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。

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。

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。

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。

本工艺为物理吸 附。

二吸附剂 吸附剂的种类 工业上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，为种亲水性 的极性吸附剂。

它是用硫酸处理硅酸钠递 过程分为两个阶段 第阶段是从气体主流通过吸附剂颗粒周围的气膜到颗粒的表面，称为外部传递过程或外扩散。

第二阶段是从吸附颗粒表面传向颗粒中心，称为内部传递过程或内扩散。

这两个阶段是按先后顺序进行的，在吸附时气体先通过气膜到达颗粒表面，然后才能向颗粒内扩散， 脱附时则逆向进行。

内扩散过程有几种不同情况，参见图。

气体分子到达颗粒外表面时，部分会被外表面所吸附，而被吸附的分子有可能沿着颗粒内的孔壁 向深处扩散，称为表面扩散。

部分气体分子还可能在颗粒内的孔中向深处扩散，称为孔扩散。

在孔扩 设计规模 公称处理重整气能力 公称产氢能力折合纯氢 装置操作弹性 操作时数 产品规格 产品氢气 产品氢气流量折合纯氢 产品氢气压力 产品氢气温度 产品氢气纯度 解吸气 流量 出口压力 出口温度 技术性能指标 氢气回收率 工艺流程 图工艺流程示意图 装置组成 本系统包括台分液罐台加热器台吸附塔台缓冲罐 及套液压系统等设备，其中计算机集散控制系统与其它工段共用。

主要设备技术特性 序号设备名称规格型号单位数量备注 分液罐直径筒体高度壁厚台 加热器换热面积台 吸附塔 直径筒体高度壁厚 工作介质混合气易燃易爆 容积类别二类椭圆形封头 设计温度设计压力 台 吸附塔 直径筒体高度壁厚 工作介质混合气易燃易爆 容积类别二类椭圆形封头 设计温度设计压力 台 新增 缓冲罐直径筒体高度壁厚台新增 缓冲罐直径筒体高度壁厚台新增 缓冲罐直径筒体高度壁厚台 原料气 解吸气 产品氢气 第二章工艺说明 第节吸附的基本概念和吸附剂 吸附的定义 当气体分子运动到固体表面上时，由于固体表面原子剩余引力的作用，气体中的些分子便会暂 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。

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。

吸附相的密度比般气体的密度大得 中石油克拉玛依石化公司 变压吸附重整气提氢装置 操作手册 工艺部分 成都天立化工科技有限公司 年月 目录 第章概述 第节前言 第二节装置概况 第二章工艺说明 第节吸附的基本概念和吸附剂 第二节变压吸附的工作原理 第三节工艺过程 第三章装置运行 第节首次开车准备 第二节装置试车 第三节装置运行调节 第四节装置停车 第五节系统停车后的再启动 第六节不正常现象的原因及处理办法 第四章安全技术 第节概述 第二节氢气的基本特性 第三节装置的安全设施 第四节氢气系统运行安全要点 第五节消防 第六节安全生产基本注意事项 第五章安全规程 第章概述 第节前言 本装置采用变压吸附简称法分离重整气中氢气，将纯度 提纯至以上送后工段使用，排放尾气送火炬系统。

就工艺特点而言，产品气中氢气纯度越高，其回收率就越低。

所以操作中应视实际需要，选 择适当的氢气纯度，以获较高经济效益。

本装置采用气相吸附工艺，原料气不应含有任何液体和固体。

在启动和运转这套装置前，要求操作人员仔细阅读本操作手册，防止不适当操作导致装置运行性能 低劣和吸附剂损坏。

本说明书中所涉及压力均为表压，组成浓度均为体积百分数，以下不再专门标注。

第二节装置概况 重整气规格 重整气组成 表重整气组成览表 重整名称 重整名称 重整气压力 重整气温度入塔固定床，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。

为了解释吸附过程的实质，曾提出了各式各样的理论。

在这些理论中，迄今没有个能够说明所有 的吸附现象。

个别理论虽然能够完善地说明吸附现象的个方面，但是却不能用来解释这现象的其它 方面。

这些理论适用与否，是取决于吸附质和吸附剂的性质，以及吸附的具体条件。

不管对吸附机理的 各种解释如何，他们都认为吸附剂对吸附质的吸附数量与被吸附气体的压力及吸附过程的温度有关，即 ， 式中单位重量或体积吸附剂所吸附的物质量吸附量 吸附组分在气相中平衡时的分压 吸附过程的温度。

在此函数中，当温度定时，称为等温吸附线当压力定时，称为等压吸附线而当吸 附量定时，称为等量吸附线。

最常用的就是等温吸附线。

布隆耐尔曾将物理吸附等温吸附线分为五种类型，如图所示。

图中纵坐标为吸 附量，横坐标为吸附质分压当平衡温度在吸附质临界温度以下时，通常与该温度下饱和蒸汽压力 的比值表示五种类型的吸附等温线其形状的差异是由于吸附剂和吸附质分子之间作用力不同 造成的。

类型Ⅰ是平缓地趋近饱和的朗格谬而型等温吸附线。

这种吸附相当于在吸附剂表面上只形成单分子 层吸附。

类型Ⅱ是最普通的物理吸附，能形成多分子层。

类型Ⅲ比较少见，它的特点是吸附热与被吸附 组分的液化热大致相等。

第ⅣⅤ种认为是由于毛细管凝结现象所致。

物理吸附等温曲线不只限于这五 种。

例如，有的物理吸附其等温吸附线是阶梯状的，并且等温吸附线常常与解吸曲线不致，还常有滞 后的拖尾现象。

表达等温吸附线的数学式，称为等温吸附方程。

由于各学者针对不同的吸附平衡现象，采用不同的 假设和模型，因而推导出各种等温吸附方程。

现将几种常用的等温吸附方程简单介绍如下 亨利方程 通常都知道，定温度下气体在液体中的溶解度与气体的分压成正比，这就是亨利定律。

而在吸附 过程中，亦存在这种现象，即在吸附过程中吸附量与压力成这些分子可以无限地累积而吸附，并且各个分子之间的相 互作用可以忽略不计，又假设每层都符合朗格谬尔方程，便可以推导出方程。

式中吸附温度下，吸附质气体的饱和蒸汽压 第层单分子层的饱和吸附量 和温度吸附热液化热等有关的常数。

在吸附质的平衡分压远比饱和蒸气压小时则 取，此式变成朗格谬尔方程。

也就是说，方程是朗格谬尔方程的广义方程后者是前者 的特例。

通常采用方程可以计算吸附剂的比表面积。

除以上叙述的吸附理论所推导出的等温吸附方程之外，还有爱基和坡兰尼的吸 附理论洛朗兹和朗德的静电学说毛细管凝缩学说以及杜宾宁在发展坡兰 尼理论的基础上推导出的吸附等温方程等等。

工业用吸附剂般都含有各种大小的微孔，它的吸附过程可能是单分子层吸附，可能是多分子层吸 附，也可能是由于毛细管凝缩所致。

哪种机理起主要作用视具体条件而定。

当温度低于临界温度时， 大多数吸附剂的等温吸附线属于第Ⅳ类型大体可认为在低压区的吸附主要是单分子层吸附见图 随着压力的升高多分子层吸附起主要作用在接近饱和蒸汽压时，毛细管凝缩作用 显著。

图为在不同温度下，各种气体在吸附剂上的吸附等温曲线。

从图中可以看出，在同温 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因此降低吸附温度和升高吸附压力有利于气体组分的吸附。

反之， 提高温度和降低压力则气体的吸附量减少而解吸。

四吸附过程中的物质传递 等温下静态吸附平衡意味着流体和吸附剂经长期接触，颗粒外和孔内的流体浓度相同，吸附相浓度 也均匀，这是很难达到的。

在流动体系只能达到动态平衡，吸附质从气体主流到吸附剂颗粒内部