减少，混合物中溶质随向上流动的流动相上 升；在后半循环周期（冷半循环），冷水使 固定床层及流动相冷却，吸附剂的吸附容量 增加，溶质固定于吸附床层较高的位置，流 动相中难吸附组分被推向床层下方。经多次 反复循环，溶质（易于吸附组分）向上移动， 在床层内柱顶贮槽富集，而惰性组分（难吸 附组分）不断随流动相下移，在柱底贮槽富 集，从而达到分离。
•离子交换剂是一种带有可交换离子的不溶 性固体。 •离子交换是可逆的 。
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•离子交换树脂：
阳离子交换树脂
阴离子交换树脂 又分别有强型与弱型两种。 • 高分子酸、碱或盐的有机高聚物树脂。
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离子交换过程可分为五步：
• 膜扩散
• • • •
颗粒扩散 交换反应 扩散到颗粒外表面 扩散到溶液主体
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离子交换过程的设备与操作方式
•吸附 •再生 •第一次均压EQ1 •准备清洗PP •第二次均压EQ2 •下吹BD（逆降流层） •清洗P •升压RP
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四、变浓度吸附分离技术
原理：液体混合物中的某些组分在环境条 件下选择性地吸附，然后用少量强吸附性 液体解吸再生。
•该过程用于液体混合物的主体分离。
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•离子交换是应用离子交换剂进行混合物分 离和其他过程的技术。
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酸
•活性氧化铝：铝的水化物加热脱水而成。比 表面20～50万m2/kg。吸湿容量大，适用周期 长。常用于高湿度气体脱水和干燥。 •分子筛： 合成沸石：多为结晶硅铝酸盐的多水化合物。 具有热稳定性和化学稳定性高，筛分、离子 交换、选择和吸附性能好等特点。对极性分 子尤其是水有高亲和力，能选择吸附不饱和 有机化合物。 炭分子筛：非极性吸附剂，比表面大（80～ 100 万 m2/kg ），空腔大，吸附能力高，机械 强度好，制备工艺简单，成本低，用途广。 多用于深度干燥，制备氮效果较好。
变压吸附气体分离技术
变压吸附气体分离技术哎呀，说起变压吸附气体分离技术，这玩意儿听起来挺高大上的，其实吧，它就像我们平时用的吸尘器，只不过它吸的是气体，不是灰尘。
你可能觉得这技术离咱们挺远的，其实它就在咱们身边，比如空气净化、工业气体提纯，都用得上这技术。
记得有一回，我去参观了一个化工厂，那地方真是大，机器轰隆隆的，到处都是管道和阀门。
我跟着工程师，他给我介绍了他们的变压吸附装置。
他说，这玩意儿就像个魔术盒子，能把空气中的氮气和氧气分开。
我当时就想，这怎么可能呢？空气不就是空气嘛，还能分家？工程师看我一脸疑惑，就带我到了一个巨大的金属罐子前。
他说，这就是吸附塔，里面装满了吸附剂。
这些吸附剂就像海绵一样，能吸住氮气，但对氧气就没那么感兴趣。
他们把空气压进去，氮气就被吸附剂吸住，氧气就从另一边出来了。
我看着那罐子，心想，这玩意儿真有这么神奇？工程师好像看出了我的心思，他说，咱们做个实验。
他把一个气球绑在了装置的出口，然后启动了机器。
不一会儿，气球就鼓起来了，里面装的就是纯氧。
我拿过来一摸，气球里的空气冷冰冰的，跟普通的空气感觉完全不一样。
工程师说，这技术其实挺简单的，就是利用吸附剂对不同气体的吸附能力不一样。
他们还会周期性地改变压力，让吸附剂把氮气吐出来，然后再吸新的气体。
这样循环往复，就能源源不断地产出纯氧了。
我看着那气球，心想，这技术虽然听起来复杂，但其实挺直观的。
就像我们用吸尘器，按下开关，灰尘就被吸进去了。
这变压吸附技术，就是按下开关，氮气就被吸进去，氧气就出来了。
离开化工厂的时候，我回头望了望那些巨大的吸附塔，心想，这技术虽然看不见摸不着，但它就在我们身边，默默地为我们提供着纯净的气体。
就像那些默默无闻的清洁工，虽然我们平时不太注意他们，但他们的工作却让我们的生活更加美好。
所以啊，变压吸附气体分离技术，听起来挺高大上的，其实它就像我们生活中的小帮手，虽然不起眼，但离了它还真不行。
下次你呼吸新鲜空气的时候，别忘了，这背后也有变压吸附技术的一份功劳呢。
气体膜分离技术应用ppt课件
Beach sand 海滩沙砾
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微 滤 (MF) 超 滤 (UF) 纳 滤 (NF) 反 渗 透 (RO)
悬浮颗粒 大分子 糖 ,二 价 盐 ,解 离 酸 单价盐、非解离酸
水
RO,精N品F课件,UF,MF
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膜技术的应用
分离 RO NF UF MF ED GS PV D MC LM
控制释放 药物 化肥 农药
工艺流程 复杂, 前处理要求严格 简单，前处理简单,
产品氮气需再过滤
产品氮气无需处理
设备状态
只能固定
固定, 移动式
占地面积
中等
较小
氮气产量增容 困难 精品课件
容易
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富氮车
精品课件
62
成本估算
96%的200Nm3/h氮气： ▪ 膜组件 ▪ PLC 控制器 ▪ 空气过滤器 ▪ 加热器 至50oC ▪ 背压阀 估计总价90万元左右
Others 16%
MSF 43%
RO 41%
精品课件
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反 超 微透 渗 滤 滤析 透
电
渗
控析
制
释
销 售 额
气放
渗体
透 汽
分 离
双化
极
促 进 传 递
闸 膜
膜 反 应 器
膜 液 膜
低增长 高增长
可用？
探索中
发展中
成熟中
衰退
精品课件
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气体膜分离的应用
精品课件
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在以下几个方面已经有了大规模的应用：
10～3000
压力 MPa 0.6～0.7
0.8～1.2
不宜储存氮气
可用储罐储存氮气
启动时间
空气压缩及变压吸附制氮66页PPT
形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
分离技术概论气体分离69页PPT
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
分离技术概论气体分离
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
Thank you
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
分离技术概论气体分离
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
Thank you
变压吸附分离
变压吸附分离的原理是通过控制压力的升降来实现吸附和脱附过程。
当升压时，高压下吸附剂首先吸附混合气中的强吸附组分，当吸附饱和后，吸附塔则进入再生过程，通过降压将吸附质从吸附床中解吸出来，未被吸附组分则通过吸附层被排出。
由于不同气体吸附和解吸特性不同，在压力周期性的变化过程中可以实现分离。
变压吸附法由于具有能耗低、工艺流程简单、自动化程度高、操作方便、常温下可连续运行等显著特点，因此被认为是最具有发展前景的瓦斯富集分离技术，也常用于二氧化碳等气体的吸附除去。
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吸附剂的种类
工业上常用的吸附剂有：硅胶、活性化 铝、活性炭、分子筛等，另外还有针 对某种组分选择性吸附而研制的吸附 材料.
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吸附剂的再生
为了能使吸附分离法经济有效的实现，除 了吸附剂要有良好的吸附性能以外，吸附 剂的再生方法具有关键意义。吸附剂再生 纯度决定产品的纯度，也影响吸附剂的吸 附能力；吸附剂的再生时间决定老吸附循 环周期的长短，从而也决定了吸附剂用量 的多少。因此选择合适的再生方法，对吸 附分离法的工业化起着重要的作用。
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常用再生吸附剂的方法
a.降压 b.冲洗 c.置换 d.抽真空
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a.降压：吸附床在较高压力下吸附，然后降到较 低压力，通常接近大气压，这时一部分吸附组分 解吸出来。这个方法操作简单，单吸附组分的解 吸不充分，吸附剂再生程度不高。 b.抽真空：吸附床降到大气压以后，为了进一 步减少吸附组分的分压，可用抽真空的方法来降 低吸附床压力，以得到更好的再生效果，但此法 增加了动力消耗。 c.冲洗：利用弱吸附组分或者其它适当的气体通 过需再生的吸附床，被吸附组分的分压随冲洗气 通过而下降。吸附剂的再生程度取决于冲洗气的 用量和纯度。
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气体吸附分离技术的基础
被吸附的气体分子在固体表面上形成的吸 附层，称为吸附相。吸附相的密度比一般 气体的密度大得多，有可能接近液体密度。 当气体是混合物时，由于固体表面对不同 气体分子的压力差异，使吸附相的组成与 气相组成不同，这种气相与吸附相在密度 上和组成上的差别构成了气体吸附分离技 术的基础。
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吸附物质的固体称为吸附剂， 被吸附的物质称为吸附质。伴 随吸附过程所释放的的热量叫 吸附热，解吸过程所吸收的热 量叫解吸热。
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吸附平衡
吸附刚开始时吸附剂存在大量的活性表面，被吸 附的吸附质分子数大大超过离开表面的分子数。 随着吸附的进行，吸附剂表面逐渐被吸附质分子 遮盖，吸附剂表面再吸附的能力下降，直到吸附 速度等于解吸速度时，就表示吸附达到了平衡。 在密闭的容器内，吸附剂与吸附质充分接触，呈 平衡时为静态吸附平衡。含有一定量吸附质的惰 性气流通过吸附剂固定床，吸附质在流动状态下 被吸附剂吸附，最后达到的平衡为动态平衡。
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d.置换：用一种吸附能力较强的气体把原 先被吸附的组分从吸附剂上置换出来。这 种方法常用于产品组分吸附能力较强而杂 质组分较弱即从吸附相获得产品的场合。
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变压吸附工作基本步骤
单一的固定吸附床操作，无论是变温吸附 还是变压吸附,由于吸附剂需要再生，吸附 是间歇式的。因此，工业上都是采用两个 或更多的吸附床，使吸附床的吸附和再生 交替（或依次循环）进行，保证整个吸附 过程的连续。
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所谓死空间，既吸附床层内扣除吸附剂所占 体积后，剩余的空间。 也就是说，某组分吸附平衡时在吸附床内的 总量有两部分，一部分是在死空间中，另一 部分被吸附剂所吸附，其总和叫做某组分在 吸附床内的存留量；弱吸附组分和强吸附组 分各自在死空间中含有的量占床内存留量的 比值之比称为分离系数。分离系数越大分离 越容易。
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常压解吸(见图a)
1.
2.
升压过程(A-B): 经逆放解吸再生后的吸附器处 于过程的最低压力P1、床内杂质吸留量为Q1(A 点). 在此条件下用产品组分升压到吸附压力P3， 床内杂质吸留量Q 1不变(B点). 吸附过程(B-C): 在恒定的吸附压力下原料气不 断进入吸附器，同时输出产品组分. 吸附器内杂 质组分的吸留量逐步增加，当到达规定的吸留 量Q3时(C点)停止进入原料气，吸附终止. 此时 吸附器内仍预留有一部分未吸附杂质的吸附剂 (如吸附剂全部被吸附杂质，吸留量可为Q4，C’ 点)。
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按吸附剂的再生方法将吸附分 离循环过程分成两类：变温吸 附法和变压吸附法。
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变压吸附法
在加压下进行吸附，减压下进行解 吸。由于循环周期短，吸附热来不及 散失，可供解吸之用，所以吸附热和 解吸热引起的吸附床温度变化一般不 大，波动范围仅在几度，可近似看作 等温过程。
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Q 吸 附 量 Q4
高压 p1 p2 0 T2 温度 低压
Q3 Q2 Q1 T1
T
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由描述吸附平衡的等温吸附线知道，在同 一温度下，吸附质在吸附剂上的吸附量随吸 附质的分压上升而增加；在同一吸附质分压 下，吸附质在吸附剂上的吸附量随吸附温度 上升而减少；也就是说加压降温有利于吸附 质的吸附，降压加温有利于吸附质的解吸或 吸附剂的再生。
变压吸附气体分离技术
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吸附的定义
当气体分子运动到固体表面上时，由于固 体表面的原子的剩余引力的作用，气体中 的一些分子便会暂时停留在固体表面上， 这些分子在固体表面上的浓度增大，这种 现象称为气体分子在固体表面上的吸附 相反，固体表面上被吸附的分子返回气 体相的过程称为解吸或脱附。
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3.顺放过程(C-D): 沿着进入原料气输出产品的 方向降低压力，流出的气体仍为产品组分，用于 别的吸附器升压或冲洗. 在此过程中，随床内压 力不断下降，吸附剂上的杂质被不断解吸，解吸 的杂质又继续被未充分吸附杂质的吸附剂吸附， 因此杂质并未离开吸附器，床内杂质吸留量Q3 不变. 当吸附器降压到D点时，床内吸附剂全部 被杂质占用，压力为P2。 4.逆放过程(D-E): 开始逆着进入原料气输出产 品的方向降低压力，直到变压吸附过程的最低压 力P1(通常接近大气压力)，床内大部分吸留的 杂质随气流排出器外，床内杂质吸留量为Q2。
ppt课件个基本工作 步骤：
1．压力下吸附 吸附床在过程的最高压力下通入被分离的气体混合物， 其中强吸附组分被吸附剂选择性吸收，弱吸附组分从吸 附床的另一端流出。 2．减压解吸 根据被吸附组分的性能，选用前述的降压、抽真空、冲 洗和置换中的几种方法使吸附剂获得再生。一般减压解 吸，先是降压到大气压力，然后再用冲洗、抽真空或置 换。 3．升压 吸附剂再生完成后，用弱吸附组分对吸附床进行充 压 ，直到吸附压力为止。接着又在压力下进行吸附。