变压吸附知识问答(基础知识篇）

1．什么叫吸附？

答：当气体分子运动到固体表面上时，由于固体表面原子剩余引力的作用，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。吸附物质的固体称为吸附剂，被吸附的物质称为吸附质。按吸附质与吸附剂之间引力场的性质，吸附可分为化学吸附和物理吸附。

2．气体分离的原理是什么？

当气体是混合物时，由于固体表面对不同气体分子的引力差异，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。

伴随吸附过程所释放的热量叫吸附热，解吸过程所吸收的热量叫解吸热。气体混合物的吸附热是吸附质的冷凝热和润湿热之和。不同的吸附剂对各种气体分子的吸附热均不相同。

3．什么叫化学吸附？什么叫物理吸附？

化学吸附：即吸附过程伴随有化学反应的吸附。在化学吸附中，吸附质分子和吸附剂表面将发生反应生成表面络合物，其吸附热接近化学反应热。化学吸附需要一定的活化能才能进行。通常条件下，化学吸附的吸附或解吸速度都要比物理吸附慢。石灰石吸附氯气，沸石吸附乙烯都是化学吸附。 物理吸附：也称范德华（van der Waais） 吸附，它是由吸附质分子和吸附剂表面分子之间的引力所引起的，此力也叫作范德华力。由于固体表面的分子与其内部分子不同，存在剩余的表面自由力场，当气体分子碰到固体表面时，其中一部分就被吸附，并释放出吸附热。在被吸附的分子中，只有当其热运动的动能足以克服吸附剂引力场的位能时才能重新回到气相，所以在与气体接触的固体表面上总是保留着许多被吸附的分子。由于分子间的引力所引起的吸附，其吸附热较低，接近吸附质的汽化热或冷凝热，吸附和解吸速度也都较快。被吸附气体也较容易地从固体表面解吸出来，所以物理吸附是可逆的。物理吸附通常分为变温吸附和变压吸附。

4．变压吸附属化学吸附或物理吸附？

分离气体混合物的变压吸附过程系纯物理吸附，在整个过程中没有任何化学反应发生。

5．变压吸附常用吸附剂有哪几种？他们各自的作用是什么？

变压吸附常用的吸附剂有：硅胶、活性氧化铝、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。气体吸附分离成功与否，很大程度上依赖于吸附剂的性能，因此选择吸附剂是确定吸附操作的首要问题。

硅胶是一种坚硬、无定形链状和网状结构的硅酸聚合物颗粒，分子式为SiO2.nH2O，为一种亲水性的极性吸附剂。它是用[wiki]硫酸[/wiki]处理硅酸钠的水溶液，生成凝胶，并将其水洗除去硫酸钠后经干燥，便得到玻璃状的硅胶，它主要用于干燥、气体混合物及[wiki]石油[/wiki]组分的分离等。工业上用的硅胶分成粗孔和细孔两种。粗孔硅胶在相对湿度饱和的条件下，吸附量可达吸附剂重量的８０％以上，而在低湿度条件下，吸附量大大低于细孔硅胶。

活性氧化铝是由铝的水合物加热脱水制成，它的性质取决于最初[wiki]氢[/wiki]氧化物的结构状态，一般都不是纯粹的Al2O3,而是部分水合无定形的多孔结构物质，其中不仅有无定形的凝胶，还有氢氧化物的晶体。由于它的毛细孔通道表面具有较高的活性，故又称活性氧化铝。它对水有较强的亲和力，是一种对微量水深度干燥用的吸附剂。在一定操作条件下，它的干燥深度可达[wiki]露点

[/wiki]-７０℃以下。

活性炭是将木炭、果壳、煤等含碳原料经炭化、活化后制成的。活化方法可分为两大类，即药剂活化法和气体活化法。药剂活化法就是在原料里加入氯化锌、硫化钾等化学药品，在非活性气氛中加热进行炭化和活化。气体活化法是把活性炭原料在非活性气氛中加热，通常在700℃以下除去挥发组分以后，通入水蒸气、二氧化碳、烟道气、空气等，并在700～1200℃温度范围内进行反应使其活化。活性炭含有很多毛细孔构造，所以具有优异的吸附能力。因而它用途遍及水处理、脱色、气体吸附等各个方面。

变压吸附知识问答(基础知识篇）

沸石分子筛又称合成沸石或分子筛，其化学组成通式为：

[M(Ⅰ)M(Ⅱ)]O.Al2O3.nSiO2.mH2O

式中M(Ⅰ)和M(Ⅱ)分别为为一价和二价金属离子，多半是钠和钙，n称为沸石的硅铝比，硅主要来自于硅酸钠和硅胶，铝则来自于铝酸钠和Al(HO)3等，它们与氢氧化钠水溶液反应制得的胶体物，经干燥后便成沸石，一般n=2～10,m=0～9。

沸石的特点是具有分子筛的作用，它有均匀的孔径，如3A0、4A0、5A0、10A0细孔。有4A0孔径的4A0沸石可吸附甲烷、乙烷，而不吸附三个碳以上的正烷烃。它已广泛用于气体吸附分离、气体和液体干燥以及正异烷烃的分离。

碳分子筛实际上也是一种活性炭，它与一般的碳质吸附剂不同之处，在于其微孔孔径均匀地分布在一狭窄的范围内，微孔孔径大小与被分离的气体分子直径相当，微孔的比表面积一般占碳分子筛所有表面积的90%以上。碳分子筛的孔结构主要分布形式为：大孔直径与碳粒的外表面相通，过渡孔从大孔分支出来，微孔又从过渡孔分支出来。在分离过程中，大孔主要起运输通道作用，微孔则起分子筛的作用。

以煤为原料制取碳分子筛的方法有炭化法、气体活化法、碳沉积法和浸渍法。其中炭化法最为简单，但要制取高质量的碳分子筛必须综合使用这几种方法。

碳分子筛在空气分离制取氮气领域已获得了成功，在其它气体分离方面也有广阔的前景。

7．什么叫变温吸附？什么叫变压吸附？

1）．变温吸附法

在较低温度（常温或更低）下进行吸附，而升高温度将吸附的组分解吸出来。变温吸附是在两条不同温度的等温吸附线之间上下移动进行着吸附和解吸。由于常用吸附剂的热传导率比较低，加温和冷却的时间就比较长（往往需要几个小时），所以吸附床比较大，而且还要配备相应的加热和冷却设施，能耗、投资都很高。

此外，温度大幅度周期性变化也会影响吸附剂的寿命。但变温吸附法可适用于许多场合，产品损失少，回收率高，所以目前仍为一种应用较广的方法。

2）．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。变压吸附工作状态仅仅是在一条等吸附线上变化。

常用减压吸附方法有以下几种，其目的都是为了降低吸附剂上被吸附组分的分压，使吸附剂得到再生。

8．为什么进入PSA装置的原料气必须要除水？

被分离的气体如果含有游离水和饱和水，在吸附床层中只能除去一定量的饱和水。那么在吸附过程中，若使水大量带入吸附塔会导致吸附剂性能下降甚至失效。此时需对失效的吸附剂重新活化或更换。吸附剂的活化需要采用温度150℃以上的惰性气体循环通入，费时、费力，相当困难。因此，操作时一定要严格控制进入PSA装置的水含量，不能含有[wiki]机械[/wiki]水。

9．为什么进入PSA装置的原料气必须要除油？

被分离的气体如果含有象有机机械润滑油、煤焦油之类的物质，那么在吸附过程中，这些油性物质会粘附在吸附颗粒的外表面，堵塞吸附剂内的通道，使吸附剂失去吸附能力。粘附有油类物质的任何吸附剂，不管采用升温还是降压抽空的再生方法，都是不能再生的。因此对气体中的含油量必须严格限制，有的场合就需增设除油设施，以免吸附剂在使用中失效。

10．为什么要控制适宜的气流速度？

在吸附床运行过程中因床内压力周期地变化，气体短时间内进入、排出，吸附剂应有足够的强度，以减少破碎和磨损。当气流速度过快，导致吸附剂悬浮时，则磨损加剧，造成吸附剂破碎，影响吸附

变压吸附知识问答(基础知识篇）

剂使用寿命。不同的吸附剂，选择的气流速度不同。这主要取决于吸附剂的强度和吸附剂颗粒的大小。

11．什么叫死空间？

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。

12．吸附剂的选择对变压吸附装置的影响？

吸附剂对各气体组分的吸附性能是通过实验测定静态下的等温吸附线和动态下的流出曲线来评价的。吸附剂的良好吸附性能是吸附分离过程的基本条件。

在变压吸附过程中吸附剂的选择还要考虑解决吸附和解吸之间的矛盾。既要选择吸附容量大，又容易解吸的吸附剂，以减少降压解吸的电耗。选择吸附剂的另一要点是组分间的分离系数尽可能大，从而减少有效气体的损失。

13．变压吸附基本工作步骤？

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。

对于变压吸附循环过程，有三个基本工作步骤：

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。

第二篇：脱碳变压吸附大量泄漏事故应急预案

气体火灾。针对不同的事故类型，采取不同的处置措施。主要措施包括：灭火、隔绝、堵漏、拦截、泄压、转移、收集、点火控制燃烧等。在启动应急预案时，还需遵循以下四项原则：

一、泄漏事故处置原则

（一）进入泄漏现场进行处理时，应注意人员的安全防护：

1.现场救援人员必须配备必要的个人防护器具。

2.如果泄漏物是易燃易爆介质，事故区域应严禁火种、切断电源、禁止车辆进入，并在边界设置警戒线。根据事故情况和事故发展，确定事故波及区人员的撤离。

3.如果泄漏物是有毒介质，应使用专用防护服、隔离式空（氧）气呼吸器。为了在现场能正确使用，平时应进行严格的适应性训练。根据不同介质和泄漏量确定疏散距离，并在边界设置警戒线。根据事故情况和发展，确定事故波及区人员的撤离。

4.应急处理时严禁单独行动，严格按事故应急领导小组制定的方案执行。

（二）泄漏源控制：

1.根据事故应急领导小组制定的方案，由危险源控制组负责切断进料或隔离物料。

2.堵漏。经事故应急领导小组制定方案后由专业检维修人员实施堵漏。

（三）泄漏物处理：

1.堵截、收容（集）：筑堤堵截泄漏液，启动事故应急泵将泄漏液及消防稀释液抽至事故应急池处理，防止物料沿地沟外溢。当泄漏量小时，可用沙子、吸附材料、中和材料等吸收中和。

2.稀释与覆盖：向有害物蒸气云喷射雾状水或能抑制有害物质的中和介质，以加速气体溶解稀释和沉降落地。对于可燃物，应采用隔绝或覆盖窒息，破坏燃烧条件。

二、压缩气体火灾事故处置原则

（一）扑救可燃气体火灾切忌盲目灭火。如在扑救时或在冷却过程中，不小心把泄漏处的火焰扑灭了，在没有采取堵漏措施的情况下，也必须立即用长点火棒将火点燃，使其恢复稳定燃烧，防止可燃气体泄漏，引起燃爆。

（二）首先应扑灭外围被火源引燃的可燃物火势，切断火势蔓延途径，控制燃烧范围，并积极抢救受伤和被困人员。

（三）如果火焰中有压力容器或有受到火焰辐射热威胁的压力容器，能搬离的应尽量搬离到安全地带，不能搬离的应采用足够的水枪进行冷却保护。为防止容器爆裂伤人，进行冷却的人员应尽量采用低姿射水或利用现场坚实的掩蔽体防护。对卧式贮罐，冷却人员应选择贮罐四侧角作为射水阵地。

（四）如果是输气管道泄漏着火，应首先设法找到并关闭气源阀门。

（五）储罐或管道泄漏关阀无效时，应根据火势大小判断气体压力和泄漏口的大小及其形状，准备好相应的堵漏材料（如软木塞、橡皮塞、气囊塞、粘合剂、弯管、卡管工具等）。

（六）堵漏工作准备就绪后，即可用水扑救火势，也可用干粉、二氧化碳灭火，但仍需用水冷却储罐或管壁。火势扑灭后，应立即用堵漏材料堵漏，同时用雾状水稀释和驱散泄漏出来的气体。

（七）如果第一次堵漏失败、再次堵漏需一定时间，应立即用长点火棒将泄漏处点燃，使其恢复稳定燃烧，并准备再次灭火堵漏。

（八）如果泄漏口很大，根本无法堵漏，只能靠水冷却着火容器及其周围容器和可燃物品，控制着火范围，一直到燃气燃尽，火势自动熄灭。

（九）现场指挥部应密切注意各种危险征兆，当出现以下征兆时，总指挥必须及时做出准确判断，下达撤退命令。现场人员看到或听到事先规定的撤退信号后，应迅速撤退至安全地带。

1.可燃气体继续泄漏而火种较长时间没有恢复稳定燃烧，现场可燃气体浓度达到爆炸极限；

2.受辐射热的容器裂口或安全阀出口处火焰变得白亮耀眼、泄漏处气流发出尖叫声、容器发生晃动等现象。

脱碳变压吸附大量泄漏事故应急救援预案

一、演练时间：2月4日16：20分

二、演练地点：脱碳

三、演练目的：

1、在事故发生后，能迅速有效地控制和处理事故，尽量减少事故对人、环境和财产的影响。

2、通过演练，使参演人员掌握应急救援运行程序和方法，提高车间员工协调和有效处理突发事故的应急处置和疏散能力。

四、演练前准备工作

1、演练前准备如下抢救和救护物质，并对器材的完好性进行检查。

（1）防护器材：氧气呼吸器4台；集束式空呼器一台。

（2）消防器材：消防水带4盘，消防水枪2只；

（3）警戒隔离带；通迅工具以及各岗位电话和参演人员手机为主。

2、维修工准备好蒸汽管（配钢管用阀门连接，钢管出口闷住，阀门法兰不上垫子，从法兰处大量冒蒸汽），模拟泄漏。

3、资料组：车间办组成，负责演练的拍照工作。（照相机一部）；

4、对参演人员进行演练内容及安全事项的培训，特别提示参演人员，此为模拟演练，在处置岗位或系统阀门、联系信号等设施，只能作比画模拟动作，防止发生事故；

5、参演人员要劳保着装。

五、演练科目： 2#变压吸附出现重大泄漏。

六、演练程序：

依据《尿素车间重大事故应急救援预案》程序进行演练，同时重点突出以下几个方面：

（一）、报警、接警，发布警报，救援队伍到达、发布救援命令，展开事故处置和救援

1、报警、接警，发布警报

当班脱碳操作工发现2#变压吸附出现重大泄漏后，迅速向当班调度报告；调度接到通知后要立即向及车间主任李嗣源报告，车间主任接到报告后，立即赶往事故现场。并向车间指挥部成员发布警报，并要求指挥部成员和专业救护队速到事故救援指挥部。（1#造粒塔前，设有标志牌。）

2、救援队伍到达事故救援指挥部报到

救护队到达事故救援指挥部后集合，由队长向总指挥李嗣源主任报告：

⑴工艺控制组：王连贵

职责：负责在紧急状态下的现场抢险作业，及时控制危险源（切断气源）。该组人员应具有较高的专业技术水平，应配备专业的防护和急救器材。根据危险化学品的性质准备好专用的防护用品、用具及专用工具等。

⑵警戒疏散组：吕志勇

职责：①担负现场治安，设立警戒，通知并指挥疏散。

②确保通迅的畅通,担负各队之间的联络和对外联系通信任务。

⑶消防抢修组：马庆义

职责：负责现场灭火、设备容器的冷却、喷水隔爆、现场抢修堵漏等。

⑷供应协调组：当班维修

职责：负责抢险抢救物质、工器具的供应、运输伤员任务。

⑸环保洗消组：韩亮

职责：负责事故现场及有害物质扩散区域的洗消、封堵地沟及应急泵抽排工作

⑹通讯协调组：当班调度

职责：做好工艺控制、综合协调、事故报警，情况通报及事故处置工作。

3、发布救援命令，展开事故处置和救援

总指挥李嗣源发布如下救援命令：

1）命令脱碳人员查明泄漏部位、原因，进行工艺处置查明泄漏原因、部位，向李嗣源主任汇报（脱碳班长负责）

2）命令消防队：出水稀释，降低外泄气浓度。消防队接到命令后，队员二人一组，从2 个方位（氨罐东及脱碳水池南消防栓处）进行水带连接、铺设，二组使用水枪，对泄漏点进行稀释（在毒区消防人

员要戴好氧呼）。

3）2#变压吸附紧急停车

接到指令后及时联系相关岗位，当班班长、操作工戴好氧气呼吸器，关闭系统进出口阀门，关闭送1#合成氨的解吸气。

4）命令抢险队进行堵漏：马庆义带维修人员戴好集束式空呼器对漏点进行封堵。成功后，马庆义向李嗣源汇报，消除了泄漏。

5）环保

封堵下水道，启动事故应急泵把“事故状态下污水”排入事故应急池。

（二）李嗣源主任宣布：

1、解除警报

2、演练结束

（三）演练总结

参加演练的各专业队及参演人员，由各专业队负责集合列队，由总指挥对本次演练进行讲评、总结。 要求：

1、各救援队负责人按要求集中队员，准备好演练所需器材、物质，提前做好演练的培训和练兵工作。

2、参演各单位要组织员工学习《尿素车间事故应急救援预案》和本次《2#变压吸附泄漏事故应急救援演练》的内容，积极参与演练。

3、在演练中，参演各级人员要严肃、认真，服从命令，积极配合，协同作战，出色完成演练任务。

评审结果：

尿素车间

20xx年2月4日